專(zhuān)利名稱(chēng)：激光探測(cè)器光柵單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)的方法、一種激光探測(cè)器光柵單元、和一種光柵分束器。
背景技術(shù)：
在光盤(pán)和用于光盤(pán)的光記錄單元領(lǐng)域，期望使形成光記錄或讀出單元的光路的部件微型化。實(shí)現(xiàn)某種程度微型化的現(xiàn)有方法是粘結(jié)各個(gè)光學(xué)對(duì)象到一個(gè)探測(cè)器芯片上，其中包括激光器形式的一個(gè)光源。下面參照附圖5和6描述這樣一種系統(tǒng)。
一種具有低構(gòu)造高度的激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)的構(gòu)成如下。
光束耦合到激光探測(cè)器光柵單元的一側(cè)導(dǎo)致構(gòu)造高度的大幅度減小和比較簡(jiǎn)單的激光器組裝。
圖5表示當(dāng)前的激光探測(cè)器光柵單元的構(gòu)思(資料來(lái)源Phillips)。光電二極管70相對(duì)于激光器72以及導(dǎo)線的位置導(dǎo)致了決定構(gòu)造高度的設(shè)備的直徑。還要說(shuō)明的是，激光器72與基板是垂直的，這導(dǎo)致了復(fù)雜的組裝。
在圖6表示的實(shí)施例中，出射光束垂直于組裝基板。在圖5和6中，激光器72，不管具有還是沒(méi)有子裝配臺(tái)(sub-mount)，都與光電二極管芯片74上的基板垂直。光電二極管芯片74依次放在基板(外殼)上。分束器光柵76定位在光電二極管/激光器的部件(sub-assembly)的上面、上方、或旁邊。
在圖6的實(shí)施例中，將一個(gè)棱鏡或反光鏡固定到光電二極管上。激光器芯片安裝在光電二極管的邊緣上，因此不需要子裝配臺(tái)。
現(xiàn)有的分束器的一個(gè)例子是半透明的平板反光鏡78(相對(duì)于光束成45度的角度)，其中激光在它的到光盤(pán)的路徑上只有一部分得到反射，光盤(pán)反射的光只有一部分由半反光鏡透過(guò)并傳送到光電二極管。分束器的第二個(gè)例子是半反射的分束器立方體。
與將部件粘結(jié)到探測(cè)器芯片有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，這些部件必須放在精確的位置上，對(duì)于粘結(jié)過(guò)程只允許極小的容差。鑒于在實(shí)現(xiàn)粘結(jié)部件的微小容差中存在的困難，人們期望減小必須逐個(gè)安放在探測(cè)器芯片上的部件的數(shù)目。
為了解決向各個(gè)芯片上粘結(jié)各個(gè)部件的問(wèn)題，應(yīng)該在生產(chǎn)過(guò)程的早期把盡可能多的部件定位并粘結(jié)到探測(cè)器芯片上，同時(shí)仍舊使這個(gè)芯片成為包括多個(gè)芯片的一個(gè)晶片的一部分。在定位部件以后，把這個(gè)芯片分成多個(gè)單個(gè)的探測(cè)器芯片。
某些部件必須逐個(gè)地定位在單個(gè)探測(cè)器芯片上，其中包括激光器和準(zhǔn)直器透鏡。當(dāng)前的情況就是，放置在激光器和準(zhǔn)直器之間的分束器必須逐個(gè)地定位在探測(cè)器芯片上。使用分束器來(lái)組合聚焦誤差檢測(cè)、跟蹤誤差和正向讀出功能。上述的參考文獻(xiàn)描述了幾個(gè)這種類(lèi)型的分束器，這些分束器全都有缺點(diǎn)分束器必須逐個(gè)地定位在探測(cè)器芯片上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種激光探測(cè)器光柵單元，它減小了生產(chǎn)時(shí)間和/或改善了組裝激光探測(cè)器光柵單元的制造容差。
按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，一種制造激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)的方法，包括將激光器單元和準(zhǔn)直器透鏡固定到多個(gè)光電二極管芯片中的每一個(gè)上，這樣的光電二極管芯片形成一個(gè)光電二極管晶片的一部分；穿過(guò)形成光電二極管晶片的所說(shuō)多個(gè)光電二極管芯片固定至少一個(gè)光柵分束器條；和通過(guò)分割至少一個(gè)光柵分束器條并且分開(kāi)各個(gè)光電二極管芯片，使各個(gè)激光探測(cè)器光柵單元彼此分開(kāi)。
每個(gè)激光探測(cè)器光柵單元最好包括光電二極管芯片、激光器單元、準(zhǔn)直器透鏡、和光柵分束器。
分割至少一個(gè)分束器條和分離光電二極管芯片最好基本上同時(shí)進(jìn)行，并且最好通過(guò)鋸割操作進(jìn)行。
為了方便并且保持相鄰激光探測(cè)器光柵單元分離的優(yōu)點(diǎn)，從至少一個(gè)光柵分束器條上分裂的各個(gè)光柵分束器的側(cè)面在分離后不需要拋光。
有益地，光柵分束器只通過(guò)前面、后面、和底面透射光，因此在光柵分束器操作期間不使用側(cè)面(當(dāng)從相鄰的光柵分束器上分離時(shí)才露出側(cè)面)。
光柵分束器條最好大體上是立方體形的。它的上面和側(cè)面最好基本上是反射性的，并且最好是通過(guò)一個(gè)反射性的涂層。
所說(shuō)的前面最好在由光柵分束器條形成的每個(gè)光柵分束器的反射性的涂層中有一個(gè)開(kāi)口。優(yōu)選地，安排所說(shuō)的開(kāi)口，使其可以接收來(lái)自激光器的光。優(yōu)選地，所說(shuō)開(kāi)口略大于入射的激光光束，并且最好允許激光光束的反射從開(kāi)口附近到達(dá)正向檢測(cè)光電檢測(cè)器。
有益的作法是，激光光束填滿所說(shuō)的開(kāi)口可以防止不期望的光進(jìn)入光柵分束器內(nèi)。
最好在光柵分束器的后面形成光柵結(jié)構(gòu)，或者將光柵結(jié)構(gòu)施加在光柵分束器的后面。
光柵分束器條最好使用光透明的粘結(jié)劑固定到光電二極管基座上。
光柵分束器條最好有一個(gè)平面形的上面、前面、和后面。
與逐個(gè)定位所說(shuō)分束器相比，相對(duì)于晶片的至少一個(gè)邊緣定位所說(shuō)的光柵分束器條是有益的。
光柵分束器可以基本上穿過(guò)激光探測(cè)器光柵單元的寬度延伸。光柵分束器的側(cè)面可以定位在激光探測(cè)器光柵單元的邊緣。
激光探測(cè)器光柵單元可以具有低的構(gòu)造高度。
按照本發(fā)明的第二個(gè)方面，一種激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)包括激光器、準(zhǔn)直器透鏡、光電二極管部分、和光柵分束器，其中光柵分束器具有基本上是反射性的上面和前面以及在后面上的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置。
所說(shuō)的前面在它的反射涂層中有一個(gè)開(kāi)口。
光柵分束器的后面最好包含一個(gè)全息光柵結(jié)構(gòu)。這個(gè)光柵結(jié)構(gòu)最好具有人字形的形狀，并且最好包括一個(gè)嵌套的V形形狀。
光柵結(jié)構(gòu)最好包括多個(gè)單個(gè)的光柵部分，并且對(duì)于每個(gè)激光探測(cè)器光柵單元有一個(gè)光柵部分。
光柵分束器最好是可以操作的，以便將一個(gè)光束分裂成從光柵結(jié)構(gòu)開(kāi)始的引向上方的級(jí)和引向下方的級(jí)。
光柵分束器最好具有未曾加工的側(cè)面，這是由于與至少一個(gè)相鄰光柵分束器的分離所導(dǎo)致的。
優(yōu)選地，光柵結(jié)構(gòu)的間距等于晶片上光電二極管部分的元件的間距。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明延伸到針對(duì)第二部分描述的光柵分束器。
這里描述的所有特征都可以按任何組合方式與任何一個(gè)上述的方面組合。


為了更好地理解本發(fā)明，并且為了表示出如何實(shí)施本發(fā)明，現(xiàn)在參照附圖并借助于實(shí)例描述一個(gè)特定實(shí)施例，其中圖1是一個(gè)示意的光線跟蹤的透視圖，表示光線從激光器出發(fā)、通過(guò)光柵分束器、到達(dá)準(zhǔn)直器透鏡、到達(dá)物鏡、到達(dá)光盤(pán)、然后返回到光柵分束器以便反射到探測(cè)點(diǎn)；圖2表示加入了圖1的光柵分束器的一個(gè)激光探測(cè)器光柵單元的側(cè)視圖和頂視圖；圖3表示在光電二極管芯片的晶片上光柵分束器的條形部分的定位狀態(tài)；圖4是光柵分束器的衍射光柵結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是現(xiàn)有技術(shù)激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)的分解視圖；圖6是現(xiàn)有的LDGU設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如以上所述，用于光學(xué)記錄或讀出單元的光學(xué)部件在一般情況下包括激光器、分束器、準(zhǔn)直器透鏡、和物鏡，它們(除物鏡外)通過(guò)粘結(jié)固定到探測(cè)器芯片上。
本發(fā)明人的具有創(chuàng)造性的實(shí)施方案是，如果能夠把特定的部件組合成包括多個(gè)所說(shuō)的特定部件的一個(gè)條，這些特定部件延伸越過(guò)在一個(gè)晶片上形成的一系列光電二極管芯片，那么，所說(shuō)的條(并且因此所述的部件)就將具有明顯改進(jìn)的定位容差。連接各個(gè)分束器使之成為條形，將導(dǎo)致一個(gè)產(chǎn)品，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在一般情況下會(huì)認(rèn)為這個(gè)產(chǎn)品是很復(fù)雜的，因此是難以制造的。然而，以下所述的光柵分束器是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，并且對(duì)于在形成多個(gè)光電二極管芯片的一個(gè)晶片上形成多個(gè)光柵分束器的條的定位可以提供相當(dāng)大的好處。
圖1表示一個(gè)光學(xué)攝像管的總體設(shè)計(jì)。光柵分束器(10)由一個(gè)簡(jiǎn)單的立方形玻璃體12組成，將玻璃體12粘結(jié)到光電二極管芯片14(見(jiàn)圖2a/b)上。
玻璃體12的前表面16設(shè)有反射涂層18。來(lái)自激光器20的激光光束通過(guò)在反射涂層18中的一個(gè)開(kāi)口22進(jìn)入光柵分束器10。在立方玻璃體12的前表面16上的反射涂層18反射在開(kāi)口22外部的光，用于防止不期望的光進(jìn)入光柵分束器10。因此，沒(méi)有任何雜散光抵達(dá)在光柵分束器10下面的光電二極管(下面對(duì)此還要進(jìn)行描述)。還有，在玻璃體12的前表面16上，從開(kāi)口22周?chē)瓷涞哪承┕鈱⒁涞秸驒z測(cè)光電二極管24上，所說(shuō)光電二極管24定位在光柵分束器的前方，如圖2b所示。
光柵分束器10的后表面26設(shè)有分叉的人字形狀的全息光柵結(jié)構(gòu)27，如圖4所示。該光柵結(jié)構(gòu)包括指向垂直方向的這個(gè)結(jié)構(gòu)的多個(gè)嵌套的V形元件。為每一個(gè)光柵分束器10提供單獨(dú)的光柵部分。在條上的各個(gè)光柵形狀的間距等于晶片上光電二極管的間距。光柵分束器條必須在橫向排齊。使用光線跟蹤計(jì)算機(jī)程序計(jì)算光柵結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確形狀和周期。光柵線的形狀接近雙曲線形狀。
來(lái)自激光器20的光經(jīng)過(guò)通用的準(zhǔn)直器透鏡30和物鏡32在光盤(pán)28上進(jìn)行反射(見(jiàn)圖1)。所說(shuō)的光隨后進(jìn)入光柵分束器10的后表面26。進(jìn)入光柵分束器10的光通過(guò)衍射光柵結(jié)構(gòu)27衍射成兩個(gè)級(jí)。第一級(jí)向上衍射，并且由光柵分束器10的上表面上的反射涂層18反射，然后在兩個(gè)光電二極管對(duì)36a和36b的中線上聚焦成兩個(gè)略微分開(kāi)的光點(diǎn)。對(duì)于眾所周知的傅科焦點(diǎn)誤差檢測(cè)方法，使用多對(duì)的雙光電二極管36a和36b。還可以使用來(lái)自多對(duì)的雙光電二極管36a和36b的信號(hào)來(lái)獲得一個(gè)推挽(pp)信號(hào)和一個(gè)數(shù)據(jù)(HF)信號(hào)，這對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
向下引導(dǎo)在光柵分束器10的后面26上由光柵結(jié)構(gòu)27衍射的第二級(jí)，使其可以轟擊位于光柵分束器10下面的一個(gè)大的雙光電二極管38，以便檢測(cè)pp信號(hào)和HF信號(hào)。
圖3表示包括如以上所述的多個(gè)光柵分束器10的一個(gè)條40的定位。條40的制造如以下所述。
通過(guò)光刻方法為一個(gè)薄的玻璃板提供全息光柵結(jié)構(gòu)27的一個(gè)陣列。然后將薄的玻璃板鋸成條40，每個(gè)條具有一個(gè)后面，所說(shuō)后面包含上述的衍射光柵結(jié)構(gòu)。拋光條40的前面16和上面40并且設(shè)有反射涂層18。對(duì)于每個(gè)光柵分束器10，通過(guò)簡(jiǎn)單的光刻方法，可使在反射涂層18中的開(kāi)口18慢慢擠進(jìn)(edged into)反射涂層18之內(nèi)。
條40如圖3所示就位，并且粘結(jié)到包括多個(gè)光電二極管芯片14的一個(gè)晶片的表面上。這些條是利用光透明粘合劑粘結(jié)就位的。在此之后，分開(kāi)各個(gè)光電二極管芯片14以提供各個(gè)激光探測(cè)器光柵單元。在光柵分束器10和光電二極管芯片14上的光探測(cè)器之間的粘結(jié)層應(yīng)該避免在光柵分束器10內(nèi)出現(xiàn)衍射級(jí)的總的內(nèi)部反射。
上述的方法和設(shè)備提供的優(yōu)點(diǎn)是，在定位所說(shuō)分束器10當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)的容差方面，可以得到相當(dāng)大的好處。容差的改善在成本方面也可以得到有益的減小。進(jìn)而，在一次操作(不是對(duì)于每個(gè)分束器的一次操作)中可以定位多個(gè)分束器的步驟是有益的，因?yàn)榭梢詼p小生產(chǎn)時(shí)間并且因此可以減小生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種制造激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)的方法，包括將激光器單元和準(zhǔn)直器透鏡固定到多個(gè)光電二極管芯片中的每一個(gè)上，這樣的光電二極管芯片形成一個(gè)光電二極管晶片的一部分；穿過(guò)形成光電二極管晶片的所說(shuō)多個(gè)光電二極管芯片固定至少一個(gè)光柵分束器條；和通過(guò)分割至少一個(gè)光柵分束器條并且分離各個(gè)光電二極管芯片，使各個(gè)激光探測(cè)器光柵單元彼此分開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中分割至少一個(gè)光柵分束器條和分離光電二極管芯片基本上同時(shí)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中從至少一個(gè)光柵分束器條上分裂的各個(gè)光柵分束器的側(cè)面在分離后不需要拋光。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中光柵分束器只通過(guò)前面、后面、和底面透射光。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中光柵分束器條大體上是立方體形的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中上面和前面基本上是反射性的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所說(shuō)的前面在由光柵分束器條形成的每個(gè)光柵分束器的反射性的涂層中有一個(gè)開(kāi)口。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中在光柵分束器的后面形成光柵結(jié)構(gòu)，或者將光柵結(jié)構(gòu)施加在光柵分束器的后面。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其中光柵分束器可以基本上穿過(guò)激光探測(cè)器光柵單元的寬度延伸。
10.一種激光探測(cè)器光柵單元(LDGU)，包括激光器、準(zhǔn)直器透鏡、光電二極管部分、和光柵分束器，其中光柵分束器具有基本上是反射性的上面和前面，在后面上的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的激光探測(cè)器光柵單元，其中光柵分束器的后面包含一個(gè)全息光柵結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的激光探測(cè)器光柵單元，其中光柵結(jié)構(gòu)具有人字形的形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的激光探測(cè)器光柵單元，其中光柵結(jié)構(gòu)的間距等于在晶片上光電二極管部分的元件的間距。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任何一個(gè)所述的激光探測(cè)器光柵單元，其中光柵分束器具有未曾加工的側(cè)面。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任何一個(gè)所述的光柵分束器。
全文摘要
使用條形的光柵分束器10來(lái)產(chǎn)生聚焦誤差、跟蹤誤差、正向檢測(cè)和高頻信號(hào)。光柵分束器制成條形(40)，并且將其固定到由多個(gè)探測(cè)器芯片(14)組成的晶片上。與單獨(dú)地固定分開(kāi)的光柵分束器相比，固定所說(shuō)的條就位是優(yōu)選的。然后，從晶片上分離各個(gè)光探測(cè)器光柵單元。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1813296SQ200480017709
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者W·G·奧普海伊 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司