进入新世纪,半导体技术的进步使得成熟的数字技术渗透入所有电子产品领域。影像的数字化及其资料的压缩技术也有长足的进步,其演算方法(algorithm)的标准化也有所进展。媒体内容(media contents)的数字融合(digital fusion),即多媒体化的应用愈来愈宽。更大容量的储存装置已经成为业界积极开发的首要产品。在目前的技术面、产业面、社会面而言,大家习以为常的音乐CD的数据版—光碟机(CD-ROM)被采用做为常规储存媒体,确立其做为电脑的标准装置的地位,做为多媒体时代的个人电脑储存装置,首先名称能浮上台面的是CD-ROM,目前又有更大容量的以及能够重复读写的CD-RW和DVD刻录装置将逐渐取代CD-ROM而作为电脑的标准配置。但在这些装置的小型化及降低成本方面,成为其关键的光学读取头零件已经成为一个很大的课题。 s<:);-tL
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目前市面上有关存储装置的的专用术语一个比一个多,但DVD的标准还是一个,那就是DVD激光头技术。不同的激光头技术直接决定DVD的性能和价格,也最终决定了碟片清晰度和读盘效果。 |5q,%9_
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随著技术革新,并且在半导体激光晶片(设备)持续普及于780nm域半导体激光设备的最新技术趋势中,本文将以此为基础,阐述适用于DVD格式的650nm域半导体激光设备的应用趋势。 - K"L6m|
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在当前的DVD刻录市场,目前主要有DVD-RAM、DVD-RW和DVD+RW等几种不相容的可读写DVD标准。爲了能够形成一个统一的标准,各大厂商们就达成了采用统一的蓝色激光DVD标准的协定。CD、VCD采用波长爲780nm的红外激光,DVD采用波长爲635nm~650nm的红色激光。而蓝色激光DVD标准却采用的是波长爲405nm的蓝激光,其激光光束聚焦后的焦点直径可成比例地缩小,使得光碟中资讯坑的长度缩短、间距缩小,从而提高记录密度。 teLZplC=f
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目前,光学读取装置专用半导体激光设备(激光元件)的市场需求,则以下列二大项目为代表: 9"/=D9o9
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(一)用于记录型之用的高功率设备化。 MCIuP`sC|
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(二)用于播放型之用的低杂波、低耗电化。 Q84XmXm|
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高功率设备 Y(ClG*6 ++
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有鉴于光学读取装置市场的话题─CD-RW驱动装置的成长,而转换成大型记录方式,而将这种方式与半导体激光元件的高输出化直接连结在一起,尤其是日新月异的CD-RW驱动装置的倍速竞争下,更加速了市场的拓展。此外,除了CD格式的记录型之外,就连DVD记录型也正式迎向市场的变化,因而让高输出化的设备需求正式迈入高度需求的阶段。 e(OKE7
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半导体激光元件所采取的构造是,用禁制域较大的半导体所形成的包层,夹住拥有相当于发光波长之禁制域半导体所构成之活性层的双异性(double hetero)构造,以便于在半导体基板上成长为积层构造。再藉由这种双异性构造,形成出电位(potential)墙,让注入的载体能有效锁入活性层,以提升发光效率与进行激光振汤。 4{ZVw/VP,-
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记录型光学读取装置 31%3&B:Ts
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记录型光学读取装置所专用半导体激光所要求的特性,以及对光输出具备高度可靠性的事项则列举如下: jH;L7
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(一)需对光输出具备充分的可靠性,简言之,就是要提高COD等级。 OU^I/TU
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(二)所需的光输出不发生曲折。 DGz}d,ie
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(三)为了提升与透镜之间的优良结合效率,FFP(Far Field Patern:发光远视野影像)则属低纵横比(aspect ratio)。 +K2HMf'
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(四)缩小光碟点的低像散现象。 .\)ek[?
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低耗电设备 nn">
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虽然在光学读取装置市场,已进入CD-RW等转移成记录型的市场,不过CD-ROM、CD Audio等播放型光学读取市场,则属于稳定的市场。因此今后的Audio专用光学读取装置,预估将会陷入缓慢成长的阶段。 83'rQDo)G
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播放型光学读取装置 q%1B4 mF'
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播放型光学读取专用半导体激光元件所要求的特性如下: 9):^[Wkx
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(一)属于能承受开放型封装体的高耐湿性晶片。 K8QEHc:
二)在播放输出上,属于低杂波。 bQu@.'O!k
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(三)属于低动作电力、高温动作。 9IacZ
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近年来,由于播放型激光封装体,从传统的高气密型封装体转移成开放型封装体,因此高耐湿性晶片已成为必备要件。半导体激光晶片,一般都是用氧化铝或氧化矽等电介体膜,钝化光射出面的晶片端面。这种钝化膜会阻绝外气与晶片端面,并随著激光发光以防止端面氧化,且具有确保长期可靠性的功能。但是这种电介体膜,会因存在于膜中的悬挂链(dangling bond),而出现会与水份产生反应而变质的问题。 :0o]#7
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低杂波化与低耗电性 C6D
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以光学读取装置来说,从光碟反射回来的光,会返回半导体激光晶片的发光点,因此用半导体激光晶片内部谐振器与读取装置的光程(从激光到光碟,再返回激光的来回路程)所构成的外界谐振器会构成出复合谐振器,而产生巨大的杂波。这些杂波对策,则被要求在半导体激光端内实施。但是,半导体激光的返回光杂波对策,会引起扩大驱动电流与驱动温度特性恶化的问题。 )Q|sW+AF
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(a)低杂波型 xP'"!d4^i
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为了将光锁入形成波导体的线条中,而在电流区块层上采用了光吸收媒介元件。在780nm半导体激光上,则将GaAs视为电流区块层,它可让线条外能接受电流区块层的强烈光吸收,而让光难以渗入线条外,并可阻绝不必要的自然发光成份。反之,藉由电流区块层与活性层之间的适当距离,则可发挥出让光渗入线条外的作用。只要采用极精密膜厚的控制手法,就可同时成立出关系呈现背道而驰现象的作用。如此一来就可实现-130dB/Hz以下的相对杂音强度,进而形成出符合低杂波要求的光学读取装置构造。 &