Устройство для регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения

Устройство для регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается накопления информации оптическими средствами, а именно оптической записи / воспроизведения информации , и позволяет повысить надежность устройства в работе, точность регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения при длительной эксплуатации. При включении устройства сигнал с выхода встроенного фотодиода 2 через аналоговый мультиплексор 11 поступает на первый детектор огибающей 12 и далее на блок генерации тока воспроизведения 4. При установке дискового носителя информации 17 сигнал с двухсекционного фотодетекторного бло ка 3 по двум симметричным выходам поступает на усилители 4 и 5, выходы которых соединены с суммирующим усилителем 6 и схемой вычитания 7. Выход суммирующего усилителя 6 соединен с входом компаратора 9, выходной сигнал которого поступает на генератор пилообразного напряжения 8. Выход последнего, а также выход схемы вычитания 7 соединены с входами суммирующего усилителя сигнала автофокусировки 10. При достижении фокусировки светового пятна на оптический диск аналоговый мультиплексор 1 по сигнал) компаратора 9 подключает к входу первого детектора огибающей 12 выход суммирующего усилителя 6. Выход встроенного фотодиода 2 соединен также с вторым детектором огибающей 13, который осуществляет выделение огибающей импульсного сигнала записи. Регулирование и стабилизация мощности in- лучения осуществляется по сигналам с сумматора тока 16, входы которого соединены с выходами блока генерации тока записи 15 и блока генерации тока воспроизведения- 14. 5 ил. SЈ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 11 В 7 125

Щ » )(»т.

f»A»LH». ъ" l f.

БИйЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ,323 1- :5W 4 1 . . 3 „: з — э 1

Ю 1л2

1 l g 1

77 ".2 1Х Т

Ю

4 : .» -., - ag б — Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i) 4774692/10 (22) 27. 12.89 (46) 23.12.91. Бюл. № 47 (71) Научно-исследовательский институт вычислительной техники (72) 10. Н. Слесарев и Д. Б. Юдаев (53) 681.84.083 (088.8) (56) Патент ФРГ № 3601301, кл. G 11 В 7/125, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ

ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение касается накопления информации оптическими средствами, а именно оптической записи / воспроизведения информации, и позволяет повысить надежность устройства в работе, точность регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения при длительной эксплуатации. При включении устройства сигнал с выхода встроенного фотодиода 2 через аналоговый мультиплексор 11 поступает на первый детектор огибающей 12 и далее на блок генерации тока воспроизведения !4. При установке дискового носителя информации 17 сиг2 нал с двухсекционного фотодетекторного оло ка 3 по двум симметричным выходам поступает на усилители 4 и 5, выходы котоpbIx соединены с суммирующим усилителем

6 и схемой вычитания 7. Выход суммирующего усилителя 6 соединен с входом компаратора 9, выходной сигнал которого поступает на генератор пилообразного напряжения 8. Выход последнего, а также выход схемы вычитания 7 соединены с входами суммирующего усилителя сигнала автофокусировки 10. При достижении фокусировки светового пятна на оптический диск аналоговый мультиплексор 1! по сигналу компаратора 9 подключает к входу первого детектора огибающей 12 выход суммирующего усилителя 6. Выход встроенного фотодиода

2 соединен также с вторым детектором огибающей 13, который осуществляет выдел«ни» огибающей импульсного сигнала запи«и. Р»гулирование и стабилизация мощности излучения осуществляется по сигналам «сумматора тока 16, входы которого соединены с выходами блока генерации тока записи

15 и блока генерации тока воспроизведения 4. 5 ил.

1700593

25

35

50

Изобретение относится к накоплению информации, а именно к устройствам оптической записи/воспроизведения информации, и может быть использовано в вычислительной технике.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и повышение точности регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения при длительной эксплуатации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства совместно с оптической схемой системы записи/воспроизведения информации; на фиг. 2 — двухсекционный фотодетекторный блок; на фиг. 3 — схема блока генерации тока воспроизведения, на фиг. 4— схема блока генерации тока записи; на фиг. 5 — — временные диаграммы работы устройства при начальной установке и в режиме воспроизведения информации.

Устройство содержит полупроводниковый лазер ) (фиг. 1), встроенный фотодиод

2, двухсекционный фотодетекторный блок 3, усилители 4 и 5 с коэффициентами усиления Ki и К> соответственно, суммирующий усилитель 6, схему 7 вычитания, генератор

8 пилообразного напряжения, компаратор

9„усилитель 10 сигнала автофокусировки, аналоговый мультиплексор 11, детекторы ! 2 и 13 огибающей, блок 14 генерации тока воспроизведения, блок 15 генерации тока записи, токовый сумматор 16, дисковый носитель 17 информации, зеркало 18, обьектив !9 и светоделитель 20.

Двухсекционный фотодетекторный блок

{фиг. 2) содержит светочувствительные поверхности 21 и 22, каждая из которых состоит из двух симметричных секций, имеюгцих выводы W и W .

Блок генерации тока воспроизведения (фиг. 3) включает в себя схему 23 выборки/хранения, дифференциальный усилитель 24 и источник 25 тока воспроизве,,ения.

Блок генерации тока записи (фиг. 4) состоит из схемы 26 выборки/хранения, дифференциального усилителя 27, источника

28 тока записи и логической схемы И 29.

Устройство работает следующим образом.

При начальном включении устройства записи/воспроизведения дисковый носитель !7 информации (фиг. 1) отсутствует, сигнал R на управляющем входе аналогового мультиплексора 11 имеет низкий уровень из-за отсутствия фокусировки лазерного излучения, при этом выход аналогового мультиплексора I соединен с его первым входом. Происходит замыкание цепи оптической обратной связи, содержащей полупроводниковый лазер 1, встроенный фотодиод 2, аналоговый мультиплексор 11, детектор 12 огибающей, блок 14 генерации тока воспроизведения, токовый сумматор 16. Блок !4 генерации тока воспроизведения производит регулировку тока полупроводникового лазера 1 относительно опорного напряжения Voni, снимаемого с шины опорного напряжения воспроизведения, таким образом, что его излучаемая мощность имеет определенный уровень, меньший или равный уровню воспроизведения и достаточный для работы системы автофокусировки. Таким образом, при отсутствии носителя информации или при выходе параметров системы автофокусировки за заданные пределы, т. е. при отсутствии на выходе компаратора 9 сигнала высокого уровня, не происходит воспроизведение информации, что исключает как неадекватное ее воспроизведение, так и ее пропуск, что устраняет связанные с этим сбои в работе устройства записи/воспроизведения и, следовательно, повышает его надежность. Кроме того, сигнал S низкого уровня с выхода компаратора 9 поступает на вход блока !5 генерации тока записи и осуществляет блокировку записи, что ведет к дополнительному повышению надежности устройства оптической записи/воспроизведения. Переходные процессы, связанные с начальным включением устройства и установкой начального уровня мощности полупроводникового лазера 1, происходят в отсутствии носителя информации, тем самым исключается порча его поверхности.

При наличии носителя 17 информации излучение лазера 1 посредством отклоняющего зеркала !8 направляется на его поверхность и фокусируется фокусирующим об.ьективом 19. Отраженный от дискового носителя 7 информации сигнал посредством отклонякяцего зеркала 18 и светоделителя

20 направляется на двухсекционный фотодетекторный блок 3 (фиг. 2). Далее продетектированный сигнал по выходам Wi и Wz поступает соответственно на входы усилителей 4 и 5. Усиленные сигналы складываются в суммирующем усилителе 6 и вычитаются схемой 7 вычитания, сигнал с которой поступает на один из входов усилителя 10 сигнала автофокусировки и суммируется там с выходным сигналом генератора 8 пилообразного напряжения, поступающим на другой его вход. Выходной cur«aë усилителя 10 сигнала автофокусировки поступает на вход системы автофокусировки (не показана). При достижении размера фокусируемого на носитель 17 информации пятна заданной величины, суммарный сигнал на выходе суммирующего усилителя 6 равен или превышает опорное напряжение

V. з захвата фокуса на втором входе компаратора 9, который при этом вырабатывает сигнал высокого уровня, поступающий на управляющий R-вход аналогового мультиплексора !1.

При наличии высокого уровня сигнала

К происходит замыкание на выход второго входа аналогового мультиплексора 11, при

1700593

55 этом одновременно происходит снятие блокировки записи посредством сигнала управления Яз с блока управления (не показан) и устанавливается оптическая обратная связь по новому контуру, содержащему полупроводниковый лазер 1, элементы

18 — 20 оптической схемы, носитель 17 информации, двухсекционный фотодетекторный блок 3, усилители 4 и 5, суммирующий усилитель 6, аналоговый мультиплексор 11, детектор 12 огибающей, блок 14 генерации тока воспроизведения и токовый сумматор

16. При этом происходит «дорегулирование» излучаемой мощности лазера 1 до уровня воспроизведения по сигналу, отраженному от носителя 17 информации, что способствует установке мощности воспроизведения на наиболее оптимальной величине, так как автоматически учитываются оптические характеристики носителя информации. Величина указанного «дорегулирования» является достаточно малой, так как начальный уровень мощности близок или немного меньше оптимального уровня для данного носителя информации, из чего следует, что переходные процессы также будут невелики.

Следовательно, в процессе воспроизведения управление излучаемой мощностью лазера 1 осуществляется посредством цепи, содержащей детектор 12 огибающей и блок

14 генерации тока воспроизведения, год воздействием сигнала обратной связи поступающего с выхода суммирующего усилителя 6 через аналоговый мультиплексор 11, при этом детектор 12 огибающей служит для выделения из отраженного от носителя информации сигнала соответствующего уровню мощности сигнала воспроизведения.

Блок 4 генерации тока воспроизведения служит для возбуждения полупроводникового лазера на уровне воспроизведения.

В режиме записи под воздействием сигнала Si с блока управления (не показан) происходит разрыв указанной цепи оптической обратной связи; блок 14 генерации тока воспроизведения поддерживает на выходе предшествующее значение величины токового сигнала, и регулирование мощности воспроизведения не происходит. Под воздействием управляющего сигнала S с блока управления замыкается ранее разомкнутый контур оптической обратной связи, содержащий лазер 1, встроенный фотодиод 2, детектор !3 огибающей и блок 15 генерации тока записи. Запись данных производится в соответствии с информационным сигналом записи 0.

Детектор 3 огибающей осуществляет выделение огибающей импульсного сигнала записи, соответствующей уровню мощности записи. С помощью данного сигнала обратной связи, поступающего с выхода детектора 13 огибающей, блок 5 генерации тока записи осуществляет регулировку тока полупроводникового лазера 1 относительно опорного уровня напряжения записи „„ так, что его выходная мощность ссютветствует уровню записи.

Таким образом, стабилизация мощности воспроизведения производится по отраженному от носителя информации сигналу оптической обратной связи с помощью двухсекционного фотодетекторного блока, 3, а стабилизация мощности записи производится по сигналу оптической обратной связи, поступающему с встроенного фотодиода 2, при этом в режиме воспроизведения информации производится стабилизирование мощности полупроводникового лазера 1 на уровне воспроизведения, а ток записи блока 15 генерации тока записи остается постоянным.

В режиме записи происходит стабилизирование мощности записи, а ток блока 14 генерации тока воспроизведения не регулируется.

Величины начальной мощности включения и мощности записи могут быть определены по существующим стандартам на оптическиее дисковые носители и нфор ма цив.

Блок !4 генерации тока воспроизведения (фиг. 3) работает следующим образом. По сигналу управления схема выборки/хранения 23 переключается или в режим выборки (воспроизведение), и осуществляет передачу сигнала с входа на выход без изменений, или в режим хранения предыдущего значения входного сигнала на выходе (запись).

ДиффеpcHLIHBëüíûé усилитель 24 регулирует ток источника 25 тока воспроизведения в соответствии L сигналом рассог. «сования, пропорц- ональным разности напряжений на его инвертируюшем и неинвертирующем входах, куда подаются соответственно выходной сигнал со схемы 23 выборки/хранения и опорное напряжение",, с шины опорного напряжения воспроизведения (не lloказана).

Блок !5 генерации тока заnèñè (фи:. 4) работает следующим об азом. Источник 28 тока записи формируеч импульсы записи с амплитудой, соотвстств oQcH выходному сигналу дифференциального усилителя 27 в соотьетствии с выходным сигналом логической с;смы И 29. В остальном работа блока аналогична работе блока 14 генерации гока воспроизведения, при этом схема 26 выборки/хранения переключается в режим хранения при воспроизведении информации и в режим выборки при записи под воздействием снгна a,nðàânåínÿ 5>.

1-!а фиг. 5 представлены временные диаграммы работы устройства при начальной установке и в режиме воспроизведения информации.

Здесь по осям ординат обозначения Р„ и Р соответствуют на а.ч ьной мошност и и монино. ти воспроизведения полупроводникового азера 1. Ц, и Ь обозначены сигналы напряжения, соответствующие начальнои IQIHHocTH и мощности воспроизведения, 1700593

По осям абсцисс t<> соответствует моменту начального включения системы записи/воспроизведения информации, !1 — момент установки носителя информации, Ь вЂ” момент времени, в который достигнута фокусировка (3зерного излучения, t) — момент времени, когда излучаемая мощность достигла уровня воспроизведения. При этом на фиг. 5 изображен: а — выходной сигнал аналогового мультиплексора 1, б — выходной сигнал

cуммирующего усилителя, 0 — сигнал па выходе компаратора, г — выходной си!ч(ал полупроводниковогÎ лазера !.

Форщ:<а изобретения

Устройство лля регулирования и стабилиз а(сии мо(ц(юсти лазерного излучения, солержаlц(с I!IHHv инфОрмациОнпого сигна,13, полу(lpoB<),U(I(f(oBb(H лазер, олин выход которого оптически связан с вхо joM встрое((ного фОтолио ца выход которого c(f f133(1 с параллельно полкл(очепными блоком генерации T0K3:<3èèñè и б.>оком гснсра(сии тока воспроизведения, выходы которых через гоковый cуvlìаTор cоединеlfû с управля(0п(им входом полупровод (икового лазера, причем олин вхо)(блока генерации тока воспроизвеле (пя соединен с ши(юй 0(1opllo(f13 II!)я жс 1! и я Roc(Ið<)из В(лен ия, и пс pвь(Й Вход олока генерации тока записи связан с шиной опорного напря>ксния записи, Oтл(сча(ои(еевич тем, что, с целью повышения на!e>K !foe.r u рабс) гы устройства и повышения то fllocTH регулпрова((ия и стабилизации мощности ,Iазерно!.0 изг(ъ!еп1!я llpH ллитель!к)й эксплуатации, в него введены светоделитсль. лвухсекционный фотолетекторный с)лок, два усилите.(H, суммирую(ций усилитель, компаратор. шина Опорного напря>кения автофокусировки, генератор пилообразного напр жс If!If(, посс(едоватег! ы (7 соединенные блс>к (1 втофо к c HpoBKH Oб ьект и в:1 сигнала автофокусировки, схема вычитания, аналоговый мультиплексор и Лва детектора огибающей. через один из которых второй вхол блока генерации тока записи сзяза! с 3ЫХО;>ОМ BCTPOPII(IOI O фотОДИОДа, КОТОРЫЙ

1!Ослеловательно cocTH(lcf(через аналоговый мультиплексор и лругой детектор о Il()!K)II!cй с другим входом блока генерации тока воспроизведения, светоделитель оптически связан с другим выходом полупроводникового лазера и с двухсекционным фотодетектор5 ным блоком. выходы которого соединены с Bход3ми параллельных каналов, соединенных выходами с входами усилителя сигнала автофокусировки, один из каналов состоит из последовательно соединенных усилителя и = õåìû вычитания, а другой — из последовательно связанных другого усилителя, суммирующего усилителя, компаратора и генератора пилообразного напряжения, при этом входами каналов являются входы усилителей, а выходами -- выходы схемы вычитания

1 и генератора пилообразного напряжения, выход усилителя одного канала соединен с другим входом суммирующего усилителя параллельного канала, а усилитель этого канала связан с другим входом схемы вы2О читания другого канала, выход суммирующего усилителя соединен с другим входом аналогового мультиплексора, с управляющH>vi входом которого связан выход компаратора, также соединенный с третьим входом

25 блока гcflep3(!(!H тока записи, состоящего из логической схемы И и последовательно соединенных схемы выборки/хранения, дифференциаг(ьнрго усилителя и источника тока записи, при этом неинвергирующий вход лиффер."нциально "o усилителя соединен с шиной Огц>рнorо напряжения записи и является первым входом блока генерации тока записи, вторым входом — - вход схемы выборки/хране((ия,. третьим — один из входов л.>гической схемы И, четвертым — ее другой вход, соединеннь:и с шиной информационного сН! (133(3, а выходом — выход источника тока записи, с другим входом которого связан BB(xo3 логической схемы И. блок генерации тока воспроизведения состоит из последовательно соединенных схемы выборки/

/хранения, дифференциального усилителя и источника тока воспроизведения, при этом входом блока генерации тока воспроизведения является вход cx ."мы выборки/хранения, .ц)угим входом — - неипвертирующий вход дифференциального усилителя, соединенный

45 с исто«ником оиориог0 напряжения Воспроизве,.с IIHH, и выходoM - выход источника тока воспр<)извсле(п(я.

1700593

1700593

Ун

«О

1

ы1!

Составитель С. Ильчук

Редактор Н. Рогулич Техред А. Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 4470 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Моска а, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!