Устройство для регулирования и стабилизации мощности лазерного излучения

, 1986,ки и инст итЮдаев ЕГУЛИРОВА МОЩНОСТИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИЛАЗЕРНОГО 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 излученияпри длительной эксплуатации. При включении устройства сигнал с выхода встроенного фотодиода 2 через аналоговый мультиплексор 11 поступает на первый детектор огибаюгцей 12 и далее на блок генерации тока воспроизведения 14. При установке дискового носителя информации 17 сиг 43 фЯ н,р, - Ь 5 7 Фиг. 7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 2нал с двухсекционного фотодетекторного оло ка 3 по двум симметричным выходам по. ступает 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 сигналх компара. тора 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 выде,генц огибающей импульсного сигнала запии. Р- гулирование и стабилизация мощноти из. лучения осуществляется по сигналам сумматора тока 16, входы которого соединены с выходами блока генерации тока записи 15 и блока генерации тока воспроизведения 4. 5 ил.10 25 35 50 55 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 1 (фиг, 1), встроенный фотодиод 2, двухсекционный фотодетекторный блок 3, усилители 4 и 5 с коэффициентами усиления К и К соответственно, суммирующий усилитель 6, схему 7 вычитания, генератор 8 пилообразного напряжения, компаратор 9 усилитель 10 сигнала. автофокусировки, аналоговый мультиплексор 11, детекторы2 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, имею. ших выводы % и %.Блок генерации тока воспроизведения (фиг. 3) включает в себя схему 23 выборки/хранения, дифференциальный усилитель 24 и источник 25 тока воспроизвеения,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 Й на управляющем входе аналогового мультиплексора 11 имеет низкий уровень из-за отсутствия фокусировки лазерного излучения, при этом выход аналогового мультиплексора 11 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 Ч-, 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 Яз низкого уровня с выхода компаратора 9 поступает на вход блока 5 генерации тока записи и осугцествляет 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 обьективом 19. Отраженный от дискового носителя7 информации сигнал посредством отклонякяцего зеркала 18 и светоделителя 20 направляется на двухсекционный фото- детекторный блок 3 (фиг. 2). Далее продетектированный сигнал по выходам % и Юг 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 сигнал 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 Ъ з захвата фокуса на втором входе компаратора 9, который при этом вырабатывает сигнал высокого уровня, поступающий на управляющий К-вход аналогового мультиплексора 1.При наличии высокого уровня сигнала К происходит замыкание на выход второго входа аналогового мультиплексора 11, при5 10 15 20 25 30 45 50 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 1 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 но. сителя 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 детектор2 огибающей служит для выделения из отраженного от носителя информации сигнала соответствующего уровню мощности сигнала воспроизведения. Блок 4 генерации тока воспроизведения служит для возбуждения полупроводникового лазерана уровне воспроизведения.В режиме записи под воздействием сигнала 5 с блока управления (це 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 8 с блока управления замыкается ранее разомкнутый контур оптической обратной связи, содержаций лазер 1, встроенный фотодиод 2, детектор 3 огибающей и блок 15 генерации тока записи. Запись данных производится в соответствии с информационным сигналом записи О.Детектор3 огибающей осуществляет выделение огибающей импульсного сигнала записи, соответствующей уровню мощности записи. С помощью данного сигнала обратной связи, поступающего с выхода детекто. ра 13 огибающей, блок5 генерации тока записи осуществляет регулировку тока полупроводникового лазера 1 относительно опорного уровня напряжения записитак, что его выходная мощность ссютветствует уровню записи.Таким образом, стабилизация мощности воспроизведения производится по отраженному от носителя информации сигналу оптической обратной связи с помощью двух- секционного 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 ции.Блок 4 генерации тока воспроизведения (фиг. 3) работает следующим образом. По сигналу управления схема выборки/хранения 23 переключается или в режим выборки (воспроизведение), ц осуществляет передачу сигнала с входа на выход без изменений, или в режим хранения предыдущего значения входного сигнала на выходе (згцшсь). Дифференциальный усилитель 24 регулцрхет ток источника 25 тока воспроизведецця в соответствии с сигналом )чассоглссовц 5, процорцональным разности напряжений на его ицвертируюшем и цеицвертируюцем входах, куда подаются соответственно выходной сгцаг со схемы 23 выборки/хранения и опорное напряжение"с шины опорного цапряжения воспроизведения (це показана). Блок 5 генерации тока за иси (фи . 4) работает следующим об азом. Источник 28 тока записи формируеч импульсы записи с амплитудой, соотвстству ошей выходному сигналу дифференциального усилителя 27 в соответствии с выходных сигналом логической с;смы И 29. В остальном работа блока аналогична работе блока 14 генерации гока воспроизведения, при этом схема 26 выборки/храцения переклочается в режим хранения при воспроизведении информации и в режим выборки прц записи цод воздействием сигнала,правления 5.Ка фцг. 5 представлены временные диаграммы работы устройства при начальной установке ц в режиме воспроизведения информации.Здесь по осям ординат обозначения Р и Р соответствуют на альной мощности и моц 1 цости воспроизведения полупроводникового азера 1. Ц, и Ь обозначены сцг. цалы нап 1;яженця, соответствующие цачальнои моцности ц мощности воспроизведения.По осям абсцисс 6) соответствует моменту начального включеция системы записи/воспроизведения информации, 11 - момент установки носителя информации, Ь - момент времени, в который достигцута фокусировка лазерного излучения, 1 з - момент времени, когда излучаемая мощность достигла уровня воспроизведения, При этом на фиг. 5 изображен: а - Выходной сигнал аналогового мультиплексора1, б - выходцой сигнал суммирующего усилителя, в - сигнал цд Выходе комцаратора, г - выходной сииал полупрово;Нцкового лазера .Форлцла изобретенияУстройство для регулировация и стдбилиз асии мошюсти лазерного излучения, солсржа 1 цес цину информд 1 ионцого сигнд,и, полупроводниковый лазер, олин выход которого оптически связан с входом Встроеццогс) фото лио 1 д вьход кото)Ого связан спараллельно полкл)очеццьми блоком генерации тока:аписи и б,)оком генерации тока Воспроизведения, выхо,1 ы которых чсрсз )оковый сумматор соединены с управля)опИм Вхс)лом полупроводникового лазера, причем с)лиц Вход блока генерации тока восцроизведе Ия соединен с ши 1 юй опорного ця и ряжс.ци 51 Воспрс)изведения, 1 НервьЙ Вход О,1 Окд енерд 1 ии тОки записи связан с п)инои опорного цапрякс ция записи, отлсчаоиееся тем, что, с целью повышения надежцос)ц рдбо ы устройства и повышения точности регулирования и стабилизации мсцдцости лазерного излучения цри Ллителыюй эксц. лудт)пиц, В цсго введены светоделитсль. л 1)ухсе 1 сИонный фотолетскторцый Олок, двд усилите,я, суммирующий усилитель, компаратор, шицд Опорного Напряжения автофокусировки, генератор пилообразного цацр жс ия, цс)следователы о соединенные блск автофокусировки обьективд и уси,)и гель сигнала автофокусировки, схема вьшцтдцця, аналоговый мультиплексор и два детектора огибающей, через один из которых второй Вход блока генерации тока записи связан с ВЫХОЛОМ ВСтрОЕННОГО фОтОднода, КОтОрцй осле;1 овдтельно соелицсц через аналоговый мультиплексор и другой детектор о Ибдюцс й с другим входом блока генерации тока воспроизведения, светоделитель оптически связан с другим выходом полупроводникового лазера и с двухсекционным фотодетектор ным блоком, Вьходы которого соединеныс входами параллельных каналов, соединенных выходамц с входами усилителя сигнала автофокусировки, один из каналов состоит из последовательно соединенных усилителя и схемы вычитания, а другой - из последовательно связаццых другого усилителя, суммирующего усилителя, компаратора и генератора пилообразного напряжеция, при этом входами каналов являются входы усилителей, а выходами -- выходы схемы вычитания и генератора пилообоазного напряжения, выход усилителя одного канала соединен с другим Входом суммирующего усилителя параллельного канала, а усилитель этого канала связан с другим входом схемы вы О читания другого канала, выход суммирующего усилителя соединен с другим входом аналогового мультиплексора, с управляющим вхо;1 ом которого связан выход компаратора, также соелиненный с третьим входом 25блока гсцерации тока записи, состоящего из логической схемы И и последовательно соединецньх схемь 1 выборки/хранения, дифферецциальцрго усилителя и источника тока записи, при этом цеинвергирующий вход дифференциального усилителя соединен с Ниной Ошрцого напряжения записи и является первым входом блока генерации тока записи, вторым Входом - . вход схемы выборки/хранения,. трстьим - один из входов логической схемы И, четвертым - ее другой вход, соединенць;и с шиной ицформациоц" ного сш цала, а выходом - выход источникатока записи, с другим входом которого связан Выход логической схемы И, блок гене.рации тока Воспроизведения состоит из последовательно соединенных схемы выборки/ /хранения, дифферениальцого усилителя и источника тока воспроизведения, при этом входом Олока генерации тока Воспроизведения является вход схмы выборки/хранения, ,ц)угим Входом - нсицвертирующий вход дифферец 1 идльцого услителя, соединенный 45 с источником оцорцого напряжения воспроизведения, а выходом . выход источника тока Воспроизведения.1700593 О омитетква, Ж ий ком Редактор Н. РогуличЗаказ 4470ИИПИ Государственного13035, МПроизводственно. издатель Составитель С. Илед А. Кравчук о изобретениям- 35, Раушская нат Патент, г. Корректор А. ОбручарПодписноеткрытиям при ГКНТ СССаб., д. 4/5ж город, ул. Гагарина, 10