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当DVD光学头性能参数测试与评价仪的设计研

发布时间:2021-09-10 04:23:10 阅读: 来源:镜头厂家

DVD光学头性能参数测试与评价仪的设计研究

马建设1,2,潘龙法1,方南1(1清华大学光盘国家工程研究中心,北京10084;

2清华江奎光盘技术联合实验室)1前言

随着社会信息化的发展,光存储以其容量大、寿命长、成本低、复制速度快等显著优点已经成为现代社会信息存储的重要手段之一,而DVD类产品更是新一代数字视听技术和数字化信息存储设备的典型选用伺服系统代表和潮流[1,2]。作为光存储系统重要组成部分的DVD光学头,直接决定存储信息的读出质量和性能。而作为DVD光学头研究、生产以及检测关键设备的参数测试及评价仪,目前世界上只有少数几家公司可以生产,因此研制开发具有自主知识产权的DVD光学头参数测试与评价仪对提高我国光盘产业的技术水平具有一定的现实意义。

2总体结构及组成模块简介

由于DVD系统存储数据密度大、控制精度高、尤其是读出射频信号频率很高,因此在参数测试与评价仪的设计及开发过程中要充分考虑仪器的抗干扰能力、工作可靠性、测试精度、系统响应的快速性以及建立适当的评价体系等各方面的因素。

图2—1为DV当CNTs的管径大于6nm时D光学头性能参数测试与评价仪的总体构成,下面将分别介绍其各组成模块的构成及功能。 (1)机械平台及光学头夹具模块

该模块主要由机架底板、5自由度高精度测试平台、光学头夹具等几部分组成,完成光学头和测试盘片的机械定位功能。

(2)平台控制及相关驱动模块

该模块主要包括测试平台的驱动电机及其功放电路、位移及角度反馈单元、多轴运动控制单元及其接口电路等部分组成,通过控制测试平台可以调整光学头和测试盘片的相对位置,从而达到最佳的测量效果。

(3)激光器驱动及光学头伺服模块

该模块组成如图2—2所示,主要完成激光器的恒功率控制、以及聚焦、寻迹、主轴和寻道伺服等功能,同时可以产生聚焦预搜索(S-curve)、聚焦和寻迹开环和闭环等相关测试信号的提取。 (4)参数测试及仪器控制模块

该模块主要完成相关测试信号的放大、滤波、均衡处理以及测量仪器的控制等功能,其组成如图2—3所示。

由于DVD系统存储数据密度大、读出信号频率高,需要诸如高性能可程控数字存储示波器作为数据采集设备。另外,有些参数诸如读出HF信号抖晃值(Jitter)的测量还需要时序分析仪等专用仪器,为了保证这些仪器在工业控制机统一管理下协调工作,一般采用GPIB总线作为测试仪器的控制总线。测量仪器(数字示波器、时序分析仪、频谱分析仪等)在程序的控制下,完成测试信号的测量及数据采集功能,并将测试结果通过GPIB总线传送给计算机。 (5)虚拟仪器及测试结果评价模块

该模块主要完成整个测试系统的协调、控制、测试数据处理及光学头测试结果的评价及输出等功能,该模块以软件为主,整个系统应具有“虚拟仪器”的编程风格,操作和控制简单方便。

3体系结构分析

3.1DVD光学头性能参数分类

DVD光学头是集光机电一体化的高科技产品,其特性参数主要反映在3方面:与激光二极管功率特性相关的参数,诸如探测二极管工作电流(Im)、光路功率(LD Power)、激光二极管工作电流(Itop)、光路的微分效率(α)等;与聚焦和寻迹伺服特性相关的参数,诸如聚焦预搜索曲线的峰值(S-curve Level)及平衡(S-curve Balance)、离焦探测器的平衡(PD Balance)、开环寻迹信号的峰值(TE-level恩格尔表示)及平衡(TE Balance)、CD模式时探测器E、F象限的相位差(E-F- phase)、伺服串扰(Servo Cross 总建筑约7500平方米Talk)等;与读出信号相关的性能参数,诸如散焦值(De Focus)、RF信号串扰(RF Crosstalk)、RF信号抖晃(RF- Jitter)、RF信号调制比(RF Modulation Ratio)等。

3.2硬件体系结构设计分析

DVD光学头对参数测试与评价仪硬件体系的设计要求严格,测试平台的精度、测试电路的精度和抗干扰能力以及系统各组成模块之间的相互干扰等因素都会影响系统的最终测试精度及评价结果的准确性。

测试平台的设计应从提高平台的精度着手,其中包括严格控制平台各装配面机械加工的形位公差和尺寸链,提高平台调整时的线性度,防止调整时出现爬行现象。

针对聚焦和寻迹伺服模

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