也谈DVD-ROM激光头
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提起DVD-ROM激光头，爱好电脑的朋友一定不会陌生，不少报刊杂志都刊登过各种维修激光头的“旁门秘技”，相信很多读者一定都对自己的激光头的电位器跃跃欲试吧！下面笔者就从一个相对专业的角度分析这个问题。希望读者看完这篇文章之后能对激光头有一个理性的认识，对“各种秘技”是否可取有个正确的判断。
一、光头的基本结构原理
为了简单起见，我们以最常见的三光束系统CD-ROM激光头(图1)为例进行介绍。
激光二极管(Laser Diode)发出一束强度恒定的激光照射到光栅(Grating)之后变成三束光(其实是多束，因我们只用中间最强的三束，其他忽略)，经分光镜(DBS)反射后，通过准直镜(Collimator Lens)使光线变成平行光，再经物镜(Objective Lens)聚焦后射到光盘的信号凹坑上。从光盘反射回的激光会根据凹坑的不同而发生强弱变化，通过DBS折射再经圆柱镜(Column Lens)照射到光电转换器(Photo Detector)上形成电信号(图2)。
二、影响读盘能力的技术参数
影响光头读盘能力的技术参数有Jitter、FE、TE、E-F Phase、Error Rate、RF、x-y等。限于篇幅，我们只定性地讨论具体的问题，不讨论各参数的计算，并且在讨论中没有考虑光盘的误差。
1.从光盘反射回Photo Detector上的光斑要照射在ABCD的中央位置，此时X=(B+C)-(A+D)→0，Y=(A+B)-(C+D)→0这是第一步(图3)。
2.射到光盘的激光的主光束要垂直于光盘，这点非常重要。若出现倾斜，光斑成椭圆形，读碟能力下降Jitter增大(图4、图5)。
3.聚焦准确。主光束准确地聚焦到光盘的凹坑上，反射回Photo Detector上的主光斑在ABCD上的投影呈现圆形(图3)。
a.当聚焦准确时，ABCD四个感光二极管上的电平相等，聚焦错误信号(FE)等于0，即：FE=(A+C)-(B+D)=0(注：FE信号经伺服系统处理后控制光头的Focus线圈动作)。
b.当聚焦错误时，光斑为椭圆形，ABCD四个感光二极管上的电平不相等，FE大于0或小于0，即：FE=(A+C)-(B+D)≠0，此时FE信号会控制伺服电路驱动Focus线圈纠正聚焦误差。
在激光头的生产调校过程中这一步是通过调整圆柱镜(Column Lens)或光电转换器(Photo Detector)的准确位置实现的，配合第一步和第二步的调整使Jitter的值最小。
4.寻迹要准确。在光盘上，副光束在主光束的两侧，分别各照亮凹坑的一半。在电转换器(Photo Detector)上E和F的电平幅值相等相位相反，即：TE=E-F=0，E-F Phase=180度，这是通过调整光栅(Grating)使光盘上副光束的垂直距离等于0.8微米来保证的，这是CD-ROM中TE的检测方法(图2)。在DVD-ROM中，不用E、F只用ABCD通过相位差检测法来检测TE，因其较复杂我们就不在这里讨论了。
5.伺服系统设计要合理，参数调整要准确。
以上几点是决定激光头读碟能力的关键，除此之外一定要保证镜片组件干净，不能有任何灰尘和脏污，这点也至关重要。下面就谈一谈与光头电位器紧密相关的APC电路问题，这也是大家最感兴趣的问题。
三、自动功率控制电路(APC)
1.半导体激光器也叫激光二极管(Laser diode)、它有3个管脚：LD、PD、GND。分析原理时，可以认为Modulator(调制器)不存在，PD(in)和PD(out)直接连在一起，LD(in)和LD(out)直接连在一起，忽略MOD脚的控制电路(也就是T2、T3两三极管构成的电路)。Laser diode的PD脚电平随Laser Diode发射激光强度的变化而变化(激光管内部示意图见图6)，由于IC L6300的控制作用LD的电流IL最终受控于PD的电平，能使激光强度保持恒定(图7)。
2.电位器VR在APC电路中起到调节反馈量的作用。在激光头的生产过程中，电位器VR的调整有严格的要求，其方法是：一边调电位器一边观察光头的输出电平，直到电平为1V时为止，此时IL一般不会超过50mA。大部分公司的产品都是将电平调到1V左右。
四、对几个误区的分析
1.人为调大电流使电平增高并不能提高光头的读盘能力，以上讲的所有调整都是在专用设备上进行的，因业余没有专用设备，并且激光二极管对静电相当敏感，如调整不慎，当IL大于50～60mA后激光二极管在很短时间内就会烧坏。并且有的人说逆时针调VR增大电流，顺时针调减小电流，稍有一点电路知识的人都知道这是错误的，这要看电路是怎样设计的、电位器是哪两个管脚短接。
2.有的人认为读DVD的激光比读CD的激光强，错误！一般DVD-ROM中有两个激光二极管，一个用于CD，另一个用于DVD，图7是DVD的APC电路，CD的除了没有Modulator其他基本一样。读DVD的激光波长为650nm，在光谱的红光区属可见光，所以感觉很亮。读CD的激光波长为780nm，在光谱的红外区属不可见光，所以感觉很弱。
3.用市面上的VCD清洗碟清洗激光头，错误！因清洗碟制造粗糙，放入光驱后高速旋转，物镜(Objective Lens)上下作聚焦时碰到清洗碟后会将物镜表面刮伤或把物镜碰歪，使光驱彻底报销。请大家莫用！
4.更有甚者认为：VCD机的Laser Diode比CD-ROM的Laser Diode性能强劲，可以买VCD用的Laser Diode换到CD-ROM上增强读碟能力。简直是一派胡言！首先两种Laser Diode是一样的，再者笔者想象不出在更换时如何能保证位置精度在1微米之内？
五、总结
影响光头读盘能力的因素基本上就是我们在第二部分中所讨论的。要保证光驱读碟强，光头的各个镜片部件必须位置调整精确，且位置不要变化。这是一个非常难的问题，因它们的数量级在微米级，空气的温度和湿度都会对它产生影响，所以出现有的光驱读碟强，有的读碟差，这属于制造工艺范畴内的问题，我们就不讨论了。为何很多人相信调大电流会增强读碟能力呢？我们这里做个简单的猜测。
1.可能他的光驱光头Laser Diode因时间的关系发光效率下降，Photo Detector输出电平降低。这种情况光驱基本上“要寿终正寝了”，调大激光电流虽短时得到一点性能的提升，但光驱很快就会“一命呜呼”。
2.心理作用，因自己亲自动手，光驱性能没有提升也会觉得有提升。
3.人云亦云，自己根本没调过也跟着起哄。
一点小经验：如果你的光驱(包括CD-ROM和DVD-ROM)用了一年多时间，出现读碟能力下降(尤其是读CD-R)，不妨清洗一下物镜(Objective Lens)，会有不错的效果。业余方法：关掉电源取下光驱，将光驱的铁壳打开，想办法使光头露出。用较好的棉签沾湿酒精(浓度不低于75%就可以了)，用力甩几下使棉签上不要有太多的酒精，在较亮的日光灯下(最好在显微镜或放大镜下)，轻轻擦物镜的表面(能擦到物镜下表面就更好了，可惜做不到)，将灰尘擦掉但一定不要留下酒精蒸发后的印记，用力要轻不要弄歪物镜，否则得不偿失。光头生产线也是这样做的，不过不用酒精是用异丙醇在显微镜下操作的。以上小方法仅供参考，小心不当操作损坏光头。