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物理与光电工程学院
毕业翻译
（英译汉）
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英文题目 |
Effect of thermal deformations of an optical pick-up base on the optical properties of DVD optical system |
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中文题目 |
光学读取器的热变形对DVD光学系统的光学特性的影响 |
Effect of thermal deformations of an optical pick-up base光学读取器的热变形对DVD光学系统的光学特性的影响
摘 要：提出了一种分析方法来分析光学读取器基座的热变形对DVD光学系统的光学特性的影响。为了测量光学读取底座的热变形量，使用有限元分析和全息干涉测量。首先，使用有限元分析在热环境中分析铝读取基座的热变形;在没有初始表面应力条件的情况下进行有限元分析。通过全息干涉测量进行热变形测量，以验证有限元分析结果。然而，由于有限元分析结果偏离实验结果，因此考虑了初始表面应力条件的影响;用X射线衍射测量得到的初始表面残余应力条件进行有限元分析。初始表面应力条件下的有限元分析结果与全息干涉测量的实验结果吻合良好。最后，为了分析读取底座的热变形对DVD光学系统的光学特性的影响，分析了光路的变形。然而，未观察到束斑，束强度分布，调制传递函数曲线和波前像差的剧烈变化。
1简介
光学读取器是光盘驱动器中的重要元件，用于从CD，DVD或高密度DVD读取信息。其光学元件如物镜，准直仪，反射镜，激光二极管和光电二极管安装在读取基座上，如图1所示。当读取器将信息从激光二极管传输到光盘并返回到光电二极管时，这些部件必须处于未变形状态。然而，由于各种原因，组件经历微变形，这改变了光轴;这种变化会降低光学读取器的性能。组件之间的粘合缺陷，组件过程中组件的未对准以及由于热和湿气导致的变形有助于微变形。在这些可能的原因中，操作期间读取器中的积聚被认为是光学读取性能降低的主要原因。
在本研究中，通过热环境中的有限元分析（FEA）和全息干涉测量法测量铝基座的微热变形，并且光学读取基座的热变形对光学性能的影响DVD光学系统进行了分析。
首先，在初始表面条件下进行了有限元分析。没有初始表面条件的有限元分析结果与来自全息干涉测量的实验结果进行比较;然而，实验结果与有限元分析结果完全不同。
在全息术中，物体波和参考波之间的干涉被用于记录物体波的振幅和相位。全息术可用于诸如艺术，医学，光学部件设计（克洛斯1975），数据存储（赛斯布克斯1996）等领域。
In holography, the interference between the object在通过曝光，显影，漂白和洗涤等工艺创建全息图之后，重建波被传输到全息图，其衍射波并产生三维物体波。如果全息图包含多于两个图像，并且重建图像之间的相位由于变形或任何其他原因而改变，则将根据相位变化产生条纹图案。这种条纹模式用于测量变形（伊藤和高木涉1999），振动（斯特森和鲍威尔1965），残余应力（桑切斯和霍恩伯格2002），表面层的厚度变化（哈比卜2001）和缺陷（拉斯托吉1985）。
图1 用于光学读取器的光学系统的示意图
全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由苏里德（1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid （1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和Cohen 1987）获得。将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与有限元分析结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（ FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid （1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和Cohen 1987）获得。将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与有限元分析结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（ FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid （1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和Cohen 1987）获得。将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与有限元分析结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（ FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid （1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和Cohen 1987）获得。将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与有限元分析结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（ FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid （1969），琼斯和威克斯（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和Cohen 1987）获得。将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与有限元分析结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（ FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid（1969），Jones和 Wykes（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行FEA，应力从X射线衍射（XRD）测量（Noyan和Cohen 1987）获得。 将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较; 实验结果与FEA结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。全息干涉测量可以通过非接触和非破坏性测量方法测量表面上所有点处的变形。为了测量光学读取器座表面上的变形，通过全息干涉设计了测量系统，并且使用灵敏度矢量和先前由Sollid（1969），Jones和 Wykes（1983）所研究的双重曝光分析来定量测量三维微热变形。
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行FEA，应力从X射线衍射（XRD）测量（Noyan和Cohen 1987）获得。 将初始表面应力条件下的FEA结果与全息干涉测量实验结果进行比较; 实验结果与FEA结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从FEA的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。such as exposure, developing, bleaching, and washing,
接下来，考虑初始表面应力条件的影响，因为在本研究中使用的铝读取基座是通过压铸工艺制造的。在初始表面应力条件进行有限元分析，应力从X射线衍射（XRD）测量（那颜和科恩1987）获得。将初始表面应力条件下的有限元分析结果与全息干涉测量实验结果进行比较实验结果与结果相似。
最后，为了分析光学读取器热变形对光学系统的光学性能的影响，在初始表面应力条件下，从有限元分析的结果获得光路和角度的变形。将光盘基底上的强度峰的半峰全宽（FWHM），由光学读取器座的热变形引起的调制传递函数（MTF）曲线和波前像差的光斑和光斑直径与变形之前的光斑和光斑直径进行比较。
表1 实验中使用的光学读取底座的特性
2光学读取器的热变形分析
2.1光学读取器座
光学读取器基座由铝合金通过诸如压铸，喷丸和热处理的一系列工艺制造。在本研究中使用的读取基体的材料性质列于表1中。
2.2没有初始表面条件下有限元分析
没有初始表面条件下热变形的有限元分析使用ANSYS进行。如图2所示，使用总共11,515个具有21,518个节点的实体单元，如图2所示，右下角固定为基准点。光学读取器座的热变形的有限元分析从室温20℃到50℃的环境温度进行。计算得到的读取基座的位移的等高线图如图3所示。在左下角的最大位移为60.1mu;m。
图2 有限元分析的网格模型
图3 使用没有初始表面残余应力的有限元分析的铝读取底座的热变形轮廓图，;温度范围为20〜50℃
2.3全息干涉测量的实验设置
The schematic of the optical sy
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