| 姓名 |
黃世凱(Shi-Kai Huang)
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畢業系所 |
光電科學與工程學系 |
| 論文名稱 |
光學讀取頭之微型化設計
(Design of pick-up head with micro-optics)
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| 摘要(中) |
為了滿足數位時代快速處理大量資訊的需求。光機電整合的必要性與日俱增。在光儲存這塊領域中，光碟機扮演了重要的角色而光學讀取頭更是光碟機的關鍵性組件。為了達成大量製造與降低組裝成本的目的。本論文以矽光製程的角度切入，來設計微型化與積體化的光學讀取頭。
國內外研究微型化讀取頭的研發團隊眾多，依讀取頭的架構來分，可分為-自由空間型、波導型、平面型等。本實驗利用氮化矽薄膜製作光學元件並以堆疊方法實踐系統封裝。我們設計了四種不同型式的光學讀取系統並且優化元件參數使其成像品質達到繞射極限；第一種型式為全像型光學頭的微型化，其系統尺寸為2.6mm×2.6mm×2.4mm、Na為0.6、聚焦光斑滿足繞射極限。為了減少系統的元件個數與降低製作公差，我們設計了型式二和型式三，將HOE與光柵整合成單一元件而且光之使用效率提昇4倍。型式四為平面型光學頭的變形，利用45o反射鏡代替平面型的反射鍍膜以修正離軸聚焦的缺點，其系統尺寸為4.7mm×4.7mm×1.7mm。再將元件之設計參數轉化為製作光罩以實際的製作與量測來探討堆疊技術實現微型化光學讀取頭的可行性。 |
| 關鍵字(中) |
★ 公差分析
★ 讀取頭
★ 光學設計
★ 微光製程 |
關鍵字(英) |
★ tolerance analysis
★ optical design
★ micro-optics
★ pickup head |
| 論文目次 |
目 錄
論文摘要……………………………………………………….…….…1
圖表索引………………………………………………………………..5
第一章 緒 論……………………….…..………………………...…10
1-1 DVD簡史 ……………………………………….….….…...10
1-2 傳統型與微小型光學讀取頭……………………………..11
參考資料 ……………………………………………………..…13
第二章 微型化讀取頭的類別……………….…………………….…14
2-1 自由空間（free space）型………………..…………..….…15
2-2 波導（waveguide）型………………………………………16
2-3 平面（planar）型………………………………….………...17
2-4 堆疊（stacked）型…………………………………………18
參考資料 ………………………………………………..…….…..25
第三章 設計原理與系統原理………………….…….………………26
3-1 光線追跡（ray tracing）……………………………..…….26
3-1-1. y-nu法……………………………………………..26
3-1-2. Q-U法……………………………………………..27
3-1-3. 非球面鏡的光線追跡……………………………..29
3-2 像差理論………………………………………….…..….….30
3-2-1 球差………………………………………..….……..31
3-2-2 慧差…………………………………………..….…..32
3-2-3 像散…………………………………………….…..33
3-3 光學頭之聚焦與循軌……………………………………….34
3-3-1 像散法……………………………………..…..…..34
3-3-2 三光束法……………………………………….…..35
參考資料 ………………………………………………..………..45
第四章 光學設計與產生光罩…………………………..…. …….….46
4-1 設計流程…………………………………………………...….46
4-2 光學讀取頭設計…………………………………….…..…….47
4-2-1 直立型….…………………………………………..47
4-2-2 夾層型….…………………………………………..49
4-3 產生光罩.…………………………..…………………..……..50
4-4 效率與蝕刻深度………………..……………………..….…..51
4-4-1 Fresnel lens.…………………………………………..51
4-4-2 HOE…………………………………………………..54
參考資料 …………………………………………………….……73
第五章 公差分析…………………………………………….….……74
5-1 公差分析原理……………………..………………..…..……..74
5-2 讀取頭之公差分析……………….…………………..….……75
參考資料 ………………………………………………..….…….83
第六章 結語……………………………………….…………...…..…84 |
| 參考文獻 |
第一章之參考資料：
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chapter16，McGraw-Hill，2000
[2]吳國誠，“光學製作公差的探討”，光學工程，第三期，頁8~10，1982
[3]ZEMAX User,s Guids Version 10.0 |
| 指導教授 |
張正陽(Jeng-Yang Chang)
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審核日期 |
2003-7-14 |
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