S 曲線界定

由之前介紹的2.2 節可知，為了使用光碟讀取頭中的位移感測機制必須將雷 射光對焦至 S 曲線的區域中，如此才能夠利用 FES 對應物鏡的位移情況，因此 找出S 曲線的操作區域就是最優先要完成的實驗。本實驗中不操作壓電式奈米定 位器，只對光碟讀取頭的 VCM 進行操作，借由 LabVIEW 程式透過 DAQ 卡輸 出電壓改變VCM 施力，帶動光碟讀取頭的物鏡由距離基座反射鏡遠端等距離移 動至近端並紀錄FES 值的變化與當下的 VCM 控制電壓，如此建構出本論文中使 用的S 曲線以及其線性區域的範圍。VCM 的位移量可藉由原廠提供的資料換算 操作電壓而得，分別對CD 與 DVD 雷射光源作量測，實驗結果如圖 4.2.1 所示。

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 -3000

-2000 -1000 0 1000 2000 3000 4000

VCM bias voltage(V)

FES(mV)

CD DVD

圖 4.2.1 雷射光源 DVD 與 CD 之 S 曲線

由實驗結果可知，在S 曲線的波峰至波谷之間 FES 與 VCM 位移具有良好的 線性關係，也就是位移感測機制所能應用的區域。當物鏡對焦至S 曲線線性區域 的中點時，可使用的FES 值範圍為±2V，此電壓輸出強度可能因為不同的雷射二 極體或操作電壓而改變，但所能夠量測的位移區域並不會變動。DVD 光源與 CD 光源所建構出的 S 曲線性質類似，兩者線性區域在 VCM 控制電壓上差距為 0.028V(1.11mm/V)，換算過後為 0.02mm 與光碟讀取頭說明書上提供兩光源之焦 點間距相近。

由實驗結果可得到CD 與 DVD 雷射光源的 S 曲線性質除了聚焦的 VCM 操 作電壓不同外，線性區域所能量測的位移量也是略有差異，使用CD 雷射光源為

谷的輸出CD 為 4.77V，DVD 為 4.74V 兩者相近，因此由線性區域所能量測的位 移量與輸出訊號電壓的關係可以得知，利用DVD 雷射光源可以得到較高的敏感 度，而使用CD 雷射光源則可得到較大的加速度量測區域。

由於DVD 的光源為可見光，較容易觀測雷射二極體是否正常運作，並具備 較高的敏感度，故以下的實驗採用DVD 雷射光源來進行實驗。

在使用光碟讀取頭的位移感測機制時，S 曲線的形狀強烈的影響量測上的敏 感度與準確性。影響S 曲線形狀的原因與光碟讀取頭雷射二極體的亮度和物鏡是 否與反射鏡保持平行有關。雷射二極體亮度影響到 FES 的訊號強度，因此在實 驗時需要注意MD 是否維持設定的 180mV 以保持雷射二極體的亮度不變。而物 鏡與反射鏡之間的角度差則會造成S 曲線上下的不對稱或是造成線性區減短，如 圖4.2.2 即為不佳的 S 曲線。因此調整光碟讀取頭固定於基座的角度也是在實驗 前的重要步驟。在使用光碟讀取頭加速規時需要注意的是，每次重新將光碟讀取 頭架設於基座上時，皆會使S 曲線有些微的變化，因此在每次重新裝設或調整光 碟讀取頭後，在做實驗之前都需要重新量測S 曲線才能確保實驗的正確。

-0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 -1500

-1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

VCM bias voltage(V)

FES(mV)

物鏡與反射鏡有角度差

圖 4.2.2 不適用之 S 曲線

另一方面，使用不同反射率的鏡面來反射雷射光也會對FES 強度產生影響。

如圖4.2.3 所示，在測試光滑反射鏡與市售 CD 當作雷射光的反射鏡實驗上，在 雷射光亮度等其他因素不變的情況下，OEIC 因反射率不同所接收到的訊號強度 有顯著的變化。因此為了使加速規具有高的敏感度，應當選用反射率高的鏡面作 為反射雷射光用。

-0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 -4000

-3000 -2000 -1000 0 1000 2000 3000

VCM bias voltage(V)

FES(mV)

CD mirror

CD mirror

圖 4.2.3 比較不同反射鏡面之 S 曲線