KR100200840B1 - 속응답 광변조장치 - Google Patents

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Abstract

기록재생용 광픽업에 있어서의 고밀도 기록을 위한 속응답 광변조장치가 개시되어 있다. 그 장치는 광원(1)과 광변조기(4) 및 이들 사이의 2매의 렌즈(2, 3)를 포함하며, 그 렌즈(2, 3) 사이의 거리가 각각의 초점거리의 합보다 짧게 구성된다. 이러한 조건으로 최적화된 장치는 그 광원(1)에서 광변조기(4)까지의 전체의 길이를 변경시키지 않고 렌즈(2, 3)의 위치만을 변화시켜 광변조(4) 중심에서의 광스폿 크기를 조절하는 것이 가능하다. 따라서 고밀도 기록을 위한 광변조에 있어서 원하는 사양에 맞춰 응답성을 빠르게 하고 높은 광효율을 위한 최적화가 가능한 것이다.

Description

속응답 광변조장치
제1도는 광스폿 크기에 따른 광변조기의 응답성과 광효율의 변화를 설명하기 위하여 나타낸 그래프.
제2도는 종래 광변조장치의 광학적 구성을 보인 배치도.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 광변조장치의 광학적 구성을 보인 배치도.
제4도는 본 발명의 따른 광변조정장치에 있어서의 광스폿 크기를 연산하기 위하여 그 광학적 구성의 일부를 도시한 프로파일.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 광원 2 : 콜리메이터 렌즈
3 : 포커스 렌즈 4 : 광변조기
본 발명은 기록재생용 광픽업에 있어서 광디스크에 정보를 기록하기 위하여 광을 변조하기 위한 것으로서, 특히 고밀도 기록을 위한 속응답(速應答) 광변조장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 광정보의 고밀도 기록에는 단파장 광원의 사용이 필수적이다. 단파장 광원으로서 현재에는 SHG(second harmonic generation) 레이저가 532nm 이하의 파장을 이용한 고밀도 기록에 유리하다. 그러나 SHG 레이저는 기록시에 기존의 반도체 레이저와는 다르게 자체적으로 변조할 수 없기 때문에 외부적으로 변조를 하여야 한다. 이 SHG 레이저의 변조에는 통상 EOM(electro optical modulator)이나 AOM(acosto optical modulator)과 같은 광변조기가 사용되고 있다.
광디스크에 만들어지는 자구(magnetic domain)의 형태는 응답성(risetime 또는 falltime)이 빠를 때 조절하기 용이하게 되어 있다. 따라서 변조기를 사용한 외부적인 광변조에 있어서는 그 변조기의 응답성을 빠르게 하는 그 이용방법에의 개선이 요구되고 있는 것이다.
광변조기의 응답성은 변조되는 광효율과 관련되어 있는데, 제1도의 그래프에서 보는 바와 같이 광변조기의 중심을 통과하는 광의 스폿크기가 작을 수록 응답성이 빨라지는 반면, 광효율이 낮아지게 된다. 따라서 광변조기를 사용하는 광픽업을 구성할 경우에 광효율과 응답성을 최적화할 필요가 있다. 예를 들면, 광스폿 크기가 그래프의 빗금영역 내에서 조절될 대 8nsec 이하의 속응답성과 80% 이상의 광효율을 만족시킬 수 있는 것이다.
한편, 동일한 사양의 레이저를 사용하더라도 광의 발산각이나 빔의 직경 등 조건이 서로 정확히 일치하지 않음으로써 광변조기의 광효율과 응답성이 각 세트마다 일정하지 않게 되는 점을 고려하지 않으면 않된다.
제2도는 종래의 광변조장치를 보인다. 광원(1)에서 발산되는 광빔은 콜리메이터 렌즈(2)와 포커스 렌즈(3)를 차례로 경유하여 광변조기(4)의 중심을 통과한다. 여기서 광변조기(4)의 중심을 통과하는 광스폿의 크기를 조절하기 위해서는 광원(1)과 포커스 렌즈(3) 사이의 거리 (L1+D)나 포커스 렌즈(3)의 초점거리(L2)를 변화시키는 방법이 있다. 그런데, 이러한 방법으로 광학계 거리를 변경시킬 경우, 광원(1)으로부터 광변조기(4)까지의 전체 거리(L=L1+D+L2)가 달라지게 되므로 광픽업 광학계 전체를 새로 설계하여야 하거나 포커스 렌즈(3)를 재가공하여야 하는 문제점이 따른다. 한편, 광원(1)에서 광변조기(4)까지의 거리(LT)를 변경시키지 않고 포커스 렌즈(3)를 디포커스(defocus)시킬 경우에 광스폿 크기는 줄지 않고 오히려 커지게 되어 응답성을 빠르게 하는 것이 불가능하게 된다. 그 원인은 콜리메이터 렌즈(2)와 포커스 렌즈(3) 사이의 거리(D)가 그 두 렌즈의 각 초점거리의 합보다 더 길기 때문이다.
본 발명의 목적은, 전술한 광원에서 광변조기까지의 거리의 변경없이 빠른 응답성과 높은 광효율을 만족하는 최적의 조건을 갖는 속응답 광변조장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 속응답 광변조장치는, 광원과 광변조기 그리고 이 광원과 광변조기 사이에 차례로 배치되어 광원에서 발생되는 광을 광변조기의 중심에 집속하는 2매의 렌즈를 구비하며, 상기 2매의 렌즈 사이의 거리가 그 2매의 렌즈 각각의 초점거리의 합보다 짧게 배치하는 것을 그 특징으로 한다.
상기의 조건은 만족하는 본 발명에 따르면, 상기한 광원과 광변조기를 고정시킨 상태에서 2매의 렌즈를 개별적으로 또는 같이 이동시키는 것으로 그 광변조기의 중심을 통과하는 광스폿의 크기를 작게 또는 크게 조절할 수 있으며, 따라서 광픽업의 원하는 사양에 맞추어 최적한 응답성과 광효율을 달성할 수 있는 것이다. 물론, 광원과 광변조기의 거리는 변함이 없으므로, 광스폿 크기의 조절에 따라 광픽업 광학계 전체의 배치를 재조정하거나 렌즈를 재가공할 필요가 없는 것이다.
이와같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 속응답 광변조장치를 도시하면 제3도와 같다. 제3도에는 설명의 편의상 제2도와 동일한 부분에 대하여 동일한 참조번호를 사용하였다. 즉, 부호 1은 광원으로 예를 들면 전술한 SHG 레이저이며, 2는 콜리메이터 렌즈, 3은 포커스 렌즈, 그리고 4는 전술한 EOM이나 AOM과 같은 광변조기이다. 여기서 광원(1)에서 콜리메이터 렌즈(2)까지의 거리를 L1' , 콜리메이터 렌즈(2)와 포커스 렌즈(3) 사이의 거리를 D, 포커스 렌즈(3)에서 광변조기(4)까지의 거리를 L2라 할 때, 광원(1)의 발광위치로부터 광변조기(4)의 변조위치, 즉 그 중심까지의 거리 LT는 일정하며, 다음을 충족한다.
제4도는 상기한 광변조기(4) 중심부에 집속되는 광스폿 크기를 계산하기 위한 가정으로서의 그 일부에 대한 프로파일을 보인다. 이하 이 도면을 참조하여 광스폿 크기를 계산하여 본다.
회절광학으로부터 일정한 구경을 갖는 광스폿이 있을 때 그 광스폿의 반경(W0) 과 그 발산각(θ)의 관계는 다음과 같다.
여시서, λ는 광의 파장이다.
일정한 반경(W0) 과 일정한 발산각(θ)을 갖는 광스폿이 초점거리 f를 갖는 렌즈(2)에 의하여 집속되면 다음과 같다.
여기서, w는 렌즈(2)에 의하여 집속되는 광스폿의 반경, Z는 렌즈(2)의 물점거리에서 초점거리를 뺀 거리, ZP는 렌즈(2)의 상점거리에서 초점거리를 뺀 거리, M은 렌즈(2)의 배율, f는 그 렌즈(2)의 초점거리, 그리고 L2'는 렌즈(2)의 상점거리이다.
이상의 관계로부터 전술한 2매의 렌즈(2, 3)를 차례로 통과한 이후의 광변조기(4)의 중심부에 집속되는 광스폿의 크기(반경)를 구할 수 있음은 물론일 것이다.
다음의 표 1은 광원(1)에서 광변조기(4)까지의 거리 LT'가 일정한 경우에, 각 렌즈의 위치에 따라 광변조기(4)의 중심부에 형성되는 광스폿 크기를 이론적으로 계산한 데이터를 보이며, 표2는 동일한 조건에서 실제의 측정된 데이터이다. 단, 제도의 광학계에 적용한 광학조건은 다음과 같다.
- 광원(1)에서의 광의 발산각(θ) 12.5 mrad
- 광원(1)에서의 광스폿 반경(Wo) : 27㎛
- 콜리메이터 렌즈(2)의 초점거리 (L1') : 24.5㎜
-포커스 렌즈(3)의 초점거리(L2') : 28.8㎜
한편, 다음의 표 3은 광스폿 크기(반경)에 따른 광변조기의 속응답성의 변화로서 변조시의 라이즈 타임(risetime)과 폴 타임(falltime)을 실측한 데이타이다.
이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고밀도 기록을 위한 단파장 광원의 광변조를 행함에 있어서, 광학계 전체의 길이를 변화시키지 않고 광픽업 내에서 렌즈의 디포커스만으로 광스폿 크기를 조절할 수 있는 등 응답성 및 광효율을 최적화하는 것이 가능하다.
따라서 본 발명은 단파장 광원의 사용하는 고밀도 기록용 광픽업의 응답성 및 광효율을 높이는 것은 물론, 고밀도 기록을 한층 더 수월하게 하는 데에도 기여하는 효과적인 발명이다.

Claims (2)

  1. 광원과 광변조기를 포함하며, 이 광원과 광변조기 사이에 차례로 배치되어 광원에서 발생되는 광을 광변조기의 중심에 집속하는 2매의 렌즈를 구비하는 광변조장치에 있어서, 상기 2매의 렌즈 사이의 거리가 그 2매의 렌즈 각각의 초점거리의 합보다 짧게 구성된 것을 특징으로 하는 속응답 광변조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원에서 광변조기까지의 길이가 고정되고 상기 2매의 렌즈를 선택적으로 이동시킬 수 있게 된 것을 특징으로 하는 속응답 광변조장치.
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