KR100247404B1 - 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법. - Google Patents

Abstract

홀로그램 데이터를 저장하는 저장장치를 구성하는 홀로그램기록소자의 굴절률을 감소시켜 레이저빔의 반사율을 감소시킬 수 있는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법이 개시되어 있다. 홀로그램 데이터가 기록되는 크리스털로된 홀로그램기록소자의 표면에 크리스털의 표면 굴절률과 같은 굴절률을 갖도록 산화규소를 코팅한다. 상기 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 같은 굴절률을 갖는 산화규소를 코팅을 한 후 점차적으로 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 계속하여 코팅을 한다. 상기 산화규소의 굴절률이 점차적으로 낮아져 가장 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 마지막으로 코팅을 하게 되면 코팅된 표면과 크리스털과의 사이에는 굴절막이 없어지게 되므로 레이저빔이 홀로그램기록소자에 조사되어도 반사율이 낮아 홀로그램 데이터가 정확하게 기록된다.

Description

광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법

본 발명은 광굴절 크리스털로 된 홀로그램기록소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 홀로그램 데이터를 저장하는 저장장치를 구성하는 홀로그램기록소자의 굴절률을 감소시켜 레이저빔의 반사율을 감소시킬 수 있는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법에 관한 것이다.

최근에는 마이크로 프로세서나 소프트웨어의 발달에 의해 3차원 CG에 의해 뛰어난 퍼스널 컴퓨터도 처리 가능하게 되어 기가 비트의 전달속도를 가지는 기간회선망이 전세계를 실시간(Real Time)으로 연결된다. 그리고 멀티미디어의 사회가 도래함과 동시에 새로운 고도 정보화 사회로 진행되고 있다.

앞으로 수년 후에는 1기가의 트랜지스터를 집적한 4기가 헤르츠의 마이크로 프로세서가 실현될 것이며, 1테라비트의 기간회선망이 실현될 전망이다. 이들을 대량으로 처리하고 전송할 수 있는 정보를 메모리할 메모리기술이 개발되고 있다.

그런데, 메모리기술의 지표로 되는 기록밀도에서는 광메모리의 우위성이 주장되고 있지만 광메모리에는 한계가 있다. 즉, 현재의 광디스크가 광스폿을 렌즈에서 형성하는 빛의 파동성을 이용하기 때문이다. 그러므로 빛의 파장정도의 스폿을 이론한계로 X-Ray 등을 이용하지 않는 한 기록밀도는 5기가비트(Gbit/㎠)의 정도가 상한으로 된다. 이것으로는 근 시일 내에 자기메모리나 반도체메모리에 의해 뒤쳐지게 된다. 왜냐하면 자기메모리에서는 헤드갭(Head Gap)이 기록밀도를 정하므로 파장의 제한이 없기 때문이다. 또한, 반도체메모리에서도 마찬가지이다. 따라서 광메모리가 우위를 차지하기 위해서는 광의 파동성을 버리던가 또는 다중기록을 이용하는 것이다.

상기 파동성을 버리는 방식에는 순간파장을 이용한 Photon Memory가 제안되어 있으며 그 기록 한계는 100∼200 (Gbit/㎠)에 달한다. 이 방식은 퍼지지 않는 빛을 이용하는 Photon STM과 같이 Probe를 기록매체에 수 10 nm까지 접근할 수 있어야 하므로 적용하기에 적합치가 않다.

따라서, 다중기록을 하는 방식으로 체적형 홀로그램기록방식이 연구되고 있다. 상기 체적형 홀로그램기록방식은 기록밀도가 1테라비트에 달하고, 수 기가비트 이상의 속도로 읽을 수 있으며, 수 10s이하의 고속 랜덤 액세스로서 비접촉 전체를 만족시킬 수 있다.

홀로그램(Hologram)은 캐리어 공간주파수를 변조해 광파의 복소진폭 분포를 기록하고 있다고 말할 수 있지만 각도(θ)가 변하는 일에서 캐리어 공간주파수가 변하는 일을 이용하면 다중 기록이 가능하게 된다.

즉, 홀로그램 데이터를 기록할 때에는 참조광의 입사각을 조금씩 변화시키면서 각도 인덱스(index)를 붙여 다른 물체를 계속하여 기록할 수 있고, 읽어낼 경우에는 기록시의 각도에서 참조광을 조사하면 된다.

도 1은 일반적인 홀로그램 메모리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 레이저빔 발생부(24)로부터 인가되는 레이저를 같은 비율의 두 개의 광(참조광과 물체광)으로 분리시키는 빔스플리터(10); 상기 빔스플리터(10)를 통해 인가되는 참조광을 일정각도로 반사시키는 제1 회전반사경(12); 상기 빔스플리터(10)를 통해 인가되는 물체광을 일정각도로 반사시키는 제2 회전반사경(14); 상기 제2 회전반사경(14)로부터 반사되어 인가되는 물체광에 의해 데이터발생부(20)로부터 인가된 데이터를 변조시키는 공간광변조기(18); 상기 공간광변조기(18)로부터 인가되는 데이터를 포함하는 물체광을 집속시키는 이미징 렌즈(26); 상기 이미징 렌즈(26)를 통해 인가되는 물체광과 제1 회전반사경(12)을 통해 인가되는 참조광이 간섭을 일으켜 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하는 홀로그램기록소자(16); 상기 홀로그램기록소자(16)를 통해 인가되는 홀로그램 데이터를 촬상하는 촬상부(CCD)(22)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 홀로그램 메모리장치는 레이저빔 발생부(24)로부터 인가된 레이저빔은 빔스플리터(10)에 의해 50 : 50의 비율로 두 개의 빔인 물체광(38)과 참조광(28)으로 분리되어 두 개의 방향으로 발생된다. 참조광(28)은 제1 회전반사경(12)에 인가되어 일정각도로 반사되고, 물체광(38)도 제2 회전반사경(14)에 의해 일정각도로 반사된다.

상기 제2 회전반사경(14)을 통해 반사된 물체광은 공간광변조기(18)에 인가되고, 상기 공간광변조기(18)에는 데이터발생부(20)로부터 데이터가 인가되므로 물체광은 데이터를 통과하면서 변조되어 이미징 렌즈(26)에 인가된다. 상기 이미징 렌즈(26)는 공간광변조기(18)를 통해 인가된 데이터가 실린 물체광을 집속시켜 홀로그램기록소자(16)에 인가한다.

상기 홀로그램기록소자(16)는 데이터가 실린 물체광과 참조광이 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하게 된다. 상기 홀로그램기록소자(16)에 저장된 홀로그램데이터를 재생시킬 경우에는 제1 회전반사경(12)으로부터 반사되는 참조광을 홀로그램데이터(16)에 인가하게 된다. 상기 홀로그램기록소자(16)에 저장된 홀로그램데이터에 참조광이 인가되면 데이터가 재생되어 촬상부(22)에 인가되어 3차원의 영상이 재현된다.

상기 홀로그램기록소자(16)는 광강도에 의해 굴절률이 변화하는 크리스털로 이루어진다. 즉, 상기 크리스털에 조사되는 참조광 및 물체광의 세기가 약하게 되면 크리스털의 굴절률이 크므로 반사되는 반사량이 많아 홀로그램 데이터가 홀로그램기록소자(16)에 기록되지 않거나 또는 기록이 정확하게 되지 않게 되므로 레이저빔의 세기를 크게 하여야 한다. 따라서, 상기 크리스털로 이루어진 홀로그램기록소자(16)에 홀로그램데이터를 기록하기 위하여 레이저의 세기를 크게 하여야 하므로 에너지의 손실이 매우 크게 된다.

따라서, 종래에는 크리스털의 굴절율을 감소시키기 위하여 크리스털의 표면에 멀티코팅(multi-coating)을 하였다. 즉, 크리스털의 표면의 굴절율이 3에 해당하면 크리스털의 표면에 코팅을 하여 굴절률이 2.8이 되도록 하고, 계속하여 굴절률이 점차적으로 2.6, 2.4, 2.2 … 1.4로 감소되도록 크리스털의 표면을 코팅하였으나 크리스털의 표면의 굴절률이 코팅에 의해 감소한것에 비례하여 반사량이 감소하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 홀로그램 데이터를 저장하는 저장장치를 구성하는 홀로그램기록소자의 굴절률을 감소시켜 레이저빔의 반사율을 감소시킬 수 있는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 홀로그램 메모리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 일반적인 산화규소의 굴절률을 나타낸 그래프이다.

도 3은 일반적인 빛의 굴절률에 대한 반사상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

50 : 크리스털 60 : 산화규소

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 홀로그램기록소자에 사용되는 크리스털의 표면에 크리스털 표면의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 산화규소(SiO₂)를 코팅하며, 다음에 크리스털 표면에 코팅된 산화규소를 구성하는 산소와 규소의 혼합비를 산소가 점차적으로 증가하도록 하면서 산화규소를 크리스털 표면에 코팅을 하므로써 크리스털 표면의 굴절률이 점차적으로 감소되도록 하는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 홀로그램 데이터가 기록되는 크리스털로된 홀로그램기록소자의 표면에 크리스털의 표면 굴절률과 같은 굴절률을 갖도록 산화규소를 코팅한다. 상기 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 같은 굴절률을 갖는 산화규소를 코팅을 한 후 점차적으로 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 계속하여 코팅을 한다. 상기 산화규소의 굴절률이 점차적으로 낮아져 가장 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 마지막으로 코팅을 하게 되면 코팅된 표면과 크리스털과의 사이에는 굴절막이 없어지게 되므로 레이저빔이 홀로그램기록소자에 조사되어도 반사율이 낮아 홀로그램 데이터가 정확하게 기록된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 일반적인 산화규소의 굴절률을 나타낸 그래프이다.

도 3은 일반적인 빛의 굴절률에 대한 반사상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법을 설명하면, 모든 물질는 빛이 투과하면서 일정한 각도로 굴절이 된다. 즉, 빛이 A의 매질에서 B의 매질로 투과가 되면 A의 매질과 B의 매질이 갖는 특성에 의해 빛이 굴절되는 굴절률은 다르게 된다. 상기 굴절률과 비례하여 빛이 반사되는 반사량도 굴절률이 크게 되면 반사량도 크고, 빛의 굴절률이 작게 되면 반사량도 작게 된다.

[식 1]

은 도 3에서 나타낸 바와같이 일반적인 n₂의 굴절률을 갖는 물질에서 n₁의 굴절률을 갖는 물질로 빛이 입사할 때의 반사량을 나타낸 식이다.

[식 1]

반사율 ＝

²

상기 [식 1]에서 알 수 있는 바와같이 두 매질 사이의 굴절률차가 크면 반사량이 많게 된다.

따라서, 홀로그램기록소자에 레이저빔이 조사되는것은 공기중에서 2∼3의 굴절률을 갖는 크리스털에 레이저빔이 인가되는 것이므로 상기 [식 1]에서 n₂는 굴절률이 1인 공기가 되므로, 상기 홀로그램기록소자인 크리스털에 레이저빔이 조사될 경우에 발생되는 반사량은 [식 2]가 된다.

[식 2]

반사율 ＝

²

상기 [식 2]에서 n₁은 크리스털의 굴절률에 해당되므로 n₁의 값이 1이 되면 크리스털의 반사량은 제로(0)가 된다.

그러나, 상기 크리스털의 표면에서 발생되는 굴절률은 2∼3에 해당하므로 크리스털의 굴절률을 감소시켜야 레이저빔이 크리스털에 조사될 때 반사량이 적게 된다.

따라서, 상기 크리스털의 표면 굴절률을 감소시키기 위하여 크리스털의 표면에 산화규소(SiO₂)를 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 증착시킨다.

도 2에서 나타낸 바와같이, 상기 산화규소(SiO₂)는 산소(O₂)와 규소(Si)의 혼합비에 따라 약 1.45∼3.5 의 굴절률을 갖는다. 즉, 상기 산소(O₂)의 비율이 규소(Si)의 비율보다 많이 차지하게 되면 산화규소의 굴절률은 1.45의 크기로 감소하게 된다. 이때 산소(O₂)의 양이 규소(Si)의 양보다 일정 한도 이상으로 많게 되면 굴절률은 더이상 감소하지 않고 약 1.45의 크기를 유지하게 된다.

상기와 같은 특성을 갖는 산화규소를 화학기상증착법을 이용하여 크리스털의 표면에 증착시킨다. 상기 크리스털(50)의 표면에 처음증착되는 산화규소(60)의 굴절률은 크리스털(50)의 굴절률과 같도록 산소와 규소의 비율을 조절한다.

상기 크리스털(50)의 표면에 같은 굴절률을 갖는 산화규소를 증착한 후 점차적으로 산화규소(60)를 이루고 있는 산소의 비율을 증가시키면서 계속하여 화학기상증착법으로 증착시킨다.

상기 크리스털(50)의 표면에 증착되는 산화규소(60)의 산소량을 계속하여 증가시키게 되면 산화규소의 굴절률이 1.45의 크기로 감소하게 된다. 상기 크리스털(50)의 표면에 증착되는 산화규소(60)의 굴절률이 1.45의 크기가 되면 산화규소를 증착시키는 동작을 멈추게 된다.

상기 크리스털(50)의 표면에 화학기상증착법으로 산화규소를 증착시키는 동작을 멈추게 되면 크리스털(50)의 표면으로부터 마지막으로 증착된 산화규소(60)의 표면까지 굴절률의 변화는 약 3에서 점차적으로 미소한 크기로 감소하여 약 1.45의 크기로 된다. 즉, 상기 크리스털(50)의 표면으로부터 증착된 산화규소의 표면까지는 굴절률의 경계면이 사라지게 된다. 따라서, 크리스털(50)의 굴절률은 약 1.45의 크기를 갖게 된다.

결국, 굴절률이 2.2의 크기를 갖는 크리스털의 반사율은 약 14％인데 비하여 굴절률이 1.45의 크기를 갖는 크리스털의 반사율은 약 2.2％에 해당하므로 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털(50)의 반사율은 크게 감소하게 된다.

이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 홀로그램 데이터가 기록되는 크리스털로된 홀로그램기록소자의 표면에 크리스털의 표면 굴절률과 같은 굴절률을 갖도록 산화규소를 코팅한다. 상기 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 같은 굴절률을 갖는 산화규소를 코팅을 한 후 점차적으로 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 계속하여 코팅을 한다. 상기 산화규소의 굴절률이 점차적으로 낮아져 가장 낮은 굴절률을 갖는 산화규소를 홀로그램기록소자를 이루는 크리스털의 표면에 마지막으로 코팅을 하게 되면 코팅된 표면과 크리스털과의 사이에는 굴절막이 없어지게 되므로 레이저빔이 홀로그램기록소자에 조사되어도 반사율이 낮아 홀로그램 데이터가 정확하게 기록된다.

Claims (4)

1. 홀로그램기록소자에 사용되는 크리스털(50)의 표면에 크리스털 표면의 굴절률과 같은 굴절률을 갖는 산화규소(SiO₂)(60)를 코팅하며, 다음에 크리스털 표면에 코팅된 산화규소를 구성하는 산소(O₂)와 규소(Si)의 혼합비를 산소(O₂)가 점차적으로 증가하도록 하면서 산화규소를 크리스털(50)의 표면에 코팅을 하므로써 크리스털 표면의 굴절률이 점차적으로 감소되도록 하는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법.
2. 제1 항에 있어서, 홀로그램기록소자에 사용되는 크리스털(50)의 표면으로부터 증착된 산화규소(60)의 표면까지의 굴절률 변화는 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법.
3. 제1 항에 있어서, 상기 홀로그램기록소자에 사용되는 크리스털(50)의 표면에 증착되는 산화규소(60)의 표면굴절률은 1.45가 되는 것을 특징으로 하는 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법.
4. 제1 항에 있어서, 상기 홀로그램기록소자에 사용되는 크리스털(50)의 표면에 산화규소(60)를 화학기상증착법을 이용하여 증착시키는 것을 특징으로 한느 광굴절 크리스털에 비반사막을 형성시키는 방법.

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