KR100339938B1 - 광헤드및광정보기록재생장치 - Google Patents

Abstract

광정보기록매체근처에 광헤드를 설치함으로서 이버네센트광을 사용하는 정보를 기록하고 재생하기 위한 광정보 기록/재생방법으로서, 상기 광헤드는 반도체 레이저, 반도체 레이저의 일단면으로부터 발사되는 레이저광을 검출하기 위한 광검출기, 및 상기 반도체 레이저의 제2단면으로부터 발사되는 레이저로부터 이버네센트광을 발생하기 위한 수단을 구비하도록 구성된다.

Description

광 헤드 및 광 정보기록 재생장치

본 발명은 광 디스크장치 및 이것을 이용한 광정보처리장치에 관한 것이다.

광 디스크장치는 지금까지 대용량의 변경가능한 매체로써 주목되어 왔다. 그러나 최근의 자기 디스크장치의 급속한 대용량화의 진전에 의해 기록밀도를 1기가비트/평방인치와 거의 같게 되고, 또 그 대용량화의 진전속도로 미루어보아, 지금으로부터 수년내에, 광 디스크 장치는 기록밀도의 점에서, 자기디스크장치에 추월 당하리라고 생각된다.

종래, 광디스크장치의 고밀도화는 사용하는 반도체 레이저 광의 단파장화, 미세한 정보기록 마크를 형성하는 기술 및 광스포트 직경보다 적은 정보기록마크를 정밀도가 좋게 재생하는 기술인 세가지의 접근 방향으로 추진되어 왔다.

제1의 접근방법으로서는 최근 II-VI족의 반도체에 의한 녹색 레이저의 실온연속발진, 가리움 질소계의 III-V족 반도체에 의한 청색 발광 다이오드의 제품화 등 획기적인 진보가 있었고, 제2,제3의 접근방식도 착실한 진보를 하고 있지만, 이들을 전체 합하여도 기껏해야 10배의 기록밀도 향상이 되는 정도라고 추정되고 있다.

그 근본적인 원인은 광의 회절형상에 의해 광을 광의 파장보다도 적게 만들 수가 없기 때문이다.

이러한 한계를 타파하기 위해 기록밀도를 현 상태 보다도 100배 향상하는 방법으로써, 근접장(이버네센트장)을 이용한 광기록/재생방법이 주목되고 있다. 예를들면 어퍼라이드 피직스, 레터즈 61권, 2호의 142행에서 144행 (Applied Physics letters, Vol. 62, No. 2, pp.142-144, 1992)에 기재되어 있는 바와 같이 광 화이버의 선단을 원추형상으로 가공하여 그 선단의 수십 nm의 영역 이외를 금속의 피막으로써 도포한 프로브를 만들고, 이것을 피에조 소자를 이용한 정밀 엑츄에이터에 탑재하여 위치를 제어하여 직경 60nm의 기록 마크를 다층막상에 기록하고 재생한 예가 보고되고 있다. 이 예의 경우 기록밀도는 45기가비트/평방인치에 달하고 현상태 보다 약 50배나 된다. 또한 최근 어프라이즈 피직스, 레터즈 제63권, 26호의 3550행 에서 3552행 (Applied Physics Letters, Vol. 63, No. 26, pp. 3550-3552, 1993)에는 상기 광 화이버로써 네오지움이 도프되어 있는 것을 사용해서 레이저 발진을 이용하여 S/N비를 향상시킨 예가 보고되어 있다.

그러나 상기의 종래에는 이하와 같은 문제점이 있다.

첫째, 신호레벨이 적은 것이다. 상기 제2의 종래예에서는 금의 박막으로 막을 입힌 그라스기판상에 프로브를 근접시켜서 10nm정도 기판표면과 수직방향으로 프로브를 이동시키므로써 약 30%의 강도가 변조된 신호를 검출하고 있지만, 검출출력은 입사광 45mW에 대하여 0.3mW로 적다.

둘째, 화이버 레이저의 완화주파수가 92KHz로 극히 적어 고속의 정보전송이 곤란하다는 점이다.

셋째, 기판과 프로브의 거리를 스캐닝 포-스(scanning force) 현미경을 사용해서 극히 정밀히 제어할 필요가 있기 때문에, 예를들면 광 정보를 기록한 디스크를 고속으로 회전하는 경우, 디스크 편심에 의해서 생기는 높은 주파수 기판과 프로브의 거리의 변동을 제어할 수 없다는 문제가 있다.

넷째로, 상기 종래예에서는 정보를 기록할 때의 광도의 변조를, 음양-광학 효과(acoustic-optical effecf)를 이용한 편향기로 행하기 때문에 수 10MHz 이상의 변조가 곤란하다는 문제가 있다.

다섯째, 상기 종래예에서는 광빔을 기록트랙킹에 추종시키는 트랙킹 서브 방법이 없어 실용적인 광 정보 기록/재생 장치를 제조할 수가 없다는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기 각 과제를 해결하기 위한 이하의 수단을 채용했다.

먼저, 레이저 공진기로써 이득이 높은 반도체 레이저를 채용하고 반도체 레이저와 반도체 레이저의 한 방향에 밀러로 부터 발사되는 레이저광을 검출하는 검출기와, 상기 밀러와 반대측 단면에 설치된 이버네센트 광을 발생시키는 수단으로 광헤드를 구성한다. 또한 상기 광헤드에 있어서, 이버네센트광을 발생시키는 수단으로서 원추형상의 유전체 프로브를 채용한다. 혹은, 상기 광헤드에 있어서 이버네센트광을 발생시키는 수단으로서 상기 반도체 레이저광의 파장이하의 주기를 가지는 동심원상의 동주기의 회절격자를 채용한다. 또한, 회절격자가 회절격자의 중심에 행하는 방향에 브레이즈화 되어 있고 또 그 중심에 있서 브레이즈 방향이 방전하고 있는 것으로 한다. 또는 상기 광헤드에 있어서, 이버네센트 광을 발생시키는 수단으로써, 광 축에 수직방향 단면이 타월형상인 원추형상의 유전체프로브를 채용한다. 혹은 상기 광헤드에 있어서, 이버네센트광을 발생시키는 수단으로써, 상기 반도체 레이저 또는 고체 레이저광의 파장 이하의 주기를 가지는 일차원방향의 등주기의 회절격자로써, 그 중심선에 있어서 위상이 180도 반전하고 있는 회절격자를 채용한다. 또한 회절격자가 브레이즈화 되어 있고 그의 중심선에 있어서 브레이즈 방향이 반전하고 있는 것으로 한다.

또한 상기 광 헤드와 광 정보기록 매체로부터 되는 광정보기록/재생장치를 구성한다. 또 상기 광정보 기록/재생장치에 있어서 광정보기록 매체에 조사하는 반도체 레이저의 전류 ON시의 주입전류를 드레시호올드 전류치보다 충분히 크게 설정하고 또 반도체 레이저 전류를 온오프하는 것에 의해서 광 정보 매체에 정보를 기록한다. 또 광 정보기록매체에 조사하는 반도체 레이저의 주입전류를 드레시호울드 전류치 또는 그 근방으로 설정하고 광 조사된 광정보기록 매체의 정보의 유무에 의해서 생기는 반도체 레이저의 발진상태의 연화를 상기 광검출기로 검출한다.

또한 반도체 레이저의 종모드를 멀티모드화하는 구조 혹은 수단을 구비하여 노이즈를 저감한다.

또한, 상기 광정보재생 장치에 있어서, 상기 반도체 레이저 광 검출기 및 유전체 프로브 내지 회절격자를 부상(浮上) 스라이더 상에 장착하고, 공기로 부상시킴으로써, 고속의 디스크회전에 추종할 수 있는 장치로 한다.

또한, 상기의 광정보 기록재생장치에 있어서, 광정보기록매체의 일부분에 트랙킹을 행하기 위한 워블피트(wobble pit)를 설치함과 동시에 상기 워블피트로부터의 광 강도를 검출하고 이 검출신호를 사용하여서 샘플 트랙킹을 행하여 트랙킹 서브제어를 행한다. 또한, 상기 광정보기록/재생장치에 있어서, 상기 광 기록매체로 조사시키는 광 빔의 칫수가 이 광기록정보매체의 원주방향과 원주방향과 수직되는 방향에서 다르도록 하고, 또한 상기 광 빔의 이 광기록정보매체의 원주방향의 칫수 a와 원주 방향과 수직한 방향의 첫수 b의 비 a/b가 5이상으로 하여 원주방향에 수직한 방향에는 기록 밀도를 크지 않게 하고, 또 원주방향에는 크게 하는 방식으로 하여 서브를 용이하게 한다. 또한 상기 빔을 상기 단면이 타원형상의 유전체광 프로브 내지 일차원적 회절격자로써 형성한다.

상기 각 수단은 각 과제에 대해서 다음과 같이 작용한다.

먼저 레이저 공진기로써 개인이 높은 반도체 레이저를 채용하고 반도체 레이저와 반도체 레이저의 일방향의 밀러로부터 발사하는 레이저 광을 검출하는 검출기로 되는 광헤드에, 상기 밀러와 반대측 단면에, 이버네센트 광을 발생시키는 수단을 설치하므로써, 이 이버네센트 광과 광정보기록매체의 상호 작용의 변화에 의해서 생긴 근소한 변화를 증폭하여 큰 광출력 변화로 꺼낼 수가 있다. 또한 상기 광헤드에 있어서 이버네센트광을 발생시키는 수단으로써 원추형상에 유전체 프로브 혹은 상기 반도체 레이저광의 파장 이하의 주기를 가진 동심원상의 동주기의 회절격자, 특히 회절격자의 중심에 행하는 방향에 브레이드화 되어 있고, 또 그 중심에 있어서 브레이드방향에 반전하고 있는 것을 채용함으로써, 이버네센트 광과 광정보기록매체와의 상호작용을 증대시켜서 검출신호를 증가시킨다. 혹은 상기 광 헤드에 있어서, 이버네센트광을 발생시키는 수단으로써, 광축에 수직방향 단면이 타원형상의 원추상의 유전체 프로브 혹은 상기 반도체 레이저 내지 고체 레이저 광의 파장이하의 주기를 가진 일차원적 방향의 등주기의 회절격자로써, 그 중심선에 있어서 위상이 180도 반전하고 있는 회절격자, 특히 회절격자가 브레이즈화 되어 있고 또 그 중심선에 있어서 브레이즈 방향이 반전하고 있는 것을 채용함으로써, 빔 직경의 종횡비가 다르게 되는 이버네센트광을 발생시킨다.

또한 상기 광 헤드와 광 정보기록매체로 부터 되는 광 정보기록재생장치를 구성하고 또 상기 광 기록재생장치에 있어서, 광 정보기록매체에 조사하는 반도체 레이저의 전류 온(ON)시의 주입전류를 드레시호울드 전류보다 충분히 크게 설정하고 또 반도체 레이저 전류를 온,오프(ON,OFF)하므로써 광 정보 매체에 정보를 기록하고, 이것에 의해 고주파수의 기록을 가능케하여 기록속도를 대폭적으로 증가시킬 수 있다. 또한 광 정보 기록매체에 조사하는 반도체 레이저의 주입전류를 드레시호울드 전류값 혹은 그의 근방으로 설정하고 광 조사된 광정보기록매체의 정보의 유무에 따라 생기는 반도체 레이저의 발진상태의 변화를, 상기 광 검출기에 의해 검출하는 방식을 채용함으로써, 검출신호의 증폭을 대폭적으로 증가시킬 수 있다.

또한 반도체 레이저의 종모드를 멀티모드화하는 구조 혹은 수단을 구비함으로써 노이즈를 저감한다.

또한 상기 광 정보 기록재생장치에 있어서, 상기 반도체 레이저, 광 검출기 및 유전체 광 프로브 내지 회절격자를 부상스라드상에 장착하고 공기로 부상시킴으로써 고속디스크회전에 추종되도록 하여 현재의 자기디스크 장치상에 장착되도록 하여 장치화를 용이하게 한다.

또한 상기 광 정보기록재생장치에 있어서, 광 정보기록매체의 일부분에 트레킹을 행하기 위한 워블픽트를 설치함과 동시에 상기 워블픽트로부터의 광 강도를 검출하고 이 검출신호를 사용하여서 샘플링 트랙킹을 행하여 트랙킹 서브 제어를 행하는 것이 가능토록 함으로 현재의 자기디스크장치상에 장착시킴으로써 장치화를 용이하게 한다. 또한 상기 광기록매체에 조사된 광빔의 칫수가 이 광 기록정보매체의 원주방향과 수직한 방향에서 다르도록 하고 또, 상기 광빔의 광 기록정보매체의 원주방향의 칫수 a와 원주방향과 수직한 방향의 칫수 b의 비 a/b가 5이상으로 되게 하여, 원주방향과 수직한 방향에서는 기록밀도를 크지 않도록 하고 또 원주방향에는 크게 하는 방식으로 함으로써, 상기 서브트랙킹용의 프레피트의 형성을 용이하게 함과 동시에 서브동작의 정밀도를 완화하여 실용화를 용이하게 한다. 또한 상기 광빔을 상기 단면의 타원상의 유전체광 프로브 내지 일차원적인 회절격자로 형성함으로써 상기의 서브에서 사용하는데 어울리는 비대칭형상의 광빔을 용이하게 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본 발명의 하나의 실시예이다. 파장 830nm의 반도체 레이저에서 발생된 광은 레이저 후방에 설치된 광검출기(2)에서 그 출력을 모니터 한다. 한편,반도체 레이저의 타방의 단면에는 격자의 단면형상이 브레이즈형상을 한 프레스넬(Fresnel)렌즈(3)을 부착되 있다. 접착에 사용되는 접착제 및 프레스넬의 렌즈를 형성하는 재료파장 830nm의 있어서의 굴절률은 반도체 레이저(1)와 프레스넬(3)의 사이에 있어서의 반사를 방지할 필요가 있다. 프레스넬렌즈의 주기를 레이저와 파장 830nm 이하로 하면은 이버네센트광(4)을 발생시킬 수 있다. 발생된 이버네센트광은 기판(7)상에 형성된 상변화기록매체(8)와 상호작용하여 광기록 도메인 (10)을 형성한다. 또한 정보재생시에는 반도체 레이저의 주입전류를 대략 드레시호울드값까지 떨어뜨려서 기록정보재생을 행한다. 상기의 광기록에 의해 매체의 반사율이 변화하고 있기 때문에 기록매체와 이버네센트광의 상호 작용의 크기가 변화하고 그 결과 레이저공진기의 반사율이 변화한다. 이와 같은 근소한 변화가 레이저 공진기에 의해 크게 증폭되어 공증기로부터의 레이저광(5)의 파워가 크게 변조된다.

이 신호광(5)은 검출기(2)에 유도되어서 검출된다. 또 반도체 레이저(1), 광검출기(2) 및 프레스넬렌즈(3)를 부상 슬라이더(6) 상에 장착해서 광정보기록매체와 프로브의 거리를 일정 거리로 유지한다.

발생되는 이버네센트광의 스포트의 강도분포는 식 (1)로써 표시된다.

0차 벳셀함수의 메인로브의 전치전폭(half-width)을 주는 반경 r은 r≒0.2∧로 주어지기 때문에 회절격자의 주기를 적게하면 할수록 분해능이 높아진다. 예로서 , 주기 0.5㎛의 회절격자를 형성하면 그 분해능은 직경 0.1㎛로 되며, 기록밀도로서 20기가비트/평방인치 이상이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에 의하면 대폭적으로 광헤드의 소형화가 가능하다. 종래는 제8도와 같이 광파이버가 프로브로써 사용되는 한 그 장치는 매우 벌크화된다. 그러나 본 발명의 의하여 아주 작은 반도체 레이저(1), 광검출기(2) 및 프레스넬렌즈(3) 및 부상슬라이더(6)상에 장착되고 그 장치의 사이즈는 크게 감소될 수 있다. 현재의 자기 디스크와 크게 차이가 없는 정도로 대폭적으로 소형화될 수 있다.

그리고, 이버네센트광을 발생하기 위해 사용되는 프로브가 이하에 설명한다.

제2도는 본 발명의 제1실시예에 사용한 프레스넬(Fresnel)렌즈의 프로브이다. 상기 프로브는 기판(21)상에 형성된 등주기의 브레이즈형 회절격자로 구성되어있다. 입사한 광(23)은 브레즈형 회절격자에 의해서 회절되어 프로브중심으로 모아진다. 회절격자의 주기∧가 파장이하의 경우 회절한 광은 프로브의 밖으로 진행할 수가 없어 대두분은 반사광(25)으로 되지만, 일부는 0차의 벳셀함수형의 이버네센트광(4)으로 되며, 프로브의 밖으로 새어 나온다. 프로브의 충분히 가까이에 광 정보기록매체가 존재하면, 상기 국부적으로 존재한 이버네센트광과 광 정보기록 매체가 상호작용해서 유효하게 반사율이 변동한다.

제3도는 상기 제1실시예의 프로브와는 다른 이버네센트광을 발생하기 위한 제2프로브를 나타내는 것이며, 인용부호 33은 광전에 접속된 광파이버를 나타낸 것이고, 31은 화학에칭 등의 방법에 의해서 제조된 원추형 그라스프로브를 나타낸 것이며, 32는 금속의 도포막을 나타낸 것이고, 그라스프로브(31)는 다만 그의 팁부분에서만 노출되어 있다. 프로브(31)의 팁의 각도 θ는 작게 설정되어 있으며, 입사광(34)이 프로브의 원추면에 의해서 전반사되면서 프로브의 팁에 유도된다. 광의 대부분은 금속 도포막(32)에 의해서 흡수되지만, 광의 일부분은 팁의 개구부에서 이버네센트광파로써 빠져나가서 광정보기록매체와 상호작용한다.

프로브의 분해능은 개구직경에 거의 같다. 현재 약 50nm의 직경을 가지는 개구가 형성될 수 있고 이 경우에 기록 밀도는 100내지 150기가비트/평방인치와 같이 매우 크게 된다.

제4도는 다만 일차원광에 의해서만 국부적으로 존재하는 이버네센트광파를 발생하기 위한 회절격자형의 프로브를 나타낸 것이다. 그 프로브는 기판(21)상에 형성된 동일 주기의 브레이즈형 회절격자(41)로 구성되어 있다. 제2도에 도시되 있는 것들과 동일한 구성부의 번호는 동일한 인용번호로써 표시된다. 그러나 격자의 형태는 동심원이 아니라 직선형이다.

제4b도는 프로브의 사시도이다. 반도체 레이저(1)에 있어서, 광은 거의 활성층(43)내에 한정되어 전파된다. 도파광(23)은 브레이즈형 회절격자에 의해 회절되어서 24로 나타내는 프로브의 중심에 모여진다. 이 경우에 회절격자의 주기 ∧은 파장보다도 더 짧으며 회절광은 프로브 밖으로 진행되지 못하고, 광의 대부분이 25에서 나타낸 바와 같이 반사되지만, 광의 일부분은 0차 벳셀함수 형태의 이버네센트광(4)으로 되어서 프로브밖으로 빠져나간다.

그러나 제4도에서 제2도의 프로브와는 달리 회절격자는 일차원형이고, 광은 회절격자의 격자벡터의 한벡터의 방향에서만 이버네센트광으로 국부적으로 존재하며, 격자벡터에 수직한 방향에서의 빔의 광의 크기는 거의 활성층(43)을 통해서 전파되는 광의 크기와 같게 된다.

예를들면, 활성층과 크레드층 사이의 굴절율의 차이에 따라서 다르게 되지만, 반도체 레이저(1)의 활성층(43)이 0.1㎛ 두께를 가질때, 활성층의 두께방향에서의 의 크기 b가 b=0.5㎛가 된다. ∧ = 0.5㎛의 주기를 가진 회절격자를 사용하는 폭 a = 0.1㎛을 가지는 이버네센트광이 형성된다면 종횡비 a/b가 5인 광이 형성될 수 있다. 그와 같은 광을 사용함으로써 기록밀도가 디스크의 원주방향에서는 대폭적으로 증가되지만 트랙피치가 크게 감소되지 않는 광정보기록/재생장치를 구성하는 것이 가능하다. 이 경우에 브레즈의 방향이 그의 중심선에서 반전되는 회절격자를 사용된다면, 빔 시스템에 있어서의 서로 유사하지 않는 종횡비를 가지는 이버네센트광을 유효적절하게 형성시키는 것이 가능하다.

제5도는 1차원 방향에서만 국부적으로 존재하는 이버네센트광파를 발생하기 위한 유전체 프로브를 나타낸 것이다. 제3도의 것들과 동일한 구성의 소자는 동일한 인용번호로 표시되어 있다. 제5도에 도시된 이 실시예에서 광화이버(33)의 팁은 타원단면을 가지게 프로브(51)에 형성되어 있다. 소축 b에 대한 주축 a의 비 a/b는 5이며, 그래서 일차원방향의 광은 제4도의 회절격자의 광과 같다.

제6도는 광축 출력과 레이저로 주입되는 전류 사이의 관계를 나타내고 반도체 레이저가 본 발명의 광헤드에서 구동되고 있는 상태를 설명한 도면이다.

제7도는 본 발명에 따른 기록재생정보를 기록하고 재생하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

기록의 동작은 제6도 및 제7도 a를 참조하여 설명된다. 제5도에 도시된 바와 같이 기록에 있어서, 반도체 레이저의 드레시호울드 전류값보다도 훨씬 큰 기록 바이어스 전류(Iwb)가 주입되어서 기록매체상에 정보를 기록하는데 필요한 레이저 전력 Pw를 얻는다. 실제적 으로 필요하게 되는 광 전력은 프로브에 의해서 발생된 이버네센트광(4)의 면적 A와 프로브와 기록박막(8) 사이의 거리 d에 따라 크게 다르게 된다. 이것은 다음과 같이 구체적으로 설명된다.

페브리-페로트(Fabry-Perot)타입의 일반적인 반도체 레이저에 있어서 광전력P와 주입 전류 I 사이의 관계는 식 (2)로 표시된다.

여기서 , 광검출기의 출력의 슬로프효율은 식 (3)으로 나타낸다.

여기서 드레시호울드 Ith는 식 4에 의해서 표시된다.

GaAs이 사용되고 R1 = 0.1이라는 것을 가정하여, 이 실시예에서 L = 300㎛, α= 10(/cm)이다. 상술한 종래의 기술에 따르면, 100nm의 직경을 가진 이버네센트광이 제2도 또는 제3도의 프로브의 사용하여 발생될 때, d = 50nm일때, 유효한 프로브의 반사율 R2가 0.01이며, 이 경우에 η은 0.267(W/A)이 된다. 또한, GaAS이 사용된다는 가정하에, 스트라이프 폭 W가 5㎛이고, d = 0.l㎛, β = 23 및 J。= 4일 때, 누설전류 I。= 10mA라고 근거하여 Γ=0.5라면 Ith=32.3(mA)이다. 프로브로부터의 이버네센트광(4)의 출력전력은 거의 반사율의 비 만큼 검출기측상에 광출력부보다 적으며 슬로프 약 0.0267(W/A)로 평가된다.

위상변경매체 (phase change medium)가 광정보기록매체로서 사용된다고 가정될 때, 기록의 출력은, 50Mbps 기록속도의 전류의 조건하에서, 20mW이 필요하게 된다. 이 실시예에 따르면, 대물렌즈가 0.55의 NA를 가지며, 또 파장 780nm의 현존장치의 1.5㎛²기록광의 스포트면적에 대해서 약 1/188인 0.008㎛²이다. 따라서, 기록전력은 약 0.1mW가 필요하고, 그래서 주입전류는 약 4mA 만큼 드레시호울드 전류값보다도 큰 값으로 설정될 필요가 있다.

또한 기록에 필요한 50Mbps보다도 덕 높은 속도에서의 변조는 반도체 레이저의 강도를 직접 변조함으로써 실현될 수가 있다. 따라서 본 발명은 종래기술에서 사용되고 있는 음향-광 광소자를 사용하는 변조기를 필요로 하지 않으며, 장차 필요하게 되는 약 1Gbps 이상의 높은 기록속도에 효율적으로 부응할 수 있는 것이 가능하여 진다.

재생에 대해서, 제6도 및 제7도 b를 참조하여서 설명한다. 또한 본 발명의 광학헤드가 사용될 때에 고속도로 정보를 재생할 수 있는 큰 장점이 있게 된다. 재생동안에 반도체 레이저로 주입되는 전류는 드레시호울드 전류 Ith로 바이어스된다. 제7도 b에 도시된 바의 본 발명의 광학헤드에서 공명기(72)는 반도체 레이저 (1)의 광검출기(2)측상의 거울과 광정보기록매체의 기록층(8) 사이에 구성되어 있다. 매체의 굴절율은 데이터 피트(10)에 유무에 따라서 크게 변경된다. 변동된 량은 약 50%이고, 유효반사율 R2는 피트의 유무에 따라 0.01 내지 0.005까지 변동된다. 따라서 공명기(72)의 광학출력/주입전류의 각종 특성은 피트의 유무에 따라서다르게 되도록 변경된다. 제6도에서 곡선(601)은 메체가 낮은 저항율을 가질때(피치가 존재할 때)의 경우의 특성을 나타내는 것이며, 곡선(602)는 매체가 높은 반사율을 가질 때(피치가 존재하지 않을 때)의 경우의 특성을 나타낸 것이다. 상술한 경우에서 드레시호울드전류 Ith는 32.3mA에서 33.8mA까지 1.5mA 만큼 증가한다. 만약 바이어스 전류가 0.338mA로 설정된다면 피트가 존재할 때의 광출력 Pr은 원칙적으로는 얻어진다. 그리고 피트가 전혀 존재하지 않을 때는 광출력은 전혀 얻어지지 않는다. 따라서 피트에 의해서 변조되는 광출력신호를 얻는 것이 가능하다. 상술한 예에서 광출력 Pr은 피트가 존재할 때 0.4mW가 되며 이것은 검출되는데 충분히 큰 신호이다.

광출력은 전류가 드레시호울드전류일 때에도, 자연방출때문에 실질적으로 제로로 되지 않으며 매우 약한 광출력 Pb가 피트가 전혀 존재하지 않을 때에도 발생된다. 따라서, 변조도는 결코 100%에 도달되지 못하지만, 이것은 종래기술의 30%의 변조도와 비교할 때 매우 크다. 또한 반도체 레이저의 케리어의 완화주파수는 나노(nanosecond)세컨드의 차수이며, 약 1GHz 이상까지의 공명주파수가 충분히 얻어질 수 있어, 종래기술로서는 결코 달성될수 없었던 고속도의 재생 및 전송을 실현하는 것이 가능하게 하여 준다.

제8도를 참조하여, 본 발명에 따른 위치결정 및 서보기술을 설명한다. 종래 기술에 따르면, 정보는 단순히 수십 nm만큼 서로 떨어진 점들에 단순히 정보피트를 기록하고 그것을 재생함으로써 광학적으로 기록하고 재생하였지만, 이들은 실질적인 광정보기록/재생장치의 것과는 다르며, 이 실질적인 기록/재생장치는 그 기록트랙에 따른 디스크상에 임의의 위치에서 정보가 기록되고 재생된다. 따라서 실질적으로는 실질적인 트랙기술을 제공하여 주는 것이 필요하다. 따라서 본 발명의 따르면 트랙은 다음과 같이 수행된다.

제8도에 도시된 바와 같이 먼저 이버네센트광이 트랙방향(즉, 예를들면 디스크의 원주방향)에 제4도 또는 제5도에 도시된 프로브를 사용함으로써 약간 넓은 폭을 가지는 광빔(42)이 거기에 수직 방향으로 형성된다. 이들 직경의 비율은 5:1이거나 또는 그것보다 더 큰 것이 요구된다.

디스크(83)는 프레-피트(pre-pits)(81)가 형성된 서보(84)와 데이터영역 (85)을 포함한다. 프레비트(81)는 피트의 중심이 트랙의 중심(82)로부터 좌우로 소정거리만큼 편의되게 배열된 워블피트이다. 광빔으로 주사되는 프레-비트로 광(4)가 트랙의 중심(82)으로부터 편의된다면, 연속적인 두 프레-비트로부터의 신호가 바란스를 상실하고 이들 신호사이의 차가 트랙 에러신호로써 고려된다. 이 경우에 전술한 예를들어 트랙 방향에 0.1㎛의 빔직경 a를 가지며 이것에 수직방향에서 0.5㎛의 빔직경 b를 가지는 광빔(42)을 사용하고 트랙피치가 0.5㎛로 설정된다면, 호울피트의 직경은 약 0.3㎛로 선택될 수 있다.

프레-피트가 0.3㎛의 직경을 가진다면, 디스크는 광마더디스크(optical mother disk)를 생산하는 현재의 기술을 사용하여서 훌륭히 생산될 수 있고, 복제 디스크가 어떤 특정한 기술을 필요로 하지 않고 대량으로 용이하게 생산될 수가 있다. 이 경우에 약 10기가비트/평방인치의 기록밀도가 얻어질 수가 있다. 광빔의 소축이 적은 주기를 가지는 회절격자 프로브나 또는 적은 아퍼추어 (aperture)를 가지는 유전체프로브를 사용함으로써 훨씬 감소될 수가 있으며, 기록밀도도 또한 수배이상으로 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따르면 광빔은 트랙에러신호를 사용하는 샘플트랙킹에 의해서 트랙상에 위치 결정된다.

본 발명에 따르면, 디스크와 프로브 사이의 거리는 공기부상에 의해서 제어되기 때문에 소위 포커싱(focusing)서브 동작이 필요로 하지 않는다. 전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 위치결정시스템이 매우 단순하고 초고속밀도의 광정보기록재생장치에 필요로한 복잡한 위치결정서보동작을 수행할 필요가 없게 된다.

최종적으로, 본 발명에 장치에 있어서의 노이즈에 대해서 설명한다. 본 발명에 따르면, 정보가 재생될 때 반도체 레이저는 드레시호울드전류에 전의 같은 전류로 구동된다.

반도체 레이저의 노이즈는 반도체 레이저가 드레시호울드와 거의 같은 전류로 구동될 때 크게 증가된다. 반도체 레이저가 드레시호울드전류로 구동될 때 노이즈를 억제하기 위해서 종모드가 재생동안 멀티 모드로 바꿔지는 것이 본 발명에 있어서 요망된다. 구체적으로 말하면, 드레시호울드전류에 거의 같은 전류가 약 100 내지 600MHz와 같은 높은 주파수로 변조된다.이것은 반도체 레이저의 종모드를 밀티모드로 바꿔 주어서 재생동안에 노이즈를 크게 감소시키는 것이 가능하게 하여준다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 10기가비트/평방인치 보다도 큰 기록밀도를 가지는 초고속 광정보기록재생장치는 충분히 실현할 수 있는 S/N비를 유지하고, 단순하게 구성된 위치결정시스템을 채용하여 소규모로 구성된다.

제 1 도는 본 발명의 일실시예를 개시하는 단면도,

제 2(a) 도, 제2(b)도는 본 발명에 사용되는 이버네센트 광 발생용의 프로브의 일 예를 나타내는 단면도 및 평면도,

제 3(a) 도, 제3(b)도는 본 발명에서 사용되는 이버네센트 광 발생용의 프로브의 다른 하나의 예를 나타내는 단면도,

제 4(a) 도, 제4(b)도는 빔 직경의 종횡비가 다른 이버네센트 광 발생용의 프로브의 일례를 나타내는 단면도 및 사시도,

제 5(a) 도, 제5(b)도는 빔 직경의 종횡비가 다른 이버네센트 광 발생용의 프로브의 또다른 일 예를 나타내는 단면도,

제 6 도는 본 발명의 기록재생시에 있어서 반도체 레이저의 구동상태를 설명하면 블럭도,

제 7(a) 도, 제7(b)도는 본 발명의 광 정보의 기록/재생의 원리를 설명하는 설명도,

제 8도는 본 발명에 있어서의 트랙킹 방식을 설명하는 평면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1... 반도체레이저, 2... 광검출기,

3... 프레스넬, 4... 이버네센트광,

5... 신호광, 6... 부상슬라이더,

7... 기판, 8... 상변화기록매체,

10... 광기록도메인, 21... 기판,

23... 도파광, 25... 반사광,

31... 프로브, 32... 금속도포막,

41... 회절격자, 43... 활성층,

Claims (15)

1. 반도체 레이저와, 레이저 광으로부터 이버네센트광(evanecent light)을 발생시키는 수단과, 레이저 광 검출용의 검출기를 구비하는 광 헤드로서, 상기 검출기는 상기 레이저의 제1단면으로부터 나오는 레이저광을 수신하고, 상기 이버네센트광 발생수단은 상기 제1단면에 대향하고 있는 레이저의 제2단면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광헤드.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이버네센트광 발생수단은 원추형상의 유전체 프로브를 가지고 있는 것을 특징으로하는 광헤드.
3. 제1항에 있어서,

   상기 이버네센트광 발생수단은 상기 레이저빔의 파장보다 짧은 주기인 동심원상의 등 회절격자를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광헤드.
4. 제3항에 있어서,

   상기 회절격자는 회절격자의 중심방향으로 브레이즈(blaze)화되어 있고, 브레이즈 방향은 상기 중심에서 반전하고 있는 것을 특징으로 하는 광헤드.
5. 제2항에 있어서,

   상기 프로브는 광축에 수직하는 방향에서 타원형 다면을 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 이버네센트광 발생 수단은 1차원 방향의 둥기의 회절격자이고, 상기 레이저빔의 파장보다 짧은 주기를 가지며, 그 중심선에서 180도 반전된 위상을 가지는 것을 특징으로 하는 광헤드.
7. 제6항에 있어서,

   상기 회절격자는 브레이즈화되어 있고,또 그의 중심선에서 브레이즈 방향이 반전하고 있는 광헤드.
8. 제1항 내지 제7항중의 어느 한 항에 기재된 광헤드를 광정보기록매체 근방에 설치하며, 상기 매체 상에 광정보를 기록하거나 상기 매체로부터 광정보를 재생하는 데에 상기 이버네센트광 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록/재생방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 광정보기록매체에 조사하는 레이저가 온(on)일 때 주입전류가 드레시호울드 전류값보다 충분히 크게 되도록 설정하고, 또 레이저 내로 주입되는 전류를 온,오프함으로써 상기 매체에 정보를 기록하도록 하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록/재생방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 광정보기록매체에 조사하기 위해 레이저 내로 주입되는 전류를 드레시호울드 전류값과 같거나 또는 그 근방으로 설정하고, 광조사된 매체의 정보의 유무에 따라 생기는 레이저의 발진상태의 변화를, 상기 검출기로 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 광정보 기록/재생방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 레이저의 종 모-드(longitudinal mode)를 멀티모-드로 변경하도록 하는 것을 특징으로 하는 광정보 기록/재생방법.
12. 제8항에 있어서,

    상기 광헤드는 부상 슬라이더상에 탑재되고, 상기 광정보 기록매체와 상기 헤드 사이에 소정의 거리가 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생방법.
13. 제8항에 있어서,

    상기 광정보기록매체에 트랙킹을 행하기 위한 워블마아크(wobble mark)가 형성되어 있는 광디스크를 사용하고, 상기 워블마크를 광빔으로 조사하여 상기 워블마크로부터 되돌아오는 광강도를 검출하고, 상기 검출신호를 사용하여 샘플 트랙킹이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 광정보 기록/재생방법.
14. 제13항에 있어서,

    단면에서의 상기 광 빔의 칫수는 상기 디스크의 원주방향과 상기 원주방향에 수직한 방향에서 다른 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 디스크의 원주방향에서의 상기 광비임 칫수 a와 상기 디스크의 원주방향에 수직한 방향에서의 상기 광비임의 칫수 b의 비 a/b는 5이상인 것을 특징으로 하는 광정보 기록 재생방법.