KR100371141B1 - 2-대역 파장 레이저 조사에 의한 국소부의 온도 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2-대역 파장 조사에 의한 국소부의 온도 조절 장치에 관한 것으로 특히, 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장이 동시에 조사하여, 상기 장파장대역 전자기장은 매체 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin) 보다 작도록 변조될 부분을 포함하는 매체의 소정 영역에 조사되고, 상기 단파장대역 전자기장은 그 에너지가 매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough)와 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin)의 차보다 크도록 상기 장파장대역 전자기장의 에너지가 조사되는 소정 영역의 국소부에만 조사되며, 상기 국소부에 조사되는 장파장대역 전자기장의 에너지와 단파장대역 전자기장의 에너지의 합이 매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough) 보다 크게 함으로써 매체에 정보를 기록하는 방법과 그에 따른 장치를 제공하면, 종래 하나의 파장만을 이용하는 가열 방법에서 단파장대역 광원의 출력이 낮아 변조가 불가능한 경우와 대비하여, 장파장대역 전자기장 및 단파장대역 전자기장이 합해진 전자기장을 이용하므로 단파장대역 전자기장의 출력이 낮더라도 작은 변조 영역을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

2-대역 파장 레이저 조사에 의한 국소부의 온도 조절 장치{Laser induced heating device by illuminating 2-band laser lights}

본 발명은 레이저 가열 방식에 관한 것으로 특히, 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 이용하여 국소부의 온도를 조절할 수 있게 한 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 방법을 적용한 2-대역 파장 조사에 의한 온도 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에너지가 전달된 매체의 물리적 특성의 변조는 어떤 최소 출력(Emin) 보다 큰 에너지가 전달되었을 때부터 기록에 필요한 변조가 부분적으로 일어나기 시작하여 어떤 충분한 출력(Eenough) 이상에서는 완전히 변조된다. 즉, 전달된 에너지의 출력이 최소 출력(Emin)보다 작으면 전혀 변조가 일어나지 않고, 최소 출력(Emin)보다 크고 충분한 출력(Eenough)보다 작으면 변조가 부분적으로 일어나고, 충분한 출력(Eenough)보다 크면 변조가 완전히 일어난다.

한편, 매체에 에너지를 전달하는 일반적인 방법은 레이저 및 렌즈를 이용하여 전자기장을 집속하여 조사하는 방식이다. 이때 집속된 전자기장의 공간적인 에너지 파워 분포는 가우시안(Gaussian) 분포가 일반적이다.

상술한 일반적인 경우들을 설명의 편의를 위해 매체에 전달된 에너지 파워의분포가 점대칭임을 가정한 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

A 영역은 전달된 에너지 파워가 충분한 출력(Eenough)보다 크므로 변조가 완전히 일어난다. 한편, B 영역은 전달된 에너지 파워가 최소 출력(Emin)보다 크고 충분한 출력(Eenough)보다 작으므로 변조가 부분적으로 일어나게 된다. C 영역은 변조가 전혀 일어나지 않는다.

종래의 광디스크 방식의 기록밀도는 전자기파의 회절한계에 의해 전자기장을 공간적으로 집속시키는 것이 제한되어 기록 밀도를 높이기 어려웠다. 따라서, 기록밀도를 높이기 위해 전자기장의 파장을 줄이려는 연구와 전자기장의 회절한계를 극복하려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.

그 예로서, 단파장대역의 전자기장을 조사하는 장치로 청색 레이저를 사용하는 방식과, 전자기장의 파장보다 작은 구경에서 스며 나오는 근접 장을 이용한 쓰기 방식 등을 들 수 있다.

그러나 청색 레이저의 현재 기술로는 기록하기에 충분한 출력을 얻기는 어려우며, 고출력 단파장 레이저가 상용화될지라도 당분간 그 단가는 매우 높을 것이므로 경제성이 문제된다.

한편, 근접장을 이용한 쓰기 방식(참조: US5,286,971)은 쓰기에 필요한 출력을 매체에 효과적으로 전달하지 못하기 때문에 높은 출력의 광원이 필요한 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 레이저광 가열시에 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 동시에 사용함으로써 단파장대역의 전자기장의 출력이 낮더라도 국소부의 온도를 조절 가능한 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 방법을 적용한 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 레이저 가열 방법을 설명하기 위한 집속된 전자기장의 방사 거리에 대한 에너지 파워 분포도

도 2는 본 발명의 국소부의 온도 조절 방법을 설명하기 위한 집속된 전자기장의 방사 거리에 대한 에너지 파워 분포도

도 3은 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며 장파장대역의 레이저광이 조사된 영역 안의 국소부에 단파장대역의 레이저광을 조사하여 국소부의 온도를 조절하는 장치의 구성 예시도

도 4는 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며 2 색 거울을 구비한 국소부 온도 조절장치의 구성 예시도

도 5는 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며 근접광을 이용하는 국소부 온도 조절장치의 구성 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 매체 200 : 조사장치

210 : 장파장 조사장치 220 : 단파장 조사장치

230 : 집중장치

240 : 합장치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치의 제 1의 특징은, 변조될 매체와;상기 매체 변조에 필요한 최소 에너지(Emin) 보다 작은 에너지의 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치와;상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)와 상기 최소 에너지(Emin)와의 차보다 크고, 상기 장파장대역 전자기장의 에너지와의 합이 상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)보다 큰 에너지의 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치와;상기한 장파장조사장치에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 매체의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 조사하고, 상기 단파장조사장치에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정영역의 국소부에 집중 조사하는 광섬유를 이용한 근접광 탐침과;상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 세기를 시간에 따라 변조할 수 있는 수단들과;상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 광경로를 일치시켜 상기 집중장치에 제공하는 전자기장 합장치를 포함하는 데 있다.또한, 본 발명에 따른 2-대역 파장 조사에 의한 레이저 광 가열 장치의 제 2의 특징은, 변조될 매체와;상기 매체 변조에 필요한 최소 에너지(Emin) 보다 작은 에너지의 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치와;상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)와 상기 최소 에너지(Emin)와의 차보다 크고, 상기 장파장대역 전자기장의 에너지와의 합이 상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)보다 큰 에너지의 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치와;상기한 장파장조사장치에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 매체의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 조사하고, 상기 단파장조사장치에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정영역의 국소부에 집중 조사하는 집중장치와;상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 세기를 시간에 따라 변조할 수 있는 수단들과;상기 단파장대역에 대해서는 반사율이 높고 장파장대역에 대해서는 투과율이 높도록 설계되어 상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 광경로를 일치시켜 상기 집중장치에 제공하는 2색 거울을 포함하는 데 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부한 도면중 도 2는 본 발명의 국소부의 온도 조절 방법을 설명하기 위한 집속된 전자기장의 방사 거리에 대한 에너지 파워 분포도이며, 도 3은 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며 장파장대역의 레이저광이 조사된 영역 안의 국소부에 단파장대역의 레이저광을 조사하여 국소부의 온도를 조절하는 장치의 구성 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며전자기장 합장치를 구비한 국소부 온도 조절장치의 구성 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 국소부의 온도 조절 방법이 적용되며 근접광을 이용하는 국소부 온도 조절장치의 구성 예시도이다.

이때, 장파장대역의 전자기장이 조사된 영역 안의 국소부에 단파장대역의 전자기장을 조사하여 정보를 기록하는 본 발명의 레이저광 가열 장치 구성을 나타내고 있는 첨부도면중 도 3에서, 레이저광 가열 장치는 크게 정보가 기록되는 매체(100)와, 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치(210)와, 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치(220) 및 상기한 장파장조사장치(210)에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 매체(100)의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 집중 조사하고, 상기 단파장조사장치(220)에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정 영역의 국소부(정보 기록 부분)에 집중 조사하는 집중장치(230)로 이루어진 조사장치(200)로 구성된다.

이와 같은 구성에서, 매체(100)는 적어도 1개 이상의 파장대역을 갖는 전자기장과 상호작용하고, 상호작용한 영역의 물리적 특성중 적어도 1개 이상 변화될 수 있다. 또한 변화된 물리적 특성을 갖는 매체(100)의 영역은 전자기장과 상호 작용하여 상호 작용한 전자기장의 특성들 (세기, 위상, 편광)중에 적어도 1개 이상의 특성을 변조시킬 수 있다.

여기서, 매체(100)의 물리적 상태를 변조시키기 위해 필요한 단위 시간당 에너지는 장파장대역의 전자기장에 의해 전달되는 단위 시간당 에너지보다는 크고, 장파장대역 및 단파장대역의 전자기장을 합한 전자기장에 의해 전달되는 단위 시간당 에너지보다는 작다.

또한, 장파장조사장치(210) 및 단파장조사장치(220)는 조사하는 전자기장의 특정모드가 그 외의 모드에 비해 월등히 큰 레이저이고, 장파장조사장치(210)이 조사하는 전자기장의 파장이 단파장조사장치(220)가 조사하는 전자기장의 파장보다 길게 구성된다.

상술한 본 발명의 레이저광 가열 장치에서 본 발명의 레이저광 가열 방법을 적용하면, 그 기록 작용은 다음과 같다.

매체(100)의 정보 기록 국소부를 포함하는 영역에 장파장조사장치(210) 및 단파장조사장치(220)로 생성한 서로 다른 파장을 갖는 전자기장들이 어느 순간동안 동시에 조사되도록, 집중장치(230)를 이용하여 집중한다.

이때, 쓰기에 필요한 대부분의 에너지는 장파장조사장치(210)에서 조사되는 장파장 전자기장에 의해 매체(100)의 변조할 부분을 포함하는 소정 영역에 전달되고, 쓰기에 필요한 나머지 에너지는 단파장조사장치(220)에서 조사되는 단파장 전자기장에 의해 상기 소정 영역안의 국소부(변조 부분)에만 전달된다.

따라서, 실제 변조할 국소부에만 쓰기에 충분한 에너지가 전달되고 물리적 상태가 변조된다.

여기서, 단파장 전자기장과 장파장 전자기장이 동시에 조사된 영역은 장파장 전자기장만 조사된 영역보다 작다.

설명의 편의를 위해 매체에 전달된 에너지 파워의 분포가 점대칭임을 가정한 도 2를 참고하여 본 발명의 레이저광 가열에 의한 국소부 온도 조절 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

매체(100)에서 전달되는 장파장대역의 전자기장의 출력은 "Elong"으로 표시하고, 단파장대역의 전자기장의 출력은 "Eshort"로, 단파장대역 및 장파장대역 전자기장들의 합에 의한 출력은 "Esum"으로 표시하였다.

변조되는 영역은 "Esum"과 충분한 출력(Eenough)의 교점들에 의해 결정되는데, 이는 단파장대역의 전자기장의 집속 한계에 의해 결정된다.

따라서, 다음의 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 매체와 조사장치를 포함하는 본 발명의 레이저광 가열장치와 레이저광 가열 방법에 의해 단파장대역의 전자기장의 출력이 낮더라도 작은 영역에 변조가 가능함을 알 수 있다.

Eshort > (Eenough - Emin)

Elong < Emin

Eshort + Elong > Eenough

또한, 집중장치(230) 역시 파장대역에 따라 수차, 투과율, 위상, 편광등의 성능이 변화하는데, 파장대역에 대해 최적화 될 수 있음이 공지되어 있다.

본 발명에 의한 국소부 가열에 의한 변조 방법에서는 변조 영역의 크기가 주로 단파장대역의 전자기장의 집속에 의존한다. 따라서, 집중장치(230)가 단파장대역에 대해 최적화되었을 때가 장파장대역에 대해 최적화 되었을 때 보다 단파장대역의 전자기장 파워가 낮아도 작은 변조영역을 얻을 수 있어 유리하다.

때문에, 본 발명에서는 공지된 집중장치(230)를 단파장대역에 대해 최적화 한다.

즉, 쓰기에 필요한 대부분의 에너지는 장파장대역 전기장에 의해 매체의 정보가 기록될 부분을 포함하는 소정영역에 전달하고, 쓰기에 필요한 나머지 작은 에너지는 단파장대역 전자기장에 의해 상기 소정 영역의 국소부(변조될 부분)에만 전달하는 것이다. 여기서, 매체에 전달된 에너지 파워의 분포가 점대칭임을 가정하였으나, 이는 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 방법을 한정하는 것이 아니라, 설명의 편의를 위한 것임을 명백히 한다.

한편, 매체에 전달된 에너지는 각각의 전자기장들을 조사한 시간에도 의존한다. 따라서, 장파장 대역의 레이저광 및 단파장대역의 레이저광을 시간에 따라 조절하는 수단을 구비하면, 열전도에 의한 온도조절이 가능함을 명백히 해 둔다.

또한, 상술한 레이저광 가열 방법을 적용한 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치는 정보가 기록되는 매체와, 상기 매체에 정보 기록에 필요한 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 집중 조사하는 조사수단을 구비한다.

도 4에 예시된 상술한 레이저광 가열 방법을 적용한 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치는 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 효과적으로 집중 조사하기 위해 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 광경로를 일치시키려는 기능을 하는 합장치를 구비한다. 합장치는 단파장대역의 레이저광에 대해서는 반사율이 높고, 장파장 대역에 대해서는 투과율이 높도록 설계된 종래의 2색 거울 또는 단파장대역의 레이저광에 대한 굴절율과 장파장 대역에 대한 굴절율이 다른 물질로 구현된 종래의 프리즘을 이용하여 구현될 수 있다.

도 5에 예시된 상술한 레이저광 가열 방법을 적용한 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치의 집중장치는 광섬유와 끝이 뾰족한 광섬유로 구현된 근접광 탐침으로 구성된 예이다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 레이저광 가열 방법은 종래 하나의 파장만을 이용하는 가열 방법에서 단파장대역 광원의 출력이 낮아 변조가 불가능한 경우와 대비하여, 장파장대역 전자기장 및 단파장대역 전자기장이 합해진 전자기장을 이용하므로 단파장대역 전자기장의 출력이 낮더라도 작은 변조 영역을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 레이저광 가열 방법이 적용된 본 발명의 광정보 저장 장치는종래의 상변환 및 광자기 방식의 기록 매체 및 기록 방식에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 보다 높은 집적도의 기록에도 사용할 수 있는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 변조될 매체와;

   상기 매체 변조에 필요한 최소 에너지(Emin) 보다 작은 에너지의 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치와;

   상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)와 상기 최소 에너지(Emin)와의 차보다 크고, 상기 장파장대역 전자기장의 에너지와의 합이 상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)보다 큰 에너지의 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치와;

   상기한 장파장조사장치에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 매체의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 조사하고, 상기 단파장조사장치에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정영역의 국소부에 집중 조사하는 광섬유를 이용한 근접광 탐침과;

   상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 세기를 시간에 따라 변조할 수 있는 수단들과;

   상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 광경로를 일치시켜 상기 집중장치에 제공하는 전자기장 합장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 전자기장 합장치는 단파장대역의 레이저광에 대해서는 반사율이 높고, 장파장 대역에 대해서는 투과율이 높도록 설계된 2색 거울인 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전자기장 합장치는 단파장대역에서의 굴절율과 장파장대역에서의 굴절율이 다른 물질로 구현된 프리즘인 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치.
5. 변조될 매체와;

   상기 매체 변조에 필요한 최소 에너지(Emin) 보다 작은 에너지의 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치와;

   상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)와 상기 최소 에너지(Emin)와의 차보다 크고, 상기 장파장대역 전자기장의 에너지와의 합이 상기 매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)보다 큰 에너지의 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치와;

   상기한 장파장조사장치에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 매체의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 조사하고, 상기 단파장조사장치에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정영역의 국소부에 집중 조사하는 집중장치와;

   상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 세기를 시간에 따라 변조할 수 있는 수단들과;

   상기 단파장대역에 대해서는 반사율이 높고 장파장대역에 대해서는 투과율이 높도록 설계되어 상기 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장의 광경로를 일치시켜 상기 집중장치에 제공하는 2색 거울을 포함하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 레이저광 가열 장치.
6. 삭제
7. 삭제