KR100578204B1 - 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의기록 장치 - Google Patents

반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의기록 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치에 관한 것으로서, 광원으로부터 입사된 레이저광에서 신호광과 기준광을 분리하는 빔 스플리터와, 기준광을 광 기록매체의 하부면에 일정 각도로 입사시키는 미러와, 홀로그램 데이터의 온/오프 비트 패턴에 따라 신호광을 광 기록매체에 상부면에 그대로 투과하며 광 기록매체에 대해 일정 각도로 경사지게 배치된 데이터 마스크를 포함한다. 그러므로 본 발명은 데이터 마스크를 디스크 상부에 일정 각도로 경사지게 배치함으로써 데이터 마스크 표면에서 디스크로 재입사되는 기준광 반사를 최소화할 수 있어 디스크내에 비정상적인 데이터 기록을 방지할 수 있다.
홀로그램 롬 시스템, 데이터 마스크, 경사 각도, 기준광 반사

Description

반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치{RECODING DEVICE OF THE HOLOGRAPHIC ROM SYSTEM BY USING REFLECTION DATA MASK}
도 1은 일반적인 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 방식을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치를 나타낸 구성 블록도,
도 3은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록시 데이터 마스크의 패턴에 의해 발생되는 광 반사 오류를 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록시 데이터 마스크의 패턴에서 반사되는 기준광에 의해 광 기록매체에 비정상적인 데이터 기록을 수행되는 것을 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치와 데이터 마스크의 신호광 입사 각도를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치내 반사형 데이터 마스크의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치내 반사형 데이터 마스크의 다른 예를 나타낸 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 광원 102, 112 : HWP
106 : 광 분리기(PBS) 110 : 반사형 데이터 마스크
112 : 비트 패턴 111 : 광 투과 기판
112a : 광 차단막 112b : 편광 쉬프터
118, 120 : 미러 122 : 코니컬 미러
124 : 디스크
본 발명은 홀로그래픽 메모리에 관한 것으로서, 특히 광 기록매체인 디스크에 홀로그램 데이터를 기록할 때 데이터 마스크 표면에 반사되는 기준광으로 인한 비정상적인 데이터 기록을 방지할 수 있는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치에 관한 것이다.
정보 산업이 발달함에 따라 정보를 저장하는 장치의 대용량화, 처리 속도의 고속화가 요구된다. 현재 데이터 저장용 메모리의 대용량 및 고속 처리를 위해 광 디스크 등의 광 기록매체로 수∼ 수백 Gbytes를 저장할 수 있는 홀로그래픽 메모리, 그 중에서도 홀로그래픽 롬 시스템(HROM: Holographic ROM)에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중에 있다. 이러한 홀로그래픽 롬 시스템은 CD, DVD 등과 같은 광 디스크의 한 비트에 대량의 정보를 저장할 수 있으며 저장된 데이터를 비트 단 위로 처리하기 때문에 데이터 입출력 속도가 빠르다. 이러한 이점 때문에 홀로그래픽 롬 시스템은 차세대 대용량 정보 저장장치로 각광을 받고 있다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다.
홀로그래픽의 광 기록매체(34)(이하 '디스크'라 함) 상부에 데이터 마스크(data mask)(32)가 있으며 디스크 하부에 코니컬 미러(conical mirror)(30)가 있다. 기록시, 데이터 마스크(32) 상부에 신호광(signal beam)(S)이 입사되면, 이 신호광(S)은 데이터 마스크(32)의 비트 패턴(bit pattern)(미도시함)을 통해 디스크(34)에 전달된다. 이와 동시에 디스크(34) 하부에 기준광(reference beam)(R)이 입사되면, 코니컬 미러(30)의 경사 미러면을 통해 일정한 각도로 반사되어 디스크(34)의 반지름 방향으로 전달된다. 이 신호광(S)과 기준광(R)이 디스크(34)내 기록 물질층에서 만나서 서로 간섭되어 결국 데이터 마스크(32)의 패턴에 따른 홀로그램 데이터가 기록된다.
이와 같이 홀로그래픽 롬 시스템은 데이터 마스크(32)와 경사 각도가 다른 코니컬 미러(30)를 사용하여 디스크(34)에 홀로그램 데이터의 중첩 기록이 가능하다.
도 2는 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치를 나타낸 구성 블록도이다. 도 2를 참조하면, 종래 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치는 광원(10), 미러들(20, 26, 28), 광 분리기(PBS : Polarizer Beam Split)(16), 코니컬 미러(30), 데이터 마스크(32), 디스크(34)로 구성된다. 여기서 12, 22는 HWP(Half Wave Plate), 14는 확대 렌즈, 그리고 18, 24는 편광기(polarizer)를 나타낸다.
광원(10)의 레이저광은 P형 또는 S형의 편광 특성을 갖는다. 상기 레이저 광은 HWP(12)를 통해 P형 및 S형 편광 모두를 가지는 광으로 변형되고 확대 렌즈(14)를 통해 일정 크기로 광이 확대되어 광 분리기(PBS)(16)에 전달된다.
광 분리기(PBS)(16)는 S편광의 광을 반사하고, P편광의 광을 그대로 투과시킨다. 이에 따라 광 분리기(PBS)(16)를 그대로 투과한 P편광의 광은 신호광 경로를 따라 편광기(18)에 전달된다. 편광기(18)는 순수한 P편광을 광으로 만들어 미러(20)에 전달한다. 미러(20)는 평행한 P편광의 광을 수직으로 반사시켜 데이터 마스크(32) 상부 전체에 전달함으로써 P편광의 광을 데이터 마스크(32)의 온/오프 비트 패턴을 통해 전체 광 기록매체인 디스크(34) 상부에 입사시킨다.
그리고 광 분리기(PBS)(16)에서 반사된 S편광의 광은 기준광 경로를 따라 HWP(22)에 전달된다. HWP(22)는 S편광의 광을 λ/2 변형하여 P편광의 광으로 만들고, 편광기(24)는 순수한 P편광의 광을 만들어 미러(26, 28)에 전달한다. 미러(26, 28)는 P편광의 광을 수직으로 반사시켜 코니컬 미러(30)에 전달함으로써 P편광의 광을 코니컬 미러(30)의 경사 미러면을 통해 일정 각도로 반사시켜 광 기록매체인 디스크(34) 하부에 입사한다.
이에 따라 P편광의 신호광과 P편광의 기준광이 디스크(34)내 기록 물질층에서 만나서 간섭되어 데이터 마스크(32)의 비트 패턴에 따른 홀로그램 데이터가 기록된다. 이때 디스크(34)에 입사되는 신호광 및 기준광은 동일한 편광 타입이어야만 간섭을 일으키기 때문에 예를 들어, 디스크(34)에 입사되는 신호광 편광이 P형 편광일 경우 기준광도 P형 편광이어야만 한다.
도 3은 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록시 데이터 마스크의 패턴에 의해 발생되는 광 반사 오류를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 종래 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치에서 사용된 데이터 마스크(32)는 마스크가 관통되는 홀(hole) 형태의 비트 패턴 또는 광 투과형 마스크(32) 상부에 크롬(Cr) 등의 광 차단막(33)으로 이루어진 비트 패턴을 포함한다. 그런데 후자의 경우 데이터 마스크(32)의 광차단막(33)은 대개 크롬(Cr) 등의 금속 물질을 사용하기 때문에 마스크의 광차단막(33) 표면에서 기준광 반사를 일으키게 되고 이에 따라 비정상적인 데이터 기록이 발생하게 된다.
도 4a 및 도 4b는 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록시 데이터 마스크의 패턴에서 반사되는 기준광에 의해 광 기록매체에 비정상적인 데이터 기록을 수행되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a와 같이, P편광의 기준광(R)이 일정 각도로 디스크(34) 하부로 입사되고, P편광의 신호광(S)이 디스크(34) 상부 전체에 입사되면, P편광의 기준광(R)과 P편광의 신호광(S)은 서로 간섭을 일으켜 디스크(34)내에서 정상적인 데이터로 기록된다.
하지만 도 4b와 같이, 디스크(34)를 통해 투과된 P편광의 기준광(R)은 데이터 마스크(32)의 광 차단막(33)에 의해 반사되고 디스크(34)로 재입사(R1)되어 디스크(34) 상부면으로 입사된 재반사된 P편광의 기준광(R1)과 디스크(34) 상부면에서 입사된 P편광의 신호광(S)은 서로 간섭을 일으켜 원래 원하는 홀로그램 데이터 가 아닌 반사된 기준광에 의한 비정상적인 데이터가 기록된다.
따라서 종래 기술에 의한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치는 데이터 마스크(32)의 광 차단막 표면에서 반사된 기준광과 신호광의 간섭으로 인해 디스크(34)내에 비정상적인 데이터가 기록되므로 디스크(34)내 기록 물질층의 다이내믹 레인지(dynamic range)의 손실을 가져오고, 이에 따라 홀로그래픽 롬 시스템내 데이터 중첩 기록의 특성을 저하시킨다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 데이터 마스크를 디스크 상부에 일정 각도로 경사지게 배치함으로써 기준광 반사로 인해 디스크내에 비정상적인 데이터 기록을 방지하여 홀로그램 데이터를 정확하게 기록하면서 디스크의 다이내믹 레인지를 높일 수 있는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광 기록매체에 홀로그램 데이터를 기록하는 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치로서, 광원으로부터 입사된 레이저광에서 신호광과 기준광을 분리하는 광 분리기와, 기준광을 광 기록매체의 하부면에 일정 각도로 입사시키는 미러와, 홀로그램 데이터의 온/오프 비트 패턴에 따라 신호광을 광 기록매체에 상부면에 그대로 투과하며 광 기록매체에 대해 일정 각도로 경사지게 배치된 데이터 마스크를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치와 데이터 마스크의 신호광 입사 각도를 나타낸 도면이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치는 광원(100), 미러들(118, 120), 광 분리기(PBS)(106), 코니컬 미러(122), 광 기록매체인 디스크(124), 디스크(124) 상부에 일정 각도로 경사지게 배치된 데이터 마스크(110)를 포함한다. 여기서 102, 114는 HWP, 104는 확대 렌즈, 그리고 108, 116은 편광기를 나타낸다.
광원(100)의 레이저광은 P형 또는 S형의 편광 특성을 갖는다. 상기 레이저 광은 HWP(102)를 통해 P형과 S형 편광을 모두를 가지는 광으로 변형되고 확대 렌즈(104)를 통해 일정 크기로 광이 확대되어 광 분리기(PBS)(106)에 전달된다.
광 분리기(PBS)(106)는 S편광의 광을 반사하고, P편광의 광을 그대로 투과시킨다. 이에 따라 광 분리기(PBS)(106)를 그대로 투과한 P편광의 광은 신호광 경로를 따라 편광기(108)에 전달된다. 편광기(108)는 순수한 P편광성분만을 가지는 광으로 만들어 변형하여 데이터 마스크(110)에 전달된다.
데이터 마스크(110)는 디스크(124) 상부에 일정 각도로 경사지게 배치되어 있어 마스크의 온/오프 비트 패턴을 통해 P편광의 신호광을 수직으로 반사시켜 전체 광 기록매체인 디스크(124) 상부에 입사시킨다.
그리고 광 분리기(PBS)(106)에서 반사된 S편광의 광은 기준광 경로를 따라 HWP(114)에 전달된다. HWP(114)는 S편광의 광을 λ/2 변형하여 P편광의 광으로 만들고, 편광기(116)는 순수한 P편광 성분의 광으로 변형하여 미러(118, 120)에 전달한다. 미러(118, 120)는 평행한 P편광의 기준광을 반사시켜 코니컬 미러(122)에 전달하고, 코니컬 미러(122)는 경사 미러면을 통해 평행한 P편광의 기준광을 일정 각도로 반사시켜 광 기록매체인 디스크(124) 하부에 입사시킨다.
이에 데이터 마스크(110)를 통해 디스크(124) 상부에 입사된 P편광의 신호광과 코니컬 미러(122)의 경사 미러면을 통해 디스크(124) 하부에 입사된 P편광의 기준광은 디스크(124)내 기록 물질층에서 서로 간섭되어 데이터 마스크(110)의 비트 패턴에 따른 홀로그램 데이터가 기록된다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 데이터 마스크(110)는 디스크에 대해 일정 각도로 경사지게 배치되어 있기 때문에 광 분리기(PBS)(106)를 통해 전달된 평행한 P편광의 신호광을 마스크 표면에 대해 일정 각도(α)로 반사시켜 디스크 상부로 입사시킨다. 이때 디스크에 대한 데이터 마스크(110)의 기울기 각도(α)는 다음 수학식1과 같다.
Figure 112004059189943-pat00001
여기서, d1은 마스크로 입사되는 광의 폭, d2는 디스크로 반사되는 광의 폭을 나타낸다.
이와 같이 본 발명은 데이터 마스크(110)의 기울기 각도(α)를 조정하여 d2 크기를 디스크에 입사되는 설정된 광의 폭에 맞춘다면, 마스크로 입사되는 광의 폭(d1)이 종래와 같이 디스크와 평행으로 배치된 데이터 마스크보다 비트 패턴 크기를 크게 할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 종래보다 데이터 마스크(110)의 비트 패턴 크기를 줄일 수 있어 고용량 홀로그램 데이터 기록이 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치내 반사형 데이터 마스크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 마스크(110)는 광 투과 기판(111) 상부에서 광이 투과되는 영역과 광이 투과되지 않는 온/오프 비트(데이터 0, 1) 패턴을 정의하기 위한 크롬(Cr) 등의 금속 물질로 이루어진 광 차단막(112)으로 이루어진다.
그러므로 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터 마스크(110)는 디스크(124)에 대해 일정 각도로 경사지게 배치되어 있기 때문에 신호광을 마스크 표면에 대해 일정 각도(α)로 반사시켜 디스크 상부에 수직으로 입사시킨다. 그리고 코니컬 미러에 의해 일정 각도로 디스크(124) 하부에 기준광이 입사되면, 동일한 편광을 갖는 신호광과 기준광은 디스크(124) 내부에서 서로 간섭을 일으켜 디스크(124)내의 기록 물질층에 비트 패턴에 따른 홀로그램 데이터가 기록된다.
그리고 본 실시예에 따른 데이터 마스크(110)를 이용한 기록 장치는 디스크(124)를 통해 투과된 기준광이 데이터 마스크(110)의 광 차단막(112)에 의해 반사되더라도 마스크가 일정 각도로 경사되어 있어 그 반사된 광이 디스크(124)로 재입사되지 않아 디스크내 홀로그램 데이터의 기록이 방지된다.
도 7은 본 발명에 따른 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치내 반사형 데이터 마스크의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 마스크(110)는 광 투과 기판(111) 상부에서 광이 투과되는 영역과 광이 투과되지 않는 온/오프 비트(데이터 0, 1) 패턴을 정의하기 위한 크롬(Cr) 등의 금속 물질로 이루어진 광 차단막(112a)과, 광 차단막(112a) 상부에 적층되어 입사광을 λ/2로 변형하는 편광 쉬프터(112b)를 포함하고, 디스크(124)에 대해 일정 각도로 경사지게 배치되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 마스크를 이용한 기록 장치는 디스크(124)를 통해 투과된 기준광이 데이터 마스크(110)에 전달되더라도 마스크의 경사 각도에 의해 광 차단막(112a)을 통해 반사된 광이 디스크(124)로 전달되는 것을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 광 차단막(112a)에서 반사되어 디스크로 재입사되는 기준광을 편광 쉬프터(112b)에서 λ/2로 변형시킨다. 디스크에 입사되는 신호광 및 기준광은 동일한 편광 타입이어야만 간섭을 일으키기 때문에 본 실시예에서 λ/2로 변형된 편광(예를 들어, S편광)의 기준광과 원래 편광(예를 들어, P편광)의 신호광이 디스크(124) 내부의 기록 물질층에서 서로 간섭을 일으키지 않게 된다. 이에 따라 데이터 마스크에서 반사된 기준광에 의한 홀로그램 데이터 기록이 방지된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 데이터 마스크를 디스크 상부에 일정 각도로 경사지게 배치함으로써 데이터 마스크 표면에서 디스크로 재입사되는 기준광 반사를 최소화할 수 있어 디스크내에 비정상적인 데이터 기록을 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 데이터 마스크에 편광 쉬프터를 추가하고 디스크 상부에 일정 각도로 경사지게 배치할 경우 데이터 마스크의 기준광 반사 없이 정상적으로 데이터 기록을 수행할 수 있기 때문에 디스크의 다이내믹 레인지를 손실을 방지하고 이에 따라 홀로그래픽 롬 시스템내 데이터 중첩 기록의 특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

  1. 광 기록매체에 홀로그램 데이터를 기록하는 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치로서,
    광원으로부터 입사된 레이저광에서 신호광과 기준광을 분리하는 광 분리기와,
    상기 기준광을 상기 광 기록매체의 하부면에 일정 각도로 입사시키는 미러와,
    상기 홀로그램 데이터의 온/오프 비트 패턴에 따라 상기 신호광을 상기 광 기록매체에 상부면에 그대로 투과하며 상기 광 기록매체에 대해 일정 각도로 경사지게 배치된 데이터 마스크
    를 포함하는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미러는 코니컬 미러인 것을 특징으로 하는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 마스크는 광 투과 기판 상부에 상기 온/오프 비트 패턴에 따라 상기 신호광이 투과되는 영역을 정의하는 광 차단막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 마스크는 상기 광 기록매체를 통해 투과된 상기 기준광의 편광을 변형하는 편광 쉬프터를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 편광 쉬프터는 상기 광 차단막 상부에 형성되며 상기 기준광의 편광을 λ/2로 변형하는 것을 특징으로 하는 반사형 데이터 마스크를 이용한 홀로그래픽 롬 시스템의 기록 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040093625A (ko) * 2003-04-30 2004-11-06 주식회사 대우일렉트로닉스 홀로그래픽 롬 시스템

Patent Citations (1)

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