KR100584987B1 - 표면 플라즈몬파를 이용한 피라미드 형상의 근접장 탐침 - Google Patents

표면 플라즈몬파를 이용한 피라미드 형상의 근접장 탐침 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피라미드 형상의 근접장 탐침을 이용하여 탐침의 개구부에 근접장을 형성 및 변경시키는 것으로서, 유전체 부재를 이용한 반도체 공정에 의해 피라미드 형상으로 제작되어 전자기파를 입사받는 탐침; 및 탐침의 네 측면 중에서 소정의 두 측면상에 대칭 형상으로 이격되어 코팅된 금속 박막으로 구성되고, 상기 전자기파에 의해 금속 박막의 표면에 유기되는 표면 플라즈몬파를 상기 탐침과 금속 박막의 경계면을 통해 탐침의 개구부로 진행시켜 근접장을 형성 및 변경 시키는 것을 특징으로 한다.
피라미드 형상, 탐침, 금속 박막, 표면 플라즈몬파.

Description

표면 플라즈몬파를 이용한 피라미드 형상의 근접장 탐침{Near-field prove with pyramid type using surface plasmon wave}
도 1은 종래의 광섬유 탐침에 이용되는 광섬유의 사시도.
도 2는 종래의 광섬유 탐침에 이용되는 광섬유의 단면도.
도 3은 광섬유에 대한 풀링 공정에 의해 형성된 광섬유 탐침의 측면도.
도 4는 종래의 광섬유를 통하여 진행되는 광신호의 감쇄를 방지하기 위한 금속 박막이 코팅된 광섬유 탐침의 사시도.
도 5는 종래의 광섬유 탐침을 통하여 진행하는 진행파의 변화 과정을 설명하기 위한 광섬유 탐침의 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 반도체 공정에 의하여 형성되는 피라미드 형상의 탐침 구조를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 피라미드 형상의 근접장 탐침의 구조를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속 박막의 단부가 절단된 피라미드 형상의 근접장 탐침의 구조를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 금속 박막의 단부가 절단된 피라미 드 형상의 근접장 탐침의 단면도.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 피라미드 형상의 근접장 탐침의 개구부 영역에 형성되는 빔스팟의 형상을 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 피라미드 형상의 근접장 탐침이 적용되는 광정보 기록 및 재생 장치의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 피라미드 형상의 근접장 탐침
110 : 탐침
111 : 개구부
120, 120' : 금속 박막
130 : 유전체
140 : 빔 스팟
200 : 광정보 기록 및 재생 장치
210 : 레이저 다이오드
220 : 광디스크
230 : 광섬유
240 : 렌즈
250 : 빔 스필리터
260 : 광 검출기
270 : 신호 재생부
본 발명은 표면 플라즈몬파를 이용한 피라미드 형상의 근접장 탐침에 관한 것이다.
보다 구체적으로는, 유전체로 구성된 탐침과 상기 탐침의 측면에 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막의 경계면을 통하여 진행되는 표면 플라즈몬파를 이용하여 탐침의 개구부에 근접장을 형성 및 변경시키는 근접장 탐침에 관한 것이다.
일반적으로, 광정보 저장장치에 단위 면적 당 더 많은 정보가 저장되도록 하기 위해서는 기록 광원의 파장을 줄이거나 집광렌즈의 개구 수(Numerical Aperture)를 증가시켜야 하는데, 파장의 경우 청색 레이저 다이오드(Laser Diode)을 개발하거나 개구 수의 경우 최대 1.0까지 가능하다.
그러나, 이러한 광정보 저장방식의 경우 고밀도의 기록이 요구되는 차세대 정보 저장장치에는 빛의 회절 한계 등으로 인하여 고밀도 정보를 기록하는데 한계가 있었다.
이러한 한계를 극복하기 위한 대안 기술로는 AFM(Atomic Force Microscope)의 탐침을 이용한 SPR(Scanning Probe Recording) 기술, 초 해상 매체기술 및 빛의 회절한계를 극복한 근접장 탐침을 이용한 기술 등이 개발되고 있으며, 특히 광섬유를 이용한 근접장 탐침이 개발되고 있는 추세이다.
도 1 내지 도 5을 참조하여 광섬유를 이용한 근접장 탐침의 구성 및 동작을 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 근접장 탐침에 이용되는 광섬유(10)는, 외부로부터 입사되는 광을 도파시키기 위한 코어(core)(11)와, 코어(11)를 보호하기 위하여 그 주위에 피복되는 클래딩(cladding)(12)으로 형성된다.
여기서, 코어(11)는 10㎛의 직경을 갖는 석영유리 및 플라스틱 등으로 이루어지고, 클래딩(12)은 유리재질로 구현되되 코어(11)와 굴절률이 다른 재질로 구현된다.
이와 같은 구조로 이루어진 광섬유(10)에 탐침을 형성하는 과정에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일정 온도 이상의 열을 가하여 코어(11)의 일측단이 가열된 상태에서, 열이 가해지지 않은 코어(11)의 타측단을 기구로 고정시킨 후 가열된 부분을 기구를 이용해 풀링(Pulling)하여 개구부(Aperture)(13)를 갖는 원뿔형의 광섬유(14)을 형성한다.
여기서, 개구부(13)의 직경은 약 0.05 내지 0.3 ㎛로 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 개구부(13)를 형성할 경우, 원뿔 형상의 광섬유(14)을 통해 투과되는 광에 의해 개구부(13)에 형성되는 근접장의 크기는 약 100nm 이하가 된다.
이와 같이 풀링 공정을 거쳐 원뿔 형상의 광섬유(14)를 형성한 후, 도 4에 도시된 바와 같이, 알루미늄 등의 금속 물질을 코팅하여 원뿔 형상의 광섬유(14) 외부에 금속층(15)을 형성함으로써 최종적인 광섬유를 이용한 광섬유 탐침(16)을 제조하였다.
그러나, 상술한 바와 같은 광섬유를 인용한 광섬유 탐침(16)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 진행파(20)가 원뿔 형상의 광섬유(14) 내부를 진행하다가 파장과 비슷한 크기의 직경 부근에 이르게 되면 빛의 진행이 어려워지게 되면서 진행파(20)의 세기가 급격하게 감소하게 된다.
이때, 파장 이하의 공간 분해능에 대한 정보를 얻기 위해서는 광섬유 탐침 (16)의 개구부(13)의 직경 크기는 진행파(20)의 파장보다 더 작아져야 하므로 개구부(13) 근처로 갈수록 진행파(20)는 거의 사라지게 되고, 광섬유 탐침(16)의 개구부(13) 영역에서는 진행하는 성질을 잃어버린 소산파(21)만이 존재하게 된다.
이때, 광섬유 탐침(16)의 개구부(13) 근처에 존재하게 되는 소산파(21)의 세기는 입사광의 세기에 비해서 0.01% 이하가 되고, 이러한 단점을 해결하기 위한 방법으로서 원뿔 형상의 광섬유(14)을 통해 도파된 광이 외부로 새어 나가는 것을 방지하여 주는 기능을 수행할 뿐만 아니라 회절 한계 이하의 크기를 갖는 광이 원뿔 형상의 광섬유(14)를 통해 투과되도록 하는 역할을 수행하는 금속박막을 외부에 코팅처리를 수행하였다.
그러나, 상술한 바와 같이 구성된 광섬유를 이용한 광섬유 탐침의 경우, 극히 낮은 투과성능을 갖기 때문에 신호 대 잡음 성능과 기록 및 재생 속도에 한계를 지니고 있고, 이에 의하여 고밀도의 광학 기록장치에 이용하는데 있어서 많은 문제점들을 야기시켜 왔다.
또한, 상술한 바와 같은 광섬유를 이용한 광섬유 탐침의 경우, 개구부 영역으로 도파되는 도파광은 기본적으로 다중 모드, 예를 들면 TM00, TM10, TM20 등의 다중모드를 갖는 도파광이 형성됨으로써, 개구부상에 첨예한 빔스팟을 형성하기 어렵 다는 문제점이 있었다.
또한, 상술한 바와 같은 광섬유를 이용한 광섬유 탐침의 경우, 광섬유에 대한 열처리를 수행한 후 풀링하는 작업을 수행하여 원뿔 형상의 광섬유를 형성한 후금속 박막을 코팅처리하여 제작하여야 하기 때문에 구조적으로 제작하기 힘든다는 문제점이 또한 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피라미드 형상을 갖는 탐침의 측면상에 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막을 통하여 표면 플라즈몬파를 전파하여 탐침의 개구부에 근접장을 형성하는 피라미드 형상의 근접장 탐침을 제공하는 데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표면 플라즈몬파를 이용한 피라미드 형상의 근접장 탐침은, 피라미드 형상으로 제작되어 전자기파를 입사받는 유전체 부재; 및 상기 유전체 부재의 네 측면 중에서 소정의 두 측면상에 대칭 형상으로 이격되어 코팅된 금속 박막으로 구성되고, 상기 전자기파에 의해 금속 박막의 표면에 유기되는 표면 플라즈몬파를 상기 유전체 부재와 금속 박막의 경계면을 통해 유전체 부재의 개구부로 진행시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명은 유전체 부재의 네 측면 중에서 소정의 두 측면상에 대칭 형상으로 이격되어 코팅된 금속 박막 중에서 어느 하나의 금속 박막의 단부를 제거함으로써, 유전체 부재의 개구부에서 하나의 전파 모드(TM00)만을 존재하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 피라미드 형상의 근접장 탐침의 구조 및 제조 과정에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 근접장 탐침은 피라미드 형상의 탐침 측면상에 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막을 통하여 표면 플라즈몬파를 탐침의 끝단으로 전파하여 근접장을 형성시키는 것으로서, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 피라미드 형상의 탐침(110) 및 금속 박막(120)으로 구성되어 있다.
여기서, 탐침(110)은 외부 광원으로부터 입사되는 소정의 전파 모드, 예를 들면 TM00 모드, TM10 모드 및 TM20 모드 등의 전파 모드가 포함된 전자기파를 도파시 키는 역할을 수행하는 것으로서, 소정의 유전체 부재를 이용한 반도체 공정에 의해 양측 단부가 오픈된 사각형 구조를 갖는 피라미드 형상으로 구성된다.
이때, 소정의 광정보 저장장치에 단위 면적 당 더 많은 정보를 저장하기 위해서는 탐침(110)의 개구부(111) 영역에는 TMOO의 전파 모드를 갖는 전자기파만이 출사되어야 하고, 이를 위해서 탐침(110)의 일측 단부의 직경보다 작은 전계필드를 갖는 전자기파를 입사시킴으로써 상기 탐침(110)의 개구부(111)영역에서 TMOO의 전파 모드를 갖는 전자기파만을 출사시킬 수 있는 것이다.
그러나, 전자기파가 입사되는 탐침(110)의 일측 단부의 직경보다 큰 전계필드를 갖는 전자기파가 입사되는 경우, 탐침(110)의 개구부(111) 영역에는 TM2O의 전파 모드를 갖는 전자기파가 출사되되, 상기 TM2O의 전파모드를 갖는 전자기파와 탐침의 일측 단부의 중심이 일치하는 않는 경우 개구부(111) 영역에는 TM1O의 전파 모드를 갖는 전자기파가 출사된다.
여기서, 본 발명에 따른 피라미드 형상의 탐침(110)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 전자기파가 입사되는 일측 단부의 종횡비(a0 x b0)가 근접장이 형성되는 다른 일측 단부의 종횡비(a x b)보다 크게 설정되어 있고, 이에 의하여 탐침(110)의 개구부(111) 방향으로 갈수록 측면의 넓이가 좁아지는 구조를 형성하게 된다.
이때, 상기 탐측(110)의 양측 단부 중에서 전자기파가 입사되는 일측 단부의 종횡비(a0 x b0)는 개구부(111) 영역에서 TM00의 전파 모드를 갖는 전자기파만을 출사시키기 위하여 상기 전자기파의 전계 분포보다 큰 면적으로 설정되되, 여기서는 상기 일측 단부의 종횡비는 400nm x 400nm로 형성하고, 다른 일측 단부인 개구부(111)의 종횡비(a x b)는 40nm x 40nm로 설정되어 있다.
따라서, 탐침의 개구부(111) 영역에 형성되는 빔 스팟(140)의 직경은, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 개구부 영역에 형성되는 일측 단부(종횡비가 a x b)의 크기와 상기 일측 단부의 양측면에 대칭으로 형성된 금속 박막의 크기를 합친 전체 면적에 비례하고, 이에 연동하여 개구부(111) 영역에 형성되는 빔 스팟(140)의 직경은 약 40nm의 직경을 형성하게 된다.
또한, 상기 탐침(110)은 글래스 계통의 유전체 부재로서 구성되고, 이에 의하여 전자기파가 탐침의 측면상에 대칭으로 형성되는 금속 박막(120)에 입사되는 경우 탐침(110)과 금속 박막(120)의 경계면을 통하여 표면 플라즈몬파(Surface plasmon wave)가 진행될 수 있도록 하는 조건을 만족시키게 되는 것이다.
금속 박막(120)은 입사되는 전자기파에 연동하여 표면에서 여기되는 하전 입자들의 진동에 의해 형성되는 표면 플라즈몬파를 탐침(110)의 개구부(111) 방향으로 진행시키는 역할을 수행하는 것으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 탐침(110)의 네 측면 중에서 소정의 두 측면상에 약 15nm의 두께를 갖는 형상으로 소정 간격 이격되어 코팅되어 있다.
여기서, 금속 박막(120)은 금, 은 또는 알루미늄 등의 도체 물질을 프라미드 형상의 탐침(110)의 네 측면을 둘러싸는 형상으로 코팅 처리하고, 코팅 처리된 도체 물질에 대한 에칭 공정을 수행하여 탐침의 측면 넓이보다 좁은 넓이를 갖도록 탐침의 두 측면상에 대칭적으로 형성한다.
이때, 상기 탐침(110)의 두 측면상에 대칭 형상으로 형성된 금속 박막(120)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 탐침(110)의 구조적인 특징으로 인하여 탐침(110)의 개구부(111) 방향으로 갈수록 좁아지는 형상으로 구현된다.
이후, 탐침(110)의 다른 두 측면상에 코팅 처리된 금속 박막(120), 보다 구체적으로는 전자기파가 입사하는 탐침(110)의 일측 단부로부터 소정 거리 떨어진 위치에서 다른 일측 단부에 이르는 거리만큼 코팅된 금속 박막(120)을 에칭 처리하여 제거한다.
상술한 바와 같은 과정에 의하여 형성되는 금속 박막(120)의 경우, 탐침(110)의 두 측면상에 대칭 형상으로 일정 간격 이격되어 코팅 처리되고, 이후, 금속 박막(120)의 표면을 통하여 표면 플라즈몬파가 진행하는 경우 금속 박막(120) 사이에는 소정의 전위차가 발생하게 된다.
따라서, 금속 박막(120) 사이에 형성되는 전위차에 의하여 탐침(110)의 개구부(111)로 진행하는 표면 플라즈몬파를 증가시킴으로써 신호대 잡음비를 획기적으로 개선할 수 있게 된다.
이때, 표면 플라즈몬파는 금속 박막(120)의 표면을 통해서만 진행되고, 금속 박막(120)의 표면으로부터 내부 또는 외부로 진행하지 않는다는 점에 있어서 그 특징이 있다.
또한, 금속 박막(120)은 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 하나의 도파 모드(TM00)만을 형성시키기 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 금속 박막(120) 중 어느 하나의 금속 박막(120')의 단부를 탐침(110)의 개구부(111) 영역에서 제거할 수 도 있다.
즉, 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막(120) 중 어느 하나의 금속 박막(120') 은 탐침의 개구부 영역에서 제거된 상태로 탐침(110)의 일측면상에 형성되어 있고, 나머지 다른 하나의 금속 박막(120)은 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 이르도록 코팅되어 있다.
이때, 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 이르도록 코팅된 금속 박막(120)이 표면 플라즈몬파을 진행시켜 탐침(110)의 개구부(111) 영역에서 근접장을 형성시키는 역할을 수행하기 때문에, 도 10에 도시된 바와 같이, 제거된 금속 박막(120')에 대응하는 탐침 영역을 제거하거나 또는 공기 또는 다른 유전체 매질(130)로 대체하여 형성할 수 도 있다.
따라서, 탐침(110)의 개구부(111) 영역 이르도록 코팅된 금속 박막(120)은 표면 플라즈몬파가 도파되는 개구부로서의 역할을 수행하고, 이에 의하여 표면 플라즈몬파는 탐침(110)의 개구부(111) 영역으로 진행되어 근접장을 형성하거나 또는 변화시키는 역할을 수행한다.
상술한 바와 같이 금속 박막(120) 중에서 하나의 금속 박막의 단부를 제거하는 경우, 일측 방향으로만 표면 플라즈몬파가 진행하여 금속 박막(120)을 통하여 전달되는 에너지는 반으로 경감되는 단점이 있는 반면에, 탐침(110)의 개구부(111) 영역에는 하나의 도파 모드(TM00)만이 형성된다는 특유의 장점을 갖게 된다.
또한, 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 형성되는 빔 스팟(140)의 직경은 개구부(111) 영역에 형성되는 일측 단부(종횡비가 a x b)의 크기와 상기 일측 단부의 일측면에 형성된 금속 박막의 크기를 합친 전체 면적에 비례하고, 이에 연동하여 개구부(111) 영역에 형성되는 빔 스팟(140)의 직경은 도 10a 및 도 10 b에 도시된 빔 스팟(140)보다 작은 직경, 보다 구체적으로는 약 30nm의 직경을 갖는 빔 스팟(140)을 형성하게 된다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 피라미드 형상의 근접장 탐침을 적용한 광정보 기록 및 재생 과정을 설명한다.
도 10를 참조하면, 광정보 기록 및 재생 장치(200)는, 레이저 광을 발생하기 위한 레이저 다이오드(210)와, 광신호를 이용하여 데이터를 기록하기 위한 광디스크(220)와, 레이저 다이오드(41)로부터 출사되는 레이저 광을 도파시키기 위한 광섬유(230)와, 광섬유(230)를 통해 도파되는 광을 집광시켜 광디스크(220)에 조사하는 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)과, 레이저 다이오드(210)로부터 출사되는 레이저 광을 집광시켜 광섬유(230)로 조사하는 렌즈(240)를 구비한다.
또한, 본 발명이 적용되는 광정보 기록 및 재생 장치(200)는, 광디스크(220)에 의해 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)으로 반사되어 광섬유(230)을 통해 도파되는 광을 분리시키기 위한 빔 스플리터(Beam Splitter)(250)와, 빔 스플리터(250) 를 통해 분리되는 광신호를 검출하여 전류신호로 변환시키는 광 검출기(260)와, 광 검출기(260)를 통해 검출된 전류신호를 통해 광디스크(220)에 기록된 데이터를 재생하기 위한 신호 재생부(270)를 구비한다.
여기서, 렌즈(240)는 레이저 다이오드(210)로부터 출사되는 레이저 광이 광섬유(230)로 집광될 수 있도록 볼록렌즈 형태로 구현된다.
그리고, 광 검출기(260)는 광신호를 전류신호로 변환시켜 주는 포토 다이오드로 구현된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 광정보 기록 및 재생 장치의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 광신호를 이용하여 광디스크(220)에 정보를 기록하는 과정에 대하여 살펴본다.
광디스크(220)에 정보를 기록하기 위한 전자기파의 일종인 레이저 광이 레이저 다이오드(210)로부터 출사되면, 이 레이저 광은 렌즈(240)를 통해 광섬유(230)로 집광된다.
이렇게 렌즈(240)에 의해 집광된 레이저 광은 광섬유(230)를 통해 도파되어 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)까지 진행된다.
이때, 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)을 구성하는 금속 박막(120)에는 입사되는 레이저 광에 연동하여 금속 박막(120)의 표면에서 하전 입자들이 진동하게 되고, 이에 의하여 금속 박막(120)의 표면을 통하여 진행하는 표면 플라즈몬파가 형성된다.
상술한 바와 같은 원리에 의하여 형성된 표면 플라즌몬파는 탐침(110)과, 상기 탐침(110)의 양측면상에 대칭 형상으로 이격되어 형성된 금속 박막(120)의 경계면을 통하여 탐침(110)의 개구부(111) 영역으로 진행하고, 이에 의거하여 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 형성되는 근접장에 영향을 미치게 되는 것이다.
이때, 금속 박막(120)의 표면을 통하여 표면 플라즈몬파가 진행하는 경우 금속 박막(120) 사이에는 소정의 전위차가 발생하게 되고, 이에 의하여 탐침(110)의 개구부(111) 영역으로 진행하는 표면 플라즈몬파를 증가시킴으로써 신호대 잡음비를 획기적으로 개선할 수 있게 된다.
이와 같이 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)의 개구부(111) 영역에 형성되는 근접장은 광디스크(220) 상에 데이터를 기록하는데 이용된다. 여기서, 근접장을 이루는 광이 조사되어 광디스크(220) 상에 변형을 줌으로써 데이터를 기록한다.
이러한 방식을 통해 광디스크(220) 상에 데이터를 기록하게 되므로, 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)을 통해 투과되는 광의 양이 많을 수록 광디스크(220) 상에 변형을 가하여 데이터를 기록하기가 용이하다. 이는 근접장을 이루는 광의 세기가 클수록 광디스크(220)가 쉽게 변형되기 때문이다.
또한, 근접장을 이루는 광의 직경 크기에 비례하여 광디스크(220) 상의 변형 폭이 결정되므로, 피라미드 형상의 근접장 탐침(110)의 개구부(111) 영역에 형성되는 근접장의 직경에 의해 광디스크(220) 상에 기록되는 데이터 양이 결정된다.
따라서, 본 발명은 광디스크(220) 상에 보다 많은 데이터를 신속하게 기록할 수 있도록 하기 위하여, 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)의 개구부의 직경 폭을 최소화하면서 투과율을 높여 주기 위한 기술을 제안하는 것이다.
다음은, 상기한 바와 같은 과정을 통해 광디스크(220)에 기록된 정보를 읽어오는 과정에 대하여 살펴본다.
각종 정보가 기록된 광디스크(220)에 전술한 바와 같이 레이저 광을 조사하면, 광디스크(220)에 조사된 광이 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)으로 반사되어 광섬유(230)을 통해 렌즈(240)로 전달된다.
이때, 광섬유(230)를 통해 도파된 광은 렌즈(240)를 통해 집광되어 빔 스필리터(250)로 조사된다.
그리고, 빔 스필리터(250)가 렌즈(240)를 통해 조사된 광을 분리하여 광검출기(260)로 전달하면, 광 검출기(260)는 빔 스플리터(250)를 통해 분리되는 광신호를 검출하여 전류신호로 변환시켜 신호 재생부(270)로 출력한다.
신호 재생부(270)는 광 검출기(260)에 의해 변환된 전류신호를 통해 광디스크(220)에 기록된 데이터를 다음과 같은 과정을 통해 재생한다.
광디스크(220) 상에는 데이터 기록을 위해 변형이 가해진 부분과 변형되지 않은 부분이 존재하므로, 이 두 부분에 의해 반사되는 광의 세기가 서로 다르다. 이에 따라, 광 검출기(260)에 의해 검출된 전류신호의 세기도 광디스크(220)에 의해 반사되는 광의 세기에 비례하여 그 세기가 결정된다.
이와 같이, 광 검출기(260)를 통해 검출된 전류신호의 세기에 차이가 발생되므로, 신호 재생부(270)는 광 검출기(260)에 의해 변환된 전류신호와 미리 설정된 기준신호의 세기를 비교하여 광디스크(220)에 기록된 정보를 재생한다.
예를 들어, 전류신호가 기준신호보다 크면, 신호 재생부(270)는 현재의 전류신호를 '1'로 인식하고, 전류신호가 기준신호보다 작으면, 신호 재생부(270)는 현재의 전류신호를 '0'으로 인식함으로써, 광디스크(220)에 기록된 정보를 디지털 문자로 재생한다.
상기한 바와 같은 과정을 통해 살펴본 바와 같이, 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)을 통해 투과된 광을 광디스크(220)에 의해 반사시켜 기록된 데이터를 읽으므로, 광디스크(220)에 의해 반사되는 광의 세기가 셀수록 기록된 정보를 재생하기가 용이하다. 여기서, 광디스크(220)에 의해 반사되는 광의 세기는 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)을 통해 투과되는 광의 세기에 비례한다.
따라서, 본 발명은 피라미드 형상의 근접장 탐침(100)의 투과율을 높여 광디스크(220) 상에 기록된 정보를 신속하고 정확하게 재생할 수 있도록 하기 위하여 제안한 것이다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 피라미드 형상을 갖는 탐침의 양 측면에 형성되는 금속 박막을 통하여 표면 플라즈몬파를 탐침의 끝단으로 진행시켜 근접장을 형성함으로써, 탐침의 끝단에서의 광효율을 증가시켜 신호대잡음비를 개선하고 재생 및 기록에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 소정의 반도체 공정을 통하여 피라미드 형상의 근접장 탐침을 형성함으로써, 제조 공정을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다는 또 다른 효과를 제공한다.

Claims (8)

  1. 피라미드 형상으로 제작되어 전자기파를 입사받는 유전체 부재; 및
    상기 유전체 부재의 네 측면 중에서 소정의 두 측면상에 대칭 형상으로 이격되어 코팅된 금속 박막으로 구성되고,
    상기 전자기파에 의해 금속 박막의 표면에 유기되는 표면 플라즈몬파(Surface plasmon wave)를 상기 유전체 부재와 금속 박막의 경계면을 통해 유전체 부재의 개구부영역으로 진행시키는 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재의 두 측면상에 형성된 금속 박막의 넓이는 상기 유전체 부재의 측면 넓이보다 보다 좁게 코팅된 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재의 두 측면상에 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막 중 어느 하나의 금속 박막은 상기 유전체 부재의 개구부 영역에서 제거되는 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유전체 부재의 개구부 영역에는 제거되지 않은 다른 금속 박막에 의하여 진행되는 표면 플라즈몬파에 의하여 TM00 도파 모드만이 형성되는 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 박막이 제거된 영역에 형성된 유전체 부재 부분은 에칭 공정에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재는 글래스인 것을 특징으로 하는 근접장 탐침.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체 부재의 두 측면상에 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막은 금, 은 또는 알루미늄 등의 도체 물질인 것을 특징으로 하는 광섬유 탐침.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 부재와 금속 박막의 경계면을 통하여 표면 플라즈몬파가 상기 유전체 부재의 개구부 영역으로 진행하는 경우, 상기 대칭 형상으로 코팅된 금속 박막 사이에 전위차가 발생하는 것을 특징으로 하는 근접장 탐침
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