KR100601619B1 - Method for measuring optical properties of medium having thin-film stack illumated by focused field and method for setting thickness of optical recording medium - Google Patents
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Abstract
집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법 및 광기록매체의 두께 설정방법이 개시되어 있다.Disclosed are a method of measuring optical characteristics of a thin film laminated medium and a method of setting a thickness of an optical recording medium that change with the numerical aperture of focused light.
개시된 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법 및 초해상 광기록/재생장치용 광기록매체의 두께 설정방법은 , 전기장 를 산출하는 단계와; 웨이브 벡터 와 전기장 의 벡터곱을 고체각 에 대해 적분한 형태로 표현되는 자기장 를 산출하는 단계와; 전기장 와 자기장 를 벡터곱하고, 그 값의 실수부를 취한 형태로 표현되는 포인팅벡터 를 산출하는 단계와; 상기 매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각을 하기의 수학식을 만족하는 형태의 포인팅 벡터로 나타내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, j번째 층에 대한 소망하는 R, T, A에 적합한 포인팅벡터, 자기장 및 전기장을 산출하고, 전기장을 결정하는 변수인 매체의 j번째 층의 두께를 설정할 수 있다.The method of measuring the optical properties of the disclosed thin film laminated media and the method of setting the thickness of the optical recording medium for an ultra-resolution optical recording / reproducing apparatus includes Calculating a; Wave vector And electric field Vector angle of solid angle Magnetic field expressed in integral form for Calculating a; Electric field And magnetic field Is a vector multiplied by and the pointing vector represented by the real part of the value. Calculating a; And representing each of the reflectance (R), transmittance (T), and absorbance (A) of the j-th layer of the medium as a pointing vector satisfying the following equation. Further, a pointing vector, a magnetic field, and an electric field suitable for the desired R, T, and A for the jth layer can be calculated, and the thickness of the jth layer of the medium, which is a variable for determining the electric field, can be set.
<수학식>Equation
, , , ,
Description
도 1은 본 발명에 따른 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법을 설명하기 위해 나타낸 순서도.1 is a flowchart illustrating a method for measuring optical characteristics of a thin film laminated media according to the present invention.
도 2는 박막 적층형 매체에 광을 집속할 수 있도록 된 광학계의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면.2 is a schematic illustration of an optical arrangement of an optical system capable of focusing light onto a thin film stack.
도 3은 3층의 박막 적층형 매체를 보인 도면.3 shows a three-layer thin film stacked medium.
도 4는 입사면으로부터의 깊이 변화에 따른 에너지 유동율 변화에 따른 에너지 유동율 변화를 나타낸 그래프.4 is a graph showing the change in energy flow rate according to the change in energy flow rate according to the change in depth from the incident surface.
도 5는 도 3에 도시된 박막 적층형 매체의 개구수 0 내지 1.0의 범위에서, 개구수 증가에 따른 R, T 및 A의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 5 is a graph showing changes in R, T and A with increasing numerical aperture in the numerical aperture of 0 to 1.0 of the thin film-laminated media shown in FIG.
도 6은 도 3에 도시된 박막 적층형 매체의 s파와 p파 각각에 대한 입사각에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 6 is a graph showing a change in reflectance according to incident angles for s and p waves of the thin film-laminated media shown in FIG. 3. FIG.
도 7은 도 3에 도시된 박막 적층형 매체의 상부 층의 두께에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 7 is an upper portion of the thin film stacked media shown in FIG. Graph showing change in reflectance with thickness of layer.
도 8은 고체함침렌즈(SIL; Solid Immersion Lens)와 박막 적층형 매체를 개략적으로 보인 도면.FIG. 8 is a schematic illustration of a solid immersion lens (SIL) and thin film stacked media; FIG.
도 9는 도 8에서 개구수 0 내지 1.5의 범위에서, 개구수 증가에 따른 R, T 및, A의 변화를 보인 그래프.FIG. 9 is a graph showing changes in R, T, and A with increasing numerical aperture in the numerical aperture of 0 to 1.5 in FIG. 8; FIG.
도 10은 입사 매질, 에어 갭, 도 3의 박막 적층형 매체로 이루어진 박막 스택에 입사되는 평면파의 입사각 변화에 따른 s파와 p파의 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 10 is a graph illustrating changes in reflectances of s and p waves according to incident angles of plane waves incident on a thin film stack composed of an incidence medium, an air gap, and the thin film stacked medium of FIG.
도 11은 도 3의 층에서 개구수 0.6, 0.85 및 1.2 각각에 대하여 빔의 중심으로부터의 거리 변화에 따른 에너지 유동율 변화를 나타낸 그래프.11 is of FIG. 3 Graph showing energy flow rate change with distance from center of beam for numerical apertures 0.6, 0.85 and 1.2 respectively in the layer.
도 12은 본 발명에 따른 광기록매체의 두께설정방법을 설명하기 위한 광기록매체의 일 예를 보인 도면.12 is a view showing an example of an optical recording medium for explaining the thickness setting method of the optical recording medium according to the present invention.
도 13은 도 12에 도시된 광기록매체에서 입사각의 변화에 따른 s파와 p파의 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 13 is a graph illustrating changes in reflectances of s-wave and p-wave according to the change of the incident angle in the optical recording medium shown in FIG.
도 14는 도 12에 도시된 광기록매체에서 입사광의 개구수 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 14 is a graph showing a change in reflectance according to a change in the numerical aperture of incident light in the optical recording medium shown in FIG. 12; FIG.
도 15는 도 12에 도시된 광기록매체에서 광이 입사되는 쪽에 위치된 제1유전체층의 두께 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 15 is a graph showing a change in reflectance according to a change in thickness of the first dielectric layer positioned on the side where light is incident on the optical recording medium shown in FIG. 12; FIG.
도 16은 도 12에 도시된 광기록매체에서 제1유전체층의 두께 변화에 따른 결정질 반사율(Rc)과 비정질반사율(Ra)의 차이인 반사율 차(R)의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 16 illustrates a difference in reflectance which is a difference between crystalline reflectivity Rc and amorphous reflectance Ra according to a change in thickness of the first dielectric layer in the optical recording medium shown in FIG. Graph showing change in R).
도 17은 도 12에 도시된 광기록매체에서 제1유전체층의 두께 변화에 따른 비정질 흡수율에 대한 결정질 흡수율 비(Ac/Aa)의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 17 is a graph showing the change in the crystalline absorption ratio (Ac / Aa) to the amorphous absorption rate according to the thickness change of the first dielectric layer in the optical recording medium shown in FIG.
도 18은 도 12에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프.FIG. 18 is a graph illustrating a change in reflectance according to an air gap change in the optical recording medium shown in FIG. 12; FIG.
도 19는 도 12에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 결정질 반사율(Rc)과 비정질반사율(Ra)의 차이인 반사율 차(R)의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 19 illustrates a difference in reflectance which is a difference between crystalline reflectance Rc and amorphous reflectance Ra according to air gap change in the optical recording medium shown in FIG. Graph showing change in R).
도 20는 도 12에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 비정질 흡수율에 대한 결정질 흡수율 비(Ac/Aa)의 변화를 나타낸 그래프.FIG. 20 is a graph showing the change of the crystalline absorption ratio (Ac / Aa) to the amorphous absorption rate according to the air gap change in the optical recording medium shown in FIG. 12; FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
L...입사광 R...반사율 T...투과율L ... Incident light R ... Reflectance T ... Transmittance
A...흡수율 5...고체함침렌즈 10...박막 적층형 매체A
11...기판 13...하층 Si3N4막 15...a-Si막11
17...상층 Si3N4막 21...기판 22...제1유전체층17 top layer Si 3 N 4 film 21
23...기록막 24....제2유전체층 25...반사막23
본 발명은 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법 및 광 기록/재생 광학계의 설정된 개구수에 적합한 반사율, 투과율 및 흡수율을 갖도록 광기록매체의 두께 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the optical characteristics of a thin film-laminated media that changes according to the numerical aperture of focused light and a method for setting the thickness of an optical recording medium to have a reflectance, transmittance, and absorption ratio suitable for a set numerical aperture of an optical recording / reproducing optical system.
최근들어, 고 개구수(N.A.) 갖는 렌즈가 고 해상력을 요하는 여러 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 즉, 광기록분야에서는 고용량 데이터 기록을 위하여 기록매체에 맺히는 광스폿의 직경을 작게하기 위하여 개구수 0.8의 렌즈 또는 1.0 이상의 고체함침렌즈(SIL : Solid Immersion Lens) 또는 고체함침미러(SIM : Solid Immersion Lens)가 사용된다. 그리고, 마이크로식각(microlithography) 분야에서는 식각 패턴의 미세화에 적합하도록 소형이면서 고 개구수를 갖는 렌즈가 사용된다.In recent years, lenses having a high numerical aperture (N.A.) have been widely used in various fields requiring high resolution. That is, in the optical recording field, a lens having a numerical aperture of 0.8 or a solid immersion lens (SIL) of 1.0 or more or a solid immersion mirror (SIM) for reducing the diameter of the light spot formed on the recording medium for high capacity data recording. Lens) is used. In the field of microlithography, a lens having a small and high numerical aperture is used to be suitable for miniaturization of an etching pattern.
한편, 렌즈에 의해 집속되어 광기록매체와 같은 다층 박막 구조를 갖는 박막 적층형 매체에 맺히는 광은 렌즈의 개구수가 클수록 큰 입사각을 가진다. 여기서, 상기 매체에서의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A)을 살펴볼 때, 입사각 차이에 의하여 매체의 입사면에 수직하게 평면파가 입사되는 경우와, 소정 입사각으로 광이 입사되는 경우 서로 다른 결과를 초래한다. 특히 입사각이 다른 경우, 즉 개구수가 다른 경우 동일 매체에 대한 R, T 및 A값이 다르게 된다.On the other hand, the light focused by the lens and condensed on a thin film stacking medium having a multilayer thin film structure such as an optical recording medium has a larger incident angle as the numerical aperture of the lens increases. Here, when looking at the reflectance (R), transmittance (T) and absorption (A) in the medium, the plane wave is incident perpendicular to the plane of incidence of the medium due to the angle of incidence, and the light is incident at a predetermined angle of incidence It leads to different results. In particular, when the incident angles are different, that is, when the numerical apertures are different, the R, T and A values for the same medium are different.
이와 같은, 입사각에 의존하여 변화하는 R, T, A를 고려하여 소정 개구수에 대한 매체의 R, T, A를 포함한 광학특성을 측정하기 위한 방안으로, 종래에는 Donis G. Flagello와 Tom Milster에 의해 1992년에 SPIE 1625, 246 내지 261쪽에 "박막에서 고 개구수 이미징의 3차원 모델링(3d modeling of high numerical aperture imaging in the thin films)"이 제안된 바 있고, Donis G. Flagello, Tom Milster 및 Alan E. Rosenbluth에 의해 1996년에 Journal of Optical Society of America A13, 53 내지 64쪽에 "균질한 박막에서 고 개구수 이미징 이론(Theory of high-NA imaging in homogeneous thin films"이 제안된 바 있다.In order to measure optical characteristics including R, T, and A for a predetermined numerical aperture in consideration of R, T, and A varying depending on the angle of incidence, conventionally, Donis G. Flagello and Tom Milster Was proposed in 1992 by SPIE 1625, pages 246-261, "3d modeling of high numerical aperture imaging in the thin films," Donis G. Flagello, Tom Milster and In 1996, "Theory of high-NA imaging in homogeneous thin films" was proposed by Alan E. Rosenbluth in Journal of Optical Society of America A13, pages 53-64.
이 제안된 모델링 및 이론은 박막 적층형 매체 내부에 고 개수수의 렌즈에 의해 형성된 이미징 필드를 얻기 위한 형식을 나타낸 것으로, 집속 광은 조리개에 의해 정해진 고체각으로부터 전파된 평면파들의 중첩으로써 처리된다. 이 모델링은 Debye 적분 표현에 기초한 것으로, 편광의 벡터 성질과 입사파의 각 스펙트럼 설정을 고려하여, 박막적층형 매체 내부에서의 전기장, 자기장 및 포인팅 벡터(Poynting vector)를 유추해 내기 위한 것이다. 상기 모델링에 의해 얻어진 매체의 광학적 특성은 포인팅 벡터에 의해 표현된다. This proposed modeling and theory presents a format for obtaining an imaging field formed by a high number of lenses inside a thin film stacked medium, wherein focused light is processed by superposition of plane waves propagated from a solid angle defined by an aperture. This modeling is based on the Debye integral representation and is intended to infer the electric, magnetic and pointing vectors within a thin film multilayered medium, taking into account the vector properties of the polarization and the respective spectral settings of the incident wave. The optical properties of the media obtained by the modeling are represented by pointing vectors.
상기한 바와 같은 종래의 광학특성 측정방법으로 박막적층형 매체에 대한 R, A, T를 측정하고자 하는 경우, 개구수 1.0 이상의 렌즈 예컨대, SIL, SIM에 의해 집속된 광에 대해서는 측정된 광학특성 값의 오차범위가 지나치게 커서 신뢰할 수 없다는 문제점이 있다.In the case of measuring R, A, and T for a thin film laminated medium by the conventional optical property measuring method as described above, the optical property value measured for the light focused by a lens having a numerical aperture of 1.0 or more, for example, SIL and SIM There is a problem that the error range is too large to be reliable.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 개구수가 1.0 이상으로 설정된 경우에도 박막 적층형 매체의 광학특성을 정확히 측정하여 개구수 설정에 맞는 매체를 설계할 수 있도록 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 다층 박막 구조를 갖는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법를 제공하는데 일 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and even when the numerical aperture is set to 1.0 or more, the numerical aperture of the focused light can be designed to accurately measure the optical characteristics of the thin film-laminated media and to design a medium suitable for the numerical aperture setting. It is an object of the present invention to provide a method for measuring optical characteristics of a thin film multilayered medium having a multilayer thin film structure that varies with settings.
또한, 본 발명은 니어필드기록방식 등의 초해상 광기록재생장치에 사용되는 광기록매체의 두께를 집속광의 개구수 설정에 따라 올바르게 설정할 수 있도록 초 해상 기록재생용 광기록매체의 두께 설정방법를 제공하는데 다른 목적이 있다.The present invention also provides a method for setting the thickness of an optical recording medium for super resolution recording and reproduction so that the thickness of the optical recording medium used in a super resolution optical recording and reproducing apparatus such as a near field recording method can be set correctly according to the numerical aperture of the focused light. Has a different purpose.
상기한 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법은, 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 다층 박막 구조를 갖는 박막 적층형 매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A)을 포함한 광학특성을 측정하기 위한 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법에 있어서, Debye 적분 표현에 근거하여 변위, 웨이브 벡터 의 폴라각 , 방위각 대한 함수인 전기장 를 산출하는 단계와; 웨이브 벡터 와 전기장 의 벡터곱을 고체각 에 대해 적분한 형태로 표현되는 자기장 를 산출하는 단계와; 전기장 와 자기장 를 벡터곱하고, 그 값의 실수부를 취한 형태로 표현되는 포인팅벡터 를 산출하는 단계와; 상기 매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각을 하기의 수학식을 만족하는 형태의 포인팅 벡터로 나타내는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다..In order to achieve the above object, the optical property measurement method of a thin film laminated medium that changes according to the numerical aperture setting of the focused light is a thin film laminated medium having a multilayer thin film structure that changes according to the numerical aperture setting of the focused light. In the optical property measuring method of a thin film laminated medium for measuring the optical property including reflectance (R), transmittance (T) and absorbance (A) of the j-th layer, the displacement is based on the Debye integral expression. Wave vector Polar angle Azimuth Electric field as a function of Calculating a; Wave vector And electric field Vector angle of solid angle Magnetic field expressed in integral form for Calculating a; Electric field And magnetic field Is a vector multiplied by and the pointing vector represented by the real part of the value. Calculating a; And representing each of the reflectance (R), transmittance (T) and absorbance (A) of the j-th layer of the medium as a pointing vector satisfying the following equation.
<수학식>Equation
여기서, 은 매체의 첫번째 경계에서 포인팅 벡터의 z성분이고, 각각은 상기 매체의 j, v+1번째 경계 각각에서 포인팅 벡터의 z성분이며, 는 적층된 박막에 입사된 총 광량이다.here, Is the z component of the pointing vector at the first boundary of the medium, Each is a z component of a pointing vector at each of the j and v + 1 th boundaries of the medium, Is the total amount of light incident on the laminated thin film.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, Debye 적분 표현에 근거하여 광기록/재생장치에 의해 집속되는 광의 변위, 웨이브 벡터 의 폴라각 , 방위각 및 광기록매체의 j번째 층의 두께에 대한 함수인 전기장 를 산출하는 단계와; 웨이브 벡터 와 전기장 의 벡터곱을 고체각 에 대해 적분한 형태로 표현되는 자기장 를 산출하는 단계와; 전기장 와 자기장 를 벡터곱하고, 그 값의 실수부를 취한 형태로 표현되는 포인팅벡터 를 산출하는 단계와; 상기 매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각을 하기의 수학식을 만족하는 형태의 포인팅 벡터로 나타내는 단계와; 변위, 웨이브 벡터 의 폴라각 , 방위각 가 결정시, 하기의 수학식을 근거로 소망하는 반사율(R), 투과율(T), 흡수율(A) 각각에 적합한 j번째층의 두께를 설정하는 단계;를 포함하여 광기록/재생장치의 설정된 개구수에 맞는 광기록매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A)을 갖도록 j번째 층의 두께를 설정할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.Further, in order to achieve the above object, the present invention provides a displacement of light focused by an optical recording / reproducing apparatus based on a Debye integral expression. Wave vector Polar angle Azimuth And the electric field as a function of the thickness of the j th layer of the optical record carrier Calculating a; Wave vector And electric field Vector angle of solid angle Magnetic field expressed in integral form for Calculating a; Electric field And magnetic field Is a vector multiplied by and the pointing vector represented by the real part of the value. Calculating a; Representing each of the reflectance (R), transmittance (T), and absorbance (A) of the jth layer of the medium as a pointing vector satisfying the following equation; Displacement Wave vector Polar angle Azimuth Setting a thickness of the jth layer suitable for each of the desired reflectance (R), transmittance (T), and absorbance (A), based on the following equation. The thickness of the j-th layer can be set so as to have the reflectance R, the transmittance T, and the absorbance A of the j-th layer of the optical recording medium suitable for the numerical aperture.
<수학식>Equation
여기서, 은 매체의 첫번째 경계에서 포인팅 벡터의 z성분이고, 각각은 상기 매체의 j, v+1번째 경계 각각에서 포인팅 벡터의 z성분이며, 는 적층된 박막에 입사된 총 광량이다.here, Is the z component of the pointing vector at the first boundary of the medium, Each is a z component of a pointing vector at each of the j and v + 1 th boundaries of the medium, Is the total amount of light incident on the laminated thin film.
이하, 첨부된 도면들 및 수학식들을 참조하면서, 발명의 바람직한 실시예에 따른 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법 및, 광기록매체의 두께 설정방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical characteristic measuring method and a thickness setting method of an optical recording medium varying according to the numerical aperture setting of the focused light according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and equations. .
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법은 전기장 를 산출하는 단계(S10)와, 자기장 를 산출하는 단계(S20)와, 포인팅 벡터 를 산출하는 단계(S30) 및, 상기 박막 적층형 매체의 소정 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각을 포인팅벡터로 나타내는 단계(S40)로 진행된다.Referring to FIG. 1, the optical property measuring method of the thin film-laminated media that changes according to the numerical aperture setting of the focused light according to the embodiment of the present invention may include an electric field. Calculating (S10) and the magnetic field Calculating (S20) and a pointing vector Is calculated (S30) and each of the reflectance (R), transmittance (T) and absorbance (A) of the predetermined layer of the thin film-laminated medium is represented by a pointing vector (S40).
전기장 는 Debye 적분표현에 근거하여 변위, 웨이브 벡터 의 폴라각 , 방위각 대한 함수로 표현되며, 자기장 는 웨이브 벡터 와 전기장 의 벡터곱을 고체각 에 대해 적분한 형태로 표현된다. 그리고, 상기 포인팅벡터 는 전기장 와 자기장 를 벡터곱하고, 그 값의 실수부를 취한 형태로 표현된다. 상기한 바와 같은 단계들을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Electric field Displacement Based on Debye Integral Expression Wave vector Polar angle Azimuth Expressed as a function of Wave vector And electric field Vector angle of solid angle Is expressed in an integral form for. And, the pointing vector Electric field And magnetic field Is multiplied by and multiplied by the real part of the value. Looking at the steps as described above in detail.
도 2은 박막 적층형 매체에 광을 집속할 수 있도록 된 광학계의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.FIG. 2 is a view schematically showing an optical arrangement of an optical system capable of focusing light on a thin film-laminated medium.
도 2 및 Debye의 회절이론에 의하면, 자유공간에서 렌즈(1)에 의해 초점이 맺힌 단색파의 전기장 는 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 조리개(미도시)에 의해 제한된 고체각(solid)에 대한 평면파의 적분으로 표현될 수 있다.According to the diffraction theory of Fig. 2 and Debye, the electric field of a monochromatic wave focused by the lens 1 in free space As shown in Equation 1, may be expressed as the integration of the plane wave for the solid angle (limited) by the aperture (not shown).
여기서, 전기장 는 수학식 2이다.Where electric field Is equation (2).
여기서, 단색 평면파는 렌즈(1) 쪽에서 입사되며, 전기장 크기 와 고체각에서 필드의 진폭은 대략 일정하다. 그리고, 수학식 2에서 는 원점에서 시작하여 의 각을 갖는 평면파의 편광 벡터이고, 는 입사매질에서의 웨이브 벡터(wave vector)이다. Here, the monochromatic plane wave is incident from the lens 1 side, and the electric field magnitude At and the solid angle the field amplitude is approximately constant. And, in Equation 2 Starting at the origin Is a polarization vector of plane waves with an angle of, Is the wave vector in the incident medium.
상기 는 s파와 p파로 구분할 수 있으며, 이를 다시 데카르트(cartesian) 성분들로 나눌 수 있다. 초기 편광방향이 x축에 평행하다고 가정할 때, 의 성분들은 하기의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.remind Can be divided into s and p waves, which can be further divided into Cartesian components. Assuming that the initial polarization direction is parallel to the x-axis, The components of may be represented as in Equation 3 below.
또한, 은 수학식 4와 같이 방향 코사인으로 나타낼 수 있다.Also, May be represented by a direction cosine, as shown in Equation 4.
여기서, 각각은 수학식 5와 같다.here, Each is as shown in equation (5).
상기 수학식 5에서 는 웨이브 넘버(wave number)이고, 는 입사 매질의 굴절률이다. 의 원점은 렌즈에 의해 형성된 기하학적인 초점위치이며, 은 상기 초점위치에서 본 다른 임의의 위치, 특히 박막 적층형 매체 내의 임의의 위치를 나타낸다. 각 와 각 각각은 의 폴라(polar)각과 방위(azimuth)각이다. 여기서, 각 와 각 각각은 수학식 6의 범위로 한정된다.In
도 3에 도시된 바와 같이, 이미지 스페이스에 개의 층으로 이루어진 박막적층형 매체가 위치된 경우, 포커스 필드는 적층된 각 층에서의 다중 반사에 의하여 바뀌게 된다. 적층된 박막에 의해 다중 반사되므로 프레넬(Fresnel) 계수의 항수가 복잡하게 표현된다.As shown in Figure 3, in the image space When a thin film laminated medium of four layers is located, the focus field is changed by multiple reflections in each stacked layer. Since multiple layers are reflected by the stacked thin films, the terms of the Fresnel coefficients are complicatedly expressed.
수학식 7은 의 입사각을 갖는 평면파에 의해 형성된 j번째 층 내에 형성된 전기장을 나타낸 것이다. Equation 7 is It shows the electric field formed in the j-th layer formed by the plane wave having the incident angle of.
여기서, z'은 로 정의되며, 는 적층된 필름의 입사면과 기하학적 초점 사이의 거리이다. 또한, 수학식 7에서 와 는 j+1 번째 경계에서 입사되는 웨이브와 출사되는 웨이브 각각을 나타낸 것이다. 그리고, 의 방향 코사인인 스넬의 법칙에 따라 수학식 8 내지 수학식 10과 같은 관계를 가진다.Where z 'is Is defined as Is the distance between the plane of incidence and the geometric focus of the laminated film. In addition, in equation (7) Wow Denotes each of the incident wave and the exiting wave at the j + 1 th boundary. And, Direction cosine According to Snell's law, Equations 8 to 10 have the same relationship.
렌즈(1)로서 고체함침렌즈(SIL 렌즈)를 채용하여 웨이브들을 포커스 시킨 경우, SIL의 구성물질은 굴절률이 1.0 이상인 입사매질이 된다. 따라서, 수학식 10의 좌변은 각 가 임계각 보다 클때 순수 허수부가 된다. 본 발명은 이와 같은 SIL 렌즈에 대해서도 적용가능하도록 각 를 제공하며, 이 제공된 각 는 복소수가 되도록 일반화되어 있다. When the waves are focused by employing a solid impregnation lens (SIL lens) as the lens 1, the constituent material of the SIL becomes an incident medium having a refractive index of 1.0 or more. Therefore, the left side of the equation (10) is the angle Is a pure imaginary part when is greater than the critical angle. The present invention is applicable to such a SIL lens. And provide each Is generalized to be a complex number.
상기 수학식 7에 표현된 와 는 수학식 11 및 12에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 s파와 p파로 나누어 표현할 수 있다.Expressed in Equation 7 Wow As shown in equations (11) and (12), in general, the expression can be expressed by dividing the s wave and the p wave.
또한, s파에 있어서, 투과계수와 반사계수들 각각은 수학식 13 및 14로 나타낼 수 있다.In addition, in the s wave, the transmission coefficients and the reflection coefficients may be represented by
여기서, 매체의 j번째 층이 입사 매질로써 고려되었다. 그리고, 각각은 j+1번째 경계에서 입사된 전기장, 반사된 전기장 및 투과된 전기장의 x방향 성분을 나타낸 것이다. 여기서, 를 포함한 항은 박막 적층형에서는 변하지 않으므로 무시하였다. 처음과 j+1번째 경계에서 프레넬 계수의 비(ratio)로부터, 수학식 15 및 16에 나타낸 바와 같이, j+1 번째 경계에서 입사된 x성분의 전기장 및 반사된 전기장을 얻을 수 있다. Here, the j th layer of the medium is considered as the incident medium. And, Each represents the x-direction component of the incident electric field, the reflected electric field and the transmitted electric field at the j + 1 th boundary. here, The terms including are not changed because they do not change in the thin film stack. From the ratio of Fresnel coefficients at the first and j + 1 th boundaries, as shown in equations (15) and (16), the electric and reflected electric fields of the x component incident at the j + 1 th boundary can be obtained.
그리고, y성분의 전기장은 상기한 x성분의 전기장과 같은 형태를 가진다.The electric field of the y component has the same form as that of the x component.
p파에 있어서, 전기장이 경계에서 투과 또는 반사됨으로써 방향이 바뀐다. 그리고 그 결과로서 프레넬 계수는 필드들의 크기 사이의 관계로 정의되는데 그 필드들의 방향과 s파에 포함된 신호는 무시될 수 있는 값이다.In the p-wave, the direction changes as the electric field is transmitted or reflected at the boundary. As a result, the Fresnel coefficient is defined as the relationship between the magnitudes of the fields, and the signals included in the directions of the fields and the S wave are negligible values.
의 에 의하여 의 데카르트 성분을 표현하기 위하여, 수학식 17의 관계를 이용한다. of By In order to express the Cartesian component of, the relationship of equation (17) is used.
이 수학식 17은 완화시간이 필드의 진동주기보다 충분이 작은 경우에 흡수층 뿐만 아니라 일 유전체층에서 만족된다.
이와 같은 관계를 이용하면, p파에 대한 전기장은 다음의 수학식 18 및 19의 관계를 가진다.Using this relationship, the electric field for the p wave has the relationship of the following equations (18) and (19).
상기 수학식 18 및 19 각각은 (j+1)번째인 첫번째 경계에서 수학식 20 및 21과 같이 나타낼 수 있다.Equations 18 and 19 may be expressed as
여기서, x성분과 y성분 모두가 접선방향에 있으므로, y성분은 수학식 20 및 21과 동일 형태를 가진다.Here, since both the x component and the y component are in the tangential direction, the y component has the same form as the equations (20) and (21).
s파와는 달리, p파에서 z방향 필드는 수학식 22 및 23과 같이 주어진다.Unlike the s wave, the z direction field in the p wave is given by
마찬가지로, 상기 수학식 22 및 23 각각은 (j+1)번째인 첫번째 경계에서 수학식 24 및 25과 같이 나타낼 수 있다.Similarly, each of
이어서, 수학식 11에 수학식 14, 19 및 23을 대입하고, 수학식 12에 수학식 15, 20 및 24를 대입하면, j번째 층에서 전기장은 다음 수학식 26 및 27로 나타낼 수 있다.Subsequently,
여기서, 는 수학식 28로 표현된다.here, Is expressed by equation (28).
그리고, 은 앞서 설명한 바와 같이, 수학식 26과 같은 형태를 가진다.And, As described above, has a form as shown in Equation 26.
수학식 26 및 27에서, 첫번째 경계면에서 전기장은 수학식 29 및 30과 같이 주어진다.In Equations 26 and 27, the electric field at the first interface is given by
이는 y성분과 z성분에 대해서도 마찬가지이다. 수학식 26에 수학식 28 및 29를 대입하면, j번째 층에서 총 전기장의 x 성분은 수학식 31과 같다.The same applies to the y component and the z component. Substituting Equations 28 and 29 into Equation 26, the x component of the total electric field in the jth layer is represented by Equation 31.
마찬가지로, j번째 층에서 총 전기장의 y성분과 z성분은 수학식 32 및 33과 같이 주어진다.Similarly, the y and z components of the total electric field in the j th layer are given by Equations 32 and 33.
층으로 구성된 다층 박막 구조에 있어서, (j+1)번째 경계에서 반사계수 및 투과계수는 수학식 34 내지 37과 같이 주어진다. 여기서, 수학식 34 및 35는 s파에 대한 것이고, 수학식 36 및 37은 p파에 대한 것이다. In the multilayer thin film structure composed of layers, the reflection coefficient and the transmission coefficient at the (j + 1) th boundary are given by Equations 34 to 37. Here, equations 34 and 35 are for the s wave, and equations 36 and 37 are for the p wave.
수학식 34 내지 37에 있어서, mij는 수학식 38과 같이 행렬로 표현된다.In Equations 34 to 37, m ij is represented by a matrix as in Equation 38.
그리고, 은 수학식 39와 같이 주어진다.And, Is given by Equation 39.
여기서, 과 s파 및 p파에 대한 각각은 수학식 40 내지 42에 나타낸 바와 같다.here, For s and p waves Each is as shown in equations (40) to (42).
수학식 31, 32 및 33에 수학식 34 내지 37을 대입함으로써, j번째 층 내에서 전기장들의 완전한 표현이 가능해진다.By substituting Equations 34 to 37 into Equations 31, 32 and 33, a complete representation of the electric fields in the jth layer is possible.
또한, 중첩된 필드에 있어서, 반사율, 투과율 및 흡수율은 수학식 43에 보인 바와 같이, 평면파에 대한 형식과 같은 형식을 갖는 포인팅 벡터로 쉽게 표현할 수 있다.In addition, in the superimposed fields, the reflectance, transmittance, and absorptance can be easily expressed as pointing vectors having the same format as that for the plane wave, as shown in Equation 43.
여기서, 는 의 복소 공액이며, 는 수학식 44와 같이 주어진다.here, Is Is a complex conjugate of, Is given by Equation 44.
여기서, 수학식 43 및 44에서 의 데카르트 성분들은 앞서 표현된 수학식 31, 32 및 33과 같이 주어진다. 그러므로, 적층 박막의 모든 위치에서 포인팅 벡터를 구할 수 있다.Where, in Equations 43 and 44 The Cartesian components of are given by Equations 31, 32 and 33 expressed above. Therefore, the pointing vector can be obtained at all positions of the laminated thin film.
다층막 구조의 j번째 경계에서 포인팅 벡터의 z성분으로서 를 정의하면, j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각은 수학식 45, 46 및 47과 같 이 주어진다.As the z component of the pointing vector at the jth boundary of the multilayer structure To define the reflectance (R), transmittance (T) and absorbance (A) of the j-th layer is given by the equations (45), (46) and (47).
여기서, 는 적층된 박막에 입사된 총 광량이다.here, Is the total amount of light incident on the laminated thin film.
또한, 흡수 에너지 분포 g(x,y,z)는 수학식 48과 같다.In addition, the absorption energy distribution g (x, y, z) is as shown in Equation 48.
이는 집속광에 의한 다층 박막의 열적 분석에서 열원을 나타내는 항을 표현한 것이다.This represents the term representing the heat source in the thermal analysis of the multilayer thin film by the focused light.
상기한 바와 같은 수학식들은 컴퓨터에 의해 분석가능하도록 프로그램되어 개구수 NA의 설정에 따라 변화하는 다층 박막 구조를 갖는 매체의 광학특성 즉, R, T 및 A를 측정하는데 이용된다.Equations as described above are programmed to be computer-analyzed and used to measure the optical properties, i.e., R, T, and A of a medium having a multilayer thin film structure that changes with the setting of the numerical aperture NA.
또한, 본 발명에 따른 박막 적층형 매체의 광학특성 측정방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.In addition, the optical characteristic measurement method of the thin film-laminated media according to the present invention can be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, optical data storage device, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
도 3는 3층의 박막 적층구조를 갖는 매체를 나타낸 것이다. 이 박막적층형 매체(10)는 기판(11)과, 이 기판(11) 상에 순차로 50nm의 두께를 갖는 층(13), 100nm의 두께를 가지며 흡수층인 층(15), 50nm의 두께를 갖는층(17)으로 구성되어 있다. 여기서, 입사광(L)은 상기 층(17)쪽에서 입사된다.3 shows a medium having a three-layer thin film stack structure. The thin film laminated
도 4은 입사면으로부터의 깊이 변화에 따른 에너지 유동율 변화에 따른 에너지 유동율 변화를 나타낸 그래프로, 굵은 실선은 개구수 0인 경우, 대시(-) 선은 개구수 0.6인 경우 그리고, 점선은 개구수 0.85의 경우를 나타낸 것이다. 이는 개구수 0, 0.6 및 0.85 각각에 대해서 조사된 광의 진행방향을 따라서 변화하는 포인팅 벡터(Poynting vector)의 크기를 나타낸 것이다. 여기서, 개구수 0의 경우는 매체의 입사면에 수직한 방향으로 광이 입사되는 경우에 해당된다. 4 is a graph showing the change in energy flow rate according to the change in energy flow rate according to the change in depth from the incidence plane. In the case where the thick solid line is the
도 4에 도시된 바와 같은 그래프 및, 수학식 45, 56 및, 47 각각에 따른 연산으로부터 개구수 변화에 따른 R, T 및 A의 변화를 알 수 있다. 이를 도 5에 나타내었다. 도 5는 도 3에 도시된 다층 박막 적층형 매체의 개구수 0 내지 1.0의 범위 에서, 개구수 증가에 따른 R, T 및 A의 변화를 나타낸 것이다.From the graph as shown in FIG. 4 and the calculation according to Equations 45, 56, and 47, the change of R, T, and A according to the change of the numerical aperture can be seen. This is shown in FIG. 5. FIG. 5 illustrates changes in R, T, and A with increasing numerical aperture in the numerical aperture of 0 to 1.0 of the multilayer thin film multilayer media shown in FIG. 3.
도 5를 살펴보면, 개구수가 증가할 수록 R, T 및 A의 값이 개구수가 0인 경우 즉, 평면파인 경우로 부터 벗어남을 알 수 있다. 특히, 개구수가 0에서 1.0으로 증가시 반사율 R은 0.268에서 0.312로 증가한다. Referring to FIG. 5, it can be seen that as the numerical aperture increases, the values of R, T, and A deviate from the case where the numerical aperture is 0, that is, the plane wave. In particular, as the numerical aperture increases from 0 to 1.0, the reflectance R increases from 0.268 to 0.312.
이는 도 6에 도시된 바와같이 입사각의 변화에 따라 반사율이 변화하는 결과를 초래한다. 도 6는 도 3에 도시된 다층 박막 적층형 매체의 s파와 p파 각각에 대한 입사각에 따른 반사율 변화를 나타낸 것이다.As a result, as shown in FIG. 6, the reflectance changes as the incident angle changes. FIG. 6 is a graph illustrating reflectance change according to incident angles of s and p waves of the multilayer thin film multilayer media illustrated in FIG. 3.
도 7은 도 4에 도시된 다층 박막 적층형 매체의 상부 층(17)의 두께에 따른 반사율 변화를 나타낸 것으로, 굵은 실선은 개구수 0인 경우, 대시(-) 선은 개구수 0.6인 경우 그리고, 점선은 개구수 0.85의 경우를 나타낸 것이다. 여기서, 개구수 0.6 및 0.85에 대한 반사율 주기는 상부 층(17)의 두께가 두꺼워질수록 길어짐을 알 수 있다. 즉, 층의 두께가 증가할 수록 반사율의 편차가 증가함을 알 수 있다.FIG. 7 is a top view of the multilayer thin film stacked media shown in FIG. The change in reflectance according to the thickness of the
도 8은 고체함침렌즈(SIL; Solid Immersion Lens)(5)와 박막 적층형 매체(10)를 개략적으로 보인 도면으로, 박막 적층형 매체의 구조는 도 3의 매체와 동일하며, SIL의 굴절률 1.9이다.FIG. 8 is a schematic view of a solid immersion lens (SIL) 5 and a thin film stacked
도 9은 도 8에서 개구수 0 내지 1.5의 범위에서, 개구수 증가에 따른 R, T 및, A의 변화를 보인 그래프이다. 그리고, 도 10는 입사 매질, 에어 갭, 도 3의 박막 적층형 매체(10)로 이루어진 박막 스택에 입사되는 평면파의 입사각 변화에 따른 s파와 p파의 반사율 변화를 나타낸 그래프이다. 여기서, 입사매질의 굴절률은 도 8의 고체함침렌즈(5)와 같으며, 에어갭은 100nm로 설정되었다. FIG. 9 is a graph showing changes in R, T, and A with increasing numerical aperture in the numerical aperture of 0 to 1.5 in FIG. 8. FIG. 10 is a graph illustrating changes in reflectances of s and p waves according to changes in incident angles of plane waves incident on the thin film stack including the incident medium, the air gap, and the
이 경우, 도 9을 살펴보면, 개구수 1.14 주변에서 R, T 및 A 곡선이 요동(bump)침을 알 수 있다. 특히, 도 10를 살펴보면, p파의 반사율이 입사각 34도 주변에서 크게 요동침을 알 수 있다.In this case, looking at Figure 9, it can be seen that the R, T and A curve bump around the numerical aperture 1.14. In particular, referring to FIG. 10, it can be seen that the reflectance of the p-wave is largely oscillated around the incident angle of 34 degrees.
SIL(5)에 의해 초점이 맺히 필드는 파(far) 필드와 무한소(evanescent) 필드로 구성되며, 무한소 필드는 입사각이 임계각보다 큰 광선에 대응된다. 파 필드의 진동과는 달리 무한소 필드는 에어 갭의 폭에 지수적으로 비례하여 감소하는 것으로, 박막 적층 구조를 갖는 매체의 광학적 특성을 산출하는데 있어서 입사 필드의 각 스펙트럼에 관하여 필수불가결한 것이다. The field focused by the
도 11은 도 3의 층(15)에서 개구수 0.6, 0.85 및 1.2 각각에 대하여 빔의 중심으로부터의 거리 변화에 따른 에너지 유동율 변화를 나타낸 그래프이다.11 is of FIG. 3 It is a graph showing the change in energy flow rate with the change in distance from the center of the beam for the numerical apertures 0.6, 0.85 and 1.2 in the
개구수 1.2에 대응되는 곡선을 살펴볼 때, 다른 개구수에 비하여 큰 사이드 로브를 가진다. 그러므로, 이와 같은 결과로부터 특히 SIL을 사용한 경우 열적 분석의 정확성을 강화할 수 있을 것으로 기대된다. Looking at the curve corresponding to the numerical aperture 1.2, it has a larger side lobe than the other numerical aperture. Therefore, it is expected from these results that the accuracy of thermal analysis can be enhanced, especially with SIL.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 박막 적층형 매체에 대한 광학특성 측정방법을 이용하는 경우에는 집속광의 개구수 설정에 따라 변화하는 박막 적층형 매체의 반사율, 투과율, 흡수율을 산출할 수 있으므로, 이를 근거로 박막 적층형 매체의 설계가 용이하다는 이점이 있다.As described above, in the case of using the optical property measuring method for the thin film laminated medium according to the present invention, the reflectance, transmittance, and absorptance of the thin film laminated medium varying according to the numerical aperture of the focused light can be calculated. There is an advantage that the design of the medium is easy.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 집속광의 개구수 설정에 맞도록 광기록매체의 두께를 설정하는 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a method of setting the thickness of the optical recording medium to match the numerical aperture setting of the focused light will be described in detail.
본 발명의 실시예에 따른 광기록/재생장치의 개구수 설정 특히, 니어필드 기록용 광학장치의 규격인 대략 개구수 1.2인 광학계에 적합하도록 광기록매체의 두께 설정방법은 전기장 를 산출하는 단계와, 자기장 를 산출하는 단계와, 포인팅 벡터 를 산출하는 단계 및, 상기 광기록매체의 j번째 층의 반사율(R), 투과율(T) 및 흡수율(A) 각각을 포인팅벡터로 나타내는 단계 및, 소망하는 R, T, A 값을 만족하도록 전기장 를 결정하는 변수인 광기록매체의 두께를 설정하는 순서로 진행된다.The method of setting the numerical aperture of the optical recording / reproducing apparatus according to the embodiment of the present invention is particularly suitable for the optical system having an approximate numerical aperture of 1.2, the standard of the near field recording optical apparatus. Calculating the magnetic field Calculating a and pointing vector Calculating each of the reflectances (R), transmittances (T), and absorbances (A) of the jth layer of the optical recording medium as a pointing vector; It proceeds in the order of setting the thickness of the optical recording medium which is a variable for determining.
전기장 는 Debye 적분표현에 근거하여 변위, 웨이브 벡터 의 폴라각 , 방위각 , 광기록매체의 j번째 층의 두께 대한 함수로 표현되며, 자기장 는 웨이브 벡터 와 전기장 의 벡터곱을 고체각 에 대해 적분한 형태로 표현된다. 그리고, 상기 포인팅벡터 는 전기장 와 자기장 를 벡터곱하고, 그 값의 실수부를 취한 형태로 표현된다. 상기한 바와 같은 R, T, A의 표현은 앞서 설명된 수학식 1 내지 수학식 47을 통하여 가능하므로, 그 자세한 설명은 생략한다. Electric field Displacement Based on Debye Integral Expression Wave vector Polar angle Azimuth , Expressed as a function of the thickness of the jth layer of the optical recording medium, Wave vector And electric field Vector angle of solid angle Is expressed in an integral form for. And, the pointing vector Electric field And magnetic field Is multiplied by and multiplied by the real part of the value. Since the expression of R, T, A as described above is possible through the above-described Equations 1 to 47, detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명에 따른 초해상 기록용 광기록/재생장치에 적합한 광기록매체의 두께 설정방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Further, the thickness setting method of the optical recording medium suitable for the optical recording / reproducing apparatus for the super resolution recording according to the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, optical data storage device, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
도 12은 본 발명에 따른 광기록매체의 두께설정을 설명하기 위한 광기록매체의 일 예를 보인 도면이다. 12 is a view showing an example of an optical recording medium for explaining the thickness setting of the optical recording medium according to the present invention.
도면을 참조하면, 광기록매체는 기판에 대해 4층이 적층된 상변화형 광기록매체를 보인 것으로, 광 L이 입사되는 쪽으로부터 순차로, 기판(21), 제1유전체층(22), 기록막(23), 제2유전체층(24) 및 반사막(25)가 마련되어 있다. 상기 기판(21)은 도시된 바와 같은 폴리카보네이트 등의 투명한 재질로 구성된다. 그리고, 상기 제1 및 제2유전체층(22)(24)는 입사광을 대부분 투과시키는 등의 재질로 구성되며, 상기 기록막(23)은 으로 입사광을 상당부분 흡수한다. 상기 반사막(25)은 상기 기록막(23)에 입사되는 광을 기판(21)쪽으로 반사시키기 위한 층으로, 알루미늄등의 재질로 구성된다.Referring to the drawings, the optical recording medium shows a phase change type optical recording medium in which four layers are stacked on a substrate. The
이와 같이, 광기록매체가 구성된 경우, 개구수 변화에 따른 반사율, 결정질과 비결정질 사이의 광흡수율 비, 결정질 반사율(Rc)과 비정질반사율(Ra)의 차이인 반사율 차(R)의 변화 및, 니어필드 기록용 광학장치에 적용시 에어갭의 변동에 따른 반사율 및 흡수율 특성을 살펴보면 다음과 같다.As described above, when the optical recording medium is constructed, the reflectance difference which is the difference between the reflectance according to the numerical aperture change, the light absorption ratio between crystalline and amorphous, the crystalline reflectance Rc and the amorphous reflectance Ra, The reflectance and absorptance characteristics according to the change of R) and the air gap variation when applied to the near field recording optical device are as follows.
도 13은 도 12에 도시된 광기록매체에서 입사각의 변화에 따른 s파와 p파의 반사율 변화를 나타낸 그래프이다. 그리고, 도 15은 도 12에 도시된 광기록매체에서 입사광의 개구수 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프이다. FIG. 13 is a graph illustrating a change in reflectance between s-wave and p-wave according to the change of the incident angle in the optical recording medium shown in FIG. 12. 15 is a graph showing a change in reflectance according to a change in the numerical aperture of incident light in the optical recording medium shown in FIG. 12.
도면들을 살펴보면, 도 12의 구성을 갖는 광기록매체의 경우, 개구수가 0.8, 1.0 등으로 고 개구수로 갈수록 반사율이 점차 감소함을 알 수 있다.Referring to the drawings, it can be seen that in the case of the optical recording medium having the configuration shown in FIG. 12, the reflectance gradually decreases as the numerical aperture becomes 0.8, 1.0, or the like.
도 15은 도 12에 도시된 광기록매체에서 광이 입사되는 쪽에 위치된 제1유전체층의 두께 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프로, 실선은 평면파의 경우를 나타낸 것이고, 굵은 점선은 개구수 0.6, 가는 점선은 개구수 0.85, 일점쇄선은 개구수 1.2인 경우를 나타낸 것이다. 도면에서 상기 제1유전체층의 두께가 변화되는 경우 반사율 곡선의 변화를 살펴볼 때, 개구수 0.6 및 개구수 0.85를 갖는 광학계에 대한 반사율 곡선은 평면파에 대한 반사율 곡선과 유사하다. 그러므로, 평면파에 대해서만 고려하여 제1유전체층의 두께를 결정함으로써, 개구수 0.6 및 개구수 0.85에 적합한 광기록매체를 설계할 수 있다.FIG. 15 is a graph illustrating a change in reflectance according to a change in thickness of a first dielectric layer positioned on a side where light is incident on the optical recording medium illustrated in FIG. 12, where a solid line represents a plane wave, and a thick dotted line represents a numerical aperture of 0.6, The thin dotted line shows the case where the numerical aperture is 0.85 and the one-dot chain line is the numerical aperture 1.2. When the thickness of the first dielectric layer is changed in the drawings, the reflectance curve for an optical system having a numerical aperture of 0.6 and a numerical aperture of 0.85 is similar to that of a plane wave. Therefore, the optical recording medium suitable for the numerical aperture 0.6 and the numerical aperture 0.85 can be designed by determining the thickness of the first dielectric layer considering only plane waves.
한편, 개구수 1.2를 갖는 니어필드 기록용 광학계를 살펴보면, 제1유전체층의 두께가 변화에 따른 반사율 변화 곡선이 상기한 평면파의 반사율 곡선과 다르게 나타난다. On the other hand, looking at the near-field recording optical system having a numerical aperture of 1.2, the reflectance change curve according to the change in the thickness of the first dielectric layer appears different from the reflectance curve of the plane wave.
도 16은 도 12에 도시된 광기록매체에서 제1유전체층의 두께 변화에 따른 결정질 반사율(Rc)과 비정질반사율(Ra)의 차이인 반사율 차(R)의 변화를 나타낸 그래프로, 실선은 평면파의 경우를 나타낸 것이고, 굵은 점선은 개구수 0.6, 가는 점선은 개구수 0.85, 일점쇄선은 개구수 1.2인 경우를 나타낸 것이다. 그리고, 도 17은 도 12에 도시된 광기록매체에서 제1유전체층의 두께 변화에 따른 비정질 흡수율에 대한 결정질 흡수율 비(Ac/Aa)의 변화를 나타낸 그래프로, 실선은 평면파의 경우를 나타낸 것이고, 굵은 점선은 개구수 0.6, 가는 점선은 개구수 0.85, 일점쇄선은 개구수 1.2인 경우를 나타낸 것이다. 즉, 도 16 및 도 17을 살펴볼 때, 개구수 1.2인 경우는 평면파와는 다른게 R과 비정질 흡수율에 대한 결정질 흡수율 비(Ac/Aa)가 변화함을 알 수 있다. FIG. 16 illustrates a difference in reflectance which is a difference between crystalline reflectivity Rc and amorphous reflectance Ra according to a change in thickness of the first dielectric layer in the optical recording medium shown in FIG. In the graph showing the change in R), the solid line represents the case of plane wave, the thick dotted line represents the numerical aperture 0.6, the thin dotted line represents the numerical aperture 0.85, and the dashed dotted line represents the numerical aperture 1.2. FIG. 17 is a graph illustrating a change in the crystalline absorption ratio (Ac / Aa) with respect to the amorphous absorption rate according to the thickness change of the first dielectric layer in the optical recording medium shown in FIG. 12, wherein a solid line represents a plane wave case. The thick dotted line shows a case of numerical aperture 0.6, the thin dotted line of 0.85 numerical aperture, and the dashed dotted line of numerical aperture 1.2. 16 and 17, the numerical aperture 1.2 is different from the plane wave. It can be seen that the ratio of crystalline absorption rate (Ac / Aa) to R and amorphous absorption rate changes.
따라서, 통상의 방법과 같이 평면파를 이용하여 광기록매체의 반사율 결정하는 경우, 소망하는 반사율과 상당한 차이가 있을 수 있다. 이 경우, 본 발명의 광기록매체 두께설정방법에 따라, 앞서 설명된 수학식 45 내지 수학식 47의 결과를 이용하여 상기 광기록매체의 제1유전체층의 두께를 결정하는 경우, 개구수 1.2인 니어필드용 광학장치에 대해서도 소망하는 반사율, R 값, 및 Ac/Aa 값을 얻을 수 있다.Therefore, when determining the reflectance of the optical recording medium using plane waves as in the conventional method, there may be a significant difference from the desired reflectance. In this case, according to the optical recording medium thickness setting method of the present invention, when the thickness of the first dielectric layer of the optical recording medium is determined by using the results of the above-described equations (45) to (47), the near numerical aperture is 1.2. Desired reflectivity for field optics, R value and Ac / Aa value can be obtained.
한편, 상기한 바와 같이, 니어필드용 광학장치에 적합하도록 광기록매체의 두께를 결정한 경우에도, 상기한 광기록매체의 반사율, R 값, 및 Ac/Aa 값은 에어갭에 따라 변화한다. 이와 같은 에어갭 설정에 따른 반사율, R 값, 및 Ac/Aa 값 각각을 도 20 내지 도 22에 나타내었다.On the other hand, as described above, even when the thickness of the optical recording medium is determined to be suitable for the near field optical apparatus, the reflectance of the optical recording medium, The R value and Ac / Aa value change with the air gap. Reflectance according to the air gap setting, R values and Ac / Aa values are respectively shown in FIGS. 20 to 22.
도 20는 도 11에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 반사율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 21는 도 11에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 결정질 반사율(Rc)과 비정질반사율(Ra)의 차이인 반사율 차(R)의 변화를 나타낸 그래프이며, 도 22는 도 11에 도시된 광기록매체에서 에어갭 변화에 따른 비정질 흡수율에 대한 결정질 흡수율 비(Ac/Aa)의 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 20 is a graph illustrating a change in reflectance according to an air gap change in the optical recording medium shown in FIG. 11, and FIG. 21 is a graph showing crystalline reflectivity Rc and amorphous reflectance according to an air gap change in the optical recording medium shown in FIG. 11. Reflectance difference (the difference between Ra) FIG. 22 is a graph showing the change of R), and FIG. 22 is a graph showing the change of the crystalline absorption ratio (Ac / Aa) to the amorphous absorption rate according to the air gap change in the optical recording medium shown in FIG.
따라서, 도 11에 도시된 바와 같은 층 구조를 갖는 광기록매체의 층 두께를 개구수가 대략 1.2인 니어필드용 광학장치에 적합하도록 설정하는 경우, 상기한 수학식 45 내지 47을 근거로 하여 얻어진 광기록매체의 층 두께 특히 제1유전체층의 두께와, 광학장치의 에어갭 변화에 따른 R, T, A 특성를 이용함으로써, 소망하는 R, R 값, Ac/Aa 값을 얻을 수 있다.Therefore, when the layer thickness of the optical recording medium having the layer structure as shown in Fig. 11 is set to be suitable for the near field optical device having a numerical aperture of about 1.2, the light obtained based on the above equations 45 to 47 By utilizing the layer thickness of the recording medium, in particular the thickness of the first dielectric layer, and the R, T, A characteristics according to the air gap change of the optical device, the desired R, R value and Ac / Aa value can be obtained.
따라서, 상기한 바와 같은 다층 박막 구조를 갖는 박막 적층형 매체의 광학특성을 측정하는 경우에는 개구수가 1.0 이상으로 설정된 경우에도 박막 적층형 매체의 광학특성을 정확히 측정하여 개구수 설정에 맞는 매체를 설계할 수 있다. 또한, 박막 적층형 매체의 광학특성을 측정하는 프로그램을 기록한 기록매체를 제공함으로써, 컴퓨터를 이용하여 상기한 프로그램을 실행시킴으로써 개구수가 1.0 이상으로 설정된 경우에도 이에 적합한 박막 적층형 매체를 설정할 수 있다.Therefore, in the case of measuring the optical properties of the thin film laminated media having the multilayer thin film structure as described above, even if the numerical aperture is set to 1.0 or more, the optical properties of the thin film laminated media can be accurately measured to design a medium suitable for the numerical aperture setting. have. Further, by providing a recording medium on which a program for measuring the optical characteristics of the thin film laminated medium is recorded, a thin film laminated medium suitable for this can be set even when the numerical aperture is set to 1.0 or more by executing the above program using a computer.
그리고, 본 발명에 따른 광기록매체 두께 설정방법을 통하여, 고 개구수에 대한 다층 반사막의 반사율, 투과율, 흡수율 특성에 맞는 다층 막 두께를 산출할 수 있으므로, 니어필드기록방식 등의 초해상 광기록재생장치에 사용되는 광기록매체의 두께를 올바르게 설정할 수 있다. 또한, 광기록매체의 두께를 설정하는 프로그램을 기록한 기록매체를 제공함으로써, 컴퓨터를 이용하여 이 프로그램을 실행시킴으로써 개구수가 1.0 이상으로 설정된 경우에도 이에 적합한 박막 적층형 매체를 설정할 수 있다.Further, through the optical recording medium thickness setting method according to the present invention, the multilayer film thickness that matches the reflectance, transmittance, and absorptivity characteristics of the multilayer reflective film with respect to the high numerical aperture can be calculated. The thickness of the optical recording medium used in the playback apparatus can be set correctly. Further, by providing a recording medium on which a program for setting the thickness of the optical recording medium is recorded, by executing the program using a computer, even when the numerical aperture is set to 1.0 or more, a thin film laminated medium suitable for this can be set.
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