KR100626276B1 - 광학 데이터 리코딩 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광성 기억 매체상의 데이터의 광학 기록 방법에 관한 것으로서, 데이터는 광감성 매체의 비선형 자화율 텐서의 다양한 성분에 대한 서로 다른 가능성있는 상태에 따라 인코딩되며, 상기 지지의 적어도 한 점을 기록 빔으로 동시에 조사시에 존재하여, 그 편광이 감광성 매체상의 주어진 비선형 자화율 텐서의 광학 기록을 위하여 제어된다.

Description

광학 데이터 리코딩 방법{METHOD FOR OPTICAL DATA RECORDING}

본 발명은 데이터의 광학 기록에 관한 것이다.

발명의 일반적인 분야

디지털 광매체를 이용한 데이터 저장은 정보기술에서 그 역할이 더욱 성장하고 있다. 저밀도 또는 중밀도 메모리가 모든 전자정보처리 유닛에서 하위급으로 이미 널리 사용되어도, 고속 액세스의 고밀도 저장 메모리는 커뮤니케이션 망, 중앙연산장치 또는 시청각 자료의 저장을 목적으로 한 멀티미디어 단말기와 같이 다양한 고급 시스템의 노드 업스트림에 꼭 필요한 것이다. 예를 들어 CD 형태의 멀티미디어 자료의 쉽고 일반적인 배급을 허용하는 고용량 메모리에 대한 전략적 요구는 매우 강하게 증가하고 있다. 디스크 메모리에 대한 또 다른 강한 요구는 프라이버시 및 법적 소유권에 있다. 즉, 디지털 데이터는 읽기/쓰기 방식과 암호-해독 방법으로 지금까지 쉽게 복사될 수 있으며, 관련된 하드웨어 및 소프트웨어는 쉽게 액세스가능하다. 이것은, 충분히 보호하지 않는 정보의 비관리 접근은 예술적 창작, 멀티미디어 배급 또는 상거래 안전 분야에서 엄청난 피해를 가져올 수 있기 때문이다.

각종 저장가능 메모리나 디스크들이 발명되어 오늘날 사용되고 있다. 자기 메모리는, 디지털 데이터의 저가 기록을 광범위하게 액세스가능하게 했던 플라스틱 기판에 컴팩트 디스크(CD)가 도입되기까지 가장 광범위하게 쓰였다. 광CD 기술은 현재 플라스틱 기판에서의 에칭 임프레션(impression)의 단순한 처리에 기초한다. 기입(writing)은 산업 엠보싱 기술을 사용하여 저가로 대량 실시되었다. 이들 임프레션의 유무는 광 프로브빔에 의해 읽혀서, 에칭시의 반사와 확산이 이원적 정보 해독(임프레션의 유무)을 가능하게 한다.

그러나, 홀로그래피가 가장 유용한 대안인 이상, 정보의 광 형식의 저장에 대해 다른 기술들도 사용가능하다. 이 경우, 일루미네이션이 기록 매체에서 변형을 유도함으로써, 정보가 기입 빔의 강도를 공간적으로 변형함으로써 기억되도록 한다. 감광성 재료의 성질에 따라 이 애플리케이션에 다양한 물리적 메카니즘이 적합하다. 즉, 폴리머 매트릭스에서의 분자들의 재 배향(orientation)은, 금세기초 발견되어 바이게르트(Weigert) 효과라고 불렸던 물리적 법칙에 따라 홀로그래피 정보 저장 방법으로서 일찍이 70년대 초반부터 인정을 받아왔다.

이러한 매체는, 예컨대 아조벤젠 타입의 "게스트(guest)" 분자에 의해 도핑된 폴리머-기저 호스트-막으로 구성된다. 흡수대 내의 조사(irradiation) 후, 이 분자들은 입사광 흡수에 의해 개시된 광-이성질체화(photoisomeration) 주기에 이어 재배향될 수 있는데, 이때 이 스펙트럼은 게스트 분자들의 흡수대와 일치한다. 선형 편광빔에 의한 조사는 빛의 편광 방향과 수직인 분자의 축방향 재배향을 유발한다. 이 메카니즘은 펌프의 입사편광과 수직인 굴절률을 증가시키는 막내 선형 복굴절을 유도한다.

따라서 복굴절의 유무는 정보의 이원적 인코딩(encode)에 사용될 수 있다. 그러므로 둥글게 편광되거나 소극된(depolarized)(예: 임의 편광) 빛에 의한 조사는 막에 수직인 축편광을 유도함으로써, 막면에 횡단하는 복굴절 형태로 먼저 기록된 정보를 지우게 한다는 것은 중요하다(예-"아조아로마 폴리머에서 광학적으로 유도되고 지워진 복굴절과 2색성", P.로숀, J.고슬린, A.나탄슨, S.지, 응용물리학지, 60(1), (1992), pp4-5 참조). 그러나, 종래의 바이게르트 효과는 단일 필터링 램프 또는 단일 레이저 광원의 준 동일주파 방사에서 나온 광자의 직접 흡수에 의한 선형 펌핑 처리를 요한다.

우리는 감광성 분자 종류의 최대 흡수의 중간 높이에서 적외선 쪽으로 이동하는 파장 조사에 해당하는 2광자 펌핑 효과를 일반화할 수 있다. 비록 1 광자 흡수보다 선험적으로(a priori) 덜 효과적이지만, 재료의 체적으로의 침투를 허용하는 2-광자 펌핑의 사용에 대한 많은 연구가 현재 행해지고 있으며, 반면, 1 광자 공명 흡수에 의하여 접근가능한 깊이는 침투 깊이에 의해 제한된다(버필로써니 대학의 파라스 프라사드 등, 또는 칼테크 제트추진연구소의 J.페리 등의 연구 참조; 아래 출판물 참조

- "3차원 광데이터 저장 및 극소형 제작을 위한 2광중합 창시자들", B.H.컴스턴, S.P.애넌서블, S.발로우, D.L.다이어, J.E.얼리히, L.L.어스카인, A,A.하이칼, S.M.쿠에블러, I.Y.샌디 리, D.맥코드-모건, J.킨, H.로켈, M.루미, X.L.우, S.R.마더, J.W.페리, 네이처紙, Vol 398, 1999, pp51-54).

그렇지만, 매체가 ω와 2ω에 각각 상호간섭적인(coherent) 두개의 빔에 의해 분산될 때, 여기서, 2ω는 감광성 발색단의 흡수대와 공명하고 있으며, 잔류 배향은 특정 조건에서 비중심대칭(예를 들어, 배향된 분자는 그 자체로 쌍극성일 경우 극성)이 되고 ω 또는 2ω에서 별도로 조사되는 경우에서와 같이 축방향이 아니다. 이러한 배향은 홀수순의 텐서와 관련된 물리적 특성의 존재와 양립되는데, 이로써 제2 조파(harmonic) 생성 및 3파 혼합을 포함하고 있다. 이 같은 중심대칭이 깨지는 가장 일반적인 구성은 ω₁+ω₂=ω₃을 충족시키고(예를 들어 광매개변수 진동자의 펌프와 신호와 보조 빔) ω₃이 감광성 발색단의 가시광선 UV 흡수 스펙트럼과 공명하는, 삼파장 ω₁, ω₂, ω₃에 상호간섭적인 세 빔에 의한 조사의 경우이다. 2파장 조사의 가장 단순한 경우는 ω₁=ω₂=ω이며 ω₃=2ω인 쇠퇴자(degenerate) 3-광자 경우에 대응한다. 현미경적 레벨에서 이러한 현상은 1-광자 및 2-광자 흡수 처리 간의 양자 간섭으로서 해석될 수도 있으며, 탈-여기의 처리를 구조가 과도적으로 변형되는 상태와 연결함으로써 비중심 대칭 여기 확률 및 중심 대칭의 파괴를 유발한다(예컨대, 2개의 아로마틱 링(ring) 간의 N=N 이중 결합을 가지는 광색성형 분자의 경우에서와 같은 가역 광 이성질화 및 이로 인한 트랜스-시스-트랜스(trans-cis-trans)형의 가역 광 이성질화).

종래 기술

기록 매체에 수직인 단일 선형 편광 입사 빔의 경우, 분자들은 펌프빔의 편광 방향과 수직으로 축방향으로 재배향된다. 그리하여 필름면에 각인된 광학적 축에 여러 방향으로 도달하는 라이팅 빔의 여러 편광 방향을 구분할 수 있게 됨으로써, 픽셀로 가능한 복굴절 구성의 수를 증가시키면서 저장된 정보 용량을 증가시킬 수 있게 된다.

두 상호간섭파장으로 분산 구성하는 경우, 축의 상태는 표 1에 나타낸 것처럼 새로운 극대칭 상태로 나뉠 수 있다. 예를 들어, 공통된 "수직" 방향에 따라 직선편광된 빔의 경우, 만약 "수직" 방향을 따라 대다수 경사진 분자들에 해당하는 축의 순서가 위에서 아래로 일률적으로 배향된 분자들로 도달하는 식으로 앞서 바이게르트 효과에 의해 펌프의 수직 편광과 함께 정해졌다면, 위쪽이건 아래쪽이건 우선적으로 배향된 분자들에 해당하는 새로운 상태에서 앞서 정해진 편광 조건들에 따라 2파장의 두 번째 분산 단계의 끝에 도달한다. 이 새로운 두 상태의 구별은 ω와 2ω이란 두 기입 빔 사이의 상 조절 방식에 따른 것이다.

이것은 특히 다음 저서에서 입증된 바 있다:

- "유기적 중합체적 비선형 광학 재료에 대한 기능 토론", S.브래슬렛, J.지스, J.Opt.Soc.Am.B, vol. 15(1),257,1988.

이 편광 효과들은 다양한 라이팅 텐서와 연관될 수 있으며, 특히 다음의 경우 그러하다:

(Re는 실제 부분을,

는 텐서 산물을, ^*는 결합을 나타낸다.)

로 정의되는, 광자 그리고 2, F⁽¹⁾열의 전자기장 텐서의 바이게르트 효과에 대해;

로 정의되는, 적외선 레이저 빔과 그것의 조화로운 방사를 실시하는 1과 2 광자 그리고 3, F⁽²⁾열의 전자기장 텐서의 간섭쇠퇴 효과에 대해;

본문에서 지금과 추후 정의되는 기호들은 앞서 인용된 참고문헌에서 사용된 것과 동일하다.

F⁽ⁿ⁾ 전자기장 텐서의 구성성분들은 회전에 대해 환원 불가능한 텐서표시 형식에서 J=0,1,2,3(텐서 랭크까지 즉, F⁽¹⁾에 대해 2, F⁽²⁾에 대해 3)이고 -J≤m≤J인 이중으로 인덱스된 계수들로 표시된 F_m ^J로서 불변식으로 나타낼 수 있다.

또한, 선형 및 비선형 광유도 자화율은 다음 식에 의하여, 기입 텐서에 대한 1차 근사에 대하여 나타낼 수 있다는 것이 브라슬렛(Brasselet)과 지스(Zyss)의 상술된 문헌에서 입증된 바 있다:

이 식에서

와

계수는 기입 공정의 효율에 좌우되며, 편광 텐서(α및 β)의 허수부(공명)을 포함하는 분자 파라미터와, 여기 상태와 결합된 구조적으로 변형된 상태와의 결합 효율성과 초기 여기가 완화(relaxation)를 경험하는 공정의 참여 효율성에 의존한다. 이러한 의존성은 선택된 비선형 감광성 발색단(chromophore)의 성질의 관점에서 케이스 바이 케이스 기반으로 논의되어야 한다.

이란 용어(데카르트 궤적에 비례)는 거시적 선형 분극성에 등방성 할당에 해당하는 한편,

이란 용어는 막면에 횡단하는 복굴절을 묘사하는 m≠0 지수를 가지는 복굴절에 해당한다. 마찬가지로 J=1,3인

계수는 막면에 텐서 계수들에 해당하는 m≠0 지수를 가지는 2차 자화율의 성분이다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 고밀도 감광성 메모리 매체로의 데이터 저장을 허용하는 기술을 제시하기 위함이다.

본 발명에 따르면, 감광성 매체의 비선형 자화율 텐서의 각 구성성분이 취할 수 있는 다양한 상태의 변화에 따라 데이터를 인코딩하고, 편광이 제어된 기입 빔에 의하여 상기 매체에 적어도 한 지점을 동시에 조사하여, 소정의 비선형 자화율 텐서가 감광성 매체에 광학적으로 기록됨으로써 본 목적이 달성된다.

예를 들어, 2진 데이터에 대해서, 0레벨은 제로(zero) 성분에, 1레벨은 넌제로(nonzero) 성분에 연관된다.

그렇게 되면 편광을 조절하는 하나 또는 여러 판독 빔에 의해 상기 점을 방사하고, 판독 빔의 자기장과 결합하여 읽고자 하는 여러 성분에 상응하는 전기장의 다양한 편광방향에 대해 그 결과로 생긴 반응 빔의 세기를 측정함으로써, 지지부(support)의 상기 지점에 기록된 비선형 자화율 텐서의 여러 텐서 성분들의 상태를 읽을 수 있다.

이렇듯, 앞선 예를 다시 들어보면, 비선형 자화율 텐서 성분이 제로일 때, 주어진 판독 빔의 전기장의 편광 방향과 반응 빔의 전기장의 주어진 편광 방향에 대해 반응 빔의 세기는 제로이다. 판독은 이 텐서 성분에 대해 광학적으로 기록된 2진 정보가 0값이라는 결론을 얻는다. 판독 빔의 전기장의 편광 방향과 반응 빔의 전기장의 편광 방향에 대해, 반응 빔의 세기가 제로가 아니면, 이 텐서 성분에 대해 광학적으로 기록된 2진 정보가 1값이라는 결론이 나온다.

이렇게 비선형 자화율 텐서 특성을 이용하면, 감광성 매체의 동일점에서 기록할 수 있는 정보의 밀도가 증가한다는 점을 알 수 있다.

본 발명의 또 다른 장점에 따르면, 기록 빔은 비선형 자화율 텐서 성분들의 기호를 제어하는 식으로 위상을 조절하는 2개의 간섭 빔이다.

실제로, 다음의 설명을 읽으면 이해가 되겠지만, 기입 빔들 간의 위상 시프트를 조절함으로써 비선형 자화율 텐서의 성분들의 기호를 제어할 수 있음이 확인되었다.

실행가능한 텐서의 성분들의 기호 제어는 광 기록 지점에서 정보저장 밀도를 증가시킬 수 있게 해 준다.

본 발명에서 제시하는 방법은 아래와 같이 단독으로 얻은 다양한 특성들에 의해서 또는 기술적으로 가능한 모든 결합에 따라 유리하게 보완되었다. 즉,

- 제1 인코딩 레벨에 해당하는 선형 자화율 텐서의 광학 기록은, 제2 인코딩 레벨에 대응하며, 제1 인코딩 레벨에서 나타나지 않은 비선형 자화율 텐서의 광학 기록에 중첩된다.

- 기입 빔들은 두 자리 숫자이며, 각각 코써클(cocircular) 및 카운터써클(countercircular) 편광을 가진다.

- 광메모리 매체는 아조벤젠의 유도체인 염료를 포함한다.

- 매체는 다른 광학 기록 파장에 해당하는 다양한 세트의 기입 빔으로 조사된다.

- 매체는 염료를 함유하는데, 이 염료는 사용되는 다양한 세트의 기입 빔에 해당하는 각종 파장의 배향 특성들을 가진다.

- 매체는 몇몇 염료를 포함한다.

도면의 설명

본 발명의 그밖의 특성 및 장점들은 다음의 설명에 계속된다. 본 설명은 단순히 설명적인 것이며, 제한되지 않으며, 첨부 도면을 참조하여 살펴보아야 한다.

- 도 1은 본 발명에 따른 광 기록을 실행하기 위한 하나의 가능한 셋업을 개략적으로 도시한다.

- 도 2는 텐서 성분의 광학 기록을 할 때 도 1의 셋업에서 광 검출기에 의해 측정되는 강도의 시간에 따른 변화를 도시한 그래프이다.

- 도 3은 하나의 가능한 판독 셋업을 개략적으로 도시한다.

본 발명을 위해 실행 가능한 방법 설명

본 발명에서 제시하는 텐서 형태의 정보 저장은 광매체의 경우 유리하게 실시되며, 여기에서 2차 텐서(굴절률과 복굴절 지수에 복종하는 유전체(誘電體)텐서의 랭크 2에 해당하는 통상의 선형의 경우) 또는 3차 텐서(정방형 비선형 광학의 경우), 또는 그 이상의 고차 텐서에 의해 표현되는 물리적 효과들을 광학적으로 기록할 수 있다.

예를 들자면, 평행하는 선형 편광과 아조폴리머 형태의 기록 매체 만을 사용하면, 설명 부록의 표 1에 있는 4가지 분자배향 상태만을 얻는다. 표 1에 이미 나타나 있는 구성에, w과 2w에서의 기입 빔에 대응하는 세가지 다른 구성을 추가함으로써 4가지 상태에서 7가지 상태로 가능하며, 이들은 "수평으로" 편광되며, 더이상 수직으로만이 아니며, 1-광자 빔(단순 바이게르트 효과)은 "수직으로" 편광된다.

대응하는 기입 텐서의 다양한 성분은 부록의 표 2에 자세히 나와 있다. 각종 기입 텐서에 해당하는 다양한 정렬 방향의 확인은 앞의 표 1의 경우보다 다소 나타내기 힘들다.

뿐만 아니라, 가능한 인코딩 상태의 수 역시, 본 발명이 제시하듯이, 자화율 텐서의 텐서 특성을 이용함으로써 더욱 증가할 수 있다.

이것은 기입 빔들 간의 위상 시프트를 적절하게 조절하면서 더욱 증가할 수 있으며, 동일점에서, 비선형 자화율 텐서 성분들을 가변함으로써 다른 분자 오더에 해당하는 인코딩 상태를 증가시킬 수 있도록 해 준다.

동일 방향으로 선형으로 편광되며, 광학 기록이 실행되는 지지부와 연관된 기준 프레임의 x축과

각을 만드는 기입 입사빔을 고려할 경우, 1 광자 처리의 경우 기입 텐서의 넌제로 데카르트 성분들에 대해 다음의 식을 얻게 된다. 즉,

또는 구형 형식에서의 등식:

마찬가지로, 1-광자/2-광자 결합된 효과들의 경우에 해당하는 기입 텐서의 데카르트 성분들에 대해 다음을 얻는다.

구형 형식에서의 대응 부분.

입사 전기장의 곱(product)에 대해 다음 표현을 얻는다.

는 다양한 기입 빔 사이의 위상 시프트이며,

와 동일하다.

이러한 식들로써 알 수 있듯이, 1-광자 또는 2-광자 처리와 1-광자/2-광자 조합 처리 간의 주요 차이점은, 후자의 경우에 특정한, 매체에서의 굴절률의 분산 결과인 ω와 2ω의 빔 간에 전파 위상 시프트 팩터의 기여이다.
이러한 위상 시프트 팩터를 제어함으로써, 분자의 배향 방향을 조절한다.

삭제

예로, 그러한 광학 기록은 통상적으로 DR1(일반적으로 사용된 앵글로-색슨 용어에 따라 "레드1 분산(disperse red one")이란 이름으로 알려진 염료로 대체된 폴리메틸 메타크리레이트 막으로 실현될 수 있다.

대체비율은 예를 들면 폴리머의 모노머당 0.3이다.

이 재료는 용매 1,1,2- 트리클로르에틸렌속에서(10 중량%의 농도) 용해되며, 감광성 재료 층은 유리 기판에서, 대략 1㎛두께의 막을 얻을 때까지, 분당 2000 회전하는 스핀-온 기술에 의하여 적층된다.

광-기록은 도 1에 도시된 형태의 셋업에 의해 실행된다.

이 셋업은, 이 경우, 대략 피코초(picosecond)의 펄스 폭으로, 10Hz의 주파수와 수 mJ에너지의 펄스 YAG 레이저인 레이저 소스(1)를 포함한다.

이 소스(1)에 의한 빔 출력은 KDP 이중 크리스탈(2)로 주입된다. 다음, 이 이중 크리스탈(2)에 의하여 출력된 2개의 빔은, 한편으로 1,064 마이크로미터(주파수 ω의 빔에 대해)이며, 다른 한편으론 532nm(주파수 2ω광속선에 대해)인 파장을 가진다. 이 두 빔은 편광 제어 수단(3)(제어 편광자)로, 그 후 광학 수단(4)을 통하여 감광성 막을 지닌 종(specimen)(E)으로 주입된다.

이러한 기록과 동시에, 광학 기록이 실현되는 종에서의 지점으로 적외선 판독 빔 IR이 주입된다.

막으로부터의 출력 응답 빔은, 광 검출 수단(6)에 의하여, 적외선 필터(5)에 의하여 필터링된 후 검출된다.

광-기록 처리는 도 2의 그래프에서 나타나듯이, 상기 수단(6)에 의하여 검출된 신호 강도가 안정될 때 중단된다.

기입 빔의 편광을 변화시킴으로써, 비선형 자화율의 각종 텐서 성분에 대하여 선택된 상태를 연속적으로 기록하는 것이 가능하다.

이처럼 광학 기록된 정보들은, 적외선 빔의 경우에, 종(E)으로의 판독 빔을 방사하는 소스(7)를 포함하는, 도 3에 도시된 바와 같은 셋업 수단에 의하여 판독된다. 이 셋업은, 소스(7)로부터 종의 대향측에 위치된 광 검출 수단(6), 종(E)과 광검출 수단(6) 사이에 위치된 필터링 수단(5), 및 기입 빔의 전기장과 검출 수단으로 전달된 응답 빔의 편광 방향을 제어하는 수단(8)을 더 포함한다.

게다가, 만일 텐서 성분들의 부호(sign)를 제어함으로써 광-기록을 실현코자 한다면, 주파수 2w의 빔으로부터 주파수 w의 빔을 분리하는 이색성(dichroic) 판을 구비하는 광학 수단이 기입 동안 사용되어, 이들 2개의 빔들 중 하나에서 서로에 대하여 위상 시프트를 유도한다.

텐서 성분의 부호는, 기준 재료를 사용함으로써 판독되며, 그 각종 텐서 성분의 부호가 알려져 있으며, 광 기입된 재료로와 같은 동일한 판독 부호가 이 기준 재료에 보내진다. 두 재료에 의하여 축적된 응답 빔은 합쳐진다. 광 검출된 강도가 기준 재료 만의 경우에서 광 검출된 강도 이하인지에 따라, 하나의 부호 또는 다른 하나의 분석된 텐서 성분이다.

유리하게는, 본 발명은 광학 매체에서 정보를 숨기는 것에 적용될 수도 있다.

이것은, 각각 코써클과 카운터써클 편광을 가지는 ω와 2ω 빔을 사용하여 분자 오더를 기록하는 경우, 빔이 원형으로 편광되므로 막 면에서 복굴절이 존재할 수 없기 때문이다. 단일 추정(presumed) 기입 빔의 편광 방향에 대하여 45˚로 교차된 편광자들 간의 예컨대 수직 입사에서의 "종래의" 1-광자 처리의 사용은, 비선형 처리에 의하여 기록된 정보를 검출할 수 없다.

이러한 구성은 현재의 사용자가 모르는 광학 기록을 숨기기 위하여 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

또 다른 실시예는 다음과 같다.

선형으로 편광된 광을 가지는 선형 복굴절 기입 구성과 N 특정 기입 편광 배향을 고려한다. 제1 빔과 상호간섭하며, 선형으로 편광된 또다른 빔의 추가는, 2개의 빔 간의 위상 시프트를 변화시킴으로써, 상태수가 분리되도록 한다. 이것은 복굴절과 연관된 3N 상태를 야기한다. 원형으로 편광된 빔을 사용하여, 9개의 배향 상태, 즉 1개의 등방성 상태 + 4개(코써클과 카운터써클의 조합) x 2(각 위상 시프트에 대하여)의 상태를 생성할 수 있다. 이것은 각 화소를 인코딩하기 위해 3N + 9 가능 상태를 유발한다.

N=4 경우는 쉽게 실용화 될 수 있고, 45˚로 분리되어 각을 이루는 편광 방향의 배향에 대응하며, 이것은 편광자간의 판독을 위해 반하는 요구가 아니다. 따라서, 이것은 화소당 21 상태를 야기한다. 이것은, 본 기술이 적어도 10 팩터로 기억 밀도가 증가되도록 한다는 것을 의미한다.

선형으로 인코딩된 정보에 비선형으로 인코딩된 정보를 중첩시키는 것은, 예컨대 문서 인증의 목적으로 또는 정보를 은닉하는 목적으로 정보를 숨기고자 할 때, 큰 이점을 가진다. 따라서, 사실상 감응 잉크에 의한 기입 방법과 유사한 방법이 획득된다.

삭제

제1 액세스 레벨에서, 사용자는 종래의 선형 방식으로 인코딩된 정보에만 액세스할 것이다. 제한된 액세스 레벨에 대응하는 비선형 기입에 의하여 기억된 정보는 사람에게 절대로 보이지 않는다. 정보는 비선형 판독용 장치를 가진 자에만 액세스가능하게 된다.

방금 설명된 물리적인 결과를 기록하거나 판독하기 위한 액세스 시간은, 그 점성이 분자간의 상호작용을 이용해 감광성의 비선형 발색단을 재배향시키는 시간을 제어하는 폴리머 호스트 매트릭스에 크게 의존한다.

펄스 기간은 또한 배향 역학에 중요한 역할을 하는데, 짧은 기간은 최적 기간이다(최단 펄스 레이저를 사용하는 아조-다이 도핑된 박막의 광학 폴링, K.Kitaoka, J.Si, T.Mitsuyu, K.Hirao, Appl.Phys.Lett.,75(2),(1999),pp157-159).

이러한 액세스는 평행성의 관점에서 광학 시스템의 가능성을 채용하는 평행 기입/판독 구성을 사용함으로써 더 단축될 수 있다.

게다가, 재료 자체의 고유(intrinsic) 특성들이 또한 중요하다: 광 기입 텐서와 분자간의 텐서 결합의 성질은 분자의 비선형 특성들과 그의 고유한 텐서 특징들에 의존한다. 따라서, 소위 "팔중극자형(octupolar)" 대칭이라 불리는 텐서 대칭의 특징을 가지는 기입 정보의 가능성은, 분자 텐서에서와 같은 성질의 성분의 존재, 따라서 분자 구조에 의존한다(예를 들어, 전하 전달 그룹으로 측면 대체된 아로마틱 링의 경우에 모든 대체물의 대칭).

팔중극자형 분자들은 분자 레벨에서 영구 쌍극자의 분명한 부재로 구별되며, 여전히 비중심 대칭적(noncentrosymmetric)이다. 4면체 분자들은 특히 이러한 점에서 유용한데, 이는 그들의 선형 편광성(텐서

)이 이방성의 부재에 의해 더욱 특징 지워지기 때문이다(예.

=0 그리고 이 텐서

는 복굴절과 Kerr 광학 효과로 유발된 배향의 현미경적 기원이다). 그래서 비선형 인코딩된 정보를 포함하고 임의 기록의 선형 레벨 블랭크를 포함하는 매체를 유도하도록, 어떠한 선형 복굴절도 가지지 않는 비선형 정보가 기록될 수 있다.

다른 중요한 태양은 감광성 재료의 성질이고, 그의 물리-화학적인 특징들이다. 특히 관여적인 패밀리는 아조멘젠에서 유도된 염료 군인데, 그러한 염료들은 분자의 재배향성과, 일렉트론의 전자 증여자와 전자 수혜자 집단의 접목에 의한 정4각형 ONL의 경우에서의 기능화 성능에 대하여 알려져 있다.

사용되어질 수 있는 재료들은 예를 들면, 게스트 분자를 받아들이는 호스트 막의 형태로, 또는 광학적으로 교차결합 가능한 측-체인 또는 메인-체인 접목 폴리머의 형태이다. 매트릭스들로서, 액정 또는 액정 폴리머가 또한 가능할 수도 있다. 광 기입된 재배향성과 잠재적인 ONL(기록 텐서장과의 배향성 결합을 보증하기 위해서, 그리고 제2 조파(harminic) 생성 판독을 보증하기 위해서)에 적합한 분자들을 포함할 수 있는 임의 다른 재료들이 가능성있는 후보자들이다. 게다가, 기록 매체의 물리 구조는 멀티층 구조로 설계될 수도 있으며, 각 층은 특별한 특징을 나타낸다. 광학적으로 비선형인 층은 또 다른 기판에 적층될 수 있으며, 다른 성질을 지닌 정보층 들의 물리적인 중첩으로 될 수도 있다.

위의 예들은 막에서의 단일 활성 개체와 기입/판독 스펙트럼(이 경우에 파장의 이중렌즈)당 단일 세트의 파장으로 국한되었다. 그러나, 상술된 기술의 원리를 분리된 스펙트럼 매체를 가지는 흡수대를 갖는 몇몇 분자 개체로 일반화시킬 수 있어서, 파장 다중화 및/또는 기입/판독 파장의 일부 세트의 이점을 취한다.

이것은, 비선형인 광학 모드에서 기록/기입의 효율성은, UV-가시 광선 분자 천이와 세 개(혹은 쇠퇴된(degenerate) 경우엔 두개) 중에 보다 높은 에너지 빔의 파장 간의 공명에 민감하기 때문이며, 이 수율은 의사 공명 조건하에서 다소 공표된 최대치를 나타낸다.

그래서 다음의 구성들을 결합할 수 있다:

- 몇몇 파장에서 광 기입된 재배향에 해당하는 다양한 스펙트럼 특징, 넓은 스펙트럼을 지닌 기능적인 분자들의 단일 종(상온에서 수 cm^-1 양이며, 호스트 매트릭스에 대하여 기능적인 분자의 상대 구성의 랜덤 분산에 해당하는 비동질 확장);

- 구별된 스펙트럼을 가지지만 서로 겹치는 스펙트럼을 가지는 두(혹은 그 이상) 염료들의 혼합은 기록가능 스펙트럼 폭을 넓히게 하고, 스펙트럼적으로 어드레스가능한 종의 수에 의해 스펙트럼 당(앞의 도식에 따라, 다시 말해 파장의 한 세트 혹은 그 이상으로)로 기록할 수 있는 상태의 수를 증대시킨다(사용가능한 소스의 사용가능한 진폭 범위 고려). 또한 종이 피크들 간의 스펙트럼 간격을 최소화하도록 선택되어, 광 대역 밴드에 걸쳐 의사 연속 스펙트럼 커버리지를 보증하여, 기입/판독 파장에 대한 가장 독립적인 가능 기입/판독 모드(예컨대, 광 대역, 스펙트럼적으로 비임계적 또는 "홀-버닝(hole-burning)" 특성)를 보증하는 혼합물이 가능할 수도 있다. 이러한 사실에서, 1-광자 및 2-광자 기입 파장은 주어진 분자 종에 대해 동시에 의사 공명일 것이다. 비공명의 기초 파장에서의 판독은 임의 분자 종에 대하여 유효하다.

표1: 그들의 관련 위상 제어와 더불어 선형 편광 빔을 사용함으로써 관찰될 수 있는 단순한 구성

상태(평면에서의 분자 배향)
오더의 성질	등방성	축방향	축방향 및 비중심 대칭	축방향 및 비중심 대칭
기입 빔의 편광과 위상 시프트	없음 또는 원형 편광	하나의 선형 편광빔	2개의 선형 편광 빔	2개의 선형 편광 빔
복굴절	없음	있음	있음	있음
ONL 텐서	없음	없음	있음, >0	있음, <0

표 2: 상호간섭 빔의 코써클 및 카운터써클 편광의 경우에서 광학 기입 텐서의 데카르트 및 구형 텐서 성분 : 데카르트 표현 : 아래 도표의 각 성분은 강도

팩터에 의해 증가되어야 한다.

구형 표현: 아래 도표의 각 성분은 강도 E3 팩터에 의해 증가되어야 한다.

표 3: 하이브리드 선형 및 비선형 모드 인코딩에 의한 정보 보호의 다양한 가능한 레벨.

적용	선형 판독	선형 기입	NL 판독	NL 기입
숨겨진 비선형층만 판독:"감응잉크"	있음	없음	없음	없음
숨겨진 비선형층: "감응 잉크"	있음	있음	없음	없음
NL층 판독: "감응 잉크",인증	있음	있음	있음	없음
상당한 고밀도 판독/기입 NL층	있음	있음	있음	있음

Claims (9)

1. 감광성 기억 매체로의 데이터의 광학적 기록 방법에 있어서, 데이터가, 상기 감광성 매체의 비선형 자화율(susceptibility) 텐서의 각종 성분들에 대한 다양한 가능한 상태에 따라 인코딩(encode)되며, 상기 매체의 적어도 한 지점이, 소정의(given) 비선형 자화율 텐서가 상기 감광성 매체에 광학적으로 기록되도록 편광(polarization)이 제어된 기입 빔들에 의하여 동시에 조사되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 매체의 상기 지점에 기록된 상기 비선형 자화율 텐서의 상기 각종 텐서 성분의 상태를 판독하기 위하여, 편광이 제어된 하나 이상의 판독 빔에 의하여 상기 지점이 조사되어,

   이로부터 발생되는 응답 빔의 강도가, 판독 빔의 전기장의 편광 방향과 조합된, 판독하고자 하는 다양한 성분에 대응하는 전기장의 다양한 편광 방향에 대하여, 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기입 빔은 2개의 상호간섭(coherent) 빔이며, 위상이 상기 비선형 자화율 텐서의 성분의 부호(sign)를 제어하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   제1 인코딩 레벨에 대응하는 선형 자화율 텐서의 광학적 기록은, 제2 인코딩 레벨에 대응하며, 상기 제1 인코딩 레벨의 판독시에는 나타나지 않는 비선형 자화율 텐서의 광학적 기록에 중첩되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기입 빔은 두 개이고, 각각 코써클(cocircular) 및 카운터써클(countercircular) 편광을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 광학 기억 매체는 아조벤젠의 유도체인 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 매체는 상이한 광 기록 파장에 대응하는 각종 기입 빔 세트로 조사되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 매체는, 사용된 각종 기입 빔 세트에 대응하는 각종 파장에서의 배향 특성을 갖는 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 매체는 여러가지 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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