KR100657685B1 - 홀로그래픽 데이터 기록 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홀로그래픽 데이터 기록 장치에 관한 것으로서, 기록매체의 기록 물질층에 기록하고자 하는 데이터 패턴의 신호광을 조사하는 신호광 패터닝 수단과, 기준광을 기록 물질층에 소정 각도로 입사시켜 신호광과 기준광의 간섭 패턴에 의해 데이터를 기록하는 기준광 생성 수단과, 신호광 패터닝 수단과 기록매체 사이에 배치되어 기록매체를 통과한 기준광을 전반사하는 전반사 소자를 포함하며, 기준광과 신호광의 불필요한 간섭에 의한 비정상적인 데이터 기록을 방지하여 디스크내 기록 물질층의 다이내믹 레인지를 증가시키고, 이에 따라 홀로그래픽 데이터의 중첩 기록 특성이 향상되는 이점이 있다.

홀로그래픽, 데이터 마스크, 다이내믹 레인지

Description

홀로그래픽 데이터 기록 장치{HOLOGRAPHIC DATA RECODING APPARATUS}

도 1은 종래 기술에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 방식을 개략적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치의 구성을 보인 도면,

도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치에서 비정상적인 간섭 데이터의 기록을 방지하는 원리를 보인 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

32 : 코니컬 미러 48 : 데이터 마스크

50 : 디스크 100 : 전반사 소자

101, 103, 105 : 회절격자 102, 104, 106 : 클래딩

본 발명은 홀로그래픽 데이터 기록 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀로그래픽 저장매체에 데이터를 기록함에 있어서 데이터 마스크에 의해 반사된 기준광과 신호광에 의한 비정상적인 간섭 데이터의 기록을 방지하는 홀로그래픽 데이터 기록 장치에 관한 것이다.

정보 산업이 발달함에 따라 정보를 저장하는 장치의 대용량화, 처리 속도의 고속화가 요구된다. 현재 데이터 저장용 기록매체의 대용량 및 고속 처리를 위해 광 디스크에 수∼수백 Gbytes를 저장할 수 있는 홀로그래픽 기록매체에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중에 있다. 이러한 홀로그래픽 기록매체는 CD, DVD 등과 유사한 광 디스크의 한 비트에 대량의 정보를 저장할 수 있으며 저장된 데이터를 병렬로 처리하기 때문에 데이터 입출력 속도가 빠르다. 이러한 이점 때문에 홀로그래픽 기록매체는 차세대 대용량 정보 저장장치로 각광을 받고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 디스크형의 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 방식을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 홀로그래픽의 광 기록매체인 디스크(3) 상부에 데이터 마스크(data mask)(2)를 배치하며, 디스크(3)의 하부에 코니컬 미러(conical mirror)(도시 생략됨)를 배치한다. 기록시, 데이터 마스크(2) 상부에 신호광(signal beam)(1)이 입사되면, 이 신호광(1)은 데이터 마스크(2)의 홀 형태의 비트 패턴(bit pattern)을 통과하여 디스크(3)에 조사된다. 이와 동시에 디스크(3) 하부에 기준광(reference beam)(4)이 입사되면, 기준광(4)은 코니컬 미러의 경사면을 통해 모두 일정한 각도로 반사되어 디스크(3)의 반지름 방향으로 조사된다. 이 신호광(1)과 기준광(4)이 디스크(3)내 기록 물질층에서 만나 서로 간섭을 일으켜 데이터 마스크(2)의 비트 패턴에 따른 홀로그래픽 데이터가 기록된다.

이와 같은 홀로그래픽 기록 방식에서는 경사 각도가 다른 코니컬 미러를 사용하면 디스크(3)에 각도 멀티플렉싱 방식으로 새로운 홀로그래픽 데이터를 중첩 기록할 수 있다.

그런데, 데이터 마스크(2)의 비트 패턴은 대개 크롬(Cr) 등의 금속 물질을 사용하기 때문에 마스크 표면에서 기준광 반사를 일으켜 반사광(5)이 다시 디스크(3) 방향으로 조사된다. 이 때문에 디스크(3) 하부면으로부터 조사된 기준광(4)과 디스크(3) 상부면에서 조사된 신호광(1)이 서로 간섭을 일으킬 뿐만 아니라 데이터 마스크(2) 표면에서 반사된 반사광(5)과 신호광(1)도 서로 간섭(6)을 일으키게 된다. 이로 인해 디스크(3)내 기록 물질층에는 정상적인 홀로그램 데이터뿐만 아니라 비정상적인 간섭 데이터도 기록된다.

따라서, 종래 기술에 의한 홀로그래픽 데이터 기록 장치는 데이터 마스크(2) 표면에 의한 반사광(5)과 신호광(1)의 간섭으로 인한 비정상적인 데이터가 기록되므로 디스크(3)내 기록 물질층의 다이내믹 레인지(dynamic range)를 감소시키고, 이에 따라 홀로그래픽 데이터의 중첩 기록 특성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로서, 데이터 마스크와 홀로그래픽 디스크 사이에 전반사 소자를 배치하여 디스크를 통과한 기준광이 전반사 소자에 의해 차단되어 데이터 마스크의 표면에 도달하지 않도록 함으로써, 데이터 마스크에 의해 반사된 기준광과 신호광에 의한 비정상적인 간섭 데이터의 기록을 방지하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치는, 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 장치로서, 기록매체의 기록 물질층 에 기록하고자 하는 데이터 패턴의 신호광을 조사하는 신호광 패터닝 수단과, 기준광을 기록 물질층에 소정 각도로 입사시켜 신호광과 기준광의 간섭 패턴에 의해 데이터를 기록하는 기준광 생성 수단과, 신호광 패터닝 수단과 기록매체 사이에 배치되어 기록매체를 통과한 기준광을 전반사하는 전반사 소자를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 할 수 있을 것이다. 그러나 본 발명은 이러한 실시 예로 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치의 구성을 보인 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치에서 비정상적인 간섭 데이터의 기록을 방지하는 원리를 보인 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 홀로그래픽 데이터 기록 장치는, 홀로그래픽의 광 기록매체인 디스크(50) 상부에 기록하고자 하는 데이터 패턴의 신호광이 조사되도록 하는 신호광 패터닝 수단인 데이터 마스크(48)를 배치하며, 디스크(50)의 하부에 코니컬 기준광을 형성하는 코니컬 광학체로서 코니컬 미러(32)를 배치하고, 데이터 마스크(48)와 디스크(50)의 사이에는 디스크(50)를 통과한 기준광을 전반사시켜 데이터 마스크(48)의 표면에 도달하지 않도록 하는 전반사 소자(100)를 배치한다. 기준광 생성 수단인 코니컬 미러(32)는 코니컬 기준광을 형성하기 위한 일 실시 예로서 코니컬 프리즘 등으로 대체할 수도 있다.

전반사 소자(100)는 복수의 회절격자(101, 103, 105)와 복수의 클래딩 (cladding)(102, 104, 106)을 교번으로 적층하여 일정각 이하의 변동은 전반사 조건을 갖추도록 굴절율을 조절하여 설계하며, 회절격자(101, 103, 105)는 전반사가 일어나지 않는 기준광(201, 202)이 입사하는 경우에 그 회절광(203, 204)이 전반사가 일어나는 각도로 생성되도록 다중 기록하며, 각 층별로 특정 각도에서 전반사가 일어나도록 구성한다.

아울러, 신호광과 기준광을 형성하기 위해 광원(10), 미러들(14, 28, 34, 40), 빔 스플리터(beam spliter)(22), 셔터(12), HWP(Half Wave Plate)(16, 24, 36), 공간 필터(18, 30, 42), 확대 렌즈(20, 44)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 홀로그래픽 데이터 기록 장치에 의한 데이터 기록 과정을 도 2 및 도 3을 참조하여 아래에서 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 광원(10)의 레이저광은 한 가지 타입의 선형 편광(linear polarization)으로서, 예를 들면 P형이나 S형의 편광 특성을 가지며 빔 스플리터(22)를 통해 두 개의 광 경로(S1, S2)로 분리된다.

S1의 신호광 경로는 미러(34)를 통해 반사된 신호광이 HWP(36) 및 편광기(38)를 순차적으로 경유하여 미러(40)에서 반사된 후에 다시 공간 필터(42)에 입사된다. 공간 필터(42)는 광 강도가 불균일한 신호광이 균일한 가우시안 분포의 광 강도를 갖도록 한다. 공간 필터(42)를 투과한 신호광은 확대 렌즈(44)를 통해 기 설정된 크기로 확대되고 데이터 마스크(48)의 비트 패턴을 통해 광 기록매체인 디스크(50)에 조사된다.

그리고, S2의 기준광 경로는 HWP(24) 및 편광기(26)를 순차적으로 경유한 기 준광이 미러(28)를 통해 반사되고 공간 필터(30)로 입사하며, 공간 필터(30)는 광 강도가 불균일한 기준광이 균일한 가우시안 분포의 광 강도를 갖도록 한다. 공간 필터(30)를 투과한 기준광은 코니컬 미러(32)에 조사되고, 코니컬 미러(32)의 경사면을 통해 일정한 각도로 반사되어 디스크(50)에 조사된다.

그러면, 신호광과 기준광이 디스크(50)내 기록 물질층에서 만나 서로 간섭을 일으켜 데이터 마스크(48)의 비트 패턴에 따른 홀로그래픽 데이터가 기록된다. 이 때, 디스크(50)에 조사되는 신호광 및 기준광은 동일한 편광 타입이어야만 간섭을 일으킨다. 예를 들어, 신호광이 S형 편광일 경우 기준광도 S형 편광이어야만 한다.

이러한 홀로그래픽 데이터 기록 장치에서는 경사 각도가 다른 코니컬 미러(32)를 사용하면 디스크(50)에 각도 멀티플렉싱 방식으로 새로운 홀로그래픽 데이터를 중첩 기록할 수 있다. 즉 특정 각도의 코니컬 미러(32)를 대신하여 새로운 각도의 코니컬 미러(32)를 배치하면 디스크(50)에 입사되는 기준광의 각도가 변화되어 신호광과의 간섭 패턴에 의해 새로운 홀로그래픽 데이터가 중첩 기록되는 것이다.

한편, 디스크(50)를 통과한 기준광은 디스크(50)와 데이터 마스크(48)의 사이에 배치된 전반사 소자(100)로 입사된다.

여기서, 전반사 소자(100)의 회절격자(101, 103, 105)는 전반사가 일어나지 않는 기준광이 입사하는 경우에 그 회절광이 전반사가 일어나는 각도로 생성되도록 다중 기록되어 있으므로 디스크(50)를 통과한 기준광이 전반사되어 데이터 마스크(48)의 표면에 도달되지 않는다. 즉 도 3에 나타낸 바와 같이 디스크(50)를 통과한 기준광(201, 202)은 회절격자(101, 103, 105)와 클래딩(102, 104, 106)간의 굴절율 차이에 의해 전반사되며, 그 회절광(203, 204)은 해당 층을 따라 전반사 소자(100)의 외주쪽으로 방사된다.

따라서, 기준광이 전반사 소자(100)를 통과하지 못하고 차단되므로 데이터 마스크(48)의 표면에 도달하지 않으며, 이로써 데이터 마스크(48)에 의한 반사광이 생성되지 않으므로 데이터 마스크(48)에 반사된 반사광에 의한 비정상적인 간섭 데이터의 기록을 방지한다.

아울러, 데이터 마스크(48)의 비트 패턴을 통과한 신호광 또한 전반사 소자(100)로 입사되나, 신호광은 각도가 커서 회절격자(101, 103, 105)의 영향을 받지 않으므로 전반사 소자(100)를 통과하여 광 기록매체인 디스크(50)에 조사된다.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 당연히 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 데이터 마스크와 홀로그래픽 디스크 사이에 전반사 소자를 배치하여 디스크를 통과한 기준광이 전반사 소자에 의해 차단되어 데이터 마스크의 표면에 도달하지 않도록 함으로써, 데이터 마스크에 의한 기준광의 반사를 미연에 방지할 수 있다.

따라서, 데이터 마스크에 의해 반사된 기준광과 신호광의 불필요한 간섭에 의한 비정상적인 데이터 기록을 방지하여 디스크내 기록 물질층의 다이내믹 레인지를 증가시키고, 이에 따라 홀로그래픽 데이터의 중첩 기록 특성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 장치로서,

   상기 기록매체의 기록 물질층에 기록하고자 하는 데이터 패턴의 신호광을 조사하는 신호광 패터닝 수단과,

   기준광을 상기 기록 물질층에 소정 각도로 입사시켜 상기 신호광과 상기 기준광의 간섭 패턴에 의해 상기 데이터를 기록하는 기준광 생성 수단과,

   상기 신호광 패터닝 수단과 상기 기록매체 사이에 배치되어 상기 기록매체를 통과한 상기 기준광을 전반사하는 전반사 소자

   를 포함하는 홀로그래픽 데이터 기록 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전반사 소자는, 복수의 회절격자와 복수의 클래딩을 교번으로 적층하여 일정각 이하의 변동은 전반사 조건을 갖추도록 굴절율을 조절한 것

   을 특징으로 한 홀로그래픽 데이터 기록 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 회절격자는, 전반사가 일어나지 않는 상기 기준광이 입사하는 경우에 그 회절광이 전반사가 일어나는 각도로 생성되도록 다중 기록한 것

   을 특징으로 한 홀로그래픽 데이터 기록 장치.

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