KR100714381B1 - 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치 및 그러한 장치에서 사용되는 회절 격자를 제작하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제 1 파장(λ1)의 제 1 스캐닝 빔(AS1)을 생성하기 위한 제 1 레이저 다이오드(LD1)와, 제 2 파장(λ2)의 제 2 스캐닝 빔(AS2)을 생성하기 위한 제 2 레이저 다이오드(LD2)를 구비하면서, 광 레코딩 매체(1)를 판독 및/또는 기록하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 스캐닝 빔(AS1, AS2)은 공통 광 축(9)을 따라 진행하고, 상기 레코딩 매체(1) 상의 정보 층(6)을 스캐닝하며, 상기 광 축(9) 상의 한 지점에 배치되는 빔 결합 소자를 통해 정보 신호(IS)를 생성하기 위해서 단일 광 검출기(8) 상에 충돌한다. 본 발명에 따라, 상기 빔 결합 소자는 회절 격자(diffraction grating)(12)이다.

Description

광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치 및 그러한 장치에서 사용되는 회절 격자를 제작하는 방법{DEVICE FOR READING OR WRITING OPTICAL RECORDING MEDIA AND METHOD FOR PRODUCING A DIFFRACTION GRATING USED IN SUCH A DEVICE}
본 발명은 광 레코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 상이한 파장을 각각 갖는 스캐닝 빔을 사용하고, 상기 스캐닝 빔은 공통의 광 축을 따라 진행하고, 레코딩 매체를 스캐닝하며, 단일 광 검출기에 의해서 검출된다. 특히, 상기 장치는 광 재기록가능 디스크 상의 데이터를 재생하고 상기 디스크 상에 데이터를 레코딩하기 위해 광 스캐너를 구비한다.
DVD(Digital Versatile Disks) 및 CD(Compact Disk)를 재생 및 기록 할 수 있는 광 스캐너는 두 개의 상이한 레이저 파장을 필요로 한다. 이러한 이유로, CD-호환성의 DVD 플레이어 및 레코더에는 두 개의 상이한 레이저 다이오드가 장착된다. 이러한 이격된 구조는 결국 추가적으로 필요한 광 구성성분으로 인해 재정 비용을 증가시킨다. 최근에는, 필요한 구성성분의 수를 감소시키기 위한 한 해결 방법으로서 소위 트윈 레이저 다이오드(twin laser diodes)가 이용가능하게 되었다. 이러한 트윈 레이저 다이오드는 상이한 파장의 두 레이저 다이오드를 포함하는데, 상기 두 레이저 다이오드는 공통의 레이저 하우징 내에서 횡방향으로 이격되어 장착된다.
두 광 소스의 횡방향 이격은 스캐너의 광 시스템을 통과하는 방출된 방사선이 광 디스크의 정보-운반 층에 있는 두 개의 서로 이격된 광 스폿에서 이미징되도록 한다. 이것은, 두 개의 횡방향으로 이격된 초점이 디스크로부터 반사된 광이 이미징되는 검출기의 평면에서 차례로 생성된다는 것을 의미한다. 따라서, 두 파장 모두에 대한 공통 검출기의 바람직한 사용은 불가능하다.
US-A-6, 043, 911에서는 두 파장의 스캐닝 빔을 사용하는 장치를 개시하고 있는데, 상기 빔은 공통 광 축을 따라 전파되도록 빔 결합 소자에 의해서 결합된다. 이러한 알려진 장치는, 프리즘 및 홀로그램의 결합으로 구성되는 빔 결합 소자를 생산하는데 있어서 비용이 많이 든다는 단점을 갖는다. 게다가, 홀로그램은 상이한 파장을 생성하는 광 소스의 상이한 특징에 최적으로 매칭되지 않고, 이는 다소 심각한 교란 효과를 유도한다.
본 발명의 한 목적은 개선된 장치를 제안하는데 있다. 이러한 목적은 청구항들에 명시된 수단을 통해 달성된다.
본 발명에 따라, 빔 결합 소자는 이 경우에 있어 회절 격자(diffraction grating)이다. 이것은, 상기 회절 격자의 특징이 계산될 수 있어서 광 소스(더 상세히는 레이저 다이오드임)의 특징에 최적으로 매칭될 수 있다는 장점을 갖는다. 상기 회절 격자의 특징은 이 경우에 있어 후속하는 본문에 명시되는 계산 방법 중 하나를 사용하여 바람직하게 계산된다. 정보 층은 예컨대 CD, DVD, 또는 그 밖의 일부 다른 광 레코딩 매체와 같은 광 디스크일 수 있는 레코딩 매체 상의 정보-운 반 층인데, 상기 광 기록 매체는 판독 전용 또는 기록 전용 중 어느 하나일 수 있거나, 판독 및 기록 겸용일 수 있다.
회절 격자는 바람직하게는 블레이즈 형태의 프로파일(blaze profile)이나 상기 블레이즈 형태의 프로파일과 유사한 프로파일을 갖는 격자 라인을 갖는다. 블레이즈 프로파일의 경우에, 격자 라인은 직사각형 단면을 갖지 않고 본래 비스듬히 진행하는 단면을 갖는다. 따라서, 상기 프로파일은 예컨대 톱니 형태의 프로파일이다. 블레이즈 형태의 프로파일을 사용함으로 인한 한 장점은, 회절 효율이 최적으로 사용되고 가능한 한 큰 강도가 광 소스 각각으로부터 상기 결합된 빔 경로 내로 연결된다는 점이다. 따라서, 이것은 최소의 가능한 광 손실을 초래한다.
본 발명에 따라, 격자 라인에는 계단 형태의 프로파일이 제공된다. 이러한 블레이즈 형태와 유사한 프로파일은, 그것이 거의 힘들이지 않고 생성될 수 있지만 그럼에도 불구하고 실질적으로는 순수한 블레이즈 형태의 프로파일만큼이나 양호한 특징을 갖는다는 장점을 갖는다.
회절 격자의 격자 라인들은 직선적이면서 평행한 것이 바람직한데, 이는 상기 직선적이면서 평행한 격자 라인들이 쉽게 제작될 수 있기 때문에 유리하다. 많은 경우에 있어서, 이것은, 특히 회절 격자가 평행한 빔에 배치된다면, 충분히 양호한 품질을 제공한다. 만약 회절 격자가 발산하거나 수렴하는 빔에 배치된다면, 격자 라인들은 구부러지도록 설계되는 것이 바람직하다. 이는, 그로 인해 격자 라인 사이의 거리가 위치 함수에 따라 달라지기 때문에, 위치 함수에 따라 달라지는 회절 필요조건이 평행하지 않은 빔에서 충족되고 수차(aberration)가 정정된다는 장점을 갖는다.
심지어 구부러진 격자 라인을 사용할 때도, 적어도 하나의 격자 라인은 직선적인 것이 바람직하다. 이는, 격자 라인의 곡률이 직선 격자 라인으로부터 시작해서 특별히 쉽게 결정될 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 격자 라인과 광 축 사이의 거리는 광 소스 중 하나와 광 축 사이의 거리의 절반에 해당하는 것이 바람직하다.
본 발명은 두 파장 모두에 대해 각각의 제 1 회절 차수로 최적화될 회절 격자를 제공한다. 특히, 650 ㎚와 780 ㎚ 파장의 결합을 사용할 때는, 격자 구조의 효율 및 단순성에 대해서 제 1 회절 차수를 사용하는 것이 각 경우에 가장 적합하다. 회절 차수의 다른 결합이 다른 파장의 결합에 대해서도 또한 바람직하다. 이것은 또한 제로 차수(zero order)뿐만 아니라 제 2 또는 그 보다 높은 차수도 포함한다.
가장 간단한 경우에 있어서, 상이한 파장의 광을 생성하는 레이저 다이오드가 그것들에 의해 생성된 스캐닝 빔이 서로에 대해 평행하면서 광 축에 대해 서로 평행하게 진행하도록 배치된다. 본 발명은 광 축에 대해 기울어져 배치될 두 레이저 다이오드를 제공한다. 이는, 회절 격자와 관련해서, 그것이 가능한 한 축에 대해 대칭적인 강도 프로파일을 발생시킨다는 장점을 갖는다.
회절 격자는 이러한 목적을 위해서 광 축에 대해 회전되도록 배치되는 것이 또한 바람직하다. 제로-차수의 가상 광 소스(zero-order virtual light source)가 광 축 상에 놓여지도록 하기 위해 레이저 다이오드 및 회절 격자가 회전되도록 배 치되는 것이 특히 유리하다.
본 발명에 따라, 회절 격자는 사이드 스폿(side spot)이 광 레코딩 매체 상의 정보 트랙에 대해 직각으로 지향되도록 또한 지향된다. 사이드 스폿은 회절 격자가 최적화 되는 것들과는 상이한 차수의 제 2 빔의 초점이다. 필요하다면, 이러한 회절 차수는 적절한 강도를 갖는 회절 격자 프로파일을 결정하기 위해 신중히 계획된다. 정보 트랙은, 예컨대, 종래의 광 디스크 상에서 연장된 정보 마킹(marking)을 갖는 나선형 또는 원형의 트랙이다. 본 발명에 따른 회절 격자의 배치는, 알려져 있는 방법을 사용하여, 사이드 스폿이 발생할 수도 있는 디스크 기울어짐을 검출하거나 스캐닝 스폿과 트랙 중심 사이의 임의의 불일치를 검출하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 레이저 다이오드 및 회절 격자는 하나의 모듈에 통합된다. 이는, 상기 모듈이 설비 중에 요구되는 것 보다 적은 어셈블리 및 조정 단계를 갖는 설비를 위해서 품질 검사를 받은 미리 제조된 부품으로서 배달된다는 장점을 갖는다.
회절 격자는 레코딩 매체로부터 시작되는 빔 경로에 배치되지만 여전히 광 검출기의 업스트림 프런트(upstream front)에 배치되는 것이 유리하다. 이는, 빔 결합이 스캐닝 빔의 후미 경로에서만 일어난다는 장점을 갖는다. 따라서, 회절 격자는 그것에 의해 야기될 수 있는 임의의 에러가 나머지 짧은 빔 경로에서 거의 어떤 영향도 주지 않기 때문에 더 단순하게 되도록 설계될 수 있다.
이 경우에는, 회절 격자 및 검출기 소자도 역시 한 모듈에 통합되는 것이 유 리하다.
추가적인 회절 격자가 빔 경로에 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 예컨대 트랙킹을 위해 사용되는 추가적인 제 2 빔을 생성하는데 유리하다. 만약 추가적인 회절 격자가 론치 격자(Ronchi grating)라면, 이는, 제 2 빔이 파장들 중 단지 하나에 대해 생성되는 장점을 갖는다. 이는 예컨대 알려져 있는 3-빔 트랙킹 방법을 실행하기 위한 추가의 제 2 빔이 파장들 중 단지 하나에 대한 임의의 경우에 사용되도록 의도될 때에 특히 유리하다.
본 발명은 레코딩 매체로부터 판독하는 각각의 경우에는 동작될 두 레이저 다이오드 중 하나만을 제공하지만, 레코딩 매체 상에 정보를 레코딩하기 위해서는 두 레이저 다이오드가 동시에 동작된다. 본 발명에 따른 회절 격자는, 두 레이저 다이오드 스폿이 광 레코딩 매체 상에 중복됨으로써, 데이터를 레코딩하거나 삭제하는데 필요한 에너지가 스캐닝 빔을 동시에 생성하는 두 레이저 다이오드에 의해서 유리하게 인가되도록 보장한다. 레코딩 매체로부터 판독하는 각각의 경우에는 하나의 스캐닝 빔만이 필요하다. 기록 또는 삭제를 위해서는 상이한 파장이 제공되는 것이 바람직하지만, 그것은 동일한 파장이 여기서 사용된다는 본 발명의 범위 내에 있다.
특히 본 발명에 따른 장치에서 사용하기 위해 회절 격자를 생성하기 위한 본 발명에 따른 한 방법은 격자 구조와 격자 라인 프로파일이 정의되는 것과, 대응하는 높이 프로파일이 그로부터 결정되고 계단 형태의 프로파일로 세분되는 것과, 이러한 처리로 생성된 상이한 높이의 영역이 리소그래피 및 에칭 처리를 통해 공백(blank)으로 변환되는 것이다.
본 발명의 추가적인 유리한 개선점이 예시적인 실시예의 다음 설명에 포함되어 있다.
도 1a 내지 도 1c는 두 개의 레이저 다이오드를 사용한 빔 경로를 나타내는 도면.
도 2는 울라스톤 프리즘(Wollaston prism)에 의한 빔 결합을 나타내는 도면.
도 3은 회절 격자에 의한 빔 결합을 나타내는 도면.
도 4a 및 도 4b는 회절 격자의 라인 프로파일을 나타내는 도면.
도 5는 회절 격자를 사용한 빔 경로를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 회절 격자의 라인 구조를 나타내는 도면.
도 7은 광 축에 대해서 오프셋되어 배치되어진 레이저 다이오드에 대한 빔 경로를 나타내는 도면.
도 8은 발산하는 빔에 맞춰 회절 격자를 구비하는 본 발명에 따른 장치를 나타내는 도면.
도 9는 평행한 빔에 맞춰 회절 격자를 구비하는 본 발명에 따른 장치를 나타내는 도면.
도 10은 확인 경로(verification path) 내에 회절 격자를 구비하는 본 발명에 따른 장치를 나타내는 도면.
도 11은 계산된 회절 효율에 대한 표를 나타내는 도면.
도 1a 내지 도 1c는 광 레코딩 매체(1)를 판독 및/또는 기록하기 위한 것으로 두 개의 레이저 다이오드(LD1, LD2)를 구비하고 있는 장치의 광 스캐너(3)에서의 빔 경로를 나타낸다. 소위 트윈 레이저 다이오드(twin laser diode)나 이중 레이저 다이오드(dual laser diode)는 두 개의 이격된 레이저 다이오드(LD1, LD2)로 이루어진 배치를 포함하는데, 상기 두 다이오드는 공통 하우징(2) 내에 통합된다. 광 기록 매체(1)로부터 판독하고 상기 광 기록 매체(1)에 기록하기 위한 광 스캐너(3) 분야에서의 애플리케이션에 대해서, 제 1 레이저 다이오드(LD1)는 λ1=650 ㎚인 제 1 파장을 방출하고, 제 2 레이저 다이오드(LD2)는 λ2=780 ㎚인 제 2 파장을 방출한다. 제 2 파장(λ2)의 방사선은 예시된 경우에 있어서는 기존의 CD 포맷을 판독하고 기록하기 위해 사용되는 반면에, 제 1 파장(λ1)은 최근의 DVD 포맷을 위해 사용된다. 상이한 디스크 포맷에 대한 여러 필요조건으로 인해, 스캐너(3)의 모든 구성성분은 두 파장(λ1, λ2) 모두에 대해서 최적화되어야 한다. 따라서, 일예로, 시준 렌즈(collimator lens)(4)는 가능한 한 작은 발산을 가져야 하고, 또한, 대물 렌즈(5)는 기판 두께(sd1, sd2)의 구면 수차(spherical aberration)를 보상하여야 하는데, 상기 기판 두께는 CD 및 DVD에 대해 서로 다르다. 도 1a에서 레코딩 매체(1)는 대안적으로 DVD에 대한 기판 두께(sd1) 및 CD에 대한 기판 두께(sd2)로 표시된다. 상이한 레이저 다이오드(LD1, LD2)에 대한 빔 경로 는 명확성을 위해서 개별적인 도면, 즉 도 1a 및 도 1b에 예시되어 있다. 이와 같은 장치는 다음과 같은 문제가 발생하기 쉽다: 대체로, 광 스캐너(3)는 광 저장 디스크(1) 상에서의 레이저 소스(LD1, LD2)의 회절-제한된 이미지이다. 트윈 레이저 다이오드의 경우에, 두 레이저 소스(LD1, LD2)는 장착용 하우징(mounting housing)(2) 내에서 횡방향으로 이격되어 있다. 두 레이저 소스는 스캐너(3)의 광 축(9)을 따라 진행하는 두 스캐닝 빔(AS1, AS2)을 생성한다. 상기 두 스캐닝 빔은 빔 스플리터(16)를 통과하고, 시준 렌즈(4)와 대물 렌즈(5)를 포함하는 광 시스템에 의해서, 광 디스크(1) 상의 정보-운반 층(6) 상에 있는 두 개의 서로 이격된 스폿(SP1, SP2)에서 이미징된다. 이러한 두 스폿(SP1, SP2)은 광 소스로서 차례로 간주될 수 있는데, 상기 광 소스는 대물 렌즈(5)와 원통형 렌즈(7)를 통해서 검출기(8)의 평면에 이미징된다. 검출기(8)는 도 1c에서 90°만큼 기울어져 예시되어 있으며, 상기 예시된 경우에 있어서, 각각의 전기 신호(A1, B1, C1, D1)를 방출하는 네 개의 사분면(A, B, C, D)을 구비한다. 이러한 신호는 여기서는 더 이상 상세하게 설명되지 않을 알려져 있는 방식으로 평가 유닛(10)에 의해 하나 이상의 정보 신호(IS)로 변환된다. 원통형 렌즈(7)에 의해 유도되는 비점수차(astigmatism)로 인해서, 검출기의 평면에서 두 광 스폿(SP1, SP2)의 이미지(SB1, SB2)는 더 이상 회절-제한된 범위를 갖지 않지만, 원통형 렌즈(7)의 초점 길이에 결정적으로 의존하는 크기를 갖는다. 따라서, 두 스폿(SP1, SP2)의 본래의 이격은 그것들의 이미지(SB1, SB2)에 있어서 더 이상 보장되지 않는다. 상기 문제점은 다음의 수치적인 예를 통해 예시될 것이다: 두 레이저 소스(LD1, LD2)는 전형적으로 대략 ld=0.1 ㎜ 만큼 횡방향으로 서로 이격된다. 검출기 평면에서, 이것은, 원통형 렌즈(7)의 초점 거리에 따라, 마찬가지로 대략 ld'=0.1 ㎜ 만큼 서로로부터 이격되어 있는 이미지(SB1, SB2)를 유도한다. 원통형 렌즈(7) 자체는 일반적으로 대략 db=0.1 ㎜의 직경(db)을 마찬가지로 갖는 검출기(8) 상의 스폿(SP1, SP2)의 이미지(SB1, SB2)를 마찬가지로 초래하도록 선택된다. 따라서, 실제로는, 네 개의 사분면(A, B, C, D)을 각각 갖는 두 개의 서로 이동된 스폿 이미지(SB1, SB2)가 발견될 수 있는데, 두 이미지의 이격거리는 그것들의 직경(db)에 거의 대응한다. 한 가지 가능한 솔루션은 네 개의 사분면을 각각 갖는 두 개의 광 다이오드로 형성되어진 검출기 패턴을 사용하는데 있을 것이다. 그러나, 이러한 솔루션의 선택은 실제로 구현하기에는 비용이 많이 드는데, 그 이유는 검출기(8)의 평면에서 두 스폿 이미지(SB1, SB2) 사이의 거리가 원통형 렌즈(7)의 조정 동안에 변하기 때문이다. 따라서, 검출기 패턴에 의해서 미리 결정되어지는 고정된 이미지 이격 거리는 광 스캐너(3)의 제작 및 조정 동안에 유지될 수 없다.
네 개의 사분면을 갖는 단일 검출기(8)의 사용을 허용하는 광 배치가 바람직하다. 따라서, 두 스폿 이미지(SB1, SB2)는 검출기 평면의 동일한 위치에서 만나야 한다. 대체로, 이러한 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 두 가지의 상이한 솔루션 접근방법을 구분하는 것이 가능하다: 첫 번째로, 동일한 위치에서 횡방향으로 위치되는 두 스폿(SP1, SP2)을 디스크(1) 상에서 생성. 이것은 검출기 평면에서 중심이 같은 두 스폿 이미지(SB1, SB2)를 발생시킨다. 두 번째로, 디스크(1) 상에서 횡방향으로 이격되는 스폿(SP1, SP2)을 검출기 평면의 동일한 위치에서 이미징.
후자에 대해서는, 울라스톤 프리즘(Wollaston prism)(11)의 복굴절 특징이 검출기 경로에서 사용되어야 한다는 것이 제안된다. 이것은 도 2에 예시되어 있다. 간략성을 위해서, 도면은 레코딩 매체(1)로부터 검출기(8)를 향하여 역방향으로 진행하는 그러한 스캐닝 빔(AS1, AS2)만을 나타내고 있다. 비록 λ1의 파장을 갖는 스캐닝 빔(AS1)은 정상 빔(ordinary beam)으로서 울라스톤 프리즘(11)에 충돌한 후 굴절되지 않고 다시 상기 울라스톤 프리즘을 떠나지만, λ2의 파장을 갖는 스캐닝 빔(AS2)은 비정상 빔(extraordinary beam)으로서 굴절된다. 두 파장( λ1, λ2)의 이미지(SB1, SB2)가 동일한 횡방향 지점에서 검출기(8)에 충돌하도록 하는 배치가 이제 선택된다. 빔 결합을 위한 울라스톤 프리즘(11)의 선택은 다음과 같은 단점을 수반한다: 두 파장의 편광 벡터는 서로에 대해 직각이어야 한다. 이것은 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)의 가변적인 지향성에 대한 자유도를 제한한다. 상기 생성 기술은, 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)가 실질적으로 하우징 내에서 결코 서로 수직적인 편광을 가지고 정확하게 배치될 수 없다는 것을 의미한다. 이는 조정을 상당히 더 어렵게 만든다. 레코딩 매체(1)의 기판의 복굴절은, 특히 기록 구동을 위해 일반적으로 사용되지만 여기서는 예시되지 않는 1/4파 위상 판을 사용할 때, 레코딩 매체(1)에 대한 광 스캐너의 위치 함수에 따라 편광을 회전시킨다.
위에서 언급된 단점은 물질의 편광-의존 특징을 사용한 빔 결합이 바람직하지 않다는 것을 명확하게 한다. 위에서 언급된 두 솔루션 접근방법에 기초하여 편 광-비의존 빔 결합을 허용하는 본 발명에 따른 방법이 후속하는 본문에서 설명될 것이다.
도 3에 예시된 바와 같은 본 발명의 기본적인 원리는, 반대의 의미에 있어서, 회절 격자(12)의 분산 특징을 사용한다. 비록 회절 분광계의 경우에는 고정된 입사각(α)으로 격자에 충돌하는 폴리크로믹 방사선(polychromic radiation)이 n 번째 회절 차수에서 상이한 각도(β)로 격자 방정식인 수학식 1에 따라 다시 상기 격자를 떠나지만,
Figure 112002037540151-pct00001
이 경우에 상이한 파장(λ1 및 λ2)의 방사선이 α1 및 α2의 각도로 회절 격자(12)에 충돌한다. 격자 피리어드(grating period)(d)는 수학식 2와 같은 격자 방정식에 따른 동일한 출사 각도(identical exit angle)(β1 및 β2)를 초래하도록 선택된다. 따라서, β1=β2=0에 대해서, 수학식 2가 성립되고,
Figure 112002037540151-pct00002
여기서, n1 및 n2는 빔 결합에 사용되는 회절 차수를 나타낸다. 상기 n1 및 n2는 처음부터 서로에 대해 독립적이도록 선택된다. 예컨대, α1=0인 경우에 필요한 격자 피리어드가 수학식 3과 같이 되도록 n1=0 및 n2=1을 선택하는 것이 가능하다:
Figure 112002037540151-pct00003
수학식 2의 대응하는 솔루션이 회절 차수(n1 및 n2)의 다른 결합에 대해서 획득된다. 두 레이저 다이오드로부터 λ1 및 λ2인 파장으로 방출되는 방사선은 표면의 법선에 대해 α1 및 α2인 각도로 회절 격자에 충돌한다. 본 도면은, 본 발명에 따라, 두 파장 모두에 대해 동일하게 되도록 선택되는 출사 각도(β)를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 회절 격자(12)의 라인 프로파일(line profile)에 대한 본 발명에 따른 최적화를 나타낸다. 블레이즈 프로파일(blaze profile)이 도 4a에서 이러한 목적으로 사용되는 반면에, 계단 형태의 프로파일(stepped profile)이 도 4b에서 블레이즈 프로파일과 유사한 것으로서 사용된다. 계단 형태의 프로파일은 이 경우에 4 높이 계단으로 표현되어 있다. 등거리 계단(h1, h2, h3)은, 평균적으로, 도 4a에 도시된 바와 같은 블레이즈 각도(θB)에 대응하도록 선택된다.
회절 차수(n1 및 n2)의 적절한 선택이, 본 발명에 따라, 회절 효율(ε)을 추가적으로 고려함으로써 이루어진다. 회절 효율(ε)은 λ1 및 λ2인 파장의 방출된 레이저 광 중 어느 성분이 스캐너(3)의 광 시스템에 이용가능한지를 결정한다. 대체로, 회절 효율(ε)은 회절 차수(n1, n2)의 선택에 의존적일 뿐만 아니라 회절 격자(12)의 구조 인자, 즉 각 격자 라인(13)의 프로파일에 결정적으로 의존적이다. 도 4a 및 도 4b는 격자 라인(13)의 그러한 프로파일에 대한 예를 예시하고 있다. 도 4a에 예시되어 있는 비대칭적으로 형성된 블레이즈 프로파일은, 본 발명에 따라, 단지 하나의 회절 차수(n)에서 회절하는 방사선의 비율을 가능한 크게 집중시키는데 특히 적합하다. 만약 수학식 4와 같은 블레이즈 조건이 회절 지수(nr)를 특징으로 하는 기판을 구비한 그러한 회절 격자(12)에 대해 정확하게 충족된다면,
Figure 112002037540151-pct00004
ε=1인 회절 효율이 대응하는 차수(n)에 대해서 획득되고, 모든 다른 차수에 대해서는 ε=0이 획득된다. 실제로, 블레이즈 조건이 두 파장(λ1 및 λ2) 모두에 대해서 동시적으로 충족될 수 없다는 것이 도 4a 및 수학식 4로부터 명확해진다. 회절 효율(ε)은 수학식 5로 제공되는데,
Figure 112002037540151-pct00005
여기서, α(n)는 복소 진폭 회절 효율을 나타낸다. 가변적인 α(n)은 수학식 6을 통해서 과도하게 작게되지 않는 격자 피리어드에 대해 계산될 수 있는데,
Figure 112002037540151-pct00006
여기서,
Figure 112002037540151-pct00007
는 x인 지점에서 격자 계단에 충돌하는 빔의 상대적인 위상을 나타낸 다. 블레이즈 격자에 대해서 수학식 7이 성립하는데:
Figure 112002037540151-pct00008
여기서, h(x)는 격자 라인(13)의 높이 프로파일을 나타낸다. 도 4a에 도시된 블레이즈 각도와의 관계식은 수학식 8로 제공된다:
Figure 112002037540151-pct00009
만약 격자 프로파일이 회절 차수(n1)에서 λ1인 파장에 대해 최적화된다면, 이것은, λ2인 파장에 대해, 격자 기판의 발산, 즉 파장에 따른 nr의 변화가 무시될 수 있다는 가정 하에서 수학식 9를 초래한다:
Figure 112002037540151-pct00010
λ1/λ2=0.833의 정해진 비율에 대해서 두 파장 모두에 대한 최대의 광 수율을 달성하기 위해서는, 회절 차수가 n1 = n2 = ±1이 되도록 선택하는 것이 특히 유리하다는 것이 발견되었다. 일예로서, 도 11은, 블레이즈 조건이 제 1 차수에서 λ1=650 ㎚의 파장에 대해 정확하게 충족되는 격자 프로파일을 가정한 경우에, 여러 회절 차수(n)에 대한 회절 효율(ε)을 나타내고 있다. 이러한 블레이즈 조건은 λ2=780 ㎚인 파장에 대해서 대응적으로 저촉된다(contravened). 그러나, 파장(λ1, λ2) 사이의 비교적 작은 차이로 인해서, 90% 보다 큰 회절 효율(ε)이 λ2에 대해 또한 달성될 수 있다는 것이 명백하다. 게다가, 도 11은 본 경우에 있어 도 4b에 묘사되어 있으면서 네 개의 불연속적인 계단으로 형성된 바와 같은 4-계단 프로파일의 형태인 격자 프로파일로 인해 발생하는 회절 효율을 목록화하고 있다. 이와 같은 프로파일은 리소그래픽 노출 및 후속하는 에칭 처리에 의해서 이상적인 블레이즈 프로파일 보다 더욱 쉽게 생성될 수 있는데, 그것은 기계적으로 제작될 필요가 있다. 계단 높이(h1, h2, h3) 및 계단 수는 이 경우에 있어서는 최적화된 블레이즈 프로파일에 대해서 가능한 최상의 근사값을 달성하도록 선택된다. 이러한 프로파일에 대해 도 11에 도시된 회절 효율은 수학식 5의 수치 방정식에 의해 결정되었다. 이 경우에도 또한, 70% 보다 큰 수율이 λ1, λ2인 파장에 대해 달성될 수 있다는 것이 발견되었다.
빔 결합을 위한 광 스캐너에서의 특정 배치가 특별히 n1 = n2 = ±1인 회절 차수에 대해서 후속하는 본문에서 설명될 것이다.
도 5는 발산성의 스캐닝 빔(AS1, AS2)에서 빔 결합을 위한 본 발명에 따른 장치의 빔 경로를 나타낸다. 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)로부터 발산 방식으로 방출되는 방사선은 회절 격자(12)에서의 회절 이후에는 어떠한 수차도 갖지 않고, 마치 동일한 지점, 즉 가상 소스(VS)로부터 발생되는 두 파장처럼 전파된다. 두 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)는 이 경우에 포인트 광 소스(point light source)로서 간주된다. 회절 격자(12)에서의 회절 이후에, 두 광 소스(LD1, LD2)로부터의 방사선은 마치 그것들이 단일 소스, 소위 가상 소스(VS)에서 발생되는 것처럼 전파된다. 가상 소스(VS)에 대해서, 두 개의 실질적인 소스(LD1, LD2)는 횡좌표의 {(0, y1) 및 (0, y2)}인 지점에 각각 위치된다. 회절 격자(12)는 길이방향의 거리인 Z0 에 위치된다. 회절 격자(12)의 중심, 즉 (Z0, 0)인 좌표에 충돌하는 빔은 회절 이후에 광 축(9)을 따라 진행하고, 두 빔(AS1, AS2)에 대한 출사 각도(β)는 제로가 된다. 입사 각도(α1 및 α2)는 한편으로는 수학식 10이 되도록 배치의 기하학적인 모양으로부터 결정될 수 있다;
Figure 112002037540151-pct00011
다른 한편으로, 그것들은 β= 0에 대한 격자 방정식 (1)을 충족시켜야 하고, 따라서 이것은 적용가능하면서 λ1,2 ≪ d로 제한되는 수학식 11의 마지막 단계를 통해 지정되는 조건을 초래한다:
Figure 112002037540151-pct00012
수학식 11은, 재결합을 위해 요구될 때, 격자 상수(d) 및 위치(y1)가 레이저 다이오 드(LD1) 및 레이저 다이오드(LD2) 사이의 정해진 거리(Δy)에 대해 결정되도록 허용한다. 예컨대, d=13 ㎛의 격자 상수 및 y1=0.5 ㎜의 위치가 Z0=10 ㎜ 및 Δy=O.1㎜에 대해 획득된다.
만약 수학식 11에 대응하는 피리어드를 갖는 간단한 선형 회절 격자(12)가 사용된다면, 두 스캐닝 빔(AS1, AS2)의 결합이 보장되지만, 레코딩 매체(1)의 정보-운반 층(information-carrying layer)(6) 상에는 어떠한 회절-제한된 스폿(SP1, SP2)도 존재하지 않는다. 이것은 선형 격자 상에서 발산 빔(AS1, AS2)의 회절 동안에 발생하는 수차 때문이다. 이러한 것을 방지하기 위해서, 본 발명에 따른 회절 격자(12)는 간단한 회절 격자 보다 훨씬 더 복잡하게 구성된다.
도 6은 구부러진 격자 라인(13)을 갖는 최적화된 회절 격자(12)의 라인 구조를 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 하나의 격자 라인(13')은 구부러지지 않는다. 라인 이격 거리(d)는 이 경우에 있어서 좌표(x, y)의 함수에 따라 dx(x, y) 및 dy(x, y)에 의한 데카르트 형태(cartesian form)로 설명된다.
회절 격자(12)의 정확한 구조는 레이저 다이오드(LD1)로부터의 방사선에 대해서, 후속하는 본문에서 설명된 바와 같이, 결정된다. 모든 수차에 대한 완벽한 정정이 두 레이저 다이오드(LD1, LD2) 중 하나의 파장(λ1, λ2)에 대해서만 가능하다. 레이저 다이오드(LD2)로부터의 방사선에 있어 한정된 수차는 수치적인 시뮬레이션 계산에 의해 나타낸 바와 같이 무시가능하다.
레이저 다이오드(LD1), 즉 (O, y1)인 지점으로부터 발생하여 (xa, ya)인 지점에서 회절 격자(12)에 충돌하는 각각의 빔은, 최종 빔이 (0, 0)인 지점에서 가상 소스(VS)에서 생성되는 것에 대응하고 회절되지 않고 (xa, ya)인 지점을 통과하도록 하기 위해서, 회절되도록 의도된다. 이것은, 회절된 빔의 출사 방향이 가상 빔의 입사 방향과 동일하다는 것을 의미한다. 구부러진 격자 라인(13) 상에서의 회절이 정확하게 설명되도록 하기 위해서, 격자 피리어드는, 도 6에 예시된 바와 같이, 각각의 격자 좌표(x, y)에 대한 데카르트 좌표(dx 및 dy)로 분석된다. 입사 각도(α)는 대응하는 방법으로 통해 그것의 성분(αx 및 αy)으로 세분된다.
따라서, Z0인 거리에서 (0, y1)로부터 (xa, ya)까지의 빔에 대해서는 수학식 12가 성립된다:
Figure 112002037540151-pct00013
Figure 112002037540151-pct00014
가상 소스(VS)로부터의 가상 빔은 공칭적인 출사 각도(β)를 제어하는데, 상기 공칭적인 출사 각도도 마찬가지로 성분의 형태로 나타내진다. 이것은 가상 빔의 입사 각과 동일함으로써, 수학식 13이 성립된다:
Figure 112002037540151-pct00015
Figure 112002037540151-pct00016
격자 피리어드{dx(xa, ya) 및 dy(xa, ya)}는 위에서 계산된 각도(αx, αy, βx, βy)를 갖는 격자에 대한 수학식 1이 제 1 회절 차수에 대해 각각의 지점(xa , ya)에서 충족되도록 선택된다. 따라서 수학식 14가 성립된다:
Figure 112002037540151-pct00017
Figure 112002037540151-pct00018
회절 격자는 수학식 14에 의해서 완전하게 특징이 부여되며, 각각의 격자 라인(13)으로 세분될 수 있다. 본 발명에 따라, ya=y1/2에서의 격자 라인(13')은 라인 구조에 대한 적절한 원점(point of origin)이다. 이 경우에, dx의 분모는 특이점(singularity)을 갖는데, 그것은 격자 라인(13')이 x 축에 평행하게 진행한다는 것을 의미한다. 모든 다른 격자 라인(13)의 프로파일은 dy의 연속적인 가산을 통해 계산될 수 있다. 도 6에 예시된 바와 같은 회절 격자(12)의 구조는 이러한 방 법으로 계산되는 구조에 질적으로 대응한다.
도 7은 광 축(9')에 대해서 오프셋되어 배치되어진 레이저 다이오드(LD1, LD2)에 대한 빔 경로를 나타내고 있다. 이 경우에 있어 굵은 선의 화살표는 강도의 최대치를 갖는 방출 각도를 나타낸다. 두 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)는 강도 프로파일의 각도 분포가 Z 축에 대해 평행하게 정렬되도록 일반적으로 배치된다. 강도 최대치 사이의 횡방향 거리{Δy(Z1)}는 레이저 다이오드(LD1, LD2) 사이의 거리{y2(0)-y1(0)}와 전파 거리(Z1-Z0)에 의존한다.
지금까지의 설명은 레이저 다이오드의 방출 특징을 무시하여 왔다. 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)는 방사선이 어떠한 특정 각도 분포도 갖지 않는 포인트 광 소스(point light source)인 것으로 가정되어 왔다. 도 7은 강도 최대치가 최종적으로 이동하는 방향, 또는 그것들의 횡방향 이격 거리{Δy(Z1)}가 길이 방향으로 어떻게 증가하는가를 나타내고 있다. 따라서, 이러한 이격 거리에 대해 수학식 15가 성립된다:
Figure 112002037540151-pct00019
만약 시준 렌즈(4)가 Z1에 위치한다면, 거리{Δy(Z1)}는 Z>Z1에 대해서 상수로 존재한다. y2-y1=0.1 ㎜, Z0=10 ㎜ 및 Z1=20 ㎜가 수치적인 예로서 다시 한번 가정될 것이다. 그로 인해, 이것은 O.2 ㎜ 만큼 이격되는 방출 최대치를 초래한다. 그 값은 대략 3-4 ㎜인 대물 렌즈(5)의 전형적인 구경에 비해서 작다. 이것은, 실제로는 강도 최대치 사이의 이격거리가 거의 명확하지 않다는 것을 의미한다. 그와 대조적으로, 도시된 축(9')에 대한 방출 최대치의 이동이 더욱 중요하다. 이러한 이동{y1(Z1)}은 Δy(Z1)의 값의 거의 5배를 가정할 것이다. 위의 수치적인 예에 대해서, 이것은 강도 최대치가 광 축(9')에 대해 대략 1 ㎜ 만큼 이동된다는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 이동은 렌즈 구경의 거의 1/4이 되며, 그로 인해 정정되어야 한다. 본 발명에 따라, 상기 정정은 다음과 같이 이루어진다: 회절 격자(12)로부터 나오는 파면(wave front)은 가상 소스(VS)에서 방출 지점으로부터 발생하는 구면파에 대응한다. 그로 인해서, 회절 격자(12)의 정의를 위한 이전 단계가 무효로 되지 않고 지점 VS에 대해 임의의 원하는 각도로 후속하는 광 시스템을 회전시키는 것이 가능하다. 따라서, 회절 격자(12)의 특징이 바뀌지 않는다면, 결합된 빔(AS1, AS2)의 특징에 있어 어떠한 변화도 또한 존재하지 않는다. 실행될 회전은 레이저 다이오드(LD1)의 강도 최대치가 후속하는 시스템의 광 축(9) 상에 놓이도록 하는 각도로 제공되는 것이 효과적이다. 도 8은 대응적으로 최적화된 전체 시스템을 나타내고 있다.
도 8은 발산하는 빔에 맞춰 회절 격자(12)를 갖는 광 스캐너(8)의 전체적인 구조를 나타내고 있다. 회절 격자(12) 다음에 오는 광 시스템의 광 축(9)에 대해서 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)의 강도 최대치의 이동을 가능한 한 작게 유지하기 위해서, 레이저 다이오드(LD1, LD2) 및 회절 격자(12)를 포함하는 유닛은 도면의 평면에 대해 직각이고 가상 소스(VS)를 통과하여 진행하는 축에 대해서 회전된다. 최적의 회전 각도는 회절 격자(12)를 통과한 이후에 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)의 방출 각도의 평균값이다.
본 발명에 따라, 대응하는 작은 거리(Z0)를 사용할 때는, 트윈 레이저 다이오드(LD1, LD2) 및 회절 격자(12)를 포함하는 모듈(14)이 통합된 전체적인 구성성분으로서 제공된다. 회절 격자(12)에 대한 광 시스템의 지향성은 회절 격자(12)의 나머지 회절 차수가 광 디스크(1) 상의 트랙에 직각으로 지향되는 광 스폿을 발생시키도록 선택된다. 여기서는 예시되어 있지 않은 추가적인 검출 소자를 사용할 때는, 이러한 사이드 스폿이 광 디스크의 방사상의 기울어짐을 검출하기 위해 사용된다. 추가적인 격자(14)가 선택사항으로서 도시되어 있다. 이것은 알려져 있는 3-빔 트랙킹 방법에 기초하여 CD 디스크의 재생 동안에 임의의 트랙킹 에러를 검출하는데 사용된다. 그것의 격자 라인은, 이러한 목적을 위해, 회절 격자(12)의 라인에 대해 거의 직각으로 지향되고, 그로 인해 디스크(1) 상의 추가적인 격자(15)로부터 발생되는 사이드 스폿이 트랙을 따라 정렬된다. 추가적인 격자(15)가 DVD 디스크로부터 판독하는데 있어 필요하지 않기 때문에, 본 발명은 어떠한 회절도 λ1인 파장에 대해 발생하지 않고 사용될 그러한 격자를 제공한다. 이것은 예컨대 650 ㎚에 대해 ΔΦ=Π를 갖는 론치 격자(Ronchi grating)에 대한 경우이다.
시준된 빔의 빔 결합은 위에서 설명된 경우에서 보다 더 간단하다. 이 경우에는, 도 9에 예시된 바와 같이, 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)로부터 발산 형태로 나오는 방사선(AS1, AS2)이 적절한 시준 렌즈(4)에 의해서 제일 먼저 시준된다. 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)의 상이한 목표 위치로 인해서, 파장(λ1, λ2)을 포함하는 시준된 빔은 상이한 필드 각도를 갖는다. 상기 필드 각도는 시준된 빔에 맞춰 위치되는 본 발명에 따른 회절 격자(12)에 의해서 서로 매칭된다. 선형적인 격자로부터의 시준된 빔의 회절은 어떠한 수차도 발생시키지 않고, 회절 격자(12)는 유리하게도 간단한 회절 격자의 형태를 갖는다. 두 파장(λ1, λ2)에 대한 최대의 광자 수율을 달성하기 위해서, 두 레이저 필드는 이미 설명된 바와 같이 각각의 제 1 차수에서 회절된다. 격자 피리어드는 시준된 빔의 필드 각도의 차이(Δα=α2 - α1)를 고려하여 설계됨으로써, 수학식 16이 성립되는데,
Figure 112002037540151-pct00020
여기서, fcoll은 시준기 렌즈(4)의 초점 거리를 나타낸다. β=0인 조건이 성립된다면, 격자 피리어드(d) 및 입사 각도(α1)를 고유하게 정의하기 위해서 수학식 2가 사용된다:
Figure 112002037540151-pct00021
수치적인 예: fcoll=20 ㎜의 시준기 초점 거리 및 Δy=0.1 ㎜의 횡방향 이격 거리에 대해서, 이것은 Δα=0.286°를 발생시킨다. 수학식 17을 사용함으로써, 각도 및 격자 피리어드는 α1=1.43° 및 d=26 ㎛로 각각 정의될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 장치의 역방향 경로에서의 빔 결합을 나타낸다. 회절 격자(12)는 이 경우에 있어 광 스캐너(8)의 확인 경로 내에 배치된다. 이러한 배치는 도 2에 예시된 배치에 대응하는데, 본 발명에 따른 회절 격자(12)가 울라스톤 프리즘(11)을 대신해서 빔 결합을 위해 사용된다. 이 경우에 있어, 두 레이저 다이오드(LD1 및 LD2)로부터 방출되는 방사선은 초기에 결합되지 않음으로써, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 두 개의 횡방향으로 이격된 스폿(SP1, SP2)이 광 디스크(1) 상의 정보 층(6) 상에서 생성된다. 두 스폿(SP1, SP2)이 검출 평면의 동일한 지점(SB1, SB2)에서 이미징되는 경계 조건은 이 경우에 있어서 역방향 경로에 있는 회절 격자(12)에 의해 충족된다. 회절 격자(12)의 구조는, 비록 평행하지 않은 빔 경로에 위치될 지라도, 이 경우에 있어서 간단한 선형 격자의 형태일 수 있다. 선형적인 격자 상에서의 회절로 인해 발생하는 수차는 도 5 내지 8과 관련하여 설명된 구조와는 대조적으로 이 지점에서 무시가능하다. 광자 수율로 인해서, 회절 격자(12)는 제 1 회절 차수에서 두 파장(λ1, λ2)에 대해 다시 한번 사용된다. 회절 격자(12)와 검출기(8)를 포함하고 있는 모듈(14')이, 대안으로서, 점선으로 예시되어 있다.
본 발명에 대한 추가적인 장치 선택이 다음의 본문에서 명시되어 있다. 빔 결합에 대한 제 1 의 두 선택은 광 디스크(1) 상에서 생성되는 두 개의 중복된 광 스폿(SP1, SP2)을 발생시킨다. 광 스캐너(8)의 정상적인 동작 동안에는, 두 파장(λ1, λ2)의 연속적인 사용이 바람직한데, 즉 DVD에 대해서는 λ= 650 ㎚인 파장의 레이저 다이오드(LD1)가 사용되고, CD에 대해서는 λ= 780 ㎚인 파장의 레이저 다이오드(LD2)가 사용되며, 본 발명에 따른 방법이 광 데이터 저장을 위한 신규한 장치에서 개시된다. 이것은 예컨대 소위 2-광자 처리를 포함한다. 이러한 처리는 디스크(1) 상의 메모리 층(6)을 사용하는데, 그것은 정보 유닛을 기록하기 위해서 분자의 전자 전이를 사용한다. 이 경우에는, 한 상태(ZA)로부터 또 다른 상태(ZB)로의 분자 전이가 중간 레벨(ZC)을 통해 발생한다. 레이저 다이오드(LD1)로부터의 광이, 일예로서, ZA →ZC의 전이를 시뮬레이팅하기 위해서 사용되는 반면, ZC →ZB의 전이는 레이저 다이오드(LD2)로부터의 방사선에 의해 시뮬레이팅된다. 그와 대조적으로, 기록되어진 정보는 두 레이저 다이오드(LD1, LD2) 중 하나만을 사용하여 판독된다. 그러한 2-광자 처리를 사용함으로써 나중에 더 큰 데이터 신뢰도를 달성할 수 있을 것이다. 소위 "예열(pre-heat)" 처리가 중복된 스폿(SP1, SP2)의 추가적인 신규 애플리케이션으로서 간주된다. 이 경우에는, 일예로서, 레이저 다이오드(LD2)로부터의 광은, 광 디스크 상에 있는 메모리 층(6)의 큰 영역이 더 가열되고, 동시에 정보가 레이저 다이오드(LD1)의 적절한 펄스에 의해서만 메모리 층(6)에 기록되도록 보장한다. 이것은 마찬가지로 달성될 수 있는 더 높은 성능 밀도와 삭제 처리에 대한 더 나은 데이터 신뢰도에 의해서 오늘날의 방법에 대해 장점을 갖는다. 더 높은 성능 밀도는 예컨대 다수의 정보-운반 층(6)을 가진 광 저장 디스크(1)의 경 우에 있어 바람직하다.
본 발명은 단일 검출기(8)를 사용할 수 있도록 하기 위해서 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)로부터 방출되는 방사선을 형성하기 위한 회절 방법에 관한 것이다. 한편으로는, 단일 검출기(8)가 사용될 수 있도록 하기 위해서 광 디스크(1) 상에 동일 직선적으로 배치된 두 개의 초점(SP1, SP2)을 획득하기 위한 방법이 설명된다. 다른 한편으로는, 광 디스크(1) 상에서 이격되어진 광 스폿(SP1, SP2)을 공통 검출기(8) 상에 이미징하기 위한 방법이 설명된다. 울라스톤 프리즘(11)의 사용은 다음과 같은 단점을 갖는다: 레이저 다이오드(LD1, LD2)의 편광이 자유롭게 선택될 수 없다. 그것은 순방향 경로에서 사용될 수 없고, 횡방향으로 이격된 스폿(SP1, SP2)이 디스크(1) 상에서 발생한다. 울라스톤 프리즘(11)은 비교적 고가의 광 구성성분인데, 그 이유는 그것들이 플라스틱으로 제작될 수 없기 때문이다. 회절 격자(12)의 사용은, 본 발명에 따라, 두 개의 횡방향으로 이격된 단색 광 소스{본 경우에는 레이저 다이오드(LD1, LD2)}로부터 방출되는 방사선이 두 파장(λ1, λ2)을 각각 갖는 광 빔들이 회절 격자(12)를 통과한 이후에 공통 축(9)을 갖도록 형성될 수 있게 한다. 이것은 DVD 및 CD를 재생 및 레코딩하기 위한 광 스캐너(8)에 대해서 간단한 개념을 달성할 수 있게 한다. 격자에서의 회절의 분산 특징이 방사선의 결합을 위해 사용되는데, 제 1 회절 차수(n = ±1)가 두 파장(λ1, λ2)에 대해 사용된다. 정정 수차를 위한 복잡한 라인 구조가 스캐너(8)의 순방향 경로에서 사용하기 위해 설명된다. 두 파장(λ1, λ2)에 대해서 가능한 한 높은 회절 효율을 달 성하기 위해서, 즉 낮은 광 손실을 달성하기 위해서, 불연속적인 형태의 블레이즈의 기하학적인 모양이 회절 격자(12)의 계단 형태를 위해 사용된다. 예열 레코딩 및 2-광자 처리가 본 방법의 추가적이면서 가능한 애플리케이션으로서 언급된다.
상술된 바와 같이, 본 발명은 광 레코딩 매체를 판독 및/또는 기록하기 위한 장치에 이용가능하다.

Claims (15)

  1. 제 1 파장(λ1)의 제 1 스캐닝 빔(AS1)을 생성하기 위한 제 1 레이저 다이오드(LD1)와, 제 2 파장(λ2)의 제 2 스캐닝 빔(AS2)을 생성하기 위한 제 2 레이저 다이오드(LD2)를 구비하면서, 광 레코딩 매체(1)를 판독 또는 기록하기 위한 장치로서,
    상기 스캐닝 빔(AS1, AS2)은 공통 광 축(9)을 따라 진행하고, 상기 레코딩 매체(1) 상의 정보 층(6)을 스캐닝하며, 상기 광 축(9) 상의 한 지점에 배치되는 빔 결합 소자를 통해서 정보 신호(IS)를 생성하기 위해 단일 광 검출기(8) 상에 충돌하는,
    광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치에 있어서,
    상기 빔 결합 소자는 회절 격자(diffraction grating)(12)이고, 상기 회절 격자(12)는 두 파장(λ1, λ2)에 대해서 제로보다 높은 회절 차수로 최적화되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 블레이즈 프로파일(blaze profile)이나, 그와 유사한 프로파일을 갖는 격자 라인(grating line)(13)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 격자 라인(13)은 계단 형태의 프로파일(h1, h2, h3)을 갖는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 구부러진 격자 라인(13)을 갖는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 하나의 격자 라인(13')은 직선인 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  6. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 두 파장(λ1, λ2)에 대해서 제 1 회절 차수(first diffraction order)로 최적화되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 레이저 다이오드(LD1)와 상기 제 2 레이저 다이오드(LD2)는 상기 광 축(9)에 대해서 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  8. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 상기 광 축(9)에 대해서 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  9. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 사이드 스폿(side spot)이 상기 광 레코딩 매체(1) 상의 정보 트랙에 대해서 직각으로 지향되도록 하는 방식으로 지향되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  10. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 레이저 다이오드(LD1), 상기 제 2 레이저 다이오드(LD2) 및 상기 회절 격자(12)는 한 모듈(14)에 통합되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  11. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회절 격자(12)는 상기 레코딩 매체(1)로부터 시작되는 상기 빔 경로에서 상기 광 검출기(8)의 업스트림(upstream)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 회절 격자(12) 및 상기 광 검출기(8)는 한 모듈(14')에 통합되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  13. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적인 회절 격자(15), 특히 론치 격자(Ronchi grating)가 상기 빔 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 두 레이저 다이오드(LD1, LD2)는 상기 광 레코딩 매체(1) 상에 정보를 레코딩하기 위해서 동시에 동작되는 반면에, 판독을 위해서는 상기 레이저 다이오드(LD1, LD2) 중 하나만이 각 경우에 동작되는 것을 특징으로 하는, 광 레코딩 매체를 판독 또는 기록하기 위한 장치.
  15. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 장치에서 특별히 사용하기 위한 회절 격자(12)를 제작하는 방법으로서,
    격자 구조 및 격자 라인 프로파일(h1, h2, h3)이 정의되고;
    대응하는 높이 프로파일이 동일한 높이의 영역으로 세분되며;
    상기 동일 높이의 영역이 리소그래피(lithography) 및 에칭 처리를 통해 공백(blank)으로 변환되는,
    회절 격자를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 격자 구조는, 제로 보다 높은 회절 차수에서 상기 격자(12)에 충돌하는 제 1 파장(λ1) 및 제 2 파장(λ2)의 발산 빔이 회절되지 않고 제로 차수에서 상기 격자(12)를 통과하는 가상 소스(VS)로부터의 빔에 본질적으로 대응하게끔 상기 격자(12)에 의해 회절되도록 하는 방식으로 계산되는 것을 특징으로 하는, 회절 격자를 제작하는 방법.
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