KR100727780B1 - 위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치 - Google Patents

위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광 정보 처리 장치용 위상 마스크와 그 제조 방법 및 그 위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치용 위상 마스크는 제1 굴절률을 갖는 다수의 제1 픽셀들 및 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 다수의 제2 픽셀들의 조합으로 구성된 픽셀들의 평면 어레이를 포함한다. 이러한 위상 마스크는 광 정보 저장 매체용 물질로 형성되며, 그리고 광 정보 처리 장치에서 공간 광 변조기의 위상 마스크용 데이터페이지의 정보를 포함하도록 변조된 신호광을 위상 마스크용 매체에 투사하여 제조된다. 그리고, 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치용 위상 마스크의 제조방법은 광 정보 처리 장치의 공간 광 변조기에 광을 조사하여, 공간 광 변조기의 위상 마스크용 데이터페이지 정보를 포함하도록 변조된 신호광을 얻는 광 변조 단계, 변조된 신호광을 위상 마스크용 매체에 투사하는 광 투사 단계, 및 위상 마스크용 매체에 후노광(post-exposure)을 실시하는 후노광 단계를 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치는 전술한 광 정보 처리 장치용 위상 마스크를 포함하여 구성된다.
홀로그래피, 광 정보 처리 장치, 위상 마스크, 굴절률

Description

위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치{OPTICAL INFORMATION PROCESSING APPARATUS INCLUDING A PHASE MASK}
도 1은 일반적인 4f 시스템 홀로그래피 처리 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 푸리에 변환된 신호광의 푸리에 평면에서의 강도 함수를 나타내는 도면이다.
도 3은 2레벨 위상 마스크에 의한 신호광의 위상 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 위상 마스크를 사용하지 않은 경우에 푸리에 평면에서의 신호광의 상대적인 강도를 보여주는 도면이다.
도 4b는 위상 마스크를 사용한 경우에 푸리에 평면에서의 신호광의 상대적인 강도를 보여주는 도면이다.
도 5는 종래 기술에 따른 광 정보 처리 장치의 위상 마스크에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 홀로그래피 처리 장치의 광 정보 검출기에서 기준광의 크기와 온(On)/오프(Off) 픽셀의 식별과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 공간 광 변조기에 대하여 위상 마스크를 X축 방향으로만 1/2픽셀만큼 오정렬시킨 경우에 푸리에 평면에서의 신호광의 분포를 보여주는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 2레벨 위상 마스크의 픽셀 구성에 대한 개략적인 평면도 및 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4레벨 위상 마스크의 픽셀 구성에 대한 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 처리 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 2레벨 위상 마스크의 제조방법을 보여주는 공정 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 n레벨 위상 마스크의 제조방법을 보여주는 공정 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 참조 번호의 설명 >
110, 210 … 공간 광 변조기
120, 220 … 푸리에 렌즈
130, 230 … 광 정보 저장 매체
140, 240 … 역푸리에 렌즈
150, 250 … 광 정보 검출기
260 … 1:1 광 투사 시스템
270 … 위상 마스크
본 발명은 광 정보 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 광 정보 처리 장치의 위상 마스크와 그 제조 방법 및 그 위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치에 관한 것이다.
최근 대용량의 정보 저장 능력을 가지며 고속 동작이 가능한 광 정보 기록 및/또는 재생 장치(이하, '광 정보 처리 장치'라고 한다)에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 광 정보 처리 장치로는 예컨대 DVD(Digital Versatile Disc) 장치, HD-DVD(High Density Digital Versatile Disc) 장치, BD(Blue-ray Disc) 장치, 근접광 처리 장치 및 홀로그래피 처리 장치 등이 있다. 이 중에서, 홀로그래피 처리 장치는 DVD 장치, HD-DVD 장치나 BD 장치보다 정보 저장 능력 및 데이터 처리 속도 등이 우수하여 차세대 광 정보 처리 장치로서 주목을 받고 있다.
홀로그래피 처리 장치는 디지털 데이터 즉 정보를 포함하는 신호광과 그 신호광에 상응하는 기준광 간의 간섭 패턴을 광 정보 저장 매체에 기록하여 데이터를 저장한다. 그리고, 정보의 재생시에는 기준광만을 상기 광 정보 저장 매체에 조사하여 상기 기록된 간섭 패턴에 의한 회절광을 검출하여 상기 저장된 데이터를 재생한다.
이러한 홀로그래피 처리 장치는 광 정보 저장 매체의 동일 위치에 데이터를 중첩시켜 저장하고 이를 개별적으로 분리하여 재생하는 것이 가능한 특징이 있다. 이러한 데이터의 중첩 저장 및 재생을 위하여 다양한 다중화 기법이 적용될 수 있다. 다중화 기법으로는 예컨대 각도 다중화(angle multiplexing), 파장 다중화(wave length multiplexing) 및 쉬프트 다중화(shift multiplexing) 등이 있다. 그리고, 홀로그래피 처리 장치는 광 정보를 소정의 데이터페이지 단위로 처리할 수가 있다.
도 1은 4f 시스템 홀로그래피 처리 장치(100)의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 4f 시스템 홀로그래피 처리 장치(100)는 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator, 110), 푸리에 렌즈(120), 광 정보 저장 매체(130)를 로딩하기 위한 로딩 수단(도시하지 않음), 역푸리에 렌즈(140), 및 광 정보 검출기(150)를 포함하여 구성된다. 푸리에 렌즈(120)는 임의의 초점 거리(f)를 가진다. 그리고, 4f 시스템 홀로그래피 처리 장치(100)의 공간 광 변조기(110), 푸리에 렌즈(120), 광 정보 저장 매체(130), 역푸리에 렌즈(140), 및 광 정보 검출기(150)는 각각 상기 초점 거리(f)의 간격으로 서로 이격되어 배치되어 있다.
홀로그래피 광 정보 처리 장치(100)에서는 공간 광 변조기(110)에 입력된 데이터페이지에 포함된 광 정보가 푸리에 평면(Fourier plane)에서 기록된다. 즉, 홀로그래피 처리 장치(100)는 4f 시스템을 사용하여 광 정보 저장 매체(130)를 푸리에 렌즈의 초점에 위치시킨다. 공간 광 변조기(110)에 의해서 광 정보가 적재되도록 변조된 신호광(102)은 푸리에 렌즈(120)에 의해 푸리에 변환(Fourier transform)되고, 상기 푸리에 변환된 신호광(102)과 기준광(104)간의 간섭 패턴이 푸리에 평면에 위치하는 광 정보 저장 매체에 기록되어 저장된다.
그런데, 푸리에 변환된 신호광(102)의 푸리에 평면에서의 강도 분포는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중심 부분에 강도가 집중된 싱크 함수(Sinc function)의 형태를 이룬다. 그 결과, 광 정보 저장 매체(130)의 중심에 포커싱된 신호광(102)은 광 정보 저장 매체(130)를 손상시키고 다이내믹 레인지(dynamic range)를 감소시켜서, 광 정보 저장 매체(130)의 저장 용량을 감소시키는 문제가 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 방법이 제시되었다. 이 중 하나의 방법은 미국특허 제6,674,555호 및 한국공개특허 제2002-0058305호 등에 개시되어 있다. 상기 미국특허 제6,674,555호에 의하면, 광 정보 저장 매체를 푸리에 렌즈의 초점 위치로부터 벗어나게 위치시킨다. (상기 미국특허공보의 도 6 및 도 7과 관련 설명 참조). 그리고, 상기 한국공개특허 제2002-0058305호에 의하면, 다초점 렌즈를 이용하여 푸리에 렌즈의 초점이 광 정보 저장 매체의 한 점에 집중되는 것을 방지한다(상기 한국공개특허의 도 4 및 관련 설명 참조). 그러나, 이들 특허에 의하면 간섭 패턴이 기록되는 광 정보 저장 매체의 영역이 상대적으로 증가하기 때문에, 광 이용 효율이 떨어지거나 광 정보 저장 매체의 데이터 저장 능력이 감소하는 단점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 다른 하나의 방법은 위상 마스크(phase mask)를 이용하는 것이다. 위상 마스크를 이용하면, 광 정보 검출기에서 검출되는 기준광에 의한 회절광의 강도 분포에 영향을 미치지 않으면서 상기 푸리에 변환을 조작하는 것이 가능하다. 즉, 위상 마스크는 신호광의 강도 분포가 광 정보 저장 매체의 중심에서 피크를 형성하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 위상 마스 크는 공간 광 변조기와 병치(竝置)되거나 또는 변환 렌즈(transforming lens)에 의하여 공간 광 변조기에 투사될 수 있다.
도 3은 2레벨 위상 마스크에 의한 신호광의 위상 변화를 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 여기서, 공간 광 변조기(SLM)의 데이터페이지의 픽셀 패턴(즉, 데이터페이지의 이미지)과 위상 마스크(Phase Mask)의 픽셀 패턴은 임의적이다. 도 3을 참조하면, 2레벨 위상 마스크는 공간 광 변조기에 의해서 온(On)으로 변조된 신호광 일부의 위상은 그대로 유지시키지만(도 3의 우측 픽셀의 값이 1인 경우), 나머지의 위상을 180°만큼 쉬프트(shift)시킨다(도 3의 우측 픽셀의 값이 -1인 경우).
Figure 112006024041124-pat00001
수학식 1은 푸리에 평면의 픽셀 중심에서 신호광의 강도를 나타내는 것이다. 여기서, δ는 공간 광 변조기의 픽셀 피치, λ는 신호광의 파장, f는 푸리에 렌즈의 초점 거리, ρmn 는 푸리에 평면의 (m, n) 픽셀의 값, 및 N은 온(ON) 픽셀의 개수를 나타낸다.
위상 마스크를 사용하지 않는 경우에는, 픽셀의 값(ρmn)이 0 또는 1의 값을 가지기 때문에, 상기 수학식 1의 값이 상당히 크다. 즉, 광 정보 저장 매체의 중심에서의 신호광이 집중되며, 신호광의 상대적인 강도는 광 정보 저장 매체의 중심 부에서 피크(peak)를 형성하게 된다(도 4a 참조). 반면, 위상 마스크를 사용하는 경우에는, 픽셀의 값(ρmn)이 0, 1, 또는 -1의 값을 가지기 때문에, 상기 수학식 1의 값은 0이 될 수 있다. 즉, 신호광의 상대적인 강도가 광 정보 저장 매체의 중심부에서 피크를 형성하지 않는다(도 4b 참조). 이와 같이, 위상 마스크를 사용하면 푸리에 평면의 중심 부근에서 신호광의 강도가 집중되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기한 위상 마스크의 효과를 충분히 달성하기 위해서는 공간 광 변조기에 입력된 데이터페이지의 픽셀과 위상 마스크의 픽셀을 정확하게 정렬시키는 것이 아주 중요하다. 그리고, 픽셀의 피치가 작아지면서(예컨대, 10㎛ 이하), 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정확한 정렬의 중요성은 더욱 증가한다.
도 5에는 종래 기술에 따른 광 정보 처리 장치의 식각 마스크(170)에 대한 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 식각 마스크(170)는 소정의 간격, 예컨대 공간 광 변조기(110)의 픽셀의 피치 간격으로 형성된 깊이 d를 갖는 홈(174)이 유리 기판(172)에 형성된 구조를 갖는다. 이러한 식각 마스크(170)의 홈(174)은 통상적으로 포토마스크를 사용하는 포토리소그라피 공정에 의하여 별도로 제조된다. 그리고, 이렇게 제조된 위상 마스크(170)는 광 정보 처리 장치 내에 설치되는데, 이 경우 기구적인 방법으로 공간 광 변조기와 정렬되도록 한다. 하지만, 픽셀의 피치가 10㎛ 또는 그 이하로 작아지면서, 공간 광 변조기와 위상 마스크를 기구적인 방법으로 정확하게 정렬시키기가 상당히 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 위상 마스크를 사용하여 광 정보 저장 매체의 손상과 다이내믹 레인지의 감소를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정렬 정확도를 향상시킬 수 있는 광 정보 처리 장치용 위상 마스크, 그 제조 방법, 및 그 위상 마스크를 구비한 광 정보 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 일 측면에 따른 위상 마스크는 공간 광 변조기를 구비한 광 정보 처리 장치의 위상 마스크로서, 상기 위상 마스크는 제1 굴절률을 갖는 다수의 제1 픽셀들 및 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 다수의 제2 픽셀들의 조합으로 구성된 픽셀들의 평면 어레이를 포함한다.
여기서, 상기 제1 픽셀들과 상기 제2 픽셀들은 임의로 분산 배열되어 있을 수 있다. 그리고, 상기 위상 마스크는 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질로 형성된 위상 마스크용 매체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 위상 마스크는 상기 공간 광 변조기에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된 신호광을 상기 위상 마스크용 매체에 투사하여 제조되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 픽셀들의 평면 어레이는 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 픽셀들로 이루어진 하나 이상의 픽셀군을 더 가질 수 있고, 이 경우 상기 위상 마스크는 멀티 레벨 위상 마스크가 된다.
또한, 상기 위상 마스크는 실질적으로 균일한 두께를 갖는 것일 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 위상 마스크는 역시 공간 광 변조기를 구비한 광 정보 처리 장치의 위상 마스크로서, 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질로 형성된 위상 마스크용 매체로 이루어지고, 상기 공간 광 변조기에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된 신호광을 상기 위상 마스크용 매체에 투사하여 제조된다.
그리고, 상기 위상 마스크는 제1 굴절률을 갖는 다수의 제1 픽셀들 및 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 다수의 제2 픽셀들의 조합으로 구성된 픽셀들의 평면 어레이를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 픽셀들의 평면 어레이는 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 픽셀들로 이루어진 하나 이상의 픽셀군을 더 가질 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광 정보 처리 장치의 위상 마스크 제조방법은 광 정보 처리 장치의 공간 광 변조기에 광을 조사하여, 상기 공간 광 변조기에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된 신호광을 얻는 광 변조 단계, 및 상기 변조된 신호광을 위상 마스크용 매체에 투사하는 광 투사 단계 및 상기 위상 마스크용 매체에 후노광 공정(post-exposure process)을 실시하는 후노광 단계를 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 위상 마스크용 매체는 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질로 형성된 것일 수 있다.
또한, 상기 후노광 단계 이전에, 상기 위상 마스크용 데이터페이지의 정보를 변화시키면서 상기 광 변조 단계와 상기 광 투사 단계를 2회 이상 반복하여 수행하여 제조될 수 있다. 그리고, 상기 위상 마스크용 데이터페이지는 온(On) 픽셀들로 이루어진 제1 픽셀군과 오프(Off) 픽셀들로 이루어진 제2 픽셀군의 조합으로 이루어지고, 또한 상기 제1 픽셀군은 2개 이상의 서브 픽셀군으로 구분되며, 상기 광 변조 단계에서는 상기 서브 픽셀군 단위로 상기 온 픽셀에 의한 광량을 다르게 하여 상기 변조된 신호광을 얻는 것일 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 광 정보 처리 장치는 위상 마스크의 제조에 이용되는 제1 신호광, 광 정보의 기록에 이용되는 제2 신호광, 및 상기 제2 신호광에 상응하는 기준광을 발생시키기 위한 광원 시스템, 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제1 신호광을 변조하고, 또한 기록용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제2 신호광을 변조시키기 위한 공간 광 변조기, 제1 굴절률을 갖는 다수의 제1 픽셀들 및 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 다수의 제2 픽셀들의 조합으로 구성된 픽셀들의 평면 어레이로 이루어진 위상 마스크, 상기 위상 마스크에 의하여 위상 쉬프트된 상기 제2 신호광을 푸리에 변환시키기 위한 푸리에 렌즈, 및 상기 푸리에 렌즈의 푸리에 평면에 위치하고, 상기 기준광과 상기 변환된 제2 신호광 사이의 간섭 패턴을 기록하여 상기 기록용 데이터페이지의 정보를 저장하기 위한 광 정보 저장 매체를 로딩하기 위한 로딩 수단을 구비한다.
상기 광 정보 처리 장치는 상기 변조된 제1 신호광을 상기 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질에 투사하기 위한 1:1 광 투사 렌즈 시스템을 더 구비할 수 있 다.
그리고, 상기 광 정보 처리 장치는 상기 기준광을 상기 광 정보 저장 매체에 조사하여 상기 광 정보 저장 매체에 저장된 상기 기록 데이터페이지의 정보를 검출하기 위한 광 정보 검출기를 더 구비할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 광 정보 처리 장치는 위상 마스크의 제조에 이용되는 제1 신호광, 광 정보의 기록에 이용되는 제2 신호광, 및 상기 제2 신호광에 상응하는 기준광을 발생시키기 위한 광원 시스템, 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제1 신호광을 변조하고, 또한 기록용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제2 신호광을 변조시키기 위한 공간 광 변조기, 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질로 형성된 위상 마스크용 매체로 이루어지고, 상기 공간 광 변조기에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된 신호광을 상기 위상 마스크용 매체에 투사하여 제조된 위상 마스크, 상기 위상 마스크에 의하여 위상 쉬프트된 상기 제2 신호광을 푸리에 변환시키기 위한 푸리에 렌즈, 및 상기 푸리에 렌즈의 푸리에 평면에 위치하고, 상기 기준광과 상기 변환된 제2 신호광 사이의 간섭 패턴을 기록하여 상기 기록용 데이터페이지의 정보를 저장하기 위한 광 정보 저장 매체를 로딩하기 위한 로딩 수단을 구비할 수 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 정보 처리 장치의 위상 마스크와 그 제조 방법, 및 상기 위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치에 대하여 상세하게 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각 각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭 될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 불 수 있다. 또한, 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면 내의 범위로 한정하지는 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들을 구체적으로 설명하기 전에, 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정렬의 중요성에 대하여 우선 상세하게 설명한다.
홀로그래피 처리 장치에서 광 정보 저장 매체에 저장된 데이터를 재생하기 위해서는, CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서와 같은 광 정보 검출기에서 온(On) 픽셀과 오프(Off) 픽셀을 식별할 수 있어야 한다. 그런데 홀로그래피 처리 장치의 데이터 저장 밀도를 향상시키기 위하여 광 정보의 기록 및 재생시에 광 정보 저장 매체에 조사되는 기준광의 크기, 즉 푸리에 평면에서 잘라진 기준광의 크기(이하에서는 간단히 '기준광의 크기'라고만 한다)는 제약된다. 일반적으로, 광 정보 검출기에서 온 픽셀과 오프 픽셀을 식별하기 위해서는 상기 기준광의 크기가 적어도 나이퀴스트 크기(Nyquist Size) 이상은 되어야 하는 것으로 알려져 있다. 상기 나이퀴스트 크기는 다음의 수학식 2와 같이 정의된다.
Figure 112006024041124-pat00002
여기서, λ는 파장, f는 초점 거리, 및 δ는 픽셀 피치를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 상기 기준광의 크기에 따른 광 정보 검출기에서의 온/오프 픽셀에 대한 식별과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는, 도면의 위쪽에 도시된 바와 같이, 상기 기준광의 크기를 나이퀴스트 크기의 2배 이상으로 한 경우이다. 이 경우에는, 도면의 아래쪽에 도시된 바와 같이, 온/오프 상태가 명확하게 분리되는 것을 알 수 있다. 그 결과, 광 정보 검출기에서 온 픽셀과 오프 픽셀을 명확하게 식별할 수가 있고, 데이터 검출 오류가 거의 발생하지 않는다. 반면, 도 6b는, 도면의 위쪽에 도시된 바와 같이, 상기 기준광의 크기를 나이퀴스트 크기 이하로 한 경우이다. 이 경우에는, 도면의 아래쪽에 도시된 바와 같이, 온/오프 상태가 명확하게 분리되지 않는다. 그 결과, 광 정보 검출기에서 온 픽셀과 오프 픽셀을 식별하기가 상당히 어려우며, 데이터 검출 오류가 발생할 확률이 상당히 높다.
그런데 광 정보 저장 매체의 데이터 저장 밀도를 높여서 광 정보 처리 장치의 데이터 저장 용량을 증가시키기 위해서는, 상기 기준광의 크기를 가능한 작게 하는 것이 바람직하다. 결국, 홀로그래피 처리 장치에서 광 정보 저장 매체에 데이터를 저장하거나 재생할 때 사용되는 상기 기준광의 크기는 유한할 수밖에 없다. 그리고 이것은 푸리에 변화된 신호광의 고주파 성분(high frequency term)은 광 정 보의 기록 및 재생에 이용되지 못한다는 것을 의미한다.
따라서, 광 정보 처리 장치의 데이터 저장 용량과 데이터 검출의 정확도 사이에는 적절한 트레이드 오프(trade off)가 필요하다. 광 정보 처리 장치의 데이터 저장 용량과 데이터 검출의 정확도를 고려할 때, 상기 기준광의 크기는 나이퀴스트 크기보다 넓은 범위로서, 상기 데이터 저장 용량을 고려하여 가능한 작게 하는 것이 바람직하다. 그런데 위상 마스크를 구비하는 광 정보 처리 장치에서는, 상기 기준광의 크기가 작은 경우이면, 푸리에 렌즈에 의해 결상되는 이미지는 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정렬에 더욱 민감하다. 즉, 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정렬의 정확도도 광 정보 검출기에 의한 데이터 검출의 정확도에 상당한 영향을 미친다.
도 7은 공간 광 변조기와 위상 마스크를 X축 방향으로만 1/2픽셀만큼 오정렬시킨 경우에, 푸리에 평면에서 푸리에 변환된 신호광의 분포를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 푸리에 변화된 신호광은 Y축 방향보다 X축 방향으로 2배 더 많이 퍼져 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 신호광이 퍼져 있는 경우에는 유한한 크기의 기준광을 이용하여 광 정보를 재생하면 데이터 검출의 정확도가 낮아지게 된다.
오정렬 크기 개수 오정렬 크기 개수 오정렬 크기 개수
1/21 2 8/21 1360 15/21 1298
2/21 4 9/21 1856 16/21 762
3/21 10 10/21 2260 17/21 344
4/21 48 11/21 2448 18/21 130
5/21 130 12/21 2446 19/21 48
6/21 398 13/21 2236 20/21 10
7/21 834 14/21 1852 21/21 2
표 1은 공간 광 변조기와 위상 마스크의 정렬이 데이터 검출의 정확도에 미치는 영향을 보여주기 위한 다른 실험 자료이다. 이 실험 자료는, 상기 기준광의 크기가 나이퀴스트 크기의 1.3배이고 공간 광 변조기의 픽셀 수가 151×151개인 경우에, 위상 마스크의 픽셀과 공간 광 변조기의 픽셀의 오정렬 크기를 1/21픽셀 피치 만큼씩 증가시키면서 측정한 오류 데이터의 개수를 나타낸다. 표 1을 참조하면, 공간 광 변조기의 픽셀과 위상 마스크의 픽셀 간의 오정렬이 최대가 되는 경우, 즉 10/21픽셀 피치 또는 11/21픽셀 피치의 오정렬이 있는 경우에, 오류 데이터의 개수가 최대가 되는 것을 알 수 있다.
따라서, 광 정보 처리 장치에서 사용되는 기준광의 크기가 유한한 경우에는, 공간 광 변조기의 픽셀과 위상 마스크의 픽셀 간의 정확한 정렬이 광 정보 처리 장치의 데이터 검출 성능에 상당히 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 마스크에 대하여 우선 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 마스크는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 홀로그래피 광 정보 저장 매체와 동일한 물질로 형성된 위상 마스크용 매체를 이용하여 제조된다. 예컨대, 상기 위상 마스크용 매체는 포토폴리머(photopolymers), 무기 크리스탈(inorganic crystal), 포토그래픽 필름(photographic film) 등으로 형성될 수 있다. 상기한 위상 마스크용 매체를 형성하는 물질은, 소정의 패턴을 갖는 광이 투사될 경우에 그 광이 직접 투사되는 부분, 즉 상기 패턴의 온 픽셀에 대응하는 부분의 굴절률만을 변화시키는 특성을 갖는 것이라면, 그 종류에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 정보 처리 장치의 2레벨 위상 마스크에 대한 개략적인 평면도 및 단면도가 각각 도시되어 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 2레벨 위상 마스크(270)는 균일한 소정의 두께(d)를 갖는 상기 위상 마스크용 매체를 이용하여 제조되고, 굴절률이 서로 다른 2가지의 종류의 픽셀들이 조합된 구성을 갖는다. 그 하나는 제1 굴절률을 가지는 제1 픽셀(272)들의 집합이고, 다른 하나는 제2 굴절률을 가지는 제2 픽셀(274)들이 집합이다. 여기서, 제1 굴절률은 광이 직접 투사된 후에 변화된 굴절률이고, 제2 굴절률은 위상 마스크용 매체 자체의 굴절률, 즉 광이 투사되기 전의 값이다. 상기 제1 픽셀(272)과 제2 픽셀(274)은 임의로 조합되어 분포되어 있을 수 있는데, 위상 마스크(270)로서의 기능을 고려하여 서로 동일한 개수의 픽셀들이 랜덤(ramdom)하게 분산되어 분포되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 픽셀(272)을 통과하는 신호광(여기서 신호광은 광 정보를 기록할 때에 이용되는 광을 칭한다)의 위상은 180°만큼 쉬프트된다. 반면, 제2 픽셀(274)을 통과하는 신호광의 위상은 그대로 유지된다.
그리고, 상기 2레벨 위상 마스크(270)는 공간 광 변조기를 갖는 광 정보 처리 장치에서, 위상 마스크가 설치될 위치에 상기 위상 마스크용 매체를 설치한 다음, 상기 공간 광 변조기에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된 신호광을 상기 위상 마스크용 매체에 투사하여 제조될 수 있다. 즉, 상기 변조된 신호광의 투사에 의하여 상기 위상 마스크용 데이터페이지의 이미지가 그대로 위상 마스크용 매체에 전사된다. 그 결과, 상기 위상 마스크용 데이터페이지의 온 픽셀에 대응하는 위상 마스크용 매체의 부분에는 그것의 굴절률이 변화하여 제1 픽셀들을 형성하고, 상기 위상 마스크용 데이터페이지의 오프 픽셀에 대응하는 위상 마스크용 매체의 부분은 굴절률이 변화하지 않으며 제2 픽셀들을 형성한다.
이러한 변조된 신호광의 투사에 의하여, 위상 마스크용 매체의 해당 픽셀들의 굴절률은 변화하지만, 그것의 두께는 거의 일정한 두께를 유지한다. 즉, 제조된 위상 마스크(270)의 두께는 비록 제1 픽셀(22)에 해당되는 부분에 약간의 수축이 발생할 수도 있지만, 그 수축되는 비율은 0.1% 이하로서 아주 미미하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위상 마스크(270)는 제1 픽셀(272) 부분이나 제2 픽셀(274) 부분에 상관없이 실질적으로 균일한 두께(d)를 갖는다.
도 9에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 정보 처리 장치의 4레벨 위상 마스크(270a)에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다.
도 9를 참조하면, 4레벨 위상 마스크(270)는 균일한 소정의 두께(d)를 갖는 상기 위상 마스크용 매체를 이용하여 제조되고, 굴절률이 서로 다른 4가지의 종류의 픽셀들이 조합된 구성을 갖는다. 그 하나는 제1 굴절률을 가지는 제1 픽셀(272a)들의 집합이고, 다른 하나는 제2 굴절률을 가지는 제2 픽셀(274a)들이 집합이고, 다른 하나는 제3 굴절률을 가지는 제3 픽셀(276a)들의 집합이고, 마지막 하나는 제4 굴절률을 가지는 제4 픽셀(278a)들의 집합이다. 여기서, 제4 굴절률은 위상 마스크용 매체 자체의 굴절률, 즉 광이 투사되기 전의 값이고, 제1, 2, 및 3 굴절률은 광이 직접 투사된 후에 변화된 굴절률로서, 투사된 광량에 따라서 그 굴절률이 서로 상이하다. 상기 제1 픽셀(272a), 제2 픽셀(274a), 제3 픽셀(276a), 및 제4 픽셀(278a)들도 임의로 조합되어 분포되어 있을 수 있는데, 위상 마스크(270)로서의 기능을 고려하여 각각의 픽셀들이 랜덤하게 분산되어 분포되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 제1 픽셀(272a), 제2 픽셀(274a), 및 제3 픽셀(276a)을 통과하는 신호광의 위상은 각각 90°, 180°, 및 270°씩 쉬프트된다. 반면, 제4 픽셀(278a)을 통과하는 신호광의 위상은 그대로 유지된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래피 처리 장치의 개략적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 광 정보 처리 장치(200)는 광원 시스템(도시하지 않음), 공간 광 변조기(210), 1:1 광 투사 시스템(260), 위상 마스크(270), 푸리에 렌즈(220), 광 정보 저장 매체(230)를 로딩하기 위한 로딩 수단(도시하지 않음), 역푸리에 렌즈(240) 및 광 정보 검출기(250)를 포함하여 구성된다. 상기한 광 정보 기록 장치(200)의 구성은, 1:1 광 투사 시스템(260)이 더 포함되어 있다는 것을 제외하면, 위상 마스크를 구비한 종래의 광 정보 처리 장치의 구성과 거의 동일하다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 광 정보 처리 장치(200)에서는 위상 마스크(270)의 재질, 구성, 및 그 제조 방법이 종래의 위상 마스크와는 상이하다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 유리 기판에 소정의 깊이로 홈이 식각되어 있는 구성을 갖는 종래의 위상 마스크는 사용하지 않는다.
광 정보 처리 장치(200)의 광원 시스템(도시하지 않음)은 이 분야의 통상적인 광 발생 장치이다. 예컨대, 광 정보 처리 장치(200)가 각도 다중화를 이용하는 장치인 경우에, 상기 광원 시스템은 광원, 광원에서 발생한 광을 신호광(202)과 기준광(204)으로 분리시키기 위한 빔 스플리터(Beam Splitter), 상기 신호광(202) 및/또는 기준광(204)의 경로를 수정하기 위한 반사 미러 시스템, 및 상기 기준광(204)이 광 정보 저장 매체(230)에 투사되는 각도를 제어하기 위한 수단 등을 구비할 수 있다. 하지만, 상기 광원 시스템이 광 정보 처리 장치에서 요구되는 신호광(202)과 기준광(204)을 발생시키는 장치이고 또한 본 발명의 기술 사상에 부적합 장치가 아니라면, 상기 광원 시스템의 구성에 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
공간 광 변조기(210)는 상기 광원 시스템으로부터 조사된 신호광(202)을 변조시키기 위한 장치이다. 공간 광 변조기(210)는 다수의 픽셀로 이루어진 평면 어레인 데이터페이지를 갖는다. 그리고 공간 광 변조기(210)를 통과한 신호광(202)은 위상 마스크용 데이터페이지의 정보나 광 정보 저장 매체(230)에 실제로 기록될 데이터페이지의 정보가 적재되도록 변조된다. 이하에서는, 위상 마스크용 데이터페이지 정보가 적재되도록 변조된 신호광은 제1 신호광이라고 하고, 광 정보 저장 매체(230)에 기록될 실제 데이터페이지의 정보가 포함되도록 변조된 신호광은 제2 신호광이라 칭하기로 한다.
1:1 광 투사 시스템(260)은 공간 광 변조기(210)에 의해 변조된 제1 신호광 및 제2 신호광을 위상 마스크(270)에 그대로 투사하기 위한 장치이다. 즉, 1:1 광 투사 시스템(260)은 공간 광 변조기(210)의 상기 데이터페이지의 정보가 그대로 위상 마스크용 매체(이에 대해서는 후술한다) 또는 위상 마스크(270)에 투사되도록 한다. 보다 구체적으로, 1:1 광 투사 시스템(260)은 공간 광 변조기(210)의 상기 위상 마스크용 데이터페이지의 정보를 나타내는 픽셀들의 평면 어레이, 즉 변조된 제1 신호광을 위상 마스크용 매체에 투사하여 상기 평면 어레이가 상기 위상 마스크용 매체에 그대로 결상되도록 한다. 그리고 1:1 광 투사 시스템(260)은 공간 광 변조기(210)의 실제로 기록될 데이터페이지의 정보를 나타내는 픽셀들의 평면 어레이, 즉 변조된 제2 신호광도 그대로 위상 마스크(270)에 투사시킨다.
위상 마스크(270)는 1:1 광 투사 시스템(260)을 통해 전사된 신호광, 보다 구체적으로는 상기 제2 신호광(202)의 위상을 쉬프트시키기 위한 장치이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 위상 마스크(270)의 기능은 종래의 위상 마스크의 기능과 동일하다. 그러나 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 위상 마스크(270)는 그 재질, 구성, 및 제조 방법이 종래의 위상 마스크와는 상이하다. 위상 마스크(270)의 제조방법에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
그리고 광 정보 처리 장치(200)는 푸리에 렌즈(220), 광 정보 저장 매체(230), 역푸리에 렌즈(240), 및 광 정보 검출기(250)를 더 구비한다. 그런데 상기 푸리에 렌즈(220), 광 정보 저장 매체(230), 역푸리에 렌즈(240), 및 광 정보 검출기(250)의 구성, 특성 및/또는 기능은 종래의 광 정보 처리 장치의 구성, 특성 및/또는 기능과 동일하므로, 이하에서는 이들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 위상 마스크의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 위상 마스크는 그것이 구비될 광 정보 처리 장치, 예컨대 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래피 처리 장치(200)를 이용하여 제조된다는 점에서 종래의 위상 마스크와는 상이하다. 이를 위하여, 위상 마스크(270)가 제조되기 전의 상기 홀로그래피 처리 장치(200)에는 위상 마스크(270) 대신에 위상 마스크용 매체가 구비되어 있다. 전술한 바와 같이, 상기 위상 마스크용 매체는 포토폴리머(photopolymers), 무기 크리스털(inorganic crystal), 또는 포토그래픽 필름(photographic film) 등과 같은, 이 분야의 통상적인 홀로그래피 광 정보 저장 매체와 동일한 물질로 제조될 수 있다. 이러한 위상 마스크용 매체는, 변조된 제1 신호광(202)의 투사에 의하여, 공간 광 변조기(210)에 입력된 데이터페이지를 나타내는 픽셀들의 평면 어레이에서 온 픽셀에 대응하는 부분의 광 굴절률이 변화하는 물질이다. 그리고 상기 광 굴절률의 변화량은 위상 마스크용 매체의 광학적 특성 및 투사된 제1 신호광(202)의 광량 등에 따라서 달라질 수 있다.
도 11에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2레벨 위상 마스크의 제조방법을 보여주는 흐름도가 도시되어 있다.
도 11을 참조하면, 우선 광 정보 처리 장치(200)의 공간 광 변조기(210)에 신호광을 조사한다(S1). 이 단계에서 공간 광 변조기(210)에는 위상 마스크용 데이터페이지 정보가 입력되도록 조작된다. 상기 데이터페이지는 임의의 디지털 데이터 예컨대, 동일한 수의 0(Off 픽셀)과 1(On 픽셀)이 임의로 조합된 데이터페이지일 수 있다. 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 입력된 공간 광 변조기(210)에 신호광(202)이 조사된 결과, 상기 위상 마스크용 데이터페이지 정보가 적재되도록 변조된 제1 신호광이 얻어진다.
계속해서, 상기 변조된 제1 신호광을 상기 위상 마스크용 매체에 투사한다(S2). 상기 제1 신호광의 투사에는 전술한 1:1 광 투사 시스템(260)이 사용될 수 있다. 상기 위상 마스크용 매체에 상기 변조된 제1 신호광이 투사되면, 기준광(204)과의 간섭이 없어도 공간 광 변조기(210)에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 상기 위상 마스크용 매체에 결상된다. 즉, 상기 위상 마스크 제조용 데이터페이지 정보를 나타내는 온 픽셀과 오프 픽셀이 임의로 조합된 데이터페이지의 픽셀 어레이, 즉 이미지가 그대로 위상 마스크용 매체에 전사된다. 따라서, 공간 광 변조기(210)에서 온인 픽셀은 상기 위상 마스크용 매체의 대응하는 부분은 광이 직접 도달하여 그것의 굴절률을 변화시켜서 제1 픽셀(도 8a의 참조 번호 272)로 되고, 공간 광 변조기(210)에서 오프인 픽셀은 상기 위상 마스크용 매체의 대응하는 부분은 광이 직접 도달하지 않기 때문에, 원래의 굴절률이 유지하여 제2 픽셀(도 8a의 참조 번호 274)이 된다.
이와 같은 방법으로 기록된 제1 픽셀(272)과 제2 픽셀(274)의 어레이를 갖는 위상 마스크용 매체에서는 제1 픽셀(272)에서의 굴절률이 변화된다. 예컨대, 어떠한 데이터페이지의 정보도 기록되지 않은 위상 마스크용 매체의 굴절률을 n이라고 할 경우에, 상기 위상 마스크용 매체의 제2 픽셀의 굴절률은 그대로 n이지만, 상기 위상 마스크용 매체의 제1 픽셀은 굴절률이 n'로 변화한다.
이와 같이 변화된 위상 마스크용 매체의 굴절률은 아래 수학식 3에 표시된 바와 같이, 상기 위상 마스크용 매체에 투사되는 광, 즉 제2 신호광의 파장을 쉬프트시킨다. 수학식 3을 참조하면, 소정의 두께(d)를 갖는 위상 마스크용 매체를 사용할 경우에, 투사되는 제1 신호광의 광량을 조절하여 상기 위상 마스크용 매체의 굴절률의 변화(n'-n)를 적절히 제어하면, 쉬프트되는 제2 신호광의 파장의 크기도 임의로 제어할 수 있다. 예컨대, 2레벨 위상 마스크를 제조하고자 할 경우에는 하기 수학식 3의 우변이 π가 되도록 위상 마스크용 매체의 굴절률의 변화를 제어할 수 있다. 그 결과, 위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 기록된 위상 마스크용 매체는, 광 정보 기록 장치(200)의 광원 시스템으로부터 투사되는 제2 신호광의 위상을 변화시키는 기능, 즉 종래의 위상 마스크와 동일한 기능을 수행할 수 있다.
Figure 112006024041124-pat00003
여기서, d는 위상 마스크용 매체의 두께를 나타내고, λ는 제2 신호광의 파장을 나타낸다.
계속해서, 상기 위상 마스크용 매체에 후노광(post-exposure)을 실시한다(S3). 상기 후노광 공정은 상기 위상 마스크용 매체에 기록된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보를 반영구적으로 저장하기 위한 것이다. 상기 후노광 공정의 결과 2레벨 위상 마스크(270)가 완성되며, 상기 위상 마스크용 매체는 광 정보 처리 장치(200)의 2레벨 위상 마스크(270)로서 기능 하게 된다.
또한, 상술한 2레벨 위상 마스크의 제조 방법을 응용하면, 멀티 레벨 위상 마스크(multi-level phase mask, 예컨대 n레벨 위상 마스크)도 용이하게 제조할 수 있다. 그 하나의 방법은 도 12에 도시되어 있다.
도 12를 참조하면, 위상 마스크용 데이터페이지 정보를 적절히 변화시키면서 상기 S1 단계와 S2 단계를 n-1회 반복해서 수행하고, 최종적으로 상기한 후노광 단계(S3)를 실시하면, 굴절률이 서로 다른, 즉 n가지 값의 굴절률을 갖는 픽셀들이 조합된 예컨대, 상술한 도 9의 제1, 2, 3, 및 4픽셀(272a, 274a, 276a, 및 278a)들이 조합된 위상 마스크를 제조할 수가 있다.
멀티 레벨 위상 마스크를 제조하기 위한 다른 방법은 원하는 굴절률의 변화의 크기에 따라서, 공간 광 변조기의 온 픽셀에 의하여 위상 마스크용 매체에 투사되는 신호광의 광량을 픽셀별로 다르게 하는 것이다. 예컨대, 공간 광 변조기의 픽셀별로 온 픽셀로 유지되는 시간을 차등화시키거나 또는 픽셀별로 광의 세기를 다르게 함으로써, 위상 마스크용 매체에 투사되는 신호광의 광량이 단계적으로 차등화되도록 제어할 수 있다. 이 경우에, 상기 공간 광 변조기는 마이크로 미러 디바이스 또는 엘시디(LCD)를 구비하는 장치일 수 있다. 따라서, 차등화된 광량에 따라서 위상 마스크용 매체의 굴절률의 변화량도 달라지므로, 굴절률에 따라서 분류되는 다수의 픽셀군(즉, 3개 이상의 픽셀군)으로 이루어진 위상 마스크를 제조할 수 있다.
이러한 멀티 레벨 위상 마스크(즉, n레벨 위상 마스크로서 n은 3이상의 정수)를 제조하기 위하여, 종래에는 유리 기판을 n-1회로 나누어서 식각하여 n레벨 위상 마스크를 제조하였다. 그런데 이 방법은 n-1개의 포토 마스크를 사용하는 n-1회의 포토리소그라피 공정을 필요로 하므로, 위상 마스크를 제조하는데 있어서 비용과 시간이 많이 필요하다. 그러나 본 발명에 의하면, 광 정보 처리 장치 내에서 간단하고 저렴한 방법으로 n레벨 위상 마스크를 제조할 수가 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따라 제조된 2레벨 위상 마스크 및 멀티 레벨 위상 마스크는 제1 신호광을 이용하여 공간 광 변조기(210)에 입력된 위상 마스크용 데이터페이지의 정보를 위상 마스크용 매체에 그대로 기록함으로써 제조된 것이다. 즉, 최초의 위상 마스크용 매체에는 아무런 픽셀 구분이 되어 있지 않지만, 상기 제1 신호광의 조사 및 이에 의한 위상 마스크 데이터페이지의 정보를 기록함으로써, 다수의 제1 픽셀 및 제2 픽셀(또는, 제3, 4, … 픽셀)에 의하여 구획된 위상 마스크를 만들 수가 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 공간 광 변조기의 데이터페이지의 픽셀과 위상 마스크의 픽셀이 자동으로 1:1로 대응되게 된다. 즉, 본 발명에 따른 위상 마스크는, 그것의 픽셀이 공간 광 변조기의 데이터페이지의 픽셀에 맞게 정렬되도록 제조된다. 그리고 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치는 이렇게 제조된 공간 광 변조기와 위상 마스크를 구비한다. 따라서, 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치를 이용하면, 공간 광 변조기와 위상 마스크의 오정렬에 따른 종래의 문제점을 근본적으로 해결할 수가 있다.
본 발명에 따른 광 정보 처리 장치는 위상 마스크를 구비하기 때문에, 신호광이 광 정보 저장 매체에 집중되어서 상기 광 정보 저장 매체가 손상되거나 다이내믹 레인지가 감소하는 문제점을 방지할 수가 있다. 그리고, 상기 위상 마스크를 별도로 제조하여 공간 광 변조기와 기구적으로 정렬시키는 것이 아니라, 상기 공간 광 변조기가 갖는 위상 마스크용 데이터페이지의 이미지를 상기 광 정보 처리 장치 의 위상 마스크용 매체에 그대로 투사하여, 상기 광 정보 처리 장치 내에서 자체적으로 제조된다. 따라서, 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치는 공간 광 변조기와 위상 마스크 간의 정렬이, 위상 마스크의 제조 과정에서 자체적으로 이루어진다. 그 결과, 본 발명에 따른 위상 마스크를 구비한 광 정보 처리 장치는 광 정보의 기록 및 재생에서의 오류가 발생하는 것을 방지하여, 데이터 검출의 정확도를 향상시킬 수가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 광 정보 처리 장치의 위상 마스크의 제조방법에서는 고비용의 포토리소그라피 공정을 사용하지 않는다. 따라서, 본 발명에 의하면 위상 마스크를 구비한 광 정보 처리 장치의 생산 비용을 절약할 수 있다. 그리고 멀티 레벨 포토마스크를 제조하는데 있어서도, 제조 비용을 낮추고 제조기간을 단축할 수가 있다.

Claims (15)

  1. 삭제
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  10. 삭제
  11. 위상 마스크의 제조에 이용되는 제1 신호광, 광 정보의 기록에 이용되는 제2 신호광, 및 상기 제2 신호광에 상응하는 기준광을 발생시키기 위한 광원 시스템;
    위상 마스크용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제1 신호광을 변조하고, 또한 기록용 데이터페이지의 정보가 적재되도록 상기 제2 신호광을 변조시키기 위한 공간 광 변조기;
    제1 굴절률을 갖는 다수의 제1 픽셀들 및 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖는 다수의 제2 픽셀들의 조합으로 구성된 픽셀들의 평면 어레이로 이루어진 위상 마스크;
    상기 위상 마스크에 의하여 위상 쉬프트된 상기 제2 신호광을 푸리에 변환시키기 위한 푸리에 렌즈; 및
    상기 푸리에 렌즈의 푸리에 평면에 위치하고, 상기 기준광과 상기 변환된 제2 신호광 사이의 간섭 패턴을 기록하여 상기 기록용 데이터페이지의 정보를 저장하기 위한 광 정보 저장 매체를 로딩하기 위한 로딩 수단을 구비한 광 정보 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광 정보 처리 장치는 상기 변조된 제1 신호광을 상기 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질에 투사하기 위한 1:1 광 투사 렌즈 시스템을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광 정보 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 광 정보 처리 장치는 상기 기준광을 상기 광 정보 저장 매체에 조사하여 상기 광 정보 저장 매체에 저장된 상기 기록 데이터페이지의 정보를 검출하기 위한 광 정보 검출기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광 정보 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 위상 마스크는 홀로그래피 광 정보 저장 매체용 물질로 형성된 위상 마스크용 매체로 이루어진 것을 특징으로 하는 광 정보 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 픽셀들의 평면 어레이는 상기 제1 굴절률 및 상기 제2 굴절률과는 다른 굴절률을 갖는 픽셀들로 이루어진 하나 이상의 픽셀군을 더 갖는 것을 특징으로 하는 광 정보 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373371B (zh) * 2007-08-21 2013-06-12 汤姆森特许公司 全息数据存储的相位掩模

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030057289A (ko) * 2001-12-27 2003-07-04 가부시끼가이샤 에키쇼 센탄 기쥬츠 가이하쯔 센터 홀로그램 마스크 제작용 노출방법 및 장치, 및 이러한홀로그램 마스크를 이용한 기록방법
KR20050092602A (ko) * 2004-03-16 2005-09-22 주식회사 대우일렉트로닉스 Ｈｄｄｓ 마스터 디스크 제조 장치 및 제조 방법과ｈｄｄｓ ｒｏｍ 디스크의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030057289A (ko) * 2001-12-27 2003-07-04 가부시끼가이샤 에키쇼 센탄 기쥬츠 가이하쯔 센터 홀로그램 마스크 제작용 노출방법 및 장치, 및 이러한홀로그램 마스크를 이용한 기록방법
KR20050092602A (ko) * 2004-03-16 2005-09-22 주식회사 대우일렉트로닉스 Ｈｄｄｓ 마스터 디스크 제조 장치 및 제조 방법과ｈｄｄｓ ｒｏｍ 디스크의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101373371B (zh) * 2007-08-21 2013-06-12 汤姆森特许公司 全息数据存储的相位掩模

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