KR101211845B1 - holographic storage device using solid immersion lens, storage method and recording method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치는, 빔을 조사하는 광원수단과, 빔을 디스크의 기록층에 포커싱하는 대물렌즈계가 구비되는 광학수단과, 광원수단과 광학수단 사이의 광경로를 형성하는 광로형성수단이 구비되는 홀로그래픽 기록장치에 있어서, 광로형성수단에 구비되며, 광학수단 및 디스크측으로 입사중인 하나의 빔을 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하는 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator); 및 광학수단에 구비되며, 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 증가시켜 디스크의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시키는 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens);를 포함한다.The present invention relates to a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens. A holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to an embodiment of the present invention includes optical means including a light source means for irradiating a beam, an objective lens system for focusing the beam on a recording layer of a disc, a light source means and an optical means. A holographic recording apparatus having optical path forming means for forming an optical path therebetween, comprising: an optical path forming means, for separating an optical means and one beam incident on the disk side into a signal beam and a reference beam on the same optical path Spatial Light Modulator (SLM); And a solid immersion lens provided in the optical means, which reduces the size (d = λ / NA) of the beam spot focused on the recording layer of the disc by increasing the numerical aperture (NA = nsinθ) of the objective lens system. (SIL, Solid Immersion Lens);
Description
본 발명은 홀로그래픽 데이터 기록장치, 이를 이용한 기록방법 및 재생방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a holographic data recording apparatus, a recording method and a reproduction method using the same.
광정보를 처리하는 광정보 처리장치로서 CD(compact disc), DVD(digital versatile disc), HD-DVD, 블루레이디스크(BD, Blu-ray Disc) 등이 사용되고 있으며, 대용량 저장 능력을 갖는 차세대 저장 시스템에 대한 요구가 증대되면서, 근접장 기록장치(NFR, Near Field Recording), 홀로그래피(holography)를 이용한 광정보 처리 장치가 주목받고 있다.As an optical information processing device that processes optical information, compact discs (CDs), digital versatile discs (DVDs), HD-DVDs, and Blu-ray Discs (BDs) are used. As the demand for a system increases, optical information processing apparatuses using near field recording (NFR) and holography have attracted attention.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는 이미지 정보의 기록 및 재생의 원리상 페이지 지향적인 메모리(page-oriented memory)로써, 병렬 신호 처리 방식의 입출력 방식을 사용하여, 도트 단위 방식의 CD나 DVD에 비해 근본적으로 데이터 전송률을 고속화할 수 있다.Optical information processing apparatus using holography is a page-oriented memory in principle of recording and reproducing image information. This can speed up the data rate.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는 원본 데이터의 이미지 정보를 포함하는 신호광(information beam)과 기준광(reference beam)을 광정보 기록매체(recording medium)로 중첩시켜 조사하고, 이로 인한 간섭패턴(interference pattern)을 광정보 기록매체에 기록한다.An optical information processing apparatus using holography superimposes an information beam and a reference beam including image information of original data onto an optical information recording medium and irradiates an interference pattern resulting from the interference pattern. Is recorded on the optical information recording medium.
그리고 기록된 광정보를 재생하기 위해서는, 기준광을 광정보 기록매체로 조사하면, 기준광이 상기 간섭패턴에 의해 회절되어 재생광이 발생한다. 기록용 기준광과 재생용 기준광이 동일하면 기록시 신호광에 포함된 광정보와 동일한 광정보가 포함된 재생광이 발생한다.In order to reproduce the recorded optical information, when the reference light is irradiated onto the optical information recording medium, the reference light is diffracted by the interference pattern to generate regenerated light. If the recording reference light and the reproduction reference light are the same, reproduction light containing the same optical information as the optical information included in the signal light during recording is generated.
한편, 재생광을 통해 재생되는 데이터 페이지의 이미지는 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 또는 CCD(charge coupled device)와 같은 수광소자를 통해 검출되며, 검출된 데이터 페이지는 일련의 신호 처리 및 디코딩 과정을 거쳐 원본 데이터로 복원된다.On the other hand, the image of the data page reproduced by the reproduction light is detected by a light receiving element such as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) or a charge coupled device (CCD), the detected data page is subjected to a series of signal processing and decoding process The original data is restored.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는 이미지 정보를 기록매체의 동일 장소에 중첩 기록하는 다중화 기법을 통해 저장밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있으나, 기록 및 재생에 사용되는 렌즈의 개구수가 1이하의 광학시스템을 사용함으로써 기록된 스폿의 사이즈가 마이크로 단위로 기록되었다. The optical information processing apparatus using holography can dramatically improve the storage density through a multiplexing technique in which image information is superimposed on the same place of a recording medium, but an optical system having a numerical aperture of 1 or less of a lens used for recording and reproduction can be used. By use, the size of the recorded spot was recorded in micro units.
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치 중, 컬리니어 홀로그래피(collinear holography)의 경우, 중첩기록이 적용되고 있으나, 기록용 대물렌즈의 낮은 개구수로 인해 면적밀도가 낮으며, 마이크로 홀로그래피(micro holography)의 경우, 다층(75층)으로 기록하고 있으나 포인팅 위치를 정밀하게 이동시키기 위해 복잡한 서보기술이 요구된다는 어려움이 있다.
In the optical information processing apparatus using holography, superposition recording is applied in the case of collinear holography, but the area density is low due to the low numerical aperture of the objective lens for recording, and in the case of micro holography Although recording in multiple layers (75 layers) is difficult, complicated servo technology is required to precisely move the pointing position.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 기록된 스폿의 사이즈를 나노 단위로 축소시켜 중첩기록하는 것에 의해, 기록매체의 저장밀도를 보다 향상시킴으로써, 단층 기록에 의해서도 일반적인 홀로그래피 이상의 저장용량을 구현가능하도록 하는 홀로그래픽 데이터 기록장치, 이를 이용한 기록방법 및 재생방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention devised to solve the problems described above, by reducing the size of the recorded spot by nano units to overlap recording, further improves the storage density of the recording medium, the storage of more than normal holography even by single layer recording An object of the present invention is to provide a holographic data recording apparatus capable of realizing a capacity, a recording method and a reproducing method using the same.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 빔을 조사하는 광원수단(10)과, 빔을 디스크(90)의 기록층에 포커싱하는 대물렌즈계가 구비되는 광학수단(30)과, 상기 광원수단(10)과 광학수단(30) 사이의 광경로를 형성하는 광로형성수단(20)이 구비되는 홀로그래픽 기록장치에 있어서, 상기 광로형성수단(20)에 구비되며, 상기 광학수단(30) 및 디스크(90)측으로 입사중인 하나의 빔을 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하는 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator)(22); 및 상기 광학수단(30)에 구비되며, 상기 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 증가시켜 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시키는 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32);를 포함하여 구성되는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 기술적 요지로 한다.The present invention for achieving the object as described above, the
여기서, 상기 광원수단(10)은, 데이터 기록 시, 파장λ= 532nm인 녹색 레이저를 조사하는 녹색광조사기(11);를 포함하여 구성될 수 있다.The light source means 10 may include a
그리고, 상기 공간 광 변조기(22)는, 빔이 통과하는 경로상에, 빔의 단면을 중앙부와 둘레부로 분리하여 구획하는 폐쇄 고리형상의 광소거부(22a)를 디스플레이할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 공간 광 변조기(22)는, 폐쇄 고리형상을 가지는 상기 광소거부(22a) 내측의 영역을 선택적으로 생성 또는 소멸시거나, 상기 광소거부(22a) 자체를 소멸시키는 다수의 모드로 전환될 수 있다.In addition, the
그리고, 상기 광소거부(22a) 내측에 위치하는 빔의 중앙부는 신호빔이 되고, 상기 광소거부(22a) 외측에 위치하는 빔의 둘레부는 기준빔이 될 수 있다.In addition, a central portion of the beam positioned inside the photo-
또한, 상기 광로형성수단(20)은, 상기 공간 광 변조기(22)에 의해 분리된 선형편광(linear polarization)상태의 신호빔과 기준빔에 1/4 파장만큼의 위상차를 주어 원형편광(circular polarization)으로 변환하여 상기 광학수단(30)측으로 입사시키는 1/4파장판(QWP, guarter wave plate, quarter wave length plate)(24);을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the optical path forming means 20 gives a phase difference of about 1/4 wavelength to a signal beam and a reference beam in a linear polarization state separated by the
그리고, 상기 디스크(90)에서 포커싱된 후, 반사되어 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 빔에서 S편광을 분리하여 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor), CCD(charge coupled device)와 같은 수광소자측으로 반사시키는 제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23);를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, after focusing on the
또한, 상기 고체침지렌즈(32)는, 상기 대물렌즈계의 대물렌즈(31)와 디스크(90) 사이에서 상기 디스크(90)의 기록층과 0nm 이상 내지 20nm 이하의 간격을 두고 설치될 수 있다.The
그리고,상기 고체침지렌즈(32)는, 상기 대물렌즈계를 포함한 광학계의 개구수가 1을 초과하도록 하는 굴절율을 가질 수 있다.The
또한, 상기 광원수단(10)은, 파장λ= 633nm인 적색 레이저를 빔을 조사하는 적색광조사기(12);를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the light source means 10 may include a
그리고, 상기 광로형성수단(20)은, 상기 적색광조사기(12)에서 조사되는 적색 레이저가 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로로 진행되도록 반사시키는 제2광선 분할기(BS, Beam splitter)(21);를 포함하여 구성될 수 있다.The optical
또한, 본 발명은, 상기 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator)(22)를 이용하여, 상기 광원수단(10)에서 조사된 하나의 빔을 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하여, 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 진행시키는 빔분리단계; 상기 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32)를 이용하여, 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 1이상으로 증가시켜, 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시키는 빔축소단계; 및 상기 빔축소단계에서 사이즈가 축소된 신호빔, 기준빔을 상기 디스크(90) 기록층상의 동일지점에 포커싱하며 데이터를 기록하되, 스폿의 일부를 중첩하며 기록하는 중첩기록단계;를 포함하여 구성되는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 기록방법을 다른 기술적 요지로 한다.In addition, the present invention, by using the spatial light modulator (SLM, Spatial Light Modulator) (22), by separating the one beam irradiated from the light source means 10 into a signal beam and a reference beam on the same optical path, A beam separation step of advancing toward the light source means 10 and the
여기서, 상기 적색광조사기(12)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로측으로 적색 레이저를 조사하는 적색광조사단계; 데이터 기록을 위한 광경로상에 설치된 상기 제2광선 분할기(BS, Beam splitter)(21)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로상에서 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 적색 레이저의 진행방향을 전환시키는 적색광조정단계; 및 상기 적색광조정단계를 거쳐 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 입사되는 적색 레이저를 상기 디스크(90)상의 기록위치에 포커싱하며 기록위치를 확인, 조정하는 초점위치확인단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.Here, the red light irradiation step of irradiating the red laser to the light path side for data recording by using the
또한, 본 발명은, 상기 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator)(22)가 제공하는 상기 광소거부(22a)의 형상을, 폐쇄 고리형상의 선형에서, 폐쇄 고리형상의 내측 영역이 소멸된 면형으로 전환하여 신호빔을 소거시키는 신호빔 소거단계; 제1항에 의한 상기 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32)를 이용하여, 상기 모드전환단계를 거쳐 잔류된 기준빔을, 1이상의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)로 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱시키는 기준빔 포커싱단계; 상기 제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23)를 이용하여, 상기 디스크(90)의 기록위치로 포커싱된 후, 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 기준빔에서, S편광을 분리하는 기록데이터 추출단계; 및 상기 기록데이터 추출단계에서 추출된 S편광을 수광소자로 입사시켜, 상기 디스크(90)에서 반사된 기준빔으로부터 재생신호를 출력하는 데이터 재생단계;를 포함하여 구성되는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 재생방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
In addition, the present invention is a planar shape in which the shape of the
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은, 고체침지렌즈(SIL : Solid Immersion Lens)를 이용하여 기록 스폿의 사이즈를 축소시키면서도, 공간 광 변조기(SLM:Spatial Light Molulator)로 하나의 레이저 빔을 신호빔과 기준빔으로 분리하여 기록 스폿을 중첩하며 기록 가능하도록 한다.According to the present invention having the above-described configuration, while reducing the size of the recording spot by using a solid immersion lens (SIL), a single laser beam is signaled by a spatial light modulator (SLM). And recording beams are superimposed and separated by a reference beam.
고체침지렌즈를 이용하여 개구수를 1이상으로 증가시킴으로서, 기록 스폿의 사이즈를 나노 사이즈로 축소시켜 중첩기록할 수 있으며, 기록 스폿를 중첩하여 기록하는 다중화기법을 적용하는 것에 의해, 기록매체의 저장밀도를 보다 향상시켜, 단일 기록층에 보다 많은 정보를 기록할 수 있다.By increasing the numerical aperture to 1 or more using a solid immersion lens, the size of the recording spot can be reduced to nano size for superimposed recording, and the storage density of the recording medium can be applied by applying a multiplexing technique for superimposing recording spots. Can be further improved to record more information in a single recording layer.
또한, 단일 광경로상에서 기록, 재생 및 디스크 위치제어를 구현함으로써, 기존의 복잡한 광학시스템을 단순화하여 소형 광학계를 구축할 수 있으며, 단일 기록층의 저장용량을 향상시키는 것에 다층 기록을 위한 광학부품의 미세 이동 등에 소요되던 기계적인 구동을 최소화함으로써, 포인팅 위치를 정밀하게 이동시키기 위해 따르던 서보제어의 어려움을 해결할 수 있다.In addition, by implementing recording, reproducing and disc position control on a single optical path, it is possible to build a compact optical system by simplifying an existing complex optical system, and to improve the storage capacity of a single recording layer. By minimizing the mechanical driving required for fine movement, it is possible to solve the difficulty of servo control that has been followed to precisely move the pointing position.
그리고, 기존의 홀로그래피(holography) 기록장치, 근접장 기록장치(NFR : Near Field Recording)에 비해 보다 우수한 기록밀도를 구현할 수 있으면서도, 기존의 홀로그래피 기록장치, 근접장 기록장치와 호환가능하여, 차세대 광 정보저장장치로서 고해상도 영화 및 데이터 백업분야에 광범위하게 적용할 수 있다.
In addition, it is possible to realize better recording density than the conventional holography recording device and near field recording device (NFR), and it is compatible with the existing holography recording device and near field recording device to store next-generation optical information. As a device, it can be widely applied to high resolution movies and data backup fields.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 도시한 개념도
도 2 - 공간 광 변조기와 고체침지렌즈를 이용하여 녹색 레이저를 신호빔과 기준빔으로 분리, 축소하여 디스크상에 포커싱하며 기록하는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도
도 3 - 적색 레이저를 이용하여 포커싱하는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도
도 4 - 신호빔, 기준빔이 디스크에 포커싱되는 상태와, 신호빔, 기준빔의 사이즈와 빔의 진행상태에 따른 광도를 표시한 사진
도 5 - 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 데이터 기록장치에 의해 수광소자로 입사되는 광정보 재생광의 위치 선택성을 도시한 그래프
도 6 - 공간 광 변조기와 고체침지렌즈를 이용하여 신호빔을 소거하고 기준빔만을 디스크상에 포커싱하며 재생하는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도
도 7 - 도 4의 집속된 빔 스폿의 재생신호를 나타내는 그래프1-a conceptual diagram showing a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to an embodiment of the present invention
2 is a conceptual diagram illustrating an example of a process of recording and focusing on a disk by dividing and reducing a green laser into a signal beam and a reference beam using a spatial light modulator and a solid immersion lens;
3 is a conceptual diagram illustrating an example of a process of focusing using a red laser;
4-Photograph showing the state in which the signal beam and the reference beam are focused on the disc, and the luminance according to the size of the signal beam and the reference beam and the traveling state of the beam.
5 is a graph showing the position selectivity of the optical information reproduction light incident on the light receiving element by the holographic data recording apparatus according to the embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a process of erasing a signal beam, focusing only a reference beam on a disk, and playing the same using a spatial light modulator and a solid immersion lens; FIG.
7 to 4 are graphs showing a reproduction signal of the focused beam spot of FIG.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to an embodiment of the present invention.
본 발명은, 빔을 조사하는 광원수단(10)과, 빔을 디스크(90)의 기록층에 포커싱하는 대물렌즈계가 구비되는 광학수단(30)과, 상기 광원수단(10)과 광학수단(30) 사이의 광경로를 형성하는 광로형성수단(20)이 구비되는 홀로그래픽 저장 장치를 기술분야로 한다.According to the present invention, there is provided a light source means (10) for irradiating a beam, an optical means (30) provided with an objective lens system for focusing the beam on the recording layer of the disk (90), and the light source means (10) and the optical means (30). A holographic storage device having optical path forming means 20 for forming an optical path therebetween is known in the art.
본 발명은, 상기 광로형성수단(20)에 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator)(22)가 구비되며, 상기 광학수단(30)에 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32)가 구비되는 구성을 가진다.According to the present invention, a spatial light modulator (SLM) 22 is provided in the optical
상기 공간 광 변조기(22)는, 상기 광학수단(30) 및 디스크(90)측으로 입사중인 하나의 빔(beam)을 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하며, 상기 고체침지렌즈(32)는, 상기 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 증가시켜 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시킨다.The
도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에서, 상기 광원수단(10)은 녹색광조사기(11), 적색광조사기(13)가 구비되며,상기 광로형성수단(20)은 상기 광원수단(10)측으로부터 제2광선 분할기(21), 상기 공간 광 변조기(22), 상기 제1광선 분할기(23), 1/4파장판(24)이 순차적으로 구비되고, 상기 광학수단(30)은 대물렌즈(31), 상기 고체침지렌즈(32)가 구비된 구조를 가진다.In one embodiment of the present invention shown in Figure 1, the light source means 10 is provided with a
데이터 기록 시, 상기 녹색광조사기(11)에서는 파장λ= 532nm인 녹색 레이저를 조사하며, 녹색 레이저는 상기 공간 광 변조기(22)와 고체침지렌즈(32)를 통과하며 상기 디스크(90)측으로 진행하게 된다.When recording data, the
홀로그래피를 이용한 광정보 처리장치는, 원본 데이터의 이미지 정보를 포함하는 신호빔(signal beam)과 기준빔(reference beam)을 광정보 기록매체(recording medium)로 중첩시켜 조사하고, 이로 인한 간섭패턴(interference pattern)을 광정보 기록매체에 기록한다.In the optical information processing apparatus using holography, a signal beam and a reference beam including image information of original data are overlapped and irradiated with an optical information recording medium, and an interference pattern ( interference pattern) is recorded on the optical information recording medium.
도 2의 (a), (b)는 상기 공간 광 변조기(22)를 이용하여 녹색 레이저를 신호빔(signal beam)과 기준빔(reference beam)으로 분리하고, 상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여 빔 사이즈를 축소하여 상기 디스크(90)상에 포커싱하며 기록하는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.2A and 2B, a green laser is separated into a signal beam and a reference beam using the spatial
공간 광변조기(SLM, spatial light modulator)는 전지, 빛 등의 입력신호에 의해 광파의 진폭, 위상, 편광상태, 진행 방향 등을 공간적으로 제어하는 소자로서, 도 2의 (a), (b)에 도시된 본 발명의 실시예에서, 상기 공간 광 변조기(22)는, 하나의 녹색 레이저가 통과하는 단일의 광경로상에 광소거부(22a)를 디스플레이함으로써, 동일한 광경로상에서 다수의 빔을 분리형성한다.A spatial light modulator (SLM) is a device that spatially controls the amplitude, phase, polarization state, direction of travel, etc. of an optical wave by an input signal such as a battery or light, and the like (a) and (b) of FIG. 2. In the embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the spatial
상기 광소거부(22a)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 폐쇄 고리형상으로 형성되어 빔의 단면을 중앙부와 둘레부로 분리하여 구획하며, 상기 광소거부(22a) 내측에 위치하는 빔의 중앙부를 신호빔으로 하고, 상기 광소거부(22a) 외측에 위치하는 빔의 둘레부를 기준빔으로 하여, 신호빔과 기준빔를 동일 광경로를 따라 진행시킨다.As shown in (a) of FIG. 2, the
상기 공간 광 변조기(22)는, 폐쇄 고리형상을 가지는 상기 광소거부(22a) 내측의 영역을 선택적으로 생성 또는 소멸시거나, 상기 광소거부(22a) 자체를 소멸시키는 다수의 모드로 전환된다.The spatial
데이터 기록 시에는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 광소거부(22A)를 폐쇄 고리형상으로 디스플레이하여 하나의 빔을 내측의 신호빔과 외측의 기준빔으로 분리하여 동일 광경로 진행시킨다.At the time of data recording, as shown in FIG. 2 (b), the light canceling unit 22A is displayed in a closed loop shape so that one beam is separated into an inner signal beam and an outer reference beam to travel in the same optical path. Let's do it.
데이터 기록을 위한 포커싱 과정(이하 설명)에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 광소거부(22a) 자체를 소멸시켜 빔이 그대로 진행될 수 있도록 하고, 데이터 재생 시(이하 설명)에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 광소거부(22a)를 폐쇄 고리형상 내측까지 확장 생성하여 신호빔을 제거하여 기준빔만을 진행시킬 수 있다.In the focusing process for data recording (described below), as shown in FIG. 3, the
상기 공간 광 변조기(22)에 의해 분리된 선형편광(linear polarization)(일반적으로 레이저는 선형편광이다)상태의 신호빔과 기준빔은, 1/4 파장만큼의 위상차를 형성하는, 상기 1/4파장판(QWP, guarter wave plate, quarter wave length plate)(24)을 통과하면 원형편광(circular polarization)으로 변환된 후, 상기 광학수단(30)측으로 입사된다.The 1/4 of the signal beam and the reference beam in a linear polarization state (generally laser is linearly polarized) separated by the spatial
파(wave)의 궤적이 선형적으로 진동하는 경우를 선형편광(linear polarization)이라 하며, 어떠한 이유에 의해서 한 파(wave)의 두 축 성분이 서로 다른 위상을 가지되, 크기가 같은 두 성분이 90°의 위상차를 갖는다면, 파(wave)의 정점은 시계방향으로 또는 반시계방향으로 돌게 되는데, 이러한 경우를 원형편광(circular polarization)이라 한다.When the trajectory of a wave oscillates linearly, it is called linear polarization. For some reason, two components of a wave have different phases but two components of the same size If the phase difference is 90 °, the peak of the wave turns clockwise or counterclockwise, which is called circular polarization.
이와 같이, 선형편광을 원형편광으로 변환시키는 매질, 소자를 1/4 파장만큼의 위상차를 주는 소자라 하여 1/4파장판(QWP, guarter wave plate)이라 하며, 자연계에 존재하는 빛의 일반적인 형태는 두 축 성분의 크기도 다르고 위상차도 임의의 값을 가짐에 다라, 진행방향의 반대편에서 바라본 파(wave)의 정점의 궤적은 임의의 형태를 가지는 타원형이 되는데, 이를 타원편광(elliptical polarization)이라 한다.As such, a medium for converting linearly polarized light into circularly polarized light and a device having a phase difference of about 1/4 wavelength is called a quarter wave plate (QWP). Since the magnitudes of the two axial components are different and the phase difference is arbitrary, the trajectory of the peak of the wave viewed from the opposite side of the traveling direction is an ellipse having an arbitrary shape, which is called elliptical polarization. do.
상기 고체침지렌즈(32)는, 상기 대물렌즈계의 대물렌즈(31)와 디스크(90) 사이에서 상기 디스크(90)의 기록층과 0nm 이상 내지 20nm 이하의 간격을 두고 설치되며, 본 발명의 실시예에서 상기 고체침지렌즈(32)는 20nm의 간격을 두고 설치된다.The
기존의 마이크로 홀로그래픽 기록장치에 의한 기록 대상이 되는 디스크는, 300~400㎛ 두께의 기록층 외측에 600㎛정도 두께의 커버가 형성된 구조를 가지나, 본 발명의 실시예를 적용되는 디스크는, 기존의 홀로그래픽 기록용 디스크를 대상으로 하지 않고, 기록층과 상기 고체침지렌즈(32)간의 거리가 최대 30nm 이내가 될 수 있도록 30nm 이내의 두께를 가지는 커버가 형성되거나, 커버없이 기록층이 노출된 구조를 가진다.The disk to be recorded by the existing micro-holographic recording apparatus has a structure in which a cover having a thickness of about 600 µm is formed outside the recording layer having a thickness of 300 to 400 µm, but the disk to which the embodiment of the present invention is applied is conventional. A cover having a thickness of 30 nm or less is formed so that the distance between the recording layer and the
일반적으로 대물렌즈계를 구성하는 상기 대물렌즈계의 대물렌즈(31)는 0.66의 개구수를 가지며, 상기 고체침지렌즈(32)는 2.266의 높은 굴절률을 가지고 광학시스템은 1.50의 개구수를 가진다. 신호빔의 영역은 0.0 < NA < 0.95의 개구수를 가지며, 보조빔의 영역은 1.0 < NA < 1.5의 개구수를 가진다. In general, the
해상력은 식별가능한 두 지점의 최소거리 d로 표시가능하며, 조명광의 파장을 λ, 대물렌즈의 개구수를 a라고 하면, d=λ/a로 주어진다. 식별가능한 두 지점의 최소거리 d는, 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈와도 비례하므로, 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈는 λ/NA에 비례한다.The resolution can be expressed by the minimum distance d of two identifiable points. If the wavelength of the illumination light is λ and the numerical aperture of the objective lens is a, then d = λ / a. Since the minimum distance d of the two identifiable points is proportional to the size of the beam spot focused on the recording layer of the
즉, 개구수NA가 1미만인 상태에서 1을 초과하게 되면, 빔 스폿의 사이즈가 비약적으로 축소되므로, 상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여 개구수를 1이상으로 증가시킴으로서, 기존에 마이크로 단위를 가지던 기록 스폿의 사이즈를 나노 사이즈로 축소시킬 수 있다.That is, when the numerical aperture NA exceeds 1 in a state where the numerical aperture NA is less than 1, the size of the beam spot is drastically reduced, so that the numerical aperture is increased to 1 or more using the
도 2에 도시된 실시예에서는, 개구수가 1 이하의 영역을 신호빔으로 사용하고 1이상의 영역을 기준빔으로 사용하며, 상기 디스크(90) 기록층과의 간격 20nm, 대물렌즈의 개구수 0.66인 경우, 굴절율 계수(index)N 2.266의 상기 고체침지렌즈(32)를 적용함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사각이 큰 기준빔 영역에서 1.50의 유효 개구수(effective NA)를 구현할 수 있다.In the embodiment shown in Fig. 2, an area with a numerical aperture of 1 or less is used as a signal beam, and an area with at least 1 is used as a reference beam, 20 nm apart from the recording layer of the
도 4는 신호빔, 기준빔이 상기 고체침지렌즈(32)를 통해 상기 디스크(90)에 포커싱되는 상태와, 신호빔, 기준빔의 사이즈와 빔의 진행상태에 따른 상대적인 광도를 표시한 사진이다.4 is a photograph showing a state in which a signal beam and a reference beam are focused on the
중앙에 종방향으로 연속형성된 20nm 공기층(air-gap)(흰색 점선 형태로 나타나 있음)을 기준으로 하여, 좌측 영역이 상기 고체침지렌즈(32), 우측 영역이 상기 디스크(90)에 해당된다.The left region corresponds to the
신호빔(signal beam)과, 그 외측(도 4상의 상, 하측)의 기준빔(reference beam)이 상호 분리된 상태로 좌측에서 상기 고체침지렌즈(32)에 입사되고, 우측으로 진행되면서 축소되는 것을 확인할 수 있으며, 상기 디스크(90)의 좌측단부상에 신호빔과 기준빔이 중첩(간섭)되어 포커싱되며 홀로그램(hologram)을 형성하는 것을 확인할 수 있다.
The signal beam and the reference beams on the outside (upper and lower side in FIG. 4) are incident to the
도 3은 상기와 같은 과정에 의해 상기 디스크(90)상에 데이터를 기록하기 이전에, 적색 레이저를 이용하여 포커싱하며, 신호빔과 기준빔의 포커싱 위치에 해당되는 기록위치를 확인, 조정하는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.FIG. 3 is a process of focusing using a red laser and confirming and adjusting a recording position corresponding to a focusing position of a signal beam and a reference beam before recording data on the
상기 적색광조사기(12)에서는 파장λ= 633nm인 적색 레이저를 데이터 기록을 위한 녹색 레이저의 광경로측으로 조사하며, 상기 적색광조사기(12)에서 조사된 적색 레이저는, 녹색 레이저의 광경로상에 설치된 상기 제2광선 분할기(BS, Beam splitter)(21)에 의해, 반사되어 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로로 진행하게 된다.The
광선 분할기(BS, Beam splitter)는, 입사 광선 다발을 강도나 분광선을 이용하여 2개 이상으로 나누는데 사용되는 광학 소자로, 강도로 나누기 위해서는 하프 미러를, 분광적으로 나누기 위해서는 색 선별 거울이 일반적으로 사용되고 있다.Beam splitter (BS) is an optical device used to divide incident light bundles into two or more by using intensity or spectral lines. Half-mirror division for intensity and color-selective mirror division for spectral division are common. Is being used.
데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로상에 진입하게 된 적색 레이저는, 상기 광소거부(22a)가 소멸된 상태의 상기 공간 광 변조기(22)를 변형없이 그대로 통과하고, 상기 고체침지렌즈(32)를 통과하여 상기 디스크(90)측으로 진행된다.The red laser, which enters the same optical path as the optical path for data recording, passes through the spatial
상기 디스크(90)에서 포커싱된 후, 반사되어 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 적색 레이저는, 상기 제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23)에 의해 S편광이 분리되고, 기록위치에 관한 신호, 정보를 검출하는 (complementary metal-oxide semiconductor), CCD(charge coupled device)와 같은 수광소자(electro-optical detector)측으로 반사된다.After focusing on the
데이터 기록을 위한 포커싱을 수행할 경우, 데이터 기록 시 사용되는 녹색 레이저와는 다른 파장을 가지는 적색 레이저를 사용함으로써, 상기 디스크(90)의 손상을 방지하며, 위치에 따른 반사신호를 검출하기 위하여, 상기 광소거부(22a)에 의한 영향 없이, 전체 개구수의 영역을 상기 고체침지렌즈(32)의 입사면으로 정의시킨다.When focusing for data recording, a red laser having a wavelength different from that of a green laser used for data recording is used to prevent damage to the
홀로그래픽 기록장치에 의하면, 하나의 빔 포커싱 포인트 영역에 해당되는 기록 스폿을 일부 중첩시키며 기록하는 다중화 중첩 기록방식을 적용할 수 있으며, 도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 데이터 기록장치에 의해 수광소자로 입사되는 광정보 재생광의 위치 선택성(shifting selectivity)를 도시한 그래프이다.According to the holographic recording apparatus, a multiplexed superposition recording method of partially overlapping and recording a recording spot corresponding to one beam focusing point area may be applied. FIG. 5 is a holographic data recording apparatus according to an embodiment of the present invention. Is a graph showing the shifting selectivity of the optical information reproduction light incident on the light receiving element.
위치 선택성(shifting selectivity)은 수광소자로 입사하는 빛의 강도를 나타내는 것으로, 그래프의 가로축은 거리(파장λ에 대한 비율), 세로축은 위치 선택성의 상대적 크기를 나타낸다.Shifting selectivity represents the intensity of light incident on the light receiving element, and the horizontal axis of the graph represents distance (ratio of wavelength lambda) and the vertical axis represents relative magnitude of position selectivity.
하나의 기록스폿에 대한 빛의 강도가 가장 센 지점(세로축의 1)을 기준으로, 빛의 감지가 무효가 되는 지점(first null)(예를 들어, 세로축의 0.2 이하)까지의 거리는 0.32λ에 해당되는 지점이며, 녹색 레이저 파장λ=532nm이므로, 본 발명에 의하면 170nm라는 좁은 간격을 두고 중첩 기록이 가능함을 확인할 수 있다.
Based on the point where the intensity of light for one recording spot is strongest (1 on the vertical axis), the distance to the first null (e.g., 0.2 or less on the vertical axis) of light detection is disabled at 0.32λ. Since it is the corresponding point and green laser wavelength (lambda) = 532 nm, according to this invention, it can be confirmed that superimposition recording is possible at a narrow interval of 170 nm.
기준빔을 광정보 기록매체로 조사하면, 기록 시 신호빔과 기준빔에 의해 기록매체상에 생성된 간섭패턴에 의해, 기준빔이 회절되어 재생광이 발생하게 되며, 기록용 기준빔과 재생용 기준빔이 동일하면 기록 시 신호빔에 포함된 광정보와 동일한 광정보가 포함된 재생광이 발생한다.When the reference beam is irradiated with the optical information recording medium, the reference beam is diffracted by the interference pattern generated on the recording medium by the signal beam and the reference beam during recording, and thus the reproduction light is generated. When the reference beams are the same, reproduction light including the same optical information as the optical information included in the signal beam is generated during recording.
본 발명의 실시예를 이용한 재생 시에는 녹색 레이저를 사용하되 개구수 1이상의 영역, 즉 기준빔을 사용하며, 도 6은 기준빔만을 상기 디스크(90)상에 포커싱하며, 기록 데이터를 재생시키는 과정의 일례를 설명하고자 도시한 개념도이다.In the reproduction using the embodiment of the present invention, a green laser is used but a region having a numerical aperture of 1 or more, that is, a reference beam is used. FIG. 6 focuses only the reference beam on the
폐쇄 고리형상 내측까지 상기 광소거부(22a)가 확장 생성된 상태의 상기 공간 광 변조기(22)를 통과하면서, 내측의 신호빔이 제거된 상태로, 외측의 기준빔만이 상기 고체침지렌즈(32)를 통과하여 상기 디스크(90)측으로 진행된다.While passing through the spatial
상기 디스크(90)상에 포커싱된 후, 데이터 페이지의 이미지 정보를 포함한 상태로, 반사되어 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 기준빔은, 상기 제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23)에 의해, 빛의 진행방향에 수직으로 전기장이 형성된 S편광이 분리되고, 기록위치에 관한 신호, 정보를 검출하는 (complementary metal-oxide semiconductor), CCD(charge coupled device)와 같은 수광소자측으로 반사된다.After focusing on the
데이터 페이지의 이미지는, 상기 수광소자에 입사된 기준빔을 통해 검출되며, 검출된 데이터 페이지는 일련의 신호 처리 및 디코딩 과정을 거쳐 원본 데이터로 복원된다.An image of a data page is detected through a reference beam incident on the light receiving element, and the detected data page is restored to original data through a series of signal processing and decoding processes.
도 7은, 도 4의 기록된 홀로그램의 재생된 이미지 신호가, 수광소자를 통하여 구현된 상태를 나타내는 그래프로, 반사형 재생방법을 사용하여 수광소자로 입사되는 신호빔의 이미지가 출력되는 형상(중간의 원형부분)이 나타나 있다.
FIG. 7 is a graph illustrating a state in which the reproduced image signal of the recorded hologram of FIG. 4 is implemented through the light receiving element, and outputs an image of the signal beam incident on the light receiving element using the reflective reproducing method ( Middle circular part) is shown.
이하에서는, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 기록방법, 재생방법에 대해 설명하기로 하며, 상기 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치에 관한 설명과 중복되는 내용에 대해서는 그 중복 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, a recording method and a reproducing method using a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to the present invention having the above configuration will be described, and a holographic data recording apparatus using the solid immersion lens will be described. For the content overlapping with the description will be omitted.
본 발명에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 기록방법의 일실시예는, 적색광조사단계, 적색광조정단계, 초점위치확인단계를 거쳐 기록 위치를 포커싱한 후, 빔분리단계, 빔축소단계, 중첩기록단계를 거쳐 사기 디스크(90)상에 중첩 기록한다.One embodiment of the recording method using the holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to the present invention, after focusing the recording position through the red light irradiation step, red light adjustment step, focus positioning step, beam separation step, beam The data is overwritten on the
상기 적색광조사단계에서는, 상기 적색광조사기(12)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로측으로 적색 레이저를 조사한다.In the red light irradiation step, the red laser is irradiated to the light path side for data recording by using the
상기 적색광조정단계에서는, 데이터 기록을 위한 광경로상에 설치된 상기 제2광선 분할기(21)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로상에서 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 적색 레이저의 진행방향을 전환시킨다.In the red light adjusting step, by using the
상기 초점위치확인단계에서는, 상기 적색광조정단계를 거쳐 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 입사되는 적색 레이저를 상기 디스크(90)상의 기록위치에 포커싱하며 기록위치를 확인, 조정한다.In the focus position confirming step, the red laser incident to the light source means 10 and the
상기 빔분리단계에서는, 상기 녹색광조사기(11)를 이용하여 녹색 레이저를 조사하고, 상기 공간 광 변조기(22)를 이용하여 하나의 녹색 레이저를 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하여, 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 진행시킨다.In the beam separation step, the green laser is irradiated using the
상기 빔축소단계에서는, 상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여, 대물렌즈계의 개구수(NA=nsinθ)를 1이상으로 증가시켜, 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시킨다.In the beam reduction step, by using the
상기 중첩기록단계에서는, 상기 빔축소단계에서 사이즈가 축소된 신호빔, 기준빔을 상기 디스크(90) 기록층상의 동일지점에 포커싱하며 데이터를 기록하되, 스폿의 일부를 중첩하며 기록한다.In the superimposition recording step, the signal beam and the reference beam whose size is reduced in the beam reduction step are recorded at the same point on the recording layer of the
본 발명에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 재생방법의 일실시예는, 신호빔 소거단계, 기준빔 포커싱단계, 기록데이터 추출단계, 데이터 재생단계를 거쳐 이루어진다.An embodiment of a reproduction method using a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens according to the present invention is performed through a signal beam erasing step, a reference beam focusing step, a recording data extraction step, and a data reproducing step.
상기 신호빔 소거단계에서는, 상기 공간 광 변조기(22)가 제공하는 상기 광소거부(22a)의 형상을, 폐쇄 고리형상의 선형에서, 폐쇄 고리형상의 내측 영역이 소멸된 면형으로 전환하여 신호빔을 소거한다.In the signal beam erasing step, the shape of the
상기 기준빔 포커싱단계에서는, 상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여, 상기 모드전환단계를 거쳐 잔류된 기준빔을, 1이상의 개구수(NA=nsinθ)로 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱한다.In the reference beam focusing step, by using the
상기 기록데이터 추출단계에서는, 상기 제1광선 분할기(23)를 이용하여, 상기 디스크(90)의 기록위치로 포커싱된 후, 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 기준빔에서, S편광을 분리한다.In the recording data extraction step, the S-polarized light is focused on the reference beam which is focused on the recording position of the
상기 데이터 재생단계에서는, 상기 기록데이터 추출단계에서 추출된 S편광을 수광소자로 입사시켜, 상기 디스크(90)에서 반사된 기준빔으로부터 재생신호를 출력한다.
In the data reproducing step, the S-polarized light extracted in the recording data extraction step is incident on the light receiving element, and a reproduction signal is output from the reference beam reflected by the
상기와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치, 이를 이용한 기록방법 및 재생방법에 의하면, 상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여 기록 스폿의 사이즈를 축소시키면서도, 상기 공간 광 변조기(22)로 하나의 레이저 빔을 신호빔과 기준빔으로 분리하여 기록 스폿을 중첩하며 기록 가능하도록 한다.According to the holographic data recording apparatus using the solid immersion lens according to the present invention as described above, the recording method and the reproduction method using the same, while reducing the size of the recording spot by using the
상기 고체침지렌즈(32)를 이용하여 개구수를 1이상으로 증가시킴으로서, 기록 스폿의 사이즈를 나노 사이즈로 축소시켜 중첩기록할 수 있으며, 기록 스폿을 중첩하여 기록하는 다중화기법을 적용하는 것에 의해, 기록매체의 저장밀도를 보다 향상시켜, 단일 기록층에 보다 많은 정보를 기록할 수 있다.By increasing the numerical aperture to 1 or more by using the
또한, 단일 광경로상에서 기록, 재생 및 디스크 위치제어를 구현함으로써, 기존의 복잡한 광학시스템을 단순화하여 소형 광학계를 구축할 수 있으며, 단일 기록층의 저장용량을 향상시키는 것에 다층 기록을 위한 광학부품의 미세 이동 등에 소요되던 기계적인 구동을 최소화함으로써, 포인팅 위치를 정밀하게 이동시키기 위해 따르던 서보제어의 어려움을 해결할 수 있다.In addition, by implementing recording, reproducing and disc position control on a single optical path, it is possible to build a compact optical system by simplifying an existing complex optical system, and to improve the storage capacity of a single recording layer. By minimizing the mechanical driving required for fine movement, it is possible to solve the difficulty of servo control that has been followed to precisely move the pointing position.
한편, 구면수차(球面收差 spherical aberration)란, 주상수차(珠狀收差)라고도 하며, 한 점에서 나간 광선이 구면 거울에서 반사되거나 구면 렌즈를 통과할 때 한 점에 모이지 않아 그림자가 흐릿하게 보이는 현상으로, 축 위의 한 점에서 나온 광선이 한 점에 모이지 않고 축에 대한 경사각에 따라 교점의 위치가 다른 현상을 뜻하기도 한다.On the other hand, spherical aberration is also called columnar aberration, and when the light rays exiting at one point are reflected at the spherical mirror or pass through the spherical lens, the shadow is blurred. This is a visible phenomenon, where light rays from one point on an axis do not converge at a point and the position of the intersection varies depending on the angle of inclination with respect to the axis.
상기 디스크의 기록층의 두께가 증가할수록, 즉, 상기 고체침지렌즈(32)와 인접한 기록층의 일면으로부터 이격된 지점일수록 구면수차가 증가하게 되어 광학적 성능이 감소하게 되는데, 단일 기록층에 기록하는 것에 의해 우수한 광학적 성능을 신뢰성 있게 구현할 수 있다.As the thickness of the recording layer of the disk increases, that is, the point away from one surface of the recording layer adjacent to the
그리고, 기존의 홀로그래피(holography) 기록장치, 근접장 기록장치(NFR : Near Field Recording)에 비해 보다 우수한 기록밀도를 구현할 수 있으면서도, 기존의 홀로그래피 기록장치, 근접장 기록장치와 호환가능하여, 차세대 광 정보저장장치로서 고해상도 영화 및 데이터 백업분야에 광범위하게 적용할 수 있다.In addition, it is possible to realize better recording density than the conventional holography recording device and near field recording device (NFR), and it is compatible with the existing holography recording device and near field recording device to store next-generation optical information. As a device, it can be widely applied to high resolution movies and data backup fields.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments, and the claims and detailed description of the present invention together with the embodiments in which the above embodiments are simply combined with existing known technologies. In the present invention, it can be seen that the technology that can be modified and used by those skilled in the art are naturally included in the technical scope of the present invention.
10 : 광원수단 11 : 녹색광조사기
12 : 적색광조사기 20 : 광로형성수단
21 : 제2광선 분할기 22 : 공간 광 변조기
22a : 광소거부 23 : 제1광선 분할기
24 :1/4파장판 30 : 광학수단
31 :대물렌즈 32 : 고체침지렌즈
90 : 디스크 10: light source means 11: green light irradiator
12: red light irradiator 20: optical path forming means
21
22a: light rejection 23: first beam splitter
24: 1/4 wavelength plate 30: optical means
31: objective lens 32: solid immersion lens
90: disk
Claims (14)
상기 광로형성수단(20)에 구비되며, 상기 광학수단(30) 및 디스크(90)측으로 입사중인 하나의 빔을 동일한 광경로상에서 신호빔과 기준빔으로 분리하는 공간 광 변조기(SLM, Spatial Light Modulator)(22); 및
상기 광학수단(30)에 구비되며, 상기 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 증가시켜 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시키는 고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32);
를 포함하되,
상기 공간 광 변조기(22)는,
빔이 통과하는 경로상에, 빔의 단면을 중앙부와 둘레부로 분리하여 구획하는 폐쇄 고리형상의 광소거부(22a)를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
Optical means 30 having a light source means 10 for irradiating a beam, an objective lens system for focusing the beam on the recording layer of the disc 90, and a sight between the light source means 10 and the optical means 30; In the holographic recording apparatus provided with the optical path forming means 20 for forming a furnace,
Spatial light modulator (SLM) is provided in the optical path forming means 20 and separates one beam incident to the optical means 30 and the disk 90 into a signal beam and a reference beam on the same optical path. (22); And
The size of the beam spot provided in the optical means 30 and focused on the recording layer of the disc 90 by increasing the numerical aperture (NA = nsinθ) of the objective lens system (d = λ / A solid immersion lens (SIL) 32 for reducing NA);
Including but not limited to:
The spatial light modulator 22,
A holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that for displaying a closed annular light canceling portion (22a) for separating and partitioning the cross section of the beam into a central portion and a circumferential portion on a path through which the beam passes.
데이터 기록 시, 파장λ= 532nm인 녹색 레이저를 조사하는 녹색광조사기(11);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1, wherein the light source means 10,
A green light irradiator 11 for irradiating a green laser having a wavelength λ = 532 nm when recording data;
Holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that comprising a.
폐쇄 고리형상을 가지는 상기 광소거부(22a) 내측의 영역을 선택적으로 생성 또는 소멸시키거나, 상기 광소거부(22a) 자체를 소멸시키는 다수의 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1, wherein the spatial light modulator 22,
Holographic using a solid immersion lens, characterized in that it is switched to a plurality of modes to selectively generate or disappear the area inside the light cancellation section 22a having a closed ring shape, or to extinguish the light cancellation section 22a itself. Data logger.
상기 광소거부(22a) 내측에 위치하는 빔의 중앙부는 신호빔이 되고, 상기 광소거부(22a) 외측에 위치하는 빔의 둘레부는 기준빔이 되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method according to claim 1 or 4,
Holographic data recording using a solid immersion lens, characterized in that the central portion of the beam located inside the photo-clearing section 22a becomes a signal beam, and the periphery of the beam located outside the photo-clearing section 22a becomes a reference beam. Device.
상기 공간 광 변조기(22)에 의해 분리된 선형편광(linear polarization)상태의 신호빔과 기준빔에 1/4 파장만큼의 위상차를 주어 원형편광(circular polarization)으로 변환하여 상기 광학수단(30)측으로 입사시키는 1/4파장판(QWP, guarter wave plate, quarter wave length plate)(24);
을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1, wherein the optical path forming means 20,
A phase difference of 1/4 wavelength is applied to the signal beam in the linear polarization state separated by the spatial light modulator 22 and the reference beam is converted into circular polarization to the optical means 30. A quarter wave plate (QWP, quarter wave length plate) 24 which is incident;
Holographic data recording device using a solid immersion lens, characterized in that comprising a.
상기 디스크(90)에서 포커싱된 후, 반사되어 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 빔에서 S편광을 분리하여 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor), CCD(charge coupled device)와 같은 수광소자측으로 반사시키는 제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1,
After focusing on the disk 90, the S-polarized light is separated from the beam reflected and returned in parallel with the path of incidence to the light receiving element such as a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) and a charge coupled device (CCD). A first beam splitter (BS) 23 for reflecting;
Holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that comprising a.
상기 대물렌즈계의 대물렌즈(31)와 디스크(90) 사이에서 상기 디스크(90)의 기록층과 0nm 초과 20nm 이하의 간격을 두고 설치되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1, wherein the solid immersion lens 32,
A holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that provided between the objective lens 31 and the disk (90) of the objective lens system at intervals of more than 0nm and 20nm or less with the recording layer of the disk (90).
상기 대물렌즈계를 포함한 광학계의 개구수가 1을 초과하도록 하는 굴절율을 가지는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1 or 8, wherein the solid immersion lens 32,
And a refractive index such that the numerical aperture of the optical system including the objective lens system exceeds one.
파장λ= 633nm인 적색 레이저를 빔을 조사하는 적색광조사기(12);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 1 or 2, wherein the light source means 10,
A red light irradiator 12 for irradiating a beam with a red laser having a wavelength λ = 633 nm;
Holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that comprising a.
상기 적색광조사기(12)에서 조사되는 적색 레이저가 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로로 진행되도록 반사시키는 제2광선 분할기(BS, Beam splitter)(21);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치.
The method of claim 10, wherein the optical path forming means 20,
A second beam splitter (BS) for reflecting the red laser irradiated from the red light irradiator 12 so as to travel in the same optical path as the optical path for data recording;
Holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that comprising a.
고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32)를 이용하여, 대물렌즈계의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)를 1이상으로 증가시켜, 상기 디스크(90)의 기록층에 포커싱되는 빔 스폿의 사이즈(d=λ/NA)를 축소시키는 빔축소단계; 및
상기 빔축소단계에서 사이즈가 축소된 신호빔, 기준빔을 상기 디스크(90) 기록층상의 동일지점에 포커싱하며 데이터를 기록하되, 스폿의 일부를 중첩하며 기록하는 중첩기록단계;
를 포함하되,
상기 공간 광 변조기는,
빔이 통과하는 경로상에, 빔의 단면을 중앙부와 둘레부로 분리하여 구획하는 폐쇄 고리형상의 광소거부(22a)를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 기록방법.
Using a spatial light modulator (SLM) 22, a beam irradiated from the light source means 10 is separated into a signal beam and a reference beam on the same optical path, and the light source means 10 and the disk Beam separation step to proceed to the (90) side;
Using a solid immersion lens (SIL) 32, the numerical aperture (NA) of the objective lens system (NA = nsinθ) is increased to 1 or more to focus on the recording layer of the disc 90. A beam reduction step of reducing the size (d = λ / NA) of the beam spot to be used; And
An overlapping recording step of recording data by focusing the signal beam and the reference beam whose size is reduced in the beam reduction step at the same point on the recording layer of the disc (90);
Including but not limited to:
The spatial light modulator,
On the path through which the beam passes, a recording method using a holographic data recording apparatus using a solid immersion lens, characterized in that for displaying a closed annular light canceling portion (22a) for separating and partitioning the cross section of the beam into a central portion and a circumferential portion. .
적색광조사기(12)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로측으로 적색 레이저를 조사하는 적색광조사단계;
데이터 기록을 위한 광경로상에 설치된 제2광선 분할기(BS, Beam splitter)(21)를 이용하여, 데이터 기록을 위한 광경로와 동일한 광경로상에서 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 적색 레이저의 진행방향을 전환시키는 적색광조정단계; 및
상기 적색광조정단계를 거쳐 상기 광원수단(10) 및 디스크(90)측으로 입사되는 적색 레이저를 상기 디스크(90)상의 기록위치에 포커싱하며 기록위치를 확인, 조정하는 초점위치확인단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 기록방법.
The method of claim 12,
A red light irradiation step of irradiating the red laser to the light path side for data recording by using the red light irradiator 12;
Using a second beam splitter (BS) 21 mounted on the optical path for data recording, red on the light source means 10 and the disk 90 side on the same optical path as the optical path for data recording. A red light adjusting step of switching a traveling direction of the laser; And
A focus position checking step of focusing a red laser incident on the light source means 10 and the disk 90 through the red light adjusting step to a recording position on the disk 90, and confirming and adjusting the recording position;
Recording method using a holographic data recording device using a solid immersion lens, characterized in that it further comprises.
고체침지렌즈(SIL, Solid Immersion Lens)(32)를 이용하여, 상기 신호빔 소거단계를 거쳐 잔류된 기준빔을, 1이상의 개구수(NA, numerical aperture)(NA=nsinθ)로 디스크(90)의 기록층에 포커싱시키는 기준빔 포커싱단계;
제1광선 분할기(BS, Beam splitter)(23)를 이용하여, 상기 디스크(90)의 기록위치로 포커싱된 후, 입사경로와 동일한 경로로 평행하게 되돌아 진행되는 기준빔에서, S편광을 분리하는 기록데이터 추출단계; 및
상기 기록데이터 추출단계에서 추출된 상기 S편광을 수광소자로 입사시켜, 상기 디스크(90)에서 반사된 기준빔으로부터 재생신호를 출력하는 데이터 재생단계;
를 포함하는 고체침지렌즈를 사용한 홀로그래픽 데이터 기록장치를 이용한 재생방법.
The shape of the light canceling section 22a provided by the spatial light modulator (SLM) 22 is changed from a closed loop linear to a plane in which the inner region of the closed loop disappears to cancel the signal beam. Signal beam cancellation step;
Using the solid immersion lens (SIL) 32, the reference beam remaining through the signal beam erasing step is used, and the disk 90 with one or more numerical apertures (NA = nsinθ). A reference beam focusing step of focusing on the recording layer of the camera;
A beam splitter (BS) 23 is used to separate the S-polarized light from the reference beam focused on the recording position of the disk 90 and then returned in parallel with the same path as the incident path. Recording data extraction step; And
A data reproducing step of inputting the S polarized light extracted in the recording data extraction step into a light receiving element and outputting a reproduction signal from the reference beam reflected by the disc (90);
Playback method using a holographic data recording device using a solid immersion lens comprising a.
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