KR101274645B1 - 데이터 저장 장치 및 그 방법 - Google Patents

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브라이언 엘 로렌스
마르크 듀보이스
핑판 피 오어
조셉 엘 스몰렌스키
샤오레이 시
유진 폴링 보덴
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제네럴 일렉트릭 컴퍼니
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Abstract

본 발명은 트랙 내에서 수직적으로 쌓아 올려져 바깥쪽으로 확장되는 다수의 레이어(Layer)에 따라 배열되는 다수의 볼륨을 포함하는 플라스틱 기판(Plastic Substrate); 과 상기 볼륨 중 하나의 해당 볼륨 안에 내포되는 다수의 마이크로-홀로그램(micro-holograms)을 포함하며, 여기서, 각각의 볼륨 안에 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부재는 데이터 저장된 부분을 표시하는 데이터 저장 장치에 관한 것이다.
마이크로-홀로그램, 디스크, 볼륨

Description

데이터 저장 장치 및 그 방법{Data Storage Devices and Methods}
본 발명은 일반적으로 데이터 저장 시스템 및 그 방법에 관한 것이며, 특히 광 기반의 데이터 저장 시스템 및 그 방법과 홀로그래픽(Holographic) 데이터 저장 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
데이터 저장 시스템 및 그 방법은 잘 알려져 있다. 볼륨 홀로그래픽 저장 시스템은 간섭 패턴(interference pattern)을 생성하기 위여 일반적으로 감광성(photosensitive)의 홀로그래픽 매체에 수렴하는 두 개의 역전파(counter-propagating) 레이저 또는 광 빔(laser or light beams)을 이용한다. 이러한 간섭 패턴은 홀로그래픽 매체의 굴절률(refractive index)을 변화시키거나 변조하게 된다. 인코딩되어야 하는 데이터에 반응하여 광 빔들 중 하나가 변조되는 경우, 결과로서 발생하는 간섭 패턴은 변조 데이터를 그 세기(intensity) 또는 위상(phase)으로 인코딩하게 된다. 저장된 세기 또는 위상 정보는 추후 변조되지 않거나, 참조 광 빔(reference light beam)의 재도입(reintroduction)에 반응하여 감지될 수 있으며, 그에 따라 인코딩된 데이터를 그에 대한 반사영(reflections)으로 복원할 수 있다.
일반적인 “페이지-기반의(page-based)” 홀로그래픽 메모리는 데이터를 홀 로그래픽 매체에 2차원 배열(2-dimensional arrays) 또는 “페이지(pages)" 위에 평행하게 기록한다.
보다 간단하고, 저비용의 튼튼한 홀로그래픽 메모리 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 비트형(bit-oriented) 홀로그래픽 메모리 시스템이 요구된다.
데이터 저장 장치는 수직적으로 쌓여지고, 수평적으로 연장되는 다수의 레이어 내 트랙들을 따라 배열되는 다수의 볼륨들(volumes)을 포함하는 플라스틱 기판(plastic substrate)과 상기 볼륨들 중 상응하는 하나에 포함되는 다수의 마이크로-홀로그램(micro-hologram)을 포함하되, 상기 볼륨의 각각의 내부에 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재는 데이터가 저장된 해당 부분을 의미한다.
이하, 본 발명의 보다 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명과 동일한 구성 요소 번호는 동일한 구성 요소를 참조하는 도면을 고려하여 본 발명을 보다 수월하게 이해할 수 있다. 그리고;
도 1은 역전파 광 빔을 이용하여 매체에서 홀로그램을 생성하는 구성을 나타낸다;
도 2는 역전파 광 빔을 이용하여 매체에서 홀로그램을 생성하는 대체 구성을 나타낸다;
도 3은 역전파 광 빔을 이용하여 매체에서 홀로그램을 생성하는 대체 구성을 나타낸다;
도 4는 역전파 광 빔을 이용하여 매체에서 홀로그램을 생성하는 대체 구성을 나타낸다;
도 5는 역전파 광 빔을 이용하여 매체에서 홀로그램을 생성하는 대체 구성을 나타낸다;
도 6은 광 세기 패턴을 나타낸다;
도 7은 도 6의 광 세기 패턴에 상응하는 선형 매체에서의 굴절률 변조를 나타낸다;
도 8은 읽기 및 저장 온도 간 차이의 함수인 회절 효율(diffraction efficiency)로서의 홀로그램 Bragg Detuning 예상을 나타낸다;
도 9는 각도 변화의 함수인 회절 효율로서의 홀로그램 Bragg Detuning 예상을 나타낸다;
도 10A-10B는 광 세기 및 그에 상응하는 실질적으로 선형 광학적 응답형 물질에서의 굴절률 변화를 나타낸다;
도 10C-10D는 광 세기 및 그에 상응하는 실질적으로 비선형 광학적 응답형 물질에서의 굴절률 변화를 나타낸다;
도 11A-11B는 광 세기 및 그에 상응하는 실질적으로 선형 광학적 응답형 물질에서의 굴절률 변화를 나타낸다;
도 11C-11D는 광 세기 및 그에 상응하는 실질적으로 비선형 광학적 응답형 물질에서의 굴절률 변화를 나타낸다;
도 12는 굴절률 변조의 함수로서의 마이크로-홀로그램 반사율(micro-hologram reflectivity)의 예상을 나타낸다;
도 13A와 13B는 다양한 시간에서의 위치 함수로서의 예상되는 온도 상승 프로필(temperature elevation profiles)을 나타낸다;
도 14A와 14B는 상승 온도 및 해당 마이크로-홀로그램의 읽기 및 쓰기 모드의 함수로서 예상되는 굴절률 변화를 나타낸다;
도 15A-15C는 광 빔, 해당하는 광학적 플루언스(fluence) 및 정규화된 선형 흡수(normalized linear absorption)의 함수로서의 물질 온도를 임계 온도로 상승시키는데 필요한 입사 광 빔 에너지, 광 빔 웨이스트(light beam waist) 및 역포화 흡수제를 이용하는 거리, 역포화 흡수제를 이용하는 투과율(transmission) 및 플루언스 간의 관계를 나타낸다;
도 16A와 16B는 역전파 광 빔 노출 및 그에 상응하는 온도 증가의 예상을 나타낸다;
도 16C는 도 16A와 16B의 온도 증가에 상응하는 굴절률 변화의 예상을 나타낸다;
도 17A는 25℃ 및 160℃에서 시간 함수로서의 오르토-니트로스틸벤(ortho-nitrostilbene) 정규화 투과율(transmission) 변화를 나타낸다;
도 17B는 온도 함수로서의 오르토-니트로스틸벤 양자 효율(quantum efficiency) 변화를 나타낸다;
17C는 25℃ 및 160℃에서 파장의 함수로서의 디메틸아미노-디니트로스틸 벤(Dimethylamino dinitrostilbene)의 흡수율을 나타낸다;
도 18은 트래킹 및 포커스 디텍터(tracking and focus detector)의 구성을 나타낸다;
도 19A-19C는 시뮬레이션된 굴절률 프로필의 윤곽을 나타낸다;
도 20은 홀로그래픽 레코딩된 미디어의 영역에 충돌하는 입사 광 빔의 단면을 나타낸다;
도 21A-21C는 도 19A-19C의 원형 마이크로-홀로그램 시뮬레이션에 따른 근접-필드(near-field) 분포(z=-2㎛)를 나타낸다;
도 22A-22C는 도 21A-21C의 근접-필드(near-field) 분포에 따른 각각의 파-필드(far-field) 분포를 나타낸다;
도 23A-23C는 시뮬레이션된 굴절률 프로필의 윤곽을 나타낸다;
도 24A-24C는 도 23A-23C의 원형 마이크로-홀로그램 시뮬레이션에 따른 근접-필드 분포를 나타낸다;
도 25A-25C는 도 24A-24C의 근접-필드 분포에 상응하는 파-필드 분포를 나타낸다;
도 26A-26D는 트래킹 및 포커스 디텍터 구성 및 예시적인 감지 조건(sensed condition)을 나타낸다;
도 27은 포커스 및 트래킹 서보 시스템(focus and tracking servo system)을 나타낸다;
도 28은 방향이 뒤바뀌는(alternating-direction) 나선형 트랙을 포함하는 포맷팅(formatting)을 나타낸다;
도 29는 다양한 트랙 시작 지점 및 종료 지점을 나타낸다;
도 30은 실질적으로 원형 마이크로-홀로그램을 포함하는 포맷팅을 나타낸다;
도 31은 가늘고 긴(elongated) 마이크로-홀로그램을 포함하는 포맷팅을 나타낸다;
도 32는 비축(off-axis) 마이크로-홀로그램 레코딩을 나타낸다;
도 33은 비축 마이크로-홀로그램 반사를 나타낸다;
도 34A-34C는 비축 마이크로-홀로그램 읽기 및 쓰기를 나타낸다;
도 35는 마스터(master) 마이크로-홀로그래픽 미디어를 준비하기 위한 구성을 나타낸다;
도 36은 마스터 마이크로-홀로그래픽 미디어로부터 켤레-마스터(conjugate-master) 마이크로-홀로그래픽 미디어를 준비하기 위한 구성을 나타낸다;
도 37은 켤레-마스터 마이크로-홀로그래픽 미디어로부터 배포(distribution) 마이크로-홀로그래픽 미디어를 준비하기 위한 구성을 나타낸다;
도 38은 마스터 마이크로-홀로그래픽 미디어로부터 배포 마이크로-홀로그래픽 미디어를 준비하기 위한 구성을 나타낸다;
도 39는 미리-포맷팅된 마이크로-홀로그램 배열을 수정함으로써 데이터를 레코딩하는 것을 나타낸다;
도 40은 메모리 장치에 기반한 마이크로-홀로그램 배열을 읽기 위한 구성을 나타낸다;
본 발명의 도면과 그 설명은 본 발명의 명확한 이해를 위하여 관련된 구성 요소를 설명하기 위하여 간략화되었으며, 명확화를 위하여 기타 일반적인 홀로그래픽 방법 및 시스템에서 발견되어지는 기타 다른 구성 요소를 배제하기도 하였다. 그러나, 이와 같은 구성 요소들은 본 기술 분야에서 공지의 것이며, 본 발명을 보다 잘 이해하기 위한 것이 아니므로, 이러한 구성 요소들에 대한 언급이 여기서 이루어지지 않은 것이다. 당업자에게 알려진 모든 변형 또는 변경은 본 발명의 범주에 속하는 것이다.
개관( Overview )
볼륨 광 저장 시스템(volumetric optical storage)은 고용량 데이터 저장을 위한 수요를 충족시킬 잠재력을 가지고 있다. 컴팩트 디스크(CD)와 DVD(Digital Versatile Disc)와 같이 디지털 정보가 하나(최대 두 개)의 반사 레이어(reflective layer)에 저장되는 기존의 광학 디스크 저장 포맷과 달리, 본 발명의 일 측면에 따르면 디지털 컨텐츠는 저장 매체 내에서 수직적으로 쌓여지고 수평으로는 트랙을 향하도록 배열되는 다수의 볼륨에서의, 부분적 굴절률 변경을 통해 저장된다. 각각의 트랙은 수평으로, 예를 들어, 방사상으로(radially) 향하는 해당 레이어를 정의한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 데이터 중 하나의 비트 또는 비트의 그룹은 다수의 볼륨 중 상응하는 볼륨에 실질적으로 포함되는 개별의 마이크로-홀로그램으로 각각 인코딩될 수 있다. 일 실시예에서, 매체(medium) 또는 미디어(media)는 주입 성형이 가능한 열가소성 디스크(injection moldable thermoplastic disc)의 형태를 가지며, 하나 또는 그 이상의 비선형 기능적 특성(functional characteristics)을 나타낸다. 비선형의 기능적 특성은 입사 광 세기 또는 에너지 또는 열과 같은 경험칙 에너지에 대한 비선형 함수인 굴절률 변화로 구체화될 수 있다. 이와 같은 실시예에서, 주어진 매체의 볼륨 내에서 간선 무늬를 발생시킴으로써, 선택적으로 추후 굴절률 변조를 감지할 수 있는 볼륨 내에서, 하나 또는 그 이상의 데이터 비트들이 인코딩될 수 있다. 그러므로 삼차원(three-dimensional)의, 분자로 된(molecular), 감광성(photoresponsive)을 특성을 지닌 굴절률 변화 매트릭스가 데이터를 저장하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 비선형 기능적 특성은, 기준 값 미만에서는 굴절률의 실질적 변화가 발생하지 않고, 기준 값 이상에서는 측정 가능한 굴절률 변화가 야기되는, 반응 조건의 쓰레스홀드 에너지(threshold energy responsive condition)를 설정할 수 있다. 이와 같은 방법에서, 쓰레스홀드 값보다 작은 전달 에너지를 포함하는 광 빔을 충돌시킴으로써 선택된 볼륨은 읽어지거나 복원(recovered)될 수 있으며, 쓰레스홀드 값보다 큰 전달 에너지를 포함하는 광 빔을 충돌시킴으로써 선택된 볼륨은 기록되거나 지워질 수 있다. 이와 같이, 내부에 실질적으로 포함되는 마이크로-홀로그램을 가지거나, 가지지 않을 수 있는 볼륨의 조밀한 매트릭스들이 설정(established)될 수 있다. 각각의 마이크로-홀로그램은 마이크로-홀로그램을 기록하기 위하여 사용되는 역전파 광 빔의 간접 무늬에 상응 하는 상이한 굴절률을 가지는 서브-영역(Sub-Regions)의 대체 패턴(Alternating Pattern)으로 구체화된다. 인코딩된 비트 센터와 같은, 타겟 볼륨(target volume)으로부터의 거리 함수인 굴절률 변조가 빠르게 감소하는 경우, 더욱 조밀한 볼륨이 패킹될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 특정한 볼륨 내에서의 굴절률 변화는 볼륨을 가로질러 통과하는 역전파 레이저 빔의 간섭 무늬에 상응하는 열 패턴의 지역화에 의하여 야기된다. 일 실시예에서, 굴절률 변화는 열가소성 매체의 비결정(amorphous)과 결정(crystalline) 상태 간의 밀도 차이로부터 발생한다. 하나의 상태에서 다른 상태로의 변화는, 간섭 무늬에서 타겟 볼륨의 서브-볼륨을 열적으로 활성화시킴으로써, 매체의 타겟 볼륨 내에서 선택적으로 발생될 수 있다. 대체적으로, 굴절률 변화는, 타겟 볼륨 내에 위치하는 염료 또는 염료 내의 기타 촉매에서 발생하는 화학적 변화와 같이, 매체 중 타겟 볼륨의 서브 볼륨 내에서의 화학적 변화를 통해 야기될 수 있다. 이와 같은 화학적 변화는 마찬가지로 열을 이용하여 선택적으로 야기될 수 있다.
비선형 반응성 매체를 이용하는 구성은 하나의 타이트-초점(tightly-focused)의 광 빔, 초점, 약초점 및 무초점 반사 광 빔을 이용하는 비트형(bit-oriented)(페이지 기반의 반대) 마이크로-홀로그래픽 매체와 시스템을 제공하는데 적합하다. 이러한 구성은 기록 광학 소자의 배치에 대한 오차에 대하여 보다 개선된 내성과 보다 간단하고 저비용의 마이크로-홀로그래픽 시스템을 제공하는 장점을 수반한다. 따라서, 거의 굴곡이 없거나, 굴곡이 없는 반사 소자(reflective elements)가 본 발명의 일 측면에 따르면 마이크로-홀로그래픽 시스템에 이용될 수 있다. 데이터 기록 디스크 중 하나의 표면은 반사 소자(반사 코팅(reflective coating)과 함께 또는 반사 코팅 없이)로 이용될 수 있다.
예를 들어, 저굴곡(low-curvature)의 주입 성형이 가능한 열가소성 미디어는 미디어 표면으로 성형될 수 있고, 금속화될 수 있으며, 트래킹 뿐만 아니라 반사영(reflection)을 생성하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열가소성 미디어는 약간 굴곡이 있는 구성 요소와 일체화하기 위하여 디스크 안으로 주조될 수 있으며, 이는 추후 고파워 조밀도(higher power density)에 의하여 반사영을 생성하는데 이용된다. DVD 상의 홈(groove)과 같은, 이러한 특징들은 트래킹에 적합하다. 뿐만 아니라, 하나 또는 그 이상의 구성 요소들이 반사 광 빔(reflected light beam)을 보정하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 굴곡이 있는 거울(mirror)은 조준된 광 빔을 생성하는 데 이용될 수 있고, 액정 셀(liquid crystal cell)은 상이한 레이어를 진행함으로써 발생되는 경로의 거리 차를 보상하는데 이용된다. 또는, 회절 소자(diffractive element)와 같이 행동하는 홀로그래픽 레이어는 광 빔의 보정 기능을 제공하기 위하여 매체의 표면 근처에 위치할 수 있다. 외부 미러(external mirror) 또는 디스크 표면은 반사영을 생성하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상이한 레이어에서의 데이터 리드아웃(data readout)은 상이할 수 있다. 반사영들(reflections)은 다른 레이어에서 상이한 수차(aberration)를 가지므로, 상기 수차는 포커싱 과정(focusing process)에서 레이 어 인덱싱(layer indexing)을 위하여 이용될 수 있다. 디스크의 후면 디자인은 유효 격자력(effective grating strength)을 증가시키기 위하여, 반사 광 빔을 보다 잘 제어하는데 이용될 수 있다. 다중 레이어 코팅 및/또는 표면 구조(디스플레이 필름 구조와 유사한)가 사용하는데 적당하다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 비스듬히 입사하는 광 빔을 흡수하고 직각의 광 빔을 반사하는 디자인은 노이즈를 감소시키고, 마이크로 홀로그램의 생성을 제어하는데도 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 마이크로-홀로그램의 격자력(grating strength)은 상이한 레이어마다 동일할 필요가 없다. 전력 스케줄링(power scheduling)은 상이한 레이어에 레코딩을 하기 위하여 이용될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하나의 쓰레스홀드 물질에서 하나의 포커싱된(focused) 광 빔과 하나의 평면파(plane-wave) 광 빔을 이용하는 레코딩 마이크로 홀로그램이 유효할 수 있다. 이와 같은 방법은 두 개의 입력 광 빔을 이용하지만, 배치 요구가 일반적인 방법론보다 덜 엄격한 반면, 마이크로 홀로그램 생성을 잘 제어할 수 있게 되며, 그 세기가 레이어 전반에 걸쳐 균일하게 유지할 수 있게 된다. 또한, 리드아웃 신호(readout signal)도 똑같이 예측이 가능하다.
단일-비트 홀로그래피( Single - Bit Holography )
단일 비트 마이크로 홀로그래피는 다른 홀로그래픽 기술보다 광 데이터 저장에 따른 다수의 장점들을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 역전파 광 빔(counter-propagating light beams)들을 이용하여 미디어 내에서 홀로그램을 생성하는 일 실 시예에 따른 구성(configuration)(100)이 기재되어 있다. 여기서, 마이크로-홀로그래픽 레코딩은 저장 매체(130)의 볼륨(140)에서 무늬를 생성하기 위하여 간섭하는 두 개의 역전파 광 빔(110, 120)으로부터 발생한다. 간섭은 광 빔(110, 120)을, 예를 들어 보다 바람직한 위치인, 저장 매체(140) 내부의 타겟 볼륨에 회절이 거의 되지 않는(nearly-diffraction-limited) 직경(1 마이크로미터(㎛) 또는 그보다 작은)으로 포커싱함으로써 이루어질 수 있다. 광 빔(110, 120)은 110의 광 빔(110)을 위한 일반적인 렌즈(115)와 120의 광 빔(120)을 위한 렌즈(125)를 이용하여 포커싱할 수 있다. 간단한 렌즈가 도시되었으나, 물론 복합의 렌즈 형태도 이용될 수 있다.
도 2는 역전파 광 빔들을 이용하는 홀로그램 지원 미디어 내에서 홀로그램을 생성하는 대체적 구성(200)을 도시한다. 구성(200)에서, 렌즈(125)는 굴곡의 거울(220)로 대체되었으며, 광 빔(110)의 포커싱된 반사영(120)(reflection)이 광 빔(110) 그 자체와 간섭을 일으키게 된다. 구성(100, 200)은 두 개의 렌즈(115, 125) 배열 또는 렌즈(115)와 거울(220)의 상대적 배열의 고정밀성을 요구한다. 따라서, 이와 같은 구성을 채용한 마이크로-홀로그래픽 레코딩 시스템은 기존의 고정밀 위치 장소(positioning stage)와 통합되는 장치와 같이 진동이 없는 환경으로 한정된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 포커싱, 약 포커싱, 또는 포커싱되지 않은 반사된 광 빔(역전파 포커싱 광 빔과 관련된)이 레코딩에 이용될 수 있다. 도 3은 역전파 광 빔들을 이용하여 미디어 내에서 홀로그램을 생성하는 다른 구성(300)을 개시한다. 구성(300)은 거울(320)로부터 나오는 광 빔(110)의 포커싱되지 않은 역전파 반사영(310)을 이용한다. 도면의 실시예에서, 거울(320)은 실질적으로 평면인 거울의 형태를 가진다.
도 4는 역전파 광 빔들을 이용하여 미디어 내에서 홀로그램을 생성하는 대체적 구성(400)을 도시한다. 구성(400)은 거울(420)로부터 나오는 광 빔(110)의 약포커싱된 역전파 반사영(410)을 이용한다. 도시화된 구성(400)은, 액정 셀(liquid crystal cell), 유리 쐐기(glass wedge) 또는 한 쌍의 유리 쐐기와 같은 형태를 가지는 광 경로 길이 보상 소자(optical path Length correction element)(425)도 포함한다.
도 5는 역전파 광 빔들을 이용하여 미디어에서 홀로그램을 생성하는 또 다른 대체 구성(500)을 도시한다. 도 3의 구성(300)과 유사하게, 구성(500)은 실질적으로 평면의 반사 표면을 이용한다. 그러나, 구성(500)은 광 빔(110)의 반사영(510)을 제공하기 위하여 미디어(130) 자체의 일부분(520)을 이용한다. 미디어 자체의 일부분(520)은 반사적(금속 코팅(metal coated)과 같이)인 미디어(130)의 배후 표면(rear surface), 미디어(130) 내부의 반사적인 레이어, 또는 미디어(130) 내에서 반사 표면을 필수적으로 생성하기 위한 하나의 또는 그 이상의 홀로그램의 형태를 가지며, 그러나, 이러한 예시에 한정되지 않는다.
구성(300, 400, 500)에서, 광 빔(110)은 타겟 볼륨 또는 영역에서 광 빔(310, 410, 510)보다 조그만 스팟 사이즈(spot size)와 보다 큰 전력 밀도(power density)를 가지게 되며, 마이크로-홀로그램의 치수는 보다 작은 스팟 사이즈의 치 수에 의하여 결정된다. 두 개의 광 빔 간 전력 밀도 차이에 따른 가능한 장애는 간섭 패턴에서 기저값 또는 DC 성분(pedestal or DC component)을 발생시키는 것이다. 물질(130)은 노출 세기에 따라 굴절률의 선형 변화를 나타내는 경우, 이러한 기저값 또는 DC 성분은 물질(130)의 기록 성능(recording capabilities)(동적 범위(dynamic range))의 상당 부분을 소모하게 된다.
도 6은 간섭 무늬를 발생시키는 역전파 광 빔의 위치 변화에 따른 실험된(experienced) 광 세기를 나타낸 것이다. 도 7에 기재된 바와 같이, 굴절률이 n0에 대한 광 세기에 대하여 굴절률이 선형적으로 변하는 선형 응답 물질에서는, 포커싱되지 않은(상대적으로) 광 빔은 원하는 홀로그램에 상응하는 타겟 볼륨보다 볼륨에서 동적 범위(dynamic range)를 훨씬 더 소모하게 되며, 따라서 다른 볼륨과 마이크로 홀로그램의 가능한 반사율을 감소시킨다. 역전파 광 빔이 직각으로 입사하는 경우에도 마찬가지로, 동적 범위(dynamic range)는 미디어의 깊이에 걸쳐 소모된다(도 1, 도 2 참조).
본 발명의 일 측면에 따르면, 홀로그램 생성 중 타겟 볼륨을 제외한 기타 변질된 볼륨에서의 동적 범위 소모는 전력 밀도(power density)에 대해 비선형성을 나타내는 기록 물질을 이용함으로써 완화된다. 바꿔 말하면, 비선형 레코딩 특성(recording property)을 나타내는 미디어가 마이크로-홀로그래픽의 접근법과 결합되어 이용되는 것이다. 물질의 비선형 레코딩 특성은, 레코딩이 실질적으로 특정 광 세기 이상에서만 발생하는 것과 같이, 광 세기에 대해 비선형적(예를 들어, 스퀘어(square), 큐빅(cubic) 또는 쓰레스홀드(threshold) 타입의)인 레코딩을 수월하게 하는데 이용된다. 이와 같은 물질의 비선형적 레코딩 특성은 주소가 없는(non-addressed) 볼륨에서의 동작 범위의 소모를 감소시키거나 제거하며, 마이크로 홀로그램의 치수 절감을 수월하게 함으로써 타겟 볼륨의 치수 절감도 수월하게 한다.
도 10A-B와 도 11A-B는 선형 레코딩 매체에서의 레코딩 특성을 나타낸 것이며, 도 10C-D와 도11C-D는 쓰레스홀드 타입(threshold type)인 비선형 레코딩 매체의 레코딩 특성을 나타낸 것이다. 더욱 구체적으로, 도 10A-10D는, 도 1과 2에서 살펴본 바와 같이, 간섭되는 두 개의 포커싱된 역전파 광 빔이 광 세기의 변조를 생성하며, 이 때 위치 0(-0.5와 0.5의 중간)은 두 개의 포커싱된 광 빔의 매체 두께(medium thickness) 따른 초점 포인트(focal point)에 해당한다. 선형 레코딩 특성을 보여주는 매체의 경우, 도 10A에 도시된 세기 프로필(profile)을 따라, 10B에 기재된 것과 같이 굴절률 변조가 발생하게 된다. 굴절률 변조는 위치 0 근처에서 궁극적으로 최대값을 가지는 한편, 매체의 모든 두께에 걸쳐 실질적으로 연장되며, 예를 들어 도 10B의 위치(가로 좌표) 값에서 한정되지 않으므로, 다수의 볼륨이 또 다른 하나의 위에 쌓아 올려지는 경우, 마이크로-홀로그램은 매체에서 특정 볼륨 내 실질적으로 포함되지 않게 된다. 이와 반대로 비선형 또는 쓰레스홀드 특성(non-linear or threshold property)을 보여주는 레코딩 매체(쓰레스홀드 조건은 도 10D에 기재된 바와 같이)에서는, 레코딩(1010)은 쓰레스홀드 조건(1020)이 만족하는 볼륨 내에서만 발생하며, 다수의 볼륨이 또 다른 하나의 위에 쌓여 올려지는 경우에도, 결과물인 마이크로-홀로그램들은 특정 볼륨 안에 실질적으로 포함된다. 도 10D는 무늬를 야기하는 마이크로-홀로그램이 약 3㎛에 걸쳐 퍼져있는 것을 보여준다. 도 11A-11D에서, 유사한 특성이 마이크로-홀로그램의 측면 치수에 따라 나타나 있다. 여기서 증명된 바와 같이, 미디어의 타겟되지 않은 볼륨에서의 바람직하지 않은 동적 범위 소모는 쓰레스홀드 타입의 비선형 재료에 의하여 완화된다.
설명의 목적으로 쓰레스홀드 타입의 비선형 재료가 언급되었지만, 굴절률 변조의 세기는 선형 응답 재료(도 10A-10B, 11A-11B 참조)에서 빛의 세기에 따라 선형적으로 변화된다는 것이 일차 접근으로 이해되어져야 한다. 따라서, 레코딩 쓰레스홀드를 가진 재료가 보다 바람직할 수 있으나, 1보다 큰 파워(또는 파워의 조합(a combination of power))와 같이 굴절률 변화의 세기가 변화하는 노출에 응답하여 비선형 광학 응답을 보여주는 재료들도 기타 변질된 볼륨의 동작 범위 소모를 상당히 완화시키게 된다.
다시, 비선형 물질의 쓰레스홀드 타입 및 도 10C-D와 11C-D를 참조하면, 이와 같은 경우, 쓰레스홀드-응답형 미디어는 입사되는 에너지 밀도 또는 전력 밀도(1015)가 쓰레스홀드(1020)보다 높은 경우에만, 광학적으로-유도된 굴절률 변화(1010)가 발생함으로써 동작한다. 쓰레스홀드(1020) 미만에서는, 미디어에는 실질적인 굴절률 변화가 발생하지 않는다. 예를 들어, 반사된 광 빔과 같이, 레코딩을 위해 사용되는 역전파 광 빔 중 하나는 포커싱(도 1 및 도 2)되거나, 약 포커싱되거나(도 4), 또는 심지어 포커싱되지 않을 수(도 3 및 도 5) 있다. 그럼에도 불구하고 이와 같이 쓰레스홀드 응답의 재료를 이용하는 것은 포커싱 내성 조 건(focusing tolerance requirements)을 완화하는 영향을 준다. 다른 장점은, 도 5에 도시된 바와 같이, 반사 장치(reflective device)가, 예를 들어 디스크와 같은, 현재 표면 기술 광 저장 장치들(current surface technology optical storage devices)과 유사한 미디어들과 결합될 수 있다는 것이다.
이제 도 8과 도 9로 돌아와서, 페이지 기반의 큰 홀로그램과 반대되는 소형의 홀로그램을 이용하는 것은, 온도에 따른 변동과 각도의 오차에 대한 시스템의 내성을 증가시킨다. 도 8은 레코딩 및 리딩 온도 차이의 함수로서의 홀로그램(∝ 1/L, 여기서 L은 홀로그램 길이) Bragg Detuning 예상을 나타낸다. 참조번호 810은 마이크로-홀로그램의 예상 성능에 해당하며, 참조번호 820은 페이지 기반의 홀로그램의 예상 성능에 해당한다. 도 9는 각도 변화의 함수로서의 홀로그램(∝ 1/L, 여기서 L은 홀로그램 길이) Bragg Detuning 예상을 나타낸다. 참조번호 910은 마이크로-홀로그램의 예상 성능에 해당하며, 참조번호 920은 페이지 기반의 홀로그램의 예상 성능에 해당한다.
본 발명을 이에 한정하지 않고, 추가 설명을 하면, 회절이 거의 발생하지 않는(nearly-diffraction limited) 크기에 포커싱되는 입사 광 빔은 약간 포커싱되거나 포커싱되지 않고 반사될 수 있으며, 이러한 반사된 광 빔은 포커싱되어 들어오는 역전파 광 빔과 비교할 때 포커싱되지 않는 것이다(또는 약간 포커싱되는 것이다). 반사 소자(reflect element)는 디스크 표면에 존재할 수 있으며, 예를 들어, 평면 거울이나 약간 굴곡이 진 거울과 같은 형태를 취할 수 있다. 만일 포커싱된 광 빔과 반사된 광 빔 간의 오차가 발생하는 경우, 반사된 광 빔은 상대적으로 큰 위상 전면의 굴곡을 가지고 있으므로, 간섭 패턴은 포커싱된 광 빔의 위치에 의하여 유도된다. 포커싱되는 점이 반사 광 빔에 대하여 움직이는 경우, 큰 굴곡은 작은 전력 밀도 변화를 발생한다.
비선형 응답 물질 예 1( Non - Linearly Responsive Material Example 1)
포토폴리머(Photopolymers)는 홀로그래픽 저장 시스템을 위한 미디어의 후보로 제안되어져 왔다. 유리 기반 사이에 끼여있는 젤과 같은 상태로 레코딩되는 경우, 포토폴리머 기반의 미디어는 적합한 굴절률 변화와 감광도를 가진다. 그러나, 주조 디스크(molded-disc)와 같이 간단한 구조를 제공하는 것이 바람직하다. 뿐만 아니라, 포토폴리머 시스템은, 주위의 빛과 같은, 주위 환경에 민감하며, 레코딩 작업 전에 특별한 절차를 종종 요구하며, 심지어는 레코딩 작업 후에도 가끔 특별한 절차를 요구한다. 이와 같은 단점들도 제거하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 광 빔에 대한 노출을 통하여 굴절률 변화가 발생하는 폴리머 위상 변화 물질(polymer phase-change material)이 홀로그래픽 데이터 저장 매체로 이용되게 된다. 일 실시예에서, 감지가 가능한 굴절률의 변화는 열에 의하여 유도되는 물질의 비결정 또는 결정 성분(amorphous and crystalline components) 간의 지역적 차이로부터 생기게 된다. 이는 작은 에너지를 이용하여 잠재적으로 큰 굴절률 변조를 할 수 있도록 한다. 이와 같은 물질은 역시, 기준 값 이하의 광 노출 에너지는 물질의 굴절률에 거의 변화를 주지 않거나 아예 변화를 주지 않는 한편, 기준 값 이상의 광 노출 에너지는 감지가 가능한 굴절률 변화 를 발생하는, 쓰레스홀드 조건을 제공한다.
특히, 위상 변화가 야기가능한 폴리머 물질(phase-change induce-able polymer material)은 주입-성형이 가능하고, 환경적으로-안정적이며, 열가소성인 기판에서, 훌륭한 감광성(S > 500 또는 그 이상 cm/J)과 함께 큰 굴절률 변화(Δn > 0.01)를 제공한다. 뿐만 아니라, 이와 같은 물질은 마찬가지로, 중요한 쓰레스홀드-응답의 레코딩 과정(읽기와 쓰기에 동시에 이용되는 동일 파장 레이저를 가능케 하는 한편 주위의 빛 노출이 저장된 데이터의 품질을 떨어뜨리는 것을 방지하는)을 이용할 수 있는 능력을 제공한다. 일 실시예에서, 감지가 가능한 굴절률 변화는 코폴리머(copolymer) 열가소성 기판 중 하나의 성분의 비결정 또는 결정 상태 간 인덱스 차이에 상응한다. 코폴리머를 녹는점(Tm) 이상으로 가열하고, 원래 결정이었던 성분을 비결정 상태에서 냉각시키기 위하여 급속 냉각을 하거나, 물속에 넣어 식힘(quenching)으로써 상기 기판이 마련될 수 있다.
이제, 도 14A와 도 14B를 참조하면, 광 빔들은 물질의 타겟 볼륨 내부에서 간섭되며, 에너지 흡수의 결과로 말미암아 발생하는 간섭 무늬에 상응하는 서브-볼륨들(sub-volumes)을 부분적으로 가열(heat)한다. 예를 들어, 유리 전이 온도(glass transition temperature)(Tg)(도 14A)와 같이, 부분 온도가 임계 온도(critical temperature) 이상으로 올라가면, 물질의 결정 성분은 녹게 되며, 순차적으로 비결정 상태로 냉각되어, 물질 내의 다른 결정화 상태의 볼륨에 대한 굴절률 변화가 발생한다. 임계 온도(critical temperature)는 대신으로 나노-도메인(nano-domain)의 성분 물질의 융해점(Tm) 근처가 될 수 있다. 여하튼, 입사 광 빔의 에너지가 물질의 온도를 임계 온도 이상으로 올리기에 충분하지 않으면, 실질적인 변화는 발생하지 않는다. 이는 도 14B에 나타나 있으며, 임계값 Fcrit 이상의 광 플루언스(optical fluence)는 홀로그램의 기록을 발생시키는 위상 변화를 일으키며, 임계값 Fcrit 미만의 광 플루언스는 실질적으로 어떠한 변화를 일으키지 않게 되어, 레코딩된 홀로그램을 읽어들여 레코딩된 데이터를 복구하는데 적당하다.
한정하지 않는 추가 설명을 하면, 임계값은
Figure 112007073601491-pct00001
와 같이 주어지며, 이 때 L은 마이크로-홀로그램의 길이 또는 깊이, ρ는 물질의 밀도, cp는 물질의 비열(specific heat)이며, ΔT는 온도 변화이다(예를 들어, Tg-T0, 여기서 Tg는 유리 전이 온도(glass transition temperature)이며, T0은 물질의 주위 온도). 예를 들어, 밀도는 1.2g/㎤이고, 비열은 1.2J/(Kg)이며, 마이크로-홀로그램의 길이는 5× 10-4㎝이며, 온도 변화는 125℃(K)인 폴리카보네이트(polycarbonate)를 가정하면, FCRIT = 90 mj/㎠가 된다. 에너지 조건으로 변환하면, 임계 플루언스(FCRIT)에 도달하기 위한 에너지(ECRIT)는
Figure 112007073601491-pct00002
이며, 이 경우, A는 홀로그램의 교차 면적, wo는 광 빔 웨이스트(light beam waist)를 의미한다. ECRIT를 공급하기 위하여 초점에서의 필요 에너지 EF는
Figure 112007073601491-pct00003
이며, e-αL은 투과율(Transmission),
Figure 112007073601491-pct00004
, α0는 물질의 선형 흡수율, αNL은 물질의 비선형 흡수율, F는 최대 입사 광 플루언스(maximum incidence optical fluence)이며, L은 마이크로-홀로그램의 길이이다. 물질로 전달되어 초점에서의 필요한 에너지 EF를 공급하는 입사 에너지, EIN은,
Figure 112007073601491-pct00005
이며, 이 경우, e-αl은 투과율(Transmission),
Figure 112007073601491-pct00006
, α0는 물질의 선형 흡수율, αNL은 물질의 비선형 흡수율, F는 최대 입사 광 플루언스(maximum incidence optical fluence), L은 마이크로-홀로그램의 길이, D는 물질의 깊이 또는 길이(예를 들어 미디어 디스크의 두께)이다. 도 15A-15C를 참고하여, 광 빔 웨이스트(wo)(light beam waste)가 0.6× 10-4㎝이고, 홀로그램의 교차 면적이 5.65 × 10-9㎠임을 가정한다. 또한, 마이크로-홀로그램의 깊이인 L은 5× 10-4㎝ 이고, 물질의 길이인 D(예를 들어, 전체 미디어 디스크)가 1㎜인 경우, 입사 에너지 EIN과 α의 예상되는 관계가 도 15A에 도시된다. 뿐만 아니라, 매체의 선형 흡수율, α0가 0.018 1/㎝이고, 매체의 비선형 흡수율, αNL이 1000cm/J(여전히 물질의 길이는 0.1㎝를 가정하면, 예상되는 투과율(transmission)과 플루언스(fluence)의 관계는 도 15B에 도시된다. 동일한 가정을 이용하는 경우, 광 빔 웨이스트와 거리의 관계 및 정규화된 흡수율과 거리의 관계는 도 15C에 도시된다.
도 16A와 도 16B에 도시된 바와 같이, 이러한 코폴리머 물질 미디어(copolymer material media)의 역전파 광 빔 노출은, 나노-도메인(nano-domain) 결정 폴리머의 생성 또는 파괴로 인한 역전파 광 빔 간섭 무늬에 상응하는 고정된 인덱스 변조의 형태로 마이크로-홀로그램을 기록할 것이다. 이는, 위상 변화/분리 메카니즘(phase change/separation mechanism)이 사용되는 광의 파장보다 충분히 작은 결정의 나노-도메인(nano-domains)의 생성 또는 파괴를 기반으로 굴절률 변조(refractive index modulation)를 생성한다는 것이다. 도 16B의 값들은 두 개의 역전파 빔을 이용하는 경우를 예상한 것이며, 이들 각 빔은 입사하는 단일 빔의 파워가 75㎽며(P1=P2), α=20㎝-1이고, 노출 시간(T)은 1㎳이다. 마이크로-홀로그램을 생성하게 되는 굴절률 변화(Δn=0.4)의 예상되는 결과는 도 16C에 도시되어 있다. 여기서 살펴볼 수 있듯이, 역전파 광 빔의 간섭 무늬에 상응하는 굴절률 변조의 연속(Series)으로 구체화되는 마이크로-홀로그램은, 쓰레스홀드 조건(예를 들어, 온도가 150℃를 초과하는)을 초과하여 부분 가열이 발생함으로써 쓰레스홀드 레코딩 조건이 발생하는 장소에서만, 발생한다.
사용하기에 적당한 폴리머는 부분적인 결정성을 나타내는 호모폴리머(homopolymer), 비결정 및 결정 폴리머로 구성되는 호모폴리머의 혼합물(Blends) 및 호모폴리머를 포함하거나 포함하지 않는 코폴리머의 혼합물뿐만 아니라 랜덤 및 블록 코폴리머(random and block copolymer)를 포함하는 다양한 혼성 중합체 합성 물(Compositions) 등을 포함하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이와 같은 물질은, 본 발명을 한정하지 않는 값인, 3마이크로미터(마이크론) 깊이의 상태에서 홀로그램을 저장하는데 적합하다. 물질의 선형 흡수율은, 물질을 불투명하고, 감광성을 제안하도록 높을 수 있다.
광학적으로 흡수하는 염료에 반응하여 열적으로 야기되는 반응은 광반응 메카니즘(photo-reactive mechanism)과 인덱스 변화 메카니즘(index change mechanism)을 구별하는데 적합하다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 열적으로 야기되는 과정은 광으로 야기되는 굴절률 변화를 위한 비선형 응답 메카니즘을 제공하다. 이러한 메카니즘, 또는 쓰레스홀드 조건은, 데이터의 읽기 및 쓰기를 위하여 동일한 파장의 광학 빔이 상대적으로 저전력 및 고전력에서 이용될 수 있도록 한다. 이러한 특성은 대체로 주위의 빛이 저장된 데이터의 품질을 떨어뜨리는 것도 방지한다. 흡수율이 플루언스의 함수이며 플루언스가 증가할수록 증가하는, 역포화흡수(RSA : reverse saturable absorption) 특성을 갖는 염료가 유용하다. 결론적으로, 흡수율은 광 빔의 초점에서 최고치이며, 이는 배경(background)의 선형적 흡수율은 작고, 궁극적으로 물질이 거의 투명하도록 된다는 것을 의미한다. 이러한 염료의 예로, 포르피린(porphyrins)과 프탈로시아닌(phthalocyanines)이 존재하나, 이에 한정되지 않는다.
뿐만 아니라, 비결정/결정의 코폴리머는, 디스크와 같이, 주입-성형이 가능한 열가소성 플라스틱 기판에서 원하는 특성을 제공하는데 적합하다. 하나의 코폴리머 물질은 그 자체로 굴절률 변화, 감광성, 안정성 및 정착성(fixing)을 제공하 므로, 열가소성 물질(thermoplastic)의 이용은 중요한 후처리(post-processing) 조건 없이 데이터가 안정적인 기판에 레코딩될 수 있도록 한다. 또한, 코폴리머 성분의 선택을 통하여 기존의 포토폴리머들(photopolymers)보다 큰 인덱스 변조(index modulation)가 가능할 수도 있다. 물질의 감광도(sensitivity)는 사용되는 염료의 광 흡수 특성에 의하여 좌우된다. 알려져 있는 역포화 흡수염료(reverse saturable absorption dyes)의 경우, 기존의 홀로그래픽 포토폴리머(holographic photopolymers)의 2-3배에 해당하는 감광도를 얻을 수 있다. 쓰레스홀드 조건은 마찬가지로 데이터가 레코딩된 후, 필요한 후처리과정이 거의 없거나 전혀 없이, 동일한 파장으로 데이터를 읽고 기록할 수 있도록 한다. 이는, 시스템을 치료하기 위하여(to bring the system to a full cure) 일반적으로 데이터의 레코딩이 끝난 후 전체적인 기판 노출(total substrate exposure)을 필요로 하는 포토폴리머와 반대인 것이다. 결론적으로, 코폴리머 기판(copolymer substrate)은, 포토폴리머의 젤(gel-like)과 같은 상태와 달리, 데이터 레코딩 전에 열가소성 플라스틱 상태로 존재할 수 있다. 열가소성 물질은 그 자체로 주입 성형이 가능하고, 예를 들어, 컨테이너나 캐리어에 보관될 필요가 없으므로, 위의 특징은 포토폴리머와 비교할 때보다 유리하게 미디어의 물리적 구조를 단순화한다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 비결정/결정의 코폴리머는 광학적으로 야기되는 위상 변화와 그로 인한 인덱스 변조를 지원하기 위하여 이용될 수 있다. 선형적 흡수 염료는 광학 에너지로 온도를 상승시키기 위하여 비결정/결정 위상 변화 물질(amorphous/crystalline phase change materials)과 함께 사용될 수 있다. 광학 활성화는, 염료 및 인덱스 변화를 위한 쓰레스홀드 조건을 가능케 하는 위상 변화/구별 물질을 통해 발생하는 인덱스 변화 야기(index change inducement)와 구별될 수 있다.
더 자세한 설명에 의하면, 소정의 블록 코폴리머 합성물에서, 개별적인 폴리머의 위상은 자발적으로, 코폴리머의 특성으로 인하여, 폴리머 혼합물과 같이 거시적으로 성장하지 않는, 일정하게 정연한 도메인 구조(regularly ordered domain structures)로 분리된다. 이러한 현상은 Sakurai, TRIP vol. 3, 1995, page 90 et. seq.에서 논의된 바 있다. 코폴리머를 구성하는 개별 폴리머들은 온도에 따라 비결정성 및/또는 결정성 특성을 보여줄 수 있다. 각 폴리머의 중량비(weight ratio)는 분리된 마이크로-위상들(micro-phases)이 구, 실린더 또는 막(lamellae)을 형성하였는지를 지시하는 경향이 있다. 유리 전이 온도(Tg)와 개별 블록들의 융해점(Tm) 이상인 브리프(brief)(or extended) 열에 따라 두 개의 상이 모두 비결정인 코폴리머 시스템이 이용될 수 있다. 저온도로 냉각시키는 경우, 두 개의 상 중 하나는 결정화되는데, 이 경우 원래 마이크로-위상의 형태는 유지된다. 이와 같은 현상은 Hung et al. in Macromolecules, 34, 2001, page 6649 et seq.에서 보고된 바와 같이, 폴리(에틸렌 옥사이드(ethylene oxide))/폴리스틸렌(polystyrene) 블록 코폴리머에서 증명되었다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리(에틸렌 옥사이드(ethylene oxide))/폴리스틸렌(polystyrene) 블록 코폴리머는, 일 예로, 75%/25%의 비율에 따라 이용될 수 있다.
예를 들면, 구리 프탈로시아닌(Copper phthalocyanine), 납 프탈로시아 닌(Lead phthalocyanine), 아연 프탈로시아닌(Zinc phthalocyanine), 인듐 프탈로시아닌(Indium phthalocyanine), 인듐 테트라-부틸 프탈로시아닌(Indium tetra-butyl phthalocyanine), 갈륨 프탈로시아닌(Gallium phthalocyanine), 코발트 프탈로시아닌(Cobalt phthalocyanine), 플라티늄 프탈로시아닌(Platinum phthalocyanine), 니켈 프탈로시아닌(Nickel phthalocyanine)과 같은 프탈로시아닌 염료(phthalocyanines dye), tetra-4-sulfonatophenylporphyrinato copper(II), 또는 tetra-4-sulfonatophenylporphyrinato-zinc(II)와 같은, 광-화학 및 열적으로 안정정인 염료는 이러한 코폴리머에 추가될 수 있으며, 120mm 직경의 디스크에 주입-성형될 수 있다. 이러한 성형은 코폴리머의 온도를 폴리스틸렌(polystyrene)의 유리전이 온도(Tg)와 폴리(에틸렌 옥사이드)의 융해 온도(Tm) 이상으로 상승시키며, 마이크로-위상 분리와 함께 비정형성의 물질을 만들게 된다. 디스크의 -30℃로의 담금질(quenching)과 같은 냉각은 폴리(에틸렌 옥사이드) 위상을 물질 전반에 걸쳐 결정화하도록 한다. 결정화 영역의 도메인 크기가 백 나노미터보다 작은 경우(예를 들어, < 100㎚)와 같이, 충분히 작다면, 광은 미디어에 의하여 산란되지 않으며, 미디어는 심지어 두꺼운 기판에서 투명한 상태로 남게 된다. 두 개의 광 빔(또는 광 빔 및 그로 인한 반사영)들을 디스크의 타겟 볼륨 안과 같은 특별한 영역에서 간섭시킴으로써 데이터를 물질에 레코딩할 수 있다.
하나 또는 그 이상의 기록 광 빔(예를 들어, 고전력 레이저 빔)에 대한 노출에 따라, 염료는 간섭 무늬에서 강렬한 빛을 흡수하여, 순간적으로 해당 볼륨 또는 디스크의 영역 내의 온도를 폴리(에틸렌 옥사이드) 위상의 융해점(Tm)까지 높이게 된다. 이는 상기 영역을 실질적으로 비결정으로 변화시켜, 주위의 결정 영역과 다른 굴절률을 갖도록 한다. 레코딩된 마이크로-홀로그램을 읽어들이고, 마이크로-홀로그램으로부터 해당 데이터를 복구하기 위한 저전력의 광 빔에 대한 추후 노출은 물질 자체의 근본적인 변화를 일으키지는 않는데, 이는 광 빔이 사용되는 각각의 폴리머의 Tg 또는 Tm 이상으로 폴리머를 가열하지 못하기 때문이다. 따라서, 쓰레스홀드 반응과 같이, 비선형 광반응 홀로그래픽 데이터 저장 매체는 오랜 기간 동안 다수의 읽기 횟수를 초과하여 안정적으로 유지될 수 있다.
구체, 실린더 및 얇은 판은 일반적인 구조에 해당하므로, 다른 변경이 형성되고, 마찬가지로 잘 동작할 수 있다. 폴리카보네이트/폴리에스터 블록 코폴리머(polycarbonate/polyester block copolymers)를 포함하는, 다양한 종류의 블록 코폴리머가 대체적으로 이용될 수 있으며, 결정 영역이 파괴되는 온도뿐만이 아니라 결정 영역이 생성되는 온도도 다르게 된다. 복사 에너지를 흡수하고 열을 생산하는데 이용되는 염료는 역포화흡수제(reverse saturable absorber)의 형태를 가지므로, 가열이 발생하는 정확한 위치에 대한 제어가 이루어질 수 있다. 마이크로-홀로그램의 측면 확장은 포커싱된 레이저 빔 웨이스트(waist) 직경보다 훨씬 작아질 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 비선형 기록 매체의 이용에 따라, 레코딩된 마이크로-홀로그램의 외부에 존재하는 기록 매체의 동적 범위의 소모를 한정 또는 제거함으로써, 각 마이크로-홀로그램의 반사율을 증가시고, 따라서 데이터 저장 용량을 증가시킬 수 있다.
쓰레스홀드 물질은 비선형 물질보다 레코딩에 감도가 더 좋다는 부가적인 효 과를 나타낼 수도 있다. 이러한 장점은 마이크로-홀로그래픽 시스템의 보다 높은 레코딩 데이터 속도(higher achievable recording data rates)로 해석될 수 있다. 뿐만 아니라, 물질의 쓰레스홀드 특성으로부터 얻어지는 계단식(step-wise) 굴절률 변조는 선형 물질을 사용하는 경우보다 덜 반사적인 마이크로-홀로그램을 만들어낼 수도 있다. 그러나, 반사율은 데이터 저장 응용에 충분할 정도로 높은 상태로 유지된다. 이제, 도 12를 참조하면, 반사율은 굴절률 변조의 증가와 함께 증가되는 것이 예측된다. 또한, 열 전파(thermal diffusion)가 과도한 문제를 나타나지 않는 것도 예측된다. 홀로그램 생성 중 열 전파도 고려되었으며, 열 패턴은 노출 패턴과 같은 역전파 광 빔의 간섭 무늬를 따르도록 예상된다. 인덱스 패턴에서 무늬를 유지하기 위하여, 열 전파는 위상이 바뀌는 온도에 도달한 무늬 간의 영역에만 한정되어 있어야 한다. 도 12의 1210 곡선은 선형 응답형 물질에 해당하며, 도 12의 1220 곡선은 쓰레스홀드 응답형 물질에 해당한다. 이제 도 13A와 도 13B를 참조하면, 위치 함수로서의 예상되는 온도 상승 프로필(temperature elevation profiles)이 도시되어 있다. 따라서, 타겟 볼륨으로부터 주위 볼륨으로의 열 노출은 주위 볼륨을 쓰레스 온도(1020)까지 상승시키지 않는 것을 예상할 수 있다.
비선형 물질 실시예 2( Non - Linear Material Example 2)
다른 구성에 따르면, 폴리머 매트릭스의 유기체 염료(organic dyes in polymer matrices)는 홀로그래픽 데이터 저장 장치에 영향을 주는 굴절률 변화(Δn)를 지원(support)하는데 이용될 수도 있는데, 이는 유기체의 염료는 폴리머 매트 릭스보다 큰 공명의 향상된 굴절률들을 가지기 때문이다. 이와 같은 경우, 특정 영역 또는 타겟 볼륨에서의 염료의 블리칭(bleaching)은 홀로그래피를 위한 굴절률의 경사(refractive index gradient)를 만드는데 이용될 수 있다. 특정 영역을 블리칭시키는 매체 안에서 광 빔을 간섭함으로써 데이터가 기록될 수 있다. 그러나, 광이 매체를 전체적으로 통과하고(특정 영역만 블리칭되는 경우조차도), 블리칭 방사(bleaching radiation)에 대한 선형 응답이 존재하는 경우(심지어 광 빔이 초점 영역에서 가장 강렬하고, 가장 블리칭되는 경우에도) 상대적으로 낮은 레벨의 염료가 충돌되는 미디어 전반에 걸쳐 블리칭될 것이 예상된다. 따라서, 데이터가 다중의 레벨로 기록된 후, 선형 레코딩 매체에서 바람직하지 않은 추가적인 블리칭이 발생하는 것이 예상된다. 이것은 결국 매체로 기록되는 데이터 레이어의 갯수를 제한하며, 이는 다시 선형 레코딩 매체의 총 저장 용량을 제한한다.
상업적인 응용을 위하여 유용한 감광성을 갖기 위하여, 레코딩 매체는 높은 양자 효율(QE : quantum efficiency)을 필요로 한다는 인식으로부터 또 다른 문제가 발생한다. 양자 효율(QE)은 전자-홀 쌍(electron-hole pair)을 생성하는 광 반응성 소자(photo reactive element)와 충돌하는 광자(photons)의 비율이며, 이는 장치의 감광성의 척도이다. 높은 양자 효율을 갖는 물질들은 저전력 리딩 레이저(low power reading laser)를 사용하는 경우에도, 일반적으로 저장된 홀로그램, 즉 데이터가 빠르게 블리칭(bleaching)된다. 따라서, 데이터가 선형 응답형 매체에서 읽을 수 없도록 변하기 전까지, 데이터는 단지 한정된 횟수만큼만 읽어질 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 비선형 광학적 응답형 미디어는 이러한 단점을 다루기 위하여 이용된다. 다시 말하며, 광폴리머(photopolymers) 대신 열가소성 물질(thermoplastic)에 기반을 둔 물질 솔루션이 데이터 저장 장치와 그 복원을 제공하기 위한 홀로그래픽 시스템에 이용될 수 있다. 이러한 솔루션은 다양한 홀로그래픽 기술들과의 호환성뿐만 아니라, 공정, 핸들링 및 저장에 관하여도 유리하다는 것이 입증될 수 있다.
추가적인 설명에 의하면, 열가소성 물질 내부의 염료를 흡수하는 얇은 층(narrow band)이 홀로그래픽 광학 데이터 저장 장치에 이용될 수 있다. 고정된 폴리머 네트워크들(rigid polymer networks)은 특정의 광화학 반응을 위하여 양자 효율을 방해하는 것으로 믿어지고 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리머 네트워크의 부분적인 가열(열가소성 물질의 Tg 근처 또는 그 이상으로의 가열)은 물질의 지역적인 양자 효율의 증가(factor > 100의 예와 같이)를 위해 유용하다. 이러한 개선은 홀로그래픽 광학 데이터 저장장치에 유용하도록 물질의 감광성을 직접적으로 향상시킨다. 뿐만 아니라, 그것은 미디어 내 별개의 융해된 영역에서의 염료 분자가 주위의 비결정 물질보다 더 빨리 광화학적 반응을 겪게 되는, - 다시 말하면, 다른 레이어에 중대한 영향을 주지 않고 매체의 많은 실제 레이어에 기록하는 것을 수월하게 하는 - 게이팅 프로세스(gating process) 또는 쓰레스홀드 프로세스(threshold process)를 제공한다. 바꾸어 말하면, 그것은 실질적인 다른 볼륨들의 블리칭을 불리하게 발생시키지 않고, 읽기와 쓰기를 가능케 한다.
도 17A-17C에 의하면, 폴리머 매트릭스(polymer matrices)를 포함하는 오르 토-니트로스틸벤(ortho-nitrostilbenes(o-nitrostilbenes))이 홀로그래픽 데이터 저장 장치에 이용될 수 있다. 오르토-니트로스틸벤의 블리칭을 야기시키는 광화학적인 반응은 잘 알려져 있으며, 예를 들어, Splitter and Calvin, JOC, 1955, vol. 20의 page 1086-1115에서 논의된 바 있다. McCulloch는 추후 클래딩 물질(cladding material)을 생성(Macromolecules, 1994, vol.27, page 1697-1702 참조)하기 위하여 염료를 블리칭함으로써, 얇은 필름 응용에서의 도파로(waveguide)를 생산하기 위하여 이러한 종류의 합성물을 이용하였다. McCulloch는 Polymethylmethacrylate(PMMA) 매트릭스에서의 특정 오르토-니트로스틸벤 양자 효율(QE)이 0.000404인 것을 보고하였다. 그러나, 그는, 희석된 헥산 해법(dilute hexane solution)에서의 동일 염료는, 동일한 블리칭 파장에서, 0.11의 양자 효율을 갖는 것으로 기록하였다. McCulloch는 이러한 차이점은 얇은 폴리머 필름으로부터 헥산 솔루션까지 중 파장(lambda)의 최대점(max)에서의 hypsochromic shift 때문임을 밝혀냈다. 고정된 폴리머에서의 오르토-니트로스틸벤의 안정적인 구조는 초기 pericyclic 반응으로 인하여 적절하게 배치되지 않을 수도 있으므로, 그것은 이동성 효과와 관련될 수도 있다. 도 17A는 25℃와 160℃에서의 100㎽ 532㎚ 레이저의 블리칭을 나타내는 데이터를 도시한다. 향상(enhancement)은 증가된 이동성 또는 단순히 보다 높은 온도에 따른 빨라진 반응 운동력 또는 그 둘의 조합 때문이다. 도 17A와 일관되게, 도 17B는 65℃ 근처에서 예상되는 논의된 매트릭스의 향상된 양자 효율(QE)을 나타낸다. 따라서, 일 실시예에서, 약간 높은 양자 효율(QE)이 가능하지만, PMAA와 비교되는 성능을 제공하기 위하여 오르토-니트로스틸 벤 염료는 폴리카보네이트 매트릭스(polycarbonate matrices)와 조합되어 사용된다.
그러나, 본 발명은 이러한 염료의 클래스에 한정되어 이해되어져서는 안된다. 오히려, 본 발명은 방 안의 온도 또는 그 근처 온도의 고체 폴리머 매트릭스에서 충분히 낮은 양자 효율(QE)을 가지며, 가열에 따라 지수함수적(exponential)인 양자 효율(QE)의 증가와 같은, 양자 효율(QE)의 증가를 보여주는 어떠한 광활성(photoactive) 염료 물질의 이용도 고려하고 있다. 이것은 비선형 레코딩 메카니즘을 제공한다. 가열은 온도를 유리 전이 온도(Tg) 이상으로 반드시 올릴 필요가 없으며, 양자 효율이 충분히 향상되는 한 Tg 이상으로만 올리면 되는 것으로 이해되어져야 한다. 광활성의 염료와 같은 물질의 양자 효율(QE)은 실질적으로 균일하게 분포된 염료를 포함하는 폴리머 매트릭스의 특정 영역 내에서 향상될 수 있다. 폴리카보네이트 매트릭스(polycarbonate matrix)의 경우, 광활성 염료를 포함하고 있는 폴리카보네이트 매트릭스를 Tg 이상으로 가열함에 따라, 블리칭 비율의 증가를 얻을 수 있다. 상기 블리칭 비율의 증가는 100배 이상과 유사하다.
선택적으로, 광 반응성 염료가 오르토-니트로스틸벤과 같은 폴리카보네이트 매트릭스에 추가되는 것과 더불어, 역전파 광 빔의 초점에서의 간섭 무늬에 부분적 가열을 생성하기 위한 광 흡수제 역할을 하는, 열적 및 광화학적으로 안정적인 염료가 매트릭스에 이차적으로 첨가될 수 있다. 포커싱 지점에서의 염료 농도(dye concentration), 레이저의 전력 및 시간은, 예를 들어 매트릭스의 Tg 근처 또는 그 이상의 바람직한 범위로 예상 온도를 설정하는데 이용될 수 있다. 이러한 실시예 에서, 포토 블리칭(photo bleaching)을 위한 광의 첫 번째 및 두 번째 파장은 매트릭스의 동일한 영역에 거의 동시에 포커싱될 수 있다. 물질의 가열된 부분에서의 감광도는 주변의 차가운 고체의 폴리머 영역보다, 예를 들어 100배 이상 만큼 더 클 것으로 예상되므로(도 17A 참조), 정보는 주변 영역에 블리칭 효과를 주지 않도록 상대적으로 저전력을 가지는 광 빔을 이용하여 가열된 타겟 볼륨에 빠르게 레코딩될 수 있다. 따라서, 이전에 레코딩되었던 영역 또는 데이터가 아직 기록되지 않은 영역은 최소한의 블리칭을 겪기 되며, 따라서, 바람직하지 않은 동적 범위의 소모 위험을 완화시킬 수 있으며, 전체적으로 미디어 내의 데이터를 기록할 수 있는 더 많은 레이어가 가능하게 된다. 뿐만 아니라, 저전력에서 기록을 위한 특정 영역을 가열하는데 사용되는 레이저의 파장에 의한 읽기(Reading)에 의하여, 리드아웃(readout) 도중의 부주의한 염료의 블리칭 또한 완화될 수 있다. 대체적으로, 광의 단일 파장, 또는 파장 범위가 가열 및 블리칭에 이용될 수 있으며, 광중 오직 하나의 파장만(또는 파장 범위)이 다른 두 개의 파장을 대신하여 이용될 수 있다.
다양한 종류의 염료가 부분적 가열 목적을 위하여 열적 또는 광화학적으로 안정적인 염료로서 행동하지만, 비선형적으로 동작하는 염료도 적당하다는 것이 증명될 수 있다. 역포화흡수제(RSA), 및 들뜬 상태의 흡수제(excited state absorbers)로 알려져 있는, 이러한 종류의 염료가, 특히 관심을 끈다. 이들은, 일반적으로 스펙트럼의 일 부분에서만 아주 약한 흡수력을 가져 염료의 다른 강력한 흡수력을 가지는 부분과 잘 구별되는 다양한 metallophthalocyanines과 풀러린(fullerene) 염료를 포함하지만, 그럼에도 불구하고, 광의 세기가 쓰레스홀드 레 벨을 초과하는 경우 일시적으로 강력한 트리플렛-트리플렛(triplet-triplet) 흡수를 생성한다. Extended dimethylamino dinitrostilbene을 이용한 데이터가 도 17C에 도시되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 지금까지와 일관되게, dimethylamino dinitrostilbene과 혼합된 매체 안에서 역전파 간섭 무늬로의 광 세기가 쓰레스홀드 레벨을 초과하는 경우, 염료는 초점에서 강력한 흡수를 하며, 재빨리 물질의 해당 볼륨을 높은 온도로 가열할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 열적 게이팅 이벤트(thermal gating event)는 상대적으로 낮은 에너지로 하여금 미디어의 타겟(따라서, 감광성의 증가를 보여주는) 볼륨에 데이터를 기록할 수 있도록 하는 한편, 미디어의 기타 볼륨에서의 원치 않는 노출로 야기되는 반응을 최소화한다.
트래킹 및 포커싱( Tracking and Focusing )
일 실시예에서, 마이크로-홀로그램은 다수의 수직적으로 쌓아 올려진 스택 내 수평적으로(radially) 확장되는 나선 모양의 트랙을 따라 볼륨 매체에 저장되며, 이 때 미디어는 회전할 수 있는 디스크 구조의 형태이다(도 28과 도 30 참조). 광학 시스템은 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재를 알기 위하여 또는 저장된 데이터를 복원하거나 읽어오기 위하여 또는 마이크로-홀로그램을 생성하기 위한 간섭 무늬를 생성하기 위하여 광 빔을 미디어 내 특정 타겟 볼륨 안으로 포커싱한다. 따라서, 데이터 기록 및 복원 광 빔의 조명도(illumination)를 위하여 타겟 볼륨이 정확하게 타겟되는 것이 중요한다.
일 실시예에서, 부딪히는 광 빔의 반사영에 대한 공간적 특징들은 미디어를 포함하는 마이크로-홀로그램 배열(array) 중 선택된 볼륨의 정확한 타겟팅을 위하여 이용된다. 마이크로-홀로그램과 같이 타겟 볼륨이 정확히 아웃오브-포커스되거나(out of focus), 오프-트랙(off track)된 경우, 반사된 이미지는 예측 가능한 방법으로 인-포커스(in focus)되거나, 온-트랙(on-track)된 마이크로-홀로그램으로부터의 반사영과 다르게 된다. 다시, 이는 감시될 수 있으며, 특정 볼륨을 타겟하기 위한 액추에이터를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 아웃오브-포커스된 마이크로-홀로그램으로부터의 반사영 크기는 인-포커스된 마이크로-홀로그램의 반사영 크기와 구별된다. 뿐만 아니라, 잘못 배열된 마이크로-프로그램으로부터의 반사영은, 적절하게 배열된 마이크로 홀로그램의 반사보다 가늘게 길게 되어, 실질적으로 더욱 타원형이 된다.
보충 설명의 목적으로, 위에서 논의한 물질 시스템에서(기존의 CD 및 DVD 기술과 다른), 비금속 레이어는 입사하는 리딩 광 빔(reading light beam)을 반사하는데 이용된다. 도 18에 도시된 바와 같이 미디어(1820)에 포함되어 있는 마이크로-홀로그램(1810)은 리딩 광 빔을 하나 또는 그 이상의 광학 소자(optical element)(예를 들어, 렌즈(Lens))(1850) 주위에 위치하고 있는 링 디텍터(ring detector)(1840)로 반사한다. 광학 소자(1850)는 광 빔(1830)을 마이크로-홀로그램(1810)에 상응하는 타겟 볼륨으로 포커싱하고, 마이크로-홀로그램(1810)은 광학 소자(1850)와 링 디텍터(1840)로 입사되는 반사영을 생성한다. 도시된 실시예에서, 광학 소자(1850)는 반사영을 데이터 복원 디텍터(비도시)로 전달한다. 오직 하나의 마이크로-홀로그램(1810)이 도시되어 있으나, 실질적으로 미디어(1820)는 다양한 장소(예를 들어, X축, Y축 또는 트랙을 따라)와 다수의 레이어(Z축 또는 깊이평면(depth planes) 또는 pseudo 평면(pseudo planes))에 위치하는 마이크로-홀로그램의 배열을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 액추에이터를 이용함으로써, 광학 소자(1850)는 마이크로-홀로그램들 중 선택된 하나에 상응하는 다른 타겟 볼륨에 선택적으로 타겟될 수 있다.
만일 마이크로-홀로그램(1810)이 리딩 광 빔(1830)의 초점에 존재하는 경우, 리딩 광 빔(1830)은 반사되며, 데이터 복구 디텍터로 전달되는 반사 신호가 광학 소자(1850)에서 생성된다. 데이터 복구 디텍터는, 예를 들어, 광 빔(1830) 반사영을 감지할 수 있는 위치에 존재하는 포토-다이오드(photo-diode)의 형태를 가질 수 있다. 만일 초점에 존재하는 마이크로-홀로그램(1810)이 존재하지 않으면, 데이터 복구 디텍터에 의하여 생성되는 해당 신호는 존재하지 않는다. 디지털 데이터 시스템에서, 감지된 신호는 “1”로 해석되고, 감지된 신호의 부존재는 “0”으로 해석될 수 있으며, 이는 서로 뒤바뀔 수 있다. 도 19A-19C를 참조하면, 입사 파장이 0.5um이고, 레이저 스팟 크기(laser spot size)가 D/2=0.5um이며, 좌회전 원형 편파(left circular polarization)이고, 동일한 초점의 광 빔 파라미터(con-focal light beam parameter): z/2=2.5um, 파-필드 반회절 각도(far field half diffraction angle)는 θ/2=11.55°(field) 또는 θ/2=8.17°(power)을 가지는 리딩 광 빔을 이용하는, 온-포커스되고, 온-트랙된 원형의 마이크로-홀로그램에 상응하는 반사 데이터의 시뮬레이션이 도시되어 있다.
이제 도 20을 참조하면, 리딩 레이저 빔이 마이크로-홀로그램에 의하여 정확 히 반사되기 위하여, 레이저 빔은 정확히 포커싱되어야 하며, 마이크로-홀로그램의 측면의 중심으로 모여야 한다. 도 20에서, 입사하는 광 빔은 중앙 지점(2030)에서 진행 광 축(2020)의 수직인 파면(wave-fronts)(2010)을 가지는 것으로 도시된다. 마이크로-홀로그램은 실질적으로 특정 방향을 만족하는 이러한 파동 벡터(wave vector)(예를 들어, k 벡터)의 광만을 반사한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 포커싱된 가우시안 광 빔(focused Gaussian light beam)은, 다수의 파동 벡터를 갖는 다수의 웨이브릿(wavelet)의 오버랩(overlap)이다. 파동 벡터의 최대 각도는 포커싱하는 광 렌징(focusing objective lensing)의 수치적인 구경(numerical aperture)에 의하여 결정된다. 따라서, 모든 파동 벡터가 마이크로-홀로그램에 의하여 반사되는 것은 아니며, 따라서, 마이크로-홀로그램은 특정 파동 벡터를 가진 입사 빛만을 반사시키는 필터와 같이 행동하는 것이다. 초점에서 멀어지면, 입사하는 광 중 중앙 부분만이 마이크로-홀로그램과 오버랩된다. 따라서, 중앙 부분만이 반사하게 되는 것이다. 이와 같은 시나리오에 의하여, 반사 효율의 변화는 감소된다.
포커싱되는 광 빔이 트랙에서 마이크로-홀로그램에 적절하게 배열되지 않은 경우, 트랙과 수직한 방향에 따른 파동 벡터들은 트랙을 따르는 방향으로 세게 반사되지 않는다. 이러한 경우, 광 빔은 근접 필드(near field)에서 트랙에 수직한 방향으로 길게 늘어지며, 광 빔은 파 필드(far field)에서 상기 방향으로 억지로 지나가게 된다(squeezed). 따라서, 분리된 트래킹 홀로그램(tracking hologram)이 제공될 수 있다.
도 21A-21C는 도 19A-19C의 원형 마이크로-홀로그램의 시뮬레이션에 따른 근접 필드 분포(z=-2㎛)를 보여준다. 도 21A는 미디어의 x=y=0 및 z=0.01에 출력된 데이터 복원 광 빔을 보여주고 있다. 도 21B는 x=0.5 이동시킨 오프-트랙(off-track) 조건의 반사영을 나타내고 있다. 도 21C는 z=1.01 이동시킨 아웃오프포커스 조건의 반사영을 나타내고 있다. 따라서, 아웃오프포커스 조건에서, 광 빔 효율은 감소하며, 오프-트랙 조건에서 반사영은 공간적으로 왜곡된다. 이제, 도 22A-22C를 참조하면, 도 21A-21C의 근접-필드에 상응하는 파-필드(far-field) 분포가 도시되고 있다. 도 22A는 미디어의 x=y=0 및 z=0.01에 출력된 데이터 복원 광 빔이 X와 Y축 방향으로 유사한 파-필드 분산(divergence) 각도(angles)(full)를(도시된 예에서는 X와 Y축 방향으로 모두 11.88°) 제공하는 것을 보여주고 있다. 도 22B는 도시된 바에 의하면 X 방향으로는 4.6°, Y 방향으로는 6.6°인, X와 Y에서 상이한 파-필드 분포 각도를 일으키는 x=0.5 이동시킨 오프-트랙(off-track) 조건의 반사영을 나타내고 있다. 마지막으로, 도 22C는 z=1.01 이동시켜, X와 Y 방향 모두 9.94°인, X와 Y 방향으로 유사한 파-필드 분산 각도를 보이는 아웃오프-포커스 조건의 반사영을 나타내고 있다. 따라서, 마이크로-홀로그램은 k-공간 필터와 같이 행동하며, 따라서 파-필드의 스팟(spot)은 오프-트랙 조건에서 타원형이며, 아웃오프포커스 조건에서의 파-필드 스팟은 작아지게 된다.
마이크로-홀로그램이 원형일 필요가 없다는 것이 이해되어져야 한다. 예를 들어, 직사각형(oblong)의 마이크로-홀로그램이 이용될 수 있다. 도 23A-23C를 참조하면, 도 19A-19C와 유사하게 입사 파장이 0.5㎛이고, 레이저 스팟 크기(laser spot size)가 D/2=0.5㎛이며, 좌회전 원형 편파(left circular polarization)이고, Rayleigh 범위가 z/2=2.5㎛이며, 파-필드 반회절 각도(far field half diffraction angle)는 θ/2=11.55°(field) or θ/2=8.17°(power)을 가지는 리딩 광 빔을 이용하는, 온-포커스, 온-트랙의 직사각형 마이크로-홀로그램에 해당하는 시뮬레이션이 도시되어져 있다. 도 24A-24C는 도 23A-23C의 직사각형 마이크로-홀로그램의 시뮬레이션에 상응하는 근접 필드 분포(z=-2㎛)를 나타내고 있다. 도 24A는 미디어의 x=y=0 및 z=0.01에 출력된 데이터 복원 광 빔을 도시한다. 도 24B는 x=0.5 이동함으로써 발생한 오프-트랙 조건에서의 반사영을 나타낸다. 도 24C z=1.01 이동함으로써 발생하는 오프-포커스 조건의 반사영을 나타낸다. 따라서, 오프 트랙 조건에서 반사영은 공간적으로 왜곡되는 한편, 오프-트랙 조건에서 광 빔 효율은 감소하게 된다. 마찬가지로 25A-25C를 참조하면, 도 24A-24C의 근접-필드 분포에 상응하는 파-필드 분포가 도시되어 있다. 도 25A는 x=y=0 및 z=0.01에 출력된 데이터 복원 광 빔이 마이크로-홀로그램의 직사각형-특성(oblong-ness)에 따른 파-필드 분산(divergence)(도시된 예에서는 X 방향으로는 8.23°이며, Y 방향으로는 6.17°)을 제공하는 것을 보여준다. 마지막으로, 도 25C는 z=1.01 이동함에 따라 발생된 오프-포커싱 조건의 반사가 X와 Y 방향으로 다른 파-필드 분산 각도(full)(예에서, X 방향으로 5.88°, Y 방향으로 5.00°)를 나타내고 있는 것으로 보여준다.
따라서, 직사각형의 마이크로-홀로그램은 마치 k-공간 필터와 같이 작동하며, 직사각형의 마이크로-홀로그램은 오프-트랙 조건에서 연장되는 방향이 다를 수도 있는 타원형의 파-필드 스팟 공간 윤곽(profile)을 생기게 하는 한편, 아웃오브 -포커스(out of focus) 조건에서 파-필드의 스팟은 작아지게 될 것이다.
본 발명은 설명을 위하여 한정을 하지 않는 목적으로 원형 마이크로-홀로그램을 언급하였음에 대하여 더욱 논의하고자 한다. 오프-트랙 방향에서의 광 빔 모양의 변화는, 광 빔의 공간적 세기와 마찬가지로, 도 26에 보여진 쿼드로폴(quadropole) 디텍터에 의하여 결정될 수 있다. 이에 따라, 일 실시예서, 마이크로-홀로그램 반사영의 공간적 윤곽은 광 빔이 인-포커스되어 있는지 또는 온-트랙되어 있는지 판별하는데 이용될 수 있다. 이러한 신호는 아웃오프-포커스거나, 아웃오브-트랙인, 두 개의 광 빔 포커싱 시나리오를 구별하는데도 도움이 될 수 있으며, 피드백 신호를 드라이브 서보(drive servo)로 전달하여 레이저 광 헤드의 위치를 수정할 수도 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 디텍터들은 마이크로-홀로그램의 반사영을, 마이크로-홀로그램의 반사된 이미지 변화를 감지하는데 이용될 수 있는 전기 신호로 변환할 수 있으며, 따라서, 광학 소자 위치 액츄에이터(optical element positioning actuators)를 위한 포커싱 및 트래킹 피드백을 공급하는데 이용될 수 있다. 다양한 포터디텍터(photodetector)는 마이크로-홀로그램의 반사영을 감지하는데 이용될 수 있다. 하나의 예로, 하나 또는 그 이상의 포토다이오드(photodiodes)는 일반적인 방법으로 마이크로-홀로그램으로부터의 반사영을 측정하는데 이용될 수 있다. 포토다이오드의 생산 및 그 사용방법은 본 발명과 관련된 분야의 당업자에게 공지되어 있다. 이러한 디텍터에 의하여 공급되는 정보는 광 시스템 내 액츄에이터가 초점을 유지할 수 있고 정확한 데이터 트랙에 위치하도록 하기 위한 실시간 제어를 수행하는데 이용될 수 있다.
이러한 서보 제어 시스템은 아웃오프-포커스 조건의 광 빔이 발생할 두 가지의 시나리오를 다룰 수 있다. 노이즈 전원의 존재에서도 트래킹과 포커싱 수행을 최적화하도록 하였음에도 불구하고, 첫 번째 포커싱이 맞지 않는 시나리오는 광 빔이 정확한 레이어 위로 초점되지 않는 경우이며, 두 번째 포커싱이 맞지 않는 시나리오는 광 빔이 읽어져야 할 마이크로-홀로그램의 측면으로 잘못 배열되는 경우이다. Kalman 필터와 같은, 추정 기법은, 실시간 에러와 입출력 에러들을 감소시키기 위하여, 시스템의 과거, 현재 또는 미래 상황의 최선 판단을 추론하는데 이용될 수 있다.
도 26A-26D는 디텍터 구성 또는 배열(도 26A) 및 시스템이 인-포커스 및 온-트랙되어 있는지 판단하기 위한 다양한 감지 조건(26B-26D)을 보여준다. 일 실시예에서, 네 개의 사분면 디텍터 배열(2600)은 광학 시스템이 아웃오브-포커스 또는 오프-트랙되어 있는지 판단하는데 이용될 수 있다. 디텍터 배열(2600)의 각각의 사분면 디텍터(2600A, 2600B, 2600C, 2600D)는 그것의 위로 반사되는 에너지의 양에 비례하는 전압을 생성한다. 디텍터 배열(2600)은, 예를 들어 사분면들 중 하나에 상응하는 포토다이오드의 배열을, 예를 들어 쿼드로폴 디텍터의 형태와 같이 통합한다. 도시된 실시예에서, 디텍터 배열(2600)은 광 빔을 볼륨 저장 매체 안으로 중계하고, 반사영을 볼륨 저장 매체 밖으로 중계하는 포커싱 소자(예를 들어, 렌즈(2620))보다 큰 영역을 진행하는 광학 에너지에 반응한다. 예를 들어, 쿼드로폴 디텍터(2600)는 충돌하여 타겟 볼륨으로부터 반사영을 수신하기 위하여 사용되는 대물 렌즈(objective lens)의 뒤에 위치하여, 광 빔 모양의 변형을 감지할 수 있 다. 원형 마이크로-홀로그램의 경우, 감지된 광 빔의 모양이 타원인 경우, 광 빔이 오프-트랙되어 있고, 오프-트랙된 방향은 타원 광 빔의 단축 방향임을 추론할 수 있다. 만일 감지된 광 빔이 예상되는 것보다 작으나(작은 수치의 구경을 가지는), 그 변형이 사실상 대칭적(symmetric)인 경우, 광 빔의 아웃오브-포커스되어 있음을 유추할 수 있다. 볼륨 미디어로부터 반사되는 리딩 광 빔의 공간적 윤곽의 감지된 변화는 포커싱 및/또는 트랙 제어 드라이브를 위한 피드백으로 이용될 수 있다. 선택적으로, 작은 렌즈 배열은 왜곡된 반사 신호를 포커싱하도록 대물 렌즈(objective lensing) 주위에서 이용될 수 있다. 뿐만 아니라, 반사된 광 빔의 진행 각도도 잘못 배열된 방향의 지시자로서 유용하다.
사분면의 링 디텍터(2600A-2600D)에 의하여 생성된 신호의 양은 α로 표시된다. 만일 시스템이 도 26B에 도시된 바와 같이 인-포커스 상태인 경우, 포커싱된 스팟(spot)은 원형일 것이며, 최소의 사이즈를 가지고 최소양(αmin)의 신호를 생산하게 될 것이다. 만일, 도 26C에 도시된 바와 같이, α>αmin인 경우, 광 빔 스팟은 아웃오브-포크스된 것으로 판정된다. 리딩 광 빔을 통과시키고 마이크로-홀로그램에 포커싱하기 위하여 렌즈(2620)는 디텍터 배열(2600)의 중앙에 위치할 수 있다. α를 최소화하는 일반적인 피드백 제어 메카니즘이 마이크로-홀로그램의 초점을 유지하기 위하여 이용될 수 있다. 도 26D를 참조하는 경우, 센서의 헤드가 오프 트랙으로 이동하는 경우, 비대칭적인 패턴이 감지된다. 온-트랙인 경우, 네 개의 모든 사분면 디텍터들(2600A, 2600B, 2600C, 2600D)은 동일한 에너지를 수신하 며, 이다. 따라서, 조건은 오프-트랙 조건을 의미하는 것이다. 더 예를 들면, 만일 센서 헤드가 오프-트랙이고 변수 β(반대 사분면의 차이)가 더욱 더 양수 또는 음수가 될 수록 반사되는 신호는 길어지게 된다. 일반적인 피드백 제어 메카니즘은 트래킹 서보(tracking servo)와 결합하여 동작하여, β의 절대값을 최소화함으로써 트래킹 에러를 줄일 수 있다. 일 실시예에서, α와 β가 적당한 시간에 샘플링 되도록, 시간 기준을 설정할 수 있다. PLL(phase locked loop)은 이 기준을 설정하고, 샘플된 트래킹 및 포커싱 제어 시스템을 생성하는데 이용될 수 있다. 디스크의 회전 비율 정보 및 현재 읽고 있는 헤드의 위치 정보는 시스템의 마스터 타임 기준(master time reference)(T)을 생성하는데 이용될 수 있다.
오프-센터 디스크, 디스크 래핑(wrapping) 및/또는 데이터 분실과 같은, 에러의 원인은 보정되어질 수 있다. Kalman 필터는 에러의 원인을 설명하고, 과거의 정보들에 기반하여 기록된 마이크로-홀로그램의 미래 경로를 예측하는데 이용될 수 있다. 나선형 경로 궤도의 수직적(normal)인 진행이 예측되어 질 수 있으며, 트래킹 서보(tracking servo)로 포워딩될 수 있다. 이러한 정보는 트래킹 및 포커싱하는 서보의 성능을 향하시키고, 트래킹하고 포커싱하는 서보의 에러를 줄이는데 유용하다. 도 27은 포커싱 및 트래킹 제어를 수행하는데 적당한 서보 시스템(2700)의 블록 다이어그램을 도시하고 있다. 일 실시예로 포커싱 및 트래킹 패스 추정장치(2710, 2720)를 포함하는 시스템(2700)은 일반적인 Kalman 필터의 형태를 취하고 있다. 포커스 경로 Kalman 필터(2720)는 서보 타이밍 펄스(τ), 미디어의 회전 속도, 포커싱 에러 값(ε)(원하는 트랙 경로와 실제 트랙 경로의 차이) 및 미디어가 회전함에 따른 추정되는 초점 궤도를 제공하기 위한 현재의 바늘(예를 들어, 리드 헤드(Read head)) 위치를 이용한다. 트랙 패스 Kalman 필터(2720)는 서보 타이밍 펄스(τ), 미디어의 회전 속도, 트랙 에러 값(ε) 및 추정되는 트랙 궤도를 제공하기 위한 현재의 바늘 위치를 이용한다. 시스템(2700)은 홀로그램 디텍팅, 에지 디텍팅(edge detecting), 감지된 총합 신호 α에 대응한 서보 타이밍 펄스(τ)를 제공하는 PLL(phase locked loop)(2730)을 제공하기 위한 서보 타이밍 펄스(τ), 모터의 속도와 직접으로 관련이 있는 모터 타이밍 신호 및 현재 바늘 위치를 포함한다. 예를 들어, 연동되는 차동 증폭기와 같은, 일반적인 조건(conditioning) 회로(2740)는 사분면 디텍터들(2600A, 2600B, 2600C, 2600D)에 응답하여 앞에서 논의된 신호 β뿐만 아니라, 총합 신호(total signal) α를 제공한다(도 26A).
포커스 서보(2750)는, 서보 타이밍 펄스(τ), 총합 신호(α) 및 기존의 레이어 및 트랙 검색 로직(비도시)으로부터의 레이어 검색 명령뿐만 아니라 포커스 경로 Kalman 필터(2710)로부터 예측된 초점 궤도에 응답하여 포커스 액츄에이터(들)(2760)를 제어한다. 트래킹 서보(2770)는 서보 타이밍 펄스(τ), 신호(β) 및 기존의 레이어 및 트랙 검색 로직(비도시)으로부터의 트랙 검색 명령뿐만 아니라 트랙 경로 Kalman 필터(2710)로부터 예측된 트랙 궤도에 응답하여 트래킹 액츄에이터(들)(2780)를 제어한다. 필수적으로, 액츄에이터(2760, 2780)는 기존의 레이어 및 트랙 검색 로직(비도시)에 따른 레이어 및 트랙 검색 명령에 상응하여 리딩 및/또는 라이팅 광 빔(reading and/or writing light beam)을 미디어 헤드의 타겟 볼륨(a target volume of the head in the media)으로 위치하고 포커싱한다.
따라서, 공간의 저장 매체 내에서 마이크로-홀로그램을 포커싱하고 트래킹하는 방법을 기재하였다. 마스터 시스템 시간 기준(master system timing reference)은 샘플링된 트래킹과 포커싱을 위하여 생성된다. 에러 신호는 마이크로-홀로그램 반사의 오프-트랙 조건에 따른 비대칭성 및/또는 아웃오브-포커스 조건에 따른 확장성에 기초하여 생성된다. Kalman 필터들은 마이크로-홀로그램을 위한 트래킹 제어 서보에서 트래킹 경로 에러를 측정하고 수정하기 위하여 이용된다. Kalman 필터는 마이크로-홀로그램을 위한 포커스 제어 서보에서 포커스 경로 에러를 수정하는데 이용될 수 있다. 서보 제어는 데이터가 상이한 레이어들에 기초하거나, 레이어 사이에서 변화되는 경우 이용될 수 있다.
여기서 기술된 트랙킹 및 포커싱 시스템 및 그 방법은 비선형 및/뜨는 쓰레스홀드 응답 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 하며, 대신, 전문이 참고자료로써 구체화되는 미국 특허 공보 20050136333에서 기술된 선형 응답 물질을 이용하는 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 방법에 넓게 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
트래킹을 위한 데이터 지시 마이크로-홀로그램을 이용하는 회전 볼륨 저장 디스크 포맷( Formatting for Rotatable Volumetric Storage Disc Using Data Indicative Micro - holograms for Tracking )
지금가지 기술된 바와 같이, 마이크로-홀로그램은 다중의 수직적인 레이어 및 각 레이어 상의 나선형 트랙을 따라 회전하는 디스크에 저장될 수 있다. 데이 터 저장 미디어의 포맷팅은 시스템 성능과 가격에 아주 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 근접한 레이어 중 마이크로-홀로그램들의 근접한 레이어의 밀착도는 마이크로-홀로그램 상호 간 크로스토크(cross-talk)를 야기시킬 수 있다. 이러한 문제는 디스크에 존재하는 레이어의 개수가 증가할수록 심해진다.
도 28은 데이터를 회전 가능한, 디스크와 같은, 미디어에서 나선형 및 방사형 방향으로 모두 저장함으로써, 각기 다른 레이어 간의 데이터 불연속을 극복하기 위한 포맷(2800)이다. 예를 들어, 마이크로-홀로그램은 하나의 레이어(2810)에 안쪽으로 가로지르는(traverses inward) 나선형으로 저장된다. 이러한 레이어의 끝(2810)에서, 디스크의 반대 방향으로 가로지르는 나선형 형태의 다른 레이어(2820) 상으로 포커싱함으로써, 데이터는 최소한의 방해를 겪으며 계속된다. 예를 들어, 2830과 같은 인접한 레이어들은 시작 위치와 방향을 번갈아가면서 연속될 수 있다. 이와 같은 방법으로, 센서 헤드가 이전의 나선형(2810)이 시작된 지점으로 돌아가는데 소요되는 시간이 제거된다. 물론, 이전의 나선형과 동일 시작점에서 시작하는 것이 바람직한 경우, 데이터는 약속 시간보다 빨리 저장되어지고, 디텍터가 시작 지점으로 움직이는 시스템 속도에 맞춰 읽어 들여질 수 있다. 대체적으로 상이한 레이어의 그룹들은 하나의 시작 지점 및/또는 진행 방향을 가질 수 있으며, 그에 반하여 다른 그룹의 레이어들은 반대 방향의 시작 지점 및/또는 진행 방향을 가진다. 인접한 레이어들의 나선형 방향을 반대로 하는 것은 동일한 방향으로 진행하는 나선형 사이에 이격(separation)을 제공함으로써 레이어간 혼선(crosstalk)의 양을 감소시킬 수도 있다.
이제 도 29를 참조하면, 각 나선형의 위상(phase)과 시작점을 변화시킴으로써 혼선을 더욱 줄일 수 있다. 도 29는 다양한 가능한 마이크로-홀로그램 트랙 시작/종료 지점들(2910A-2910G)을 포함하는 포맷(2900)을 보여주고 있다. 8개의 트랙 시작점/종료점이 도시되어 있으나, 이보다 많거나 적은, 적당한 개수가 이용될 수 있음을 알아야 한다. 본 발명의 일 측면에 따르면 각 레이어의 위상 또는 시작/종료 지점은 서로 뒤바뀔 수 있다. 레이어 간의 혼선은 상이한 레이어의 데이터 나선형 종료 지점을 다양하게 함에 따라 감소될 수 있다. 즉, 예를 들어, 첫 번째 레이어는 2910A에서 시작하여, 안쪽 나선형 형태로 2910H까지 움직이고, 그 다음 레이어는 2910H에서 시작하여 바깥쪽 나선형 형태로 2910D까지 움직이며, 또 그 다음 레이어는 시작하여 안쪽 나선형으로 움직이는 것이다. 물론, 기타 특별한 시작/종료 지점의 그룹들이 이용될 수 있다.
따라서, 마이크로-홀로그램은, 다음 레이어의 시작 지점과 같이, 다음 나선형으로 읽기/쓰기 디텍터 헤드가 움직이는데 소요되는 시간을 줄이기 위하여, 레이어마다 다른 방향으로 와선되는 형태의 나선형 트랙 내 레이어에 저장될 수 있다. 디텍터 헤드가 하나의 레이어에서 다른 레이어로 움직이는 간격(interval)동안, 하나 또는 그 이상의 데이터 메모리가 사용자 또는 시스템에 대하여 일관적인 데이터 스트림(data stream)을 유지하기 위하여 이용될 수 있다. 이전 데이터 레이어로부터 얻어져 메모리에 저장된 데이터는 디텍터 헤드가 다음 나선형 레이어로 움직이는 동안 리드 아웃(read out)될 수 있다. 레이어간의 혼선은 인접한 또는 상이한 레이어의 나선형 방향을 바꿈으로써 감소될 수 있다. 레이어간의 혼선은 각 레이 어의 위상 또는 시작 지점을 바꾸거나, 상이한 레이어의 데이터 나선의 종료 지점을 다양하게 함으로써도 줄일 수 있다. 그 다음 연속적인 데이터의 레이어를 포커싱하기 위하여 필요한 시간 동안, 연속적으로 읽혀져야 하는 상이한 레이어의 시작 및 종료 지점은 불필요하거나 파생적인 데이터의 방해를 피하도록 위치할 수 있다.
일 실시예에서, 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램이 볼륨 데이터 저장 시스템의 형태로서 이용될 수 있다. 바꿔 말하면, 자체 트래킹 마이크로-홀로그램(self tracking micro-holograms)이 제공된다. 유리하게, 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램을 이용하는 것은, 마이크로-홀로그램의 크기가, 적어도 수평 길이(lateral dimension)가, 복원 레이저 스팟 크기(recovery laser spot size)보다 작게 할 수 있도록 한다. 트래킹을 목적으로, 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램은 반사 형태를 디텍팅함으로써 트래킹의 시작점을 결정하는데 이용될 수 있다. 반사된 광에 기초한 차등적 신호는 시스템의 견고성(robustness)을 증진시키는데 이용될 수 있다.
이제 도 30을 참조하면, 단일-비트 홀로그래픽 저장 매체(single-bit holographic storage)에서, 포맷 마이크로-홀로그램(format micro-holograms)은 데이터 홀로그램에서와 동일한 방법으로 주기적인 구조에 지역적으로 굴절률을 변조함으로써 기록될 수 있다. 마이크로-홀로그램은 부분적인 리딩 레이저 빔의 반사영을 생성한다. 마이크로-홀로그램이 존재하지 않는 경우, 리딩 레이저는 지역적 영역을 통과하게 된다. 반사된 광을 감지함으로써, 드라이버는 내용이 1 또는 0을 지시하는 신호를 생성하게 된다. 도 30에 기재된 바와 같이, 하나의 비트는, 라이 팅 레이저의 스팟(writing laser spot) 크기에 따라 결정되는 크기를 가지는 실질적으로 원형인 마이크로-홀로그램(3010)이다. 마이크로-홀로그램 기록 과정은 레이저의 가우시안 공간 윤곽(Gaussian spatial profile of the laser)을 따르기 때문에, 마이크로-홀로그래픽 비트 역시 공간 윤곽적으로 가우시안 형태이다. 가우시안 윤곽(Gaussian Profiles)은 실질적인 에너지를 광 빔 웨이스트(또는 스팟 직경) 외각에 갖으려는 경향이 있다. 이웃하는 비트(마이크로 홀로그램 1, 2, 3, 4 및 5)들로부터의 간섭을 줄이기 위하여, 비트 이격(두 개의 비트 사이의 거리 dt)은 레이저 스팟 크기의 3배만큼 커야 한다. 결론적으로, 레이어 상의 컨텐츠 밀도는 실질적으로 CD 또는 DVD 레이어의 컨텐츠 밀도보다 훨씬 떨어지게 된다. 원형 포맷과 관련된 다른 가능한 단점은, 미디어 디스크가 3020 방향으로 회전하는, 트래킹과 관련이 있다. 도 30을 여전히 참고하면, 레이저 스팟(laser spot)은 비트 1을 읽은 후 비트 2로 이동하는 것이 바람직하다. 그러나, 마이크로-홀로그램 비트 1은 대칭형(symmetric)이므로, 드라이브는 비트 1 및 2를 포함하는 트랙(3030)의 방향을 지시할 추가적인 정보를 갖지 못하게 된다. 따라서, 드라이브는 비의도적으로 레이저가, 비트 4 또는 5와 같은, 다른 트랙(3040, 3050)으로 방황하도록 할 수 있다.
이제 도 31을 참조하면, 가능한 트랙 오차를 보정하는 것을 돕기 위하여, 마이크로-홀로그램 스팟 형태가 비원형 또는 비대칭형일 수 있으며, 이를 통해 레이저 헤드는 트랙 방향(track orientation)을 알 수 있게 된다. 적어도 하나의 수평 치수에서 리딩 레이저 스팟 크기(3110)보다 작은 비트 이격을 가지기 위하여, 고반 사율을 가지는 직사각형-형태의 마이크로-홀로그램(3120)이 트랙들(3130, 3140, 3150)에 따라 형성될 수 있다. 반대로, CD와 DVD와 같은, 단일 레이어 포맷에서는 상대적으로 적은 반사율의 영역을 만들어내는 간섭을 생성하는 직사각형 형태의 구멍들(pits)을 이용하는 것을 주목하여야 한다. 도 31에 도시된 포맷을 기록하기 위하여, 미디어 디스크는 트랙(예를 들어, 3130)을 따라 회전하며, 라이팅 레이저는 반사영이 부분적 볼륨에서 필요한지 여부에 따라, 켜지거나 꺼지게 된다. 바꿔 말하면, 미디어는 노출시간 동안 레이저 스팟에 비하여 전진하게 되며, 그로써 미디어의 연장된 부분이 노출된다. 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램은 라이팅 레이저가 켜져 있는 시간 동안 및 전진 길이 또는 회전 속도로 기록된다. 이러한 장점은 점별로 기록을 하는 경우, 라이팅 레이저를 빠르게 맥동(pulse)시켜야 하는 필요를 없앤다. 리딩 레이저가 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램에 포커싱되는 경우, 트랙 방향에 따른 원형의 가우시안 레이저 스팟은 트랙 방향의 수직인 것보다 더 강력한 반사영을 가지게 된다. 마이크로-홀로그램에 의하여 반사된 신호는 더 이상 완벽한 원형이 아니며(도 25A-25C 참조), 사분면 디텍터와, 같은 디텍터는 반사된 광 빔의 형태를 결정하여, 레이저 헤드를 트랙에 고정시키는데 도움이 되는 피드백으로써 이용될 수 있는 트랙 방향을 결정하는데 이용될 수 있다. 시스템의 감광성을 증가시키기 위하여, 반사에 기초로 한 차등 신호(differential signals)와 같은, 기존의 CD/DVD 포맷 방법론도 연동될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서 볼륨 데이터 저장 물리적 포맷을 위하여, 직사각형 형태의 마이크로-홀로그램은 매체 내 트랙을 따라 제공된다. 포맷 마이크로-홀로 그램은 데이터 자체 또는 본래의 데이터-지시 마이크로-홀로그램과 다른 위치 또는 동일한 위치이나(co-located) 다른 각도 및/또는 다른 파장으로 선택적으로 기록된 추가 데이터를 인코딩할 수 있다. 레코딩 미디어가 비선형 광학 응답(쓰레스홀드 응답과 같은)을 제공하는 경우, 직사각형 마스크의 넓이(짧은 치수)는 더욱 감소될 수 있으며, 레이어의 용량을 증가시킬 수 있다.
지금까지 기술된 포맷팅 시스템 및 그 방법은 비선형 및/또는 쓰레스홀드 응답형 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에만 적용되는 것이 아니며, 공개된 문헌은 참조 문서로 이용되는 미국 공개 공보 20050136333에 기재된 선형 응답형 물질을 이용하는 시스템과 같이 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 폭넓게 적용될 수 있음이 이해되어져야 한다.
이격된 홀로그래픽 소자를 이용하는 회전 볼륨 디스크용 포맷팅( Formatting for Rotatable Volumetric Disc Using Separate Holographic Components )
대체적으로, 자체 트래킹 데이터-지시 마이크로-홀로그램에 더불어, 이격된 트래킹 소자들이 미디어와 결합될 수 있다. 레이저 스팟을 정확히 레이어에 포커싱하고 레이저 헤드를 정확히 트랙에 유지하는 액티브 포커싱없이는, 표면의 거침과 긁힘(이에 한정되지 않음)과 같은 물리적 한계로 인하여 마이크론, 또는 서브-마이크론 크기 특징(feature)들을 미디어 디스크에 저장하는 것이 상업적으로 비실용적임이 증명될 수 있다.
단일 레이어 저장 포맷(CD와 DVD와 같은)은 포커싱을 위하여 반사적, 비대칭 광 빔(reflective symmetric light beam)을 사용하며, 트래킹을 위하여 세 개의 광 빔 메카니즘을 이용한다. 그러나 볼륨 저장 미디어는 매체의 데이터 레코딩 레벨(recording level)에서 고반사(highly reflective)의 레이어를 포함하지는 않는다. 기록 또는 재기록이 가능한 버전의 CD 또는 DVD 포맷에서는, 트랙 또는 그루브(groove)가 미리 형성되어 있어, 디지털 컨텐츠를 기록하는 경우 레이저 헤드는 트랙을 따라가게 된다. 그 공개가 본 발명에 참고 자료로서 결합되는 US 공개 공보 2001/0030934와 2004/0009406 및 US 특허 6,512,606은, 단일 비트 홀로그래픽 매체 안에서 트랙들을 미리 생성하여, 컨텐츠 기록 과정 도중 레이저 헤드가 그 트랙을 따라가도록 하는 것을 제안한다. 레이저 헤드는 마찬가지로 읽기 과정 동안에도 트랙을 따라가게 된다.
일 실시예에서, 트랙의 선-포맷팅(pre-formatting) 및/또는 비축(off-axis) 마이크로-홀로그램은 트래킹 데이터(예를 들어, 깊이와 반지름 위치 정보)를 인코딩하기 위하여 이용된다. 더욱 특히, 마이크로-홀로그래픽 비트들을 볼륨 저장 미디어에 저장하기 전에, 비축 마이크로-홀로그래픽 격자들(off-axis micro-holographic gratings)로 인코딩된 트랙들은 미디어 내 다양한 깊이와 위치에서 미리 기록된다(pre-recorded). 이러한 트래킹 마이크로-홀로그램은 충돌하는 레이저 빔으로부터 수직의 반사를 생성하도록 위치할 수 있다. 방위 각도(orientation angle)는 트래킹 마이크로-홀로그램의 깊이 및 반지름과 서로 관련될 수 있으며, 따라서 트래킹 마이크로-홀로그램은 체크 포인트로서 도움이 된다. 읽기 또는 기록 과정에서, 트래킹 마이크로-홀로그램은 입사하는 광을 광학적으로 직각인 축으 로부터 떨어져서 반사하며, 이는 이격된 디텍터 등을 이용하여 감지될 수 있다. 디스크 내 현재 위치의 포커싱 깊이 및 반지름은 각이 진 비축의 반사영 감지를 기초로 하여 결정된다. 미리 형성된 마이크로-홀로그램은, 따라서, 광학적 헤드의 위치를 구동하기 위한 피드백 신호를 제공하는데 이용될 수 있다.
정확한 위치 스테이지와 기록 레이저는 홀로그래픽 미디어 내 트랙을 기록하는데 적절하다. 각 트랙은 미디어 내에서 다양한 반지름 및/또는 깊이를 통과하여 나선형으로 움직인다. 물론, 원형 및 실질적으로 동심원 형태의 트랙을 포함하는, 기타 구성들도 이용될 수 있다. 디지털 비트들은 각 트랙을 따라 형성한 마이크로-홀로그램에 의하여 기록될 수 있다. 예를 들어, 매체의 굴절률을 지역적으로 변화시키기 위하여 고전력 레이저를 포커싱함으로써 트랙이 형성될 수 있다. 지역적인 굴절률 변조는 입사하는 포커싱 빛으로부터 부분적 반사영을 생성하며, 트랙에 대한 정보를 제공한다. 반대로 얘기하면, 트랙은 홀로그래픽 마스터 내에 기록될 수 있으며, 지금까지 논의한 바와 같이 미디어 장치(예를 들어, 디스크)안으로 광적으로 복제될 수 있다.
도 32는 기록 또는 읽기 헤드가 미리 프로그램된(pre-programmed) 트랙을 따라가기 위하여 디스크 형태의 매체(3200)가 회전할 수 있음을 보여준다. 실질적으로 미디어에 인접한 레이저 헤드는, 매체 내 트랙의 기록을 수월하게 하기 위하여, 광 빔(3210)을 부분적인 영역에 포커싱한다. 광 빔(3210)은 매체에 수직적이다. 형성된 마이크로-홀로그램은 트랙 위치를 비축 각도(off-axis angles)로 인코딩하는데 이용된다. 매체의 반대편으로부터 충돌하는 두 번째 레이저 빔(3220)은 레이 저 빔(3210)과 마찬가지로 동일한 볼륨을 비추게 된다. 광 빔(3220)은 디스크의 수직 축으로부터 비축되어 있다. 두 개의 광 빔(3210, 3220)은 간섭하며, 매체 수직으로부터 비축되어 있는 마이크로-홀로그램(3230)을 생성한다. 이와 같은 비축 각도는 트랙의 물리적, 논리적 위치(예를 들어, 깊이 또는 반지름)를 인코딩하는데 이용될 수 있다. 당업자에 의하여 이해될 바와 같이, 광 빔(3210)이 매체(3200)에 수직한 경우, 마이크로-홀로그램의 비축 각도 φ는 광 빔(3220)의 비축 각도 φ에 좌우된다. 따라서, 광 빔(3220)의 충돌 각도를 변경함으로써, 생성되는 홀로그램의 위치를 인코딩할 수 있다.
광 빔(3210)은 연속적인 트랙을 기록하거나, 맥동하기 위하여 연속적인 웨이브(continuous wave)의 형태를 취할 수 있다. 맥동하는 경우, 맥동 반복 속도(pulse repetition rate)는 컨텐츠의 기록 및/또는 읽기 과정 중 얼마나 빈번히 트랙 위치가 체크될 수 있는지를 결정하게 된다. 대체적으로, 또는 추가적으로, 트랙 위치 정보를 인코딩하기 위하여, 마이크로-홀로그램은 다양한 반복 속도에 의하여 버스트(burst)할 수 있거나, 수 개의 맥동들이 각도 의존성에 추가적 또는 대체적으로 이용될 수 있다. 그러나, 펄스 반복 속도 또는 펄스의 숫자가 트랙 위치를 지시하는 마이크로-홀로그램 기록 광의 펄스가 사용되는 경우, 유용한 위치 정보를 결정하기 위해서는 읽어야 하는 트래킹 마이크로-홀로그램이 하나 이상 필요하게 된다.
다시 각도 의존성의 이용으로 돌아와서, 컨텐츠의 기록 및 읽기 과정 동안, 미리-생성된(pre-formed) 비축의 마이크로-홀로그램(3230)은 미디어 비축으로 수직 한 입사 광 빔(3210')을 반사하여, 트랙에 대한 정보를 제공한다. 저작권과 같은 기타 정보는 선택적으로 인코딩될 수 있다. 이와 같은 경우, 비축의 광 빔은, 미디어 내 위치를 지시하는 각도에서, 이러한 기타 데이터를 인코딩하기 위하여 변조될 수 있다. 이제 도 33을 참조하면, 미디어 축에 수직인 입사 광 빔(3210')이 지역적으로 미리-기록된 트래킹 마이크로-홀로그램(3230)에 포커싱되는 경우, 트래킹 마이크로-홀로그램(3230)은 마이크로-홀로그램 레코딩 과정 중 이용되는 두 번째 레이저 빔(예를 들어, 광 빔 3220, 도 32)과 같이 유사한 방향과 공간 윤곽(profile)을 갖는 광 빔(3310')으로 광을 부분적으로 반사한다. 반사된 각도있는 광 빔(3310)을 감지하고, 입사하는 광 빔(3210')이 포커싱되는 스팟(spot)의 위치를 결정하기 위하여 비축 센서, 또는 센서의 배열이 이용될 수 있다.
따라서, 트랙 및/또는 기타 정보는 미리-생성된 비축의 마이크로-홀로그램에 인코딩될 수 있다. 비축 각도의 광 빔은 인코더로서 이용되며, 광학 드라이브는 단일 트래킹 마이크로-홀로그램(single tracking micro-hologram)을 읽어들임으로써 포커싱된 입사 광의 위치를 결정할 수 있다. 수집된 정보들은 도 27에 도시된 것과 유사한 포커싱/트래킹 시스템(focus/tracking system)에 제공되어, 포커싱과 트래킹을 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 비축 신호는 입사 광이 적당한 깊이에 있는지, 상기 깊이와 연관되는 구체의 수차(spherical aberration)를 보정하기 위한 적당한 렌즈가 이용되고 있는지 결정하는데 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 마이크로-홀로그램은 비축 및/또는 오프-센터(off-center) 소자들을 포함하고 있다. 도 34A를 참조하면, 위상 마스 크(phase mask) 또는 격자(grating)와 같은, 홀로그래픽 회절 유닛(holographic diffraction unit)은, 입사하는 광 빔을, 읽기 및 쓰기를 위한 메인 광 빔(3410) 및 트래킹(3420)을 위한 적어도 하나의 비축 광 빔으로 분리한다. 비축 광 빔(3420)의 진행 각도 θ는 미디어(3400) 내 비축, 오프-센터의 트래킹 마이크로-홀로그램(3430)과 동일 선상이며, 반사된 광 빔은 입사하는 비축 광 빔(3420) 방향의 반대로 진행한다. 이와 같은 시나리오에서, 대물 렌즈(objective lens)를 제외한 추가적인 집광 소자(collecting optics)는 필요하지 않다. 그러나, 마이크로-홀로그램(3430)의 비축 각도 θ는 고정되어 있으며, 마이크로-홀로그램의 맥동 반복 속도 또는 맥동 횟수 변조의 사용이 트랙 위치를 색인하기 위하여 필요하다.
도 32-34A는 하나의 비축 마이크로-홀로그램을 도시하고 있다. 대체적으로, 데이터 마이크로-홀로그램은, 각 면에 하나씩, 두 개의 비축 마이크로-홀로그램으로 포맷될 수 있다. 3개의 겹치는(overlapping) 마이크로-홀로그램의 기록이 도 34B에 도시되어 있다. 마이크로-홀로그램 데이터는 참조 빔(3440) 및 상기 참조 빔과 동일한 축 상에 따라 역전파하는 데이터 빔(3450)에 의하여 기록된다. 두 개의 비축 마이크로-홀로그램은 동일한 참조 빔(3440)과 비축 기록 빔(3460, 3470)간 간섭에 의하여 기록될 수 있다.
읽기 과정(도 34C)에서, 참조 빔(3440')이 리딩 빔처럼 행동하게 된다. 세 개의 마이크로-홀로그램들은 이미 하나의 위치에 저장되어져 있다. 따라서, 참조 빔(3440')은 세 방향: 즉, 데이터 마이크로-홀로그램으로부터 뒷면 반사(3482), 두 개의 비축 마이크로-홀로그램으로부터의 측면 반사(3484, 3486)로 회절된다. 두 개의 측면 반사에 의하여 생긴 평면이 마이크로-홀로그램 데이터 트랙 방향과 수직한 경우, 두 개의 측면 반사는 트래킹을 위한 지시자에 해당한다.
지금까지 기술된 트래킹, 포커싱 시스템 및 그 방법은 비선형 및/또는 쓰레스홀드 응답형 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에만 적용되는 것이 아니며, 공개된 문헌은 참조 문서로 이용되는 미국 공개 공보 20050136333에 기재된 선형 응답형 물질을 이용하는 시스템과 같이 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 폭넓게 적용될 수 있음이 이해되어져야 한다.
미리- 레코딩된 미디어 배치 복제( Pre - Recorded Media Batch Replication )
광학 복제는 지원하는 미디어에 마이크로-홀로그램으로 저장된 대용량의 디지털 정보를 배포하는데 적합하다. 페이지-기반의 홀로그래픽과 반대로 마이크로-홀로그래픽을 이용한 광학 복제를 위한 공업적 프로세스는 바람직한 것으로 나타나고 있다. 선형 물질을 이용하는 광학 복제가 가진 하나의 문제점은 광 복제 시스템 내에서 원치 않는 반사가 원치 않는 홀로그램을 생성하는 것이다. 일반적으로 고전력의 전원이 광학 복제와 관련이 있으므로, 이러한 원치 않는 홀로그램들은 데이터 지시자 및/또는 홀로그램을 포맷팅하는 것을 방해한다. 뿐만 아니라, 선형 물질에 레코딩된 홀로그램의 세기는 레코딩 레이저 빔 전력 밀도의 비율에 직접적으로 비례한다. 1과 큰 차이가 나는 비율로 인하여, 홀로그램은 약하게 되며, 큰 값의 동적 범위(물질의 레코딩 능력)가 바람직하지 않게 소모된다. 다시, 이러한 문제점은 비선형 광학 응답형의 미디어의 이용에 따라 해결될 수 있다.
도 35, 36, 37을 참조하면, 비선형 광학 응답형 미디어의 사용에 적합한 광학 복제 기술의 구현예가 도시되어 있다. 도 35는 마스터 미디어를 준비하는 시스템을 도시하였으며, 도 36은 켤레의 마스터 미디어를 준비하는 시스템을 도시한 것이고, 도 37은 배포 등을 위한 카피 미디어(copy media)를 준비하는 시스템을 도시한 것이다. 도 35를 먼저 살펴보면, 마스터 미디어(3510)를 레코딩하기 위한 시스템(3500)이 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 마스터 미디어(3510)는 지금까지 기술된 바와 같이 광학적으로 비선형 응답 물질로 몰딩된 디스크의 형태를 가지고 있다. 마스터 홀로그래픽 데이터(3510)는 마이크로-홀로그램(3520)의 배열을 하나하나 생성함으로써 레코딩될 수 있다. 시스템(3500)은 광학적으로 빔-스플리터(3552)와 연동(coupled)되어 있는 레이저(3550)를 포함한다. 레이저(3550)는 532㎚, 100㎽ CW, 단일 종축 모드(single-longitudinal-mode), intra-cavity doubling, diode pumped solid state Nd:YAG 레이저의 형태를 가질 수 있으며, 빔 스플리터(3552)는 분극 큐브 빔 스플리터(polarizing cube beam splitter)의 형태를 가질 수 있다. 포커싱 광학 소자(3532, 3542)는 분리된 광 빔(3530, 3540)을 미디어(3510)내 공통된 볼륨으로 포커싱하는데 이용될 수 있으며, 이들은 위에서 살펴본 바와 같이 역전파하고, 간섭하여, 무늬 패턴을 생성하며, 마이크로홀로그램 형성을 야기시킨다. 포커싱 광학 소자(3532, 3542)는, 예를 들어 높은 수치의 구경을 가진 비구면 렌즈와 같은 형태를 가질 수 있다. 셔터(3554)는 데이터를 인코딩하고(하거나) 마이크로-홀로그램(3520)의 규칙적인 형성을 수월하게 하기 위하여 선택적으로 광 빔(3530)을 미디어(3510)로 통과시킨다. 셔터(3554)는 예를 들어, 약 2.5㎳ 윈도우 타임(window time)을 가지는 기계적, 전자-광학적 또는 음향-광학적인 셔터의 형태를 가질 수 있다.
마이크로-홀로그램이 특정의 타겟 볼륨에 생성되는 것을 가능하게 하기 위하여, 포커싱 광학 소자(3532, 3542)는, 예를 들어 디스크(3510)와 같이 회전하는 미디어의 중심으로부터 상이한 반경들(radii)에 선택적으로 포커싱하도록 동작하게 된다. 즉, 그들은 디스크(3510)와 같은 회전하는 미디어의 센터로부터 상이한 반경들로 초점 영역을 이동하는 것이다. 미디어(3510)는 미디어를 회전시키는 정밀 위치 스테이지(precision positioning stage)(3556)에 의하여 지지되며, 미디어(3520) 내 상이한 수직적 레이어에 대한 포커싱된 광 빔(3530, 3540)의 수직배열이 가능케 된다. 각도 위치는 적당한 시간에 오프닝 셔터(3554)에 의하여 선택적으로 제어된다. 예를 들어, 스테퍼 모터(stepper motor) 또는 에어 베어링 스핀들(air bearing spindle)은 미디어(3510)를 회전하는데 이용될 수 있으며, 셔터는 회전하는 미디어(3510)의 다양한 각도 위치에 상응하는 다양한 시각에 선택적으로 개방되고 폐쇄될 수 있다.
도 36을 참조하면, 시스템(3600)의 블록 다이어그램이 기재되어 있다. 시스템(3600)은 광원(3610)을 포함한다. 광원(3610)은, 상업적으로 이용 가능한 Coherent Evolution model 90과 같은 532㎚, 90W, 1Khz의 반복 속도(repetition rate)로 진동하는 Nd:YAG 레이저의 형태를 가진다. 광원(3610)은 켤레 마스터 미디어(3620)를 통과하여 마스터 미디어(3510)를 비춘다. 기재된 실시예에서, 켤레 마스터 미디어(3620)는 기재된 내용은 참고 자료로서 이용되는 US 공개 공보 20050136333에 기재된 바와 같이 광학적으로 선형 응답 물질로 몰딩된 디스크의 구조를 가진다. 마스터(3510)가 켤레 마스터(3620)를 통한 광원(3610) 방사물(1615)에 급격히 노출됨으로써, 마스터(3510)로부터의 반사영은 마스터(3510)로부터의 방사물과 직접 간섭하여 켤레 마스터(3620)에 무늬 패턴을 생성한다. 켤레 마스터(3620)에 생성된 홀로그래픽 패턴은 마스터(3510)의 그것과 일치하지 않으나, 그것으로부터 발생한 반사영을 대신 지시한다. 본 발명의 일 측면에 따르면 전체 마스터 및 켤레 마스터(3510, 3620) 쌍은 빛날 수 있으며, 한 쌍일 수 있고, 동시에 노출될 수도 있다. 대체적으로 방사물(3615)은, 역방향 화살표(3618)로 표시된 바와 같이, 기계적으로 마스터/켤레 마스터 쌍을 스캔할 수 있다.
도 37은 시스템(3700)을 도시한다. 3600의 시스템과 같이, 시스템(3700)은 광원(3710)을 포함한다. 광원(3710)은 상업적으로 이용 가능한 Coherent Evolution model 90과 같은 532㎚, 90W, 1Khz의 반복 속도(repetition rate)로 진동하는 Nd:YAG 레이저의 형태를 가진다. 광원(3710)은 배포 미디어(distribution media)(3720)를 통하여 켤레 마스터(3620)를 비추게 된다. 도시된 실시예에서, 마스터 미디어(3510)와 켤레 마스터 미디어(3620)와 같은 미디어(3720)는 지금까지 논의한 비선형 광학 응답형 물질로 몰딩된 디스크의 구조를 형태를 가진다. 특히, 광원(3710)은 배포 미디어(3720)를 통하여 켤레 마스터 미디어(3620)로 방사물(emissions)(3715)을 방출한다. 이로 인한, 마이크로-홀로그램 배열(3520)(도 35, 36)으로부터의 반사에 상응하는 굴절률 변화는 반사영을 생성한다. 이러한 반사영은 배포 미디어(3720)를 다시 가로질러, 역전파 방사물(3715)과 간섭하여 마이 크로-홀로그램 배열(3730)을 지시하는 간섭 무늬 패턴을 생성하게 된다. 광 방사물(3715) 및 방사물(3615)은 방향과 파장이 실질적으로 동일하고, 배열(3730)은 배열(3520)에 상응하여(도 35, 36) - 따라서, 마스터(3510)를 배포 미디어(3720)로 복제한다. 전체의 켤레 마스터 및 배포 미디어(3620, 3720) 쌍은 빛날 수 있으며, 한 쌍일 수 있고, 동시에 노출될 수도 있다. 대체적으로 방사물(3715)은, 역방향 화살표(3718)로 표시된 바와 같이, 켤레 마스터/배포 미디어 쌍을 스캔할 수 있다.
시스템(3500, 3600, 3700)은 오직 실시예에 불과하며, 설비상 다수의 변형이 유사한 결과를 유도할 수 있음이 이해되어져야 한다. 뿐만 아니라, 마스터, 켤레 마스터 및 배포 매체는 동일한 물질로부터 만들어질 필요가 없으며, 선형과 비선형 물질의 조합으로부터 만들어질 수 있다. 대체적으로 그들은, 예를 들어 쓰레스홀드 응답형 물질로부터 형성될 수 있다.
도 38을 참조하면, 다른 실시예(3800)에서, 배포 미디어(3810)를 최종적으로 생성하는 마스터는, 틈(aperture), 홀(hole) 또는 적어도 실질적으로 투명한 영역을 가지는 테이프(tape)의 형태를 가질 수 있다. 대체적으로 배포 미디어(3810)가 최종적으로 생성되는 마스터는 이차원 배열의 픽셀 또는 틈을 포함하는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)의 형태를 가질 수 있다. 기타, 시스템(3800)은, Coherent Evolution model 90과 같이 상업적으로 이용이 가능한 532㎚, Q-스위치(Q-switched), 고파워(예를 들어, 90W, 1Khz의 반복 비율 속도) Nd:YAG 레이저의 형태를 가지는 레이저(3820)를 포함할 수 있다. 레이저(3820)는, 예를 들어, 분극 큐브 빔 스플리터(polarizing cube beam splitter)의 형태를 가지는 빔-스플리 터(3830)와 광학적으로 연동된다. 빔-스플리터(3830)는, 따라서, 지금까지 설명한 바와 같이 미디어(3810)의 특정 볼륨 내에서 저장된 데이터를 지시하는 마이크로-홀로그램(3815)의 배열을 생성하기에 적당한 방법으로 역전파하는 첫 번째, 두 번째 광 빔(3830, 3840)을 생성한다. 특히, 광 빔(3840)은 컨디셔닝 광학 소자(3845)를 통하여 미디어(3810)로 전달된다. 광 빔(3850)은 컨디셔닝 광학 소자(3855)를 통하여 미디어(3810)로 전달된다.
컨디셔닝 광학 소자(3845, 3855)는 광 빔을 직렬(series), 이차원 배열의 포커싱된 스팟(spot)으로 변형시키는데 적합한 마이크로-렌즈 배열의 형태를 가지고 있다. 렌즈가 큰 치수의 틈을 가지는 경우, 노출이 얽힌 배열(interlaced array)을 생성하도록, 충분히 약간 미디어를 이동시킴으로써 조밀한 패킹이 가능하게 된다. 컨디셔닝 광학 소자(3845, 3855)는 따라서 역전파 광 빔(3840, 3850)을 미디어(3810)의 단일 레이어 내 이차원 배열의 초점으로 포커싱한다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 이러한 초점의 배열은 전체적인 레이어 전반에 걸쳐서 레코딩되는 디지털의 0 또는 1의 배열에 해당한다. 따라서, 레이저(3850)를 활성화시킴에 따라, 스팟들의 간섭 무늬는 마이크로-홀로그램 배열을 생성하게 되어 디지털의 0 또는 1의 레이어는 미디어(3810)의 단일 레이어에 레코딩될 수 있다. 이는, 지금까지 기술된바와 같이, 미디어가 광학적으로 비선형 응답형 물질 디스크의 구조를 가지는 경우의 특별한 사용 예이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 테이프 또는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)(3860)는 미디어(3810)의 단일 레이어에 레코딩되어 있는 다른 데이터를 공급하는데 이용될 수 있다. 테이프 또는 공간적 광 변조기(3860)는 직렬 또는 배열의 홈 또는 홀을 포함할 수 있다. 홈의 존재 또는 부존재는 상응하는 디지털 데이터의 디지털 스테이트(digital state)에 해당한다. 즉, 홈이 없는 영역은 데이터의 상태가 아닌 마이크로-홀로그램의 존재 여부에 따라 선택적으로 광 빔(3840)을 차단한다.
다른 경우, 레코딩 매체 중 하나의 영역에 대하여 한 번에 하나의 데이터 레이어가 레코딩된다. 매체(3810)는, 예를 들어 위치 스테이지(3870)를 이용하여, 모든 레이어를 레코딩하기 위하여 수 차례 진행하거나 회전할 수 있다. 뿐만 아니라 매체는, 예를 들어 위치 스테이지(3870)를 이용하여, 위로 또는 아래로 이동할 수도 있다.
따라서, 중간의 또는 켤레 마스터를 레코딩하기 위하여 마스터 매체의 투과 조명(flood illumination) 기법이 이용될 수 있다. 마찬가지로, 배포 미디어에 데이터를 레코딩하기 위하여 마스터 또는 켤레 마스터의 투과 조명(flood illumination) 기법이 이용될 수 있다. 배포 매체를 레코딩하기 위하여 테이프 또는 공간적 광 변조기가 마스터로서 이용될 수 있다. 또한, 레코딩된 홀로그램의 회절 효율(세기)은 레코딩 레이저 빔 전력 밀도의 비율과 독립적이다.
미리- 포맷팅된 미디어( Pre - formatted Media )
설명한 바와 같이, 홀로그래픽 미디어 디스크는 데이터 상태(data state)를 지시하는 마이크로-홀로그램들의 배열로 레코딩될 수 있다. 이러한 배열들은 광학 적으로 비선형 또는 쓰레스홀드 응답형 레코딩 물질로 만들어진 매체의 볼륨 전반에 걸쳐 전개될 수 있다. 일 실시예에서, 특정한 데이터(예를 들어, 데이터의 교차 상태(alternating states))는 마이크로-홀로그램들 중 소정의 하나를 삭제하거나 또는 삭제하지 않음으로써, 미리-포맷팅된 미디어에 저장될 수 있다. 삭제는, 구성 폴리머 매트릭스(constituent polymer matrix)의 Tg에 도달하도록 가열하는 것과 같이, 마이크로-홀로그램의 볼륨을 쓰레스홀드 조건 이상으로 만들기 위하여 충분히 포커싱된 에너지를 가지는 단일 광 빔(single light beam)에 의하여 영향을 받을 수 있다.
더욱 특별하게, 미리-포맷팅된 매체(예를 들어, 광학적으로 비선형 응답형 물질안에서 모든 0 또는 모든 1과 같은, 단일 데이터 상태를 지칭하는 마이크로-홀로그램들의 배열)에 데이터를 레코딩하는 것은 미리 레코딩된 마이크로-홀로그램 또는 미리-포맷팅된 마이크로-홀로그램 중 선택된 하나를 삭제하거나, 삭제하지 않음에 따라 이루어질 수 있다. 마이크로-홀로그램은 하나 또는 그 이상의 광 빔을 그 위에 포커싱함으로써 효과적으로 삭제할 수 있다. 에너지를 전달하는 광 빔의 세기가 기록 쓰레스홀드를 초과하는 경우, 이상에서 살펴본 바와 같이, 마이크로-홀로그램은 삭제된다. 따라서, 쓰레스홀드 조건은 첫 번째로 타겟된 마이크로-홀로그램을 생성하기 위해 만족하여야 하는 것과 동일할 수 있다. 광 빔은, 기존에 CD 및 DVD 기술에서 이용되어 온 것과 유사하게, 기존의 다이오드 레이저(diode laser)로부터 방사될 수 있다. 도 39는, 선포맷된 배열 중 미리-제공된 마이크로-홀로그램에 포커싱하고 기록될 비트에 상응하는 마이크로-홀로그램을 선택적으로 삭제함으로써, 단일 레이저 빔에 의한 데이터 저장이 이루어지는 시스템(3900)을 도시하고 있다.
더욱 특히, 포커싱 광학 소자(3920)를 미리-생성된 마이크로-홀로그램(비도시)을 포함하는 미디어(3930) 내 타겟 볼륨(3940)에 포커싱함으로써 레이저 빔(3910)이 포커싱될 수 있다. 타겟된 홀로그램을 삭제하는 실질적인 메카니즘은 첫 번째로 그것을 생성하는데 사용되었던 것과 유사하다. 예를 들어, 미리-포맷팅된 홀로그램들은, 기존에 영향을 받지 않았던 볼륨 소자(예를 들어, 오리지널 간섭 간의 영역)의 영역으로 하여금 간섭 패턴을 파괴하는 - 따라서, 연속적인 굴절률 인덱스 영역을 만드는, 인덱스 변화를 일으키는 단일 입사 빔을 이용함으로써 삭제될 수 있다. 뿐만 아니라, 간섭이 필요하지 않으므로 레이저는 단일 종축 모드( single-longitudinal-mode)일 필요가 없으며, 마이크로-홀로그래픽 데이터 장치의 리딩 및 레코딩 레이저를 만드는 것이 더 간단해지며 상대적으로 비용이 들지 않는다.
선택적으로, 시리얼 넘버가 미디어에 광학적으로 레코딩될 수 있다. 이러한 시리얼 넘버는, 예를 들어 저작권 보호를 수월하게 하기 위하여, 저장 매체의 소유자를 추적하는데 이용될 수 있다. 광학적 감지를 용이하기 위한 방식에 따라, 상기 시리얼 넘버는 광학적으로 레코딩될 수 있다. 시리얼 번호는 미디어의 미리 결정된 영역에 공간적 광 변조기(spatial light modulator)를 이용한 데이터의 복제 전, 실질적으로 동시에 또는 그 이후에 광학적으로 레코딩될 수 있다.
지금까지 기술된 미리-포맷된(pre-formatted) 시스템 및 그 방법은 비선형 및/또는 쓰레스홀드 응답형 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에만 적용되는 것이 아니며, 공개된 문헌은 참조 문서로 이용되는 미국 공개 공보 20050136333에 기재된 선형 응답형 물질을 이용하는 시스템과 같이 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 폭넓게 적용될 수 있음이 이해되어져야 한다.
데이터 저장 마이크로-홀로그램 복원( Recovering Micro - hologram Stored Data )
도 40은 시스템 4000을 도시한다. 시스템(4000)은, 회전하는 디스크 미디어와 같은, 매체 내의 특정 영역에서의 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재를 감지하는데 적당하다. 시스템(4000)은 여기서 기술된 트래킹 및 포커싱 메카니즘을 이용하는 볼륨을 선택하기 위하여 타겟되어질 수 있다. 도시된 일 실시예에서, 포커싱 광학 소자(4020)를 미디어 디스크(4040) 내의 타겟 볼륨(4030)에 충돌시키기 위하여 포커싱함으로써 레이저 빔(4010)은 빔 스플리터(4050)를 통하여 포커싱된다. 광 빔(4010)은, CD와 DVD 플레이어에서 이용된 것과 같은, 기존의 레이저 다이오드로부터 방출될 수 있다. 이러한 레이저는, 예를 들어, GaAs 또는 GaN 기반의 다이오드 레이저의 형태를 가질 수 있다. 빔-스플리터(4050)는, 예를 들어, 분극 큐브 빔 스플리터(polarizing cube beam splitter)와 같은 형태를 가질 수 있다. 포커싱 광학 소자(4020)는 높은 치수 틈의 포커싱 대물 렌즈의 형태를 가질 수 있다. 물론, 다른 구성도 가능하다.
특수한 경우에 상관없이, 마이크로-홀로그램이 타겟 볼륨(4030)내 존재하는 경우, 광학 소자(4020)에도 불구하고 광 빔(4010)은 빔-스플리터(4050)로 반사되어 되돌아온다. 빔-스플리터(4050)는 반사영을 반사영의 존재 또는 부존재 여부를 감지하는 디텍터(4060)로 재반사한다. 디텍터(4060)는, 상용화 되어 있는 Hamamatsu Si Pin photodiode mode S6795와 같이, 사분면 디텍터에 의하여 둘러싸인, 포토-다이오드(photo-diode)의 형태를 가질 수 있다.
지금까지 기술된 데이터 복원 시스템 및 그 방법은 비선형 및/또는 쓰레스홀드 응답형 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에만 적용되는 것이 아니며, 공개된 문헌은 참조 문서로 이용되는 미국 공개 공보 20050136333에 기재된 선형 응답형 물질을 이용하는 시스템과 같이 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 폭넓게 적용될 수 있음이 이해되어져야 한다.
소득 보호( Revenue Protection )
미리-레코딩된 광학 미디어의 해적판 및 심지어는 평상시의 복사본은 엔터테인먼트 및 소프트웨어 산업에서의 경제적 손실의 중요한 원인에 해당한다. 고속도(177 Mbps까지 이르는)의 데이터 전송 비율을 가지는 저장 매체의 이용은 저작권이 보호되는 음악 또는 영화를 포함하는 CD 또는 DVD를 복사하는 것을 상당히 쉽게 만든다. 소프트웨어 산업에서, 컨텐츠 공급자는 소프트웨어의 해적판의 삭감을 시도하기 위하여 정품 인증 코드(product activation code)를 종종 이용한다. 그러나, 디스크 상의 정품 인증 코드와 데이터는 유일하게 연동되지 않으며, 소프트웨어의 복사본의 다수가 다중의 복사본을 감지하고 동시 사용을 방지하기 위한 징치 가 거의 없는 채로 수많은 기계들에 설치될 수 있다.
CD와 DVD와 같이, 기존의 미리-레코딩된 광학 매체에서, 미리-레코딩된 컨텐츠는 주입 성형 과정 도중 해당 데이터를 미디어에 스탬핑(stamping)함으로써 일반적으로 복제된다. 이러한 과정은, 유일하게 개개의 디스크를 확인하는 능력을 선천적으로 제한하는, 하나의 마스터로부터 수만 개의 디스크의 데이터를 복제하기 위하여 이용될 수 있다. 성형 과정에 연이어 각각의 디스크를 마킹하는 추가적인 장비와 공정을 제공하기 위한 시도가 수차례 이루어져 왔다. 그러나, 이러한 공정들은 일반적으로 디스크를 마킹하기 위한 성형된 디스크에 신규 데이터를 기록하거나, 그로부터 데이터를 삭제하기 위하여 한 가지를 필요로 한다. 예를 들어, 드라이브에 의하여 읽혀지는 방법과 같이 디스크에 마킹(mark)하기 위한 고전력 레이저를 이용하는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 디스크 상의 데이터는 레이저가 포커싱되는 스팟보다 상당히 작아서, 이러한 마킹들은 일반적으로 데이터보다 커지게 되며, 드라이브에 의하여 쉽게 해석되지 않는다.
뿐만 아니라, DVD와 같은, 기존의 광학 데이터 자장 장치들은 일반적으로 최대 두 개의 재생 타임(two full length feature times)으로 충분한 용량을 가지는 미리-저장된 컨텐츠를 배포하여 왔다. 종종, 컨텐츠 공급자들은, 전통적인 4:3 포맷과 최근 텔레비전에서 보다 인기가 있는 16:9 포맷을 결합한 것과 같이, 동일한 컨텐츠의 상이한 두 개의 볼거리(viewing)를 제공하기 위하여 상기 용량을 이용하여 왔다.
본 발명에 따른 단일-비트 마이크로-홀로그래픽 시스템은, 예를 들어 50개까 지 이르는 다수의 개별 영화들을 하나의 CD-크기의 디스크에 제공한다. 일 실시예에서, 데이터에 임베디드(embedded)되고, 홀로그래픽 드라이브에 의하여 읽혀질 수 있는 개별의 고유한 식별 번호 또는 실질적으로 고유한 식별 번호로 각각의 디스크는 마킹될 수 있다. 이는 홀로그래픽 데이터는 광학적인 방법으로 복제될 수 있다는 사실에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 각각의 대용량 디스크를 고유하게 식별하는 능력은, 각각의 디스크는 예를 들어 다양한 카테고리(예를 들어, 장르, 감독, 주연 배우)로 그룹 지어진 다수의 영화들을 포함하는 컨텐츠를 전달하는 새로운 비지니스 모델을 가능케 한다.
이러한 실시예에서, 소비자들은, 구입 등을 통해, 미리-레코딩된 디스크를 얻을 수 있다. 그 가격은 사용자들로 하여금, 하나의 영화와 같은, 하나의 컨텐츠 작품에 대한 액세스를 제공하던 기존의 미디어와 비례해서 책정될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 소비자는 디스크에 포함되어 있는, 추가적인 영화와 같은, 추가적인 컨텐츠를, 구입함으로써 순차적으로 활성화할 수 있다. 이는 컨텐츠 공급자가 특정 디스크 또는 분별력 있는 디스크 세트에 인코딩된 식별 번호(identification number)와 연동되는 각각의 액세스 코드(access code)를 발행함으로써 이루어질 수 있다. 디스크 시리얼 번호는 복제될 수 없으므로, 상기 액세스 코드는 해적판 컨텐츠 또는 기타 연재되는(serialized) 디스크의 볼거리를 활성화하는데 적합하지 않다.
뿐만 아니라, 소비자들은, 예를 들어, 디스크들을 카피하고(예를 들어, 데이터를 복원하고, 이를 다른 유사한 미디어 디스크에 재생산하는 방식으로), 미리-포 맷팅된 저장 디스크에 포함된 시리얼 번호에 기초한 액세스 코드를 수신하는 것이 장려될 수 있다. 이러한 방식으로, 컨텐츠 소유자를 위한 수익 원천을 유지하면서도, 실질적으로 사용자 대 사용자 컨텐츠 배포(user to user content distribution)가 장려될 수 있다.
일 실시예에서, 단일-비트 마이크로-홀로그래픽 데이터는 대용량-배포를 위하여 공 디스크를 주입 성형하고 순차적으로 데이터를, 예를 들어 플래시 노출과 같은 광학적 복제를 통하여, 디스크로 전송함으로써 재생산될 수 있다. 디스크 상의 몇 개의 위치는 재생산될 데이터의 최초 노출 동안 의도적으로 기록되지 않은 상태로 남겨질 수 있다. 이러한 위치들은, 공간적 광 변조기를 이용하는 각 디스크 또는 디스크 세트에 고유한 식별 번호에 상응하는 추가적인 광 노출에 의하여 추후 레코딩될 수 있다. 이러한 위치들은 기록 되어 있지 않은 상태로 미리-포맷팅된 디스크의 번호를 식별하는데 이용될 수도 있다.
예기되는 저장 요건 및 저장 용량에 기초하면, 기존의 CD 사이즈를 가지는 컨텐츠 포함 마이크로-홀로그래픽 디스크는 50개의 SD(Standard Definition) 규격 영화 필름 또는 10개의 HD(High Definition) 규격 영화 필름을 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 컨텐츠는 다양한 방법으로 그룹지어질 수 있다. 예를 들면, 컨텐츠 공급자는 시리즈 형태의 영화, 특별한 주연 배우들에 따른 영화 또는 동일한 장르에 속하는 영화를 디스크에 저장할 수 있다. 소매 판매 준비를 하는 경우, 디스크의 시리얼 번호는 디스크 패키징의 위 또는 내부에 표시될 수 있다. 소비자가 디스크를 구입하는 경우, 패키지는 디스크를 재생하기 위하여 사용 자가 입력하여야 하는 액세스 코드를 포함할 수 있다. 액세스 코드는 사용자로 하여금 디스크 상의 오직 하나의 특정 작품(분리된 작품의 세트)만 볼 수 있도록 하기 위하여, 연동되며 연속되는 디스크에 상응한다. 대체적으로, 디스크를 위한 플레이어는, 시리얼 번호에 응답하여 플레이어에 활성화 코드를 제공하는 사용자 권한, 플레이어의 식별정보 및 현재 허락된 액세스 레벨을 통신할 수 있도록 하는 하드웨어/소프트웨어를 구비할 수 있다.
여하튼, 드라이브 또는 리딩 장치는, 액세스 코드가 한번 저장되면 추후 그 작품을 시청하는 경우 재입력될 필요가 없도록 하기 위하여, 고체 상태(solid-state) 또는 자기 메모리 장치(magnetic memory devices)와 같은 메모리를 포함할 수 있다.
사용자는 디스크에 저장된 다른 작품에 상응하는 추가적인 활성화 코드를 얻기 위해, 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크 또는 전화(예를 들어, toll-free 전화) 등을 통하여 컨텐츠 공급자, 또는 그들의 대리인에 접속할 수 있다. 대체적으로 플레이어는 사용자가 시도한 선택에 근거하여, 추가적인 컨텐츠 구입을 원하는지를 알기 위하여 사용자에게 질문할 수 있다. 사용자가 또 다른 활성화 코드를 입력하는 경우 또는 그 코드가 사용자 권한에 의하여 공급되는 경우, 플레이어는 디스크의 시리얼번호에 대응하여 번호를 체크할 수 있으며, 상기 코드와 시리얼 번호가 상응하거나 일치하는 경우 작품이 재생할 수 있도록 한다. 따라서, 액세스 코드는 복제될 수 없는 특정 디스크 시리얼 넘버를 위하여 암호화되므로, 디스크 상의 작품에 해당하는 데이터가 복제될 수 있음에도 불구하고, 액세스 코드는 원본 디스크 에 따른 작품에 대한 액세스만을 허용할 뿐, 기타 다른 복제된 디스크의 재생을 불가능하게 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 컨텐츠 그 자체는 미리-포맷팅된, 공 미디어 디스크에 재생산될 수 있다. 컨텐츠 공급자는 심지어 다운스트림 카피 유저로 하여금 디스크의 컨텐츠에 제한된 횟수의 액세스를 허용하도록 하기 위하여 디스크의 복사본을 다른 소비자들에게 제공하는 것을 장려할 수 있다. 각 디스크(미리-포맷팅되거나, 미리-레코딩된)는 유일하거나, 또는 실질적으로 유일한 식별 정보와 함께 제공될 수 있다. 시리얼 번호는 복제동안 전송되지 않는다. 원본 미디어의 복사본 사용자는 컨텐츠 제공자 또는 대리인, 유사한 원본 미디어의 사용자에게 접촉하여, 사본 미디어 디스크의 시리얼 번호에 상응하거나, 그로부터 유도된 액세스 코드를 요청할 수 있다. 이러한 방법으로 컨텐츠는 해당 저작권을 관리하면서도 전파된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로-홀로그래픽 복제 시스템은 마이크로-홀로그래픽 드라이브에 의하여 읽혀질 수 있는 방법에 따라, 디스크를 연재물로 고유하게 구성할 수 있는 능력을 제공한다. 마이크로-홀로그램은 예를 들어, 두 개의 역전파 레이저 빔을 간섭함으로써 디스크의 예비 영역에 레코딩될 수 있다. 미디어 디스크들은 영화 또는 다른 컨텐츠와 같이 개별적으로 구입함으로써 액세스할 수 있는 다중의 컨텐츠를 포함할 수 있게 된다.
하드웨어 및/또는 소프트웨어는 액세스 코드와 디스크 상의 시리얼 번호를 비교하여 그들이 서로 상응하는지 살펴보는데 이용될 수 있다. 메모리는 액세스 코드를 저장하여, 추후 컨텐츠를 관람하는데 코드의 재입력이 필요 없도록 하는데 이용될 수 있다. 디스크 상의 추가적인 컨텐츠에 대한 액세스를 얻기 위하여 구입하는 신규 코드 비지니스 모델이 제공될 수 있다. 복사될 수 있고, 신규 액세스 코드가 복사된 컨텐츠에 접속할 수 있도록 이용될 수 있으며, 미리 연재물로 구성된 저장 매체가 제공될 수 있다.
고유의 시리얼 번호를 가진 디스크와 리딩 드라이브를 포함하는 마이크로-홀로그램과 미디어의 획득 후 컨텐츠가 구입될 수 있도록 하는 비지니스 모델을 이용하는 것은 다수의 장점을 제공한다. 예를 들어, 소득은 이미 사용자의 디스크에 포함되어 있는 추가적인 컨텐츠의 구입을 쉽게 함으로써 생성될 수 있다. 저작권 보호는 포함된 컨텐츠와 저장 매체 모두에 시리얼 번호를 부여하는 것과 시리얼 번호의 복제를 금지하는 것에 의하여 강화될 수 있다. 컨텐츠를 포함하는 디스크의 사용자 복제를 통한 컨텐츠 배포 및 이러한 디스크의 추후 인증의 길이 제공될 수 있다. 다수의 영화, 앨범 또는 기타 컨텐츠는 하나의 디스크에서 독립적으로 활성화 가능하도록 제공될 수 있다.
지금까지 기술된 수입 모델은 비선형 및/또는 쓰레스홀드 응답형 물질을 이용하는 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에만 적용되는 것이 아니며, 공개된 문헌은 참조 문서로 이용되는 미국 공개 공보 20050136333에 기재된 선형 응답형 물질을 이용하는 시스템과 같이 일반적인 볼륨 저장 시스템 및 그 방법에 폭넓게 적용될 수 있음이 이해되어져야 한다.
본 발명의 장치 또는 방법에 대한 개량 및 변형이 본 발명의 정신 또는 영역 에서 벋어나지 않고 일어날 수 있음은 당업자에게 자명하다. 본 발명은 이와 같이 모든 균등물을 포함하는 본 발명의 개량 및 변형을 보호하는 것으로 해석되어진다.

Claims (39)

  1. 수직적으로 쌓여지고, 수평적으로 연장되는 다수의 레이어 내 트랙들을 따라 배열되는 다수의 볼륨들(volumes)을 포함하는 플라스틱 기판(plastic substrate); 과
    상기 볼륨들 중 상응하는 하나에 포함되는 다수의 마이크로-홀로그램(micro-hologram)을 포함하며,
    상기 볼륨의 각각의 내부에 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재는 데이터가 저장된 해당 부분을 의미하고,
    상기 기판은 열가소성 소재와 염료(dye)를 포함하고, 상기 기판은 비선형의 광학적 응답형 기능적 특성을 보이는 데이터 저장 장치.
  2. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 기판은 120mm 직경(diameter) 디스크인 데이터 저장 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비선형의 광학적 응답형 기능적 특성은 쓰레스홀드(threshold) 기능적 특성인 데이터 저장 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 열 촉매(thermal catalyst)를 더 포함하는 데이터 저장 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 염료는 역포화흡수 염료(reverse saturable absorber dye)인 데이터 저장 장치.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리(에틸렌 옥사이드)/폴리스틸렌 블록 코폴리머(poly(ethylene oxide)/polystyrene block copolymer)를 포함하는 데이터 저장 장치.
  10. 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate)/폴리에스테르(polyester) 블록 코폴리머를 포함하는 데이터 저장 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리머(polymer)를 포함하는 오르토-니트로스틸벤(ortho-nitrostilbene)을 포함하는 데이터 저장 장치.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 기판은 오르토-니트로스틸벤(ortho-nitrostilbene)과 폴리메틸산 메틸(polymethylmethacrylate)을 포함하는 데이터 저장 장치.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate)를 포함하는 데이터 저장 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로-홀로그램은 원형(circular)인 데이터 저장 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로-홀로그램은 직사각형(oblong)인 데이터 저장 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 중심, 상기 중심을 향하여 나선형으로 움직이는 적어도 하나의 상기 레이어 및 상기 중심으로부터 나선형으로 움직이는 적어도 하나의 다른 레이어들을 가지는 디스크인 데이터 저장 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 레이어 각각은 시작 및 종료 지점을 포함하고, 상기 적어도 하나의 시작 지점은 상기 적어도 하나의 종료 지점과 수직적으로 배열되는 데이터 저장 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 기판에 트래킹 정보를 지시하는 다수의 제2 마이크로-홀로그램을 더 포함하는 데이터 저장 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    데이터를 지시하는 상기 다수의 마이크로-홀로그램과 상기 다수의 제2 마이크로-홀로그램 각각은 축을 가지며, 데이터를 지시하는 상기 다수의 마이크로-홀로그램의 축은 상기 다수의 제2 마이크로-홀로그램의 축과 구별되는 데이터 저장 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 다수의 제2 마이크로-홀로그램 중 소정의(given) 한 축과 관련된 각도 는 기판의 위치를 지시하는 데이터 저장 장치.
  21. 수직적으로 쌓여지고, 수평적으로 연장되는 다수의 레이어 내 트랙들을 따라 배열되는 다수의 볼륨들(volumes)을 포함하는 플라스틱 기판(plastic substrate)을 제공하는 단계; 와
    상기 기판 내 다수의 마이크로-홀로그램(micro-hologram)을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 마이크로-홀로그램들은 각각 상기 볼륨 중 해당 볼륨에 포함되며, 상기 볼륨의 각각의 내부에 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재는 데이터가 저장된 해당 부분을 의미하고,
    상기 기판은 열가소성 소재와 염료(dye)를 포함하고, 상기 기판은 비선형의 광학적 응답형 기능적 특성을 보이는 데이터 저장 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 마이크로-홀로그램들은 선택적으로 데이터에 종속적으로 생성되는 데이터 저장 방법.
  23. 수직적으로 쌓여지고, 수평적으로 연장되는 다수의 레이어 내 트랙들을 따라 배열되는 다수의 볼륨들(volumes)을 포함하는 플라스틱 기판(plastic substrate)을 제공하는 단계; 와
    상기 기판 내 다수의 마이크로-홀로그램(micro-hologram)을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 마이크로-홀로그램들은 각각 상기 볼륨 중 해당 볼륨에 포함되며, 상기 볼륨의 각각의 내부에 마이크로-홀로그램의 존재 또는 부존재는 데이터가 저장된 해당 부분을 의미하고,
    상기 기판은 열가소성 소재와 염료(dye)를 포함하고, 상기 기판은 비선형의 광학적 응답형 기능적 특성을 보이고,
    데이터에 종속적으로 마이크로-홀로그램 중 선택된 하나를 선택적으로 삭제하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 형성은 두 개의 역전파 광 빔(two counter-propagating light beams)을 간섭하는 것을 포함하는 데이터 저장 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 광 빔 중 하나를 포커싱(focusing)하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광 빔 중 하나는 발산(divergent)하는 데이터 저장 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 광 빔 중 나머지를 제공하기 위하여, 상기 광 빔 중 하나를 반사하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    데이터에 종속적으로 광 빔 중 적어도 하나를 선택적으로 어둡게 하는(obscuring) 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 다수의 홀로그램과 구별되는 반사 방향을 가지는 다수의 제2 홀로그램 을 생성하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 다수의 제2 홀로그램은 트랙을 정의하는 데이터 저장 방법.
  31. 제21항에 있어서,
    소정의 간격(spacing)에 다수의 제2 홀로그램을 생성하는 단계를 더 포함하되, 상기 간격은 기판 안쪽의 위치를 지시하는 데이터 저장 방법.
  32. 제21항에 있어서,
    다수의 제2 홀로그램을 생성하는 단계를 더 포함하되, 상기 다수의 제2 마이크로-홀로그램 중 적어도 하나는 다수의 마이크로-홀로그램 중 적어도 하나와 볼륨들 중 공통적인 하나의 볼륨 안에 공통적으로 위치하는(co-located) 데이터 저장 방법.
  33. 제21항에 있어서,
    제2 플라스틱 기판을 통하여 상기 마이크로-홀로그램을 조명(illuminating)하는 단계를 더 포함하는 데이터 저장 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 조명은 상기 제2 플라스틱 기판에서 굴절률 변화의 패턴을 일으키는 데이터 저장 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    제3 플라스틱 기판을 통하여 상기 제2 플라스틱 기판을 조명(illuminating)하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제3 플라스틱 기판을 통하여 상기 제2 플라스틱 기판을 조명하는 것은 상기 제3 기판에 상기 다수의 마이크로-홀로그램을 복제하는 데이터 저장 방법.
  36. 삭제
  37. 제35항에 있어서,
    상기 조명은 레이저 빔(laser beams)들을 이용하는 데이터 저장 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 레이저 빔들은 상기 마이크로-홀로그램에 상응하는 중심 파장(central wavelength)을 가지는 데이터 저장 방법.
  39. 청구항 39은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제38항에 있어서,
    상기 중심 파장은 532nm인 데이터 저장 방법.
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Families Citing this family (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0608321D0 (en) * 2006-04-27 2006-06-07 Geola Technologies Ltd A fast digital holographic printer & copier
JP2008090905A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Fujitsu Ltd 磁気ヘッドの記録磁界強度分布の測定方法、その測定装置、および磁気ヘッドの製造方法
JP2008135144A (ja) * 2006-10-23 2008-06-12 Sony Corp 光情報記録装置及び光情報記録方法並びに光情報再生装置及び光情報再生方法
US8257885B1 (en) * 2006-12-07 2012-09-04 Hrl Laboratories, Llc Recording reflection Bragg Gratings and apodizing reflection Bragg Gratings
DE102007004025A1 (de) * 2007-01-22 2008-07-31 Technische Universität Berlin Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Hologramms in einem optischen Medium
JP2008251133A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Sony Corp 光ディスク装置、焦点位置制御方法及び体積型記録媒体
US7730260B2 (en) * 2007-04-20 2010-06-01 International Business Machines Corporation Delete recycling of holographic data storage
JP2008305503A (ja) * 2007-06-08 2008-12-18 Sony Corp 記録装置、再生装置、記録方法、再生方法及び記録媒体
JP4910908B2 (ja) * 2007-06-26 2012-04-04 ソニー株式会社 情報記録装置、情報再生装置、情報記録方法、情報再生方法および光情報記憶媒体
JP4910907B2 (ja) * 2007-06-26 2012-04-04 ソニー株式会社 情報記録装置、情報再生装置、情報記録方法、情報再生方法および光情報記憶媒体
JP5176409B2 (ja) * 2007-06-26 2013-04-03 ソニー株式会社 情報記録装置、情報再生装置、情報記録方法、情報再生方法および光情報記憶媒体
KR101416230B1 (ko) * 2007-09-17 2014-07-16 삼성전자주식회사 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치, 기록/재생 방법 및홀로그래픽 정보 저장매체
US7901839B2 (en) * 2007-09-25 2011-03-08 General Electric Company Compositions and methods for storing holographic data
DE102007063491A1 (de) * 2007-11-14 2009-05-28 Technische Universität Berlin Verfahren zur Detektion/zur Erzeugung einer Vielzahl von Hologrammen in einem Speichermedium, Vorrichtung zum Detektieren und System zum Erzeugen einer Vielzahl von Hologrammen in einem Speichermedium
DE102007063494A1 (de) * 2007-11-14 2009-05-28 Technische Universität Berlin Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Hologrammen
CN101493569B (zh) * 2008-01-24 2012-08-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 镜片及镜头模组
JP2009187635A (ja) * 2008-02-07 2009-08-20 Sony Corp 情報記録媒体初期化装置及び情報記録媒体初期化方法、情報記録装置及び情報記録方法、並びに情報記録媒体
WO2009138973A2 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Dublin Institute Of Technology A holographic recording medium
JP2010055715A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Panasonic Corp 記録再生装置とそれに用いる記録メディア
JP2010097638A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Panasonic Corp 記録媒体と、その製造方法と、記録媒体を用いた電子機器
JP2010134991A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Panasonic Corp 記録媒体と、それを用いた電子機器
JP2010134990A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Panasonic Corp 記録媒体と、それを用いた電子機器
US8089846B2 (en) * 2008-12-16 2012-01-03 General Electric Company Method and system for modulation coding and synchronization
US8238217B2 (en) * 2008-12-16 2012-08-07 General Electric Company Method and system for detection enhancement for optical data storage
US8891343B2 (en) * 2008-12-17 2014-11-18 General Electric Corporation Method for formatting and reading data disks
US8233368B2 (en) * 2008-12-18 2012-07-31 General Electric Copany Method and system for bit prediction using a multi-pixel detector
US8125862B2 (en) * 2008-12-18 2012-02-28 General Electric Company System and method for controlling tracking in an optical drive
US8182966B2 (en) * 2008-12-23 2012-05-22 General Electric Company Data storage devices and methods
US20100157776A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 General Electric Company Vertically tracked data storage device and method
US9093082B2 (en) * 2008-12-23 2015-07-28 General Electric Company Data storage devices and methods
US8331210B2 (en) * 2008-12-23 2012-12-11 General Electric Company System and method for storage of data in circular data tracks on optical discs
US20100157774A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 General Electric Company Data storage systems and methods
US7990818B2 (en) * 2008-12-23 2011-08-02 General Electric Company Cascaded control of a pick-up head for multi-layer optical data storage
US20110080823A1 (en) * 2008-12-30 2011-04-07 General Electric Company Disc structure for bit-wise holographic storage
US8427912B2 (en) * 2008-12-30 2013-04-23 General Electric Company System and method for tracking in single-bit holographic data storage
US8194520B2 (en) * 2008-12-30 2012-06-05 General Electric Company Disc structure for bit-wise holographic storage
US9373351B2 (en) * 2008-12-31 2016-06-21 General Electric Comany System and method for dual-beam recording and readout of multilayered optical data storage media
US8345334B2 (en) 2008-12-31 2013-01-01 General Electric Company Mastering and replication of micro-holographic data storage media
US7961572B2 (en) 2009-03-30 2011-06-14 General Electric Company System and method for reading micro-holograms with reduced error rates
US20100302927A1 (en) * 2009-05-31 2010-12-02 General Electric Company Optical data storage medium and methods for using the same
TWI384475B (zh) * 2009-06-06 2013-02-01 Univ Nat Central 全像光碟讀寫機構與全像光碟讀取機構
JP2011044195A (ja) * 2009-08-20 2011-03-03 Panasonic Corp 電子機器
US20110049468A1 (en) * 2009-08-25 2011-03-03 Panasonic Corporation Led and led display and illumination devices
US8663806B2 (en) 2009-08-25 2014-03-04 Apple Inc. Techniques for marking a substrate using a physical vapor deposition material
US8703388B2 (en) 2009-08-31 2014-04-22 General Electric Company Optical data storage media
US8124299B2 (en) 2009-08-31 2012-02-28 General Electric Company Methods for using optical data storage media
US8182967B2 (en) * 2009-08-31 2012-05-22 General Electric Company Optical data storage media and methods for using the same
US8507153B2 (en) * 2009-08-31 2013-08-13 General Electric Company Compositions, optical data storage media and methods for using the optical data storage media
JP2011060349A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Sony Corp 光記録媒体、光記録媒体の製造方法、記録方法、再生方法
US20110075537A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 General Electric Company Holographic disc with improved features and method for the same
US10071583B2 (en) 2009-10-16 2018-09-11 Apple Inc. Marking of product housings
US8809733B2 (en) 2009-10-16 2014-08-19 Apple Inc. Sub-surface marking of product housings
US9845546B2 (en) 2009-10-16 2017-12-19 Apple Inc. Sub-surface marking of product housings
US20110096653A1 (en) * 2009-10-27 2011-04-28 Panasonic Boston Laboratory Micro-holographic data storage system and method
US20110261667A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 General Electric Company System and method for protecting piracy in optical storage
RU2013102422A (ru) * 2010-07-12 2014-08-20 ФАЙЛЭЙСЕР ЮЭс-Эй ЭлЭлСи Способ обработки материалов с использованием филаментации
US8715887B2 (en) 2010-07-30 2014-05-06 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Complex holograms, method of making and using complex holograms
US8343608B2 (en) * 2010-08-31 2013-01-01 General Electric Company Use of appended dyes in optical data storage media
US8248905B2 (en) 2010-10-15 2012-08-21 General Electric Company Method of parallel bit-wise holographic data storage source using a parallel light source
US8254224B2 (en) 2010-11-18 2012-08-28 General Electric Company Servoing system for master with parallel tracks in a holographic replication system
US8154975B1 (en) 2010-11-18 2012-04-10 General Electric Company Servoing system for multiple spot registration for holographic replication system
US8345526B2 (en) * 2010-12-29 2013-01-01 General Electric Company Non-binary holograms for increased capacity
US20120248001A1 (en) 2011-03-29 2012-10-04 Nashner Michael S Marking of Fabric Carrying Case for Portable Electronic Device
US9280183B2 (en) 2011-04-01 2016-03-08 Apple Inc. Advanced techniques for bonding metal to plastic
US20130075126A1 (en) * 2011-09-27 2013-03-28 Michael S. Nashner Laser Bleached Marking of Dyed Anodization
US9186148B2 (en) 2012-01-05 2015-11-17 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Tissue stapler anvil feature to prevent premature jaw opening
US10071584B2 (en) 2012-07-09 2018-09-11 Apple Inc. Process for creating sub-surface marking on plastic parts
US8830548B2 (en) 2012-07-31 2014-09-09 General Electric Company Stacked film threshold component, device, and method of manufacture
US8889241B2 (en) 2012-12-07 2014-11-18 General Electric Company Stacked film reflective layers for multi-layer optical data storage
US9434197B2 (en) 2013-06-18 2016-09-06 Apple Inc. Laser engraved reflective surface structures
US9314871B2 (en) 2013-06-18 2016-04-19 Apple Inc. Method for laser engraved reflective surface structures
JP6481433B2 (ja) * 2015-03-12 2019-03-13 凸版印刷株式会社 記録媒体及び方法
US9978004B2 (en) 2015-05-19 2018-05-22 Hitachi, Ltd. Information recording medium, information recording method, and information reproduction method
JP6921851B2 (ja) 2016-03-22 2021-08-18 ライトループ・テクノロジーズ・エルエルシーＬｙｔｅｌｏｏｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｌｌｃ 移動中のデータを格納するシステム及び方法
EP3834019A4 (en) 2018-08-02 2022-05-18 Lyteloop Technologies, Llc METHOD AND APPARATUS FOR STORAGE OF WAVE SIGNALS IN A CAVITY
BR112021004133A8 (pt) 2018-11-05 2023-05-09 Lyteloop Tech Llc Sistemas e métodos para construir, operar e controlar múltiplos amplificadores, regeneradores e transceptores usando os componentes comuns compartilhados
CN111897196B (zh) * 2020-08-13 2021-08-10 中国科学院大学 一种数字全息信息的隐藏、提取方法及系统
US20240094677A1 (en) * 2021-03-22 2024-03-21 Vuzix Corporation System and method for reducing scatter and crosstalk in self-developing holographic media

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288804B1 (en) * 1998-05-01 2001-09-11 Siros Technologies, Inc. Positive unit magnification reflective optics for holographic storage
US6322931B1 (en) * 1999-07-29 2001-11-27 Siros Technologies, Inc. Method and apparatus for optical data storage using non-linear heating by excited state absorption for the alteration of pre-formatted holographic gratings
US6625100B2 (en) * 2001-03-20 2003-09-23 Imation Corp. Tracking techniques for holographic data storage media
US20040004914A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Ludwig Ceshkovsky Method and apparatus for micro optical recording and playback tracking control

Family Cites Families (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3965461A (en) * 1975-04-30 1976-06-22 Mcdonnell Douglas Corporation Thermoplastic image recording system
US5016953A (en) * 1989-08-31 1991-05-21 Hughes Aircraft Company Reduction of noise in computer generated holograms
SU1833012A1 (ru) * 1989-09-04 1996-07-27 Ленинградский Институт Ядерной Физики Им.Б.П.Константинова Читально-копировальное устройство с голографическим носителем информации
US5111445A (en) 1989-11-17 1992-05-05 Sony Corporation Holographic information storage system
US5339305A (en) 1992-08-14 1994-08-16 Northrop Grumman Corporation Disk-based optical correlator and method
GB2271435B (en) * 1992-10-06 1996-05-22 Grumman Aerospace Corp A system and method of fabricating multiple holographic elements
US5436867A (en) * 1993-03-08 1995-07-25 Northrop Grumman Corporation Holographic random access memory
US5377176A (en) 1993-07-14 1994-12-27 Tamarack Storage Devices Method and apparatus for isolating data storage regions in a thick holographic storage media
US5438439A (en) 1993-08-13 1995-08-01 Mok; Fai Non-destructive readout mechanism for volume holograms using two wavelengths
US5481523A (en) 1993-12-23 1996-01-02 Tamarack Storage Devices Gantry for positioning a read/write head of a holographic information storage system
US5526337A (en) 1994-06-30 1996-06-11 Tamarack Storage Devices Holographic storage media package
WO1996032666A1 (en) * 1995-04-12 1996-10-17 Northrop Grumman Corporation Method for mitigating cross-talk in high-efficiency holograms
US5665791A (en) 1995-09-21 1997-09-09 Tamarack Storage Devices, Inc. Photosensitive polymer films and their method of production
JP3604700B2 (ja) 1995-10-06 2004-12-22 ポラロイド コーポレイション ホログラフィ媒体およびプロセス
DE69609076T2 (de) 1995-10-19 2001-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Informationsspeichermedium, informationswiedergabeverfahren und informationswiedergabegerät
US5756648A (en) 1995-10-25 1998-05-26 Tamarack Storage Devices, Inc. Photosensitive polymide materials for electronic packaging applications
JP3635590B2 (ja) * 1995-11-16 2005-04-06 パイオニア株式会社 多層ディスク記録情報の再生方法及び再生装置
US5777760A (en) * 1996-05-10 1998-07-07 Quantum Corporation Position feedback system for volume holographic storage media
US6097514A (en) * 1996-07-31 2000-08-01 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Hologram replicating method, and volume hologram
US5914802A (en) * 1997-07-18 1999-06-22 Northrop Grumman Corporation Combined spatial light modulator and phase mask for holographic storage system
US5963346A (en) * 1997-12-12 1999-10-05 Northrop Grumman Corporation Scatter noise reduction in holographic storage systems by two-step write
US6016210A (en) * 1997-12-15 2000-01-18 Northrop Grumman Corporation Scatter noise reduction in holographic storage systems by speckle averaging
US6212148B1 (en) 1998-01-30 2001-04-03 Siros Technologies, Inc. Optical data storage by selective localized alteration of a format hologram
US6020985A (en) * 1998-01-30 2000-02-01 Siros Technologies, Inc. Multilayer reflection microhologram storage in tape media
US6118560A (en) * 1998-02-06 2000-09-12 Northrop Grumman Corporation Scatter noise reduction in holographic storage systems by signal-noise orthogonalization
US5982513A (en) 1998-02-09 1999-11-09 Holoplex, Inc. Method and system to align holographic images
US6157470A (en) 1998-02-26 2000-12-05 California Institute Of Technology Non-volatile holographic storage in doubly-doped photorefractive material
US5995292A (en) 1998-06-16 1999-11-30 Siros Technologies, Inc. Apparatus for adjustable spherical aberration correction
US6104511A (en) 1998-07-16 2000-08-15 Siros Technologies, Inc. Reflector-based off-axis optical system for holographic storage
US6549664B1 (en) 1998-12-31 2003-04-15 Siros Technologies, Inc. Sparse modulation codes for holographic data storage
US6322933B1 (en) * 1999-01-12 2001-11-27 Siros Technologies, Inc. Volumetric track definition for data storage media used to record data by selective alteration of a format hologram
US6111828A (en) 1999-01-12 2000-08-29 Siros Technologies, Inc. Focus error signal generation using confocally filtered detection
US6256271B1 (en) 1999-01-12 2001-07-03 Siros Technologies, Inc. Focus error signal generation using two polarizers in confocal configuration
BR0008208A (pt) * 1999-02-12 2002-02-19 Gen Electric Meios de armazenamento de dados
US6501571B1 (en) * 1999-04-12 2002-12-31 The Regents Of The University Of California Three-dimensional holographic stamping of multi-layer bit-oriented non-linear optical media
US7052812B1 (en) * 1999-04-12 2006-05-30 The Regents Of The University Of California Three-dimensional optical data storage in fluorescent dye-doped photopolymer
US6055174A (en) 1999-06-07 2000-04-25 Holoplex Inc. Solid state holographic memory
US6563779B1 (en) 1999-06-16 2003-05-13 Siros Technologies, Inc. Tracking error signal generation using confocally filtered detection
US6512606B1 (en) * 1999-07-29 2003-01-28 Siros Technologies, Inc. Optical storage media and method for optical data storage via local changes in reflectivity of a format grating
US6310850B1 (en) 1999-07-29 2001-10-30 Siros Technologies, Inc. Method and apparatus for optical data storage and/or retrieval by selective alteration of a holographic storage medium
US20010030934A1 (en) * 1999-07-29 2001-10-18 Matthew Lipson Optical storage media and method for optical data storage via local changes in reflectivity of a format grating
US7129006B2 (en) * 1999-07-30 2006-10-31 Research Investment Network, Inc. Optical data storage system and method
US6540397B2 (en) 2000-04-07 2003-04-01 Siro Technologies, Inc. Optical information storage medium
US6574174B1 (en) 2000-04-15 2003-06-03 Siros Technologies, Inc. Optical data storage system with multiple layer media
ATE300757T1 (de) * 2000-05-23 2005-08-15 Aprilis Inc Datenspeichermedium das ein kolloidales metall enthält und verfahren zur herstellung
US6730442B1 (en) * 2000-05-24 2004-05-04 Science Applications International Corporation System and method for replicating volume holograms
US6875379B2 (en) * 2000-12-29 2005-04-05 Amkor Technology, Inc. Tool and method for forming an integrated optical circuit
US7361432B2 (en) * 2001-02-01 2008-04-22 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Composition for hologram-recording material, hologram-recording medium, and process for producing the same
US6992805B2 (en) 2001-06-11 2006-01-31 Aprilis, Inc. Holographic filter with a wide angular field of view and a narrow spectral bandwidth
ES2252499T3 (es) 2001-07-26 2006-05-16 Tesa Scribos Gmbh Procedimiento para el calculo de hologramas multicapa, procedimiento para la fabricacion de hologramas multicapa y medio de almacenamiento con un holograma multicapa.
JP2003064247A (ja) 2001-08-29 2003-03-05 Teijin Ltd ポリカーボネート樹脂組成物およびディスク基板
CA2465787A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-15 Aprilis, Inc. Optical disk, card or media and method for coating of said optical disk, card or media
US6806982B2 (en) * 2001-11-30 2004-10-19 Zebra Imaging, Inc. Pulsed-laser systems and methods for producing holographic stereograms
JP4156911B2 (ja) * 2002-12-02 2008-09-24 新オプトウエア株式会社 光情報記録媒体、光情報記録装置および光情報再生装置
US7092133B2 (en) * 2003-03-10 2006-08-15 Inphase Technologies, Inc. Polytopic multiplex holography
CN1809877B (zh) * 2003-05-15 2010-05-12 汤姆森特许公司 高数据密度体全息数据存储方法和系统
US20040240012A1 (en) * 2003-05-26 2004-12-02 Fuji Xerox Co., Ltd. Hologram recording method and hologram recording apparatus
US20050046915A1 (en) * 2003-08-22 2005-03-03 Fuji Photo Film Co., Ltd. Hologram recording material composition, hologram recording material and hologram recording method
US20050136333A1 (en) 2003-12-19 2005-06-23 Lawrence Brian L. Novel optical storage materials based on narrowband optical properties
JP4153889B2 (ja) 2004-03-29 2008-09-24 株式会社東芝 ホログラム型光記録媒体及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288804B1 (en) * 1998-05-01 2001-09-11 Siros Technologies, Inc. Positive unit magnification reflective optics for holographic storage
US6322931B1 (en) * 1999-07-29 2001-11-27 Siros Technologies, Inc. Method and apparatus for optical data storage using non-linear heating by excited state absorption for the alteration of pre-formatted holographic gratings
US6625100B2 (en) * 2001-03-20 2003-09-23 Imation Corp. Tracking techniques for holographic data storage media
US20040004914A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Ludwig Ceshkovsky Method and apparatus for micro optical recording and playback tracking control

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