KR102166239B1 - 광학적 데이터 저장 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
광학적으로 판독가능한 데이터의 기록 및 검색을 위한 방법 및 장치는, 제 1 광학적 주파수와 같은 제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 매체의 속성의 변화를 유도할 수 있는 광학적 활성 재료(108)를 포함하는 기록 매체(100)를 이용하는데, 속성의 변화는 제 2 광학적 주파수와 같은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있다. 기록하는 동안에, 기록 매체(100)의 영역은 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 제 1 빔(506)에 의하여 조사되는데, 이러한 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 충분한 세기를 가지고 있으며, 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하기에 충분한 지속기간을 가진다. 동시에, 기록 매체(100)의 영역은 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 제 2 빔(508)으로 조사되는데, 제 2 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 하나의 부분에서 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하는 것을 방지하기에 충분한 로컬 세기 최대값을 가진다. 유사한 방법이 검색을 위해서 이용되지만, 제 1 빔(506)의 세기는 기록 매체(100) 안에서 재료 속성의 변화가 발생하는 것을 방지하도록 감소된다.
Description
발명의 분야
본 발명은 적합한 기록 매체의 물리적 속성을 사용하여 정보를 기록 및 검색하기 위하여 광학 필드(예를 들어 레이저 광)를 사용하는 것에 기초하는 방식의 데이터 저장 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 방대한 데이터 센터 등에서 사용되기에 적합한 초고밀도 저장 시스템에 관한 것이다.
광학적 저장 매체들은, 예를 들어 픽업 안에 통합된 레이저 및 광검출기를 사용하여 데이터가 판독될 수 있도록, 데이터가 광학적으로 판독가능한 방식으로 저장되는 매체들이다. 현재 세대의 상업적인 광학적 저장 매체들은 단일-층 및 듀얼-층 DVD 및 블루-레이 디스크를 포함하는데, 여기에서 기록 및 재생 동작은 매체(즉 광 디스크) 내의 반사층으로부터 되돌아오는 광을 제어하거나 검출하는 것에 기초한다. 이들 중에서, 최대 데이터 저장 용량은 듀얼-층 블루-레이 디스크를 사용하여 얻어지는데, 이것은 최대 약 50 기가바이트의 정보를 저장할 수 있다. 그러나, 예를 들어 초대용량 데이터 센터에서 대두되는 애플리케이션들은, 데이터 저장을 위해 요구되는 물리적 공간 및 이러한 데이터 센터를 유지하고 운영하기 위해 요구되는 에너지를 최소화하기 위하여, 장래에 더 높은 밀도의 저장을 요구할 것이다.
저장 밀도를 증가시키기 위한 한 가지 기술은, 즉 추가 데이터를 매체 내의 다른 깊이에 저장함으로써 저장 매체를 삼차원적으로 이용하는 것이다. 듀얼-층 DVD 및 블루-레이 디스크는 이러한 기법의 예들이며, 두 개의 별개의 기록층에 데이터를 독립적으로 저장하는데, 이러한 기록층은 디스크 구조물 내에 적층되고 레이저 빔 초점을 조절함으로써 액세스된다. 이러한 방식으로 기록 매체에 통합될 수 있는 별개의 층들의 개수는 물리적 특성에 의하여, 예를 들어 중량 및 두께에 의하여 제한되고, 깊이 차원에서의 데이터 밀도는 층들 사이의 물리적 간격에 의해서 역시 제한된다.
저장 밀도를 증가시키기 위한 제 2 기법은 저장 시스템의 광학적 해상도를 증가시키는 것이다. 종래에는, 광학적 데이터 저장 해상도는 광의 회절 속성에 의하여 제한되었다. 밀도는 광학기의 조리개수를 증가시킴으로써, 또는 쓰기/읽기를 위해 사용되는 광원의 파장을 감소시킴으로써(즉 주파수를 증가시킴으로써) 더 높아질 수 있다. 그러나, 이러한 경우 모두에서, 기록 피쳐 크기를 쓰기 빔의 반파장보다 더 작게 만들거나, 또는 반대로 읽기 빔의 반파장보다 더 작은 피쳐를 검출하는 것은 어렵다.
최근에, 쓰기 빔의 특수한 편광 상태를 이용하거나, 대상물의 후면 개구(back aperture)에서의 퓨필 함수(pupil function)가 아포다이징되는(apodised) 원거리-필드 고해상도 기록 방법들이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 방법들은 50 나노미터보다 작은 해상도를 얻을 수 없다. 추가적으로, 이러한 방법을 사용하는 비트 순차적 기록 방법은 본질적으로 속도가 느리고, 따라서 데이터 쓰루풋이 제한된다.
그러므로 초고밀도 광학적 데이터 저장을 위한 가장 바람직한 특성들은, 높은 광학적 해상도, 벌크 기록 매체의 세 개의 차원 모두를 이용할 수 있는 능력(즉 상이한 재료로 제조된 분리된 별개의 기록층을 적층할 필요가 없어짐), 및 기록 및 복제 모두에 대한 높은 데이터 쓰루풋이다. 이러한 중요한 기준들에서 우수한 성능을 얻을 수 있는 개선된 광학적 데이터 저장 방법 및 시스템에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
일 양태에서, 본 발명은 광학적으로 판독가능한 데이터를 기록하는 방법으로서:
제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 매체의 속성의 변경을 유도할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하는 제공된 기록 매체를 이용하고, 속성의 변화는 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있고,
상기 기록 매체의 영역을 상기 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 제 1 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 충분한 세기를 가지고 상기 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하기에 충분한 지속기간을 가지는, 제 1 빔으로 조사하는 단계; 및
상기 기록 매체의 상기 영역을 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계로서, 상기 제 2 빔은 상기 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 일부에서 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나는 것을 저지하기에 충분한 로컬 세기 최대값을 가지는, 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계를 포함하는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명의 실시예는 보통의 회절 한계(diffraction limit)를 초과하여, 제 1 빔의 중심 스폿을 둘러싸는 광 방사선의 제 2 빔에 의하여 규정되는 영역에서의 기록 매체의 속성의 변화를 억제함으로써 해상도를 향상시킬 수 있다. 그 결과로서, 저장된 정보 상태를 나타내는 기록 매체에서의 속성의 변화가 발생하는데, 이러한 변화는 제 1 빔만 있었을 경우의 회절 한계에서 얻어지는 것보다 더 작은, 즉 더 높은 해상도이다.
다른 양태에서, 본 발명은 기록 매체에 저장된 데이터를 광학적으로 판독하는 방법으로서,
상기 기록 매체는 기록된 데이터와 대응하는 매체의 속성의 변화가 하나 이상의 영역에서 유도되는 광학적 활성 재료를 포함하고, 속성의 변화는 제 1 특성을 가지는 광 방사선에 대한 상기 매체의 응답을 통해 검출가능하고, 상기 매체의 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지가능하며,
상기 방법은:
상기 기록 매체의 영역을 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 제 1 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 제 1 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 충분한 세기를 가지고 상기 응답을 야기하기에 충분한 지속기간을 가지지만 상기 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하기에 불충분한 세기 및 지속기간을 가지는, 단계;
상기 기록 매체의 상기 영역을 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계로서, 상기 제 2 빔은 상기 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 일부에서 광 방사선의 상기 제 1 빔에 대한 상기 매체의 반응이 일어나는 것을 저지하기에 충분한 로컬 세기 최대값을 가지는, 단계; 및
상기 매체가 상기 조사된 영역의 중심부 내에서 광 방사선의 상기 제 1 빔에 대한 응답을 나타내는지 여부를 검출하는 검출 단계를 포함하는, 광학적 데이터 판독 방법을 제공한다.
본 발명의 기록 양태와 같이, 읽기 양태의 실시예들은 광 방사선의 제 1 빔의 중심 스폿을 바로 둘러싸는 영역에서의 재료 응답을 저지하는 메커니즘을 통해서 더 높은 해상도를 얻을 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 특성은 상이한 광학적 주파수를 포함한다. 다른 실시예들에서, 상기 제 1 및 제 2 특성은 상이한 편광 상태를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 및 제 2 특성은 다른 광학적 펄스폭을 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광 방사선의 제 1 빔은 가우시안 모양의 세기 분포를 가진다. 광학 기술 분야의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 가우시안 모양의 빔이 회절 한계형(diffraction limited) 공간 해상도를 가진다. 따라서, 예를 들어 제 1 빔이 800 나노미터의 파장을 가지는 광원으로부터 유도된다면, 약 400 나노미터의 최대 해상도가 얻어질 것으로 기대될 것이다.
몇 가지 실시예들에서, 제 2 빔은 환형 세기 분포를 가진다. 환형 세기 분포는, '도넛(doughnut)' 모양을 생성하기 위하여 예를 들어 라게르-가우시안(Laguerre-Gaussian) 모드를 가지는 원편광된(circularly polarised) 빔 또는 방위 편광된(azimuthally polarised) 빔을 집속시킴으로써 얻어질 수 있다.
바람직하게는, 제 1 빔 및 제 2 빔을 공간적으로 중첩시키고, 이들의 상대적인 세기를 적절하게 제어함으로써, 광학적 저장 해상도가 50 나노미터 미만까지 개선될 수 있다고 기대된다.
몇 가지 실시예들에서, 제 2 빔은 3-차원의 중공형 세기 분포를 제공하도록 형성된다. 이것은, 예를 들어 라게르-가우시안 모드(또는 위상 전하(topological charge)를 가지는 와류상(vortex phase))를 가지는 원편광된 빔과 동심 π 위상 천이를 가지는 원편광된 빔을 빔의 중심에서 조합하여 중공 형상을 형성함으로써 얻어질 수 있다. 동심 π 위상 천이를 가지는 원통형 편광된 빔을 빔의 중심에 집속함으로써 중공 케이지(cage) 형상이 생성될 수 있다.
바람직하게는, 제 1 빔의 중심 초점을 둘러싸는 3-차원의 공간에서 쓰기 동작 도중에 속성의 변화를 저지하거나 판독 동작 도중에 응답을 저지하기 위하여, 제 2 빔의 3-차원의 중공형 세기 분포가 이용될 수도 있다. 이를 통해, 물리적으로 계층화된 기록 구조를 형성할 필요가 없이, 벌크 기록 매체의 세 개의 차원 모두에서 모든 차원에 대해 비슷한 해상도로 정보 상태를 기록할 수 있다.
제 1 빔 및 제 2 빔은 펄스형 또는 연속파(CW) 광원으로부터 생성될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 제 1 빔 및 제 2 빔은 복수 개의 평행 빔을 포함한다. 예를 들어, 빔들의 퓨필 함수는 초점면에 다초점 어레이를 생성하도록 조정될 수 있다. 가우시안 모양의 초점 스폿을 가지며 제 1 빔과 대응하는 다초점 어레이와 중공 또는 환형 초점 스폿을 가지며 제 2 빔과 대응하는 다초점 어레이를 중첩시키면, 증가된 데이터 전송 레이트로 병렬 기록/복제가 가능해질 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 제 1 빔 및 제 2 빔의 편광 상태들은 정렬되고 포개져서 임의의 원하는 3-차원의 편광 방향을 생성한다. 바람직하게는, 이를 통해서 다수의 정보 상태가 기록 매체 내의 동일한 공간 위치에서 쓰기 빔의 편광 상태로 인코딩되게 된다.
본 발명의 읽기 양태에서, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답은 광대역 광 방사선/인광(phosphorescence)이다. 이에 따라, 예를 들어 광검출기를 사용하여 제 1 빔 및 제 2 빔이 인가되는 것에 응답하여 매체가 방사선을 방출하는지 여부를 검출함으로써 기록된 정보 상태가 판독될 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 광학적 데이터 기록 및 복제 장치로서:
제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우, 매체의 속성의 변화를 유도할 수 있고, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답을 생성할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하는 기록 매체를 홀딩하도록 구성되는 마운트로서, 속성의 변화 및 변화된 속성을 표시하는 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있는, 마운트;
상기 제 1 특성을 가지는 방출 방사선을 제어하도록 구성되는 제 1 광원;
상기 제 1 광원으로부터 방출되는 광 방사선의 제 1 빔을 상기 기록 매체의 영역으로 제어가능하게 집속하도록 구성되는 제 1 이미징 시스템으로서, 상기 광 방사선은 상기 제 1 빔의 중심부 내에서 최대값 세기를 가지는, 제 1 이미징 시스템;
제 2 특성을 가지는 방사선을 제어가능하게 방출하도록 구성되는 제 2 광원;
상기 제 2 광원으로부터 방출된 광 방사선의 제 2 빔을 상기 기록 매체의 영역에 제어가능하게 집속하도록 구성되는 제 2 이미징 시스템으로서, 상기 광 방사선은 상기 제 2 빔의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 제 2 빔의 중심부에 인접하는 상기 제 2 빔의 적어도 일부에서 로컬 세기 최대값을 가지는, 제 2 이미징 시스템; 및
상기 마운트에 홀딩된 기록 매체의 선택된 영역을, 상기 제 1 광원으로부터 방출되는 제 1 선택된 세기의 광 방사선과 상기 제 2 광원으로부터 방출되는 제 2 선택된 세기의 광 방사선으로 동시에 조사하여 데이터를 선택적으로 상기 기록 매체에 기록하거나 상기 기록 매체로부터 판독하도록, 적어도 제 1 광원, 제 1 이미징 시스템, 제 2 광원, 및 제 2 이미징 시스템을 제어하도록 구성되는, 제어기를 포함하는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치를 제공한다.
몇 가지 실시예들에서, 적어도 제 1 이미징 시스템은 제 1 빔이 기록 매체에 조사되는 것을 선택적으로 차단하도록 제어가능한 변조기를 포함한다. 바람직하게는, 변조기는 정보 상태의 변화가 매체에 기록되는지 여부, 및/또는 매체에 저장된 임의의 정보 상태가 판독되는지 여부를 결정하도록 제어될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제어기는 상기 기록 및 복제 장치의 쓰기 동작 및 읽기 동작 중 하나를 선택하도록, 적어도 제 1 광 빔의 세기를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 상대적으로 높은 세기가 쓰기 동작에 대하여 사용되는 반면에 더 낮은 세기는 읽기 동작에 대하여 이용될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 기록 매체는 디스크를 포함하고, 마운트는 디스크의 마운트를 고정하도록 구성되는 스핀들을 포함하는데, 스핀들은 디스크의 각속도가 제어되게 하는 제어가능한 속도를 가지는 모터에 의하여 작동된다. 제 1 및 제 2 이미징 시스템은 기록 매체의 선택된 영역이, 예를 들어 초점 스폿의 광학적 및/또는 기계적 포지셔닝에 의하여 방사상으로 병진(translate)되게 하도록 더욱 구성될 수도 있다. 몇 가지 실시예들에서, 디스크 기록 매체는, 이미징 시스템의 병진, 또는 추적 도중에 폐루프 피드백 메커니즘을 제공하도록 반사성, 금속성 또는 자기적 엘리먼트와 같은 방사상으로 배치된 검출가능한 추적 엘리먼트를 포함한다. 특히, 몇 가지 실시예들에서 이러한 장치는, 디스크에 대한 이미징 시스템의 방사상 위치를 유지하도록 구성되는 서버 제어기에 커플링되는 적어도 하나의 추적 엘리먼트 센서를 포함한다.
몇 가지 실시예들에서, 제 1 및 제 2 이미징 시스템은 복수 개의 평행 광 빔을 생성하도록 구성된다. 또한 몇 가지 실시예들에서, 제 1 및 제 2 이미징 시스템은 복수 개의 평행 광 빔을 선택적으로 형성하도록 포지셔닝되는 공간적 변조기(spatial modulator)를 각각 포함한다.
몇 가지 실시예들에서, 마운트 및/또는 이미징 시스템은 기록 매체의 선택된 영역이 기록 매체 내의 제어가능한 깊이에 위치되게 하도록 구성된다. 예를 들어, 제 1 빔 및 제 2 빔의 초점 스폿은 광학적 및 기계적 포지셔닝 중 하나 또는 양자 모두를 이용하여 기록 매체 내의 임의의 위치에 제어가능하게 위치될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 변화된 속성을 표시하는 상기 재료 응답은 광대역 광 방사선/인광이고, 상기 장치는 상기 제 1 빔 및 제 2 빔에 의한 상기 기록 매체의 조사 도중에 및/또는 그 이후에 방출된 방사선/인광의 존재를 검출하도록 구성되는 광검출기를 더 포함한다.
다른 양태에서, 본 발명은 광학적 데이터 저장 시스템으로서:
복수 개의 본 발명을 구현하는 광학적 데이터 기록 및 복제 장치;
각각의 광학적 데이터 기록 및 복제 장치와 연관되고, 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치의 마운트에 각각 선택적으로 로딩가능한 복수 개의 기록 매체; 및
상기 저장 시스템 내의 데이터의 기록 및 검색 요청을 수신하고, 수신된 요청을 완료하기 위해 요구되는 상기 시스템 내의 기록 매체를 식별하며, 요구된 기록 매체가 각각의 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치에 로딩되게 하고, 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치가 수신된 요청을 완료시키기 위하여 요구되는 기록 및/또는 검색 동작을 완료하게 하도록 구성되는, 저장소 제어기를 포함하는, 광학적 데이터 저장 시스템을 제공한다.
다른 양태에서, 본 발명은 복수 개의 층을 포함하는 기록 매체를 제공하는데, 적어도 하나의 층은 외부 보호층을 포함하고, 적어도 하나의 다른 층은 제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 상기 매체의 속성의 변화를 유도하고, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답을 생성할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하며, 상기 속성의 변화 및 변화된 속성을 표시하는 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있다.
몇 가지 실시예들에서, 기록 매체는 디스크를 포함한다.
더 나아가, 기록 매체는 광학적 활성 재료의 반대면에 배치되는 적어도 두 개의 보호층을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광학적 활성 재료는 제 1 여기 상태를 포함하고, 상기 제 1 여기 상태로의 천이는 제 1 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 유도될 수 있으며, 기록 매체의 속성의 변화는 제 1 여기 상태에 있을 경우 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 흡수에 의하여 초래된다. 이에 따라, 이러한 실시예에서 광학적 활성 재료는 큰 비선형 흡수 계수를 가지는 것이 바람직하다.
더욱이, 본 발명의 실시예에서, 제 2 특성을 가지는 광 방사선이 존재하면 제 1 여기 상태로부터의 신속한 천이가 유도되어, 매체의 속성의 변화를 저지한다.
본 발명의 실시예는 비닐기; 페닐기; 또는 카르보닐기를 포함하는 결합 시스템에서 풍부한 위치변동된(delocalised) 전자들을 가지는 유기 결합 분자(organic conjugated molecule)를 포함하는 광학적 활성 재료를 이용할 수 있다. 제 1 여기 상태로부터의 흡수를 통한 유도된 광-물리적/화학적 반응에 대하여, 본 발명의 실시예는: 아미드기; 카르보닐기; 에테르기; 또는 아민기와 같은 작용기들을 포함하는 광학적 활성 재료를 이용한다.
본 발명의 실시예에서, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답은 광대역 광 방사선/인광인데, 이것은 제 1 여기 상태로부터 접지 상태로의 붕괴에 의하여 획득되며, 이러한 경우 재료는 매우 큰 양자 수율, 예를 들어 10 퍼센트보다 큰 양자 수율을 가지는 광루미네슨스 프로세스(photoluminescence process)를 나타내는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 적합한 재료는 기록 매체 내의 작동 분자에 대한 큰 결합 파이 오비탈을 가지는 것들을 포함하여, 제 1 빔의 동작을 저지하는 제 2 빔의 기능을 향상시키고 제 2 여기 상태로부터 접지 상태로의 광자에 의하여 유도된 천이 레이트를 증가시킨다. 본 발명의 실시예에 적합한 후보 분자들에는: 쿠마린(coumarin) 및 그 유도체; 티오크산톤(thioxanthone) 및 그 유도체; 메타논(methanone) 및 그 유도체; 시클로펜타놈(cyclopentanome) 및 그 유도체; 또는 로다민(rhodamine) 및 그 유도체가 포함된다.
몇 가지 실시예들에서, 광학적 활성 재료층의 두께는 정보를 다수의 내부층에 저장하게 하기에 충분하다.
몇 가지 실시예들에서, 기록 매체는 방사상으로 배치된 검출가능한 추적 엘리먼트들을 가지는 추적층을 포함한다. 적합한 추적 엘리먼트는: 자기적 추적 엘리먼트; 광학적 추적 엘리먼트; 금속성 추적 엘리먼트; 및 물리적 추적 엘리먼트(피트(pits) 또는 홈과 같은) 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 다른 특징, 이점 및 적용예는 예시적인 실시예들의 이어지는 설명으로부터 명백해질 것인데, 이러한 설명은 당업자가 본 발명의 실시예들의 성질과 동작을 완전히 이해하게 하도록 제공되지만 이들은 전술된 설명 중 임의의 것에 기술되거나 본 명세서에 첨부되는 청구항에 정의되는 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 여겨져서는 안 된다.
본 발명의 실시예들이 이제 첨부 도면을 참조하여 설명될 것인데, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 피쳐를 지칭한다:
도 1 은 본 발명이 구현된 디스크 모양의 기록 매체를 예시한다;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시 기록 및 읽기 동작을 예시하는, 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 보여준다;
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시 기록 및 읽기 동작을 예시하는, 다른 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 보여준다;
도 4 는 본 발명을 구현하는 제 1 및 제 2 광 빔의 빔 형상과 초점 스폿 형상을 개략적으로 예시하는 도면이다;
도 5 는 본 발명을 구현하는 광학적 데이터 기록 및 판독 장치의 블록도이다;
도 6 은 도 5 의 제어기에 의하여 구현되는 예시적인 기록/판독 제어 알고리즘의 흐름도이다;
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 병렬 기록 및 판독을 위한 장치를 예시하는 도면이다;
도 8 은 본 발명을 구현하는 저지 빔 파워와 피쳐 크기 사이의 관련성을 예시하는 그래프이다;
도 9 는 단일-빔 기록을 본 발명의 일 실시예에 따르는 듀얼-빔 기록과 비교하는, 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 보여준다; 그리고
도 10 은 본 발명을 구현하는 광학적 드라이브를 포함하는 광학적 저장소 어레이 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 1 은 본 발명이 구현된 디스크 모양의 기록 매체를 예시한다;
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시 기록 및 읽기 동작을 예시하는, 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 보여준다;
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시 기록 및 읽기 동작을 예시하는, 다른 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 보여준다;
도 4 는 본 발명을 구현하는 제 1 및 제 2 광 빔의 빔 형상과 초점 스폿 형상을 개략적으로 예시하는 도면이다;
도 5 는 본 발명을 구현하는 광학적 데이터 기록 및 판독 장치의 블록도이다;
도 6 은 도 5 의 제어기에 의하여 구현되는 예시적인 기록/판독 제어 알고리즘의 흐름도이다;
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 병렬 기록 및 판독을 위한 장치를 예시하는 도면이다;
도 8 은 본 발명을 구현하는 저지 빔 파워와 피쳐 크기 사이의 관련성을 예시하는 그래프이다;
도 9 는 단일-빔 기록을 본 발명의 일 실시예에 따르는 듀얼-빔 기록과 비교하는, 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 보여준다; 그리고
도 10 은 본 발명을 구현하는 광학적 드라이브를 포함하는 광학적 저장소 어레이 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명이 구현된 디스크 모양의 기록 매체(100)는 단면도(102)에서 도시되는 바와 같은 다수 개의 층들을 포함한다. 디스크(100)는 종래의 방식으로 디스크를 회전시키기 위한 스핀들을 수용하기 위한 중심 홀을 가진다. 상부 보호층(104)은 하나 이상의 기록층(108)에 매칭된 굴절률을 가지는 내마모성 기판을 포함하고, 기록층들은 제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 매체의 속성의 변화를 유도하고, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답을 생성할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하며, 속성의 변화 및 변화된 속성을 표시하는 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 특정 실시예에서, 제 1 및 제 2 특성은 도 2 및 도 3 을 참조하여 더 자세하게 후술되는 바와 같이 광학적 주파수(즉 광자 에너지)이다.
하부 보호층(106)도 역시 제공된다.
도시된 구성에서, 결합된 제 1 및 제 2 레이저 빔(110)은 위로부터 디스크(100)에 조사된다. 상부 보호층(104)은 이러한 듀얼 빔에 대해 투명하다. 동작 시에, 빔들은, 아래에서 특히 도 4 를 참조하여 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 기록층(108) 내의 영역에 집속된다. 제 1 빔 및 제 2 빔의 형상과 세기를 적절하게 제어함으로써, 저장된 정보를 인코딩하도록 속성의 변화가 기록층(108) 내에서 유도될 수 있다. 저장된 정보는 또한, 다시 듀얼 빔(110)의 파라미터를 적절히 제어함으로써 파라미터 변화된 속성을 가지는 영역을 검출함으로써 판독될 수 있다.
기록층(108)은 디스크(100) 내에 방사상 간격마다 배치되는 마크(112)를 포함할 수 있다. 마크들은, 판독 및 쓰기 장치가 방사상 방향을 따라서 레이저 빔(110)의 위치를 추적하게 하는 광학적으로 검출가능한 속성을 가질 수 있다. 추가적으로, 예시된 디스크(100)는 자기적 재료의 정확하게 포지셔닝된 동심 링으로 구성되는 자기적 추적층(114)을 포함하는데 이것은 자기 프루브(116)에 의하여 검출될 수 있으며, 동작 도중에 디스크의 드리프트 및/또는 이동을 정정하도록 서보 시스템이 이용될 수 있다.
도 2 는 본 발명이 구현되는 매체의 기록층(108)에서 사용되기에 적합한 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 보여준다. 재료들은 속성의 변화가 제 1 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 유도될 수 있도록 특정한 물리적 및/또는 화학물질 특성을 보유할 수 있고, 속성의 변화는 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있다. 도 2 에 도시되는 에너지 레벨 다이어그램은, 제 1 특성이 제 1 광학적 주파수(또는 광자 에너지)이고, 제 2 특성이 다른 광학적 주파수(또는 광자 에너지)인 예시적인 재료를 나타낸다.
재료의 샘플은 최초에 에너지 레벨 다이어그램(200)에 의하여 표현된다. 재료에 있는 분자들은 제 1 접지 상태(202), 및 제 1 여기 상태(204)를 가지며, 여기 상태(204)와 접지 상태(202) 사이의 에너지 차에 대응하는 광학적 주파수를 가지는데, 접지 상태(202)로부터 여기 상태(204)로의 천이는 충분한 세기의 광학 필드가 존재할 경우에 유도된다.
재료에 있는 분자들은, 여기 상태(204)에 상대적인 대응하는 제 2 에너지 차를 가지는 제 2 접지 상태(206)를 가진다. 충분한 세기를 가지며 여기 상태(204)와 접지 상태(206) 사이의 에너지 차에 대응하는 주파수를 가지는 제 2 광학 필드가 존재하면, 여기 상태(204)로부터 접지 상태(206)로의 신속한 천이가 유도될 것이고, 이것은 후속하여 제 1 접지 상태(202)로 붕괴될 것이다.
이에 따라, '저지 필드(inhibition field)'라고도 알려지는 제 2 광학 필드가 존재할 경우, 재료의 속성에 변화가 생기지 않는다. 그러나, '기록 필드(recording field)'라고도 불리는 충분한 세기의 제 1 광학 필드가 존재할 경우, 그리고 저지 필드가 없을 경우, 분자들은 더 긴 기간동안 여기 상태(204)를 유지할 수 있다. 이러한 상태에서는, 기록 필드로부터 광자가 더 많이 흡수되면 재료의 광-물리적/화학적 변화가 생기게 되어, 결과적으로 이것의 특성 에너지 레벨의 변화가 생길 수 있다. 변화된 재료의 예시적인 에너지 레벨이 다이어그램(208)에 표시된다.
광학적으로 수정된 재료는 새로운 제 1 접지 상태(210), 및 제 1 광학 필드 주파수에 대응하는 에너지 차를 가지는 새로운 대응하는 여기 상태(212)를 가진다. 새로운 제 2 접지 상태(214)는 저지 필드 주파수에 대응하는 양만큼 새로운 여기 상태(212) 아래에 있는 에너지 레벨에 있다. 이에 따라, 저지 필드가 존재하면, 여기 상태(212)는 짧게 지속된다. 그러나, 저지 필드가 없으면 여기 상태는 더 길게 유지되고, 접지 상태(210), 접지 상태(214), 또는 더 낮은 다른 에너지 레벨로 다시 붕괴되는 동안 광-루미네슨스를 나타낼 수 있다. 결과적으로 얻어지는 광-루미네슨스가 수정된 재료가 존재한다는 것을 식별하기 위하여 검출될 수 있다.
그러므로, 알 수 있는 바와 같이, 제 1 광학적 주파수를 가지는 제 1 광학 필드가 재료의 변화를 유도하기 위하여 사용될 수 있고, 이것은 다시 재료를 제 1 광학 필드에 노출시킴으로써 후속해서 식별될 수 있다. 그러나, 저지 필드가 존재하면 속성의 이러한 변화는 억제되지 않을 수도 있다. 두 개의 필드들 사이의 세기 비율을 제어함으로써, 두 개의 재료 상태들 사이의 변환이 제어되고, 따라서 기록층(108) 내에 정보를 인코딩하기 위하여 사용될 수 있다.
위의 메커니즘이 효과적이 되게 하기 위해서, 광학적 활성 재료는 다음의 속성들을 가질 수 있다. 첫째로, 이것은 큰 흡수 계수를 가지는 분자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모든 3 개의 차원에서의 기록이 접지 상태(202)로부터 여기 상태(204)로의 천이를 가능하게 하려면 비선형 흡수 계수가 큰 것이 바람직하다. 적합한 재료들의 예는 비닐기, 페닐기 또는 카르보닐기를 포함하는 결합 시스템에서 풍부한 위치변동된 전자들을 가지는 유기 결합 분자를 포함한다.
둘째로, 재료는 여기 상태(204)로부터 광-물리적/ 화학적 반응을 유도할 수 있다. 예를 들어, 유기 분자는 아미드기, 카르보닐기, 에테르기 또는 아민기와 같은 몇 가지 활성기를 포함할 수 있다.
셋째로, 여기 상태(204)는 형광과 같은 광-루미네슨스 프로세스에 동반되는 접지 상태(202) 또는 접지 상태(206) 중 하나로 붕괴할 수 있으며, 이것은 이러한 목적을 달성하기 위해 예를 들어 10 퍼센트보다 더 큰 충분한 양자를 가질 수도 있다. 이러한 관점에서, 저지 필드의 기능을 향상시키고 여기 상태(212)로부터 접지 상태(202)로의 광자-유도된 천이 레이트를 증가시키려면, 기록 매체 내의 작동 분자에 대한 큰 결합 파이 오비탈이 요구될 수도 있다. 이러한 기준들을 만족시키기 위하여, 분자 후보는 쿠마린(coumarin) 및 그 유도체; 티오크산톤(thioxanthone) 및 그 유도체; 메타논(methanone) 및 그 유도체; 시클로펜타놈(cyclopentanome) 및 그 유도체; 또는 로다민(rhodamine) 및 그 유도체를 포함한다.
도 3 은 본 발명을 구현하는 다른 광학적 활성 재료에 대한 에너지 레벨 다이어그램을 도시한다. 재료는 에너지 다이어그램(300, 302)에 의하여 표현되는 두 개의 타입의 분자들을 포함하는데, 이들 중 하나는 개시자(initiator)이고 다른 것은 저지자(inhibitor)이다. 기록 필드가 존재하면 개시자 분자는 접지 상태(304)로부터 여기 상태(306)로 천이하고, 그 뒤에 삼중(triplet) 상태(308)로 붕괴할 수 있다. 추가적으로, 저지 필드가 존재하면 저지자 분자는 접지 상태(310)로부터 여기 상태(312)로 천이하고, 삼중 상태(314)로 붕괴할 수 있다.
삼중 상태(314)에 있는 저지자 분자가 없으면, 삼중 상태(308)에 있는 개시자 분자에 대하여 광자가 추가적으로 흡수되면 재료의 광-물리적/화학적 변화가 발생할 수 있고, 결과적으로 에너지 레벨 다이어그램(316)에 도시된 바와 같이 접지 상태(318), 여기 상태(320), 및 제 2 접지 상태(322)를 포함하는 수정된 에너지 레벨이 생길 수 있다. 에너지 레벨(316)을 가지는 수정된 재료를 검출하는 것은 도 2 에 도시되는 에너지 레벨(208)을 가지는 수정된 재료에 대한 것과 동일한 방식으로 수행될 수 있다는 것을 알 수 있다.
저지자 분자가 삼중 상태(314)로 여기되면, 이들은 라디칼과 같은 화학적 반응성 종(reactive species)을 형성할 수 있고, 이것이 재료의 속성에 천이가 발생하는 것을 막을 것이다. 예를 들어, 여기된 개시자에 의하여, 액티브 라디칼 생성 프로세스를 통한 중합(polymerization) 또는 중합해제(depolymerization) 반응이 이러한 전달을 수행할 수 있게 된다. 적당한 저지 효율을 얻기 위해서, 저지자는 반응성 종의 높은 양자 수율을 위한 삼중 상태를 가질 수 있다. 더 나아가, 반응성 종은 삼중 상태(314)의 에너지 레벨에서 개시자하고만 반응할 수 있고, 이것의 생성물이 삼중 상태(314)의 에너지 레벨로부터 생성될 수 있다.
위의 기준들 모두를 만족시키기 위하여, 개시자는 예를 들어 메타논 및 그 유도체 또는 시클로펜타놈 및 그 유도체일 수 있고, 저지자는 다이설파이드(disulphide) 및 그 유도체일 수 있다.
도 4 는 본 발명을 구현하는 제 1 광 빔(기록 또는 판독 광 빔)및 제 2 광 빔(저지 광 빔)의 빔 형상과 초점 스폿 형상을 개략적으로 예시하는 도면이다. 제 1 빔(402)은 빔 분할기(406)를 사용하여 제 2 빔(404)과 결합되고, 결합된 빔은 이미징 시스템(408)을 통해서 집속된다. 그러므로 두 개의 빔들은 디스크(100)와 같은 기록 매체의 기록층(108) 안에 있는 선택된 영역에 동시에 집속된다.
도 4 의 표의 제 1 열(410)에 예시되는 바와 같이, 제 1 빔은 중심부 안에 세기 최대값을 가지고, 도시된 예에서는 일반적으로 편구(oblate spheroid) 형상인 초점 스폿을 생성한다.
도 4 의 표의 열(412)에 예시되는 바와 같이, 제 2 빔은 중심 영역 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고 이러한 영역을 둘러싸는 대체적으로 환형인 세기 프로파일을 가지도록 형성될 수 있다. 또는, 열(414)에 도시된 바와 같이, 제 2 빔은 초점 영역 주위의 3 개의 차원에서 대체적으로 중공형인 세기 분포를 생성하도록 형성될 수 있다. 일반적으로, 제 2 빔의 원하는 특성은, 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 하나의 부분에서 로컬 세기 최대값을 가지는 것이다.
이에 따라, 제 1 빔을 기록 매체의 선택된 영역에 인가하면 초점 스폿 인근의 재료 속성의 기록 또는 판독이 발생할 수 있다. 예를 들어 환형 또는 3-차원 중공 영역의 형상인 저지 필드가 존재하면, 위의 도 2 및 도 3 을 참조하여 예시되는 바와 같이 둘러싸는 영역 내에서 관련된 프로세스가 저지되게 함으로써 기록 또는 판독 동작이 발생하는 볼륨을 한정한다. 그러므로, 본 발명의 실시예에 따르는 전체 듀얼-빔 동작은 기록 및 판독의 해상도가 증가되게 하고, 따라서 데이터 저장 밀도가 크게 증가되게 할 수 있다.
제 1 빔(402)의 형상은 회절 한계형(diffraction-limited) 공간 해상도를 가지는 통상적인 가우시안 프로파일일 수 있다. 제 2 빔(404)의 환형 형상은, '도넛(doughnut)' 모양을 생성하기 위하여 예를 들어 라게르-가우시안 모드를 가지는 원편광된 빔 또는 방위 편광된 빔을 집광시킴으로써 얻어질 수 있다. 중공-센터 형상(예를 들어 열(414)에 도시된 바와 같은 형상)은 라게르-가우시안 모드(또는 위상 전하(topological charge)를 가지는 와류상(vortex phase))를 가지는 원편광된 빔과 동심 파이 위상 천이를 가지는 원편광된 빔을 빔의 중심에서 조합함으로써 얻어질 수 있다. 동심 파이 위상 천이를 가지는 원통형 편광된 빔을 빔의 중심에 집광함으로써 중공 케이지 형상이 생성될 수 있다.
도 5 는 본 발명을 구현하는 광학적 데이터 기록 및 판독 장치의 블록도이다. 이러한 장치는 일반적으로 광학적 드라이브, 또는 간단히 드라이브라고 알려진다.
광학적 드라이브(500)는 기록 매체, 즉 광 디스크(100)를 홀딩하도록 구성되는 마운트(mounting; 502)를 포함한다. 마운트(502)는 중심 홀을 통해 디스크의 마운트를 고정하도록 구성되는 스핀들을 포함하는데, 이것은 디스크의 각속도가 제어되게 하는 제어가능한 속도를 가지는 모터에 의하여 작동된다.
레이저 소스(504)는 제 1 및 제 2 광원(506, 508)을 포함하고, 이들은 제 1 및 제 2 이미징 시스템(510, 512)을 통과한다. 기록/판독 및 저지 각각을 위하여 원하는 제 1 빔 및 제 2 빔 형상을 생성하기 위하여, 이미징 시스템(510, 512)은 도 4 를 참조하여 위에서 설명된 방식으로 배치된다. 미러(514) 및 빔 분할기(516)는 제 1 빔 및 제 2 빔을 결합시키기 위하여 사용된다. 그러면 결합된 빔은 추적 메커니즘 또는 도 5 의 간단한 블록도에서 미러(518) 및 렌즈(519)로 표시되는 광학적 헤드를 통해서 기록 매체(100)의 선택된 영역에 집속된다. 추적 시스템은 디스크(100)에 대하여 적어도 방사상으로 이동되도록 제어되어 기록/판독을 위하여 특정 트랙이 선택되게 할 수 있다.
서보 시스템(520)이 프루브(116)에 연결되며, 회전의 원하는 속도를 유지하도록 사용될 수 있는 피드백 루프 및 디스크(100)의 원하는 영역에 기록하거나 판독하기 위한 충분한 정밀도를 가지는 추적부(tracking)를 포함한다.
읽기 동작 도중에, 인가된 광학 필드에 응답하여 디스크(100)로부터 방출된 광은 추적 광학기(519, 518)를 통해서 되돌아오고, 빔 분할기(522)로부터 검출 시스템(524)으로 반사된다. 검출 시스템(524)은 감광성 검출기 및 읽기 정보를 복조하기 위한 복조기를 포함할 수 있다. 노이즈 및 잔여 레이저 빔을 제거하기 위하여 형광 패스 필터가 감광성 검출기 이전에 사용된다.
드라이브(500)의 컴포넌트들, 즉 레이저 소스(504), 서보 시스템(520), 추적 시스템(518, 519), 및 검출 시스템(524)은 전자 제어기(526)의 제어 하에 작동되는데, 전자 제어기는 통상적으로 마이크로프로세서, 적당한 프로그래밍부, 및 드라이브(500)의 컴포넌트들 사이에서 제어 신호를 전송하고 수신하기 위한 다른 전자 컴포넌트들을 포함한다.
기록 및 재생의 추가적 속성 및 파라미터는 DVD 및 블루-레이 디스크 기술과 같은 현존하는 광학적 저장 기술에 기초하고 있을 수도 있다. 예를 들어, 변조 기법(8-16 변조)이 디스크(100)에 기록되는 데이터를 인코딩하기 위하여 적용될 수 있다. 전체 디스크 매체에 걸쳐서 일정한 쓰루풋 및 일정한 데이터 밀도를 보장하기 위하여, 예를 들어 기록 및 판독을 위하여 60 m/sec의 속도인 일정한 선형 속도(CLV) 동작이 이용될 수 있다. 최소값 읽기 및 쓰기 사이클 시간에 노출되면, 쓰루풋은 CLV를 증가시킴으로써 개선될 수도 있다. 비트 기록의 쓰루풋은 T = CLV/d인데, CLV는 시스템에서 사용되는 일정한 선형 속도이고, d는 단일 비트의 길이이다(즉 물리적 디스크(100) 에서).
드라이브는 도 7 을 참조하여 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 병렬 기록 및 판독이 가능할 수 있다. 기록 및 판독 쓰루풋은 이에 따라 증가할 수 있다. 병렬 쓰기를 적용한 이후에, 전체 데이터 기록 쓰루풋은 Tdrive = p×T이고, p는 병렬 기록된 비트의 개수이다.
도 1 및 도 5 에 도시된 바와 같이, 자기적 추적층(114) 및 프루브(116)를 이용한 자기적 서보 시스템이 기록 및 판독이 계속되는 동안에 회전하는 디스크의 이탈(walk-off)을 초고 정밀도로 정정하기 위하여 사용된다. 서보 시스템은 판독 헤드, 마이크로-액츄에이터, 및 디지털 제어 회로를 포함할 수 있다. 서보 시스템의 주된 목적은 위치 에러 신호를 검출하고 위치 에러를 정정하는 것이다. 프루브(116)는 마이크로-액츄에이터에 의하여 작동되고, 자기적 트랙-홈(도 1 에 도시된 바와 같은 추적층(114) 내)을 가지는 디스크 표면 근처에 위치된다. 헤드의 위치는 트랙-홈에 사전 인코딩된 위치 신호를 판독함으로써 결정되는데, 이것은 광학적 헤드(518, 519)의 위치를 정정하기 위한 위치 에러 신호를 생성한다. 마이크로-액츄에이터를 제어하고, 위치 신호를 전송하며 광학적 기록 및 판독 시스템으로 서보 시스템의 샘플링 레이트를 조율하기 위하여 디지털 제어 회로가 사용된다. 서보 시스템으로부터의 위치 신호에 기초하여, 광학적 헤드를 구동하기 위하여 사용되는 액츄에이터는 레이저 빔의 상대적인 위치를 예를 들어 30 nm 미만의 초고 정밀도로 조절할 수 있을 수도 있다.
다른 실시예에서는(미도시) 광학적 서보 시스템이 이용될 수 있다. 광학적 서보 시스템은 사분(quarter)-광검출기, 비점수차(astigmatism) 광학기 및 미분 회로를 포함한다. 예를 들어 658 nm의 파장에서 작동하는 서보 레이저는 디스크(100)에 형성된 홈 구조에 일정하게 집속된다. 그러면 반사된 서보 레이저 빔은, 원형 및 원통형 렌즈들의 쌍으로 이루어지는 비점수차 광학기를 통과한 이후에 디스크의 이탈 정보를 운반한다. 사분-광검출기는 반사된 빔의 형상 변화를 감지할 수 있다. 사분-광검출기는 4 개의 신호(A, B, C 및 D)를 생성한다. 미분 회로는 이탈의 상태, 스핀들 속도, 추적 에러 및 포커싱 에러 신호를 판단하기 위하여 이러한 4 개의 신호를 사용할 수 있다. RF 신호는 4 개의 신호(A+B+C+D)를 합산함으로써 생성된다. RF 신호의 주파수로부터, 스핀들의 속도가 결정될 수 있다. 방사상 초점 에러는(A+C-B-D)/(A+B+C+D)에 의하여 측정될 수 있는데, 이것은 초점 에러 신호라고 불린다. 측방향 초점 에러(추적 에러 신호)는(A+B-C-D)/(A+B+C+D)로 측정될 수 있다. 디스크의 축상 및 측방향 트랙 위치에 대한 헤드의 대물 렌즈(519)의 상대 위치를 조절하기 위하여 광학적 헤드를 제어하는 액츄에이터에 대응하는 전류가 인가될 것이다.
도 6 은 제어기(526) 내에 구현될 수 있는 예시적인 기록/판독 제어 알고리즘의 단순화된 흐름도(600)를 도시한다. 쓰기 또는 판독의 경우에, 제 1 단계는 서보-시스템을 활성화(602)하고 검출 알고리즘을 수행(604)하는데, 이것이 적합한 추적 마크를 가지는 디스크의 존재를 확인한다. 만일 디스크가 존재하지 않으면(606), 에러가 보고된다(608).
결정 포인트(610)에서, 알고리즘은 데이터 읽기 동작 또는 데이터 기록 동작이 요구되는지 여부에 따라서 다른 경로를 따라 진행한다. 데이터 읽기(612)의 경우에, 제어기는 단계 614 에서 판독 빔을 활성화시킨다. 제어기는, 판독 빔의 세기 레벨이 광-루미네슨스 응답을 생성하기에 충분하지만, 재료 속성이 변화될(즉 기록의 경우에) 세기 레벨 보다는 아래가 되도록 보장한다. 또한, 제어기(526)는 단계 616 에서 스핀들 모터를 활성화시킨다. 통상적으로, 읽기 동작 도중에 몇 가지 형태의 표시 또는 다른 디스플레이가 생성되어(618), 판독이 발생되고 있는 임의의 관찰기(observer)에 대한 시각적 확정을 제공한다. 제어기는 모든 원하는 정보가 디스크(100)로부터 검색될 때까지 읽기 동작(620)을 계속하는데, 이러한 시점에 프로세스가 완료된다(622).
더 자세하게 설명하면, 판독 이전에 제어기는 표적화된 섹터를 찾기 위한 주소 검색을 수행할 수 있다. 디스크 위치를 검색하기 위하여, 제어기(526)는 서보 시스템(520)을 턴온하여 우선 트랙 위치를 찾는다. 그러면 제 1 빔(506)의 파워가 기록 동작 도중에 이용된 것의 1/10으로 감소되어 판독 중에 손상이 발생하는 것을 막는다. 축상 스캐닝이 수집된 형광을 검출함으로써 수행되어 표적화된 정보층을 검색한다. 디스크 위치가 확정되면, 제어기(526)는 듀얼-빔 모드로 전환되고, 레이저 게이팅(gating)을 디스크 회전과 동기시킨다. 검출 시스템(524) 내의 감광성 검출기가 검출된 광학적 데이터 신호를 대응하는 디지털 전기 신호로 변환한다. 전기 신호는 디코더에 의하여 복조되고, 최종적으로 검색된 데이터로서 호스트 디바이스로 전달된다.
데이터 기록의 경우에, 제어기는 우선 기록할 데이터를 단계 624 에서 수신한다. 단계 626 에서, 기록 빔이 기록 매체의 속성의 변화가 생기게 하기에 충분한 세기로 활성화된다. 저지 빔도 역시 활성화된다(628). 판독의 경우에서와 같이, 제어기는 단계 630 에서 스핀들 모터를 활성화시킨다. 그러면 데이터의 입력 블록이 완전히 기록된 기록될 때까지 기록 동작이 진행된다(632). 단계 634 에서, 제어기는 데이터의 추가적 블록이 기록되어야 하는지 여부를 결정하고, 그렇다면 단계 624 로 복귀한다. 그렇지 않으면, 기록 프로세스가 종료된다(622).
본 발명의 실시예에서, 기록 및 판독 쓰루풋을 크게 증가시키기 위하여 병렬 기록 동작도 역시 가능하다. 병렬 기록 및 판독을 위하여 드라이브(500) 내에 구현되기에 적합한 장치(700)가 도 7 에 도시된다. 일반적으로, 장치(700)는 제 1 및 제 2(즉 기록/판독 및 저지) 빔들 각각의 빔 경로 내에 공간적 광 변조기(spatial light modulator; SLM)를 이용한다. SLM에 디스플레이되는 컴퓨터-생성 위상 패턴은 기록 매체 내에 다초점 어레이를 생성하기 위하여 사용된다.
특히, 제 1 빔 및 제 2 빔(702, 704)이 제 1 및 제 2 SLM(706, 708)을 향해 지향된다. SLM 디스플레이는 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 위상 패턴(710, 712)을 적절하게 생성했다. 또한 와류-위상 파면(714)을 추가하기 위하여 SLM(708) 사용될 수 있고, 또는 이러한 파면은 별개의 위상 플레이트를 통해 포함될 수 있다. 빔(702, 704)은 연속파(CW) 또는 펄스파일 수 있지만, 많은 수의 초점 스폿을 생성하는 경우에, 높은 피크 세기를 가지는 펄스형 모드가 CW 모드 동작보다 유리할 수 있다.
미러(716) 및 빔 분할기(718)는 제 1 빔 및 제 2 빔을 결합하도록 사용되고, 결합된 빔은 시준 광학기(720)를 통과해 지나간다. 대물 렌즈(722)는 광학 필드를 기록 매체(100) 상에 집속하기 위하여 사용된다. 그 결과로서, 도 7 에서 개략적으로 724, 726 으로 표시되는 제 1 빔 및 제 2 빔의 초점 스폿의 어레이가 얻어진다. 이러한 방식으로, 데이터 값의 대응하는 어레이가 동시에 기록되거나 판독될 수 있다. 특정한 정보 상태의 쓰기를 제어하기 위하여, 개개의 스폿은 SLM의 적합한 컴퓨터 제어에 의하여 턴온 및 턴오프될 수 있다.
SLM을 제어하기 위하여 사용되는 다초점 어레이 위상 패턴을 컴퓨터를 사용하여 생성하기 위하여, 초점면에서의 전기장의 평면내 콤 함수(comb function) 및 세기 가중 반복적 방법이 다초점 어레이에 높은 균일성을 유지시키기 위하여 적용될 수 있다. 아포다이징 및 편광해소(depolarization) 효과가 완전히 고려되는 벡터형 디바이 회절(vectorial Debye diffraction) 이론이 계산 프로세스에서 사용될 수 있다. 구체적으로 설명하면, 홀로그램 평면과 초점면 사이의 반복 알고리즘이 수행되어 높은 균일성을 가지는 회절 제한된 다초점 어레이를 획득할 수 있다. 접근법은, 균일한 평면 파면의 입력 전기장과 홀로그램 평면에서의 임의의 초기 위상 추정(guess)으로 시작한다. 이러한 파면의 디바이 적분 변환이 수행되어 초점면의 출력 전기장을 추정한다. 출력 평면의 대응하는 피크 세기의 사전 결정된 위치는 이상적인 피크 세기와 비교되고, 이것은 균등하게 가중치가 부여된 면내 콤(comb)이다. 두 개의 피크 세기 에러 ε이 계산되고, 초점면에 있는 복소 전기장의 진폭이 추가적으로 이상적인 콤 함수로 대체된다. 다초점 어레이에서의 균일성을 개선하기 위하여, 가중 인자가 도입된다:
여기서 
는 반복 회수이고, 
은 어레이의 m번째 초점 스폿이며 
는 피크 세기를 나타낸다. 각각의 초점 스폿에 효과적인 가중치 부여 동작을 수행한 이후에, 새로운 적응된 전기장을 역변환하면 입력 평면에서의 대응하는 필드가 얻어진다. 입력 평면에서의 진폭은 균일한 평면 파면의 경우와 더 이상 매칭되지 않고, 따라서 균일한 진폭에 의하여 더욱 대체된다. 입력 평면에서의 위상은 다음 반복에 대하여 유지된다. 이것은 하나의 반복을 완료시키고, 이러한 사이클은 n번째 반복의 세기 에러 ε이 n번째 수락가능한 오차 허용 범위, 예를 들어 0.01 까지 수렴할 때까지 반복된다. 입력 평면에서의 연속적으로 적응된 위상은 최종 다초점 어레이 위상 패턴이다.
이러한 알고리즘은 입사 파면의 형태와는 독립적이지만, 레이저 광의 파장에 의존하며, 따라서 두 개의 다른 주파수들의 광원이 기록을 위하여 이용되는 경우에 듀얼 빔에 대한 두 개의 SLM(706, 708)이 사용될 수 있다.
비록 x-선형 편광이 위의 알고리즘에 적용되지만, 계산된 위상은 SLM 위상 변조 이후에 변환될 수 있는 임의의 타입의 편광 상태에도 적용될 수 있다. 그러므로, 다초점 어레이에서의 편광 상태는 동일하고, 이것은 대물 렌즈의 후면 개구 평면에서의 편광 상태에 따른다.
본 발명을 구현하는 고해상도 듀얼-빔 기록 방법 및 장치의 효과를 시연하도록 개념적인 실험을 통한 증명 과정이 수행되었다. 도 8 및 도 9 는 이러한 실험들의 예시적인 결과들을 보여준다. 80 메가헤르쯔의 반복 레이트 및 800 나노미터의 파장에서 140 펨토초의 펄스폭을 가지는 펄스형 레이저 소스를 사용하여 제 1(기록) 빔이 생성되었다. 제 2(저지) 빔은 375 나노미터의 파장에서 CW 소스로부터 생성되었다.
도 8 은 기록 도중에 생성되는 결과적인 피쳐 크기와 제 2(저지) 빔의 파워 사이의 관련성을 예시하는 그래프(800)이다. 저지 빔 파워는 수평 축(802)에 표시되고 대응하는 피쳐 크기는 수직 축(804)에 표시된다. 저지 빔이 없으면, 데이터 포인트(806)에 의하여 표시되는 바와 같이, 약 220 나노미터의 피쳐 크기가 얻어졌다. 0.3 마이크로와트의 저지 빔 파워에 대하여, 포인트(808)에 의하여 표시되는 바와 같이, 피쳐 크기는 200 나노미터 바로 밑으로 감소되었다. 저지 빔의 파워가 0.6 마이크로와트까지 더욱 증가되면, 포인트(810)에 의하여 표시되는 바와 같이, 피쳐 크기는 120 나노미터 미만으로 감소되었다. 이것이 기록 빔의 회절 한계 아래의 피쳐 크기를 생성하기 위한 두 개의 듀얼-빔 기록 방법의 성능을 명확하게 보여준다.
도 9 는 0.3 마이크로와트의 저지 빔 파워의 경우의, 단일-빔 기록(902)과 듀얼-빔 기록(904)을 비교하는 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지들을 보여준다. 제 1 이미지(902)에 도시된 바와 같이, 기록 광학기의 회절 한계 때문에, 300 나노미터의 센터 거리에 중심을 두는 단일 기록 빔에 의하여 생성되는 비트 어레이는 각각의 개별 스폿들이 명확하게 구별되게 하지 않는다. 그러나, 0.3 마이크로와트의 파워를 가지는 저지 빔도 역시 활성 상태였다면, 개개의 스폿들을 200 나노미터의 센터 거리에 중심을 가지는 어레이 내에서 명확하게 구별하는 것이 가능하고, 이것이 데이터 저장 밀도를 증가시키는 본 발명의 실시예의 용량을 명확하게 예시한다.
극히 높은-용량 및 높은-밀도 데이터 저장을 위한 가능성 때문에, 본 발명의 실시예가 대용량 데이터 센터에서 적용될 것이라는 것이 기대된다. 도 10 은 데이터 센터에 이용될 수 있는 것과 같은 광학적 저장소 어레이 시스템을 예시하는 블록도(1000)이다. 이러한 시스템은 본 발명을 구현하는 복수 개의 드라이브(500)를 포함한다.
특히, 시스템(1000)은 호스트 컴퓨터(1002) 및 광학적 저장소 어레이(optical storage array; OSA)(1004)를 포함한다. OSA 자체는 복수 개의 유닛을 포함하고, 이들 각각은 물리적 매체들, 즉 디스크(1006)의 적층체를 포함한다. 선택기(1008)는 적층체(1006)로부터 특정한 원하는 디스크를 검색할 수 있는 기계적 디바이스를 포함하고 이것을 드라이브(500) 내에 마운트한다. 다중 디스크-드라이브 유닛들 모두는 전자적/마이크로프로세서 제어기(1010)의 제어를 받아 동작한다. 도시된 장치에서, 하나의 특정 다중-드라이브 유닛(1012)은 패리티 미디어를 보유하도록 체용되는데, 이것은 메인 저장 매체들 중 임의의 것에서 발생할 수 있는 임의의 에러를 검출하고 정정하기 위하여, 그리고 따라서 OSA에 저장된 정보의 무결성을 보장하도록 사용될 수 있다.
OSA(1004)의 성능을 최대화하기 위하여, 드라이브로부터 디스크를 선택하거나 드라이브로 디스크를 전달하기 위한 액세스 시간이 최적화된다. 제어기(1010)는 개개의 드라이브 유닛들의 액세스 시간을 동기화하기 위한 제어 알고리즘을 구현할 수 있다. 드라이브 유닛의 개수는 원하는 데이터 기록 및 판독 쓰루풋에 따라서 증가될 수 있다.
OSA(1004)는: 높은 기록 쓰루풋; 높은 저장 용량; 높은 판독 쓰루풋; 및 데이터 미러링 또는 복제의 관점에서 성능을 최적화하도록 설계될 수 있다.
기록 쓰루풋은 기록 파일 크기가 증가함에 따라 점진적으로 감소한다. 효율을 개선하기 위하여, 큰 파일 크기 데이터가 우선 나누어질(striped) 수 있다. 나누어진 데이터는 N 개의 동일한 드라이브에 걸쳐 기록되어, 쓰루풋을 N의 인자만큼 증가시킬 수 있다. 도 7 에 도시된 바와 같이 병렬 정보를 기록할 수 있는 드라이브들을 사용하면, OSA(1004)의 전체 쓰루풋은 Tosa = T×p×N일 수 있는데, 여기에서 T는 단일 비트 기록을 위한 전송 레이트이고, p는 기록할 병렬 비트수이며, N은 OSA 내에 연결된 드라이브들의 개수이다.
OSA(1004)는 또한 저장 용량을 크게 증가시킬 수 있다. 총저장 용량은 고밀도 저장 매체 디스크들의 개수에 의존한다. OSA(1004)의 전체 저장 용량은 Cosa = C×Nm×N인데, C는 단일 디스크의 저장 용량이고, Nm은 단일 드라이브의 적층체(1006) 내에 홀딩되는 디스크들의 개수이며, N은 드라이브들의 개수이다.
판독의 경우에, 선택기(1008)는 우선 판독할 어드레싱된 디스크를 검색할 수 있다. 데이터 판독의 쓰루풋을 높이기 위하여, 검색 시간이 최소화될 수 있다. 데이터가 드라이브(500)에 의하여 판독되면, 이것은 제어기(1010) 내의 버퍼로 전달된다. 제어기는 다른 물리적 주소로부터 얻어진 나뉜 데이터들을 조합하여 원래의 파일을 복원한다. 호스트 컴퓨터(1002)로 전송하기 이전에 데이터를 버퍼에 수집하면 읽기 쓰루풋을 가속화한다.
데이터 족제의 경우에, 다른 나뉜 데이터를 모든 개개의 드라이브로 전송하는 대신에, 데이터는 다른 물리적 주소에서 다른 디스크로도 역시 복제되는 선택된 드라이브들의 세트로 전송된다. 모든 드라이브 유닛들이 복제와 함께 단일 파일의 기록을 동시에 수행하기 위하여 사용될 수 있는 것은 아니기 때문에, 용량 및 데이터 쓰루풋이 감소된다. 디스크 미러링을 위한 OSA(1004)의 전체 저장 용량은 Cmirror = Cosa / Nmirror이고, 여기에서 Cosa는 미러링이 없는 OSA(1004)의 저장 용량이고, Nmirror는 이용된 복제 디스크의 총 개수이다. 디스크 미러링에 대한 쓰루풋은 Tmirror = Tosa / Nmirror인데, 여기에서 Tosa는 미러링이 없는 전체 쓰루풋이다.
앞서 논의된 부분에서, 본 발명을 구현하는 다양한 방법, 장치, 시스템 및 장치가 설명되었다. 이것들이 본 발명과 다양한 실시예에서의 실용적 구현예들을 온전하게 이해하는 것을 돕기 위하여 제공되었다는 것이 이해될 것이다. 이것들이 발명의 범위에 대한 임의의 특정한 한정 사항을 표시하려고 의도되는 것이 아니라는 것과 단지 일 예로서 제공되었다는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의하여 결정되어야 한다.
Claims (25)
- 광학적으로 판독가능한 데이터를 기록하는 방법으로서,
제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 매체의 속성의 변경을 유도할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하고 매체의 속성의 변경에 의해 데이터를 저장하는 기록층을 포함하는 제공된 기록 매체를 이용하고, 속성의 변화는 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있으며,
상기 방법은,
상기 기록층의 영역을 상기 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 제 1 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 제 1 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 충분한 세기를 가지고 상기 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하기에 충분한 지속기간을 가지는, 제 1 빔으로 조사하는 단계; 및
상기 기록층의 영역을 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계로서, 상기 제 2 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 일부에서 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나는 것을 저지하기에 충분한 로컬 세기 최대값을 가지는, 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계를 포함하는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 특성은 상이한 광학적 주파수를 가지는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 광 방사선의 제 1 빔은 가우시안 모양(Gaussian-shaped)의 세기 분포를 가지는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 빔은 환형 세기 분포를 가지는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 빔은 초점 영역 내에 3-차원의 중공형 세기 분포를 제공하도록 형성되는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 빔 및 제 2 빔은 복수 개의 평행 빔을 포함하는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 6 항에 있어서,
초점면에 다초점 어레이를 생성하도록, 상기 제 1 빔 및 제 2 빔의 퓨필 함수(pupil function)를 적용하는 단계를 포함하는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 제 1 항에 있어서,
초점 영역 내의 필드들의 선결정된 3-차원의 편광 방향(polarisation orientation)을 생성하도록, 상기 제 1 빔 및 제 2 빔의 선택된 편광 상태들을 정렬하고 중첩하는 단계를 포함하는, 광학적 판독가능 데이터 기록 방법. - 기록 매체에 저장된 데이터를 광학적으로 판독하는 방법으로서,
상기 기록 매체는 기록된 데이터와 대응하는 매체의 속성의 변화가 하나 이상의 영역에서 유도된 광학적 활성 재료를 포함하고 매체의 속성의 변화에 의해 데이터를 저장하는 기록층을 포함하고,
속성의 변화는 제 1 특성을 가지는 광 방사선에 대한 상기 매체의 응답을 통해 검출가능하고, 상기 매체의 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있으며,
상기 방법은,
상기 기록층의 영역을 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 제 1 빔으로 조사하는 단계로서, 상기 제 1 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 충분한 세기를 가지고 상기 응답을 야기하기에 충분한 지속기간을 가지지만 상기 기록 매체의 속성에 광학적으로 유도된 변화가 일어나게 하기에 불충분한 세기 및 지속기간을 가지는, 제 1 빔으로 조사하는 단계;
상기 기록층의 영역을 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계로서, 상기 제 2 빔은 조사된 영역의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 중심부에 인접한 조사된 영역의 적어도 일부에서 광 방사선의 상기 제 1 빔에 대한 상기 매체의 반응이 일어나는 것을 저지하기에 충분한 로컬 세기 최대값을 가지는, 제 2 빔으로 동시에 조사하는 단계; 및
상기 기록층이 상기 조사된 영역의 중심부 내에서 광 방사선의 상기 제 1 빔에 대한 응답을 나타내는지 여부를 검출하는 검출 단계를 포함하는, 광학적 데이터 판독 방법. - 제 9 항에 있어서,
변화된 속성을 표시하는 상기 응답은 광대역 광 방사선/인광(phosphorescence)이고,
상기 검출 단계는 상기 매체가 상기 제 1 빔 및 제 2 빔이 인가되는 것에 응답하여 방사선을 방출하는지 여부를 검출하는 단계를 포함하는, 광학적 데이터 판독 방법. - 광학적 데이터 기록 및 복제 장치로서,
제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우, 매체의 속성의 변화를 유도할 수 있고, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답(material response)을 생성할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하는 기록층을 포함하는 기록 매체를 홀딩하도록 구성되는 마운트로서, 속성의 변화 및 변화된 속성을 표시하는 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있는, 마운트(mounting);
상기 제 1 특성을 가지는 방출 방사선을 제어하도록 구성되는 제 1 광원;
상기 제 1 광원으로부터 방출되는 광 방사선의 제 1 빔을 상기 기록층의 영역으로 제어가능하게 집속하도록 구성되는 제 1 이미징 시스템으로서, 상기 광 방사선은 상기 제 1 빔의 중심부 내에서 최대값 세기를 가지는, 제 1 이미징 시스템;
제 2 특성을 가지는 방사선을 제어가능하게 방출하도록 구성되는 제 2 광원;
상기 제 2 광원으로부터 방출된 광 방사선의 제 2 빔을 상기 기록층의 영역에 제어가능하게 집속하도록 구성되는 제 2 이미징 시스템으로서, 상기 광 방사선은 상기 제 2 빔의 중심부 내에서 로컬 세기 최소값을 가지고, 상기 제 2 빔의 중심부에 인접하는 상기 제 2 빔의 적어도 일부에서 로컬 세기 최대값을 가지는, 제 2 이미징 시스템; 및
상기 마운트에 홀딩된 기록층의 선택된 영역을, 상기 제 1 광원으로부터 방출되는 제 1 선택된 세기의 광 방사선과 상기 제 2 광원으로부터 방출되는 제 2 선택된 세기의 광 방사선으로 동시에 조사하여 데이터를 선택적으로 상기 기록층에 기록하거나 상기 기록층으로부터 판독하도록, 적어도 제 1 광원, 제 1 이미징 시스템, 제 2 광원, 및 제 2 이미징 시스템을 제어하도록 구성되는, 제어기를 포함하는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 이미징 시스템은 상기 제 1 빔에 의하여 상기 기록층의 조사를 선택적으로 제어하도록 제어가능한 변조기를 포함하는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 기록 및 복제 장치의 쓰기 동작 및 읽기 동작 중 하나를 선택하도록, 적어도 제 1 광 빔의 세기를 제어하도록 구성되는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 이미징 시스템은 복수 개의 평행 광 빔을 생성하도록 구성되는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 이미징 시스템은 상기 복수 개의 평행 광 빔의 선택적 형성을 가능하게 하도록 포지셔닝되는 공간적 변조기를 각각 포함하는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 제 11 항에 있어서,
변화된 속성을 표시하는 상기 재료 응답은 광대역 광 방사선/인광이고,
상기 장치는 상기 제 1 빔 및 제 2 빔에 의한 상기 기록층의 조사 도중에, 조사 이후에, 또는 조사 도중과 이후에 방출된 방사선/인광의 존재를 검출하도록 구성되는 광검출기를 더 포함하는, 광학적 데이터 기록 및 복제 장치. - 광학적 데이터 저장 시스템으로서,
복수 개의 제 11 항에 따른 광학적 데이터 기록 및 복제 장치;
각각의 광학적 데이터 기록 및 복제 장치와 연관되고, 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치의 마운트에 각각 선택적으로 로딩가능한 복수 개의 기록 매체; 및
상기 저장 시스템 내의 데이터의 기록 및 검색 요청을 수신하고, 수신된 요청을 완료하기 위해 요구되는 상기 시스템 내의 기록 매체를 식별하며, 요구된 기록 매체가 각각의 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치에 로딩되게 하고, 연관된 광학적 데이터 기록 및 복제 장치가 수신된 요청을 완료시키기 위하여 요구되는 기록 동작, 검색 동작, 또는 기록 및 검색 동작을 완료하게 하도록 구성되는, 저장소 제어기를 포함하는, 광학적 데이터 저장 시스템. - 기록 매체로서,
외부 보호층을 포함하는 적어도 하나의 층, 및
제 1 특성을 가지는 광 방사선이 존재할 경우 상기 매체의 속성의 변화를 유도하고, 변화된 속성을 표시하는 재료 응답을 생성할 수 있는 광학적 활성 재료를 포함하며, 매체의 속성의 변화에 의해 데이터를 저장하는, 기록층
을 포함하고,
상기 속성의 변화 및 변화된 속성을 표시하는 응답은 제 2 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 저지될 수 있는, 기록 매체. - 제 18 항에 있어서,
디스크를 포함하는, 기록 매체. - 제 18 항에 있어서,
상기 광학적 활성 재료는 제 1 여기 상태를 포함하고, 상기 제 1 여기 상태로의 천이는 제 1 특성을 가지는 광 방사선에 의하여 유도될 수 있으며, 기록 매체의 속성의 변화는 제 1 여기 상태에 있을 경우 제 1 특성을 가지는 광 방사선의 흡수에 의하여 초래되는, 기록 매체. - 제 20 항에 있어서,
상기 광학적 활성 재료는, 제 2 특성을 가지는 광 방사선의 존재가 제 1 여기 상태로부터의 신속한 천이를 유도하게 하여 매체의 속성의 변화를 저지하는 속성을 가지는, 기록 매체. - 제 18 항에 있어서,
변화된 속성을 표시하는 상기 재료 응답은 제 1 여기 상태로부터 접지 상태로의 붕괴(decay)로부터 초래된 광대역 광 방사선/인광인, 기록 매체. - 제 18 항에 있어서,
광학적 활성 재료층의 두께는 정보를 다수의 내부층에 저장하게 하기에 충분히 두꺼운, 기록 매체. - 제 18 항에 있어서,
방사상으로 배치된 검출가능한 추적 엘리먼트들을 가지는 추적층(tracking layer)을 포함하는, 기록 매체. - 제 24 항에 있어서,
상기 추적 엘리먼트는: 자기적 추적 엘리먼트; 광학적 추적 엘리먼트; 금속성 추적 엘리먼트; 및 물리적 추적 엘리먼트 중 하나 이상을 포함하는, 기록 매체.
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