KR19990072653A - Near field type optical storage medium and optical data storage system therefor - Google Patents
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Abstract
광학적 데이터저장시스템은 니어필드를 발생하는 고체함침렌즈 또는 고체함침광학계를 구비한 광픽업을 이용하여 광학적 저장매체에 정보를 쓰거나 읽는다. 광학적 저장매체는 고체함침렌즈 또는 고체함침광학계에 마주보는 광학적 투과층의 한 쪽 표면의 반대가 되는 다른 쪽 표면에 놓인 기록층을 구비한다. 광학적 트과층의 두께는 사용하는 광의 한 파장 보다 크며, 고체함침렌즈(또는 고체함침광학계)와 광학적 투과층의 표면들간의 간격은 사용하는 광의 한 파장보다 작다. 따라서, 본 발명은 에어갭 속이나 에어갭과 기록층사이의 저장매체 내부에서 반사되는 광빔이 기록층에서 반사되는 광빔에 노이즈로 작용하지 않게 한다. 또한, 본 발명은 광학적 저장매체의 외부표면이 되는 보호층 또는 기판의 두께를 두껍게 할 수 있으므로, 먼지나 흠집 등에 있는 경우에도 광학적 저장매체에 정보를 정확하게 쓰거나 읽어낼 수 있다.An optical data storage system writes or reads information to an optical storage medium using an optical pickup with a solid impregnation lens or a solid impregnation optical system generating nearfield. The optical storage medium includes a recording layer lying on the other surface opposite to one surface of the optical transmission layer facing the solid impregnation lens or the solid impregnation optical system. The thickness of the optical twist layer is larger than one wavelength of the light used, and the spacing between the surfaces of the solid impregnated lens (or solid impregnated optical system) and the optical transmission layer is smaller than one wavelength of the light used. Accordingly, the present invention prevents the light beam reflected in the air gap or inside the storage medium between the air gap and the recording layer from acting as a noise on the light beam reflected from the recording layer. In addition, the present invention can thicken the thickness of the protective layer or the substrate to be the outer surface of the optical storage medium, so that even if there is dust or scratches, information can be accurately written to or read from the optical storage medium.
Description
본 발명은 니어필드형 광학적 저장매체 및 이를 위한 집속광학계를 구비한 광학적 데이터저장시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈와 같은 니어필드 집속광학계를 구비한 광픽업과 함께 사용되는 광학적 저장매체 및 이에 대한 정보의 쓰기 그리고/또는 읽기를 행하는 니어필드 광학적 데이터저장시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical data storage system having a nearfield optical storage medium and a focusing optical system, and more particularly, to an optical data storage system having a nearfield focusing optical system such as a solid impregnation optical system or a solid impregnation lens. And a near field optical data storage system for writing and / or reading information about an optical storage medium.
광학적 데이터저장시스템에서, 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈를 구비한 광픽업은 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈와 광학적 저장매체 사이에 형성되는 니어필드(near field)를 이용하여 광학적 저장매체에 대한 정보의 쓰기 그리고/또는 읽기를 행한다.In an optical data storage system, an optical pickup with a solid impregnation optical system or a solid impregnation lens is used to collect information about an optical storage medium using a near field formed between the solid impregnation optical system or the solid impregnation lens and the optical storage medium. Write and / or read.
도 1 및 도 2는 기존의 광학적 저장매체로 사용되는 광디스크를 보여주는 것으로, 도 1은 기존의 광디스크가 카타디옵트릭(catadioptric) 고체함침광학계를 구비한 광학적 데이터저장시스템과 함께 사용되는 경우를 보여주고, 도 2는 기존의 광디스크가 굴절형 고체함침렌즈를 구비한 광학적 데이터저장시스템과 함께 사용되는 경우를 보여준다.1 and 2 show an optical disk used as a conventional optical storage medium, and FIG. 1 shows a case where the conventional optical disk is used with an optical data storage system having a catadioptric solid-immersion optical system. 2 shows a case where a conventional optical disk is used with an optical data storage system having a refractive-type solid-impregnated lens.
도 1에서, 송수광부(10)로부터 출사되는 광빔(1)은 반사거울(12)에 의해 반사되어, 카타디옵트릭 고체함침광학계(14)로 입사한다. 고체함침광학계(14)를 지지하는 슬라이더(slider; 16)는 광디스크와 같은 광학적 저장매체(18)와 슬라이더(16)의 상대적인 운동에 의해 발생되는 에어베어링을 통하여 고체함침광학계(14)를 기체역학적으로 부상시킨다. 그 결과, 고체함침광학계(14)와 광학적 저장매체(18)의 보호층(183) 간에는 에어갭(air gap)이 발생한다. 이 에어갭의 간격, 즉 고체함침광학계(14)와 광학적 저장매체(18)의 마주보는 표면들간의 거리는, 예를 들면, 사용 광의 한 파장 길이이내가 되도록 유지되며, 바람직하게는 사용 광의 한 파장보다 매우 작게 유지된다. 카타디옵트릭 고체함침광학계(14)는 반사거울(12)로부터 입사하는 광빔(1)을 굴절 및 반사시켜, 광학적 저장매체(18)와 마주보는 자신의 표면에 집속된 빔스폿을 형성한다. 이 빔스폿은 고체함침광학계(14)와 광학적 저장매체(18)의 표면 사이의 에어갭에 니어필드를 형성한다.In FIG. 1, the light beam 1 emitted from the light receiving and receiving unit 10 is reflected by the reflecting mirror 12 and enters the catadioptric solid-impregnation optical system 14. A slider 16 supporting the solid impregnation optical system 14 is used to aerodynamically convert the solid impregnation optical system 14 through an air bearing generated by the relative movement of the slider 16 and the optical storage medium 18 such as an optical disc. Injury As a result, an air gap occurs between the solid impregnation optical system 14 and the protective layer 183 of the optical storage medium 18. The spacing of this air gap, i.e., the distance between the opposing surfaces of the solid impregnated optical system 14 and the optical storage medium 18, is maintained to be within, for example, one wavelength of the use light, preferably one wavelength of the use light. Is kept much smaller. The catadioptric solid-state impregnation optical system 14 refracts and reflects the light beam 1 incident from the reflecting mirror 12 to form a beam spot focused on its surface facing the optical storage medium 18. This beam spot forms a near field in the air gap between the solid impregnation optical system 14 and the surface of the optical storage medium 18.
도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템은, 도 1에 보여진 카타디옵트릭 고체함침광학계(14) 대신에, 집광을 위한 대물렌즈(24), 및 굴절형 고체함침렌즈(26)를 구비한다. 송수광부(20)는 대물렌즈(24)에 최적화된 직경을 갖는 광빔(1)을 출사하며, 반사거울(22)은 송수광부(20)로부터 출사되는 광빔(1)을 대물렌즈(24) 쪽으로 반사시킨다. 대물렌즈(24)는 반사거울(22)로부터 입사하는 광빔(1)을 고체함침렌즈(26)에 집광시키며, 고체함침렌즈(26)에서 집광된 빔스폿은 광학적 저장매체(18)와 마주보는 표면과 광학적 저장매체(18)의 보호층(183) 사이에 니어필드를 형성한다. 대물렌즈(24) 및 고체함침렌즈(26)는 슬라이더(28)에 의해 지지되며, 슬라이더(28)는 도 1에 보여진 슬라이더(16)와 마찬가지로 고체함침렌즈(26)를 기체역학적으로 부상시키며, 고체함침렌즈(26)와 광학적 저장매체(18) 사이에 사용 광의 1파장길이 이내의 간격을 갖는 에어갭을 형성한다.The optical data storage system shown in FIG. 2 has an objective lens 24 for condensing, and a refractive type solid impregnation lens 26, instead of the catadioptric solid-impregnation optical system 14 shown in FIG. The transmitter / receiver 20 emits a light beam 1 having a diameter optimized for the objective lens 24, and the reflection mirror 22 directs the light beam 1 emitted from the transmitter / receiver 20 toward the objective lens 24. Reflect. The objective lens 24 condenses the light beam 1 incident from the reflective mirror 22 onto the solid impregnation lens 26, and the beam spot condensed by the solid impregnation lens 26 faces the optical storage medium 18. A near field is formed between the surface and the protective layer 183 of the optical storage medium 18. The objective lens 24 and the solid-impregnated lens 26 are supported by the slider 28, and the slider 28, like the slider 16 shown in FIG. 1, floats the solid-impregnated lens 26 in aerodynamic manner, An air gap is formed between the solid impregnation lens 26 and the optical storage medium 18 with an interval within one wavelength of the use light.
도 1 또는 도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템에서, 광학적 저장매체(18)와 마주보는 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 표면의 기설정된 위치인 니어필드발생부에 빔스폿이 형성된다. 일반적으로 도 1 또는 도 2에 보여진 시스템은 1 이상의 개구수(numerical aperture, NA)에 대응하는 미소 빔스폿을 광학적 저장매체(18)에 대한 정보의 쓰기 또는 읽기에 사용한다. 사용광의 파장(λ)이 650nm인 경우, 니어필드발생부에 빔스폿을 형성하는 광빔은 대략 110nm 간격의 에어갭 및 70∼90nm 두께의 보호층(183)을 통과하여 광학적 저장매체(16)의 기록층에 전달된다. 기록층은 광학적 저장매체(18)의 보호층(183) 및 기판(181) 사이에 놓이며, 이 기록층에서 반사된 광빔은 다시 보호층(183) 및 에어갭을 투과하여 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)로 전달된다.In the optical data storage system shown in FIG. 1 or FIG. 2, a beam spot is formed in a near field generator, which is a predetermined position of the surface of the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26 facing the optical storage medium 18. Is formed. In general, the system shown in FIG. 1 or FIG. 2 uses micro beam spots corresponding to one or more numerical apertures (NAs) to write or read information about the optical storage medium 18. When the wavelength λ of the used light is 650 nm, the light beam forming the beam spot in the near field generating portion passes through the air gap at approximately 110 nm intervals and the protective layer 183 having a thickness of 70 to 90 nm, and thus the optical storage medium 16 Transferred to the recording layer. The recording layer is placed between the protective layer 183 of the optical storage medium 18 and the substrate 181, and the light beam reflected from the recording layer again penetrates the protective layer 183 and the air gap to provide a solid impregnation optical system 14 Or a solid impregnation lens 26.
일반적으로, 굴절과 전반사의 법칙에 의하여, 큰 개구수에 기여하는 광은 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 출사면, 즉, 저장매체(18)에 인접한 광학적인 투과면인 니어필드발생부에서 전반사된다. 그러므로, 에어갭의 간격이 사용 광의 파장(λ)보다 큰 경우, 광학적 저장매체(18)는 니어필드로부터 벗어난 영역에 위치하기 때문에, 큰 개구수에 기여하는 광은 저장매체(18)에서의 빔스폿 형성에 기여하지 못하게 된다. 다시 말하면, 저장매체(18)에서의 빔스폿의 형성에 기여하는 광빔은 에어갭을 통과하면서 개구수가 1보다 작게 된다. 그 결과, 사용 광의 파장보다 큰 간격의 에어갭을 통해 진행하는 광에 의해 저장매체(18)에 집속되는 광빔의 스폿사이즈(spot size)는 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 니어필드발생부에 형성된 빔스폿의 사이즈보다 크게된다.In general, by the law of refraction and total reflection, the light contributing to the large numerical aperture is the exit plane of the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26, that is, the optical transmission surface adjacent to the storage medium 18. It is totally reflected in the near field generator. Therefore, when the gap between the air gaps is larger than the wavelength? Of the light used, since the optical storage medium 18 is located in an area away from the nearfield, the light contributing to the large numerical aperture causes the beam in the storage medium 18 to It does not contribute to spot formation. In other words, the light beam contributing to the formation of the beam spot in the storage medium 18 passes through the air gap and has a numerical aperture smaller than one. As a result, the spot size of the light beam focused on the storage medium 18 by the light propagating through the air gap at a larger interval than the wavelength of the used light is determined by the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26. It becomes larger than the size of the beam spot formed in the near field generating part.
그러나, 에어갭의 간격이 사용 광의 한 파장보다 충분히 작은 경우, 바람직하게는, λ/4보다 작은 경우, 광학적 저장매체(18)에 입사되는 광빔의 스폿사이즈는 니어필드발생부에 형성되는 빔스폿의 사이즈에 가깝게 된다. 그러므로, 이러한 조건하에서, 도 1 또는 도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템은 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)를 이용하여 광학적 저장매체(18)의 기록층에 고밀도로 정보를 쓰거나 그로부터 정보를 읽어낼 수 있다.However, when the gap of the air gap is sufficiently smaller than one wavelength of the used light, preferably smaller than λ / 4, the spot size of the light beam incident on the optical storage medium 18 is the beam spot formed in the near field generating portion. It becomes close to the size of. Therefore, under these conditions, the optical data storage system shown in FIG. 1 or 2 writes information to or from the recording layer of the optical storage medium 18 at high density using a solid impregnation optical system 14 or a solid impregnation lens 26. Can read information
도 3은 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 표면과 광학적 저장매체(18)의 보호층(183) 사이의 니어필드가 형성되는 보여준다. 저장매체(18)와 마주보는 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 표면으로부터 보호층(183), 보다 정확하게는, 기록층까지의 간격(SRD)은 사용 광의 한 파장보다 작게되며, 저장매체(18)의 기록층은 니어필드효과가 발휘되는 거리 이내에 위치된다.3 shows that a near field is formed between the surface of the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26 and the protective layer 183 of the optical storage medium 18. The distance SRD from the surface of the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26 facing the storage medium 18 to the protective layer 183, more precisely, to the recording layer, is smaller than one wavelength of the light used. The recording layer of the storage medium 18 is located within a distance at which the near field effect is exerted.
기존 광디스크의 예는 미국특허번호 제5,470,627호에 기술되어있다. 이러한 기존 광디스크가 예를 들어 광자기디스크인 경우, 이 광자기디스크는 통상 기판 상에 차례로 놓이는 반사층, 제 1유전체층, 기록층, 제 2유전체층을 구비한다. 반사층은 500∼1000Å 두께의 알루미늄합금과 같은 금속으로 되며, 제 1유전체층은 150∼400Å 두께의 질화알루미늄(aluminum nitride) 또는 질화규소(silicon nitride)로 된다. 기록층은 150∼500Å 두께의, TbFeCo와 같은, 희토성전이금속합금(rear-earth transition-metal alloy)으로 된다. 그리고, 보호층은 400∼800Å 두께의 질화규소(Si3N4)로 된다.Examples of existing optical discs are described in US Pat. No. 5,470,627. When such an existing optical disk is, for example, a magneto-optical disk, this magneto-optical disk usually includes a reflection layer, a first dielectric layer, a recording layer, and a second dielectric layer which are sequentially placed on a substrate. The reflective layer is made of a metal such as an aluminum alloy having a thickness of 500 to 1000 GPa, and the first dielectric layer is made of aluminum nitride or silicon nitride having a thickness of 150 to 400 GPa. The recording layer is a rare-earth transition-metal alloy, such as TbFeCo, having a thickness of 150 to 500 microseconds. The protective layer is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ) having a thickness of 400 to 800 GPa.
그러나, 전술한 바와 같은 기존의 광디스크를 사용하는 경우 광학적 데이터저장시스템은 아래와 같은 두 가지 문제점들을 갖는다. 이러한 문제점들은 고체함침광학계(14)를 구비한 데이터저장시스템 및 고체함침렌즈(26)를 구비한 데이터저장시스템 둘 다에서 동일하게 발생한다. 그러므로, 설명의 편이를 위해, 이러한 문제점들을 기존의 광디스크 및 고체함침렌즈(26)에 관련하여 설명한다.However, when using the conventional optical disk as described above, the optical data storage system has the following two problems. These problems occur equally in both the data storage system with the solid impregnation optical system 14 and the data storage system with the solid impregnation lens 26. Therefore, for ease of explanation, these problems are described in relation to the existing optical disc and the solid-impregnated lens 26.
먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 구성을 갖는 기존 광디스크의 기록층에서 반사되는 광빔이 간섭에 의한 노이즈를 담게되는 문제점을 설명한다. 도 4는 굴절율 1.8을 갖는 고체함침렌즈(26)를 보여준다. 도 4에서, "에어갭반사광(NB)"은 고체함침렌즈(26)의 니어필드발생부에서 전반사되는 광빔과 고체함침렌즈(26) 및 광학적 저장매체(18) 사이의 에어갭에서 전반사되는 광빔을 나타내며, "기록층반사광(RB)"은 광학적 저장매체(18)의 기록층에서 반사되는 광빔을 나타낸다. 그 굴절율이 1.8인 경우, 고체함침렌즈(26)에서의 전반사각도 56.3도는 개구수 0.83에 해당한다. 도 5는 3가지 에어갭간격들에 대한 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)의 각-반사율(angle- reflectance)특성들을 보여준다. 도 5에서, 곡선들 (a)는 에어갭간격 50nm에 대한 각-반사율특성들을 보여주며, 곡선들 (b)는 에어갭간격 100nm에 대한 각-반사율특성들을 보여준다. 그리고, 곡선들 (c)는 에어갭간격 150nm에 대한 각-반사율특성들을 보여준다. 곡선들 (a) 내지 (c)에서, "++" 표기된 곡선들은 p편광된 광빔에 대한 각-반사율특성곡선이며 "--"표기된 곡선들은 s편광된 광빔에 대한 각-반사율특성곡선이다. 그리고, 수평축에 표기된 각은 고체함침렌즈(26)로부터 에어갭으로 진행하는 광빔이 갖는 입사각을 나타낸다.First, a problem in which the light beam reflected from the recording layer of the existing optical disk having the above-described configuration will contain noise due to interference will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 shows a solid impregnation lens 26 having a refractive index of 1.8. In FIG. 4, the "air gap reflecting light (NB)" is a light beam totally reflected at an air gap between the light beam totally reflected at the near field generating portion of the solid impregnation lens 26 and the solid impregnation lens 26 and the optical storage medium 18. &Quot; Recording layer reflection light RB " represents a light beam reflected from the recording layer of the optical storage medium 18. When the refractive index is 1.8, the total reflection angle 56.3 degrees in the solid impregnation lens 26 corresponds to the numerical aperture 0.83. 5 shows the angle-reflectance characteristics of the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26 for three air gap intervals. In FIG. 5, curves (a) show angular-reflectance characteristics for an air gap interval of 50 nm, and curves (b) show angular-reflectance characteristics for an air gap interval of 100 nm. And curves (c) show the angular-reflectivity characteristics for the air gap interval 150 nm. In curves (a) to (c), the curves labeled "++" are the angular-reflectance characteristic curves for the p-polarized light beam and the curves labeled "-" are the angular-reflectance characteristic curves for the s polarized light beam. The angle indicated on the horizontal axis represents the incident angle of the light beam traveling from the solid impregnation lens 26 to the air gap.
예를 들어, 광학적 저장매체(18) 및 고체함침렌즈(26) 사이에 존재하는 에어갭의 간격이 사용 광의 파장보다 커지는 경우, 고체함침렌즈(26)로부터 저장매체(18)로 진행하는 광빔중에서, 56.3도의 전반사각도 보다 더 큰 각도를 갖는 광빔의 부분, 특히, 높은 개구수, 예를 들면, 개구수 1.2 이상에 기여하는 광빔의 부분은, 에어갭을 투과하지 못하고 니어필드발생부 또는 에어갭 내부에서 전반사하게 된다. 에어갭반사광(NB)은, 개구수 1.5에 대한 반사율을 보여주는 도 5를 통해 알 수 있는 것처럼, 비교적 높은 반사율을 갖는다. 그리고, 에어갭과 기록층이 매우 가까이 있으므로, 에어갭반사광(NB)과 기록층반사광(RB) 간에는 간섭이 일어난다. 결국, 에어갭반사광(NB)은 기록층반사광(RB)에 대한 노이즈로서 작용하게 된다.For example, if the gap of the air gap existing between the optical storage medium 18 and the solid impregnation lens 26 is larger than the wavelength of the light used, the light beam proceeds from the solid impregnation lens 26 to the storage medium 18. A portion of the light beam having an angle greater than a total reflection angle of 56.3 degrees, in particular a portion of the light beam contributing to a high numerical aperture, for example, a numerical aperture 1.2 or more, does not penetrate the air gap and the near field generating portion or air It is totally reflected inside the gap. The air gap reflecting light NB has a relatively high reflectance, as can be seen from FIG. 5 showing the reflectance for the numerical aperture 1.5. Then, since the air gap and the recording layer are very close, interference occurs between the air gap reflecting light NB and the recording layer reflecting light RB. As a result, the air gap reflected light NB acts as noise to the recording layer reflected light RB.
다음으로, 광학적 저장매체(18)의 고밀도화에 의해 야기되는 문제점을 도 6을 참조하여 설명한다. 광학적 저장매체(18)가 고밀도 광학적 저장매체로 사용되도록 제작되는 경우, 정보기록을 위하여 폭 100∼150nm의 그루브(groove)들 또는 피트(pit)들이 기판(181)에 형성된다. 그루브들 또는 피트들 위에는 반사층 및 실제로 정보가 기록되는 기록층이 코팅에 의해 차례로 놓여진다. 그리고, 기록층 위에는 150∼200nm 두께의 보호층(183)이 형성된다. 그루브들 또는 피트들을 형성함에 의해 기판(181) 상에 형성되는 요철구조(185)는 도 6에서 쐐기모양 또는 우물형태로 표현되었다. 보호층(183)에 의해 코팅되는 기록층의 깊이는 그루브들 또는 피트들의 폭 보다 더 크게되므로, 고체함침광학계(14) 또는 고체함침렌즈(26)로부터 광학적 저장매체(18)로 입사하는 광빔(1)은 그루브들 또는 피트들, 정확하게는, 기록층에 도달하지 못하고, 보호층(183)의 표면 안쪽 근처에서 반사된다. 그 결과, 광학적 데이터저장시스템은 고밀도의 광학적 저장매체(18)에 대한 정보의 쓰기 그리고/또는 읽기를 행할 수 없게 된다.Next, a problem caused by the densification of the optical storage medium 18 will be described with reference to FIG. When the optical storage medium 18 is made to be used as a high density optical storage medium, grooves or pits having a width of 100 to 150 nm are formed in the substrate 181 for information recording. On the grooves or pits, a reflective layer and a recording layer on which information is actually recorded are placed in turn by the coating. Then, a protective layer 183 having a thickness of 150 to 200 nm is formed on the recording layer. The uneven structure 185 formed on the substrate 181 by forming grooves or pits is represented in wedge or well shape in FIG. 6. Since the depth of the recording layer coated by the protective layer 183 is larger than the width of the grooves or pits, the light beam incident from the solid impregnation optical system 14 or the solid impregnation lens 26 into the optical storage medium 18 ( 1) grooves or pits, precisely, do not reach the recording layer and are reflected near the inside of the surface of the protective layer 183. As a result, the optical data storage system is unable to write and / or read information about the high density optical storage medium 18.
전술의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈와 광학적 저장매체의 기록층 사이에, 전술한 에어갭반사광이 기록층반사광에 대한 노이즈로 작용하지 않도록 하는 소망된 두께를 갖는 광학적 투과층을 구비함으로써, 정보의 쓰기 또는 읽기를 위해 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈를 구비한 광픽업과 함께 사용되는 광학적 저장매체를 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above-mentioned problems is to provide a desired thickness between the solid impregnating optical system or the solid impregnating lens and the recording layer of the optical storage medium such that the above-mentioned air gap reflecting light does not act as noise to the recording layer reflecting light. By providing an optical transmission layer having a, an optical storage medium for use with an optical pickup having a solid impregnation optical system or a solid impregnation lens for writing or reading information.
본 발명의 다른 목적은 전술의 본 발명에 따른 광학적 저장매체에 정보를 기록하거나 그 저장매체로부터 정보를 읽어내기 위한 광픽업을 구비한 광학적 데이터저장시스템을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide an optical data storage system having an optical pickup for recording information to or reading information from the optical storage medium according to the present invention described above.
도 1은 기존의 광디스크 및 이를 위한 카타디옵트릭 고체함침렌즈를 구비한 기존의 광학적 데이터저장시스템을 나타낸 도면,1 is a view showing a conventional optical data storage system having a conventional optical disk and a catadioptric solid-impregnated lens therefor;
도 2는 기존의 광디스크 및 이를 위한 굴절형 고체함침렌즈를 구비한 기존의 광학적 데이터저장시스템을 나타낸 도면,2 is a view showing a conventional optical data storage system having a conventional optical disk and a refractive-type solid-impregnated lens therefor;
도 3은 도 1 또는 도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템에서 니어필드가 형성되는 부분을 보여주는 도면,3 is a view showing a portion where a near field is formed in the optical data storage system shown in FIG. 1 or 2;
도 4는 도 2의 시스템에서 발생하는 에어갭반사광 및 기록층반사광을 설명하기 위한 도면,4 is a view for explaining the air gap reflection light and the recording layer reflection light generated in the system of FIG.
도 5는 도 1 또는 도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템에서의 에어갭(air gap)변화에 따른 각-반사율특성그래프들을 나타낸 도면,5 is a graph showing angular-reflectance characteristic graphs according to air gap change in the optical data storage system shown in FIG. 1 or 2;
도 6은 도 1 및 도 2에 보여진 광학적 데이터저장시스템에서 광학적 저장매체의 기판에 형성된 요철구조가 광픽업에 의해 검출되지 않는 경우를 설명하기 위한 도면,FIG. 6 is a view for explaining a case where an uneven structure formed on a substrate of an optical storage medium is not detected by an optical pickup in the optical data storage system shown in FIGS. 1 and 2;
도 7은 카타디옵트릭 고체함침렌즈를 구비한 광학적 데이터저장시스템과 함께 사용되는 본 발명의 제 1실시예에 따른 광디스크를 나타낸 도면,7 shows an optical disk according to a first embodiment of the present invention for use with an optical data storage system having a catadioptric solid-impregnated lens;
도 8은 투과형 고체함침렌즈를 구비한 광학적 데이터저장시스템과 함께 사용되는 본 발명의 제 2실시예에 따른 광디스크를 나타낸 도면,8 shows an optical disk according to a second embodiment of the present invention for use with an optical data storage system having a transmissive solid-impregnated lens;
도 9는 광디스크의 기판에 형성된 요철구조가 도 9에 보여진 광학적 데이터저장시스템에 의해 검출됨을 설명하기 위한 도면,9 is a view for explaining that the uneven structure formed on the substrate of the optical disk is detected by the optical data storage system shown in FIG.
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 따른 광학적 데이터저장시스템을 나타낸 도면,10 is a view showing an optical data storage system according to a third embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 제 1실시예에 따른 광디스크의 단층 구조를 보여주는 도면,11 is a view showing a single layer structure of an optical disc according to a first embodiment of the present invention;
도 12는 도 11에 보여진 광디스크에서의 텍스쳐링(texturing)깊이에 따른 상대운동방해마찰력(stiction force)의 변화를 보여주는 그래프,FIG. 12 is a graph showing a change in relative frictional forces according to texturing depth in the optical disk shown in FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
10,20 : 송수광부12,22 : 반사거울10,20: light receiver 12,22: mirror reflection
64 : 고체함침광학계66,78 : 슬라이더64: solid impregnation optical system 66, 78: slider
68,88 : 광학적 저장매체76 : 고체함침렌즈68,88: optical storage medium 76: solid impregnated lens
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한, 집속광학계를 구비한 광픽업과 함께 사용되는 정보를 저장하기 위한 광학적 저장매체는, 기록층 및 보호층을 구비하며, 마주보는 집속광학계의 광학면과 기록층 까지의 거리가 사용하는 광의 파장보다 작고, 이 보호층의 두께는 상기 사용광의 파장보다 크다.In order to achieve the above object of the present invention, an optical storage medium for storing information used with an optical pickup having a focusing optical system includes a recording layer and a protective layer, and records the optical surface of the focusing optical system facing each other. The distance to the layer is smaller than the wavelength of light used, and the thickness of the protective layer is larger than the wavelength of the light used.
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 니어필드를 발생하는 집속광학계를 구비한 광픽업과 함께 사용되는 정보를 저장하기 위한 광학적 저장매체는, 사용하는 광의 한 파장보다 큰 두께를 갖는 광학적 투과층; 및 상기 집속광학계에 마주하는 상기 광학적 투과층의 한 쪽 표면의 반대가 되는 다른 쪽 표면에 놓인 기록층을 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, an optical storage medium for storing information used with the optical pickup having a near-field focusing optical system, the optical transmission layer having a thickness greater than one wavelength of the light to use; And a recording layer placed on the other surface opposite to one surface of the optical transmission layer facing the focusing optical system.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한, 광픽업을 이용하여 광학적 저장매체에 정보를 쓰거나 읽기 위한 광학적 데이터저장시스템은, 니어필드를 발생하는 집속렌즈를 구비한 광픽업; 및 사용하는 광의 한 파장보다 큰 두께를 갖는 광학적 투과층 및 상기 집속렌즈에 마주하는 상기 광학적 투과층의 한 쪽 표면의 반대가 되는 다른 쪽 표면에 놓인 기록층을 구비한 광학적 저장매체를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, an optical data storage system for writing or reading information on an optical storage medium using an optical pickup includes: an optical pickup having a focusing lens for generating a near field; And an optical storage medium having an optical transmission layer having a thickness greater than one wavelength of light to be used and a recording layer on the other surface opposite to one surface of the optical transmission layer facing the focusing lens.
본 발명에 따르면, 광픽업들을 이용하여 광학적 저장매체에 정보를 쓰거나 읽기 위한 광학적 데이터저장시스템은, 니어필드를 발생하는 집속광학계를 구비한 제 1 및 제 2광픽업들; 및 상기 제 1광픽업과 마주보는 한 쪽 표면을 갖는 제 1광학적 투과층 및 상기 제 2광픽업과 마주보는 한 쪽 표면을 갖는 제 2광학적 투과층과, 상기 제 1광학적 투과층의 다른 한 쪽 표면과 상기 제 2광학적 투과층의 다른 한 쪽 표면위에 각각 놓인 제 1기록층 및 제 2기록층을 구비한 단일 광학적 저장매체를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2광투과기판들은 사용하는 광의 한 파장보다 큰 두께를 가지며, 상기 집속광학계와 상기 광학적 투과층의 상기 한 쪽 표면간의 간격은 사용하는 광빔 한 파장보다 작게된다.According to the present invention, an optical data storage system for writing or reading information on an optical storage medium using optical pickups comprises: first and second optical pickups having a focusing optical system for generating a near field; And a first optical transmission layer having one surface facing the first optical pickup and a second optical transmission layer having one surface facing the second optical pickup, and the other side of the first optical transmission layer. A single optical storage medium having a first recording layer and a second recording layer respectively overlying a surface and the other surface of the second optically transmissive layer, the first and second optically transmissive substrates being one of the light used. It has a thickness larger than the wavelength, and the spacing between the focusing optical system and the one surface of the optical transmission layer is smaller than one wavelength of the light beam used.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 실시예들의 설명에서 동일한 참조번호를 갖는 구성요소들을 동일한 기능을 갖는 것으로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the description of the following embodiments, components having the same reference numerals are assumed to have the same function.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 광학적 데이저장시스템은, 송수광부(10), 반사거울(12), 카타디옵트릭 고체함침광학계(64), 및 슬라이더(66)를 구비한 광픽업과, 광학적 저장매체(68)를 포함한다. 도 7에 보여진 구성요소들은 도 1에 보여진 동일한 참조번호를 갖는 구성요소들과 동일한 광학적 기능을 수행하므로, 그 구체적인 설명을 생략한다.Referring to FIG. 7, the optical day storage system according to the first exemplary embodiment of the present invention includes a transceiver 10, a reflection mirror 12, a catadioptric solid-state impregnation optical system 64, and a slider 66. An optical pickup and an optical storage medium 68. Since the components shown in FIG. 7 perform the same optical functions as the components having the same reference numerals shown in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted.
광학적 저장매체(68)는 기판(681), 광학적으로 투명한 보호층(686), 그리고 기판(681) 및 보호층(683) 사이에 놓인 기록층을 구비한 것으로, 일반적으로 디스크 형태를 갖는다. 겹쳐쓰기가능한(overwritable) 광학적 저장매체(68)의 경우, 기록층은 기판(681)의 표면 위에 광학적으로 민감한 물질을 코팅함으로써 형성된다. 광학적 저장매체(68)는 카타디옵트릭 고체함침광학계(64)로부터 나온 광빔이 광학적 투과특성을 갖는 보호층(686)을 투과하여 기록층에 최소화된 빔스폿을 형성하도록 제작된다. 얇은 두께의 보호층(183)을 갖는 기존의 저장매체(18)와는 달리, 광학적 저장매체(68)는 사용 광의 파장보다 두꺼운 보호층(686)을 가지며, 이 보호층(686)과 고체함침광학계(64) 사이에 에어갭이 존재한다. 그러므로, 반사거울(12) 쪽에 위치한 고체함침광학계(64) 표면은 보호층(183)의 두께와 굴절율을 고려하여 광학적 저장매체(68)의 기록층에 최적화된 빔스폿을 형성하는 비구면을 갖는다.The optical storage medium 68 has a substrate 681, an optically transparent protective layer 686, and a recording layer interposed between the substrate 681 and the protective layer 683, and is generally in the form of a disk. In the case of an overwritable optical storage medium 68, the recording layer is formed by coating an optically sensitive material on the surface of the substrate 681. The optical storage medium 68 is fabricated such that the light beam from the catadioptric solid immersion optical system 64 passes through a protective layer 686 having optical transmission characteristics to form a minimized beam spot in the recording layer. Unlike conventional storage media 18 having a thin protective layer 183, optical storage media 68 has a protective layer 686 thicker than the wavelength of light used, and the protective layer 686 and the solid-impregnation optical system. There is an air gap between the 64. Therefore, the surface of the solid impregnation optical system 64 located on the reflective mirror 12 side has an aspherical surface which forms an optimized beam spot for the recording layer of the optical storage medium 68 in consideration of the thickness and refractive index of the protective layer 183.
다르게는, 카타디옵트릭 고체함침광학계(64)는 도 1에 보여진 고체함침광학계(14)와 유사한 형상 및 재질로 제작된다. 그리고, 전술한 바와 같이 사용 광의 한 파장보다 두꺼운 기판의 두께를 고려하여 형상이 다소 변경된다.Alternatively, the catadioptric solid immersion optical system 64 is made of a shape and material similar to the solid immersion optical system 14 shown in FIG. As described above, the shape is somewhat changed in consideration of the thickness of the substrate thicker than one wavelength of the used light.
반사거울(12)로부터 고체함침렌즈(64) 쪽으로 진행하는 광빔(1)은 도 7에 보인 것처럼 고체함침렌즈(64)에서 굴절 및 반사되어 저장매체(68)의 보호층(686)과 마주하는 표면의 중심에 빔스폿을 형성한다. 슬라이더(66)는 회전하는 저장매체(68)와 슬라이더(66)의 상대적인 운동에 의해 저장매체(68)의 표면으로부터 고체함침렌즈(64)를 기체역학적으로 부상시키며, 저장매체(68)와 슬라이더(66)의 마주보는 표면들 사이에 에어베어링을 형성한다. 이때, 고체함침광학계(64) 및 보호층(686)의 표면들 사이에 존재하는 에어갭의 간격은 사용 광, 즉, 송수광부(10)로부터 출사되는 광빔(1)이 갖는 파장 미만으로 유지되며, 최적의 경우 예를 들면, 파장의 1/4미만으로 유지되면 간섭현상이 줄어들어 양호한 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.The light beam 1 traveling from the reflecting mirror 12 toward the solid impregnation lens 64 is refracted and reflected by the solid impregnation lens 64 to face the protective layer 686 of the storage medium 68 as shown in FIG. 7. Form a beam spot in the center of the surface. The slider 66 aerodynamically floats the solid-impregnated lens 64 from the surface of the storage medium 68 by the relative movement of the rotating storage medium 68 and the slider 66, and the storage medium 68 and the slider. An air bearing is formed between the opposing surfaces of 66. At this time, the gap of the air gap existing between the surfaces of the solid-impregnated optical system 64 and the protective layer 686 is maintained below the wavelength of the light beam 1 emitted from the light, i. In the best case, for example, if the wavelength is kept less than 1/4 of the wavelength, interference can be reduced to obtain a good signal-to-noise ratio.
저장매체(68)로 입사하는 광빔은 광학적으로 투명한 보호층(686)을 통과하여 기록층에 도달하므로, 광학적 저장매체(68)가 고밀도 광학적 저장매체로 제작되는 경우, 즉, 100∼150nm 폭의 그루브들 또는 피트들 및 150∼200nm 두께의 보호층(686)을 갖는 경우, 에어갭 쪽에 위치한 저장매체(68)의 표면으로부터 그루브 또는 피트까지의 깊이는 그루브 또는 피트의 폭 보다 크게된다. 따라서, 도 7에 보여진 시스템들은 고밀도 광학적 저장매체에 정보를 쓰거나 읽어낼 수 있게 된다.Since the light beam incident on the storage medium 68 passes through the optically transparent protective layer 686 to reach the recording layer, when the optical storage medium 68 is made of a high density optical storage medium, that is, has a width of 100 to 150 nm. With grooves or pits and a protective layer 686 150-200 nm thick, the depth from the surface of the storage medium 68 located on the air gap side to the groove or pit is greater than the width of the groove or pit. Thus, the systems shown in FIG. 7 can write or read information to a high density optical storage medium.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 따른 광학적 데이터저장시스템을 보여준다. 도 8에 보여진 시스템은, 도 7에 보여진 고체함침광학계(64) 및 슬라이더(66) 대신에, 대물렌즈(74), 굴절형 고체함침렌즈(76) 및 슬라이더(78)를 구비한다. 도 9는 도 8에 보여진 광학적 저장매체(88) 및 고체함침렌즈(76)를 확대하여 보여준다.8 shows an optical data storage system according to a second embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 8 includes an objective lens 74, a refractive solid impregnation lens 76 and a slider 78, instead of the solid impregnation optical system 64 and the slider 66 shown in FIG. 7. 9 shows an enlarged view of the optical storage medium 88 and the solid impregnation lens 76 shown in FIG. 8.
대물렌즈(74)는 반사거울(22)로부터 입사하는 광빔(1)을 굴절형 고체함침렌즈(76)에 집속시킨다. 제 2실시예에서, 광학적 저장매체(88)는, 전술한 저장매체(68)와는 달리, 고체함침렌즈(76)와 마주하는 한 쪽에 광학적 투과특성을 갖는 기판(881)을 구비하며, 고체함침렌즈(76)로부터 먼 위치에 보호층(883)을 갖는다. 광학적 저장매체(88)의 기판(881)에는, 정보기록을 위하여 그루브(groove)들 또는 피트(pit)들이 형성된다. 그루브들 또는 피트들을 광투과기판(881)에 형성함에 의한 요철구조(885)는 도 9에서 기판(881) 쪽으로 우묵한 쐐기모양 또는 우물형태로 표현되었다.The objective lens 74 focuses the light beam 1 incident from the reflection mirror 22 onto the refractive-type solid-impregnated lens 76. In the second embodiment, the optical storage medium 88, unlike the storage medium 68 described above, has a substrate 881 on one side facing the solid-impregnated lens 76 and having optical transmission characteristics, and the solid-impregnated material. The protective layer 883 is located at a position far from the lens 76. In the substrate 881 of the optical storage medium 88, grooves or pits are formed for information recording. The uneven structure 885 by forming grooves or pits on the light transmissive substrate 881 is represented in the shape of a wedge or well recessed toward the substrate 881 in FIG. 9.
고체함침렌즈(76)는 대물렌즈(74)로부터 입사하는 광빔을, 저장매체(88)와 마주보는 고체함침렌즈(76)의 표면 중심에, 광학적 저장매체(88)의 기록층에 최적화된 빔스폿으로 형성시킨다. 이 때, 대물렌즈(74) 및 고체함침렌즈(76)는 고체함침렌즈(76)의 상술한 표면에 적어도 개구수(NA) 1 이상을 제공하는 빔스폿을 형성시킨다. 슬라이더(78)는 회전하는 저장매체(88)의 표면으로부터 고체함침렌즈(76)를 부상시키며, 고체함침렌즈(76)와 기판(881) 표면들간의 에어갭간격을 송수광부(10)로부터 출사되는 광빔이 갖는 파장의 1/4 미만으로 유지시킨다.The solid-impregnated lens 76 transmits the light beam incident from the objective lens 74 to the recording center of the optical storage medium 88 at the center of the surface of the solid-impregnated lens 76 facing the storage medium 88. Form into spots. At this time, the objective lens 74 and the solid impregnation lens 76 form a beam spot which provides at least the numerical aperture NA 1 or more on the above-mentioned surface of the solid impregnation lens 76. The slider 78 floats the solid impregnation lens 76 from the surface of the rotating storage medium 88, and emits an air gap gap between the surfaces of the solid impregnation lens 76 and the substrate 881 from the transmitter-receiver 10. It is maintained at less than 1/4 of the wavelength of the light beam.
에어갭의 간격이 사용 광이 갖는 파장의 1/4 이상인 경우, 저장매체(88)와 마주보는 고체함침렌즈(68)의 표면에 빔스폿을 형성하는 광빔이 에어갭을 통과하는 경우, 개구수 1 이상을 제공하는 광빔은 에어갭에서 전반사된다. 그러므로, 개구수 1 미만을 제공하는 광빔만이 광학적 저장매체(88)로 전달되어, 저장매체(88)에 도달되는 광빔의 스폿사이즈는 상대적으로 커지게 된다. 그러나, 에어갭의 간격이 사용 광이 갖는 파장의 1/4 미만이 되는 경우, 개구수 1 이상의 광빔이 저장매체(88)로 전달되어, 빔스폿의 사이즈는 작아지게 된다. 그리고, 기록층이 형성되는 요철구조(885)는 기존의 광학적 저장매체에 비하여 에어갭으로부터 멀리 떨어져 있으므로, 기록층반사광은 에어갭반사광에 의한 간섭으로부터 보호된다. 그러므로, 도 8에 보여진 광학적 데이터저장시스템 역시 광학적 저장매체(88)에 대하여 양호한 신호대잡음비로 정보를 쓰거나 읽어낼 수 있게 된다. 도 9에서, 굵은 실선의 화살선은 저장매체(88)의 기록층에서 반사되는 "기록층반사광"을 나타내며, 굵은 점선의 화살선은 고체함침렌즈(76)의 표면, 에어갭 및 기판(881)에서 반사되는 "에어갭반사광"을 나타낸다.When the gap of the air gap is 1/4 or more of the wavelength of the light used, the numerical aperture when the light beam forming the beam spot on the surface of the solid-impregnated lens 68 facing the storage medium 88 passes through the air gap Light beams providing more than one are totally reflected at the air gap. Therefore, only light beams providing less than a numerical aperture 1 are transmitted to the optical storage medium 88 so that the spot size of the light beam reaching the storage medium 88 becomes relatively large. However, when the distance between the air gaps is less than 1/4 of the wavelength of the light used, a light beam having a numerical aperture of 1 or more is transmitted to the storage medium 88, so that the size of the beam spot becomes small. In addition, since the uneven structure 885 in which the recording layer is formed is farther from the air gap than the conventional optical storage medium, the recording layer reflection light is protected from interference by the air gap reflection light. Therefore, the optical data storage system shown in FIG. 8 can also write or read information at a good signal to noise ratio with respect to the optical storage medium 88. In FIG. 9, the thick solid line indicates "recording layer reflection light" reflected by the recording layer of the storage medium 88, and the thick dotted line indicates the surface, air gap and substrate 881 of the solid impregnation lens 76. In FIG. ) Represents the "air gap reflected light" reflected by
도 10은 본 발명의 제 3실시예에 따른 광학적 데이터저장시스템을 보여준다. 도 10에 보여진 시스템은 양면으로 된(double-sided) 광학적 저장매체(90)를 구비한다. 이 광학적 저장매체(90)는 도 7에 보여진 광학적 저장매체(68) 두 매를 기판들(681)이 인접하거나 맞닿는 형태로 제작된다. 다르게는, 이 저장매체(90)는 도 8에 보여진 광학적 저장매체(88) 두 매를 보호층들(686)이 인접하거나 맞닿는 형태로 또는 합쳐진 이후에 하나의 보호층(686)만을 갖도록 제작된다. 도 10의 시스템은 또한 광학적 저장매체(90)를 위하여 송수광부(20), 반사거울(22), 대물렌즈(74), 고체함침렌즈(76) 및 슬라이더(78)를 각각 두 매씩 구비한다. 도 10에 보여진 시스템의 동작은 당업자가 전술한 본원발명의 실시예들을 통해 잘 알 수 있으므로, 그 구체적인 설명을 생략한다.10 shows an optical data storage system according to a third embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 10 has a double-sided optical storage medium 90. The optical storage medium 90 is formed in such a manner that the substrates 681 are adjacent to or abut the two optical storage media 68 shown in FIG. Alternatively, this storage medium 90 is fabricated such that the two optical storage media 88 shown in FIG. 8 have only one protective layer 686 after the protective layers 686 are adjacent or abutted or combined. . The system of FIG. 10 also includes two optical receivers 20, a reflective mirror 22, an objective lens 74, a solid impregnated lens 76 and a slider 78, respectively, for the optical storage medium 90. The operation of the system shown in FIG. 10 is well understood by those skilled in the art through the above-described embodiments of the present invention, and thus a detailed description thereof will be omitted.
도 7 또는 도 8에 보여진 시스템을 이용하여 도 10에 보인 광학적 저장매체(90)에 정보를 쓰거나 읽기 위한 광학적 데이터저장시스템을 제작하는 것 역시 본원 발명의 기술적인 범주 내에서 명백하므로, 그 구체적인 설명을 생략한다.It is also within the technical scope of the present invention to fabricate an optical data storage system for writing or reading information to the optical storage medium 90 shown in FIG. 10 using the system shown in FIG. Omit.
전술의 제 1실시예를 예를 들면, 보호층(686)의 두께는 원리적으로는 무한히 두껍게 하여도 고체함침광학계(64)와 보호층(686) 사이의 에어갭이 사용하는 광의 한 파장보다 작기만 하면 된다. 그러나, 실용적인 두께와 광스폿의 사이즈를 결정하는 개구수 등을 고려하면, 보호층(686)의 두께는 대략 수 ㎛부터 수백 ㎛까지가 적합하다. 일 예로 DVD의 기판의 두께는 0.6mm 즉, 600 ㎛이며, 이러한 두께로 보다 실용성을 갖출 수 있음은 명백하다.For example, in the first embodiment described above, the thickness of the protective layer 686 is in principle infinitely thicker than one wavelength of light used by the air gap between the solid-impregnation optical system 64 and the protective layer 686. Just small However, considering the practical thickness, the numerical aperture that determines the size of the light spot, and the like, the thickness of the protective layer 686 is suitably about several micrometers to several hundred micrometers. As an example, the thickness of the substrate of the DVD is 0.6 mm, that is, 600 µm, and it is apparent that such a thickness can be more practical.
그리고, 고체함침광학계(64) 또는 고체함침렌즈(76)의 광학적 축이 광학적 저장매체(68)의 표면에 수직하지 않고 기울어지는 경우에도, 광학적 저장매체(68)의 표면으로부터 가장 멀리 떨어진 고체함침광학계(64) 또는 고체함침렌즈(76)의 부분과 광학적 저장매체(68)의 표면간의 거리가 사용 광의 파장 이내가 되기만 하면, 에어갭 속이나 에어갭과 기록층사이의 저장매체 내부에서 반사되는 광빔이 기록층에서 반사되는 광빔에 노이즈로 작용하지 않는다. 특히, 광학적 저장매체(68)의 표면을 통과할 때에 고체함침광학계(64) 또는 고체함침렌즈(76)에 의해 집광되는 광빔의 사이즈가 0.1∼0.2㎜를 유지하면, 그 표면에 먼지나 흠집 등이 있는 광학적 저장매체(68)에 대하여 우수한 기록 또는 재생특성을 얻을 수 있게 된다.And, even when the optical axis of the solid impregnation optical system 64 or the solid impregnation lens 76 is not perpendicular to the surface of the optical storage medium 68, the solid impregnation farthest from the surface of the optical storage medium 68 As long as the distance between the part of the optical system 64 or the solid impregnated lens 76 and the surface of the optical storage medium 68 is within the wavelength of use light, it is reflected in the air gap or inside the storage medium between the air gap and the recording layer. The light beam does not act as noise on the light beam reflected from the recording layer. In particular, if the size of the light beam focused by the solid impregnation optical system 64 or the solid impregnation lens 76 is 0.1 to 0.2 mm when passing through the surface of the optical storage medium 68, dust or scratches may be formed on the surface thereof. With this optical storage medium 68, excellent recording or reproducing characteristics can be obtained.
도 11은 도 7에 보여진 광학적 저장매체(68)를 실현한 광디스크의 단층 층구조를 보여준다. 도 11에 보여진 광디스크는 20GByte 이상의 기록용량을 갖는 고밀도 광자기디스크로서, 기판(681) 및 기판(681) 위에 차례대로 놓인 반사층(682), 제 1유전체층(683), 기록층(683), 제 2유전체층(684), 보호층(686), 윤할막(687)을 구비한다. 기판(681)은 유리, 폴리카보네이트, PMMA, 아크릴레이트계로 만들어지며, 트랙피치 0.3∼0.4㎛, 그루브깊이 500∼800Å의 요철구조를 갖는다. 반사층(682)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt), 은(Ag) 및 금(Au) 중의 하나로 만들어지며, 500∼2000Å의 두께를 갖는다. 제 1 및 제 2유전체층들(683, 684)은 Si3N4, ZnS-SiO2등으로 만들어지며, 제 1유전체층(683)은 100∼400Å의 두께를 가지고 제 2유전체층(684)은 300∼800Å의 두께를 갖는다. 기록층(683)은 광자기기록을 위하여 TbFeCo, NdTbFeCo, TbFe 등으로 된 만들어지며 150∼400Å의 두께를 갖는다. 보호층(686)은 광학적으로 투명한 무기물 및 유기물 둘 다가 가능하나 이 실현예에서는 아크릴레이트계의 수지(resin)를 스핀코팅(spin coating)함으로써 만들어지며, 5∼100㎛ 범위의 두께를 갖는다. 보호층(686)의 표면은, 정지마찰(static friction)이라고도 하는 스틱션(stiction)을 줄이기 위해 텍스쳐링(texturing)처리되며 텍스쳐링에 의한 범프(bump)간격은 20∼60㎛이고, 텍스쳐링깊이(또는 범프높이)는 5∼50Å이다. 보호층(686) 위에 형성되는 윤할막(687)은 1∼3㎚의 두께를 가지며, 보호층(686)과 화학적으로 반응하지 않는 윤활제(lubricant)로서, PFPE(PerfluoroPolyether)로 만들어진다. 윤활제의 종류로는 하드디스크에서 상용되고 있는 Fomblin Z Dol 또는 Fomblin 2001을 사용하였으며, 윤활제와 혼합되는 용매로서 Galden SV를 사용하였다.FIG. 11 shows a single layer structure of an optical disc in which the optical storage medium 68 shown in FIG. 7 is realized. The optical disk shown in FIG. 11 is a high-density magneto-optical disk having a recording capacity of 20 GBytes or more, and includes a reflective layer 682, a first dielectric layer 683, a recording layer 683, and a first layer placed on the substrate 681 and the substrate 681 in order. A dielectric layer 684, a protective layer 686, and a polishing film 687 are provided. The substrate 681 is made of glass, polycarbonate, PMMA, and acrylate, and has an uneven structure with a track pitch of 0.3 to 0.4 µm and a groove depth of 500 to 800 mm3. The reflective layer 682 is made of one of aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt), silver (Ag), and gold (Au), and has a thickness of 500 to 2000 GPa. The first and second dielectric layers 683 and 684 are made of Si 3 N 4 , ZnS-SiO 2, or the like. The first dielectric layer 683 has a thickness of 100 to 400 GPa and the second dielectric layer 684 is 300 to. It has a thickness of 800Å. The recording layer 683 is made of TbFeCo, NdTbFeCo, TbFe or the like for the magneto-optical recording, and has a thickness of 150 to 400 GPa. The protective layer 686 can be both optically transparent inorganic and organic materials, but in this embodiment is made by spin coating an acrylate-based resin and has a thickness in the range of 5-100 μm. The surface of the protective layer 686 is texturized to reduce stiction, also called static friction, and the bump spacing by texturing is 20-60 μm, and the texturing depth (or Bump height) is 5-50 mV. The lubricating film 687 formed on the protective layer 686 has a thickness of 1 to 3 nm and is made of perfluoropolyether (PFPE) as a lubricant that does not react chemically with the protective layer 686. As a lubricant, Fomblin Z Dol or Fomblin 2001, which is commercially available on a hard disk, was used, and Galden SV was used as a solvent mixed with the lubricant.
도 12를 참조하면, 광디스크의 표면에 텍스쳐링을 하지 않은 경우, 스틱션이 발생하였으나, 5Å 이상의 깊이를 갖는 텍스쳐링을 한 경우 스틱션이 감소하였다.Referring to FIG. 12, when texturing on the surface of the optical disc is not performed, stiction occurs, but when texturing having a depth of 5 μs or more, the stiction decreases.
본 발명의 설명에서 비록 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈로 설명하였으나, 그 용도가 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈가 아닌, 일반 집속광학계를 사용하더라도 그 광학계의 출사면과 저장매체의 보호층 사이의 에어갭이 사용하는 광의 한 파장보다 작고 보호층의 두께가 사용하는 광의 파장보다 두꺼운 경우에도, 작동하는데는 무리가 없음은 자명하다.Although described in the description of the present invention as a solid impregnated optical system or a solid impregnated lens, the air between the exit surface of the optical system and the protective layer of the storage medium, even if the use is not a solid impregnated optical system or a solid impregnated lens, but using a general focusing optical system Even if the gap is smaller than one wavelength of light used and the thickness of the protective layer is thicker than the wavelength of light used, it is obvious that there is no problem in operation.
전술의 실시예들에서, 반사거울(12 또는 22)은 송수광부(10 또는 20)로부터 출사되는 광빔을 고체함침렌즈로 전달하며, 고체함침렌즈로부터 입사하는 광빔을 송수광부로 전달하기 위한 것이다. 그러므로, 이러한 반사거울 대신에 프리즘과 같이 광경로를 변경할 수 있는 다양한 광학소자들을 사용할 수 있다.In the above-described embodiments, the reflection mirror 12 or 22 is for transmitting the light beam emitted from the light receiving portion 10 or 20 to the solid-impregnated lens, and to transmit the light beam incident from the solid-impregnated lens to the light-receiving portion. Therefore, instead of such a mirror, various optical elements that can change the optical path, such as a prism, can be used.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학적 데이터저장시스템은 고체함침광학계 또는 고체함침렌즈와 같은 집속광학계의 출사면과 기록층 사이에 놓인 투과층의 두께가 사용하는 광의 파장에 비하여 큰 광학적 저장매체를 사용한다. 따라서, 본 발명은 에어갭 속이나 에어갭과 기록층사이의 저장매체 내부에서 반사되는 광빔이 기록층에서 반사되는 광빔에 노이즈로 작용하지 않게 한다. 또한, 본 발명은 광학적 저장매체의 외부표면이 되는 보호층 또는 기판의 두께를 두껍게 할 수 있으므로, 먼지나 흠집 등에 있는 경우에도 광학적 저장매체에 정보를 정확하게 쓰거나 읽어낼 수 있다.As described above, the optical data storage system according to the present invention uses an optical storage medium having a larger thickness than the wavelength of light used by the thickness of the transmission layer lying between the emission surface and the recording layer of the condensing optical system such as a solid impregnation optical system or a solid impregnation lens. use. Accordingly, the present invention prevents the light beam reflected in the air gap or inside the storage medium between the air gap and the recording layer from acting as a noise on the light beam reflected from the recording layer. In addition, the present invention can thicken the thickness of the protective layer or the substrate to be the outer surface of the optical storage medium, so that even if there is dust or scratches, information can be accurately written to or read from the optical storage medium.
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| KR100439372B1 (en) * | 2001-09-13 | 2004-07-09 | 엘지전자 주식회사 | Optical pickup |
| KR100530170B1 (en) * | 1999-03-30 | 2005-11-22 | 삼성전자주식회사 | optical pick-up system using near-field |
| KR100607944B1 (en) * | 1999-11-18 | 2006-08-03 | 삼성전자주식회사 | Optical head for recording and/or reproducing and optical recording and/or reproducing apparatus by adapting it |
-
1999
- 1999-02-12 KR KR1019990005043A patent/KR100554068B1/en not_active IP Right Cessation
- 1999-04-15 RU RU99108119/28A patent/RU2231136C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100530170B1 (en) * | 1999-03-30 | 2005-11-22 | 삼성전자주식회사 | optical pick-up system using near-field |
| KR100607944B1 (en) * | 1999-11-18 | 2006-08-03 | 삼성전자주식회사 | Optical head for recording and/or reproducing and optical recording and/or reproducing apparatus by adapting it |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2231136C2 (en) | 2004-06-20 |
| KR100554068B1 (en) | 2006-02-22 |
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