KR20000035877A - 동적거울을 구비한 플라잉 광학헤드 - Google Patents

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KR20000035877A
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와일드제프리피.
데이비스조셉이.
허스트제리이.쥬니어
히뉴존에프.
피터슨커트
맥다니엘테리
드라젠제프
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토마스 에프.멀베니
시게이트 테크놀로지, 인코포레이티드
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Abstract

자기 광학 플라잉 헤드는 자기광학 기억 디스크(180)상에 데이터를 기록 및 판독하기 위해 광원과 렌즈와 결합하여 조정식 거울(340)을 이용한다. 광원에서 광학 헤드로 전송된 레이저 광 빔은 조정식 마이크로 머신 폴딩 거울(340)상에 반사된다. 폴딩 거울(340)으로부터의 반사된 빛은 매입형 마이크로 대물 GRIN 렌즈(420)를 통해 전달된다. 인접한 트랙에의 미세 트랙킹과 짧은 시크는 회전축을 중심으로 거울을 회전시킴으로써 수행된다. 이러한 방식으로 촛점은 기억 디스크의 방사 방향에 대략 평행한 방향으로 전후로 스캔된다.

Description

동적거울을 구비한 플라잉 광학헤드{FLYING OPTICAL HEAD WITH DYNAMIC MIRROR}
자기 광학 기억 시스템에서, 회전식 디스크상에 저장된 자기 광학(MO) 기록 자료를 이용하여, 정보는 자기 영역의 공간 변화량으로서 디스크상에 기록될 수 있다. 판독동안에, 자기 영역 패턴은 광학 편광 작용을 조정하고, 검출 시스템은 광학 포맷에서 전자 포맷으로 최종 신호를 변환시킨다.
한가지 유형의 자기 광학 기억 시스템에서, 자기 광학 헤드 어셈블리는 기록 및 판독동안에 데이터 트랙을 통해 광학 헤드 어셈블리를 위치시키기 위해 헤드를 디스크의 방사 방향을 따라 이동시키는 선형 액츄레이터상에 위치되어 있다. 자기 코일은 디스크 표면에 수직 방향으로 자기 성분을 가진 자계를 형성하기 위해 헤드 어셈블리의 개별 어셈블리상에 위치되어 있다. 매개체의 주변 물질에 반대되는 분극의 수직 자화는 디스크상에 광학 스폿을 형성하는 레이저 광선 빔을 먼저 집속시킴으로써 0 또는 1를 지시하는 마크로서 기록된다. 광학 스폿은 퀴리점(즉, 자화가 인가된 자계로 쉽게 바뀔수 있는 온도)이상의 온도까지 자기 광학 물질을 가열하는데 사용된다. 자기 코일을 관통한 전류는 위 또는 아래로 자발 자화를 방향 설정한다. 이러한 방향 설정 프로세스는 온도가 적당히 높은 광학 스폿 영역에서만 일어난다. 자화 마크의 방향 설정은 레이저 빔이 제거된 후에도 보존된다, 마크는, 작기 코일이 반대 방향으로 자계를 형성하는 동안에 레이저 빔에 의해 퀴리으로 부분적으로 재가열되면 소거되거나 덮어 씌여진다.
관련 마크에서 자화에 의해 반사빔상에 부가되는 광학 분극의 커르(Kerr)회전을 검출하기 위해 자기 커르 효과를 이용함으로써 디스크상의 특정 마크로부터 정보는 재생되고, 커르 회전의 크기는 재료의 특성(커르 계수로 예시)에 의해 결정된다. 회전도는 관련 마크에서 동시 자화의 방향에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향이 되는 설정된 차동 검출법에 의해 측정된다.
현재 면적당 1 기가비트의 영역 밀도를 가진 자기 광학 디스크에 액세스하는 종래의 자기 광학 헤드는 부피가 큰 것(선형 치수로 3-15mm)보다는 헤드의 물리 사이즈를 만드는 상택적으로 큰 광학 어셈블리를 근거로 하는 경향이 있다. 결과적으로, 종래의 자기 광학 헤드가 자기 광학 기억 디스크상의 새로운 데이터 트랙에 액세스하도록 기계적으로 이동되는 속도는 느리다. 더욱이, 이러한 광학 어셈블리의 큰 사이즈로 인해, 가장 상업적으로 이용가능한 자기 광학 디스크 드라이브는 동시에 자기 광학 디스크의 한쪽면에 기록 및 판독할 수 있는 하나의 자기 광학 헤드를 이용한다. 예를 들어, 현재 이용가능한 상업적인 자기 광학 기억 디바이스는 130mm 양면 2.6 ISO 기가바이트 자기 광학 디스크의 한 쪽면에의 액세스와, 40 ms 디스크 액세스 시간, 및 4.6 MB/Sec의 데이터 전송 속도를 제공한다.
엔, 야마다(미국 특허 제 5.255,260 호)는 복수의 광학 디스크의 상부와 하부 표면에 액세스하는 저프로파일 플라잉 광학 헤드를 설명하고 있다. 야마다에 의해 설명된 플라잉 광학 헤드는 상 변화 광학 디스크로부터 빛을 분산하고 수광하는 고정 거울 또는 프리즘을 이용한다. 야마다에 의해 설명된 고정 광학 기구는 고정 체적내에 포함된 복수의 상 변화 광학 디스크의 양면에 액세스하는 반면에, 양마다에 의해 설명된 광학 기구는 얼마나 적은 광학 기구가 만들어 질수 있는가에 의해 사용이 원칙적으로 제한된다. 결과적으로, 주어진 체적내에서 동작하도록 제조될 수 있는 광학 디스크의 수는 역시 제한된다. 다른 단점은 고정 폴드 거울의 사용에 관한 것이다. 이러한 접근법은 집속된 광학 스폿의 위치를 변화시키기 위해 이동하는 전체 광학 헤드 어셈블리를 필요로 함으로써, 트랙 서보 대역을 제한한다. 이러한 동일 제한은 우라카미외 다수 발명의 미국 특허 제 5,197,050 호에 기재된 플라잉 자기 광학 헤드에 적용된다. 일반적으로, 미세 트랙 서보잉을 수행하는데 사용되는 소자의 양을 크게 하면 할 수록, 서보 대역은 낮아지고, 판독 되거나 기록되는 트랙 밀도는 적어진다.
미세 트랙킹을 위해 소형 검류계 작동기를 가진 폴드 프리즘 또는 거울을 이동시키는 방법은 시 왕 발명의 미국 특허 제 5,243,241 호에 기재되었다. 검류계는 부피가 큰 와이어 코일과, 자체 슬라이더 몸체상에 장착된 것이 아니라, 플라잉 자기 광학 헤드에 부착된 선형 작동 아암상에 장착된 회전식 자석으로 구성되어 있다. 이러한 설계에서, 크기와 중량은 트랙킹 서보 대역과 얻을 수 있는 트랙 밀도를 제한한다.
압축시키면 종래와 비교하여 주어진 체적내에 놓을 수 있는 자기 광학 디스크의 수를 증가시킬 수 있는 개량된 자기 광학 플라잉 헤드가 필요하다. 개량된 플라잉 광학 헤드는 바람직하게 많은 수의 구경(aperture), 축소된 헤드 부피. 매우 높은 공진 주파수 미세 트랙 서보잉 디바이스를 제공할 수 있어서, 매우 미세한 트랙 서보 대역을 만들고, 상대적을 쉽게 제조할 수 있다. 추가로, 플라잉 자기 광학 헤드는 자기 광학 디스크 액세스 시간, 데이터 전송 속도, 및 이용가능한 자기 광학 디스크 트랙 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 일반적으로 광 데이터 기억 시스템에 관한 것이고, 더 상세하게는 광 데이터 기억 시스템에 사용되는 플라잉 광 헤드에 관한 것이다.
도 1은 바람직한 자기 광학 기억 디바이스의 도면;
도 2는 도 1의 자기 광학 기억 디바이스의 레이저/광학 기구 어셈블리를 도시하는 개략도;
도 3은 도 1의 플라잉 자기 광학 헤드의 상부도;
도 4는 도 3의 플라잉 자기 광학 헤드의 측면도;
도 5는 도 3의 플라잉 자기 광학 헤드의 정면도;
도 6은 도 4의 자기 광학 헤드를 관통하는 빛을 도시하는 측면도;
도 7은 도 4의 자기 광학 헤드를 상세히 도시한 측면 개략도;
도 8은 도 1의 어셈블리의 바람직한 마이크로 머신 거울을 도시하는 사시도;
도 9는 바람직한 실시예의 자기 광학 헤드를 도시하는 사시도; 및
도 10은 바람직한 실시예의 자기 광학 헤드를 도시하는 사시도.
발명의 개요
본 발명은 많은 수의 구경, 축소된 헤드 부피, 미세 트랙 서보 대역, 증가된 자기 광학 디스크 트랙 밀도, 축소된 데이터 액세스 시간, 증가된 데이터 전송 속도, 주어진 체적에서 액세스가능한 자기 광학 디스크의 수의 증가, 및, 사용될 각 디스크의 양 면에 기록 및 판독할 수 있는 능력을 바람직하게 제공하는 플라잉 자기 광학(FMO) 헤드를 근거로 하여 시스템의 데이터 기억 및 검색을 향샹시킨다.
바람직한 실시예에서, 자기 광학 기억 디바이스의 기계적인 구조는 윈체스터형 회전식 작동 아암, 버팀대, 및 에어 베어링 기술을 이용하는 자기 광학 데이터 시스템으로 저 프로파일 헤드를 포함시킨다. 바람직한 실시예에서, 레이저 광학 어셈블리는 디스크 기억 미디어에 대한 데이터를 기록 하고 판독하는 광학 헤드를 각각이 지지하는 하나이상의 헤드 아암에 광학 광원을 결합시킨다. 바람직한 실시예에서, 기록동안에, 조명은 회전식 자기 광학(MO) 기억 미디어의 표면을 부분적으로 가열하여 "핫 스폿"을 형성하기 위해, 개별 단일 모드 편광 유지(SMPM) 광학 섬유를 통해 각각의 자기 광학 헤드에 분배된다. 광학 헤드에 구체화된 자기 코일는 수직 방위를 가진 핫 스폿내의 영역을 위 또는 아래로 교대로 저절로 자화하는 자계를 형성하는데 사용된다. 따라서, MO 기억 매체가 회전함에 따라서, 인가된 자계는 "위 또는 아래" 자기 영역 방위의 패턴으로서 디지털 데이터를 인코딩하기 위해 변조된다. 판독동안에, 집속된 광학 스폿으로 회전식 기억 미디어를 조사하기 위해, 보다 낮은 밀도의 빛이 개별 SMPM 광학 섬유에서 FMO 헤드로 분배된다. 집속된 광학 스폿의 위치에서의 매체의 자화 방향이 자기 광학 KERR 효과를 통해 빛의 광학 편광을 바꾸는 방식으로 판독이 프로그램된다. 이러한 방식으로, 기억된 디지털 데이터를 표현하는 위 또는 아래 자화 방위의 패턴은 MO 기억 매체로부터 반사된 빛의 편광을 변조시킨다. 기억 매체로부터의 반사된 빛 신호는 디코딩하기 위해 FMO 헤드를 통해 차동 증폭기에 역으로 전달된다.
광학 섬유에서 광학 헤드로 전송되는 레이저 광 빔은 조정가능한 마이크로 머신 폴드 거울로 반사된다. 폴드 거울로부터의 반사된 빛은 GRIN 렌즈와 같은 구체화된 마이크로 대물 렌즈를 통해 전달된다. 바람직한 실시예에서, 회전축을 중심으로 마이크로 머신 거울을 회전시킴으로써, 인접한 트랙으로 미세 트랙킹과 짧은 시크이 행해진다. 이러한 방식으로, 집속된 광학 스폿은 기억 디스크의 방사 방향에 대략 평행한 전후 방향으로 스캔된다. 조정가능한 마이크로 머신 거울을 사용하여, 매우 높은 데이터 밀도를 가진 MO 기억 매체를 가진 경량의 저가 FMO 헤드를 이용할 수 있다.
여기서, 도 1를 참조하면, 자기 광학 기억 디바이스의 실시예가 도시되어 있다. 본 발명에서, 자기 광학 기억 디바이스(100)의 기계적인 구조는 자기 광학(MO)데이터 기억 시스템내에 윈체스터형 회전식 작동 아암, 버팀대, 및 에어 베어링 기술과 함께 플라잉 자기 광학(FMO) 헤드 기술을 포함하고 있다. 바람직한 실시예에서, 자기 광학 기억 디바이스(100)는 레이저 광학 어셈블리(110), 단일 모드 편광 유지(SMPM) 광섬유(130), 위상 보상기(120), 섬유 광 스위치(150), 작동기 자석 및 코일(145), 복수의 SMPM 광섬유(140), 복수의 헤드 아암(160), 복수의 서스펜션(165), 복수의 MO 기억 매체(180), 및 복수의 FMO 헤드(170)를 포함한다. 복수의 MO 기억 매체(180) 각각은 바람직하게 일정한 각속도로 연속 회전하기 위해 스핀들(185)상에 장착되어 있고, 복수의 FMO 헤드(170) 각각은 바람직하게 각각의 유연한 서스펜션(165)와 헤드 아암(160)을 매개로 전자 작동기 자석 및 코일(145)에 부착되어 있다. 당업자는 MO 기억 디바이스(100)는 복수의 MO 기억 매체(180) 당 상부 및 하부 FMO 헤드(180) 또는 하나의 FMO 헤드(170)과 하나의 MO 기억 매체(180)만큼 적게 포함하고 있다.
여기서 또한 도 2를 참조하면, 레이저/광학 어셈블리(110)는 바람직하게, 개별 서브 어셈블리(110)로서, 대안으로 하이브리드 집적 회로 부품으로서, 레이저 광원, 차종 광다이오드 검출 시스템 및 관련 광학 부품을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 레이저 광학 어셈블리(110)는 가시광 또는 자외선 영역(바람직하게 대략 635nm)에서 동작하는 30-40 mw 레이저 다이오드 또는 다이오드 펌프형 마이크로 칩 레이저인 광원 편광된 레이저 다이오드(255), 누설 빔 스플리트(245), 레이저 다이오드(255)에서 누설 빔 스플리트(245)로 레이저광을 통과하기 전에 사용되는 콜리메이팅(collimating) 광학 기구(250), 및 바람직하게 누설 빔 스플리트(245)에서 단일 모드 편광 유지(SMPM) 광섬유(130)로 출력 광을 집속하는 경사도 굴절 인덱스(GRIN) 렌즈인 결합 렌즈(240)를 더 포함하고 있다.
바람직한 실시예에서, 위상 보상기(120)는 편광 유지 광섬유(130,140) 각각의 고유 이중 편광 모드사이에서 일어나는 상대적인 위상 변동을 보상하는데 사용된다. 광섬유(130,140)의 편광 모드 각각은 섬유의 고유 복굴절로 인해 차동 굴절 인덱스를 나타낸다. 예를 들어, 광섬유(130,140) 각각의 기계적인 운동, 압력, 및 온도의 변화로 발생되는 두개의 굴절 인덱스사이의 약간의 차이로 인해 상대적인 위상 변동이 일어날 수 있다. 이러한 변동은 레이저 광학 어셈블리(110)에 의해 감지될 수 있고, 상당한 변화가 일어나기 전에, 피드백 서보(도시 생략)는 그 변동을 없애기 위해 위상 보상기를 조정한다. 이러한 방식으로, 플라잉 자기 광학 헤드(155)에서 광섬유(130,140)에 의해 형성된 광 경로는 편광 특성면에서 자유 공간 광 경로와 유사하게 취급될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 위상 보상기(120)는, 위상 변조기를 형성하기 위해 바람직하게 납 지르콘 티탄과 같은 압전 물질로 구성되고, 고속 동작용 축소형 전기 커패시턴스를 가진 압축 자기 광학 기억 시스템에서 사용하기에 적합한 저 프로파일 형태를 가진 직경보다 적은 높이를 바람직하게 가지고 있는 압전 실린더 셀(shell)을 포함한다. 광섬유(130)는 자외선 건조 에폭시 또는 유사한 접착제로 위상 보상기(203)의 주변에 부착될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 금속 전극이 커패시턴스를 줄이기 위해 실린더의 평탄한 단부상에 증착되어, 전극에 걸쳐 인가된 전압이 방사 방향으로 셀의 팽창을 유도하여 광섬유(130)를 스트레칭(stretch)한다. 스트레칭 동작은 위상 변조시킨다. 광섬유(130)의 기계적인 응력을 최소화하기 위해, 위상 보상기(120)의 직경은 바람직하게 광섬유(130)의 몇 백배의 섬유 피복 직경보다 바람직하게 크다. 예를 들어, 대략 80㎛의 섬유 피복 직경은 대략 10-40㎛의 위상 보상기(120) 직경에 대응한다.
바람직한 실시예에서, 섬유 광 스위치(150)는 입력 포트로 단일 모드 PM 광섬유(130)를 받아들이고, 이 섬유에서 단일 모드 PM 광섬유(140)중 하나로 발산하는 빛을 출력 포트로 전달한다. 섬유 광 스위치(150)의 스위칭 특성은 양방향이어서, SMPM 광섬유(140)중 하나를 따라 역으로 스위치(150)에 출력 포트로 전달되는 빛은 또한 입력 포트로 광섬유(130)로 전달될 수 있다. 섬유 광 스위치(150)로부터의 SMPM 광섬유(140)는 바람직하게 각각의 헤드 아암(160)과 서스펜션(165)를 따라 각각의 플라잉 자기 광학 헤드(170)로 전달된다. 바람직한 실시예에서, FMO 헤드(170)당 하나의 SMPM 광섬유(140)가 있고, 섬유 광 스위치(150)는 어느 자기 광학 헤드(170)가 MO 기억 매체(180)의 각각의 표면를 판독하거나 기록하는데 동작하는지를 선택하는데 사용된다.
바람직한 실시예에서, 기록동안에, 회전식 자기 광학 매체(180)의 각각의 표면을 부분 가열하여, "핫 스폿"을 형성하기 위해, 개별 광섬유(140)를 통해 각각의 FMO 헤드(170)에 빛이 분산된다. FMO 헤드(170)상에 구체화된 자기 코일(차후에 더 상세히 설명)은 수직 방위르 가진 핫 스폿내의 영역을 위 또는 아래로 교대로 저절로 자화하는 자계를 형성하는데 사용된다. 따라서, MO 기억 매체(180)가 회전함에 따라, 인가된 자계는 "위 또는 아래" 자기 영역 방위의 패턴으로서 디지털 데이터를 인코딩하기 위해 변조된다. 판독동안에, 보다 낮은 밀도의 편광 빛은 집속된 광 스폿으로 회전식 기억 매체(180)를 조사하기 위해, SMPM 광섬유(140)를 통해 각각의 FMO 헤드(170)에 전달된다. 집속된 스폿의 위치에서의 MO 기억 매체(180)의 자화 방향은 자기 광학 커르 효과를 통해 빛의 광학 편광을 바꾸는 방식으로 판독이 행해진다. 이러한 방식으로, 기억된 디지털 데이터를 표현하는 위 또는 아래 자화 방위의 패턴은 MO 기억 매체(180)으로부터 반사된 빛의 편광을 변조시킨다. MO 기억 매체(180)으로부터의 반사된 빛 신호는 FMO 헤드(170), 복수의 SMPM 광섬유(140)중 하나, 및 섬유 광 스위치(150)를 통해 역으로 연결되고, 최종적으로 차동 증폭기(210)에 의해 전자 포맷으로 변환하기 위해 두 개의 광다이오드 검출기(215)에 도달한다.
여기서 도 3를 참조하면, 플라잉 자기 광학 헤드(170)의 상부도를 묘사하는 도면이 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 각각의 플라잉 자기 광학 헤드(170)는 소형 슬라이더 몸체(330)를 포함하고 있다. FMO 헤드(170)는 SMPM 섬유(350)를 접는 v형 홈(360), 조정가능한 마이크로 머신 폴딩 거울(340), 및 자기 코일(310)을 더 포함하고 있다.
여기서 도 4를 참조하면, 도 3의 플라잉 자기 광학 헤드(170)의 측면도가 도시되어 있다. 도 5는 동일 FMO 헤드(170)의 정면도를 도시하고 있다. 바람직한 실시예에서, 헤드(170)는 MO 기억 매체(180)의 코팅된 상부 표면 위 또는 아래에서 비행하는 에어 베어링 표면(510)를 활용한다. 레이저 광의 편광 빔은 SMPM 광섬유(350)를 통해 조정가능한 마이크로 머신 폴드 거울(340)에 전송된다. V형 홈의 축, V형 홈에 있는 섬유(350)의 축은 매체(180) 표면에 대략 평행하다. 섬유(350)에서 나오는 빛은 광섬유(350)의 축에 대략 90도의 평균 각도로 마이크로 머신 폴드 거울(340)에 의해 반사된다. 반사된 빛은 GRIN 렌즈(420)과 같은 구체화된 마이크로 대물 렌즈를 통해 전달된다. 바람직한 실시예에서, 회전축(410)을 중심으로 거울을 회전시킴으로써, 인접한 트랙에의 미세 트랙킹과 짧은 시크이 행해진다. 이러한 방식으로, 집속된 광 스폿(440)은 매체(180)의 방사 방향에 대략 평행한 방향(520) 전후로 스캔된다. 작동 아암(160)이 매체(180)에 걸쳐 전후로 슬라이더 몸체(330)을 이동시킴에 따라, 슬라이더 몸체의 위치는 방향(520)이 MO 기억 매체(180)의 방사 방향에 정확하게 평행하지 않을 정도로 약간 비틀릴 수 있다. 정확하게 평행하지 않지만, 스캐닝 방향(520)의 다음 성분이 기억 매체(180)의 방사 방향을 따라 있을 정도로 빗각은 충분히 작다.
여기서 도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 렌즈(420)의 측면도가 도시되어 있다. 폴드 거울로부터 반사된 빛은 반사된 빛을 MO 기억 매체(180)의 표면에 집속하게 하는 대물 GRIN 렌즈(420)로 구성된 집속 광학 기구에 의해 집속된다. V형 홈(360)내의 광섬유(350)의 위치는 조절될 수 있고, SMPM 광섬유(350)의 말단에서 거울(340)까지의 거리를 변화시킬 수 있다. V형 홈(360)내의 SMPM 광섬유(350)의 위치를 재위치시키면, 렌지(420)에서 나오는 빛(630)의 촛점 위치를 효과적으로 조정한다. 섬유(350)가 적당한 촛점에 대하여 매체(180)의 표면상에 위치되면, 섬유는 자외선(UV) 건조 에폭시 또는 유사한 접착제에 의해 적소에 체결될 수 있다
GRIN 렌즈(420)의 사용으로 간단한 접촉 실린더 형태를 제공하고, 렌즈는 슬라이더 몸체(330)에 쉽게 삽입될 수 있다. 구형 수차(aberration)를 최소화하고 제한된 회절 집속을 얻기 위해, 렌즈(420)는 볼록면(650)이 간단한 구형인 평철형태를 가정하도록 연마된다. 렌즈(420)의 굴곡의 반경 및 두께(640)는 회절 인덱스 기울기, 빛의 파장, SMPM 섬유(350)의 수치 구경, 및 렌즈(420)의 효과적인 수치 구경에 의해 결정되는 원하는 집속 광 스폿(440) 사이즈를 포함한 다수의 요인에 의존한다. 바람직한 실시예에서, 렌즈(420) 두께(640)는 대략 170-500㎛이고, 굴곡의 반경은 대략 150-400㎛이고, 렌즈 직경(620)는 대략 200-500㎛이다.
도 3-6에 예시된 바람직한 실시예가 GRIN 렌즈를 포함하는 단일 요소 대물 렌즈를 설명하지만, 추가 대물 광학 기구는 렌즈(420)의 특성을 향상시키는데 또한 사용될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 예를 들어, 집속 대물 광학 기구는 GRIN 렌즈(420)와 결합하여 구면 수차를 제거한 렌즈 또는 고체 계침 렌즈중 하나를 포함할 수 있다. 이러한 추가 렌즈 부품을 이용하여, 보다 큰 수치 구경 및 보다 적은 집속 광학 스폿(440) 사이즈를 얻을 수 있다. 보다 적은 스폿(440) 사이즈에 의해 보다 높은 면적의 데이터 밀도가 MO 기억 매체(180)로부터 판독 및 기록될 수 있다.
유리 또는플라스틱을 몰딩하여 만들어진 마이크로 광학 렌즈는 또한 GRIN 렌즈(420)대신에 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 몰딩된 평철 비구면 렌즈는 두 개의 볼록면을 서로 향하게 위치시켜 결합될 수 있고, 거울(340)이 회전됨에 따라 좋은 축 이탈 성능과 높은 수치 구경을 소형 렌즈 시스템에 제공한다. 이중 비구면 광학 설계로, 두 개의 광학 요소사이에서 빛이 대략적으로 콜리메이션될 수 있고, 추가 렌즈를 필요로 하지 않고 두 개의 요소사이에 1/4 파 플레이트가 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 낮은 수치 구경(0.2-0.4)을 가진 단일 구면 렌즈는 상대적으로 높은 수치 구경(0.6보다 높은)을 가진 광학 집속 시스템을 생산하기 위해, 구면 수차를 제거한 렌즈 또는 고체 계침 렌즈와 결합하여 사용될 수 있다. 제조면에서, 몰딩된 렌즈는 저가로 고체적으로 만들어질 수 있기 때문에 매력적이다. 대량 생산용으로 여기서 설명된 한 가지 방법은 렌즈 어레이를 몰딩하는 방법과 개별 렌즈를 얻기 위해 다이아몬드 톱 커팅 또는 레이저 커팅에 의해 그 어레이를 다음에 분할하는 단계에 관련되어 있다. 전술한 두 개의 렌즈 설계에 관하여, 두개의 몰딩된 평철 렌즈 어레이는 렌즈 배열을 정확하게 하기 위해 분할전에 테이퍼 피팅에 의해 맞추어질 수 있다.
여기서 도 7를 참조하면, 도 4의 헤드(170)의 측면 개략도가 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 자기 코일(310)는 FMO 헤드(170)의 일부로서 GRIN 렌즈(420)아래에 삽입되어 있다. 자기 코일(310)는 MO 기억 매체(180)에 법선(즉, 수직) 방향으로 큰 성분을 가진 자계를 형성한다. 렌즈(420)가 삽입되어 있는 에치(etch) 홀(740) 또는 홈은 정상부로부터 에칭되고 소정 깊이에서 멈춘다. 에치 홀(740)이 만들어지기 전에, 작은 직경의 빛 통로(720) 개구는 슬라이더 몸체(330)의 하부에 형성된다. 제조동안에, 빛 통로(720)의 깊이 또는 직경은 집속된 광 빔에 투명 광 경로를 제공하도록 만들어진다. 빛 통로(720)는 편광 빛의 집속된 콘의 각도(대략 0.6의 수치 구경에 대하여 반각에서 37도)와 대략 같은 콘 각도를 가진 형태로 바람직하게 원뿔형이다. 이러한 방식으로, 렌즈(420)를 지지하기 위해 선반 모양(730) 영역이 형성되고, 평면의 자기 코일(310)이 선반의 하부측상에 에칭되는 오목부내에 위치될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 빛 통로(720)의 직경은 축 이탈을 조정하는 편광 빛을 수용하기에 충분히 크다.
바람직한 실시예에서, 평면 코일(310)은 MO 기억 매체(180)의 자기 기억층에서 대략 170 Oe의 크기의 극성중 하나를 가진 MO 기억 매체(180)에 수직인 자계를 만들고, 층당 5-10의 도금 도체가 회전하는 2-3개의 층을 포함하고 있다. 층의 수와 층당 회전수는 코일(310)과 자기 재생층(전형적으로 5-20㎛)사이의 이격거리의 함수이다. 바람직한 실시예에서, 층 격리 거리는 대략 6㎛이고, 도금 도체 코일(310) 루프는 대략 5㎛의 방사 피치를 가지고, 대략 170 Oe의 자계를 발생하는데 필요한 코일 전류는 대략 50-70 mA(0에서 피크치)이다. 코일 스위칭 시간은 코일 인덕턴스(대략 200 nH이하)와 구동 전자 장비에 의해 표시되는 대략 10 nsec이하이고, 코일(310) 직경은 가장 깊숙한 영역에서의 대략 10 ㎛에서 주변에서의 대략 80 ㎛로 변하고, 코일과 자기 기록층사이의 전술한 갭에 의존한다. 전기 코일 리드(710)는 홀(740)의 벽을 따라 또는 슬라이더 몸체(도시 생략)내의 개별 홀을 관통하여 바람직하게 전달된다.
여기서 도 8를 참조하면, 마이크로 머신 거울(340)의 바람직한 실시예의 사시도가 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 거울(340)는 실리콘 기판(810), 구동 전극(825,830), 본딩 패드(815,820), 본딩 실리콘 플레이트(850), 및 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 실리콘과 같은 물질로 구성된 박막 굴곡층(845)을 포함하는 비틀림 거울이다. 거울(340)은 반사적인 내부 비틀림 반사 영역(835)를 만드는 마이크로 머신 기술을 이용하여 제조될 수 있고, 상부에 굴곡층(845)을, 그리고 기계적으로 고정된 하부에 실리콘 플레이트층(855)을 포함하고, 굴곡층 힌지(840)에 의해 지지된다. 반사 영역(835)는 광반사율을 향상시키기 위해 그리고 거울의 정전기 작용을 향상시키기 위해 금 또는 유사 물질로 금속화될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 가울(340)은 거울의 특정 기하학 그리고 물질 특성에 의해 결정되는 대략 50-200 kHz의 공진 주파수를 가지고 있다. 바람직한 실시예에서, 거울(340)은 대략 100-170㎛ 범위의 외부 선형 면적과 대략 2-50㎛의 두께를 가진 사각형이다. 바람직한 실시예에서, 내부 반사 영역(835)은 대략 25-200㎛의 외부 선형 면적과 대략 1-20㎛의 두께를 가진다. 바람직하게, 거울(340)은 과도한 횡 운동없이 비틀리게 구동될 수 있다.
하나의 실시예에서, 반사 영역(835)은 바람직하게 측면상에서 대략 100㎛이고, 공진 주파수는 바람직하게 100kHz이상이고, 최대 물리 편각은 바람직하게 2도이다. 더욱이, 거울(340)은 바람직하게 변동상 정적 또는 동적으로 뒤틀리지 않고, 정전기 편각상의 최대 응력은 바람직하게 거울을 만드는데 사용되는 물질(예: 실리콘, 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 및 알루미늄)의 기대되는 항복 응력아래에 있을 수 있다.
거울(340)은 구동 전극(825,830)에 차동 전압을 인가함으로써 동작된다. 전극(825,830)상의 차동 전압은 반사 영역(835)상에 정전기력을 발생시킨다. 반사 영역(835)는, 반사광이 매체(180)의 표면을 중심으로 전후로 스캔되고 향하게 하는 힌지(840)를 중심으로 회전한다. 거울(340)의 동작은 아래에서 도 10을 참조하여 추가로 설명된다.
여기서 도 9를 참조하면, 슬라이더 몸체(330)와 거울 서포트(910)로 구성된 플라잉 자기 광학 헤드(170)의 사시도가 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 거울 서포트(910)는 거울(340)상에 위치한 대응 본딩 패드(815,820)에 상이한 전압을 인가하기 위한 전기 접점을 제공하는 전극 패드(915,920)를 포함하고 있다. 앞서 논의된 바와 같이, 거울 서포트(910)는 SMPM 광섬유(350)에서 거울 반사 영역(835)으로, 다음에 렌즈(420)로의 투명 광 경로를 제공하는 액세스 홀(925,930)을 포함하고 있다. 바람직한 실시예에서, 거울 서포트(910)는 45도의 서포트면을 가진 거울(340)을 제공한다. 거울 서포트(910)는 슬라이더 몸체(330)에 부착될 수 있고, 슬라이더 몸체(330)와 거울 서포트(910)를 별개로 마이크로머신하여 두 개의 피스를 함께 접착하는 방법과 같은 다수의 방법을 이용하여 제조될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 다른 실시예에서, 적당한 면적화 단계(940,945)를 가진 적당한 면적의 슬라이더에 거울 어셈블리를 기대는 방법과 같은 다른 기술을 이용하여 45도의 각이 형성될 수 있다.
여기서 도 10을 참조하면, 거울 서포트(910)에 장착된 조정식 거울(340)이 도시되어 있다. 전극 패드(915,920)에 상이한 전압을 인가하여, SMPM 광섬유(350)에 의해 공급되는 레이저광 빔을 조정할 수 있다. 조정식 마이크로 머신 거울(400)은 대물 렌즈(420)로의 전송전에 편광 레이저 광 빔의 전파 각도를 변화시키는데 사용된다. 기억 매체(180)의 방사 방향을 따라 빛(630)의 최종 촛점을 이동하는 것은 하나의 데이터 트랙에서 다른 데이터 트랙으로 짧은 시크뿐만 아니라 트랙 폴로잉용으로 사용된다. 바람직한 실시예에서, 트랙 폴로잉는 결합된 거친 트랙킹 서보 기술과 미세한 트랙킹 서보 기술을 이용하여 이루어질 수 있다. 샘플 섹터 서보 포맷은 트랙을 미세화하는데 사용될 수 있다. 이러한 서보 마크는 데이터 마크와 유사하게 판독한 매체 또는 자기 마크로 스탬핑된 엠보스 피트중 하나를 포함할 수 있다. 엠보스 피트의 경우에, 레이저 광학 어셈블리(110)의 차동 증폭기(210) 출력은 추가 회로로 보충될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 거친 트랙킹은 헤드 아암 서스펜션(165)의 위치를 제어하기 위한 작동 코일(도 1에 도시된 작동 자석 및 코일(145)부분)에서의 전류를 연속적으로 조정함으로써 유지될 수 있고, 미세 트랙킹은 조정식 거울(340)의 편각을 연속적으로 조정함으로써 이루어질 수 있다.
광빔의 고속 조작에 대한 방법이 제공되기 때문에, 조정식 마이크로 머신 거울을 사용하면 이롭다. 이러한 접근법은 매우 향상된 데이터 액세스 시간동안에 고속 트랙 폴로잉 및 짧은 시크를 용이하게 한다. FMO 헤드(170) 디자인은 본래 촛점이 같다. 판독동안에, MO 기억 매체(180)로부터의 반사된 빛은 동촛점 시스템내의 구경으로서 작용하는 SMPM 광섬유(140)로 역으로 연결된다. 동촛점 광학 기구의 사용으로 발생하는 한가지 이득은 개량된 대각 해상도뿐만 아니라 광축에 따른 매우 높은 깊이 해상도를 포함한다. 동촛점 시스템의 다른 잇점은 대물 광학면으로부터 반사된 빛은 반반사 코팅이 필요하지 않기 때문에 집속되지 않는다는 것이다. 이것은 구면 수차 렌즈와 일부 비제로 작동 거리를 이용하는 설계에서 특히 이롭다. 높은 깊이 해상도는 층간의 낮은 혼선이 있는 다층 매체(도시 생략)내의 층간 거리를 매우 가깝게 할 수 있고, 개량된 대각 해상도는 촛점이 같지 않은 시스템의 경우에 될 수 있는 것보다 적은 기억 매체 마크와 보다 샤프한 기억 매체 마크 에지의 검출을 제공한다.
도 1-10에서 설명된 기억 디바이스(100)구조와 FMO 헤드 디자인은 고밀도 MO 기억 매체상에 정보를 저장하는 한가지 접근법을 표현하고 있다. 본 발명의 여러 수정은 동일 목적을 실질적으로 얻도록 구현될 수 있다는 것을 당업자는 알 것이다. 예를 들어, 섬유 광 스위치의 여러 형태(예, 마이크로 기계식, 전자 광학, 열광학)가 활용될 수 있다. 더욱이, 플라잉 자기 광학 헤드 디자인은 자유 공간 광학 입력 빔으로 사용하기 위해 수정될 수 있고, 광섬유(140)를 제거할 수 있다. 또한, 집속 대물 렌즈는 다른 마이크로 대물 렌즈(몰드된 비구면, 홀로그램 렌즈, 바이너리 또는 다른 회절 광학 렌즈)가 또한 이용될 수 있기 때문에 GRIN 렌즈로 제한한 필요는 없다. 본 발명은 또한 판독 전용 또는 판독 플라잉 광학 헤드, 또는 대안으로 플라잉 광학 헤드로서 사용될 수 있다. 본 발명은 콤펙트 디스크(CD) 와 디지털 비디오 디스크(DVD)에서 이용가능한 것으로 당업자에게 인식될 수 있다. 따라서, 본 발명은 모든 광학 기억 시스템에 이용가능한 것으로 또한 인식될 수 있다.
당업자는 전술한 설명을 읽어 본 후, 본 발명이 의심없이 여러 다른 수정과 변경이 가능하다는 것을 알 것이고, 설명을 위해 도시되고 설명된 특정 실시예는 결코 제한된 것이 아니다.

Claims (38)

  1. 기억 매체를 포함하며, 추가로
    에너지원; 및
    상기 에너지원과 기억 매체간의 에너지를 연결하는 조정식 마이크로 머신 작동체를 더 포함하는 적어도 하나의 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지원은 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지원은 다이오드 펌프식 마이크로 칩 레이저인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 어셈블리는 복수의 헤드와 대응하는 복수의 기억 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지원은 광 커플러에 의해 상기 조정식 마이크로 머신 작동체에 연결된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 어셈블리는 자기 광학 디스크 드라이브인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지원은 단일 모드 편광 유지 섬유 광케이블인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지원과 상기 기억 매체간의 커플링 거리는 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서, 섬유 광 케이블을 홀딩하는 V형 홈을 더 포함하는 지지 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드가 지지 아암을 중심으로 이동할 수 있는 슬라이더 레일 메카니즘을 더 포함하는 지지 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드는 조정식 마이크로 머신 작동체와 기억 매체간의 에너지를 연결하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 렌즈는 조정식 마이크로 머신 작동체와 기억 매체간의 광축을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 렌즈는 GRIN 렌즈인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 렌즈는 동촛점 광학 시스템에 사용되는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 렌즈는 평철 GRIN 렌즈인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드는 상기 기억 매체의 표면에 평행하게 배치된 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 기억 매체는 디스크 매체인 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 기억 매체내에 데이터를 저장할 수 있기 위해 상기 에너지원와 조화시킨 자기 코일 부품을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 코일은 상기 헤드내에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
  20. 광원; 및
    상기 광원으로부터 수광된 빛을 전달하는 조정식 마이크로 소형 작동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 광원은 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 광원은 섬유 광 케이블인 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 섬유 광 케이블을 홀딩하는 V형 홈을 포함하는 지지 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 헤드가 상기 지지 아암을 중심으로 이동할 수 있는 슬라이더 레일 메카니즘을 더 포함하는 지지 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 헤드는 플라잉 자기 광학 헤드이고, 상기 지지 아암은 회전식 윈체스터형 작동 아암인 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 마이크로 소형 작동체는 기억 디스크의 방사 방향에 대략 평행한 방향으로 스캔되는 것을 특징으로 하는 헤드 디바이스.
  27. 기억 매체상에 데이터를 전송하는 방법에 있어서,
    에너지원으로부터 에너지를 전송하는 단계;
    상기 에너지를 마이크로 머신 작동체에 제공하는 단계; 및
    상기 마이크로 머신 작동체를 조정함으로써 상기 기억 매체상의 특정 위치에 상기 에너지를 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 에너지는 GRIN 렌즈를 통해 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 마이크로 머신 작동체와 상기 기억 매체사이의 광축을 따라 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 렌즈는 동촛점 광학 시스템에 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 27 항에 있어서, 상기 마이크로 머신 작동체는 상기 기억 매체의 표면에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 27 항에 있어서, 상기 기억 매체는 디스크 매체인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 디스크 매체는 양면인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 기억 매체상에 데이터를 전송하는 시스템에 있어서,
    에너지원으로부터 에너지를 전송하는 수단;
    상기 에너지를 마이크로 머신 작동체에 제공하는 수단; 및
    상기 마이크로 머신 작동체를 조정함으로써 상기 기억 매체상의 특정 위치에 상기 에너지를 전달하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 에너지를 전달하는 수단은 마이크로 머신 조정식 거울인 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 시스템내에 공촛점 광학 시스템이 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 마이크로 머신 작동체는 상기 기억 매체의 방사 방향에 대략 평행한 방향으로 스캔하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 기억 매체를 포함하며, 추가로
    에너지원;
    상기 에너지원으로부터 에너지를 받는 커플러; 및
    상기 커플러로부터 상기 에너지를 받고 상기 기억 매체에 상기 에너지를 전달하는 조정식 마이크로 머신 작동체를 더 포함하는 적어도 하나의 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어셈블리.
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