KR20010027113A - 니어필드 기록/재생용 광디스크 - Google Patents

니어필드 기록/재생용 광디스크 Download PDF

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Abstract

광원과, 이 광원에서 조사된 광을 집속시키는 대물렌즈와, 광디스크에서 반사된 광을 수광하는 수광부 및, 입사광을 수광부에 집속시키는 수광렌즈를 포함하는 니어필드용 광 기록재생장치에 의해 기록 재생되는 니어필드 기록/재생용 광디스크가 개시되어 있다.
이 개시된 니어필드 기록/재생용 광디스크는 광(L)이 입사되는 쪽으로부터 순차로 배치된, 두께 X를 갖는 보호막, 제1유전체막, 니어필드가 형성되는 기록막, 제2유전체막, 반사막 및, 기판을 포함하며, 보호막의 두께 X는 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
<수학식>
여기서, NAO : 광검출을 위한 수광렌즈의 개구수이고,
NA : 대물렌즈의 개구수이고,
h : 수광부에 수광되는 신호 빔의 반경이며,
k : 보호막에서 반사되는 수광부 빔의 반경(H)와 신호빔의 반경
(h)의 배율 (k = H/h) 이다.

Description

니어필드 기록/재생용 광디스크{Optical disk for near field recording/reproducing}
본 발명은 니어필드(near field) 기록/재생용 광디스크에 관한 것으로서, 상세하게는 슬라이더에 탑재된 렌즈의 부상높이에 따라 발생하는 면반사 광량의 변동을 억제할 수 있도록 구조가 개선된 니어필드 기록/재생용 광디스크에 관한 것이다.
일반적으로 니어필드란 광디스크에 근접되게 배치된 광학요소와 광디스크 사이의 간격이 20∼300nm 정도로 근접된 상태에서 데이터의 기록 재생을 수행하는 기술을 말한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 니어필드용 광 기록재생장치는 베이스에 대해 왕복 회전 가능하게 설치된 스윙암(21)과, 상기 스윙암(21)에 회전 구동력을 제공하는 액튜에이터(23)와, 공기동압에 의해 광디스크(10)에 대해 부상된 채로 광디스크(10)의 트랙을 스캔할 수 있도록 상기 스윙암(21)의 단부에 설치된 슬라이더(25) 및, 이 슬라이더(25)에 설치되어 광학식으로 정보를 재생할 수 있도록 상기 광디스크(10)에 광스폿을 형성하는 광학요소(31)를 구비한 광헤드(30)를 포함하여 구성된다. 여기서, 광디스크는 상변화형 광디스크와, 광자기디스크를 포함하는 것으로, 광디스크로서 광자기디스크를 채용한 경우에는 상기 광헤드(30)는 자계변조를 위한 코일(35)을 더 구비한다.
상기 광학요소(31)는 반사거울(32)과, 대물렌즈(33) 및, 고체함침렌즈(SIL : Solid Immersion Lens) 또는 고체함침미러(SIM : Solid Immersion Mirror)로 된 소형렌즈(34)를 포함하여 구성된다.
도 2는 소형렌즈(34)로 굴절형 고체함침렌즈를 채용한 장치를 예로 들어 보인 것으로, 소형렌즈(34)는 송수광부(40)에서 조사된 광이 큰 입사각으로 광디스크(10)에 집속되도록 한다. 이로써 광디스크(10)에 맺힌 광스폿 크기를 줄일 수 있다.
상기 송수광부(40)는 대물렌즈(33)에 적합한 직경을 갖는 레이저 광을 조사하며, 상기 반사거울(32)은 상기 송수광부(40)로부터 입사되는 광을 대물렌즈(33) 쪽으로 반사시킨다. 상기 대물렌즈(33)는 입사광을 상기 소형렌즈(34)에 집광시키며, 상기 소형렌즈(34)는 광디스크(10)에 니어필드를 형성한다.
상기 슬라이더(25)는 서스펜션(26)에 의해 광디스크(10)에 접촉되는 방향으로 바이어스되어 있다. 이 슬라이더(25)는 상기 광디스크(10)가 회전하기 시작하면 그 부력에 의해 광디스크(10)로부터 부상하게 되는데, 이때 형성되는 상기 광학요소(34)와 광디스크(10) 사이의 에어갭(G)이 전술한 20∼300nm 정도의 근접간격이 되는 것이다.
여기서, 상기 에어갭(G)의 간격이 상기 송수광부(40)에서 조사되는 광의 파장보다 큰 경우에는 상기 광디스크는 상기 니어필드로부터 벗어난 영역에 위치되고, 굴절과 전반사 법칙에 의하여 개구수가 큰 광은 소형렌즈(34)의 광출사면에서 전반사되기 때문에 상기 광디스크(10) 상에 광스폿을 형성하는데 기여하지 못하게 된다. 반면, 상기 에어갭(G)이 사용광의 파장보다 작은 경우에는 상기 광디스크(10)에 맺힌 광스폿 크기는 소망하는 광스폿 크기에 가깝게 된다.
이와 같은 구성의 니어필드 기록/재생용 광 기록재생장치의 매체로 채용되는 종래의 광디스크는 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(11)과, 이 기판에 순차로 적층된 반사막(12), 제1유전체막(13), 기록막(14), 제2유전체막(15) 및, 보호막(16)으로 구성된다. 여기서, 상기 광학요소(31)를 통하여 집속된 광은 상기 보호막(16)과, 상기 제2유전체막(15)을 투과하여 상기 기록막(14)에 니어필드를 형성하고, 이 기록막(14)에서 반사된 광은 재차 상기 제2유전체막(15)과 보호막(16)을 투과하여 상기 광학요소(31)에 전달된다.
상기 광디스크(10)는 트랙피치가 0.3 ~ 0.4㎛이고, V형상을 가지며 깊이 0.15 ~ 0.3㎛인 그루브(G)를 가진다. 여기서, 반사막(12), 제1유전체막(13), 기록막(14), 제2유전체막(15) 및 보호막(16)의 두께는 수학식 1과 같다.
이와 같이, 구성된 광디스크(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 그루브(G)가 형성된 부분의 상부 형상이 그루브(G) 형상에 대응되게 굴곡진다. 또한, 광디스크 표면에 해당되는 보호막 상면이 상기 그루브(G) 형상에 대응되는 굴곡을 가진다.
그러므로, 굴절률 1.65인 고굴절률의 소형렌즈(34)에 의해 상기 에어갭(G)을 통과하여 상기 광디스크(1)에 집속시, 상기 광학요소(31)의 부상높이에 따라 발생되는 면반사 광량의 변동 및 수광부로 집속되는 잡음광과 소망하는 신호광이 혼재하게 되어 신호특성이 열화되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 안출된 것으로서, 보호층의 두께를 조절하여 니어필드 광학계를 이루는 광학요소의 부상 높이에 따라 발생되는 면반사 광량의 변동이 억제되도록 구조가 개선된 니어필드 기록/재생용 광디스크를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 일반적인 니어필드용 광 기록재생장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 일반적인 니어필드용 광 기록재생장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.
도 3은 종래의 니어필드 기록/재생용 광디스크를 보인 개략적인 도면.
도 4는 본 발명의 니어필드 기록/재생용 광디스크를 설명하는데 필요한, NA, NA0, H, h를 보인 니어필드용 광 기록재생장치의 광학적 배치를 보인 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 니어필드 기록/재생용 광디스크를 보인 개략적인 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 니어필드 기록/재생용 광디스크를 보인 개략적인 도면.
＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞
51...광원 53...렌즈요소 55...수광렌즈
57...수광부 100...광디스크 111...보호막
113...제1유전체막 115...기록막 117...제2유전체막
119...반사막 121...기판 130...윤활막
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광원과, 이 광원에서 조사된 광을 집속시키는 렌즈요소와, 광디스크에서 반사된 광을 수광하는 수광부 및, 입사광을 수광부에 집속시키는 수광렌즈를 포함하는 니어필드용 광 기록재생장치에 의해 기록 재생되는 니어필드 기록/재생용 광디스크에 있어서, 광(L)이 입사되는 쪽으로부터 순차로 배치된, 두께 X를 갖는 보호막, 제1유전체막, 니어필드가 형성되는 기록막, 제2유전체막, 반사막 및, 기판을 포함하며, 상기 보호막의 두께 X는 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 한다.
＜수학식＞
여기서, NAO : 광검출을 위한 수광렌즈의 개구수이고,
NA : 렌즈요소의 개구수이고,
h : 수광부에 수광되는 신호 빔의 반경이며,
k : 보호막에서 반사되는 수광부 빔의 반경(H)와 신호빔의 반경
(h)의 배율 (k = H/h) 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 니어필드 기록/재생용 광디스크는 도 4에 도시된 바와 같은 광학적 구성을 가지는 니어필드용 광 기록재생장치에 채용된다.
도 4를 참조하면, 니어필드용 광 기록재생장치는 광원(51)과, 이 광원(51)에서 조사된 광을 집속시키는 렌즈요소(53)와, 광디스크(100)에서 반사된 광을 수광하는 수광부(57) 및, 입사광을 수광부(57)에 집속시키는 수광렌즈(55)를 포함한다. 여기서, 렌즈요소(53)는 도 2을 참조하여 설명된 대물렌즈(도 2의 33)와 소형렌즈(34)를 포함하여 구성되며, 개구수 NA를 가진다. 상기 렌즈요소(53)는 정보의 기록, 재생시 공기동압에 의해 상기 광디스크(100)에 대해 소정의 에어갭 만큼 부상된다. 상기 수광렌즈(55)는 개구수 NAO를 가지며, 입사되는 평행광을 집속시켜 상기 수광부(57)에 광스폿이 맺히도록 한다. 여기서, 상기 수광부(57)에 수광된 광 중 광디스크(100)의 기록막에서 반사된 광은 반경 h를 가지며, 상기 광디스크(100)의 보호막(111)에서 반사된 광은 반경 H를 가진다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광디스크는 상기 렌즈요소(도 4의 53)에 대향되는 면 즉, 광(L)이 입사되는 쪽에서 순차로 적층된 두께 X를 갖는 보호막(111), 제1유전체막(113), 니어필드가 형성되는 기록막(115), 제2유전체막(117), 반사막(119) 및, 기판(121)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 광디스크(100)의 제조는 기판(121), 반사막(119), 제2유전체막(117), 기록막(115), 제1유전체막(113) 및 보호막(111) 순서로 진행된다.
상기 기판(121)은 글래스, 폴리 카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 아크릴레이트계 재질 등으로 구성된다, 이 기판(121) 상에는 하기의 수학식 2를 만족하는 트랙피치(TP), 그루브(G)가 형성된다.
여기서, 상기 트랙피치 및 그루브(G)는 인젝션, 2P(포토 폴리머) 방법에 의해 제조되는 것이다. 따라서, 상기한 광학적 그루브 깊이는 상기 기판(121) 상에 물리적으로 인입 형성된 그루브의 깊이와 상기 보호막(111)의 두께에 의해 결정된다.
따라서, 그루브의 물리적 깊이의 증가 없이, 보호막(111)의 두께 결정에 의하여 광학적 그루브 깊이를 증가시킬 수 있어서, 그루브 형성이 용이하다.
상기 반사막(119)은 상기한 바와 같이 트랙 및 그루브가 형성된 기판(121) 상에 성막되는 것으로, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt), 은(Ag) 및, 금(Au) 등의 금속으로 구성된다.
상기 제1 및 제2유전체막(113)(117) 각각은화합물 또는재질로 구성된다.
상기 기록막(115)은 광자기 재질 또는 상변화 재질로 구성되며, 선택된 재질에 따라 광디스크의 종류가 결정된다.
즉, 상기 기록막(115)으로 및,등으로 구성된 광자기 재질을 선택한 경우는 광자기형 디스크가 되며, 상기 기록막(115)으로 등으로 구성된 상변화 재질을 선택한 경우는 상변화형 광디스크가 된다.
여기서, 제1유전체막(113), 기록막(115), 제2유전체막(117) 및, 반사막(119)의 두께는 다음 수학식3을 만족하는 것이 바람직하다.
상기 보호막(111)은 무기물 재질 또는 유기물 재질로 구성된다. 상기 보호막(111)은 비정질 DLC, SiN 및로 구성된 무기물 중에서 선택된 어느 하나의 재질 또는 아크릴레이트계 또는 포토폴리머 레진으로 구성된 유기물 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된다.
상기 보호막(111)으로 무기물 재질을 선택한 경우는 스퍼터링 방법, 증착(Evaporation) 방법 등을 통해 형성된다. 한편, 유기물 재질을 선택한 경우는 스핀 코팅법, 2P법 등을 통해 형성되며, 그 재질 특성 즉, 보호막(111)의 굴절률과, 점성률(Viscosity) 각각은 수학식 4를 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 수축률에 있어서, 상기 유기물 재질의 보호막은 수축률이 7이하인 것이 바람직하다.
상기 보호막(111)은 입사광 중 상기 소형렌즈의 경면에서 반사되는 광의 광량이 최소가 되도록 결정되어야 한다. 이를 위하여 상기 보호막(111)의 두께 X는 하기의 수학식 5를 만족하는 범위에서 결정된다.
여기서, NAO, NA, h 각각은 도 4를 참조하여 설명된 바와 같으며, k 는 보호막(111)에서 반사되는 수광부 빔의 반경 H와 신호빔의 반경 h의 배율(k=H/h)을 나타낸 것이다.
보다 바람직하게는 보호막(111)의 두께 X는 수학식 6을 만족한다.
수학식 5를 바탕으로, 보호층 두께 X를 설정한 예를 표 1에 나타내었다.
광학계 실시예 1 실시예 2
NAO 0.05 0.1
NA 1.65 1.65
k 10 10
h[㎛] 50 2
X[㎛] 8.3 0.7
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광디스크는 상기한 보호막(111) 상에 1 내지 3 nm 두께로 코팅 형성된 윤활막(130)을 더 포함할 수 있다.
상기 윤활막(130)으로는 포블린 지 돌(Fomblin Z Dol), 포블린 2001(Fomblin 2001) 등의 윤활제와, 혼합되는 용매 갈덴 에스 브이(Galdel SV) 등이 사용된다.
이와 같이 윤활막(130)을 코팅 형성함으로써 광 기록재생장치의 슬라이더가 초기 접촉 이동시 원활히 움직이도록 할 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 니어필드 기록/재생용 광디스크는 보호막에 의해 반사되는 수광부 빔의 크기가 기록막에서 반사되는 신호빔의 크기의 k배가 되도록 광디스크 보호막의 두께를 설계함으로써 니어필드 광학계를 이루는 광학요소의 부상 높이에 따라 발생되는 면반사 광량의 변동이 억제되도록 한다.
또한, 그루브 깊이를 조절하고 그루브 내의 공간을 그루브 보호층으로 채움으로써, 그루브의 물리적 깊이를 얕게 하면서도 고굴절률의 그루브 보호층에 의해 깊은 그루브의 광학적 깊이를 얻을 수 있어서 트랙신호를 증가시킬 수 있어서, 고밀도 광디스크의 제작을 용이하게 한다.

Claims (9)

  1. 광원과, 이 광원에서 조사된 광을 집속시키는 대물렌즈와, 광디스크에서 반사된 광을 수광하는 수광부 및, 입사광을 수광부에 집속시키는 수광렌즈를 포함하는 니어필드용 광 기록재생장치에 의해 기록 재생되는 니어필드 기록/재생용 광디스크에 있어서,
    광(L)이 입사되는 쪽으로부터 순차로 배치된,
    두께 X를 갖는 보호막, 제1유전체막, 니어필드가 형성되는 기록막, 제2유전체막, 반사막 및, 기판을 포함하며,
    상기 보호막의 두께 X는 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
    <수학식>
    여기서, NAO : 광검출을 위한 수광렌즈의 개구수이고,
    NA : 대물렌즈의 개구수이고,
    h : 수광부에 수광되는 신호 빔의 반경이며,
    k : 보호막에서 반사되는 수광부 빔의 반경(H)와 신호빔의 반경
    (h)의 배율 (k = H/h) 이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보호막은,
    비정질 DLC, SiN 및로 구성된 무기물 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보호막은,
    아크릴레이트계 또는 포토폴리머 레진으로 구성된 유기물 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보호막의 굴절률과, 점성률(Viscosity) 각각은 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
    <조건식>
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2유전체막 각각은화합물 또는재질로 되고,
    상기 기록막은로 구성된 광자기 재질 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 광자기용 재질이고,
    상기 반사막은로 구성된 금속 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2유전체막 각각은화합물 또는재질로 되고,
    상기 기록막은로 구성된 상변화 재질 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 되고,
    상기 반사막은로 구성된 금속 중에서 선택된 어느 하나의 재질로 된 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
  7. 제1항에 있어서,
    제1유전체막, 기록막, 제2유전체막 및, 반사막의 두께는 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
    <수학식>
  8. 제1항에 있어서, 상기 보호막 상에 1 내지 3 nm 두께로 코팅 형성된 윤활막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에는 하기의 조건식을 만족하는 트랙피치(TP), 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 니어필드 기록/재생용 광디스크.
    <조건식>
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