KR20010028945A

KR20010028945A - 표면광 레이저 및 이를 채용한 근접장 기록 재생용 광헤드

Info

Publication number: KR20010028945A
Application number: KR1019990041494A
Authority: KR
Inventors: 이철우; 정승태
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2001-04-06
Also published as: KR100618977B1

Abstract

레이저광이 출사되는 윈도우 측에 프레넬 패턴 형태로 된 렌즈부를 구비하여, 출사되는 레이저광이 상기 렌즈부를 통과하면서 회절되어 근접된 위치에 포커싱 되도록 된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저 및 이를 채용한 근접장 기록재생용 광헤드가 개시되어 있다.

이와 같이 렌즈부를 구비하는 표면광 레이저는 그로부터 출사되는 광이 그 윈도우로부터 근접된 위치에 초점을 갖는 수렴광이므로, 이러한 표면광 레이저를 광원으로 채용한 근접장 기록재생용 광헤드는 별도의 렌즈부재 등의 광학소자 없이 슬라이더에 직접적으로 표면광 레이저를 탑재시켜 근접장 기록재생을 수행할 수 있어서, 구조가 간단하고 별도의 광학적 정렬이 불필요하며 초소형화된 근접장 기록재생용 광헤드를 구현할 수 있다.

Description

표면광 레이저 및 이를 채용한 근접장 기록재생용 광헤드{Vertical cavity surface emitting laser and optical head for near field recording/reproducing by using thereof}

본 발명은 집속수단이 일체화된 표면광 레이저(Surface emitting laser) 및 이를 채용한 근접장(near field) 기록재생용 광헤드에 관한 것이다.

일반적으로, 근접장이란 광디스크와 같은 기록매체에 근접되게 배치된 광학 요소와 기록매체 사이의 간격이 예컨대, 20∼300nm 정도로 근접된 상태에서 데이터의 기록 재생을 수행하는 기술을 말한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 근접장 기록재생장치는 베이스에 대해 왕복 회전 가능하게 설치된 스윙암(21)과, 상기 스윙암(21)에 회전 구동력을 제공하는 액츄에이터(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 광헤드(30)를 포함하여 구성된다. 여기서, 광디스크는 상변화형 광디스크와, 광자기디스크를 포함하는 것으로, 광디스크로 광자기디스크를 채용한 경우에는 상기 광헤드(30)는 자계변조를 위한 코일(35)을 더 구비한다.

광헤드(30)는 송수광부(40)와, 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 반도레 레이저, 광검출기 및 광경로변환수단을 포함하여 구성된다. 이때, 상기 광경로변환수단은 반도체 레이저에서 출사된 광은 상기 반사거울(32)을 향하도록 하고, 광디스크(10)에서 반사되어 되돌아오는 광은 상기 광검출기를 향하도록 광의 진행 경로를 변환한다.

이러한 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 근접장을 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 공기동압에 의해 광디스크(10)로부터 부상하게 되는데, 이때 형성되는 상기 광학요소(34)와 광디스크(10) 사이의 에어갭(G)은 상기 송수광부(40)에서 조사되는 광의 파장보다 작은 전술한 20∼300nm 정도의 근접간격이 되어야만 상기 광디스크(10)에 맺힌 광스폿 크기는 소망하는 광스폿 크기에 가깝게 된다.

하지만, 상기와 같은 기록재생장치는 상대적으로 원거리에 있는 송수광부(40)로부터의 광이 집속되어 광디스크(10)에 맺히도록 하기 위해 다수의 광학요소를 구비하므로, 그 구조가 복잡하여 송수광부(40)로부터 소형렌즈(34)까지의 광학적 정렬이 어려울 뿐만 아니라 그 크기를 소형화하기 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 집속수단이 일체화되어 그 출사 레이저광을 곧바로 근접장에 포커싱시킬 수 있는 표면광 레이저 및 이를 채용하여 구조가 단순화되어 광학적 정렬이 쉽고 소형화가 가능한 근접장 기록재생용 광헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 근접장 기록재생장치의 구성을 개략적으로 보인 도면,

도 2는 도 1에서의 광헤드의 구성을 개략적으로 보인 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면광 레이저의 적층구조를 개략적으로 보인 단면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면광 레이저의 적층구조를 개략적으로 보인 단면도,

도 5는 도 3 및 도 4의 평면도,

도 6은 일반적인 표면광 레이저의 적층구조를 개략적으로 보인 단면도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드를 개략적으로 보인 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드를 개략적으로 보인 도면,

도 9 및 도 10은 각각 도 8의 광모듈의 실시예를 보인 평면도,

도 11은 본 발명에 따른 광모듈의 일 실시예를 개략적으로 보인 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

20...슬라이더 50,150...표면광 레이저

51,61...제1 및 제2전극 55,59...제1 및 제2반사기층

60,160...렌즈부 70,170...기록매체

71,171...기록층 73,173...기판

80,180...광검출기 155...트렌치

185,187,189...제1 내지 제3반도체물질층 191,195...편광부재

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판; 이 기판 상에 형성된 제1반사기층; 이 제1반사기층 상에 형성되어 전자와 정공의 재결합으로 광을 생성하는 활성층; 이 활성층 상에 형성된 제2반사기층; 상기 기판 하면에 형성된 제1전극; 및 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층방향으로 레이저광을 생성 출사하는 표면광 레이저에 있어서, 레이저광이 출사되는 윈도우 측에 프레넬 패턴 형태로 된 렌즈부를 구비하여, 출사되는 레이저광이 상기 렌즈부를 통과하면서 회절되어 근접된 위치에 포커싱 되도록 된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 렌즈부는 상기 제2반사기층의 일부층을 프레넬 패턴 형태로 식각하여 된 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기록매체의 회전에 의해 발생하는 공기동압에 의해 부상된 채로 기록매체 상에서 움직이는 슬라이더에 설치되어 광 및/또는 자계변조를 통해 정보를 기록재생할 수 있도록 된 근접장 기록재생용 광헤드에 있어서, 상기 기록매체는 기록층 및 이 기록층을 지지하며 입사광을 투과시키는 투명기판을 구비하고, 상기 슬라이더에 설치되며, 기판; 상기 기판의 저면에 형성된 제1전극; 상기 기판 상에 형성된 제1반사기층; 상기 제1반사기층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층의 상에 형성된 제2반사기층; 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극; 및 출사되는 레이저광이 회절 집속되어 근접된 위치에 포커싱되도록 윈도우측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우로부터 근접된 위치에 포커싱하는 표면광 레이저; 및 상기 표면광 레이저로부터 그 렌즈부를 경유하여 상기 기록층에 포커싱되고 투명기판을 투과하여 입사되는 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저에 대향되게 설치된 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기록매체의 회전에 의해 발생하는 공기동압에 의해 부상된 채로 기록매체 상에서 움직이는 슬라이더에 설치되어 광 및/또는 자계변조를 통해 정보를 기록재생할 수 있도록 된 근접장 기록재생용 광헤드에 있어서, 상기 기록매체는 기록층 및 이 기록층을 지지하며 입사광을 반사시키는 반사층을 가지는 기판을 구비하고, 상기 슬라이더에 설치되며, 기판; 상기 기판의 저면에 형성된 제1전극; 상기 기판 상에 형성된 제1반사기층; 상기 제1반사기층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층의 상에 형성된 제2반사기층; 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극; 및 출사되는 레이저광이 회절 집속되어 근접된 위치에 포커싱되도록 윈도우측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우로부터 근접된 위치에 포커싱하는 표면광 레이저; 및 상기 표면광 레이저로부터 그 렌즈부를 경유하여 상기 기록층에 포커싱되고 상기 반사층에서 반사되는 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저 일측에 설치된 광검출기;를 포함하며, 상기 렌즈부의 프레넬 패턴은 그 패턴 중심이 상기 윈도우 중심에서 소정 거리 벗어나 위치되도록 마련되어, 적어도 일부 레이저광이 상기 기록층에 비스듬히 집속되면서 입사된 다음 상기 반사층에서 반사되어 상기 광검출기를 향하도록 된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 슬라이더와 기록매체 사이 및/또는 기록매체 하부에 코일부재를 더 구비하여, 광 및 자계변조에 의해 신호를 기록재생하도록 마련되고, 상기 광검출기의 수광면 상에는 입사되는 광스폿을 대략 2분할하여 서로 다른 편광성분을 투과시키는 한쌍의 편광부재;를 더 구비한다.

이때, 상기 한쌍의 편광부재는, 패턴방향이 서로 직교하며 그 패턴간격이 상기 표면광 레이저의 출사 파장보다 작게 형성된 홀로그램 그레이팅인 것이 바람직하다.

또한, 상기 광검출기는, 상기 표면광 레이저의 기판 및 이 기판의 저면에 형성된 제1전극을 공유하며, 상기 기판 상에 측방향으로 상기 표면광 레이저와 전기적으로 절연되게 형성되고, 그 수광면을 제외한 적어도 일부 영역에 소정 패턴의 검출전극을 구비하는 것이 바람직하며, 이러한 광검출기는, 상기 제1반사기층과 대략 동일한 물질 구성 및 적층수를 가지며, 그 적어도 일부가 상기 표면광 레이저와 소정 간격 이격되게 형성된 제1반도체물질층; 상기 제1반도체물질층 상에 형성되고 상기 활성층과 대략 같은 물질 및 두께로 이루어진 제2반도체물질층; 상기 제2반도체물질층 상에 형성되고 상기 제2반사기층과 대략 같은 물질 구성을 가지며, 상기 제2반사기층보다 상대적으로 작은 적층수를 가지도록 형성된 제3반도체물질층;을 포함하여, 표면광 레이저와 광검출기를 동일 반도체 제조 공정 상에서 일체로 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면광 레이저의 적층구조를 개략적으로 보인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 표면광 레이저(50)는 기판(53)과, 상기 기판(53)상에 순차로 적층 형성된 제1반사기층(55), 활성층(57) 및 제2반사기층(59)과, 상기 기판(53)의 하면에 형성된 제1전극(51), 상기 제2반사기층(59) 상에 형성된 제2전극(61), 및 레이저광이 출사되는 윈도우(63) 측에 구비된 렌즈부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 기판(53)은 진성반도체 기판 또는 일형으로 도핑된 반도체 기판이다. 상기 제1 및 제2반사기층(55)(59)은 반도체 화합물을 교대로 적층하여 이루어지며, 서로 다른 형의 불순물로 도핑되어 있다. 이때, 반사율은 반도체 화합물의 적층수에 따라 달라지므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저광이 대부분 제2반사기층(59)을 통하여 출사되는 구조의 경우, 상기 제2반사기층(59)은 제1반사기층(55)보다 작은 적층수를 가진다. 여기서, 상기 기판(53)이 n형인 경우, 상기 제1반사기층(55)은 n형, 제2반사기층(59)은 p형 불순물로 각각 도핑된다.

상기 활성층(57)은 전자와 정공의 재결합에 의해 광이 발생되는 영역으로, 이 활성층(57) 및/또는 제2반사기층(59)의 일부에는 전류의 흐름을 가이드하여 그 전류가 활성층(57)의 중앙부로 흐르도록 고저항부(58)가 더 형성된 것이 바람직하다. 이 고저항부(58)는 이온 주입 또는 선택적 산화법 등에 의해 형성될 수 있으며, 이러한 고저항부(58)를 형성하는 기술은 잘 알려져 있으므로 그 자세한 설명을 생략한다.

상기 제1전극(51)은 기판(53)의 하면에 형성되고, 제2전극(61)은 상기 제2반사기층(59) 상의 광이 출사되는 윈도우(63)를 제외한 영역에 형성된다.

여기서, 참조부호 56은 윈도우(63) 및 그 주변의 상기 제2전극(61)과 제2반사기층(59)이 전기적으로 연결되는 부분을 제외한 영역에 형성된 절연층이다.

이러한 구조에서 상기 제2전극(61)을 통해 전류가 주입되면, 그 전류는 윈도우(63) 주변을 통해 표면광 레이저(50) 내부로 주입되게 된다.

대안으로, 상기 제2전극(61)은 도 4에 도시된 바와 같이, ITO와 같은 투명전극으로 윈도우(63) 및 그 주변을 포함한 제2반사기층(59) 상에 형성될 수도 있다. 이 경우, 전류가 활성층(57)의 중앙부(57a)로 보다 골고루 주입될 수 있으므로, 보다 양질의 레이저빔 프로파일을 얻을 수 있는 이점이 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 렌즈부(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2반사기층(59)의 일부층을 프레넬 패턴 형태로 식각하여 형성된다. 상기 프레넬 패턴은 프레넬 렌즈 또는 프레넬 존 형태로 식각된 홀로그램 패턴을 말한다.

이와 같이 렌즈부(60)가 마련되면 제2반사기층(59)을 통해 출사되는 광은 이 렌즈부(60)를 경유하면서 회절 집속되어, 이 표면광 레이저(50)로부터 근접된 위치에 포커싱된다. 이때, 집속되는 레이저광의 초점위치는 상기 프레넬 패턴들의 간격을 달리함으로써 변경시킬 수 있다.

여기서, 도 3 내지 도 5는 상기 렌즈부(60)의 프레넬 패턴을 경유한 회절집속광이 대략 윈도우(63) 중심축(c) 즉, 광축을 중심으로 대칭적인 구조를 가지도록 그 패턴 중심이 상기 윈도우(63) 중심축(c) 상에 위치하도록 형성된 예를 보여주고 있으나, 그 적용에 따라 달리 형성시킬 수 있다.

예를 들면, 상기 표면광 레이저(50)로부터 출사되는 광을 윈도우(63) 중심축(c) 상이 아닌 다른 위치에 집속시키고자 하는 경우에는 후술하는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 패턴 중심이 그 윈도우(63) 중심축(c)에서 벗어나도록 프레넬 패턴을 형성시키면 된다.

한편, 대안으로, 상기 렌즈부(60)로는 제2반사기층(59)의 일부층을 소정 패턴으로 식각하여 형성하는 대신에 윈도우(63)에 근접되게 프레넬 패턴이 형성된 별도의 부재를 구비할 수도 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저(50)에서, 상기 제1 및 제2전극(61)에 순방향 바이어스를 걸어주면 전류는 상기 활성층(57)의 중앙부(57a)를 통하여 흐르고, 제1 및 제2반사기층(55)(59)에서 발생된 전자와 정공이 이 활성층(57)에서 재결합하여 광이 발생된다. 이 광 중 제1 및 제2반사기층(55)(59) 사이를 오가면서 그 공진조건에 맞는 특정 파장의 광(결과적으로 출사되는 레이저광)만이 살아남아 증폭되고 대부분 상기 윈도우(63)를 통해 출사되며, 프레넬 패턴 형태로 된 렌즈부(60)에서 회절 집속되어 근접한 초점(f)에 포커싱된다.

이때, 렌즈부(60)가 제2반사기층(59)의 일부층을 프레넬 패턴으로 식각하여 형성되는 경우, 활성층(57)에서 발생된 광 중 식각되지 않은 돌출 영역(60a)을 따르는 광은 제1 및 제2반사기층(55)(59) 사이에서 공진 및 증폭된다. 이에 반하여, 반사율 및 공진조건이 반사기층의 적층수에 민감하게 변화되기 때문에, 제2반사기층(59)의 일부층이 식각된 영역(빗금영역:60b)은 공진조건을 만족하지 못하여, 활성층(57)에서 발생된 광 중 식각된 영역(60b)을 따르는 광은 제2반사기층(59)을 대부분 그대로 투과해 버릴 수도 있다. 하지만, 이와 같이 공진이 일어나지 않는 경우 이 영역에서는 결과적으로 광이 증폭 즉, 레이징되지 않아, 전체적인 표면광 레이저(50) 효율에는 별로 영향이 없다.

따라서, 상기와 같이 제2반사기층(59)의 일부층을 프레넬 패턴으로 식각하여 렌즈부(60)를 표면광 레이저(50)에 일체로 형성하는 경우, 광 출력 특성은 도 6에 도시된 바와 같은 일반적인 표면광 레이저(50)(윈도우에서 출사되는 광이 발산됨)와 동일 또는 유사하게 유지하면서도, 그 출사 레이저광을 근접된 초점 위치(f)에 집속시킬 수 있어서, 이를 채용하면 그 근접된 초점 위치에 기록매체를 위치시킴으로써 후술하는 바와 같이 별도의 렌즈부재 및 광경로변환수단 등의 광학부재를 배제한 구조로 근접장 기록재생을 실현할 수 있다. 여기서, 도 6에서 도 3 및 도 5와 동일 참조부호는 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재를 나타낸다.

이상의 도면에서는 제2반사기층(59)이 돌출된 메사형 구조의 예를 도시하였으나, 표면광 레이저(50)의 기본적인 구조는 다양하게 변형될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 표면광 레이저를 채용한 근접장 기록재생용 광헤드의 실시예들을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 표면광 레이저를 채용한 근접장 기록재생용 광헤드의 일 실시예의 구성을 개략적으로 보인 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드는 기록층(71) 및 이 기록층(71)을 지지하며 입사광을 투과시키는 투명기판(73)을 구비하는 기록매체(70)의 정보를 기록재생할 수 있도록 마련되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드는, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부(60)가 일체로 구비된 표면광 레이저(50) 및 상기 표면광 레이저(50)로부터 그 렌즈부(60)를 경유하여 상기 기록층(71)에 포커싱된 다음 상기 투명기판(73)을 투과하여 입사되는 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저(50)에 대향되게 설치된 광검출기(80)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 렌즈부(60)의 프레넬 패턴은 그 패턴 중심이 상기 윈도우(63) 중심과 일치하도록 마련된 것이 바람직하며, 표면광 레이저(50)의 구성은 도 3 및/또는 도 4를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하다.

본 발명에 따른 상기 표면광 레이저(50)는 도 1에 도시된 바와 같은 근접장 기록재생장치의 슬라이더(25)에 설치된다. 이 표면광 레이저(50)에서 출사되는 광은 그 렌즈부(60)에 의해 회절 집속되어 근접된 초점 위치(f)에 포커싱 된다.

기록매체(70) 회전시에 상기 표면광 레이저(50)는 그 회전에 의해 발생하는 공기동압에 의해 부상된 채로 기록매체(70) 상에서 움직이는 슬라이더(25)와 함께 기록매체(70)에 대해 부상되는데, 상기 프레넬 패턴은 이러한 부상시 상기 렌즈부(60)의 초점 위치(f)가 대략적으로 상기 기록층(71)에 위치되도록 설계된다.

한편, 상기 표면광 레이저(50)와 기록매체(70) 사이의 광경로 상에는 상기 표면광 레이저(50)에서 출사된 광이 공기중에 거의 노출되지 않은 채로 기록매체(70)에 조사되어 광스폿의 크기를 최소화할 수 있도록 투명부재(90)를 더 구비하는 것이 바람직하며, 이 투명부재(90)는 상기 윈도우(63)에 근접되게 표면광 레이저(50)와 일체로 설치된다. 여기서, 상기 투명부재(90)는 입사광을 보다 집속시키도록 고굴절부재로 이루어진 것이 바람직하다.

본 실시예는 광을 이용하여 상변화형 광디스크와 같은 기록매체(70)의 정보를 기록재생하도록 마련된 경우를 예를 들어 도시하였으며, 광자기디스크와 같은 기록매체(70)의 정보를 기록재생하는 경우에는 상기 슬라이더(25)와 기록매체(70) 사이 또는 기록매체(70) 하부에 자계변조를 위한 코일부재(미도시)가 더 구비된다.

이와 같이 광헤드가 코일부재를 더 구비하여 광 및/또는 자계 변조로 기록매체(70)의 정보를 기록재생하도록 마련된 경우, 상기 기록매체(70)의 투명기판(73)과 광검출기(80) 수광면(80a) 사이에는 광스폿을 대략 2분할하여 서로 다른 편광성분을 투과시키는 한쌍의 편광부재(도 9의 191,195)가 구비되는데, 이러한 편광부재의 기능 및 구조는 후술하는 다른 실시예에서와 같다.

상기와 같은 광헤드는 기록매체(70)의 회전에 따른 슬라이더(25)의 부상시 투명부재(90)의 기록매체(70)에 마주하는 면 특히, 광이 경유하는 부분과 기록매체(70) 사이의 에어갭(G)이 대략 20∼300nm 정도의 근접 간격이 되어 근접장 기록재생을 수행한다.

여기서, 표면광 레이저(50)의 윈도우(63)와 기록매체(70)가 직접적으로 마주하여서도 근접장 기록재생을 수행할 수 있도록 된 초점거리로 렌즈부(60)가 설계되는 경우에는 상기 투명부재(90)를 배제시킬 수도 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드의 구성을 개략적으로 보인 도면이다. 여기서, 도 7과 동일 참조부호는 실질적으로 동일 기능을 하는 부재를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드는 기록층(171) 및 이 기록층(171)을 지지하며 입사광을 반사시키는 반사층(173a)을 가지는 기판(173)을 구비하는 기록매체(170)의 정보를 기록재생할 수 있도록 마련되어 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 근접장 기록재생용 광헤드는, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우(63)측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부(160)가 일체로 구비된 표면광 레이저(150) 및 상기 표면광 레이저(150)로부터 그 렌즈부(160)를 경유하여 상기 기록층(171)에 포커싱된 다음 상기 반사층(173a)에서 반사된 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저(150)에 일측에 설치된 광검출기(180)를 포함하여 구성된다.

도 8은 광헤드가 광 및 자계변조를 통해 광자기디스크 등과 같은 기록매체(170)의 정보를 기록 재생하도록 마련된 실시예를 도시한 것으로, 도 7에 도시된 실시예와 비교할 때 슬라이더(25)와 기록매체(170) 사이 또는 기록매체(170) 하부에 자계변조를 위한 코일부재(120)가 더 구비된다. 여기서, 도 8은 투명부재(90)의 기록매체(170)와 마주하는 면에 소정의 홈을 형성하고 그 홈에 코일부재(120)를 탑재한 예를 보여준다.

한편, 상기와 같이 광헤드가 광 및/또는 자계 변조로 기록매체(170)의 정보를 기록재생하도록 된 경우, 광헤드는 도 9에 도시된 바와 같이, 광검출기(180)의 수광면 앞에 광스폿을 대략 2분할하여 서로 다른 편광성분을 투과시키는 한쌍의 편광부재(191)(195)를 더 구비한다. 또한, 상기 광검출기(180)는 상기 편광부재(191)(195)에 대응되게 입사광을 수광하여 각각 독립적으로 광전변환하도록 적어도 2개의 분할판으로 구성된다.

여기서, 상기 표면광 레이저(150)의 기본적인 구성은 도 3 및/또는 도 4를 참조로 설명한 바와 실질적으로 동일하며, 그 프레넬 패턴은 도 9에 도시된 바와 같이 그 패턴 중심이 상기 윈도우(63) 중심에서 소정 거리 벗어나 위치되도록 마련된다.

프레넬 패턴이 이와 같이 마련되면, 상기 표면광 레이저(150)에서 출사되는 회절집속광은 그 빔의 단면 형상 및 강도 분포가 비대칭이 되어, 적어도 일부 레이저광은 상기 기록층(171)에 비스듬히 입사되게 된다.

따라서, 별도의 광경로변환수단 없이도 표면광 레이저(150)에서 기록매체(170)에 조사된 다음 반사된 광 중 적어도 일부를 상기 광검출기(180)로 수광되도록 할 수 있다.

한편, 상기 한쌍의 편광부재(191)(195)는 도 9에 도시된 바와 같이, 패턴 방향이 서로 직교하며 그 패턴간격이 상기 표면광 레이저(150)의 출사 파장보다 작게 형성된 홀로그램 그레이팅인 것이 바람직하다. 이 편광부재(191)(195)는 예컨대, 상기 광검출기(180)의 수광면 상에 투명 물질층을 적층한 다음 식각에 의해 패턴을 형성하여 광검출기(180)에 일체로 형성할 수도 있다.

상기와 같은 편광부재(191)(195)의 형성은, 패턴의 피치가 입사 광파장보다 작은 경우 홀로그램 그레이팅이 패턴의 길이방향과 나란하게 편광된 광만을 투과시켜 편광기로서 기능을 하는 원리를 이용한 것이다. 여기서, 상기 편광부재(191)(195)는 별도의 부재로 마련될 수도 있다.

이때, 상기 표면광 레이저(150), 광검출기(180) 및 편광부재(191)(195)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 표면광 레이저(150) 및 광검출기(180) 사이가 전기적으로 절연된 일체화 구조로 광모듈(100)화할 수 있다.

한편, 본발명의 다른 실시예에 따른 광헤드가 상변화형 광디스크와 같은 기록매체(170)의 정보를 기록재생하도록 마련되는 경우에는, 도 8에서 코일부재(120)를 배제시키고, 도 10에 도시된 바와 같이 표면광 레이저(150)와 광검출기(180)의 일체화 구조에서 한쌍의 편광부재(도 9의 191, 195)를 생략시키는 구성으로 충분하다.

광 및/또는 자계 변조를 통해 광반사식으로 기록매체(170)의 정보를 기록재생하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광헤드에 채용되는 도 9 및/또는 도10에 도시된 바와 같은 표면광 레이저(150) 및 광검출기(180)의 일체화 구조는 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이 형성될 수도 있다. 여기서, 표면광 레이저(150)의 구조는 도 3 내지 도 4와 같으므로, 동일 참조부호로 대체하고 그 설명은 생략한다.

도 11을 참조하면, 광검출기(180)는 표면광 레이저(150)와 기판(53) 및 그 기판(53)의 저면에 형성된 제1전극(51)을 공유한다. 또한, 상기 광검출기(180)는 그 수광면(180a)을 제외한 적어도 일부 영역에 소정 패턴으로 형성된 검출전극(188)을 구비한다. 여기서, 상기 광검출기(180)와 표면광 레이저(150)는 상기 기판(53)상에서 그 사이에 트렌치(155)를 형성하거나, 이온 주입 등에 의해 그 측방향으로 서로 전기적으로 절연되게 형성된다. 여기서, 상기 트렌치(155)는 표면광 레이저(150)의 제1반사기층(55)의 일부층 깊이까지 형성된 것이 바람직하다.

상기 광검출기(180)로는 내부 층구조가 예를 들어, 기판(53) 상에 순차로 제1 내지 제3반도체물질층(185)(187)(189)으로 이루어진 PIN 타입의 광검출기를 구비할 수 있다. 이때, 상기 제1반도체물질층(185)은 표면광 레이저(150)의 제1반사기층(55)과 대략 동일한 물질 구성 및 적층수를 가지는 것이 바람직하다. 상기 제2반도체물질층(187)은 표면광 레이저(150)의 활성층(57)과 대략 같은 물질 및 두께로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 제3반도체물질층(189)은 표면광 레이저(150)의 제2반사기층(59)과 대략 같은 물질 구성을 가지며, 상기 제2반사기층(59)보다 상대적으로 작은 적층수를 가져 그 수광면(180a)을 통해 입사되는 광이 이 제3반도체물질층(189)을 투과하여 제2반도체물질층(187)에서 흡수되도록 된 것이 바람직하다.

이러한 구조를 가지는 광검출기(180)는 표면광 레이저(150)와 동일 반도체 공정 상에서 일체로 형성될 수 있다. 즉, 기판(53) 상에 순차로 제1반사기층(55), 활성층(57) 및 제2반사기층(59)을 적층한 다음 표면광 레이저(150)와 광검출기(180) 영역 사이에서 제1반사기층(55) 일부층까지 트렌치(155)를 형성하여 그 측방향으로의 전기적인 절연을 형성시키고 광검출기(180) 영역의 제2반사기층(59) 부분을 예컨대, 몇 개의 적층수만을 남기고 식각하면 된다. 후속 공정을 통하여 고저항부(58), 전극들(51)(61)(188), 렌즈부(160)를 형성하기 위한 프레넬 패턴 및/또는 광검출기(180)의 수광면(180a) 상에 투명물질층(미도시)을 적층하고 이를 그 패턴방향이 서로 직교하도록 소정 패턴으로 식각하여 한쌍의 편광부재(도 9의 191,195)를 형성한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 프레넬 패턴으로 된 렌즈부(160)를 가지는 표면광 레이저(150) 및/또는 이에 광검출기(180)가 일체로 된 광모듈(100)을 구비하는 광헤드는 표면광 레이저(150)로부터 근접된 초점에 집속되는 수렴광이 출사되므로, 렌즈부재 및 광경로변환수단과 같은 별도의 광학소자를 배제한 구조로 근접장 기록재생을 수행할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저는 그로부터 출사되는 광이 그 윈도우로부터 근접된 위치에 초점을 갖는 수렴광이다.

따라서, 이를 광원으로 채용한 근접장 기록재생용 광헤드는 별도의 렌즈부재 등의 광학소자 없이 슬라이더에 직접적으로 표면광 레이저를 탑재시켜 근접장 기록재생을 수행하므로, 구조가 간단하고 별도의 광학적 정렬이 불필요하며 초소형화된 근접장 기록재생용 광헤드를 구현할 수 있다.

Claims

기판; 이 기판 상에 형성된 제1반사기층; 이 제1반사기층 상에 형성되어 전자와 정공의 재결합으로 광을 생성하는 활성층; 이 활성층 상에 형성된 제2반사기층; 상기 기판 하면에 형성된 제1전극; 및 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층방향으로 레이저광을 생성 출사하는 표면광 레이저에 있어서,

레이저광이 출사되는 윈도우 측에 프레넬 패턴 형태로 된 렌즈부를 구비하여, 출사되는 레이저광이 상기 렌즈부를 통과하면서 회절되어 근접된 위치에 포커싱 되도록 된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.
제1항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 제2반사기층의 일부층을 프레넬 패턴 형태로 식각하여 된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈부의 프레넬 패턴은 그 패턴 중심이 상기 윈도우 중심 또는 그 윈도우 중심을 벗어나 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2전극은,

레이저광이 출사되는 윈도우를 제외한 제2반사기층 상면의 적어도 일부에 형성된 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2전극은,

레이저광이 출사되는 윈도우를 포함하여 제2반사기층 상면의 적어도 일부에 형성된 투명전극인 것을 특징으로 하는 표면광 레이저.
기록매체의 회전에 의해 발생하는 공기동압에 의해 부상된 채로 기록매체 상에서 움직이는 슬라이더에 설치되어 광 및/또는 자계변조를 통해 정보를 기록재생할 수 있도록 된 근접장 기록재생용 광헤드에 있어서,

상기 기록매체는 기록층 및 이 기록층을 지지하며 입사광을 투과시키는 투명기판을 구비하고,

상기 슬라이더에 설치되며, 기판; 상기 기판의 저면에 형성된 제1전극; 상기 기판 상에 형성된 제1반사기층; 상기 제1반사기층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층의 상에 형성된 제2반사기층; 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극; 및 출사되는 레이저광이 회절 집속되어 근접된 위치에 포커싱되도록 윈도우측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우로부터 근접된 위치에 포커싱하는 표면광 레이저; 및

상기 표면광 레이저로부터 그 렌즈부를 경유하여 상기 기록층에 포커싱되고 투명기판을 투과하여 입사되는 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저에 대향되게 설치된 광검출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
기록매체의 회전에 의해 발생하는 공기동압에 의해 부상된 채로 기록매체 상에서 움직이는 슬라이더에 설치되어 광 및/또는 자계변조를 통해 정보를 기록재생할 수 있도록 된 근접장 기록재생용 광헤드에 있어서,

상기 기록매체는 기록층 및 이 기록층을 지지하며 입사광을 반사시키는 반사층을 가지는 기판을 구비하고,

상기 슬라이더에 설치되며, 기판; 상기 기판의 저면에 형성된 제1전극; 상기 기판 상에 형성된 제1반사기층; 상기 제1반사기층 상에 형성된 활성층; 상기 활성층의 상에 형성된 제2반사기층; 상기 제2반사기층 상에 형성된 제2전극; 및 출사되는 레이저광이 회절 집속되어 근접된 위치에 포커싱되도록 윈도우측에 프레넬 패턴 형태로 마련된 렌즈부;을 포함하여, 반도체 물질층의 적층 방향으로 레이저광을 생성 출사하며 그 윈도우로부터 근접된 위치에 포커싱하는 표면광 레이저; 및

상기 표면광 레이저로부터 그 렌즈부를 경유하여 상기 기록층에 포커싱되고 상기 반사층에서 반사되는 광을 수광하도록 상기 표면광 레이저 일측에 설치된 광검출기;를 포함하며,

상기 렌즈부의 프레넬 패턴은 그 패턴 중심이 상기 윈도우 중심에서 소정 거리 벗어나 위치되도록 마련되어, 적어도 일부 레이저광이 상기 기록층에 비스듬히 집속되면서 입사된 다음 상기 반사층에서 반사되어 상기 광검출기를 향하도록 된 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 렌즈부는 상기 제2반사기층의 일부층을 프레넬 패턴 형태로 식각하여 된 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 슬라이더와 기록매체 사이 및/또는 기록매체 하부에 코일부재를 더 구비하여, 광 및 자계변조에 의해 신호를 기록재생하도록 마련되고,

상기 광검출기의 수광면 상에는 입사되는 광스폿을 대략 2분할하여 서로 다른 편광성분을 투과시키는 한쌍의 편광부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제9항에 있어서, 상기 한쌍의 편광부재는,

패턴방향이 서로 직교하며 그 패턴간격이 상기 표면광 레이저의 출사 파장보다 작게 형성된 홀로그램 그레이팅인 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제10항에 있어서, 상기 한쌍의 편광부재는,

상기 광검출기의 수광면 상에 서로 직교하는 패턴이 형성된 투명 물질층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제7항에 있어서, 상기 광검출기는,

상기 표면광 레이저의 기판 및 이 기판의 저면에 형성된 제1전극을 공유하며,

상기 기판 상에 측방향으로 상기 표면광 레이저와 전기적으로 절연되게 형성되고, 그 수광면을 제외한 적어도 일부 영역에 소정 패턴의 검출전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제12항에 있어서, 상기 광검출기는,

상기 제1반사기층과 대략 동일한 물질 구성 및 적층수를 가지며, 그 적어도 일부가 상기 표면광 레이저와 소정 간격 이격되게 형성된 제1반도체물질층;

상기 제1반도체물질층 상에 형성되고 상기 활성층과 대략 같은 물질 및 두께로 이루어진 제2반도체물질층;

상기 제2반도체물질층 상에 형성되고 상기 제2반사기층과 대략 같은 물질 구성을 가지며, 상기 제2반사기층보다 상대적으로 작은 적층수를 가지도록 형성된 제3반도체물질층;을 포함하여,

표면광 레이저와 광검출기를 동일 반도체 제조 공정 상에서 일체로 형성할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.
제13항에 있어서, 상기 표면광 레이저와 광검출기 사이의 그 측방향으로의 전기적인 절연은, 그 사이에 트렌치를 형성하거나, 이온 주입에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 근접장 기록재생용 광헤드.