KR20010037879A - 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2-대역 파장 조사에 의한 고집적 광정보 기록 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 광정보 기록 방법은 정보 기록시에 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장이 동시에 조사되며, 상기 장파장대역 전자기장은 그 에너지가 기록매체 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin) 보다 작도록 정보가 기록될 부분을 포함하는 기록매체의 소정 영역에 조사되고, 상기 단파장대역 전자기장은 그 에너지가 기록매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough)와 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin)의 차보다 크도록 상기 장파장대역 전자기장의 에너지가 조사되는 소정 영역의 국소부(정보가 기록될 부분)에만 조사되며, 상기 국소부에 조사되는 장파장대역 전자기장의 에너지와 단파장대역 전자기장의 에너지의 합이 기록매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough) 보다 크게 함으로써 기록매체에 정보를 기록한다.

또한 상기한 광정보 기록 방법을 적용한 본 발명의 광정보 기록 장치는 정보가 기록되는 기록매체(100)와, 상기 기록매체(100)에 광정보 기록에 필요한 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 집중 조사하는 조사장치(200)를 포함하여 구성된다.

Description

2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법 및 장치 { Optical data recording method and device by illuminating 2-band electromagnetic field }

본 발명은 고밀도 광정보 기록 방법에 관한 것으로, 특히 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 이용하여 고밀도 광정보 기록을 가능하게 한 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기한 광정보 기록 방법을 적용한 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치에 관한 것이기도 하다.

먼저, 본 명세서에 사용된 용어로서 기록 또는 쓰기는 기록 및 소거 작용을 포함함을 밝힌다.

쓰기가 가능한 정보저장장치 기술분야중 대표적인 광디스크 방식으로는 상변환(phase transition) 및 광자기효과(magneto-optic effect)를 이용하는 방식들을 들 수 있으며, 이러한 것에는 미국 특허 US5862122 및 US4937801이 있다.

광디스크 방식의 정보저장장치의 특징은 하드디스크 방식과 비교하여 기록매체의 탈착이 가능하므로 단위 용량에 대해 가격이 저렴하다는 것이다.

쓰기와 읽기가 가능한 기록방식은 기록매체와, 기록매체의 국소부에 에너지를 전달하여 국소부의 물리적 상태를 변화시키는 쓰기 수단(recording-means)과, 변화된 매체 국소부의 물리적 상태에 의해 변조될 수 있는 물리신호(physical signal)의 상태를 측정하는 읽기 수단(reading-means)을 반드시 포함한다.

에너지 전달에 의한 쓰기 수단 및 읽기 수단의 대표적 예로는 전자기 쓰기 수단(electromagnetic-recording-means)과 전자기 읽기 수단 (electromagnetic- reading-means)을 들 수 있다.

여기서, 전자기 쓰기 수단은 국소부에 인가할 전기장 또는 자기장의 시간에 따른 변화의 세기를 조절하는 수단이고, 전자기 읽기 수단은 기록매체 국소부에 변조된 물리적 상태에 의존하는 전자기장의 위상(phase), 세기(intensity), 또는 편광 (polarization)의 변조 상태를 측정하는 수단과 변조된 국소부 근처에서의 자기장을 측정하는 수단으로 분류할 수 있다.

예를 들면, 상변환 방식의 대표적인 쓰기 수단은 국소부에 인가된 전자기장(electromagnetic field)의 세기를 시간에 따라 변화시키는 방식이고, 대표적인 읽기 수단도 변조된 전자기장의 세기를 측정하는 방식이다. 반면, 광자기 방식의 대표적인 쓰기 수단은 자기장을 넓은 영역에 인가하고 전자기장을 그 영역중 쓰고자 하는 국소부에 인가하는 방식이고, 대표적인 읽기 수단은 매체 국소부의 물리적 상태에 의해 변조될 수 있는 전자기장의 편광을 측정하는 방식이다.

일반적으로 에너지가 전달된 기록매체의 물리적 특성의 변조는 어떤 최소 출력 Emin 보다 큰 에너지가 전달되었을 때부터 기록에 필요한 변조가 부분적으로 일어나기 시작하여 어떤 충분한 출력 Eenough 이상에서는 완전히 변조된다. 즉, 전달된 에너지의 출력이 Emin 보다 작으면 전혀 변조가 일어나지 않고, Emin 보다 크고 Eenough 보다 작으면 변조가 부분적으로 일어나고, Eenough 보다 크면 변조가 완전히 일어난다.

한편, 기록매체에 에너지를 전달하는 일반적인 방법은 레이저 및 렌즈를 이용하여 전자기장을 집속하여 조사하는 방식이다. 이때 집속된 전자기장의 공간적인 에너지 파워 분포는 가우시안 (Gaussian) 분포가 일반적이다.

상술한 일반적인 경우들을 설명의 편의를 위해 매체에 전달된 에너지 파워의 분포가 점대칭임을 가정한 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

A 영역은 전달된 에너지 파워가 Eenough 보다 크므로 변조가 완전히 일어난다. 한편, B 영역은 전달된 에너지 파워가 Emin 보다 크고 Eenough 보다 작으므로 변조가 부분적으로 일어나게 된다. C 영역은 변조가 전혀 일어나지 않는다. 변조가 부분적으로 일어난 영역은 기록된 정보의 읽기 과정에서 잡음을 유발하므로 작으면 작을수록 좋은 것이 일반적이다. 따라서, 정보의 기록 밀도를 높이기 위해서는 A 영역에 비해 B 영역이 작아야 하는 동시에 A 영역 역시 작아야 한다.

종래의 광디스크 방식의 기록밀도는 전자기파의 회절한계에 의해 전자기장을 공간적으로 집속시키는 것이 제한되어 기록 밀도를 높이기 어려웠다. 따라서, 기록밀도를 높이기 위해 전자기장의 파장을 줄이려는 연구와 전자기장의 회절한계를 극복하려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.

그 예로서, 단파장대역의 전자기장을 조사하는 장치로 청색 레이저를 사용하는 방식과, 전자기장의 파장보다 작은 구경에서 스며 나오는 근접장을 이용한 쓰기 방식 등을 들 수 있다.

그러나 청색 레이저는 양자효율이 낮은 관계로 현재 기술로는 기록하기에 충분한 출력을 얻기는 어려우며, 고출력 단파장 레이저가 상용화될지라도 당분간 그 단가는 매우 높을 것이므로 경제성이 문제된다.

한편, 근접장을 이용한 쓰기 방식(참조: US5,286,971)은 쓰기에 필요한 출력을 기록매체에 효과적으로 전달하지 못하기 때문에 높은 출력의 광원이 필요한 단점이 있다. 게다가 매체와 광탐침과의 간격이 매우 작아 매체의 착탈이 거의 불가능하고, 이를 극복하기 위하여 새로운 기술이 필요하므로 경제적 부담이 매우 크다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 광정보 기록시에 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 동시에 사용함으로써 단파장대역의 전자기장의 출력이 낮더라도 고집적 정보 기록이 가능한 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 광정보 기록 방법을 적용한 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 광정보 기록 방법을 설명하기 위한 집속된 전자기장의 방사 거리에 대한 에너지 파워 분포도

도 2는 본 발명의 광정보 기록 방법을 설명하기 위한 집속된 전자기장의 방사 거리에 대한 에너지 파워 분포도

도 3은 장파장대역의 전자기장이 조사된 영역 안의 국소부에 단파장대역의 전자기장을 조사하여 정보를 기록하는 본 발명의 광정보 기록 장치 구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 기록매체 200 : 조사장치

210 : 장파장 조사장치 220 : 단파장 조사장치

230 : 집중장치

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법은 기록매체에 전자기장을 이용하여 광정보를 기록하는 방법에 있어서, 광정보 기록시에 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장이 동시에 조사되며, 상기 장파장대역 전자기장은 그 에너지 파워가 기록매체 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin) 보다 작도록 정보가 기록될 부분을 포함하는 기록매체의 소정 영역에 조사되고, 상기 단파장대역 전자기장은 그 에너지가 기록매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough)와 변조에 필요한 최소 에너지(Emin)의 차보다 크도록 상기 장파장대역 전자기장의 에너지가 조사되는 소정 영역의 국소부(정보가 기록될 부분)에만 조사되며, 상기 국소부에 조사되는 장파장대역 전자기장의 에너지와 단파장대역 전자기장의 에너지 파워의 합이 기록매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough) 보다 크게 함으로써 기록매체에 광정보를 기록하는 것을 특징으로 한다.

즉, 쓰기에 필요한 대부분의 에너지는 장파장대역 전기장에 의해 기록매체의 정보가 기록될 부분을 포함하는 소정영역에 전달하고, 쓰기에 필요한 나머지 작은 에너지는 단파장대역 전자기장에 의해 상기 소정 영역의 국소부(정보가 기록될 부분)에만 전달하는 것이다. 여기서, 기록매체에 전달된 에너지 파워의 분포가 점대칭임을 가정하였으나, 이는 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법을 한정하는 것이 아니라, 설명의 편의를 위한 것임을 명백히 한다.

또한 상술한 광정보 기록 방법을 적용한 본 발명의 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치는 정보가 기록되는 기록매체와, 상기 기록매체에 정보 기록에 필요한 장파장대역 전자기장과 단파장 대역 전자기장을 집중 조사하는 조사수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 종래의 상변환 및 광자기 기록 방식에서 본 발명의 2-대역 파장 조사를 활용할 수 있으므로 이미 생산된 종래의 상변환 및 광자기 기록 방식의 기록매체를 사용할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 장파장대역의 전자기장이 조사된 영역 안의 국소부에 단파장대역의 전자기장을 조사하여 정보를 기록하는 본 발명의 광정보 기록 장치 구성도이다.

도면에서, 광정보 기록 장치는 크게 정보가 기록되는 기록매체(100)와, 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치(210)와, 단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치(220) 및 상기한 장파장조사장치(210)에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 기록매체(100)의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 집중 조사하고, 상기 단파장조사장치(220)에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정 영역의 국소부(정보 기록 부분)에 집중 조사하는 집중장치(230)로 이루어진 조사장치(200)로 구성된다.

이와 같은 구성에서, 기록매체(100)는 적어도 1개 이상의 파장대역을 갖는 전자기장과 상호작용하고, 상호작용한 영역의 물리적 특성들(세기, 위상, 편광) 중 적어도 1개 이상 변화될 수 있다. 또한 변화된 물리적 특성을 갖는 기록매체(100)의 영역은 전자기장과 상호 작용하여 상호 작용한 전자기장의 특성들 중에 적어도 1개 이상의 특성을 변조시킨다.

여기서, 기록매체(100)의 물리적 상태를 변조시키기 위해 필요한 단위 시간당 에너지는 장파장대역의 전자기장에 의해 전달되는 단위 시간당 에너지보다는 크고, 장파장대역 및 단파장대역의 전자기장을 합한 전자기장에 의해 전달되는 단위 시간당 에너지보다는 작다.

또한, 상기 장파장조사장치(210)는 조사되는 전자기장이 650 nm 이상을 파장대역을 갖도록 구성되고, 상기 단파장조사장치(220)는 조사되는 전자기장이 400 nm 이하의 파장대역을 갖도록 구성된다.

상술한 본 발명의 광정보 기록 장치에서 본 발명의 광정보 기록 방법을 적용하면, 그 기록 작용은 다음과 같다.

기록매체(100)의 정보 기록 국소부를 포함하는 영역에 장파장조사장치(210) 및 단파장조사장치(220)로 생성한 서로 다른 파장을 갖는 전자기장들이 어느 순간동안 동시에 조사되도록, 집중장치(230)를 이용하여 집중한다.

이때, 쓰기에 필요한 대부분의 에너지는 장파장조사장치(210)에서 조사되는 장파장 전자기장에 의해 기록매체(100)의 정보 기록 부분을 포함하는 소정 영역에 전달되고, 쓰기에 필요한 나머지 에너지는 단파장조사장치(220)에서 조사되는 단파장 전자기장에 의해 상기 소정 영역안의 국소부(정보 기록 부분)에만 전달된다.

따라서, 실제 정보가 기록되는 국소부에만 쓰기에 충분한 에너지가 전달되고 물리적 상태가 변조되어 정보가 기록된다.

여기서, 정보가 기록되는 영역은 단파장 전자기장과 장파장 전자기장이 동시에 조사된 영역은 장파장 전자기장만 조사된 영역보다 작다.

설명의 편의를 위해 매체에 전달된 에너지 파워의 분포가 점대칭임을 가정한 도 2를 참고하여 본 발명의 기록 작용을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

기록매체(100)에서 전달되는 장파장대역의 전자기장의 출력은 Elong으로 표시하고, 단파장대역의 전자기장의 출력은 Eshort로, 단파장대역 및 장파장대역 전자기장들의 합에 의한 출력은 Esum으로 표시하였다.

정보가 기록되는 영역은 Esum과 Eenough의 교점들에 의해 결정되는데, 이는 단파장대역의 전자기장의 집속 한계에 의해 결정된다.

따라서, 다음의 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 기록매체와 조사장치를 포함하는 본 발명의 광정보 기록장치와 광정보 기록 방법에 의해 단파장대역의 전자기장의 출력이 낮더라도 작은 영역에 기록이 가능함을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 광정보 기록 장치의 기록매체(100)는 기판 및 기록층외에 유전체층들과 반사층을 포함할 수 있다. 그리고 이들 기록층, 유전체층들, 반사층의 재질과 두께의 선택에 따라 특정 파장에 대한 광정보 기록을 최적화할 수 있으며, 이에 대해서는 미국 특허 US4569881, US4726858, US5875169, 및 US5936928에 공지되어 있다.

또한, 집중장치(230) 역시 파장대역에 따라 그 성능이 변화하는데, 파장대역에 대해 매체에 전달되는 전자기장의 에너지 파워, 위상, 편광 상태가 고려되어 최적화 될 수 있음이 특허 US5936928 또는 이 특허의 참고문헌에 공지되어 있다.

본 발명에 의한 기록 방법에서는 기록밀도가 주로 단파장 대역의 전자기장의 집속에 의존한다. 따라서, 기록매체(100) 및 집중장치(230)가 단파장대역에 대해 최적화되었을 때가 장파장대역에 대해 최적화 되었을 때 보다 단파장대역의 전자기장 파워가 낮아도 높은 기록밀도를 얻을 수 있어 기록밀도 향상에 유리하다.

때문에, 본 발명에서는 공지된 기록매체(100) 및 집중장치(230)를 단파장대역에 대해 최적화한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 광정보 기록 방법은 종래 하나의 파장만을 이용하는 광자기 효과 및 상변환을 이용한 기록장치에서 단파장대역 광원의 출력이 낮아 기록이 불가능한 경우와 대비하여, 장파장대역 전자기장 및 단파장대역 전자기장이 합해진 전자기장을 이용하므로 단파장대역 전자기장의 출력이 낮더라도 고집적 쓰기가 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명의 광정보 기록 방법이 적용된 본 발명의 광정보 저장 장치는 종래의 상변환 및 광자기 기록 방식과 호환이 가능하므로 이미 생산된 종래의 기록 매체를 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고집적 매체도 사용할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

1. 기록매체에 전자기장을 이용하여 광정보를 기록하는 방법에 있어서,

   광정보 기록시에 장파장대역 전자기장과 단파장대역 전자기장을 동시에 조사하여 기록매체의 물리적 특성을 변조시켜 광정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 장파장대역 전자기장은 그 에너지 파워가 기록매체 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin) 보다 작도록 정보가 기록될 부분을 포함하는 기록매체의 소정 영역에 조사되고;

   상기 단파장대역 전자기장은 그 에너지 파워가 기록매체 변조에 충분한 에너지(Eenough)와 변조에 필요한 최소 에너지 파워(Emin)의 차보다 크도록 상기 장파장대역 전장기장의 에너지가 조사되는 소정 영역의 국소부(정보가 기록될 부분)에만 조사되며;

   상기 국소부에 조사되는 장파장대역 전자기장의 에너지 파워와 단파장대역 전자기장의 에너지 파워의 합이 기록매체 변조에 충분한 에너지 파워(Eenough) 보다 크게 함으로써 기록매체에 광정보를 기록하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 방법.
3. 광정보가 기록되는 기록매체(100)와;

   상기 기록매체(100)에 광정보 기록에 필요한 장파장대역 전자기장과 단파장 대역 전자기장을 집중 조사하는 조사장치(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 기록매체(100)는 단파장대역 전자기장에 대해 최적화된 기록층, 1 이상의 유전체층들 및 반사층을 포함하며, 상기 조사장치(200)에 의해 조사된 전자기장 에너지에 의해 물리적 특성이 변조되는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 조사장치(200)는 장파장대역 전자기장을 조사하는 장파장조사장치(210)와;

   단파장대역 전자기장을 조사하는 단파장조사장치(220); 및

   상기한 장파장조사장치(210)에서 조사한 장파장대역 전자기장은 상기 기록매체(100)의 정보 기록 부분을 포함하는 소정영역에 집중 조사하고, 상기 단파장조사장치(220)에서 조사한 단파장대역 전자기장은 상기 소정영역의 국소부에 집중 조사하는 집중장치(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 집중장치(230)는 높은 효율과 집속도를 지니도록 단파장대역 전자기장에 대해 최적화된 것을 특징으로 하는 2-대역 파장 조사에 의한 광정보 기록 장치.