KR20060132751A - 기록 및/또는 판독을 위한 광학 데이터 기억 시스템 및이러한 시스템에 사용하기 위한 데이터 기억 매체 - Google Patents

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KR20060132751A
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데르 마크 마르티누스 비. 반
페리 제이프
쇼에르트 스탈링아
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

알맞은 개구 수(NA)를 사용하는 다층 근시야 광학 기록은, 높은 NA(NA=2.0)의 제1표면 단일 층 기술보다 우수하다. 매우 평탄하고 얇은 스페이서 층의 사용은, 층 깊이 차이에 기인한 구면 수차를 제한한다. 얇은 스페이서 층은, 그들 두께가 비교적 높은 흡수 동안 일정하게 허용되므로, 높은 굴절률을 가질 수 있다. 이는, NA=1.6을 갖는 m층 시스템, 예를 들면 m=4를 원리적으로 가능하게 하며, 이는 평탄한 보호 커버 층을 포함한다. 이러한 시스템에 사용되는 또 다른 매체가 개시된다.
Figure 112006084166971-PCT00082
기억 층, 커버 층, 렌즈, 폴리이미드.

Description

기록 및/또는 판독을 위한 광학 데이터 기억 시스템 및 이러한 시스템에 사용하기 위한 데이터 기억 매체{OPTICAL DATA STORAGE SYSTEM FOR RECORDING AND/OR READING AND OPTICAL DATA STORAGE MEDIUM FOR USE IN SUCH SYSTEM}
본 발명은, 광학 데이터 기억 매체의 데이터 기억 층 상에 포커스된 파장 λ를 갖는 방사 빔을 사용해서 기록 및/또는 판독하기 위한 광학 데이터 기억 시스템에 관한 것으로, 이 시스템이,
m≥2인 m데이터 기억 층과 포커스된 방사 빔을 투과하는 커버 층을 갖춘 매체를 구비하고, 상기 커버 층이 두께 h0와 굴절률 n0를 갖고, 데이터 기억 층이 각각 두께 hj와 굴절률 nj를 갖는 m-1스페이서 층으로 분리되며, 여기서 j=1,..., m-1이고,
개구 수 NA를 갖는 대물 렌즈를 갖춘 광학 헤드를 구비하며, 상기 대물 렌즈가, 상기 매체의 최외부 표면으로부터 λ/10보다 작은 자유 작업 거리에서 기록/판독하도록 적용되고 상기 광학 데이터 기억 매체의 커버 층 측 상에 배열된 고체 침지 렌즈를 포함하고, 그 고체 침지 렌즈로부터, 포커스된 방사 빔이 기록/판독 동안 광학 기억 매체에 커플링하는 에버너슨트파 커플링함으로써 결합된다.
또한, 본 발명은 이러한 시스템에서 사용하기 적합한 광학 데이터 기억 매체 에 관한 것이다.
광학 기록 시스템에서의 포커스된 스폿 사이즈나 광학 해상도에 대한 전형적인 방법은 w=λ/(2NA)로 주어지는데, 여기서 λ는 공기에서의 파장이고, 렌즈의 개구 수는 NA=sinθ이다. 도 1의 (a)에 있어서는, 데이터 기억 층이 데이터 기억 매체의 표면에 있는 공기-입사 구성이 도시된다: 소위 제1표면 데이터 기억. 도 1의 (b)에 있어서, 굴절률 n의 커버 층은, a.o. 스크래치 및 먼지로부터 데이터 기억 층이 보호된다.
이들 도면으로부터, 커버 층이 데이터 기억 층의 상부에 적용되면, 광학 해상도가 불변인 것이 언급된: 한편, 커버 층에 있어서, 내부 개구 각도 θ'은 더 작으므로, 내부 개구 수 NA'가 감소되지만, 매체 λ' 내의 파장도 몇몇 팩토 n0에 의해 더 짧게 된다. 광학 해상도가 높을수록 더 많은 데이터가 매체의 동일 영역 내에 기억될 수 있으므로, 높은 광학 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 광학 해상도 증가의 직접적인 방법은, 렌즈 복잡성의 비용을 지불하고 포커스된 개구 각도를 넓히거나, 허용 가능한 디스크 틸트 마진을 좁히는 등을 포함하거나, 공기 내 파장을 감소하는, 예를 들면 스캐닝 레이저의 색을 변경하는 것을 포함한다.
광학 디스크 시스템 내의 포커스된 스폿 사이즈의 감소의 다른 제안된 방법은, 고체 침지 렌즈(SIL)의 사용을 포함한다. 그 가장 단순한 형태에 있어서, SIL은 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 데이터 기억 층에 중심이 있는 반구이므로, 포커스된 스폿이 SIL과 데이터 층 사이의 경계에 있게 된다. 동일 굴절률 no'=nSIL의 커버 층과의 조합에 있어서, SIL은 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 기억 층 상에 다시 위치된 그 (가상) 중심을 갖는 커버 층 상에 위치된 구의 탄젠트로 절개된 부분이다. SIL의 동작 원리는, 개구 각도 θ의 변화없이, SIL의 굴절률인 팩토 NSIL로 기억 층에서 파장을 감소시키는 것이다. 그 이유는, SIL에서의 광의 굴절이, 도 1의 (b) 및 도 2의 (a)와 비교해서, 모든 광이 직각으로 SIL의 표면에 입사하므로, 부재하기 때문이다. 전형적으로, 공기 갭의 폭은 25-40nm(적어도 100nm 미만)인데, 스케일대로 도시되지 않았다. 전형적으로, 커버 층의 두께는 수 미크론이지만 스케일대로 도시되지 않았다.
매우 중요하지만 이제까지 언급되지 않은 점은, SIL과 기록 매체 사이의 얇은 공기 갭이다. 이는, 레코더 대물 렌즈(렌즈 플러스 SIL)에 대해 기록 디스크의 자유 회전을 허용한다. 이 공기 갭은 광학 파장보다 매우 작게 되므로, 디스크로의 그리고, 다시 SIL로의, 소위 SIL 내의 광의 에버너슨트 커플링이 여전히 가능하도록 한다. 이것이 일어나는 범위를 근시야 범위로 부른다. 이 범위 밖에서는, 더 큰 공기 갭에서, 전반사가 SIL 내측의 광을 트랩하게 되고, 이 광을 레이저에 백업하게 된다. 공기 경계에 대한 SIL에서의 임계 각도 이하의 파는, 지연 없이 공기 갭을 통해 진행하는 반면, 임계 각도 이상의 파는 공기 갭 내에서 어버너슨트가 되고, 갭 폭과 함께 지수적인 지연을 나타낸다. 임계 각도에서, NA=1이다. 큰 갭 폭에 대해서, 임계 각도 이상의 모든 광은, 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 전반사(TIR)에 의해 SIL의 근방 표면으로부터 반사된다. 여기서, NA0는 SIL이 존재하지 않는 렌즈의 개구 수이다. 이들 렌즈 설계에 있어서, 공기 갭이 너무 넓으면, 전반사가 NA>1에 대해 일어난다. 공기 갭이 너무 얇으면, 에버너슨트파는 다른 측면 및 투명 디스크 내에서 다시 진행하게 한다. 투명 디스크의 굴절률이 개구 수보다 작으면, n0'<NA이면, 몇몇 파는 사라지고, 유효하게 NA=n0'이다.
블루 레이 광학 디스크(BD)의 기준인 405nm의 파장에 대해서, 최대 공기 갭이 대략 40nm 근방이고, 이는 통상적인 광학 기록과 비교할 때 매우 작은 자유 작업 거리(FWD)이다. 데이터 층과 고체 침지 렌즈(SIL) 사이의 근시야 공기 갭은, 충분히 안정적인 에버너슨트 커플링을 얻기 위해서, 5nm 미만(바람직하게는 2nm 미만)으로 일정하게 유지된다. 하드 디스크 기록에 있어서, 패시브 공기 베어링에 의존하는 슬라이더 기초의 해결책은 이 작은 공기 갭을 유지하는데 사용된다. 광학 기록에 있어서, 기록 매체는 드라이브로부터 제거 가능해야 하는데, 윤활제의 사용이 제한되고 디스크의 오염 수준은 더 크게 되며, 공기 갭을 제어하기 위해서, 액티브의 액튜에이터 기초의 해결책을 요구하게 된다. 이 목적을 위해서, 갭 에러 신호(GES)가, 광학 매체에 의해 이미 반사된 바람직하게는 광학 데이터 신호로부터 추출되어야 한다. 이러한 신호는 발견될 수 있고, 전형적인 갭 에러 신호가 도 4에 주어진다.
일반적인 실행에 있어서, 커버 층 내측에서 개구 각도가
Figure 112006084166971-PCT00001
임에도 불구하고, 근시야 SIL이 NA=nSILsinθ로서, 1보다 클 수 있는 개구 수(θ는 주연 광선의 각도)를 정의하는데 사용된다.
또한, 커버 층이 사용되는 경우, 데이터 기억 층이 실제로 NOT 근시야 내에 있게 된다. SIL로부터 커버 층 내측에서 큰 개구 수와 조합된 커버 층으로의 파의 에버너슨트 커플링만 있게 된다. 이 타입의 광학 기억 장치에 대한 보다 적합한 이름은, "Constant Evanescent Coupling Optical Storage" 또는 CECOS이다. 진짜의 근시야 광학 기록의 경우, 데이터는 전반사 강도를 변조만 하지 않고 데이터 수반 디스크와 대물 렌즈 사이의 에버너슨트 커플링의 양에 직접 영향을 주는 표면 구조로 표현될 수 있다. CECOS의 경우, 이 에버너슨트 커플링은 일정한 값으로 유지되고, 데이터는 광학 데이터 기억의 현재의 기술에서 일반적인 데이터 기억 층 내의 진폭 또는 위상 구조로 표현된다.
도 4는 1.48의 굴절률을 갖는 평판 및 투명한 광학 표면("디스크")으로부터의 선형으로 편광된 콜리메이트된 입력 빔에 대해서 평행 및 직교하는 편광 상태 모두를 위한 반사된 광량의 측정(참조 [1]로부터 취한다)을 나타낸다. 직교하는 편광 상태는 근시야 광학 기록 시스템을 위한 공기 갭 에러 신호로서 적합할 수 있다. 이들 측정은 이론과 잘 맞는다. 에버너슨트 커플링은 200nm 이하에서 지각될 수 있고, 광이 "디스크" 내로 사라지며, 전반사가 거의 선형으로 떨어져서 최소로 된다. 이 선형 신호는 공기 갭의 폐쇄 루프 서보 시스템을 위한 에러 신호로서 사용될 수 있다. 수평 편광에서의 오실레이션은, 갭 두께의 감소에 따라, NA=1 내에서 프린지 수를 감소시킨다.
전형적인 근시야 광학 디스크 시스템에 대한 상세한 설명을 참조 [2]로부터 볼 수 있다.
전형적으로, 50㎛ 미만의 작은 작업 거리를 갖는 슬라이더 기초 또는 액튜에이터 기초의 광학 레코더 대물 렌즈에 대해서, 기억 매체에 가장 근접한 광학 표면의 오염이 일어난다. 이는, 높은 레이저 전력과 데이터 기록 층에 대한 데이터 기록 또는 판독에 요구되는 온도에 기인하는 높은 표면 온도, 자기 광학(MO) 기록에 대해서 전형적으로 250℃이고, 위상 변화(PC) 기록에 대해서 전형적으로 650℃ 때문에, 기억 매체로부터 제거된 즉시 물 및 그 밖의 재료의 재응축에 기인한다. 궁극적으로, 오염은, 예를 들면 포커스 및 트랙킹 시스템의 서보 제어 신호의 런어웨이에 기인해서, 광학 데이터 기억 시스템의 장애로 귀결된다. 이 문제는, 참조 [3]-[5]에 주어진 특허 출원 공고와 특허에 기재된다.
문제는, 높은 습도, 높은 레이저 전력, 기억 매체의 낮은 광학 반사율, 기억 매체의 낮은 열 전도성, 작은 작업 거리 및 높은 표면 온도의 경우 더 심각하게 된다.
문제에 대한 공지된 해결책은, 기억 매체 상에서 열적으로 절연된 커버 층에 의해 데이터 층으로부터 레코더 대물 렌즈의 근접한 광학 표면을 차폐하는 것이다. 이러한 통찰에 기인한 본 발명은, 예를 들면 참조 [4]에서 주어진다.
명백하게, 커버 층을 갖는 근시야 광학 기억 매체를 제공하는 것은, 먼지와 스크래치가 데이터 층에 더 이상 영향을 주지 않을 수 있는 추가적인 장점을 갖는다. 그런데, 커버 층을 근시야 광학 시스템상에 놓음으로써, 새로운 문제가 발생하는데, 이는 신규한 방법을 취하게 한다. 이들 측정 중 몇몇은, PHNL040460 및 PHNL040461로 특허 출원된 유럽 특허 출원에 동시에 기재되는데, 본 발명의 개시된 주제인 중요한 또 다른 통찰을 이끌어낸다: 다중 층 근시야 기록의 실현 가능성.
얇고 매우 평탄한 커버 층의 몇몇 장점이 이하 논의된다. 디스크 틸트에 대해서, 커버 층의 도입은 "코마"로 공지된 수차를 일으킬 수 있다. 이는, 왜 소정의 커버 층이 제한된 두께를 가져야 하는 지의 첫 번째 이유이지만 본 발명의 관심 사항은 아니다.
정상적으로, 데이터 층과 고체 침지 렌즈(SIL) 사이의 근시야 공기 갭은 충분히 안정적인 에버너슨트 커플링을 얻기 위해서, 5nm 미만에서 일정하게 유지된다. 사용된 커버 층의 경우, 공기 갭은 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 커버 층과 SIL 사이에 위치된다. 다시, 공기 갭은 5nm 범위 내에서 일정하게 유지된다. 명백하게, SIL 초점 길이는 데이터 층이 전체 시간에서 인포커스인 것을 보장하기 위해서, 커버 층 두께를 보상하기 위해서, 오프세트를 가져야 한다. 커버 층의 굴절률은, SIL의 굴절률보다 낮으면, 시스템의 최대 가능 개구 수를 결정한다.
충분한 열적 차폐를 달성하기 위해서, 유전성 커버 층 두께가 대략 0.5㎛ 이상이어야 하지만, 2-10㎛ 범위가 바람직하다. 이 범위를 취한다는 것은, 공기 갭의 폭만을 제어함으로써, 데이터 층이 도 5에 나타낸 바와 같이 인포커스 △h<△f인 것을 보장하기 위해서, 커버 층의 두께 편차 △h가 초점 깊이 △f
Figure 112006084166971-PCT00002
nλ(2NA2)보다 (매우) 작게 되는 것을 의미한다. 파장 λ=450nm이고, 개구 수 NA=1.45를 취하면, △f
Figure 112006084166971-PCT00003
80nm인 것을 발견한다. 수 미크론 두께의 스핀 코팅 층에 대해서, 이는 디스크의 전체 데이터 영역에 걸친 두께 편차의 퍼센트 범위인데, 이는 도전적인 정확성을 보인다. 그런데, 도 6 및 참조 [9] 및 [10]에 예로서 나타낸 바와 같이 요구된 명세인, 수 미크론 두께 및 30nm 미만 두께 편차로 스핀 코팅된 층을 만드는 것은 명백히 가능하다. 커버 층은 데이터 영역의 거의 80%를 나타내는 외부 28mm에 걸쳐서 매우 평탄하다. 이는, (홀이 있으므로) 유체가 디스크의 중심 내에 투여되지 않고, 18.9mm 반경에서 투여되므로, 현저하게 된다. 통상, 이는, 중간보다는 에지에서 매우 높은 커버 층 두께를 갖는 매우 비 균동인 결과를 이끈다. 그런데, 이 경우, 열적 기울기는, 디스크 반경의 함수로서, 스핀 처리 동안 유체 점착성을 동조하는데 사용된다.
미크론의 정도만의 두께를 갖는 매우 얇은 층이, 예를 들면 무기 합성의 스퍼터링 또는 졸-겔 기술로 만들어질 수 있다. 1-3미크론 이상의 범위에서, 더 두께운 층을 위한 무기 합성의 사용은, 처리 및 비용의 관점에서 비현실적이다. 또한, 이러한 층 내에서 증가하는 스트레스는 디스크를 휘게 할 수 있다.
전체적으로, 이하의 결론을 내릴 수 있다.
- 오염 및 스크래치에 대해 커버층이 필요하다.
- 1㎛보다 두꺼운 커버 층이, 근시야 광학 기록, 특히 위상 변경 시스템의 경우 열적 절연을 위해 필요하다.
- 커버의 굴절률은 NA 값보다 커야 한다.
- 스퍼터된(무기) 재료는 매우 높은 굴절률을 가질 수 있지만, 1㎛보다 두꺼운 스퍼터된 커버 층은 광학 디스크 상에서 가능하지 않고, 주로 처리 시간 및 스트레스의 결과로서의 디스크 휨에 기인해서 1㎛보다 두꺼운 커버 층은 광학 디스크 상에서 가능하지 않다.
- 1㎛보다 두꺼운 폴리머 커버 층을 스핀 코드하는 것이 가능하지만, 폴리머는 NA를 대략 1.6으로 제한하는 몇몇 무기 재료보다 낮은 굴절률을 가지게 된다.
다중 층 광학 기억의 경우, 데이터 층은 스페이서 층 사이에 개재된다. 이들 스페이서 층은 커버 층에서 일반적인 많은 특성을 갖는다. 개시된 본 발명은, 주로 스페이서 층의 특성에 관한 것이고, 커버 층 이슈는 주요 통찰에 대한 도입으로서 사용된다.
신규 다층 광학 데이터 기억 장치가 논의된다. 층마다의 데이터의 동일 밀도에서, m층(m>1)을 갖춘 다층 광학 데이터 기억 시스템은 근사적으로 단일 층 시스템(m=1)보다 m배 이상인 기억 용량을 제공한다. 이러한 시스템의 예는, DVD(Digital Versatile Disc) 및 블루 레이 디스크(BD)의 2층(m=2) 버전이다. 이러한 시스템에 있어서, 데이터 층은, DVD의 경우 대략 45미크론이고 BD의 경우 25미크론의 두께 h를 갖는, 소위 스페이서 층으로 분리된다. 도 7에 있어서, 주어진 예는 2층 근시야 광학 시스템이다. L0로 불리는 광학 픽업 유닛에 가장 근접한 데이터 층은, 부분적으로 투명하다.
데이터 층 사이의 분리 거리 h는 적어도 4개의 크리테리움에 의해 결정된다.
1. 데이터 층의 포커스 S 곡선은 분리된다(큰 h를 위해 보장된):
Figure 112006084166971-PCT00004
2. 층간의 코히어런트 크로스 톡(Coherent cross talk: 검출기 상의 그들의 상호 반사의 간섭)은 변조 깊이 η과 함께 RF 신호의 변조를 일으킨다. 이 효과는 충분히 낮게 되어, "아이 패턴"이 일정 레벨로 슬라이스되는 것을 보장한다(다른 층으로부터의 광량이 검출기 상에서 판독되지 않는 증가하는 h에 따라 감소하기 때문에, 증가하는 h에 따라 감소). Rm , eff가 m번째 층의 유효 반사율이고 모든 광선이 검출기에 의해 수집되면, 변조 깊이는 근사적으로 주어진다(참조 [6]을 보자).
Figure 112006084166971-PCT00005
3. 아웃오브 포커스 층 상의 채널 코드로부터의 인코히어런트 크로스 톡은 충분히 작게 된다. 이는, 다른 층 상의 아웃오브 포커스 스폿 내의 변하는 데이터 패턴으로부터 귀결되는 여분의 노이즈다. 더 큰 h에 대한 더 크게 조사된 영역에 기인해서 다른 층 상의 더 많은 데이터가 평균되기 때문에, 인코히어런트 노이즈는 스폿 사이즈에 역비례하므로, 증가하는 h에 따라 감소한다.
4. 층의 다른 깊이에 기인한 구면 수차는, 양쪽 층 상의 레이저 포커스의 회절 제한된 품질을 보장하도록 충분히 작게 유지된다. 이는, 증가하는 h에 따라 증가하고, 이는 상부 제한을 h에 놓는다.
명확하게, 상기 크리테리움은 스페이서 층 두께를 범위 내에 놓는다.
또 다른 판독에 대해서는, 참조 [6]을 보자. 다층 근시야 광학 기록의 아이디어는 참조 문헌 [7](다층)과 참조 [8](2중 층)에 때때로 언급된다.
이하, 신규한 스케일링 영역이 근시야 광학 데이터 기억을 위해 개척될 수 있다.
또한, 이하의 결론을 내릴 수 있다.
- 스페이서 층의 굴절률 값은 NA 값보다 커야 한다.
- 스퍼터된(무기) 재료는 매우 높은 굴절률을 가질 수 있지만, 미크론 범위의 두께를 갖는 스퍼터된 스페이스 층은 광학 디스크 상에서 가능하지 않고, 주로 처리 시간 및 스트레스의 결과로서의 디스크 휨에 기인해서 광학 디스크 상에서 가능하지 않다.
- 적당한 두께의 폴리머 스페이서 층을 스핀 코드하는 것이 가능하지만, 폴리머는 NA를 대략 1.6으로 제한하는 몇몇 무기 재료보다 낮은 굴절률을 가지게 된다. 구면 수차의 문제에 대해서:
공기 내에 바람직하게 포커스되는 광 빔을 수렴하는 것을 고려하자. 평면 평행판이 빔 내에 놓이면, 이것은 포커스를 광학 축을 따라 변위시키고, 소정 량의 구면 수차를 도입하게 한다.
블루 레이 디스크(BD)는 405nm 파장의 블루 광과 NA=0.85의 개구 수를 사용하는 원시야(FF) 광학 기록 기준이다. BD에 대한 구면 수차는 10mλ/㎛ 광학 경로 차이(OPD) 제곱 평균(RMS)이다. 2층 블루 레이 디스크에 대해서, 스페이서 층 두께는 25㎛이므로, 데이터 기억 층으로부터 다른 것으로 진행함으로서 획득한 구면 수차의 전체 량은 250mλ이다.
대략 ±20mλ를 초과하는 경우, 소정의 특정 수차의 보상이 필요하므로, 기록 시스템의 전체 수차도 71mλ에 머물고, 광학 장치가 더 이상 회절을 고려할 수 없는 너머의 양이 제한되고, 포커스가 흐려지기 시작한다.
공지된 경험 법칙(근축 수차 이론으로부터의)은, 구면 수차의 양이 층 두께와 NA에 비례하여 4의 파워로 스케일 된다. NA=1.6의 블루 근시야(NF) 광학 기록의 경우, 블루 레이 디스크보다 (1.6/0.84)4=12.6배 이상의 구면 수차가 기대되는데, 25㎛의 동일 스페이서 층을 교정하는데 이는 너무 큰 것처럼 보인다. 실제로, NA의 스케일링은 상기된 경험 법칙에 의해 제한된 것보다 복잡하다(예를 들면, 참조 [14]를 보자). 도 8에 있어서는, 적합한 스케일링이 주어진다. 원시야 시스템에 대해서, 커버 층 굴절률은 구면 수차에 작은 영향을 주는 것으로 볼 수 있다. BD(NA=0.85)에 대한 구면 수차 값이 가리켜진다.
다층 근시야 기록을 위해서, 해결돼야 할 3개의 주요 문제는,
- 데이터 기억 층 사이의 크로스 톡과,
- 그들의 높은 굴절률에 기인하는 스페이서와 커버 층의 광학 흡수와,
- 각 스페이서 층의 다른 광학 깊이에 기인하는 구면 수차와 연관된다.
본 발명의 목적은, 신뢰할 수 있는 데이터 기록 및 판독이 근시야 고체 침지 렌즈를 사용해서 달성되는 상기 전제부에서 언급된 타입의 광학 데이터 기억 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 이러한 시스템에서 사용하기 위한 광학 기억 매체를 제공하는 것이다.
제1목적은,
hj중 소정의 하나가
Figure 112006084166971-PCT00006
보다 크고,
NA<nj이고 NA<n0이며 b>10, 바람직하게는 b>15이고,
모든 hj의 합이
Figure 112006084166971-PCT00007
보다 작으며,
여기서, n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
Figure 112006084166971-PCT00008
,
여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템에 의한 본 발명에 따라 달성된다.
통찰은, 스페이서 층이 다층 근시야 기록을 실현 가능하게 만들기 위해서, 모두 얇고 평탄한 것이 요구된다. 또한, 이러한 층이 만들어질 수 있고, 어떻게 만들 수 있고, 정확한 특성은 무엇인지, 사용된 재료는 무엇인지(참조 [10]을 보자)의 통찰을 갖는다. 이것이 광학 기록 시스템을 위해 갖는 어떤 결과로의 통찰이 있게 된다.
다층 광학 기록에 있어서, 코히어런트 크로스 톡의 효과가 실질적으로 감소될 수 있는 2개의 영역이 존재한다. 제1영역은 널리 공지되고, DVD 및 BD 광학 기 록 기준에 적용되는데: 광학 데이터 기억 층이 "두꺼운" 스페이서 층에 의해 역시 분리된다. 그 전체 영역에 걸쳐서, 이 스페이서 층은 디스크를 주사하기 위해 사용된 레이저의 파장과 비교해서 매우 평탄할 필요는 없다.
신규한 통찰은, 코히어런트 크로스 톡의 효과가 억제되는 제2영역이 존재하는 것이다. 이들 층이 충분히 "얇"으면, 1/4파장보다 매우 좋은 요구된 평탄성을 갖는 스페이서 층을 만들 수 있는 것은 명백하다. 개구 수가 크면, 다른 데이터 기억 층으로부터의 인코히어런트 크로스 톡의 결과로서의 노이즈는 얇은 스페이서 층을 허용하기에 여전히 충분히 작다. 매우 큰 개구 수가 근시야 기록을 사용하기 위한 주요 이유이므로, 평탄하고 얇은 스페이서 층은 특히 이 기술에 대해서 신규한 영역을 연다.
또 다른 통찰은, 추가적인 장점을 갖는 얇은 층이다.
제1의 추가적인 장점은, 얇은 층이 광 흡수에 기인한 덜 광학적인 감쇠를 갖는 것으로, 이는 층 재료의 더 높은 고유한 흡수를 위해 허용된다. 이는 층 재료의 더 높은 굴절률과 함께 진행하므로, 더 이익적이다.
제2의 추가적인 장점은, 얇은 스페이서 층이 사용되면, 데이터 기억 층 사이의 상호 거리가 작고, 그러므로 광이 다른 층 상에 포커스될 때 다층 기억 매체를 통한 광학 경로 내의 차이가 상대적으로 작다. 더 작은 광학 경로 차이는 이 경로 차이의 결과로서 구면 수차 량도 더 작아진다. 특히, 실제 환경하에서, 예를 들면 4층 근시야 광학 데이터 기억 시스템이 실현 가능하다.
광학 기록 및 판독 시스템의 일실시형태에 있어서, 하나의 스페이서 층을 갖 는 매체에 대응하는 m=2이다.
다른 실시형태에 있어서, 전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
Figure 112006084166971-PCT00009
을 충족하고,
더 바람직하게는,
Figure 112006084166971-PCT00010
을 충족한다.
바람직하게는, 가장 근시야 광학 기록 시스템의 경우, NA는 1.5 이상이다.
시스템의 바람직한 실시형태에 있어서, hmax는 다음 식으로 대체되고, 고체 침지 렌즈의 굴절률 nSIL은 ns이고, 소정의 스페이서 층의 굴절률은 nj이며,
Figure 112006084166971-PCT00011
이고, 변수는 이하의 의미를 갖고,
Figure 112006084166971-PCT00012
Figure 112006084166971-PCT00013
이며,
WRMS는 여전히 교정할 수 있는 최대 제곱 평균 파두 구면 수차이다. 또한, "Compact description of substrate-related aberrations in high numerical- aperture optical disk readout", Applied Optics, vol. 44, pp.849-859(2005)를 보자.
hmax의 값은, WRMS< 250mλ이고, 바람직하게는 <60mλ이며, 더 바람직하게는 <15mλ에 따른 구면 수차의 최대 공차 량으로 제한된다.
또 다른 목적은, 파장 λ와 개구 수 NA를 갖는 포커스된 방사 빔을 사용해서 기록 및 판독하기 위한 광학 데이터 기억 매체에 의해 달성되는데,
적어도 m≥2인 m데이터 기억 층과 포커스된 방사 빔을 투과하는 커버 층을 갖추고, 상기 커버 층이 두께 h0와 굴절률 n0를 갖고, 데이터 기억 층이 각각 두께 hj와 굴절률 nj를 갖는 m-1스페이서 층으로 분리되며, j=1,..., m-1이고,
hj 중 소정의 하나가
Figure 112006084166971-PCT00014
보다 크고,
NA<nj이고 NA<n0이며 b>10, 바람직하게는 b>15이고,
모든 hj의 합이
Figure 112006084166971-PCT00015
보다 작으며,
n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
Figure 112006084166971-PCT00016
,
여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체에 의해 달성된다.
그러면, 구면 수차의 필수 조건은,
Figure 112006084166971-PCT00017
이고,
흡수의 필수 조건은,
Figure 112006084166971-PCT00018
으로 판독하고, 여기서 f는 층의 적층을 통한 2중 통로 다음의 요구된 최소 강도이다. 광학 데이터 기억 매체의 실시형태에 있어서, 하나의 스페이서 층을 갖는 매체에 대응하는 m=2이다.
다른 실시형태에 있어서, 전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
Figure 112006084166971-PCT00019
을 충족하고,
더 바람직하게는,
Figure 112006084166971-PCT00020
을 충족한다.
바람직하게는, 가장 근시야 광학 기록 시스템의 경우, NA는 1.5, 더 바람직하게는 1.6, 더 바람직하게는 1.7 이상이다. 이는, 높은 NA>1.5의 전체 이득이 전반사의 제한 없이 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
한편, 다른 실시형태에 있어서, hmax는 다음 식으로 대체되고, 고체 침지 렌 즈의 굴절률 nSIL은 ns이고, 소정의 스페이서 층의 굴절률은 nj이며,
Figure 112006084166971-PCT00021
이고, 렌즈 동공에 걸친 몇몇 수차 평균의 의미를 갖는 변수는,
Figure 112006084166971-PCT00022
Figure 112006084166971-PCT00023
로 주어지며,
WRMS는 여전히 교정될 수 있는 최대 제곱 평균 파두 구면 수차이다.
hmax의 값은, WRMS< 250mλ이고, 바람직하게는 <60mλ이며, 더 바람직하게는 <15mλ에 따른 구면 수차의 최대 공차 량으로 제한된다.
광학 데이터 기억 매체의 실시형태에 있어서, 스페이서 층이 방사 빔을 투과하는 폴리이미드를 구비한다. 바람직하게는, 폴리이미드는 UV경화성이다.
도면을 참조로 본 발명을 더 상세히 설명하는데,
도 1의 (a) 및 (b)는, 커버 층이 있고 없음에 따라 정상 원시야 광학 기록 대물 렌즈 및 데이터 기억 디스크를 나타내고,
도 2의 (a) 및 (b)는, 커버 층이 있고 없음에 따라 근시야 광학 기록 대물 렌즈 및 데이터 기억 디스크를 나타내며,
도 3의 (a) 및 (b)는, NA=nSILNA0인 반구 SIL을 갖는 렌즈와 NA=nSIL 2NA0인 슈퍼 반구 SIL을 갖는 렌즈의 근시야 렌즈의 2가지 예를 각각 나타내고,
도 4는 방사 빔의 편광 상태에 평행 및 직교하는 편광 상태와 이들 모두의 합의 편광 상태에 대해 반사된 광의 전체 량의 측정을 나타내며,
도 5는 커버 층의 두께 변화가 초점 깊이보다 크거나 작을 수 있는 것을 나타내며,
도 6은 UV 경화형 실리콘 하드 코트의 스핀 코트된 층의 예를 나타내고,
도 7은 2층 광학 데이터 기억 매체에 있어서, 데이터 층 L0 및 L1이 두께 h0의 스페이서 층으로 분리되는 것을 나타내는데, 도 7의 (a)에 있어서는 상부 층 L0에 레이저가 포커스되고, 도 7의 (b)에 있어서는 바닥 층 L1에 레이저가 포커스되며,
도 8은 블루의 원시야 광학 기억 대 개구 수에 대한 구면 수차의 스케일(광학 경로 편차)을 나타내고,
도 9는 스페이서 층의 두께가 1/4파장보다 크거나 작을 수 있는 것을 나타내며,
도 10은 아웃오브 포커스 층 상의 스폿이 많은 데이터의 런랭스를 포함하는 것을 나타내고,
도 11의 (a) 및 (b)는, 데이터 층이 두께 h의 스페이서 층으로 분리된 다층 과악 데이터 기억 매체를 나타내며,
도 12는, 원시야의 경우, λ=0.405㎛, NA=0.85 및 n=1.62에 대한 0.5와 6㎛ 사이의 스페이서 두께 h에 대한 CCT 신호를 나타내고,
도 13은, 근시야의 경우, λ=0.405㎛, NA=1.5 및 n=1.62에 대한 0과 3㎛ 사이의 스페이서 두께 h에 대한 CCT 신호를 나타내는데, DVD ICCT로부터 스케일된 바와 같이 최소 두께는 hmin=1.63이며,
도 14는, 근시야의 경우, λ=0.405㎛, 0.5 사이의 NA에 대한 0과 20㎛ 사이의 DVD ICCT로부터 스케일된 바와 같이, 최소 스페이서 두께는 hmin에 대한 스페이서 굴절률 n에 대해 스케일된 구면 수차 파라미터 스페이스를 나타내고,
도 15는 비스머스 저머네이트(Bismuth Gemanate) 고체 침지 렌즈(SIL)를 갖춘 근시야 광학을 위한 구면 수차를 나타내는데, 구면 수차는 커버 층의 굴절률의 3개의 값에 대해 주어지고, 가장 작은 값이 커버 층의 가장 높은 굴절률에 대해 얻어지며,
도 16은 SIL의 다른 굴절률에 대한 비스머시 저머네이트 고체 침지 렌즈(SIL)를 갖춘 근시야 광학을 위한 구면 수차를 나타내는데, 구면 수차는 SIL과 커버 층이 가장 작은 굴절률 차이를 가지면 가장 낮게 되고,
도 17의 (a) 및 (b) 각각은, 제1기억 층이 인포커스일 때의 다층 광학 기억의 경우(도 17의 (a))와, 공기 갭이 전체적으로 대물 렌즈를 움직임이고, 제4기억 층이 인포커스일때 일정하게 유지되는 경우이며(도 17의 (b)),
도 18은 제1렌즈(상부)와 SIL을 구비하는 2층 렌즈를 나타내는데, SIL은 원뿔로 만들어져서 2mrad 또는 0.12°의 디스크 틸트를 허용하고, 제1렌즈의 위치가 SIL에 대해 변화될 수 있으며,
도 19는 도 18의 2층 렌즈 설계의 L0상의 포커스의 광학 디스크 상의 클로즈업을 나타내고,
도 20은 근사야계를 위한 2중 렌즈 액튜에이터의 가능한 실시형태의 단면을 나타내는데, 이는 참조 [11]에 나타낸 바와 같이 DVR에 대한 HNA(고 NA) 설계에 근거하며,
도 21은 SIL에 대해 렌즈를 움직임으로써 얻을 수 있는 디포커스를 나타내며,
도 22는 디포커스가 대물 렌즈에 대해서 레이저 콜리메이터 렌즈를 움직임으로써 얻을 수 있는 것을 나타내며,
도 23은 전기 습윤(EW)이나 액정(LC) 재료에 근거한 전환 가능한 광학 소자가 광학 시스템의 초점 길이를 조정하는데 사용될 수 있는 것을 나타내는데, 이 방법으로 구면 수차의 소정 량을 동시에 보상하는 것도 가능하며,
도 24는 전기 습윤이나 액정 재료에 근거한 전환 가능한 광학 소자가 광학 시스템의 초점 길이를 조정하는데 사용될 수 있는 것을 나타내는데, 여기서 소자는 제1렌즈와 SIL 사이에 위치하고, 또한 이 방법으로 소정 량의 구면 수차를 동시에 보상하게 된다.
다층 광학 데이터 기억은, 단일 층 기술보다 높은 데이터 용량을 가질 수 있다.
- 더 많은 데이터 층은, 더 많은 스페이서 층을 요구되고,
- 스페이서 층은, a.o 스핀 코트 가능하며, 이는 폴리머를 의미하며,
- 큰 개구 수 NA는 높은 굴절률 n을 요구하고,
- 큰 n은 높은 흡수 k를 의미하며,
- 큰 k는 스페이스 h의 작은 데이터 층을 요구하고,
- 크로스 톡은 매우 평탄한 스페이서 층을 요구하며,
- 작은 데이터 스페이스는, 구면 수차와 광합 흡수가 모두 제한 내에 있기 때문에, 다중 데이터 층 매체에 대해 허용된다.
이는 원에 가깝다.
근시야 광학 데이터 기억의 경우, 스페이서 층 두께
커버 층 두께가, 초점 깊이 △f
Figure 112006084166971-PCT00024
nλ(2NA2)보다 매우 작으면 그리고, 스페이서 층 두께 편차가 △hj
Figure 112006084166971-PCT00025
λ/(4nj)(△hj
Figure 112006084166971-PCT00026
△f)이면, 갭 에러 신호가 갭과 포커스를 제어하는데 사용될 수 있으므로, S 곡선 타입 포커스 에러 신호에 대한 필요가 없게 되고, 분리되지 않게 되어야 한다. 요구에 따라서, 포커스 및 구면 수차 오프세트 신호는, 예를 들면 RF 변조로부터 추출될 수 있다.
실제로, 스페이서 층 두께 편차가 △hj=λ/(4nj)보다 매우 작으면, 스페이서 층 매체 내의 1/4파장은, 도 9에 나타낸 바와 같이 RF 신호의 층간 간섭 변조가 없게 된다. 두께 편차가 충분히 작으면, △h<<λ/(4n)이면, 광학 기록을 위한 매우 유용한 파라미터 영역에 들어간다.
코히어런트 크로스 톡에 관해서, 스페이서 층 두께 편차 △hj가 매우 작으면, 최소 간섭이 일어나도록 스페이서 층 두께 hj를 선택하는 것이 유용하게 보인다. 모든 광이 데이터 기억 층에 거의 직각으로 진행하는 작은 개구 수의 더 단순한 경우에 대해서, 이는 스페이서 층이 스페이서 층 재료 내의 1/4파장의 기수의 정부 곱 i인 두께를 갖는 것을 의미한다: hj=iλ/(4nj). 굴절률 n=1.70 및 파장 λvac=405nm에 대해서, 이는 ihj
Figure 112006084166971-PCT00027
60inm, 예를 들면 i=23에 대해서 h=1.37㎛를 의미하게 된다. 큰 개구 수의 경우에 있어서, 여기서 고려한 바와 같이, 실질적인 1/4파장 수 범위인 스페이서 층 두께와 조합해서(이 예에 있어서 i=23), 큰 수의 동심 간섭 프린지가 존재한다. 보강 및 소멸 간섭 사이를 교대하는 이들 프린지로부터 검출기 상의 광의 전체 강도는 평균 되는 경향이 있는데, 이는 코히어런트 크로스 톡 변조 깊이 η가 큰 개구 수에 대해 크게 감소하게 되는 것을 의미한다. 실제 로, Rm , eff는 m번째 층의 유효 반사율이고, 모든 광이 검출기에 의해 수집되고, 변조 깊이는 대략적으로,
Figure 112006084166971-PCT00028
로 주어진다.
큰 개구 수에 대해서, 스페이서 층의 정확한 두께는 작은 효과만 갖게 된다.
이는, 가장 중요한 스케일링 파라미터로서 아웃오브 포커스 상에 채널로부터의 인코히어런트 노이즈를 남긴다. 인코히어런트 크로스 톡의 결과로서의 노이즈는, 인접 층 상의 아웃오브 포커스 내의 런랭스 수를 결정함으로써 평가될 수 있다. 도 10에 있어서, L0 상의 스폿 사이즈는, 포커스가 L1상에 있을 때, 평가된다.
L0 상의 스폿 사이즈 A는 스페이서 층 내부의 개구 수 NAint 또는 내부 외연 광선의 각도 θ의 함수이다.
A=π(htanθ)2
채널 비트 길이가 T이면, <T>는 평균 런랭스이다. 아웃오브 포커스 내에 도시된 런랭스의 수 N<T>는,
Figure 112006084166971-PCT00029
이며,
여기서 디스크의 트랙 구조는 무시한다. 트랙 피치는 평균 런랭스와 거의 동일하다(DVD에 대해 740nm, 1.156의 팩토 및 BD에 대해 320nm, 1.290의 팩토). 또한, 트랙 사이의 영역은 일정한 반사율을 갖는다. 전체 인코히어런트 노이즈는 층 L0 및 L1의 유효 반사율과, 데이터 마크의 변조 깊이 및, 1/N<T>의 제곱근에 의존한다. 충분히 낮은 인코히어런트 크로스 톡을 얻기 위해서, N<T>, min가 런랭스의 최소 수이면, 스페이서 층의 최소 두께는,
Figure 112006084166971-PCT00030
로 주어진다.
테이블 I에 있어서, 스페이서 층 두께의 스케일링이, 스페이서 층의 굴절률의 몇몇 값에 대해 주어지는데, 개구 수가 선택되고, 런랭스가 BD 값에 대해 스케일 된다. DVD 및 BD의 경우는, 공지된 스페이서 층 두께 h에 대한 값을 사용하는 N<T>,min에 대한 명백히 적합한 값을 계산하기 위해 사용된다. 계산된 수는, 값이 정상적으로 인쇄되는 것으로 추정됨에 따라, 두껍게 인쇄된다. 마지막 행의 두꺼운 숫자는, 스페이서 층의 최소 요구 두께를 근시야 시스템 파라미터의 5개의 다른 세트에 대해 준다. 전형적으로, hmin<2㎛이다. 모든 예는, 울트라 바이오릿에 대한 예를 주는 바닥 열을 제외하고 405nm의 블루 파장에 대해 주어진다. 이 예는, 극단의 경우에 있어서, 최소 스페이서 층 두께가 미크론보다 매우 작게 얻지 않는 것을 보여준다.
Figure 112006084166971-PCT00031
흡수를 고려한 설계 예
한편으로 스페이서 재료 내의 가장 긴 광학 경로 길이 D=2h/cosθ를 갖고, 다른 한편으로 광학 해상도를 결정하기 때문에 가장 중요한 주연 광선의 광학 흡수를 계산하게 된다. f=I/I0가 상대 강도 또는 전달 부분이면,
Figure 112006084166971-PCT00032
을 갖고,
재료의 흡수 길이는, labs=λvac/(4πk)이며,
Figure 112006084166971-PCT00033
를 발견한다.
굴절률의 허수부는,
Figure 112006084166971-PCT00034
이다.
시스템의 설계에 대해서, 내부 개구 수 NAint는, 도 10에 나타낸 바와 같이 외연 광선의 각도 θ를 선택함으로써 결정된다. 이어서, (외부) NA는 층의 굴절률 n에 의해 결정된다. 외연 광선의 최소 허용 전체 전달 부분 f를 선택함으로써, 스페이서 층의 최적의 (전체) 두께 hopt가 계산될 수 있다. 최적은, 감쇠 k와 인코히어런트 크로스 톡 사이에서 트래드 오프된다.
이하의 예가 실현되는데,
1) θ=70°, n=1.70, f=80% 및 파장 λvac=405nm를 선택하면, 이하의 스페이서 층 설계 규칙을 발견하고:
2) 내부 외연 광선 θ=70°의 각도를 취하면,
NAint=sinθ=0.94,
NA=nsinθ=1.60,
3) 개구 수를 갖는 블루 레이 디스크의 평균 런랭스 스케일링은, <T>=210.8/NA를 준다. N<T>=2543과 함께, DVD에 대한 아웃오브 포커스 스폿 내의 런랭스의 평균 수는 최적의 두께,
hopt=6.0×10-6√(n2-NA2)/NA2=1.37㎛,
4) 최적의 두께에서 얻어진 주연 광선의 전체 전달 f=80%는, (최대 NA에서 2중 통과),
k80 %=6.0×10-4NA2/n=9.0×10-4.
예를 들어, f=90%이면, k90 %=0.47k80 %이다.
이 예의 출력을 요약하면, 스페이서 층이 hopt=1.37㎛의 초적의 두께를 갖는다. 스페이서 층은, 이 두께를 갖는 디스크 상에 실제로 퇴적될 수 있는 재료로 만들게 된다. 폴리머의 스핀 코팅은, 요구되는 처리의 속도 및 정확성을 제공할 뿐 아니라, 기판상에 충분히 높은 평탄도(△h<20nm)와 가능한 충분히 낮은 스트레스(높은 스트레스는 표면을 단단하게 만든 디스크를 휘게 해서, 광학 대물 렌즈에 대해 요구되는 매우 작은 거리를 따르게 한다)를 제공한다. 재료는, 굴절률 n=70 및 k=9.0×0-4의 흡수를 갖게 된다. 참조 [16]에 나타낸 바와 같이, 파라미터의 이 범위 내의 명세를 갖는 폴리머 재료가 존재한다. 선택된 재료의 실제 흡수가 이 값 이하이면, 재료는 더 높은 굴절률(가능하게는 선택된 폴리머의 변경된 버전)을 갖게 되므로, 더 큰 개구 수를 지원하게 되고, 상기 상태와 정확하게 매칭되는 더 높은 흡수 계수를 갖게 된다.
7㎛의 전체 두께를 갖게 되는, 예를 들면 4층 및 커버 층을 갖는 상기 예에서 주어진 파라미터의 근거한 다층 시스템에 있어서, 흡수는 k=1.8×0-4이다. 커버 층 상의 스폿의 최대 직경은, 바닥 층이 인포커스일 때, 39㎛이다.
4층 시스템의 예
도 11의 (a) 및 (b)에 있어서는, 다층 광학 데이터 기억 매체가 묘사된다. 이 예에 있어서, 4층, L0, L1, L2, L3는 두께 h1, h2, h3로 각각 분리된다. 커버 층 은 두께 h0를 갖는다. 도 11의 (a)에 있어서, 레이저는 상부 층에 포커스되고, 도 11의 (b)에 있어서는 바닥 층에 포커스된다. 기억 층 사이의 분리 거리는 동일하게 않게 취해지는데(이 경우, h1≠h2≠h3=h1), 이는 기억 층 상의 간접적인 포커싱을 방지하는 한편 다른 층을 판독을 방지하는데, 예를 들면 h1=h2=h3로 취해지면, L3을 판독하는 동시에, L2로부터의 반사는 여분의 인코히어런트 크로스 톡으로 귀결되는 L1 상의 고스트 포커스를 일으킨다. 이는, 고스트 층 상의 데이터가 큰 스폿에 걸쳐서 평균되지 않기 때문이다.
따라서, 도 11의 (a) 및 (b)에 있어서는 파장 λ=405nm를 갖는, 예를 들면 레이저 빔인 방사 빔을 사용해서 기록 및/또는 판독하기 위한 광학 데이터 기억 시스템이 보인다. 레이저 빔은 광학 데이터 기억 매체의 데이터 기억 층 상에 포커스된다. 시스템은,
- 포커스된 레이저 빔을 투과하는 4(m=4) 데이터 기억 층과 커버 층을 갖는 매체를 더 구비한다. 상기 커버 층은 두께 h0=3.0㎛와 굴절률 n0=1.6을 갖는다. 데이터 기억 층은 각각 두께 h1=2.0㎛, 두께 h2=4.0㎛, h3=2.0㎛와 굴절률 nj=1.60 및 kj=1.4×10-4(f=8.0에 대응)을 갖는 3(m-1) 스페이서 층으로 분리되는데, 여기서 j=1, 2 또는 3이다.
- 시스템은 개구 수 NA=1.44를 갖는 대물 렌즈를 갖는 광학 헤드를 더 구비 하고, 상기 대물 렌즈가, 상기 매체의 최외부 표면으로부터 λ/10=40.5nm보다 작은 자유 작업 거리에서 기록/판독하도록 적용되고 상기 광학 데이터 기억 매체의 커버 층 측 상에 배열된 고체 침지 렌즈를 포함한다. 그 고체 침지 렌즈로부터, 포커스된 방사 빔이 기록/판독 동안 광학 데이터 기억 매체로의 에버너슨트파 커플링으로 결합된다.
hj중 소정의 하나가
Figure 112006084166971-PCT00035
보다 크고,
NA<nj=1.62이고 NA<n0이며 b>10이고,
모든 hj의 합이
Figure 112006084166971-PCT00036
보다 작고, f=0.80이며,
여기서, n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
Figure 112006084166971-PCT00037
,
여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달이다. 1.52의 NA에서 파라미터의 다른 가능한 설정은, 두께 h0=3.0, h1=1.3㎛, h2=2.6㎛, h3=1.3㎛와 굴절률 nj=1.60 및 kj=1.3×10-4(f=0.80에 대응)이며, 여기서, j는 1, 2 또는 3이다.
전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
Figure 112006084166971-PCT00038
을 충족한다.
얇은 커버 및 스페이서 층이 사용될 수 있기 때문에, 다층 근시야 광학 데이터 기억이 가능하다. 논법의 가능한 계층은, 이하에 주어지는데,
- 커버 층과 스페이서 층이 얇기 때문에, 이들은 매우 평탄하게 만들 수 있다 .
- 스페이서 층이 매우 평탄하기 때문에, 기억 층은 코히어런트 크로스 톡의 부정적인 효과 없이 함께 인접하게 놓일 수 있다(예를 들면, 스페이서 층은 얇을 수 있다).
- 스페이서 층이 얇기 때문에, 층대 층의 구면 수차는 작다.
- 층이 얇기 때문에, 이들은 주어진 최대 감쇠에 대해 더 높은 광학 흡수 계수 k를 갖게 허용되는데, 이는 차례로 굴절률 n에 대해 허용된다(인과론에 의한 굴절률의 실수 및 허수부를 연결하는 (기본적인) 크라머스-크로그(Kramers-Kronig) 법칙의 결과로서).
- 굴절률이 더 높기 때문에, 층 두께는 더 작게 될 수 있다.
- 굴절률이 더 높기 때문에, NA가 더 높게 되고, 그러므로 데이터 용량이 쿼드라틱하게 더 높다.
2층 근시야( NF ) 기록: 스페이서 두께에 대한 (인) 코히어런트 크로스 톡, 광 학 흡수 및 구면 수차 제한.
파장 λ, 개구 수 NA, 스페이서 두께 h 및 스페이서 굴절률 n을 갖는 2층 시스템을 고려하자. 진폭과 위상이 동일한 2층의 반사가 추정된다. 동공 내의 간섭 프린지는, 동공의 중심에서의 프린지와 동공의 테두리에서의 프린지로부터 평균적으로 이격된다. 대물 렌즈의 수집 개구에 걸친 프린지의 평균은, 신호 진폭으로 정규화된 중심 개구 신호 내의 항으로 귀결되는데, 중심 개구 신호는 코히어런트 크로스 톡(CCT)에 대해 증가하게 주어진다.
Figure 112006084166971-PCT00039
,
여기서, θm은 스페이서 층 내의 외연 광선의 극각도이고, sinc(x)=sin(x)/x이다. cos 항의 주기성은 λ/n(1+cosθm)인데, 이는 NA가 충분히 작으면 대략 λ/2n이고, 경로 길이 차이 2h에 기인한다. sinc항 내에 나타낸 주기성은 중심과 외부 프린지 사이의 위상 차이와 연관되고, 주기성 λ/n(1-cosθm)를 가지는데, 이는 스페이서 층 내측의 초점 깊이와 연관되며, 예를 들면 축 강도 프로파일은:
Figure 112006084166971-PCT00040
이고,
이는 z=λ/n(1-cosθm)에서 자체의 첫번째 제로를 갖는다. 충분히 작은 NA에 대해서, 초점 깊이 λ/n(1-cosθm)는 대략 2nλ/NA2이다. λ=0.45㎛, NA=0.85, n=1.62의 원시야에 대한 CCT 신호의 플롯이 도 12에 보인다. 이 경우, cos 팩토는 sinc 팩터보다 매우 빨리 진동한다. 그러므로, 스페이서 두께에 대한 CCT 신호의 의존성은 sinc 함수의 제로 지점에서 최소화된다. 이들은, 경로 길이 차이 2h가 초점 깊이 λ/n(1-cosθm)의 정수 i배이면, 발견된다. 도 13의 플롯인 λ=0.405㎛, NA=1.5, n=1.62로 주어지는 근시야의 경우에 대해서, cos 팩터의 주기성은, sinc 팩터의 주기성과 비교될 수 있다. 명백하게, 이전의 방법(2h=iλ/n(1-cosθm))은 더 이상 유용하지 않다. 다른 방법은 그렇게 직접적이지 않다. 예를 들면, 스페이서 두께 h에 대한 의존성은, CCT 신호가 최소 또는 최대이도록 h가 선택되면 최소이다. 평탄도에 대한 필요조건은, 예를 들면 편차 △h가 2개의 주기성 중 가장 작은 것 λ/n(1+cosθm)과 비교해서 충분히 작아야 하는 것으로, 소위,
Figure 112006084166971-PCT00041
이고,
이는 h를 △h≤23nm에 대해 평가한다.
2층 DVD로부터 스케일된 바와 같은 최소 스페이서 층 두께는, 아웃오브 포커스 층의 랜덤 데이터에 기인한 노이즈를 고려하는데(인코히어런트 크로스 톡, ICCT),
Figure 112006084166971-PCT00042
이고,
NA<nj이고 NA<n0이며 b>10, 바람직하게는 b>15이다.
제1의 실제의 스페이서 층 두께는, 스페이서 재료의 흡수에 의해 a.o. 요청된다(다른 이유는 얇은 층에 대해 양호한 절대 두께 균일성이다). 소위, f=80%의 주연 광선의 전체 전달에 대해서(θm에서 2중 통과):
Figure 112006084166971-PCT00043
이고,
여기서, n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
Figure 112006084166971-PCT00044
,
여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달이다.
k는,
Figure 112006084166971-PCT00045
에 의한 소멸 계수와 연관된다.
높은 굴절률 n을 갖는 재료가 또한 높은 k를 갖는 것이 중요하다. 상기로부터, k≤6×10-4NA2/n=8.3×10-4을 따른다. 이는, n>7이 요청된 경우, 대부분의 유기 재료(예를 들면, 스핀 코팅 가능한 폴리머)를 제외한다.
레이저 포커스가 한 데이터 층으로부터 다음 데이터 층으로 움직일 때 스페이서 층에 의해 유도된 구면 수차 량에 의해 다른 실제의 최대 스페이서 층 두께가 요청된다. 광 경로 내의 추가적인 가변 광학 소자를 사용하는 실제의 관점으로부 터, 대략 250미리웨이브 RMS(제곱 평균)의 제안된 구면 수차 량에만 대해서 교정하는 것이 가능하다.
각 층 상의 잔여 구면 수차는, 전체 광로의 충분히 낮은 전체 수차를 보장하기 위해서, 대략 ±30밀리웨이브 RMS 미만이다.
굴절률 n1(SIL)을 갖는 매질로부터 굴절률 n2의 층으로 포커스된 개구 수 NA의 렌즈 및 빔에 대해서, 두께 h 당 RMS 파두 구면 수차는,
Figure 112006084166971-PCT00046
로 주어지는데,
변수(렌즈 동공에 걸친 몇몇 수차 평균의 평균을 갖는)는,
Figure 112006084166971-PCT00047
Figure 112006084166971-PCT00048
Figure 112006084166971-PCT00049
로 주어진다.
이들 방정식은, 예를 들면 파라미터 m'=ns/nj 및 s'=NA/nj를 도입함으로써, 스페이서 층의 굴절률에 대해서 스케일 될 수 있다. 도 14에 있어서, m'의 몇몇 값에 대한 구면 수차는 DVD 인코히어런트 크로스 톡으로부터 발견된 바와 같이, 두께 hmin에 대해 주어진다. 상부 수평 축은, DVD 인코히어런트 크로스 톡으로부터 발견된 바와 같이, s'=NA/nj의 단순한 함수인 nspacerhmin=njhmin을 바닥 수평 축에 준다. 60mλ RMS 구면 수차의 값만 2층 시스템에 대해 허용될 수 있다. 등가적으로, 15mλ RMS 구면 수차의 값만 4층 시스템에 대해 허용될 수 있다. 양쪽의 경우에 있어서, 층당 최대 ±30mλ RMS 구면 수차가 얻어진다. 도 14로부터 볼 수 있는 바와 같이, 그 mj의 작은 비율이 바람직한데, m'<2 또는 바람직하게는 m'<1.02이다.
테이블 II는 NA의 몇몇 값을 위한 RMS 구면 수차와 양쪽 스페이서 층 n2 및 SIL 굴절률 ns를 준다. 전형적인 스페이서 층은 1.4미크론의 두께와 굴절률 nj=1.7을 가질 수 있다. SIL 굴절률 ns=1.9이면, 테이블은 구면 수차가 A40=WRMS/λ=36.95x1.4/2=±25밀리웨이브를 나타낸다. 이는, 여분의 구면 수차 보상 수단이 주어진 이 예에서는 요구되지 않는 것을 의미한다.
Figure 112006084166971-PCT00050
근시야 광학 데이터 기억의 경우의 구면 수차
커버 층 및 스페이서 층에 기인한 다층 근시야 광학 시스템에 대한 구면 수차 량이 허용 범위 내에 유지될 수 있다(참조 [14]를 보자). 71mλ OPD RMS의 전체 수차가 회절 제한되는 것으로 고려된다. 구면 수차는 이 수보다 현저히 적게 된다. BD 시스템에 있어서, 전체 구면 수차는 250mλ OPD RMS이고, 예를 들면 액정 셀에 의한 액티브 보상이 요구된다. 합리적으로는 근시야 시스템 내의 250mλ OPD RMS 구면 수차의 양을 보상하는 것이 가능한 것으로 상정되는 것으로 보이며, 이것을 브렌치 마크로서 사용하게 된다.
도 15에 있어서, 블루 파장(405nm)에서의 구면 수차가 비스머스 저머네이트(BGO) 고체 침지 렌즈(SIL)를 갖는 근시야 광학을 위해 보인다. 구면 수차는 커버 층의 굴절률의 3개의 값에 대해 주어진다. 가장 낮은 값이 커버 층의 가장 높은 굴절률에 대해 얻어지는 것이 보인다. 굴절률 n=1.7, 개구 수 NA=1.6에 대해서, 60mλ/㎛ OPD RMS 구면 수차를 발견한다. 이는, 다층 스택 두께(커버 플러스 스페이서 층)를 대략 250/60
Figure 112006084166971-PCT00051
4.2㎛로 제한한다.
도 16에 있어서는, 블루 파장(405nm)에서의 구면 수차가, 굴절률 n=2.007인 SF66과 굴절률 n=1.9인 유리로 만든 고체 침지 렌즈를 갖춘 근시야 광학을 위해 보인다. 구면 수차가 커버 층의 굴절률의 2개의 값에 대해 주어진다. n=1.7의 커버 층 굴절률에 대해서, 이는 다층 스택 두께를 대략 250/36
Figure 112006084166971-PCT00052
7.0㎛로 제한한다. 이는, 1.37㎛ 스페이서 층 및 1.5㎛ 커버 층을 갖는 4층 디스크를 충분히 만들게 한다.
이는, 가장 낮은 값이 커버 층의 가장 높은 굴절률에 대해 얻어지는 도 15 및 도 16 모두로부터의 결과이다.
근시야(NF) 디스크에 대한 구면 수차의 스케일링은, 도 8에 나타낸 바와 같이 원시야(FF) 값이 공지되면, 직관에 의해서가 아니고, 여기서 블루 레이 디스크(동일한 파장)에 대해 10mλ/㎛의 값을 발견하는데, 이는 2층 블루 레이 디스크에 대해서, 25㎛의 스페이서 층에 대해서 25㎛×10mλ/㎛=250mλ로 곱한다. 도 15 및 도 16의 데이터는, 참조 [14]의 이론적인 결과를 사용해서 계산하는데, 도 8의 데이터의 외삽이 제안되는 것보다 구면 수차에 대해 매우 낮은 값을 보인다(수차는 NA=1을 넘어 발산한다). 이는, 수차를 결정하는 개구 수 NA=nsinθ보다 각도 θ인 명백한 사실을 추적할 수 있다(또한, 도 3과 관련해서 개구 수에 대해서 언급이 만들어지는 것을 본다).
또한, 도 15 및 도 16에 나타낸 데이터는, SIL과 커버 사이의 굴절률 차이가 낮은 구면 수차를 얻기 위해서 작게 만들어져야 하고, 30mλ/㎛ OPD RMS보다 낮은 값이 가능하게 된다. 이는, 도 14에 더 명백하게 보이는데, 여기서 m=1에 대해서 A40=0이다. 전형적으로, 스페이서 두께는 2㎛ 미만이 되고, 2층 근시야 디스크에 대해서 2㎛×30mλ/㎛=60mλ로 곱한다.
폴리머 커버 층 및 스페이서 층의 굴절률이 n=1.7로 선택되는 경우, SIL도 n=1.7의 굴절률을 갖는 것이 바람직하다. 그런데, 대물 렌즈의 높은 개구 수를 달성하기 위해서, SIL의 높은 굴절률 값이 요구될 수 있다.
예: 단일 층 NA =2.0에 걸친 2중 층 NA =1.6 근시야 시스템
2중 층 NA
Figure 112006084166971-PCT00053
1.6에 대한 이슈:
- 커버 및 스페이서 층에 대한 임계 두께 편차,
- 광 경로와 대물 렌즈 복잡성(포커스 점프, 구면 수차),
- 높은 굴절률(n≥1.7)의 스핀 코팅 가능한 폴리머.
제1의 상기 이슈는, 개시된 본 발명에 초기에 제기되고, 다른 2개의 이슈는 이하에 논의된다. 이들 이슈 중 어느 것도, 기본적인 문제를 갖지 않는다.
2중 층 NA
Figure 112006084166971-PCT00054
1.6에 대한 이득:
단일 층 NA=2.0 시스템과 비교해서, NA=1.6을 갖는 2중 층 시스템은, 28% 이상의 용량을 가질 수 있다.
NA
Figure 112006084166971-PCT00055
1.6에 대한 폴리머 스페이서가 NA
Figure 112006084166971-PCT00056
2.0에 대한 스퍼터된 스페이서와 비교된다.
+ 수 ㎛ 두께를 갖는 층은 폴리머와 문제가 없다.
+ 두꺼운 폴리머 스페이서는 매우 작은 스트레스를 일으킨다(작은 디스크 휨).
+ 스핀 코팅이 스퍼터링 보다 매우 빠르다.
NA
Figure 112006084166971-PCT00057
1.6에 대한 폴리머 커버가 NA
Figure 112006084166971-PCT00058
2.0에 대한 스퍼터된 커버와 비교된다.
+ 낮은 열 전도성을 갖는 폴리머, 이는 위상 변화 디스크 상의 낮은 표면 온도를 의미한다.
+ 수 ㎛ 두께를 갖는 층은 폴리머와 문제가 없다.
+ 두꺼운 폴리머 커버는 매우 작은 스트레스를 일으킨다(작은 디스크 휨).
+ 스핀 코팅이 스퍼터링보다 매우 빠르다.
+ 작은 스크래치에 대한 감소된 민감도.
NA
Figure 112006084166971-PCT00059
2.0과 비교된 NA
Figure 112006084166971-PCT00060
1.6에 대한 피트 및 그루브 디멘존.
+ 용이하고 빠른 마스터링.
+ 용이한 복제.
+ 큰 디트래킹 마진, 1.25×서버에 대한 더 작은 DC 게인.
+ 위상 변화 액정과 비교한 더 큰 위상 변화 효과.
+ TE(및 TM) 편광 스폿에 대한 더 효과적인 회절.
NA
Figure 112006084166971-PCT00061
2.0 렌즈와 비교된 NA
Figure 112006084166971-PCT00062
1.6 대물 렌즈의 이익.
+ 동일한 NF 커플링 효과를 허용하는 큰 공기 갭(40nm 대 25nm).
+ 큰 잔연 공기 갭 에러.
+ 마진을 만드는 넓은 렌즈.
+ NA
Figure 112006084166971-PCT00063
1.6에 대한 큰 스폿: NA
Figure 112006084166971-PCT00064
2.0보다 큰 판독 파워(양호한 SNR).
+ 1.25×MTF 컷오프 주파수: 덜 통합된 매체 노이즈 양호한 SNR.
정적인 포커스 제어
커버 층의 전체 두께 H와 스페이서 층의 수 m은 충분히 작은 두께 편차 △h=△h1+△h2+...+△hm을 갖고, 그 결합된 두께는 20-50nm 미만으로 변화하는데, 역동적인 공기 갭 교정에 더해서, 결합된 커버 층 플러스 스페이서 층 두께 편차를 보상하기 위해서, 초점 길이의 정적인 교정이 제한된다.
목적은, 데이터(기억) 층이 인포커스이고, 동시에 SIL과 커버 층 사이의 공기 갭이 일정하게 유지되므로, 적합한 에버너슨트 커플링이 보장되는 것이다.
광학 대물 렌즈의 위치는, 5nm 미만 내에서 일정한 갭 폭을 유지하기 위해서, 동일한 갭 에러 신호에 따라 조정되어야 한다.
실질적으로 스페이서 층 내의 초점 깊이 및 1/4파장 양쪽 미만인 두께 편차를 갖는 조합된 커버 층과 스페이서 층은 대물 렌즈의 역동적인 포커스 제어의 요구를 제거하는데, 그렇지 않으면 참조번호 PHNL040460를 갖는 본 출원인에 의해 동시에 출원된 유럽 특허 출원을 보면, 갭 서보에 추가해서 요구된다. 디스크 대 디스크 편차를 수용하기 위해서, 정적인 포커스 제어 및 구면 수차 교정만이 요구된다. 이는, 예를 들면 리드인 트랙으로 공진된 신호의 변조 깊이를 최적화함으로써 실현될 수 있다.
예를 들면, 대물 렌즈는, 공기 갭의 실질적인 변화 없이 쌍의 초점 길이를 조정하도록 축으로 변위될 수 있는 2개의 소자를 구비한다. 그러면, 공기 갭은 도 17의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 전체적으로 대물 렌즈를 움직임으로써 조정될 수 있다. 공기 갭은 일정하게 유지될 수 있지만(디스크 표면을 따르도록 SIL 제어된다), 렌즈는 4번째 기억 층 상의 포커스를 얻기 위해서 변위된다. 일반적으로, 소정 량의 구면 수차가 남게 된다. 몇몇 경우, 렌즈 시스템, 커버 층 및 스페이서 층 조합의 최적의 설계는 시스템 요구 조건을 충족하게 되는데, 그 밖의 경우, 구면 수차의 액티브 조정이 요구되고, 또 다른 방법이 취해지게 된다.
참조번호 PHNL040460 및 참조번호 PHNL040461를 갖는 본 출원인에 의해 동시에 출원된 유럽 특허 출원은, 단일 층 광학 시스템만 아니라 다층 광학 시스템에도 적용된다.
폴리머의 고 굴절률: 예를 들면 n>1.7
예를 들면, Brewer Science Inc.에 의해 제조된 재료를 보면, n=1.9의 높은 굴절률을 갖는 고 굴절률 폴리머가 존재한다. 본 출원에 대해서 가장 관심 있는 합성물은, 소위 폴리이미드로부터 볼 수 있다. 405nm의 파장에서의 광의 광학적인 흡수는 높지만, 몇몇 재료에 대해서는, 본 발명의 개시에 의해 가리켜진 바와 같이 두께 영역 내에서 충분히 적용 가능하도록 낮다.
재료는 n=1.70의 굴절률과, k=9.0×10-4의 흡수를 가져야 한다. 파라미터의 이 범위 내의 명세를 갖는 폴리머 재료는, 참조 [16]에 나타낸 바와 같이 존재한 다.
흡수 양 k(굴절률의 허수 부)와 α(소멸 계수) 사이에서 변환하기 위해서, 이하의 수식이 사용될 수 있는데:
미터로 λ에 대해서
Figure 112006084166971-PCT00065
이다.
2중 층 NF 대물 렌즈: 광학 설계 예 NA =1.5
실현 가능한 예로서, 여기서 사용되는 이 설계는, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이 출원인에 의해 만들어진다.
설계를 위해 추정되는 파라미터는,
- 405nm 파장을 위해 글래스 몰드된 렌즈.
- NA=1.5.
- 커버 층 두께 3㎛(n=1.62).
- 스페이서 층 두께 3㎛(n=1.62).
- 일정한 공기 갭을 갖는 데이터 층 L0로부터 L1로 포커스 점프.
포커스 점프 요구:
- 콜리메이터 위치의 변경.
- 제1렌즈와 SIL 사이의 거리 변경.
L0상의 포커스: NA=0.50, OPD=0mλ RMS, 켤레 거리=무한.
L1 상의 포커스: NA=1.53'OPD=14mλ RMS, 켤레 거리=-78mm.
15mλ OPD RMS에 대한 공차: 필드: △φ=0.22°, SIL 오프 축: △r=7㎛, SIL 두께: △t=12㎛, 구면 오프 축: △r=1.0㎛.
BGO SIL의 두께 공차는 매우 크고, 구면 오프 축 마진은 엄격하지만, 실현 가능하다. 이 예는, 2층 근시야 렌즈가 실현 가능한 것을 보인다.
렌즈, 교정기 광 경로의 전형적인 예( PHNL040460 을 보자)
2중 렌즈 액튜에이터는, 도 20 및 참조 [11]에 나타낸 바와 같이 설계되는데, 레코더 대물 렌즈 내의 2개의 렌즈 사이의 거리를 조정하기 위해서 로렌츠 모터를 갖는다. 전체적으로, 렌즈 어셈블리는 액튜에이터 내에 고정된다. 2중 렌즈 액튜에이터는 대향하는 방향으로 감긴 2개의 코일과, 2개의 방사상으로 자화된 자석으로 이루어진다. 코일은 대물 렌즈 홀더 주위로 감기고, 이 홀더는 2개의 리프 스프링 내에 유지된다. 2개의 자석의 스트레이 필드와 조합된 코일을 통한 전류는, 제1대물 렌즈를 SIL을 향해 또는 SIL로부터 이격해서 움직이는 수직력으로 귀결된다. 근시야 설계는 도 21에 도시된 바와 같이 보일 수 있다.
도 11, 17, 18, 20, 21에 대안적으로 나타낸 실시형태는, 시스템의 포컬 위치를 변경시키는데, 예를 들면 도 22에 나타낸 바와 같이 레이저 콜리메이터 렌즈의 조정을 구비하거나, 도 23, 도 24 및 참조 [7]에 나타낸 전기 습윤 또는 액정 재료에 근거한 전환 가능한 광학 소자의 조정을 구비한다. 물론, 이들 방법은 동시에 취할 수 있다.
참조
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Claims (16)

  1. 광학 데이터 기억 매체의 데이터 기억 층 상에 포커스된 파장 λ를 갖는 방사 빔을 사용해서 기록 및/또는 판독하기 위한 광학 데이터 기억 시스템으로서, 이 시스템이,
    m≥2인 m데이터 기억 층과 포커스된 방사 빔을 투과하는 커버 층을 갖춘 매체를 구비하고, 상기 커버 층이 두께 h0와 굴절률 n0를 갖고, 데이터 기억 층이 각각 두께 hj와 굴절률 nj를 갖는 m-1스페이서 층으로 분리되며, j=1,..., m-1이고,
    개구 수 NA를 갖는 대물 렌즈를 갖춘 광학 헤드를 구비하며, 상기 대물 렌즈가, 상기 매체의 최외부 표면으로부터 λ/10보다 작은 자유 작업 거리에서 기록/판독하도록 적용되고 상기 광학 데이터 기억 매체의 커버 층 측 상에 배열된 고체 침지 렌즈를 포함하고, 그 고체 침지 렌즈로부터, 포커스된 방사 빔이 기록/판독 동안 광학 데이터 기억 매체에 커플링하는 에버너슨트파 커플링함으로써 결합되며,
    hj중 소정의 하나가
    Figure 112006084166971-PCT00066
    보다 크고,
    NA<nj이고 NA<n0이며 b>10, 바람직하게는 b>15이고,
    모든 hj의 합이
    Figure 112006084166971-PCT00067
    보다 작으며,
    n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
    Figure 112006084166971-PCT00068
    ,
    여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    하나의 스페이서 층을 갖는 매체에 대응하는 m=2인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
    Figure 112006084166971-PCT00069
    을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
    Figure 112006084166971-PCT00070
    을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  5. 제1항, 제2항, 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    NA는 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    hmax는 다음 식으로 대체되고, 고체 침지 렌즈의 굴절률 nSIL은 ns이고, 소정의 스페이서 층의 굴절률은 nj이며,
    Figure 112006084166971-PCT00071
    이고, 변수는 이하의 의미를 갖고,
    Figure 112006084166971-PCT00072
    Figure 112006084166971-PCT00073
    이며,
    WRMS는 최대 제곱 평균 파두 구면 수차인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    WRMS< 250mλ이고, 바람직하게는 <60mλ이며, 더 바람직하게는 <15mλ인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 시스템.
  8. 파장 λ와 개구 수 NA를 갖는 포커스된 방사 빔을 사용해서 기록 및 판독하 기 위한 광학 데이터 기억 매체로서,
    적어도 m≥2인 m데이터 기억 층과 포커스된 방사 빔을 투과하는 커버 층을 갖추고, 커버 층이 두께 h0와 굴절률 n0를 갖고, 데이터 기억 층이 각각 두께 hj와 굴절률 nj를 갖는 m-1스페이서 층으로 분리되며, j=1,..., m-1이고,
    h1,..., hm -1 중 소정의 하나가
    Figure 112006084166971-PCT00074
    보다 크고,
    NA<nj이고 NA<n0이며 b>10, 바람직하게는 b>15이고,
    모든 hj의 합이
    Figure 112006084166971-PCT00075
    보다 작으며,
    n과 k 각각은 각 스페이서 층의 두께가 가중된 모든 스페이서 층의 굴절률의 평균 실수 및 허수부이고,
    Figure 112006084166971-PCT00076
    ,
    여기서, kj는 스페이서 층의 굴절률 nj의 허수부이고, f는 포커스된 방사 빔의 외연 광선의 요청된 2중 통과 전달인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  9. 제8항에 있어서,
    하나의 스페이서 층을 갖는 매체에 대응하는 m=2인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  10. 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
    Figure 112006084166971-PCT00077
    을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  11. 제10항에 있어서,
    전체 매체에 걸친 소정의 스페이서 층의 두께 편차 △h는, 이하의 크리테리움
    Figure 112006084166971-PCT00078
    을 충족하는 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  12. 제8항, 제9항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    NA는 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    hmax는 이하 식으로 대체되고, 고체 침지 렌즈의 굴절률 nSIL은 ns이고, 소정의 스페이서 층의 굴절률은 nj이며,
    Figure 112006084166971-PCT00079
    이고,
    변수는 이하의 의미를 갖고,
    Figure 112006084166971-PCT00080
    Figure 112006084166971-PCT00081
    이며,
    WRMS는 최대 제곱 평균 파두 구면 수차인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    WRMS는 250mλ이고, 바람직하게는 <60mλ이며, 더 바람직하게는 <15mλ인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    스페이서 층이 방사 빔을 실질적으로 투과하는 폴리이미드를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
  16. 제15항에 있어서,
    폴리이미드가 UV경화성인 것을 특징으로 하는 광학 데이터 기억 매체.
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