KR20090062014A - 홀로그래픽 정보 기록/재생장치 - Google Patents

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KR20090062014A KR1020070129084A KR20070129084A KR20090062014A KR 20090062014 A KR20090062014 A KR 20090062014A KR 1020070129084 A KR1020070129084 A KR 1020070129084A KR 20070129084 A KR20070129084 A KR 20070129084A KR 20090062014 A KR20090062014 A KR 20090062014A
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배재철
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Abstract

광을 출사하는 제1광원과, 제1광원에서 출사된 광으로부터 동일면을 통해 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광과 참조광을 형성하는 편광 형성 광학계와, 신호광과 참조광을 홀로그래픽 정보 저장매체 내에 집속시켜, 간섭무늬에 의해 정보가 기록되도록 하는 집속광학계와, 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추고 이 신호광과 참조광의 경로차를 조정하기 위한 조정 광학계를 포함하며, 조정 광학계는, 홀로그래픽 정보 저장매체에 조사되는 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추기 위한 제1조정부재와, 참조광과 신호광의 경로차를 조정하기 위한 제2조정부재와, 제1광학계로부터 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광 및 참조광을 편광에 따라 두 개의 경로로 분리하여 제1조정부재 및 제2조정부재로 향하도록 하는 편광분리소자를 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치가 개시되어 있다.

Description

홀로그래픽 정보 기록/재생장치{Apparatus for recording/reproducing holographic data}
본 발명은 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호광과 참조광이 동일 면으로 입사하는 단일면 입사방식의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에 관한 것이다.
홀로그래픽 데이터 스토리지에서의 기록은 정보를 간섭무늬 형태로 포토폴리머와 같이 광의 세기에 따라 반응하는 재료에 저장하는 것이다. 간섭무늬는 두 개의 레이저광을 이용하여 형성한다. 즉, 참조광과 신호광이 서로 간섭하여 형성되는 간섭무늬가 감광성 저장매체에 화학적 혹은 물리적 변화를 일으켜 기록된다. 이렇게 기록된 간섭무늬로부터 정보를 재생하기 위해서는 기록할 때의 광과 유사한 참조광을 저장매체에 기록된 간섭무늬에 조사한다. 이 조사되는 참조광은 간섭무늬에 의해 회절되고, 이에 의해 신호광이 복원되면서 정보가 재생된다.
이러한 홀로그램 기술을 이용한 기록 방식에는 페이지(page)단위로 정보를 기록/재생하는 볼륨 홀로그래피 방식과 단일 비트(single bit)로 정보를 기록/재생하는 마이크로 홀로그래픽 방식이 있다. 볼륨 홀로그래피 방식은 대규모의 정보를 동시에 처리한다는 장점이 있으나, 광학계가 매우 정밀하게 조정되어야 하기 때문에 일반 소비자 대상의 정보저장장치로 상용화되기에는 어려움이 있다.
한편, 마이크로 홀로그래픽 방식은 두 개의 집광된 광을 초점에서 간섭시켜 미세한 간섭무늬를 형성하는데, 이러한 간섭 무늬를 저장매체 평면상에서 위치 이동하면서 다수를 기록하여 층을 형성하고, 이러한 층을 저장매체의 깊이 방향으로 중첩하여 기록함으로써 저장매체 상에 정보를 3차원으로 기록하는 방식이다.
그러나, 일반적인 마이크로 홀로그래픽 방식의 기록/재생 장치는, 저장매체의 양면에 신호광을 위한 광학계와 참조광을 위한 광학계를 각각 구비하게 되는데, 이와 같이 신호광과 참조광을 저장매체의 양면에 조사하는 것은 광학계를 복잡하게 만들고 광학계의 전체 크기를 증가시키는 원인이 된다. 나아가, 이러한 양면 조사 방식을 이용하여 간섭무늬를 형성하기 위해서는 신호광과 참조광이 대략 1μm 이내의 직경 이내의 영역으로 초점이 맺혀야 하므로, 각 광학계는 고정밀도로 정렬되어야 하는 어려움이 있다.
본 발명은 신호광과 참조광이 동일 면으로 입사하는 단일면(Single side) 입사방식의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 단일면으로 입사되는 신호광과 참조광 중 적어도 한 광의 스폿 위치 조절을 위한 틸트 광학계와 광경로차 조정 광학계의 크기와 구성부품수를 감소시킬 수 있는 단일면(Single side) 입사방식의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 광을 출사하는 제1광원과; 상기 제1광원에서 출사된 광으로부터 동일면을 통해 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광과 참조광을 형성하는 편광 형성 광학계와; 상기 신호광과 참조광을 상기 홀로그래픽 정보 저장매체 내에 집속시켜, 간섭무늬에 의해 정보가 기록되도록 하는 집속광학계와; 상기 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추고 이 신호광과 참조광의 경로차를 조정하기 위한 조정 광학계;를 포함하며, 상기 조정 광학계는, 상기 홀로그래픽 정보 저장매체에 조사되는 상기 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추기 위한 제1조정부재와; 상기 참조광과 신호광의 경로차를 조정하기 위한 제2조정부재와; 상기 제1광학계로부터 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광 및 참조광을 편광에 따라 두 개의 경로로 분리하여 상기 제1조정부재 및 제2조정부재로 향하도록 하는 편광분리소자;를 포함할 수 있다.
상기 제1조정부재는 입사광의 반사각도를 2차원적으로 조정할 수 있는 2차원 틸트 미러일 수 있다.
상기 제2조정부재는 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있는 병진 미러(translation mirror)일 수 있다.
상기 제1조정부재는 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 1차원 틸트 미러일 수 있다.
이때, 상기 제2조정부재는, 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있으며, 상기 제1조정부재와는 다른 방향으로 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 병진/1차원 틸트 미러를 포함할 수 있다.
상기 조정 광학계의 편광분리소자는 편광빔스프리터이고, 상기 편광분리소자와 상기 제1조정부재, 상기 편광분리소자와 상기 제2조정부재 사이에 각각 1/4 파장판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1조정부재로는 신호광이 입사되며, 상기 제2조정부재로는 참조광이 입사될 수 있다.
상기 홀로그래픽 정보 저장매체는, 기록층 및 반사층을 구비하며, 상기 집속광학계는, 상기 신호광은 상기 홀로그래픽 정보 저장매체의 기록층을 거쳐 반사층에서 반사된 후 상기 기록층 내에 집광되도록 하며, 상기 참조광은 상기 기록층 내에 바로 집광되도록 마련될 수 있다.
상기 편광 형성 광학계는, 기록모드시에는 상기 제1광원에서 출사된 광의 편광을 직교하는 두 편광을 포함하도록 바꾸어주고, 재생모드시에는 상기 제1광원에 서 출사된 광을 편광변화 없이 그대로 통과시키는 능동형 편광변환소자;를 구비할 수 있다.
상기 편광 형성 광학계는,
상기 능동형 편광변환소자에 의해 서로 직교하는 편광으로 형성된 신호광 및 참조광의 광경로를 분리하여 진행시킨 다음 그 광경로를 결합하여 상기 조정 광학계로 입사시키도록 마련될 수 있다.
상기 편광 형성 광학계는, 상기 능동형 편광변환소자쪽에서 입사되는 광을 편광에 따라 제1 및 제2광으로 분리하는 제1광로변환기와; 상기 제1광로변환기에 의해 분리된 제1 및 제2광이 교차되는 위치에 배치되며, 입사되는 광을 편광에 따라 분리하는 제2광로변환기와; 상기 제1광로변환기에 의해 분리된 제1 및 제2광이 상기 제2광로변환기에 교차되게 입사되도록 제1 및 제2광의 광경로를 꺽어주는 제1 및 제2미러와; 상기 제1 및 제2광이 모두 상기 제2광로변환기를 교차되게 투과 또는 반사하도록, 상기 제1 및 제2광 중 일 광의 경로 상의 상기 제2광로변환기 양측에 배치되어 일 선편광을 다른 편광으로 변화시켜 상기 제1 및 제2광이 동일 편광 상태로 상기 제2광로변환기를 통과하도록 하는 제1 및 제2 1/2파장판과; 상기 제2광로변환기를 경유한 제1 및 제2광의 경로를 합쳐주기 위한 광로결합유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2광 중 하나는 신호광, 다른 하나는 참조광일 수 있다.
상기 광로결합유닛은, 상기 제2광로변환기쪽에서 입사되는 광은 무조건 반사시키는 제3광로변환기와; 상기 제1 및 제2광 중 상기 제2광로변환기에서 상기 제3 광로변환기로 향하지 않는 광의 경로를 꺾어주어, 제1 및 제2광이 교차되도록 하는 제3미러와; 상기 제3광로변환기 및 제3미러에 의해 교차되게 입사되는 서로 다른 편광의 제1 및 제2광의 경로를 결합시키는 제4광로변환기;를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 1/2파장판 중 상기 제1광로변환기에서 상기 제2광로변환기로 입사되는 제1 또는 제2광이 상기 제2광로변환기를 경유한 후에 만나는 1/2 파장판은 재생모드시에는 입사되는 광을 편광변화 없이 그대로 통과시키도록 동작되는 능동형 파장판일 수 있다.
상기 집속광학계는, 대물렌즈를 포함할 수 있다.
상기 집속광학계는, 상기 신호광 및 참조광의 초점 위치를 상기 홀로그래픽 정보 저장매체의 깊이 방향을 따라 가변시키는 초점가변 렌즈 유닛;을 더 포함할 수 있다.
상기 초점가변 렌즈 유닛은 각각 신호광 및 참조광이 독립적으로 진행하는 경로 상에 배치되는 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛을 포함할 수 있다.
상기 대물렌즈와 조정 광학계 사이에 입사광의 편광을 바꾸어주는 파장판;을 더 구비하며, 재생모드시 상기 홀로그래픽 정보 저장매체로부터 재생된 재생광을 수광하는 광검출기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일면으로 입사되는 신호광과 참조광 중 적어도 한 광의 스폿 위치 조절을 위한 틸트 광학계와 광경로차 조정 광학계의 크기와 구성부품수를 감소시킬 수 있는 단일면(Single side) 입사방식의 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치를 실현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치를 상세히 설명한다. 아래의 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 예시적으로 보인 것일 뿐이다. 이하의 도면들에서 동일 참조부호는 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 동일 구성요소를 나타내며, 각 구성요소의 두께 및 크기는 도시의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 단일면 입사방식으로 홀로그래픽 정보 저장매체에 정보를 기록하고, 기록된 정보를 재생하기 위한 장치로서, 홀로그래픽 정보 저장매체의 동일면을 통하여 신호광 및 참조광을 조사하는 광학적 구성을 포함하며, 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에 채용되는 홀로그래픽 정보 저장매체는, 기록층 및 반사층을 구비하는 반사형 홀로그래픽 정보 저장매체이다.
반사형 홀로그래픽 정보 저장매체의 틸트(tilt) 등에 의해 반사층에서 반사되는 신호광의 초점 위치가 변하게 된다. 따라서 참조광과 신호광을 일치시키기 위해 대물렌즈에 입사하기 전에 참조광이나 신호광 중 적어도 한 광의 입사각도를 변경하여 스폿(spot)의 위치를 조절해야한다. 이런 목적으로 예를 들어, 2차원적으로 틸트 가능한 미러를 두 광 중 한쪽 경로에 삽입해야 한다. 또한, 광원으로 가간섭 거리가 짧은 레이저 다이오드(LD)를 사용하는 경우, 간섭 무늬가 기록되는 층을 저장매체의 깊이 방향으로 중첩하여 기록함으로써 정보를 3차원적으로 기록하기 위해 서 깊이 방향으로 기록층 내에서의 광의 초점 위치를 변화시켜감에 따라, 두 광의 경로차가 발생하여 간섭무늬의 세기가 변하게 된다. 이를 보상하기 위해서는 두 광 중 한쪽 광의 경로차를 조절할 수 있는 광학계가 필요하다.
본 발명의 단일면 입사 방식의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 참조광이나 신호광 중 적어도 한 광의 입사각도를 변경하여 스폿의 위치를 조절하는 틸트 광학계와 정보를 3차원적으로 기록시 신호광과 참조광의 광경로차가 가간섭 범위내로 되어 양호한 간섭무늬 형성이 가능하도록 광경로차 조절 광학계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치의 광학적 구성을 개략적으로 보여주며, 도 2는 도 1의 조정 광학계의 다른 실시예를 보여주며, 도 3은 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에 채용되는 반사형 홀로그래픽 정보 저장매체의 일 예를 보여준다. 도 1에서는 신호광(Ls), 참조광(Lref), 재생광(Lr), 서보 구현에 사용되는 광(Lser), 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에서 반사되어 되돌아오는 서보 정보를 포함하는 광(Lser')의 광경로를 예시적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 소정 파장의 광을 출사하는 제1광원(10)과, 기록모드시 상기 제1광원(10)에서 출사된 광으로부터 동일면을 통해 홀로그래픽 정보 저장매체(300)로 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광(Ls)과 참조광(Lref)을 형성하는 편광 형성 광학계(50)와, 상기 신호광(Ls)과 참조광(Lref)을 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내에 집속시켜 간섭무늬에 의해 정보가 기록되도록 하는 집속광학계와, 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 초점 위치를 맞추고 이 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 경로차를 조정하기 위한 조정 광학계(100)를 포함한다. 한편, 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 서보 정보를 읽기 위한 서보 광학계(200)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치가, 서보 정보를 읽기 위한 서보 광학계(200)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제1광원(10)은 대략적으로 일 선편광의 광을 방출할 수 있다. 상기 제1광원(10)으로는 예를 들어 청색광을 방출하는 레이저 다이오드(LD)가 채용될 수 있다. 상기 제1광원(10)은 기록모드에서는 기록하고자 하는 정보에 따라 변조된 예컨대, P 편광의 광(L)을 방출하며, 재생모드에서는 변조되지 않은 P 편광의 광(L)을 방출하도록 동작될 수 있다.
상기 제1광원(10)에서 출사된 광은 콜리메이팅렌즈(15)에 의해 콜리메이팅되고 상기 편광 형성 광학계(50)로 입사된다. 이하에서 설명하는 편광 형성 광학계(50)의 구성은 예시적인 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.
상기 편광 형성 광학계(50)는, 상기 제1광원(10)에서 출사된 광의 편광을 서로 직교하는 두 편광을 포함하도록 바꾸어주는 제1편광변환소자(51)를 구비한다.
상기 제1편광변환소자(51)로는 능동형 편광변환소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1편광변환소자(51)로는 능동형 1/2파장판(active half wave plate)이나 능동형 1/4파장판(active quarter wave plate)과 같은 능동형 파장판이 채용될 수 있다. 능동형 파장판을 적용한 경우, 상기 제1편광변환소자(51)는, 기록모드에 서, 파장판으로서 기능을 수행하여, 제1광원(10)에서 방출된 광을 서로 직교하는 두 선편광을 포함하도록 변환시키고, 재생모드에서는 파장판으로서의 기능을 수행하지 않고 제1광원(10)에서 방출된 광을 그대로 통과시킬 수 있다. 제1편광변환소자(51)를 통과하면서 두 선편광을 포함하도록 변환된 광 중 일 선편광 예컨대, S 편광의 광은 신호광(Ls)으로 사용되고, 다른 선편광 예컨대, P 편광의 광은 참조광(Lref)으로 사용될 수 있다.
여기서, 능동형 파장판은, 전압이 인가되면 정렬되어 광학축을 갖게 되는 액정의 복굴절 특성을 이용하는 액정소자일 수 있다. 가령, 능동형 1/2파장판에 전압이 인가되었을 경우, 입사되는 소정 선편광의 광의 편광 방향과 능동형 1/2파장판의 광학축 특히, 빠른 축이 45도 이외의 각도가 되면, 입사되는 광은 능동형 1/2파장판을 통과하면서 편광방향이 회전되어, 서로 직교하는 두 선편광 성분 즉, S 편광성분과 P 편광성분을 가지는 광으로 변환된다. 이와 같이 편광 변환에 의해 얻어진 S편광성분의 광과 P편광성분의 광은 기록모드에서 각각 신호광(Ls)과 참조광(Lref)으로 사용될 수 있다. 능동형 1/4파장판의 경우, 전압이 인가되면, 입사되는 소정 선편광의 광은 그 편광 방향이 능동형 1/4파장판의 광학축과 45도의 각도를 이루면, 원편광의 광으로 편광변환된다. 이러한 원편광의 광은 서로 직교하는 두 선편광의 편광성분을 가지고 있으므로, 각 선편광 성분을 신호광(Ls)과 참조광(Lref)으로 사용할 수 있다.
편광 형성 광학계(50)는, 상기 제1편광변환소자(51)에 의해 서로 직교하는 편광으로 형성된 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 광경로를 분리하여 진행시킨 다음 그 광경로를 결합하여 상기 조정 광학계(100)로 입사시키는 광학적 구성을 더 포함할 수 있다. 즉, 편광 형성 광학계(50)는, 제1 및 제2광로변환기(52)(58), 제1 및 제2미러(53)(54), 제1 및 제2 1/2 파장판(57)(59), 광로결합유닛을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에서, 집속 광학계는 대물렌즈(20)를 포함할 수 있으며, 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 초점 위치를 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 깊이 방향을 따라 가변시키는 적어도 하나의 초점가변 렌즈 유닛을 더 포함할 수 있다. 이 초점가변 렌즈 유닛은 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 독립적으로 진행하는 경로 상에 각각 배치된 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56)을 포함할 수 있다. 도 1에서는 예시적으로 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56)이 제1 및 제2광로변환기(52)(58) 사이의 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 경로 상에 각각 배치된 예를 보여준다.
상기 제1광로변환기(52)는, 상기 제1편광변환소자(51)쪽에서 입사되는 광을 편광에 따라 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)으로 분리한다. 제2광로변환기(58)는 상기 제1광로변환기(52)에 의해 분리된 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 교차되는 위치에 배치된다.
상기 제1광로변환기(52)에서 분기된 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)은 각각 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56)을 거쳐 제2광로변환소자에 의해 입사된다. 상기 제1 및 제2광로변환소자(52)(58)로는 편광선택성 광로변환소자인 편광빔스프리터가 채용될 수 있다.
상기 제1 및 제2미러(53)(54)는, 상기 제1광로변환기(52)에 의해 분리된 신 호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 상기 제2광로변환기(58)에 교차되게 입사되도록 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 광경로를 꺾어준다.
상기 제1 및 제2 1/2파장판(57)(59)은, 상기 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 모두 상기 제2광로변환기(58)를 교차되게 투과 또는 반사하도록 상기 신호광(Ls) 및 참조광(Lref) 중 일 광의 경로 상의 상기 제2광로변환기(58) 양측에 배치되어 일 선편광을 다른 편광으로 변화시켜 상기 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 동일 편광 상태로 상기 제2광로변환기(58)를 통과하도록 한다. 도 1에서는 상기 제1 및 제2 1/2파장판(57)(59)이 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 제2광로변환기(58)를 모두 투과시키도록 배치된 예를 보여준다.
이하에서는, 상기 제1 및 제2광로변환기(52)(58)가 P편광의 광을 투과시키고 S 편광의 광은 반사시키도록 마련되고, 제1광로변환기(52)에서 반사된 S 편광의 광을 신호광(Ls), 투과된 P 편광의 광을 참조광(Lref)으로 사용하는 것으로 가정하여 나머지 구성을 설명하는데, 이는 예시적으로 설명하는 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 제1광로변환기(52)에서 반사된 S 편광의 광을 참조광(Lref), 투과된 P 편광의 광을 신호광(Ls)으로 사용하도록 광학적으로 구성될 수도 있다. 또한, 제1광로변환기(52)가 P 편광의 광을 반사시키고, S 편광의 광을 투과시키도록 마련되고, 이에 맞추어 나머지 광학적 구성이 이루어질 수도 있다. 이러한 다앙한 변형예 및 실시예들에 대해서는 본원의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 도 1을 참조로 한 본 발명의 일 실시예에 대한 설명으로부터 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 유추할 수 있으므로, 그 자세한 설명을 생략한다.
제2광로변환기(58)가 P편광의 광을 투과시키고 S 편광의 광은 반사시키도록 마련된 경우 S 편광의 신호광(Ls)이 입사되는 상기 제2광로변환기(58) 앞에, S 편광의 신호광(Ls)을 P 편광으로 변환시키는 제1 1/2파장판(57)을 배치하고, 그 반대쪽에는 제2 1/2파장판(59)을 배치할 수 있다.
상기 제1광로변환기(52)에서 상기 제2광로변환기(58)로 입사되는 광이 상기 제2광로변환기(58)를 경유한 후에 만나는 제2 1/2파장판(59)은 재생모드시에는 입사되는 광을 편광변화없이 그대로 통과시키도록 동작되는 능동형 파장판을 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제2 1/2파장판(59)으로는 능동형 1/2파장판을 구비하는 것이 바람직하다.
제1광로변환기(52)에서 반사된 S 편광의 신호광(Ls)은 제1 1/2 파장판에서 P편광으로 바뀌고 제2광로변환기(58)를 투과하여 제2 1/2파장판(59)으로 입사된다. 제2 1/2파장판(59)은 기록 모드시에는 1/2 파장판으로서 기능을 하도록 동작되어 입사되는 P 편광의 신호광(Ls)을 S 편광으로 변환한다. 상기 제2 1/2파장판(59)은 재생 모드시에는 파장판으로서의 기능을 수행하지 않고 재생광(Lr)의 경로 도시로부터 알 수 있는 바와 같이, 홀로그래픽 정보 저장매체(300)로부터의 재생광(Lr)을 그대로 통과시킬 수 있다. 따라서, 재생광(Lr)은 제2광로변환기(58)에서 반사되게 된다.
상기 제1초점가변 렌즈 유닛(55)은 신호광(Ls)의 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내의 초점 위치를 깊이 방향으로 가변시키는 것으로 복수의 렌 즈(55a)(55b)를 포함한다. 상기 제2초점가변 렌즈 유닛(56)은 참조광(Lref)의 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내의 초점 위치를 깊이 방향으로 가변시키는 것으로 복수의 렌즈(56a)(56b)를 포함한다. 상기 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56) 각각의 적어도 한 렌즈 예컨대, 렌즈(55a)(56a)는 광축 방향으로 이동 가능하게 설치되어, 구동부(미도시)에 의해 구동되도록 되어 있다. 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56)은 각각 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내의 초점 위치를 깊이 방향으로 가변시킴으로써, 정보가 기입되는 정보면이 다층으로 형성될 수 있도록 한다.
상기 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56), 2개의 미러(53)(54), 제1 및 제2 1/2파장판(57)(59), 제2광로변환기(58)는 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 초점 위치를 서로 독립적으로 조정하고, 재생광(Lr)(Lr)의 광경로를 확보 하기 위해 마련된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 신호광(Ls) 또는 참조광(Lref)의 광로 상에 하나의 초점가변 렌즈 유닛만을 구비하고, 2개의 미러(53)(54), 제1 및 제2 1/2파장판(57)(59), 제2광로변환기(58)가 없는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 상기 광로결합유닛은 상기 제2광로변환기(58)를 경유한 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 경로를 합쳐주기 위한 것으로, 예를 들어, 상기 제2광로변환기(58)쪽에서 입사되는 광은 무조건 반사시키는 제3광로변환기(61)와, 상기 신호광(Ls) 및 참조광(Lref) 중 상기 제2광로변환기(58)에서 상기 제3광로변환기(61)로 향하지 않는 광 예컨대, 신호광(Ls)의 경로를 꺾어주어, 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 교 차되도록 하는 제3미러(60)와, 상기 제3광로변환기(61) 및 제3미러(60)에 의해 교차되게 입사되는 서로 다른 편광의 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 경로를 결합시키는 제4광로변환기(63)를 포함할 수 있다.
제2광로변환기(58)를 투과한 P 편광의 참조광(Lref)은 제3광로변환기(61)로 입사된다. 서보 광학계(200)를 구비하는 경우, 제3광로변환기(61)는 파장 선택성 빔스프리터인 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 서보 광학계(200)에 적용되는 광은 홀로그램 기록/재생을 위해 사용되는 상기 제1광원(10)의 파장과는 다른 광이 사용되는 것이 바람직하다. 따라서, 서보 광학계(200)를 구비하는 경우, 상기 제3광로변환기(61)는 예를 들어, 제1광원(10)에서 출사된 광을 편광에 관계없이 모두 반사시키고, 상기 서보 광학계(200)의 제2광원(210)으로부터 출사된 광을 편광에 관계없이 모두 투과시키도록 마련될 수 있다. 서보 광학계(200)를 구비하지 않는 경우에는 상기 제3광로변환기(61)로 단순한 미러 등을 사용할 수도 있다.
상기 제3광로변환기(61)를 경유하는 P 편광의 참조광(Lref)과 제1 1/2파장판(57)에서 P 편광으로 바뀌고 제2광로변환기(58)를 투과하고 제2 1/2파장판(59)을 통과하면서 S 편광의 바뀐 신호광(Ls)은 제4광로변환기(63)에 의해 그 경로가 합쳐진다.
제2 1/2파장판(59)을 통과한 S 편광의 신호광(Ls)은 제3미러(60)에 의해 반사되어 경로가 꺾이어 제4광로변환기(63)로 입사된다.
상기 제4광로변환기(63)로는 제1광원(10)에서 출사된 광은 편광에 따라 투과나 반사시키고 서보 광학계(200)의 제2광원(210)에서 출사된 광에 대해서는 편광에 관계없이 투과시키도록 된 파장/편광선택성 편광빔스프리터를 구비할 수 있다.
상기 제4광로변환기(63)는 예를 들어, 제3광로변환기(61)쪽에서 입사되는 P 편광의 참조광(Lref)과 서보 광학계(200)의 제2광원(210)에서 출사된 광을 투과시키며, 제2 1/2파장판(59)쪽에서 제3미러(60)에 의해 경로가 꺾이어 입사되는 S 편광의 신호광(Ls)은 반사시킨다. 여기서, 상기 서보 광학계(200)와 제3광로변환기(61)를 상기 제3미러(60)와 그 위치를 바꾸어 배치될 수도 있으며, 이 경우 제4광로변환기(63)는 제3광로변환기(61)쪽에서 입사되는 P 편광의 참조광(Lref)과 서보 광학계(200)의 제2광원(210)에서 출사된 서보광을 반사시키며, 제2 1/2파장판(59)쪽에서 제3미러(60)에 의해 경로가 꺾이어 입사되는 S 편광의 신호광(Ls)은 투과시키도록 마련될 수 있다.
상기 조정 광학계(100)는 제4광로변환기(63)쪽에서 입사되는 신호광(Ls) 및 참조광(Lref) 중 적어도 한 광의 대물렌즈(20)에 입사되는 각도를 조정하고 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 경로차를 조정하여 대물렌즈(20)를 거쳐 홀로그래픽 정보 저장매체(300)쪽으로 진행하도록 한다.
상기 조정 광학계(100)는, 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내에서의 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 초점 위치를 맞추기 위한 제1조정부재(109)와, 상기 참조광(Lref)과 신호광(Ls)의 경로차를 조정하기 위한 제2조정부재(105)와, 상기 편광 형성 광학계(50)로부터 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)을 편광에 따라 두 개의 경로로 분리하여 상기 제1조정부재(109) 및 제2조정부재(105)로 향하도록 하는 편광분리소자(101)를 포함한다.
상기 편광분리소자(101)로는 예를 들어, 편광빔스프리터를 구비할 수 있다. 이 경우, 조정 광학계(100)는, 서로 직교하는 편광의 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)이 제1 및 제2조정부재(105)에서 반사된 후 편광분리소자(101)에 의해 그 경로가 합쳐져 대물렌즈(20)쪽으로 진행될 수 있도록, 제1조정부재(109)와 편광분리소자(101) 사이, 제2조정부재(105)와 편광분리소자(101) 사이에 각각 입사되는 선편광을 원편광으로 바꾸어주도록 된 1/4 파장판(107)(103)을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1조정부재(109)는 입사광의 반사각도를 조정하여 광이 대물렌즈(20)에 입사되는 각도를 조정할 수 있는 틸트(tilt) 미러일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1조정부재(109)는 입사광의 반사각도를 2차원적으로 조정할 수 있는 2차원 틸트 미러일 수 있다. 상기 제2조정부재(105)로는 신호광(Ls)과 참조광(Lref)이 가간섭거리내에서 중첩될 수 있도록 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있는 병진 미러(translation mirror)를 구비할 수 있다. 상기 틸트 미러 및 병진 미러는 각각 구동부(미도시)에 의해 구동된다.
제1조정부재(109)로 2차원 틸트 미러는 구비하는 경우, 상기 조정 광학계(100)는 신호광(Ls)을 상기 제1조정부재(109)로 입사시키도록 구성되어, 신호광(Ls)의 대물렌즈(20)에 입사되는 입사각도록 조정함으로써 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 포커스 위치를 맞추는 것이 바람직한데 그 이유는 다음과 같다.
참조광(Lref)은 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내의 기록 위치에 직접적으로 포커스되는 반면에, 신호광(Ls)은 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 반사층에서 반사된 후 상기 기록 위치에 포커스될 때, 신호광(Ls)이 참조광(Lref)에 비해 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 틸트 등에 민감하게 반응한다. 또한, 렌즈 광학계의 유효 개구수가 큰 경우, 포커스되는 광은 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 틸트 등에 영향을 많이 받는다.
따라서, 신호광(Ls)에 대한 렌즈 광학계(예를 들어, 제1초점가변 렌즈 유닛(55) 및 대물렌즈(20))의 유효 개구수는 참조광(Lref)에 대한 렌즈 광학계(예를 들어, 제2초점가변 렌즈 유닛(56) 및 대물렌즈(20))의 유효 개구수와 같거나 이보다 작도록 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치의 렌즈 광학계가 구성될 필요가 있다.
이와 같이 렌즈 광학계가 구성되면, 신호광(Ls)이 대물렌즈(20)에 입사되는 각도 조정에 덜 민감하므로, 신호광(Ls)의 입사 각도를 조정하여, 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 포커스 위치를 맞추는 것이 유리하다.
따라서, 조정광학계는 제1조정부재(109)로는 신호광(Ls)이 입사되고, 제2조정부재(105)로는 참조광(Lref)이 입사되도록 구성될 수 있다.
상기 제4광로변환기(63)쪽에서 조정 광학계(100)의 편광분리소자(101)로 S 편광의 신호광(Ls)과 P 편광의 참조광(Lref)이 입사된다. 그러므로, 편광분리소자(101)는 예를 들어, S 편광의 신호광(Ls)은 반사시켜 제1조정부재(109)로 향하도록 하며, P 편광의 참조광(Lref)은 투과시켜 제2조정부재(105)로 향하도록 마련될 수 있다.
이 경우, 편광분리소자(101)에서 반사된 S 편광의 신호광(Ls)은 1/4 파장 판(107)에 의해 일 원편광으로 바뀌고, 제1조정부재(109)에서 반사되면서 직교하는 다른 원편광으로 바뀐다. 이 다른 원편광은 1/4 파장판(107)을 통과하면서 P 편광으로 되고, 이 P 편광의 신호광(Ls)은 편광분리소자(101)를 투과한다.
또한, 편광분리소자(101)를 투과한 P 편광의 참조광(Lref)은 1/4 파장판(103)에 의해 일 원편광으로 바뀌고, 제2조정부재(105)에서 반사되면서 직교하는 다른 원편광으로 바뀐다. 이 다른 원편광은 1/4 파장판(103)을 통과하면서 S 편광으로 되고, 이 S 편광의 참조광(Lref)은 편광분리소자(101)에서 반사되어 P 편광의 신호광(Ls)과 그 경로가 합쳐져 대물렌즈(20)쪽으로 진행한다.
따라서, 기록모드시 대물렌즈(20)쪽으로는 S 편광의 참조광(Lref) 및 P 편광의 신호광(Ls)이 조사된다.
또한, 재생모드시에는 제1편광변환소자(51)가 파장판으로 기능을 하지 않도록 오프(OFF) 되므로, 대물렌즈(20)쪽으로는 S 편광의 참조광(Lref)만이 조사된다.
상기와 같이, 조정 광학계(100)는, 2차원 틸트 미러로 된 상기 제1조정부재(109)에 의해 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 틸트 등에 의해 반사층(도 3의 340)에서 반사되는 신호광(Ls)의 초점 위치가 변할 때, 대물렌즈(20)에 입사하기 전에 참조광(Lref)이나 신호광(Ls) 중 어느 한 광의 입사각도를 변경하여 홀로그래픽 정보 저장매체(300)내에서 참조광(Lref)과 신호광(Ls)의 초점이 일치되도록 할 수 있다.
또한, 병진 미러로 된 상기 제2조정부재(105)에 의해, 간섭 무늬가 기록되는 층을 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 깊이 방향으로 중첩하여 기록함으로써 정보 를 3차원적으로 기록하기 위해, 깊이 방향으로 기록층내에서의 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 초점 위치를 변화시켜감에 따라 발생하는 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 경로차를 보상할 수 있다.
이러한 제2조정부재(105)에 의해, 제1광원(10)으로 가간섭거리가 짧은 레이저 다이오드를 사용하는 경우에도, 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 광경로차가 가간섭 범위내로 되도록 할 수 있어, 경로차에 기인하여 간섭무늬의 세기가 변화되는 문제점을 개선할 수 있어 양호한 간섭무늬 형성이 가능하게 된다.
한편, 도 2는 상기 조정 광학계(100)의 다른 실시예를 보여준다.
도 2에서와 같이, 조정 광학계(100)는, 제1조정부재(130)로 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 1차원 틸트 미러를 구비하고, 제2조정부재(120)로 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있으며, 상기 제1조정부재(109)와 다른 방향으로 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 병진/1차원 틸트 미러를 구비할 수도 있다.
광경로차 조정은, 층간 이동시에는 가간섭거리를 맞추기 위해 필요하고, 틸트 미러의 구동은 단일 층 내에서의 기록 또는 재생동안 사용되므로, 틸트와 병진은 별도로 구동될 수 있으며, 1차원 틸트와 1차원 병진 기능을 하나의 소자에 구현하는 것은 2차원 틸트 미러를 제작하는 것에 비해 간단하므로, 1차원 틸트 미러와 병진/1차원 틸트 미러를 포함하도록 조정 광학계(100)를 구성하는 것은 충분한 이점이 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 대물렌즈(20)는 기록/재생용 광인 신호광(Ls) 및 참조광(Lref) 또는 재생광(Lr)을 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 소정 영역에 집광시키도록 하는 렌즈이다. 전술한 바와 같이 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛(55)(56)에 의해 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)에 대한 대물렌즈(20)에서의 초점거리가 달라질 수 있다. 참조광(Lref)의 초점거리를 신호광(Ls)의 초점거리보다 짧도록 하여, 참조광(Lref)이 기록층(도 4의 360)의 일 초점(도 4의 F)에 직접 집광되도록 하고, 신호광(Ls)은 반사층(도 4의 340)에 반사된 후 기록층(360)의 상기 초점(F)에 집광되도록 할 수 있다. 이러한 광학설계는 광학소자들간의 구체적인 위치관계, 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 구체적인 스펙에 따라 달라질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 대물렌즈(20)와 조정 광학계(100) 사이에 입사광의 편광을 바꾸어주는 파장판 예컨대, 1/4 파장판(25) , 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 기록된 홀로그램을 재생한 재생광(Lr)을 수광하는 제1광검출기(30)를 더 포함할 수 있다. 상기 1/4 파장판(25)은 기록모드시 조정 광학계(100) 쪽에서 입사되는 S 편광의 참조광(Lref) 및 P 편광의 신호광(Ls)을 서로 직교하는 원편광으로 바꾸어준다. 또한, 1/4 파장판(25)은 재생모드시에는 조정 광학계(100)쪽에서 입사되는 S 편광의 참조광(Lref)을 일 원편광으로 바꾸어준다.
제1광검출기(30)는 재생모드시, 제1광원(10)으로부터 출사되어 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 참조광(Lref)이 조사될 때, 이 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에서 홀로그램을 재생한 재생광(Lr)이 도 1에 보여진 귀환 경로를 따라 진행하여, 제1광로변환기(52)에서 분리되어 제1광검출기(30)로 수광되도록 배치될 수 있다. 제1광검출기(30)와 제1광로변환기(52) 사이에는 재생광(Lr)이 적정크기로 제 1광검출기(30)로 집광되도록 하는 검출렌즈(35)가 더 구비될 수 있다.
상기 1/4 파장판(25)의 존재에 의해, 재생시, 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에서 재생된 재생광(Lr)은 P 편광 상태로 조정 광학계(100)쪽으로 입사된다. 재생 모드시 제2 1/2파장판(59)은 파장판으로서 기능을 하지 않도록 오프(OFF)되므로, 재생광(Lr)은 도 1에 보여진 광경로를 거쳐 상기 제1광검출기(30)로 수광된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치는, 전술한 바와 같이, 서보 광학계(200)를 더 포함할 수 있다. 후술하는 바와 같이 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에 사용되는 홀로그래픽 정보 저장매체(300)는 서보층(도 4의 320)을 구비할 수 있는데, 상기 서보 광학계(200)는 서보층(320)에 기록된 서보정보를 읽기 위한 것이다.
서보 광학계(200)는 제2광원(210), 제5광로변환기(230), 제2광검출기(270)를 포함할 수 있다. 또한, 서보 광학계(200)는, 제2콜리메이팅렌즈(240) 및 제3초점가변 렌즈 유닛(250)을 더 포함할 수 있다.
상기 제2광원(210)은 서보 구현에 사용하는 광을 방출하는 것으로, 기록/재생용의 제1광원(10)의 출사 광파장과는 다른 예컨대, 적색광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드가 채용될 수 있다.
제2광원(210)은 일 방향의 선편광의 광을 방출하는 것이 바람직하다. 상기 제2광원(210)에서 출사된 광은 전술한 조정 광학계(100)를 거쳐 대물렌즈(20)쪽으로 진행하게 되는데, 이때, 서보 구현을 위해 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 조 사되는 광은 틸트 미러로서 기능을 하는 제1조정부재(109)보다는 병진 미러로서 기능을 하는 제2조정부재(105)를 경유하는 것이 바람직하다. 따라서, 전술한 편광 형성 광학계(50) 및 조정 광학계(100)를 고려하면, 제2광원(210)은 P 편광의 광을 출사하도록 마련될 수 있다.
상기 제5광로변환기(230)는 제2광원(210)쪽에서 입사되는 광과 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에서 반사되는 서보 정보를 포함하는 광을 편광방향에 따라 분리할 수 있도록 예를 들어, P편광의 광은 투과시키고 S 편광의 광은 반사시키도록 된 편광 선택성 빔스프리터를 구비할 수 있다.
서보 광학계(200)는, 제2광원(210)과 제5광로변환기(230) 사이에 회절격자(220)를 더 구비할 수 있다. 이 회절격자(220)는 제2광원(210)에서 방출된 광을 0차회절광과, ±1차 회절광 등으로 회절시켜, 3빔법, 차동푸시풀법 등을 이용한 서보에러신호 검출이 가능하게 한다. 제2콜리메이팅 렌즈(240)는 제2광원(210)에서 방출된 광을 평행광으로 콜리메이팅한다.
제3초점가변 렌즈 유닛(250)은 서보광의 홀로그래픽 정보 저장매체(300) 내의 초점 위치를 깊이 방향으로 가변시키는 것으로 복수개의 렌즈(251)(255)를 포함하며, 적어도 한 렌즈(251)는 광축 방향으로 이동가능하게 설치되어, 구동부(미도시)에 의해 구동되도록 되어 있다. 제5광로변환기(230)와 제2광검출기(270) 사이에는 제2검출렌즈(260)를 더 구비할 수 있다. 이 제2검출렌즈(260)는, 제2광검출기(270)에 반사된 서보 정보를 포함하는 광의 광스폿이 적정하게 맺히도록 하는 것으로, 예를 들어, 비점수차범에 의해 포커스 에러신호검출이 가능하도록 비점수차 렌즈가 채용될 수 있다.
상기 제2광검출기(270)는 복수의 광검출부를 구비하여 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 서보층(도 4의 320)에 담긴 서보정보나 서보에러신호를 검출할 수 있도록 마련된다. 전술한 서보 광학계(200)는 기록/재생용 광의 파장과 다른 파장의 광을 이용하는 경우에 대한 예시적인 광학계로서, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치에 사용되는 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 일 예를 개략적으로 보여준다. 도 3의 도시된 홀로그래픽 정보 저장매체(300)는 반사형 저장매체로서, 본 출원인에 의해 출원된 한국 특허출원번호 제10-2007-0081445호에 개시되어 있다.
도 3을 참조하면, 홀로그래픽 정보 저장매체(300)는 기판(310)과, 서보층(320)과, 버퍼층(330)과, 반사층(340)과, 스페이스층(350)과, 기록층(360)과, 커버층(370)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 서보층(320)은 서보 정보가 기입된 층으로, 서보광을 반사시킨다. 버퍼층(330)은 투명한 재질로 형성되거나, 서보광의 파장에 대해서는 투명하고 기록/재생을 위한 광의 파장에 대해서는 흡수하는 재질로 형성될 수도 있다. 반사층(340)은 신호광(Ls)을 반사시킨다. 이 반사층(340)에서 반사된 신호광(Ls)은 기록층(350) 내의 일 초점(도 4의 F)에 집광된다. 반사층(340)은 서보 구현에 사용되는 광에 대해서는 투과하도록 설계되며, 홀로그램 기록 위치를 그대로 통과한 참조광(Lref)이 이 반사층(340)에서 반사되어 홀로그램 기록 위치로 다시 되돌아감으로써 노이즈로 작용하지 않도록 노이즈 저감 을 위해 참조광(Lref)은 투과되도록 설계되는 것이 바람직하다. 스페이스층(350)은 기록층(360)과 반사층(340) 사이의 공간을 확보하기 위한 층이다. 기록층(360)은 광을 흡수하면 굴절률이 변하는 광반응성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어 기록층(360)은 포토 폴리머(photo polymer)나 열가소성 물질로 형성될 수 있다. 커버층(370)은 기록층(360)을 외부로부터 보호하기 위한 층이다.
이하에서는, 도 4 내지 도 8을 참조하면서, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 기록/재생 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 기록모드에 대해 설명한다. 도 4는 기록모드에서 도 3의 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 신호광(Ls)과 참조광(Lref)이 조사되는 광경로를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 4를 참조하면, 서로 직교하는 P편광과 S편광을 각각 갖는 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)을 파장판 및 대물렌즈(20)를 경유하여 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 동일 면으로 입사된다.
상기 신호광(Ls)은 홀로그래픽 정보 저장매체(300)의 커버층(370) 및 기록층(360)을 거쳐 반사층(340)에 반사된 후 기록층(360) 내의 일 초점(F)에 집속되며, 참조광(Lref)은 커버층(370)을 통과한 후 바로 기록층(360) 내의 초점(F)에 집속된다.
이와 같이 신호광(Ls)의 스폿과 참조광(Lref)의 스폿이 상기 초점(F)에서 겹쳐짐에 따라, 간섭무늬가 형성된다. 이러한 간섭무늬는 신호광(Ls)의 변조된 상태 에 따라 그 형상이 달라지므로, 간섭무늬에 의해 정보가 기록될 수 있다. 도 5는 도 4에서 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 초점(F) 부근(A)을 확대한 것으로, 간섭무늬가 형성된 것을 보여준다. 이러한 간섭무늬는 동일 면상에서 트랙을 따라 기록되어 홀로그래픽 기록층(360) 내에 단층의 정보면(365)을 이룰 수 있으며, 홀로그래픽 기록층(360)의 깊이 방향으로 신호광(Ls) 및 참조광(Lref)의 초점위치를 달리하면서 간섭무늬를 중첩함으로써 다층으로 기록할 수 있다. 상기 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에는 각 초점(F)마다 단일 비트(single bit)의 정보가 간섭무늬에 담겨지는 마이크로 홀로그래피 방식으로 정보가 기록될 수 있다. 하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 초점(F)에서 신호광(Ls)의 스폿과 참조광(Lref)의 스폿이 겹쳐져 입체적으로 간섭무늬가 형성되어 다수의 정보가 동시에 기입되는 볼륨 홀로그래피 방식으로 정보가 기록될 수도 있다.
도 6은 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 입사된 신호광(Ls)과 참조광(Lref)의 편광상태의 일 예를 보여준다. 도 6을 참조하면, 신호광(Ls)과 참조광(Lref)은 서로 다른 선편광을 가지고 1/4파장판(25)에 입사된다. 예를 들어, 신호광(Ls)은 P편광 상태로 1/4파장판(25)에 입사되며, 참조광(Lref)은 S편광 상태로 1/4파장판(25)에 입사된다. 신호광(Ls)은 1/4파장판(25)을 통과하면서 예를 들어, 우원편광(R)의 광으로 편광상태가 바뀌고, 참조광(Lref)은 1/4파장판(25)을 통과하면서 좌원편광(L)의 광으로 편광상태가 바뀐다. 우원편광(R)인 신호광(Ls)은 반사층(340)에서 그대로 반사되어 우원편광을 유지한다. 반사된 우원편광(R)의 신호광(Ls)은 정보면(365)에서 초점을 맺힌다. 한편, 좌원편광(L)인 참조광(Lref)은 커 버층(370)을 통과한 후 곧바로 정보면(365)에서 초점을 맺힌다. 정보면(365)에서 만나는 신호광(Ls)과 참조광(Lref)은, 서로 마주보는 방향으로 진행하면서 원편광의 방향이 반대이므로, 신호광(Ls)의 전계 벡터와 참조광(Lref)의 전계 벡터가 동일 방향으로 회전하며, 따라서 기록면(365)에서 간섭을 일으킨다. 이러한 간섭은 광반응성 물질로 된 홀로그래픽 기록층(360)에 정보를 기록하게 한다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 재생모드에 대해 설명한다. 도 7은 재생모드시 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 입사되는 광의 광경로 및 편광상태의 일 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 재생을 위해 참조광(Lref)을 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 조사한다. 참조광(Lref)은 1/4 파장판(25) 및 대물렌즈(20)를 거쳐, 기록층(360) 내의 정보가 기록된 정보면(365)에 곧바로 초점이 맺히게 된다. 한편, S편광의 참조광(Lref)은 1/4파장판(25)을 통하여 좌원편광(L) 상태가 되고, 대물렌즈(20)를 거쳐 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 입사된다. 좌원편광(L) 상태로 입사된 참조광(Lref)은 간섭무늬에 의해 정보가 기록된 정보면(365)에서 회절, 즉 반사되어 다시 대물렌즈(20)로 향하게 된다. 정보면(365)에서 반사되는 재생광(Lr)은, 광의 진행방향만 바꿀 뿐이고, 전계 벡터의 회전방향을 바꾸지는 않으므로, 우원편광(R) 상태가 된다. 우원편광(R)의 반사된 재생광(Lr)은 다시 1/4파장판(25)을 경유하면서 P편광으로 변환되어, 기록 모드시의 신호광(Ls)의 광경로를 역으로 진행하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 1/2파장판(59)이 파장판으로 기능을 하지 않으므로, 제2광로변환기(58)에서 반사되고, 제1광로변환기(52)에서 반사되어 제1 광검출기(30)에서 검출된다.
다음으로, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치의 서보정보 검출에 대해 설명한다.
도 8을 참조하면, 일 방향의 선편광, 예컨대 P편광의 서보 구현에 사용되는 광(Lser)은 도 1의 조정 광학계(100)를 거치면서 S 편광으로 되고, 1/4파장판(25)과 대물렌즈(20)를 경유하여 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 입사된다. 상기 광(Lser)은 1/4파장판(25)을 지나면서 좌원편광으로 변환된다. 홀로그래픽 정보 저장매체(300)에 입사된 광(Lser)은 서보층(320)에서 반사되어 서보 정보를 가지는 서보광(Lser')이 된다. 이때, 서보광(Lser')은 편광벡터의 회전방향은 바뀌지 않으나 광의 진행방향이 반대가 되므로 좌원편광이 우원편광으로 된다. 반사된 서보광(Lser′)은 다시 1/4파장판(25)을 거쳐 P편광으로 변환되어, 기록 또는 재생 모드시의 참조광(Lref)의 광경로를 역으로 진행하여 S 편광으로 되어 제4광로변환기(63)로 입사되고, 제4 및 제3광로변환기(63)(61)를 순차로 투과하고, 서보 광학계(200)의 제5광로변환기(230)에서 반사되어 제2광검출기(270)에서 검출된다.
이상에서는 본 발명에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생 장치 및 이에 적합한 홀로그래픽 정보 저장매체를 도면을 참조로 구체적으로 예를 들어 설명하였는데, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그래픽 정보 기록/재생장치의 광학적 구성을 개략적으로 보여준다.
도 2는 도 1의 조정 광학계의 다른 실시예를 보여준다.
도 3은 본 발명의 홀로그래픽 정보 기록/재생장치에 채용되는 반사형 홀로그래픽 정보 저장매체의 일 예를 보여준다.
도 4는 기록모드에서 도 3의 홀로그래픽 정보 저장매체에 신호광과 참조광이 조사되는 광경로를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 6은 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사된 신호광과 참조광의 편광상태의 일 예를 보여준다.
도 7은 재생모드시 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사되는 광의 광경로 및 편광상태의 일 예를 보여준다.
도 8은 서보 검출을 위해 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사된 광의 광경로 및 편광상태의 일 예를 보여준다.

Claims (19)

  1. 광을 출사하는 제1광원과;
    기록모드시 상기 제1광원에서 출사된 광으로부터 동일면을 통해 홀로그래픽 정보 저장매체에 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광과 참조광을 형성하는 편광 형성 광학계와;
    상기 신호광과 참조광을 상기 홀로그래픽 정보 저장매체 내에 집속시켜, 간섭무늬에 의해 정보가 기록되도록 하는 집속광학계와;
    상기 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추고 이 신호광과 참조광의 경로차를 조정하기 위한 조정 광학계;를 포함하며,
    상기 조정 광학계는,
    상기 홀로그래픽 정보 저장매체에 조사되는 상기 신호광과 참조광의 초점 위치를 맞추기 위한 제1조정부재와;
    상기 참조광과 신호광의 경로차를 조정하기 위한 제2조정부재와;
    상기 제1광학계로부터 입사되는 서로 직교하는 편광의 신호광 및 참조광을 편광에 따라 두 개의 경로로 분리하여 상기 제1조정부재 및 제2조정부재로 향하도록 하는 편광분리소자;를 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1조정부재는 입사광의 반사각도를 2차원적으로 조정할 수 있는 2차원 틸트 미러인 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2조정부재는 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있는 병진 미러(translation mirror)인 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1조정부재는 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 1차원 틸트 미러인 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2조정부재는, 입사광의 광경로 길이를 조정할 수 있으며, 상기 제1조정부재와는 다른 방향으로 입사광의 반사각도를 조정할 수 있는 병진/1차원 틸트 미러를 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편광분리소자는 편광빔스프리터이고, 상기 편광분리소자와 상기 제1조정부재, 상기 편광분리소자와 상기 제2조정부재 사이에 각각 1/4 파장판을 더 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1조정부재로는 신호광이 입사되며, 상기 제2조정부재로는 참조광이 입사되는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1조정부재로는 신호광이 입사되며, 상기 제2조정부재로는 참조광이 입사되는 홀로그래픽 정보 기록/재생장 치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀로그래픽 정보 저장매체는, 기록층 및 반사층을 구비하며,
    상기 집속광학계는,
    상기 신호광은 상기 홀로그래픽 정보 저장매체의 기록층을 거쳐 반사층에서 반사된 후 상기 기록층 내에 집광되도록 하며, 상기 참조광은 상기 기록층 내에 바로 집광되도록 하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 편광 형성 광학계는,
    기록모드시에는 상기 제1광원에서 출사된 광의 편광을 직교하는 두 편광을 포함하도록 바꾸어주고, 재생모드시에는 상기 제1광원에서 출사된 광을 편광변화 없이 그대로 통과시키는 능동형 편광변환소자;를 구비하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 편광 형성 광학계는,
    상기 능동형 편광변환소자에 의해 서로 직교하는 편광으로 형성된 신호광 및 참조광의 광경로를 분리하여 진행시킨 다음 그 광경로를 결합하여 상기 조정 광학계로 입사시키는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 편광 형성 광학계는,
    상기 능동형 편광변환소자쪽에서 입사되는 광을 편광에 따라 제1 및 제2광으로 분리하는 제1광로변환기와;
    상기 제1광로변환기에 의해 분리된 제1 및 제2광이 교차되는 위치에 배치되며, 입사되는 광을 편광에 따라 분리하는 제2광로변환기와;
    상기 제1광로변환기에 의해 분리된 제1 및 제2광이 상기 제2광로변환기에 교차되게 입사되도록 제1 및 제2광의 광경로를 꺽어주는 제1 및 제2미러와;
    상기 제1 및 제2광이 모두 상기 제2광로변환기를 교차되게 투과 또는 반사하도록, 상기 제1 및 제2광 중 일 광의 경로 상의 상기 제2광로변환기 양측에 배치되어 일 선편광을 다른 편광으로 변화시켜 상기 제1 및 제2광이 동일 편광 상태로 상기 제2광로변환기를 통과하도록 하는 제1 및 제2 1/2파장판과;
    상기 제2광로변환기를 경유한 제1 및 제2광의 경로를 합쳐주기 위한 광로결합유닛을 포함하며,
    상기 제1 및 제2광 중 하나는 신호광, 다른 하나는 참조광인 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 광로결합유닛은, 상기 제2광로변환기쪽에서 입사되는 광은 무조건 반사시키는 제3광로변환기와;
    상기 제1 및 제2광 중 상기 제2광로변환기에서 상기 제3광로변환기로 향하지 않는 광의 경로를 꺾어주어, 제1 및 제2광이 교차되도록 하는 제3미러와;
    상기 제3광로변환기 및 제3미러에 의해 교차되게 입사되는 서로 다른 편광의 제1 및 제2광의 경로를 결합시키는 제4광로변환기;를 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 1/2파장판 중 상기 제1광로변환기에서 상기 제2광로변환기로 입사되는 제1 또는 제2광이 상기 제2광로변환기를 경유한 후에 만나는 1/2 파장판은 재생모드시에는 입사되는 광을 편광변화 없이 그대로 통과시키도록 동작되는 능동형 파장판인 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 집속광학계는,
    대물렌즈를 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 집속광학계는,
    상기 신호광 및 참조광의 초점 위치를 상기 홀로그래픽 정보 저장매체의 깊이 방향을 따라 가변시키는 초점가변 렌즈 유닛;을 더 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 초점가변 렌즈 유닛은 각각 신호광 및 참조광이 독립적으로 진행하는 경로 상에 배치되는 제1 및 제2초점가변 렌즈 유닛을 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 대물렌즈와 조정 광학계 사이에 입사광의 편광을 바꾸어주는 파장판;을 더 구비하며,
    재생모드시 상기 홀로그래픽 정보 저장매체로부터 재생된 재생광을 수광하는 광검출기;를 더 포함하는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
  19. 제9항에 있어서, 상기 제1조정부재로는 신호광이 입사되며, 상기 제2조정부재로는 참조광이 입사되는 홀로그래픽 정보 기록/재생장치.
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