KR910006660B1 - 직교하는 2개의 발진 모우드에서 동작하는 외부 반도체 레이저 공진기를 갖는 부동형 광자기 디스크 리딩헤드 시스템 - Google Patents

직교하는 2개의 발진 모우드에서 동작하는 외부 반도체 레이저 공진기를 갖는 부동형 광자기 디스크 리딩헤드 시스템 Download PDF

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후지쓰 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

직교하는 2개의 발진 모우드에서 동작하는 외부 반도체 레이저 공진기를 갖는 부동형 광자기 디스크 리딩헤드 시스템
제1도는 본 발명에 따른 광자기 디스크 리딩헤드의 실시예의 블록도.
제2도는 본 발명의 비트신호(beat signal) 추출용 필터회로의 회로도.
제3a도 내지 제3e도는 제1도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드의 동작을 설명하는 모식도.
제4도는 본 발명의 필터회로도.
제5도와 제6도는 본 발명의 특정한 광자기 디스크 리딩헤드의 개략도.
제7도는 본 발명에 따른 광자기 디스크 리딩헤드의 다른 실시예의 블록도.
제8a도 내지 제8d도는 제7도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드의 동작을 설명하는 모식도.
제9도는 제7도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드에서 얻어진 비트신호의 파형을 나타내는 그래프.
제10도는 제7도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드에서 얻어진 FSK 신호의 파형을 나타내는 그래프.
제11도는 본 발명의 FSK 신호처리 회로도.
제12도는 제8도에서 상대 비트 주파수차와 패러데이 회전자의 회전각 사이의 상호관계를 나타내는 그래프.
제13도는 제8도의 광자기 디스크 리딩헤드의 개략도.
제14도는 본 발명에 따른 광자기 디스크 리딩헤드의 또 다른 실시예의 블록도.
제15a도 내지 제15d도, 제16a도 내지 제16d도는 제14도의 광자기 디스크 리딩헤드에서 얻어진 파형을 나타내는 그래프.
제17도는 본 발명에 따른 광자기 디스크 리딩헤드의 또 다른 실시예의 블록도.
제18a도 내지 제18b도는 제17도에서의 광 스펙트럼과 비트신호를 나타내는 그래프.
본 발명은 광자기 디스크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직교하는 2개의 발진 모우드에서 동작하는 외부 반도체 레이저 공진기를 갖는 광자기 디스크 시스템용 부동형 광자기 디스크 리딩헤드 시스템에 관한 것이다.
JPA 61-134943에는 광디스크 시스템에서의 반도체 레이저로 구성되는 리딩헤드가 발표되어 있다. 리이드 데이터를 검출하기 위해서, 무반사막이 광디스크를 향하는 레이저의 한단에 제공되고, 고반사율을 갖는 막이 광섬유를 향하는 레이저의 다른 한단에 제공된다. 레이저가 에너지화될 때, 레이저 발진, 즉 공진이 고반사막과 광디스크 사이에서 행하여진다.
즉, 광디스크, 레이저, 그리고 고반사막에 결합하여 외부 공진기로서 작동한다. 광디스크에는 데이터가 저장된 피트부분(pitted portions)과 데이터가 저장되지 않은 다른 부분(non-pitted portion)이 제공된다. 피부부분에서의 반사율은 다른 부분보다 낮다. 레이저로부터 방출된 레이저광이 피트부분에 조사될 때에는 레이저 발진이 약해지며, 광섬유에 약간의 광만이 수신된다. 반대로, 레이저광이 다른 부분에 조사될 때에는 레이저 발진이 강해지며, 광섬유에 고진폭광이 수신된다. 광 디스크 시스템의 데이터 재생은 데이터를 읽어내기 위하여 수신된 광에서의 이러한 차이를 이용하므로써 행하여진다.
재기록이 가능한 광디스크로서, 케르 효과(kerr effect)를 사용하는 광자기 기록방식에 의하여 작동하는 광자기 디스크 시스템은 지금 실제로 사용되고 있다. 광자기 디스크 시스템에는 광학 변조기 또는 자계 변조기가 채택된다(참조 : NIKKEI BYTE, 1985, March PP. 94-98, NIKKEI ELEC-TRONICS. 1988, 2, 8, No.440, PP, 115-119). 두 변조기에서는 광자기 디스크의 수직 자화막에서의 위상차가 데이터를 읽어내고 기록하기 위해서 사용된다. 즉, 위상차는 케르 효과를 이용하므로써 검출된다. 다시 말하면, 광자기디스크 시스템에서는 상술된 광디스크의 반사율차가 데이터를 읽어내기 위하여 채택될 수 없으며, 결과적으로 상술된 외부 공진기를 광자기 디스크 헤드에 적용할 수 없다.
일본 특허 출원 58-177233호(JPA 60-68684)와 58-177227호(JPA 60-69573)를 기초로한 미국 특허 4,637,027호에는 공진기를 가지며, 예를들면 자계등의 여러 물리적 성질들을 검출하기 위하여 사용되는 레이저 광원 장치가 발표되어 있다. 외부 공진기는 반사경, 첫 번째
Figure kpo00001
파장(λ/4)판, 반도체 레이저, 두번째
Figure kpo00002
파장된, 패러데이 회전자, 출력경(output mirror)등을 포함한다. 레이저 광원 장치는 레이저의 TE (transverse electric)파와 TM(transverse magnetic)파 사이의 간섭을 이용하여 광자기 신호를 읽어낸다. 주파수(f+△f)의 첫 번째 신호와 주파수(f-△f)의 두 번째 신호는 출력경으로부터 출력되고, 첫 번째와 두 번째 신호의 간섭에 의하여 얻은 비트신호의 주파수는 cø/πL이다. 여기에서, c는 광속, ø는 패러데이 회전자의 회전각, L은 외부 공진기의 실효 공동길이를 각각 나타낸다. 그러나, 이 주파수는 낮아서 주파수 검출이 어렵다. 더욱이, 공진기의 일부를 형성하는 반사경은 단순한 거울이다.
종래의 광자기 디스크 시스템용 리딩헤드는 매우 복잡하고 무겁기 때문에, 고속 액세스를 얻을 수 없다.
우끼다등은 광디스크 시스템에 사용된 부동형 리딩헤드를 제안하고 있다(참조 : "Read out Characteristic of Micro Optical Head Operated in Bi-Stable Mode"j, ISOM 87). 이 리딩헤드는 상술된 반사율의 변화에 사용하며, 따라서 광자기 디스크 리딩헤드용으로 사용될 수 없다. 따라서, 소형, 경량의 광자기 디스크 시스템용 리딩헤드가 요구된다.
본 발명의 목적은 정확하고 쉽게 데이터를 읽어내고, 안정되고 믿을만한 동작을 하는 광자기 디스크 헤드 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 소형 경량의 광자기 디스크 헤드 시스템을 제공함에 있다. 본 발명에 따라, 소정의 실효 공동길이로 형성되고 저장된 데이터를 나타내는 비트신호를 출력하는 직교 2모우드 발진형 공진기를 포함하고, 광자기 디스크에 광자기적으로 저장된 데이터를 읽어내기 위한 광자기 디스크 리딩헤드 시스템이 제공된다. 공진기는 그의 한 단에서 직교하는 2모우드 광을 방출하는 반도체 레이저가 있는 레이저 장치와, 레이저 장치로부터 방출된 광들을 수신하고, 수신된 2모우드 광을 편광하기 위하여 제공된 첫 번째 편광장치와, 2개의 편광된 광을 수신하고, 데이터에 상응하여 입사하는 편광의 각을 변화시키고, 변화된 입사편광각을 재편광되도록 첫 번째 편광장치에 반시시키기 위하여 제공된 광자기 디스크와, 다른 한 단으로 재편광된 광을 통과시키는 레이저 장치와, 레이저 장치를 통하여 통과한 두 광을 수신하고, 수신된 광을 편광시키기 위하여 제공된 두 번째 편광장치와, 두 번째 편광장치에서 편광되는 두 광을 수신하고, 입사광을 재편광되도록 두 번째 편광장치에 반사하고, 입사하는 두 광의 간섭에 의하여 얻어지는 비트광을 통과시키기 위하여 제공된 반투명 거울 장치들을 포함한다.
두 번째 편광장치에서 재편광된 광들은 레이저 장치를 통하여 통과된다. 광자기 디스크와 반투명 거울 장치 사이의 간격은 실효 공동길이로 정의한다. 공진기는 대체로 그 안에서 직교하는 2개의 모우드 광이 공진한다. 반투명 거울 장치로부터 출력된 비트광은 실효 공동길이와 광자기 디스크에 변화된 각에 의하여 정의된 주파수를 갖는다.
첫 번째 편광장치는 첫번째
Figure kpo00003
파장판, 두 번째 편광장치는 두 번째
Figure kpo00004
파장판으로 각각 구성할 수 있다.
광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 비트광을 수신하고, 수신된 비트광을 검지하여 전기신호로 변환하기 위하여 제공된 광 검지기를 더 포함할 수도 있다.
광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 광 검지기에 동작적으로 접속되고, 비트광에 대응하여 소정의 중심 주파수를 가지며, 광자기 디스크에 저장된 데이터를 나타내는 신호를 추출하기 위한 필터회로를 더 포함할 수도 있다.
공진기는 광자기 디스크와 첫번째
Figure kpo00005
파장판 사이, 또는 두번째
Figure kpo00006
파장판과 반투명 거울 장치 사이에 제공된 패러데이 회전자를 더 포함할 수도 있다. 패러데이 회전자는 광자기 디스크에서 변화된 각보다 더 큰 회전각을 가지며, 반투명 거울 장치로부터 출력된 출력광을 주파수 편이 변조(FSK)광 신호이다.
광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 FSK 광신호를 수신하고, 수신된 FSK 광신호를 검지하여 전기신호로 변환하기 위하여 제공된 광 검지회로를 더 포함할 수도 있다.
광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 광자기 디스크에 저장된 데이터를 나타내는 신호를 추출하기 위하여 FSK 신호 처리회로를 더 포함할 수도 있다. 광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 광 검지회로에 동작적으로 접속되고, 비트신호로부터 서보신호를 발생하는 서보신호 발생회로를 더 포함할 수도 있으며, 상기 서보신호는 리딩헤드의 이동부를 광자기 디스크의 반경방향으로 구동하기 위하여 사용된다. 또한, 광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 광 검지회로에 동작적으로 연결되고, 비트신호에 포함되고 저장 데이터를 나타내는 0-차 모우드 신호와 비트신호에 포함된 1-차 이상의 모우드 신호를 비교하므로써 광자기 디스크를 입사하는 광의 초점을 제어하기 위하여 사용되는 초점 제어신호를 발생하는 초점 제어신호 발생회로를 포함할 수도 있다.
광자기 디스크 리딩헤드 시스템은 광자기 디스크와 액튜에이터 장치 사이의 갭으로 강요된 공기에 의하여 부동하고, 광자기 디스크의 반경방향과/또는 반경방향에 직각인 집광방향으로 움직이는 부동형 액튜에이터 장치를 더 포함할 수도 있다.
여기에서, 공기는 광자기 디스크의 회전에 따라서 발생된다.
첫 번째 편광장치는 액튜에이터 장치상에 설치되고, 레이저 장치에서의 레이저와 첫 번째 편광장치는 광섬유에 의하여 임의로 접속된다. 또는, 레이저 장치에서의 레이저와 첫 번째 편광장치는 액튜에이터 장치상에 설치되고, 레이저와 두 번째 편광장치는 광섬유에 의하여 임의로 접속된다.
본 발명의 다른 목적들과 특징은 수반된 도면에 의거하여 지금부터 상세히 서술하기로 한다.
제1도에 있어서, 부동형 광자기 디스크 리딩헤드는 반도체 레이저 2, 광자기 디스크 리딩헤드의 일부분을 형성하고 후술될 외부 공진기의 일부로서 기능을 하는 광자기 디스크 7, 광자기 디스크 7과 레이저 2 사이에 제공된 첫 번째
Figure kpo00007
파장(λ/4)판 8을 포함한다. 또한, 광자기 디스크 리딩헤드는 두번째
Figure kpo00008
파장판 9, 출력경 10, PIN 포토 다이오드 또는 APD 등의 광 검지기 11등을 더 포함한다. 레이저 2의 양단은 반사방지 (AR) 코팅되고, 무반사막 3A와 3B를 갖는다.
광자기 디스크 리딩헤드는 레이저 2와 첫번째
Figure kpo00009
파장판 8 사이에 제공된 첫 번째 시준 렌즈 13,
Figure kpo00010
파장판 8과 광자기 디스크 7 사이에 제공된 대물렌즈 12, 레이저 2와 두번째
Figure kpo00011
파장판 9 사이에 제공된 두 번째 시준 렌즈 14등을 포함한다.
이러한 광자기 디스크 리딩헤드에서는 각각 수직으로 교차하는 2개의 모우드 신호, 예를들면, TE파 신호와 TM파 신호, 또는 우(시계방향)-회전 원편광과 좌(반시계방향)-회전 편광은 외부 공진기에 의하여 발생되고, 광자기 디스크7에서 반사된다. 2개의 모우드 신호가 반사되었을 때에, 두 모우드 신호의 광자기 효과에 케르 효과에 따라 두 모우드 신호들 사이에는 발진 주파수 차이가 나타난다. 이러한 반사 모우드 신호들의 간섭신호는 광자기 디스크 7에 저장된 광자기 신호를 읽어내기 위하여 검지된다.
상기 동작을 지금부터 상세히 서술하기로 한다.
먼저, 외부 공진기에 의한 두 모우드 신호의 발생을 서술한다. 레이저 2는 직선상에서 상호 교차하는 발진 방향을 갖는 직선 편광신호를 발생한다.
Figure kpo00012
파장판 8, 또는 9는 광신호가 방출되고, 편광면이 90°회전하는 식으로 방출광 신호가 복귀되는 소자의 기능을 한다. 두 직선 편광신호, 즉, TE와 TM파 신호, 또는 좌-회전 원편광신호와 우-회전 원편광신호는 외부 공진기의 고유-모우드이다.
첫 번째 발진 모우드를 지금부터 서술한다. 반도체 레이저 2의 막 3A로부터 조사되고, 수직선 편광신호 PL1인 TM파는 첫번째
Figure kpo00013
파장판 8에 의하여 원편광신호로 된다. 이러한
Figure kpo00014
파장판 8을 통하여 얻어진 우회전 원편광신호 PL2는 대물렌즈 2에 의하여 광자기 디스크 7상에 집광된다. 입사하는 우-회전 원편광신호 PL2는 광자기 디스크 7에서 반사되어 좌-회전 원편광신호 PL3으로 변화된다.
즉, 반사된 신호의 케르 회전은 표면의 자화 또는 비-자화, 또 자화의 방향에 좌우된다. 원편광이 자화되지 않은 점에 입사할때는 반사광의 케르 회전이 일어나지 않으며, 반대로 원편광이 자화된 점에 입사할때는 반사광의 케르 회전방향이 자화의 방향에 의하여 반전된다. 또한, 좌-회전 원편광신호 PL3은
Figure kpo00015
파장판 8에 의하여 TE파이고, 레이저 2로부터 방출된 수직선 편광신호 PL1과 수직으로 교차하는 수평선 편광신호 PL4로 변화된다. 레이저 2를 통과한 후의 수평선 편광신호 PL4인 수평선 편광신호 PL5는
Figure kpo00016
파장판 9에 의하여 좌-회전 원편광신호 PL6으로 변화된다. 출력경 10, 예를들면 반거울상에 입사하는 광인 좌-회전 원편광신호 PL6의 일부분이 그 반거울에서 반사되어 우-회전 원편광신호 PL7로 변화되며,
Figure kpo00017
파장판 9에 의하여 수평선 편광신호 PL5와 직각으로 교차하는 수직선 편광신호 PL8로 변화된다. 수직선 편광신호 PL8은 다시 반도체 레이저 2를 통하여 수직선 편광신호 PL1으로 된다.
두 번째 발진 모우드는 모든 편광신호들이 상술된 바와 같이 얻어진 첫 번째 발진에서의 편광신호들과 직각으로 교차하는 모우드이다. 즉, 표1에는 그들의 상호 관계가 나타나 있다.
[표 1]
Figure kpo00018
이 방법에서는 외부 공진기가 광자기 디스크 리딩헤드에 형성되고, 각각 직각으로 교차하는 편광의 두 모우드가 공진기에 존재하며, 동시에 두 모우드 발진이 발생된다. 이들 두 모우드는 정확히 같은 레벨에 있으며, 두 모우드에서의 신호 파장은 동일하다. 케르 회전이 존재할때는 두 모우드에서 공진기의 실효 공동길이 L1과 L2가 좌-회전 편광신호와 우-회전 편광신호 사이의 위상차에 따라 서로 차이가 나기 때문에 두 모우드의 발진 주파수가 다르다.
비트 주파수 변동의 검지는 두가지 방법에 의하여 수행될 수 있는데, 그 하나는 동일 종 모우드에서 두 편광사이의 비트를 검지하는 것이고, 다른 하나는 상이한 종 모우드에서 두 편광사이의 비트를 검지하는 것이다.
먼저, 상기 검지의 일반적인 방법을 서술하기로 한다. 발진 주파수, 즉 비트 주파수의 차△f는 다음 공식에 의하여 표현된다.
Figure kpo00019
여기서 c는 광속(c÷3×S108m/sce)
θ는 케르 효과의 회전각(radian)
L은 공진기의 실효 공동길이
논리 1 또는 0인 데이터가 논리 1을 나타내는 회전각θ1, 또는 논리 0을 나타내는 회전각 θ2로 광자기 디스크에 저장될 때에, 그의 비트 주파수 f1과 f2가 다르기 때문에, 저장된 데이터가 비트 주파수들을 판별하므로써 리드(read)될 수 있다. 상이한 회전각에서 데이터의 저장은 다수층들에 광자기 디스크의 자화를 형성하므로써 성취될 수 있다. 더욱 바람직하게는 후술될 패러데이 회전자를 제공하므로써 검출이 성취될 수 있다.
광 검지기 11, 예를들면 PIN 포토 다이오드는 비트신호를 검지하여, 그 검지 비트신호를 제2도에 도시된 필터회로 21에 인가한다. 필터회로 21은 주파수 f1을 갖는 비트신호가 통과하는 저역 통과 필터 21a, 주파수 f2를 갖는 검지된 비트신호가 통과하는 고역 통과 필터 21b, 가산기 21c를 포함한다.
다음에, 공식(1)의 의미를 상세히 설명하기 위해서, 상기 모우드에서 두 편광의 비트 검출을 제3a도 내지 제3e도에 의거하여 서술하기로 한다.
제3a도 내지 제3e도는 상기 구조와 거기에서 발생된 파형을 나타내는 모식도이다. 제3b도와 제3c도는 광자기 디스크 7에서 반사된 신호들의 파형도이다. 이 신호들은 광 주파수 f0+cθ/4πL과 f0-cθ/4πL, 또는 f0+△fb/2와 f0-△fb/2를 가지며, 여기에서, f0는 레이저의 광 발진 주파수, c는 광속, θ는 케르 효과의 회전각, L은 공진기의 실효 공동길이를 각각 나타낸다.
제3d도는 비트신호의 파형도이고, 제3e도는 광 검지기 11에 의하여 검지된 신호 파형도이다. 출력경 10으로부터 출력된 신호들은 광 주파수(f≠cθ/4πL)와 (f0≠θ/4πL)을 갖기 때문에, 주파수 이동 또는 차, 비트의 주파수 fb는 다음 공식에 의하여 표현된다.
Figure kpo00020
여기에서, 발진 주파수들의 차△f는 주파수 이동 fb와 동일하다, 공진하는 광 주파수 fb은 다음 공식에 의하여 표현된다.
Figure kpo00021
여기서, m은 자연수, m=1,2,...예를들면, 상이한 종 모우드 이동의 경우에 실효 공동길이 L이 0.3m이면, 인접된 종 모우드들 사이에는 500㎒의 종 모우드 거리(또는 f(비트)0)를 갖는 광 비트신호가 발생된다(공식(2)). 더욱이, 케르 회전각θ가 0.0053(rad)(0=0.30)이면, 비트 주파수 이동 fb는 0.828㎒이다. 즉, 광 주파수 f(비트)0로부터의 주파수 이동에 이동된다. 광 비트신호는 광 검기기 10에 의하여 검지되며, 검지된 비트신호는 중심 광 주파수(f0+△fb)를 갖는 제4도에 도시된 대역 통과 필터 22에 공급되며, 그 주파수가 주파수 이동△fb에 의하여 이동된 비트신호가 추출된다.
상기 실시예에서, 두 모우드가 동시에 발생되어 주파수 편이 또는 주파수 이동이 검지되기 때문에, S/N비가 향상되어 데이터를 쉽고 정확하게 읽어낼 수 있다.
제1도에 있어서는 두 모우드 광신호를 간섭시키기 위한 편광자 99가 출력경 10과 검지기 11 사이에 제공될 수 있다.
제2도와 제4도에서 주파수 이동, 또는 주파수 편이가 일정, 즉 주파수 이동 또는 주파수 편이가 포화된 케르 회전각에 의하여 결정되기 때문에 필터들을 저가 필터로서 실현할 수 있다.
제5도와 제6도는 본 발명에 따른 광자기 디스크 리딩헤드의 상세도이다.
제5도에서, 정편파 섬유 15는 시준 렌즈 13을 통하여 반도체 레이저 2와
Figure kpo00022
파장판 8을 동작적으로 연결한다. 레이저 2는 광자기 디스크 몸체(도시되지 않았음)상에 고정되며, 렌즈 13,
Figure kpo00023
파장판 8 및 대물렌즈 12는 액튜에이터 16상에 설치된다. 액튜에이터 16은 슬라이더 18상에 고정된다.
광자기 디스크 7이 회전할 때, 슬라이더 18은, 광자기 디스크 7의 회전에 따라 일어나고, 광자기 디스크 7과 슬라이더 18 사이의 갭으로 강요되는 공기 흐름에 의하여 부동된다. 그 갭은 1μm(10-6m)이하일 수 있다. 시준 렌즈 13,
Figure kpo00024
파장판 8 및 대물렌즈 12는 액튜에이터 16에 의하여 광자기 디스크 7위를 이동한다. 단지 광자기 디스크 리딩헤드의 이동 요소는 액튜에이터 16, 렌즈 13,
Figure kpo00025
파장판 8 및 대물렌즈 12들로만 구성되기 때문에 리딩헤드의 이동부는 소형 경량이다.
정편파 섬유 15는 외부 공진기의 일부를 형성하며, 섬유 15의 길이는 외부 공진기의 실효 공동길이 L을 결정한다. 즉, 주파수 편이는 섬유 15의 길이를 적당히 선택하므로써 선택될 수 있다. 예를들면, 만일 섬유 15의 길이가 약 0.3m이면, 비트 주파수 f는 전술된 바와 같이 약 500㎒이다. 실제로, 두 모우드의 광학 경로길이는 액튜에이터 16의 부동성과 섬유 15의 결합성등에 따르는 광자기 디스크 7과 시준 렌즈 13사이의 거리에 의하여 변화되나, 공동길이와 비교해서 광학 경로길이의 이들 변화는 매우 작다. 이들 변화는 두 모우드에서 동일한 식으로 나타나기 때문에, 비트신호는 대체로 광학 경로길이의 변화에 의하여 영향을 받지 않는다. 더욱이, 비트신호와 비교해서 변화의 시간은 매우 느리다. 예를들면, 광학 경로의 주파수는 KHz 정도이고, 비트신호의 주파수는 500㎒이다. 따라서 광학 경로길이의 상기 변화는 무시될 수 있다.
광자기 디스크 7에 기록되는 데이터는 비트신호를 검지하므로써 리드된다. 더욱이, 비트신호의 모든 강도는, 액튜에이터 16을 통하여 리딩헤드를 트랙킹하고 대물렌즈 12로부터 광신호를 집광하기 위해 사용될 수 있는 서보신호용으로 사용될 수 있다. 서보신호와 데이터는 전기 필터 17에 의하여 분리되므로, 그의 누화(crosstalk)는 광학 장치보다 더 높을 수 있다.
제6도는 제5도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드의 수정을 나타낸다. 제6도에서, 반도체 레이저 2는 액튜에이터 16상에 설치된다.
본 발명의 두 번째 실시예를 서술하기로 한다. 케르 회전에 따른 비트신호는 광자기 디스크 7에서의 편광이 원편광일때에 쉽게 검지될 수 있다. 만일 광이 통과되는
Figure kpo00026
파장판에서 발생된 편광의 오차가 일어나면, 원편광은 광자기 디스크 7에 정착되지 않으며, 비트신호의 변화가 감소된다.
예를들면,
Figure kpo00027
파장판의 실정각이 표준각으로부터 이동할 때에는 비트신호의 변화가 감소될 수 있으며, 리딩헤드를 세트시키기 위한 오차의 여유도 감소된다. 두 번째 실시예는 이러한 문제를 해결한다.
더우기, 첫번째 실시예에서는 리딩헤드와 광자기 디스크 사이의 거리를 직접 검지하기 위한 수단이 제공되지 않으며, 집광신호가 얻어진다. 집광신호의 검지는 복잡한 구성이 요구되므로 복잡한 리딩헤드가 필요하다.
또한, 두 번째 실시예는 이러한 두 번째 문제를 해결한다. 또한, 케르 회전에 따른 비트신호의 주파수 변화는 예를들면 광자기 디스크면의 진동에 의하여 변동될 수 있다. 이것은 동작의 안정성을 저하시킨다. 두 번째 실시예는 이러한, 세 번째 문제 또한 해결한다.
제7도에 있어서, 제1도에 도시된 광자기 디스크 리딩헤드와 더불어 패러데이 회전자 6이
Figure kpo00028
파장판 8과 광자기 디스크 7 사이, 즉
Figure kpo00029
파장판 8과 대물렌즈 12사이에 제공된다. 패러데이 회전자 6의 회전각은 케르 회전각보다 크다. 패러데이 회전자 6이 제공될 때, 두 모드 신호의 발진 주파수는 패러데이 회전에 비례하여 변화된다.
패러데이 회전자 6을 케르 회전각 +θ와 -θ를 적어도 +2θ와 0으로 변화시킨다. 패러데이 회전자 6은 자계를 인가하기 위한 자석 61과 YIG 결정체 61로 구성되며,
Figure kpo00030
파장판 9와 출력경 10, 예를들면 반거울(half mirror)사이에 제공될 수 있다.
제8a도 내지 제8e도는 제3a도 내지 제3e도에 대응하는 상기 구성과 파형을 도식적으로 나타내고 있고, 광비트 주파수 fb는 다음 공식에 의하여 표현된다.
Figure kpo00031
여기에서, θ는 패러데이 회전자의 회전각, 첫항 cθ/2πL은 바이어스 성분이고, 두 번째항 +△fb=cθ/4πL 또는 -△fb=-cθ/4πL은 케르 회전 성분이다.
상호 다른 주파수를 갖는 두 광신호가 중첩될 때, 주파수 차에 기인하는 비트신호가 제9도에 도시된 바와 같이 발생된다. 비트신호는 광자기 디스크 7에서 수직 자화의 방향, 즉 제9도에 실선과 점선을 나타낸 바와 같이 상향 자화방향과 하향 자화방향에 따라서 그의 다른 주파수 f1과 f2로 세트될 수 있다.
제10도는 주파수 편이 변조 (FSK)신호인 검지된 비트신호의 파형을 나타낸다. 따라서, 사용된 데이터는 제11도에 도시된 종래의 검지회로 23에 의하여 쉽게 처리될 수 있다. 검지회로 23은 중심 주파수(f0+△fb/2)를 갖는 첫 번째 필터 23a, 첫 번째 엔벨로프(envelope) 검지기 23c, 첫 번째 샘플러 23e, 중심 주파수(f0-△fb/2)를 갖는 두 번째 필더 23b, 두 번째 엔벨로프 검지기 23d, 두 번째 샘플러 23f, 비교기 23g등을 갖는다.
제12도는 패러데이 회전자의 회전각(가로 좌표)과 비트신호의 상대 주파수(세로 좌표), 즉
Figure kpo00032
파장판의 설정각 오차의 일어날때의 주파수차의 특성을 나타낸다. 점선은 설정각의 오차가 일어나지 않을때의 상대 주파수차를 나타낸다. 회전각이 제로, 즉 패러데이 회전자 6이 제공되지 않을때, 10의 오차각에 상대 비트주파수차는 제로에 가까워지며, 광자기 디스크에 저장된 데이터를 읽어낼 수 없다. 반대로, 패러데이 회전자 6의 회전각이 제공될 때, 상대 비트 주파수차는 증가한다. 예를들면, 회전각이 20°일때의 상대 비트 주파수차는 설정각의 오차가 존재하지 않을 때와 거의 같다. 패러데이 회전자의 회전각이 충분히 클때는 광자기 디스크 7에서의 편광이 원편광에 가까워지며, 비트신호 변화의 저하는 일어나지 않는다.
제13도는 제6도와 제7도에 대응하는 특정 광자기 디스크 리딩헤드를 나타낸다. 패러데이 회전자 6은
Figure kpo00033
파장판 8과 대물렌즈 12사이, 또는
Figure kpo00034
파장판 9와 출력경 11사이에 제공된다. FSK 검지회로 23은 PIN 포토 다이오드 11에 접속된다.
제14도는 두 번째 문제를 해결하기 위한 구성을 보여주고 있다. 제14도에서, 리딩헤드의 이동부 1은 액튜에이터 16상에 설치되며, 주파수 필터 24와 신호 처리장치 25가 제공된다. 주파수 필터 24는 광 검지기 11로부터 출력된 비트신호의 한 피크만을 검지하며, 신호 처리장치 25는 피크의 진동에 따르는 공동길이의 변화를 계산한다.
비트신호의 주파수 fb는 f=cθ/2πL로 표현된다. 공동길이 L이 일정할 때, 비트 주파수 fb는 케르 회전각θ에 비례한다. 만일 공동길이 L이 변화되면, 비트 주파수 fb는 반대로 그리고 연속적으로 공동길이 L에 비례된다. 따라서 포커싱(focusing). 신호가 비트 주파수 fb를 모니터하므로써 얻어질 수 있다.
광 검지기 11로부터 출력된 신호는 광자기 신호에 의한 비트신호 변화성분과 공동길이의 변화에 의한 비트신호 변화성분을 포함한다. 이 비트신호 변화성분들은 분리되어야만 한다.
제15a도 내지 제15d도에 도시된 바와 같이, 광자기 신호에 의한 비트신호 변화는 자화의 상, 하향방향에 대응하는 주파수 f1과 f2를 가지며, 중앙 주파수가 없는데, 이것은 광자기 디스크 7의 자화가 포화되기 때문이다. 반대로 제16a도 내지 제16d도에 도시된 바와 같이, 공동길이의 변화에 의한 비트신호의 주파수 변화는 계속적으로 변화된다. 이러한 차이를 고려하면, 상기 두 비트신호 변화는 주파수 필터 24와 신호처리 장치 25에 의하여 분리될 수 있다. 신호 처리장치 25는 액튜에이터 16이 광자기 디스크 7과 헤드 이동부 1사이의 거리를 유지하여 구동되도록 하는 포커싱 신호를 출력하며, 광자기 디스크 7의 평면이 진동하면, 포커싱 거리가 데이터 리드 정확도를 향상하기 위해서 소정의 거리로 유지된다.
한편, 광이 디스크의 회전에 따라 디스크에 각 피트(pit)를 교차하는 시간에 의하여 결정되는 광자기신호의 속도 변화는 수㎒-수십㎒이고, 포커싱 신호의 주파수는 디스크의 회전에 비례하며, 수㎑일 수도 있다. 또한 비트신호 변화는 이러한 주파수 차를 고려하므로써 분리될 수 있다.
제17도는 광자기 디스크 리딩헤드의 다른 예를 나타내고 있다. 외부 공진기형 리드헤드에서는 케르 회전에 의하여 발생되고 제18a도에 도시된 인접된 광 01과 02의 간섭에 의하여 발생되고 18b도에 도시된 0-차 모우드(0M) 비트신호가 사용된다. 그럼에도 불구하고, 외부 공진기에는 0-차의 광 01과 02와 더불어 1-차 모우드 1M의 광 11과 12, 2-차 모우드 2M의 광 21과 22, 등등이 존재하며, 이들 광은 상호 간섭하며 많은 비트신호들을 발생한다. 제18b도에서, 광 01과 02의 간섭은 단일 0-차 비트신호 0M을 발생하며 0-차 비트신호의 광 01과 1-차 비트신호의 광 11의 간섭은 1-차 종 모우드 비트신호 1M을 발생하며, 0-차모우드의 광 01과 2-차 모우드의 광 21의 간섭은 2-차 종 모우드 비트신호 2M을 발생한다. 0-차 모우드의 광 01과 1-차 모우드의 광 12의 간섭은 1-차 비트신호 1+를 발생하고, 0-차 모우드의 광 02와 1-차 모우드의 광 11의 간섭은 1-차 비트신호 1-를 발생한다. 동일하게, 0-차 모우드의 광 01과 2-차 모우드의 광 22의 간섭은 2-차 비트신호 2+를 발생하고, 0-차 모우드의 광 02와 2-차 모우드의 광 21의 간섭은 2-차 비트신호 2-를 발생한다.
광 검지기 11은 0-차 비트신호와 다른 비트신호들이 중첩된 광을 겁지하고, 제17도에 도시된 주파수 필터 27은 데이터를 읽어내기 위해 사용되는 0-차 비트신호를 추출한다. 만일 0-차 비트신호의 주파수가 케르 회전과 다른 원인에 대해서 이동되면, 주파수 필터 27은 1-차 비트신호 1+와 1-를 추출한다. 이러한 1-차비트신호 1+와 1-는 비트신호의 주파수 이동을 제거하기 위해서 제17도에 도시된 신호 처리장치 28에서 0-차 비트신호와 비교되며, 결과적으로 주파수 이동이 고정되어 광자기 디스크 리딩헤드의 안정된 동작이 확립된다.
본 발명의 많은 다른 실시예들이 본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않고 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항에 정의된 것을 제외한 본 명세서에 서술된 특정 실시예들로 한정되지 않는다.

Claims (14)

  1. 소정의 실효 공동길이로 형성되고 상기 저장된 데이터를 나타내는 비트신호를 출력하는 직교 2모우드 발진형 공진기를 구성하는, 광자기 디스크에 광자기적으로 저장된 데이터를 읽어내기 위한 광자기 디스크 리딩헤드 시스템에 있어서, 상기 공진기가, 그것의 한 단으로부터 직교하는 2개의 모우드 광을 방출하는 반도체 레이저를 포함하는 레이저 수단(2,3A,3B)과, 상기 레이저 수단으로부터 방출된 상기 광들을 수신하기 위해 제공되고, 상기 수신된 2개의 모우드 광을 편광시키는 첫 번째 편광수단(8,6)과, 상기 2개의 편광을 수신하기 위해 제공되고, 상기 데이터에 따라 상기 입사 편광각을 변화시키고, 상기 각이 변화된 입사편광이 거기에서 재편광되어 상기 레이저 수단의 다른 한 단으로 통과하도록 입사 편광을 상기 첫 번째 편광 수단으로 반사시키는 상기 광자기 디스크(7)와, 상기 레이저 수단을 통과한 상기 두 광을 수신하기 위해 제공되고, 상기 수신된 광들을 편광시키는 두 번째 편광수단(9,6)과, 상기 두 번째 편광 수단에서 편광된 상기 두광을 수신하기 위해서 제공되고, 상기 입사광을 거기에서 재편광되도록 상기 두 번째 편광 수단으로 반사시키고, 상기 두 입사광의 간섭에 의하여 발생된 비트신호를 통과시키는 반투명 거울수단(10) 등으로 구성되고, 상기 두 번째 편광 수단에서 재편광된 광이 상기 레이저 수단을 향하고, 거기를 통과하며, 상기 광자기디스크와 상기 반투명 거울수단 사이의 거리가 상기 실효 공동길이를 정의하고, 상기 공진기가 상기 직교하는 두 모우드 광을 그 안에서 공진시키고, 상기 반투명 거울수단으로부터 출력된 상기 비트광이 상기 실효 공동길이와 상기 광자기 디스크에서 변화된 상기 각으로 정의된 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 첫 번째 편광 수단이
    Figure kpo00035
    파장판(8)으로 이루어지는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 두 번째 편광수단이
    Figure kpo00036
    파장판(9)으로 이루어지는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비트광을 수신하기 위해 제공되고 상기 비트광을 검지하고, 검지된 비트광을 전기신호로 변환하기 위한 광 검지수단(11)을 더 포함하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광 검지수단에 동작적으로 연결되고, 상기 비트광의 상기 주파수에 대응하는 소정의 중심 주파수를 가지며, 상기 광자기 디스크에 저장된 상기 데이터를 나타내는 신호를 추출하기 위한 필터수단(21,22)을 더 포함하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 공진기가 상기 광자기 디스크와 상기 첫번째
    Figure kpo00037
    파장판 사이, 또는 상기 두번째
    Figure kpo00038
    파장판과 상기 반투명 거울수단 사이에 제공된 패러데이 회전자(6)를 더 포함하고, 상기 패러데이 회전자가 상기 광자기 디스크에서 변화된 사이 각보다 더 큰 회전각을 기지며, 상기 반투명 거울수단으로부터 출력된 출력광이 주파수 편이 변조(FSK)광 신호인 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 FSK 광신호를 수신하기 위해 제공되고, 상기 FSK 광신호를 검지하고, 전기신호를 변환시키기 위한 광 검지수단(11)을 더 포함하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광자기 디스크에 저장된 상기 데이터를 나타내는 신호를 추출하기 위한 FSK 신호 처리회로 수단(23)을 더 포함하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광 검지수단에 동작적으로 연결되고, 상기 비트신호로부터 서보신호를 발생하기 위한 서보신호 발생회로 수단(24,25)을 더 포함하고, 상기 서보신호가 상기 리딩헤드의 이동부를 상기 광자기 디스크의 반경 방향으로 구동시키기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광 검지수단에 동작적으로 연결되고, 상기 비트신호에 포함되고 상기 저장된 데이터를 나타내는 0-차 모우드 신호와 상기 비트신호에 포함된 1-차 이상의 모우드 신호를 비교하므로써 초점 제어신호를 발생하기 위한 초점 제어신호 발생회로 수단(27,28)을 더 포함하고, 상기 초점 제어신호가 상기 광자기 디스크로 입사하는 상기 광들의 초점을 제어하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 광 검지수단에 동작적으로 연결되고, 상기 비트신호에 포함되고 상기 저장된 데이터를 나타내는 0-차 모우드 신호와 상기 비트신호에 포함된 1-차 이상의 모우드 신호를 비교하므로써 초점 제어신호를 발생하기 위한 초점 제어신호 발생회로 수단(27,28)을 더 포함하고, 상기 초점 제어신호가 상기 광자기 디스크로 입사하는 상기 광들의 초점을 조절하기 위해서 사용되는 것을 특징으로 하는 광자기 리딩헤드 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 공기가 상기 디스크와 상기 액튜에이터 수단 사이의 갭으로 강요되므로써 부동되고, 상기 광자기 디스크의 반경방향과/또는 상기 반경방향에 직각인 포커싱 방향으로 이동하는 부동형 액튜에이터 수단(16,18)을 더 포함하고, 상기 공기가 상기 광자기 디스크의 회전에 따라 발생되는 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 첫 번째 편광수단이 상기 액튜에이터 수단상에 설치되고, 상기 첫 번째 편광수단과 상기 레이저 수단의 상기 레이저가 광섬유(15)에 임의로 연결되는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 첫 번째 편광수단에서의 상기 레이저와 상기 레이저가 상기 액튜에이터 수단상에 설치되고, 상기 레이저와 상기 두 번째 편광수단이 광섬유 (15)에 의하여 임의로 연결되는 광자기 디스크 리딩헤드 시스템.
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