KR950000901B1 - Optical memory disk - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 종래의 광메모리 디스크의 구조를 보여주는 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional optical memory disk.
제 2 도는 일반적인 광메모리 디스크의 데이터 인식 시스템의 개략적 구성을 보여주는 구조도.2 is a structural diagram showing a schematic configuration of a data recognition system of a general optical memory disk.
제 3 도는 본 발명에 의한 광메모리 디스크의 구조를 보여주는 단면도.3 is a cross-sectional view showing the structure of an optical memory disk according to the present invention.
제 4 도는 본 발명의 광메모리 디스크에 있어 기록빔의 세기(intensity)에 대한 편광회전 특성을 보여주는 곡선도.4 is a curve diagram showing polarization rotation characteristics with respect to the intensity of a recording beam in the optical memory disk of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
31 : 기판 32 : 하부 거울층31 substrate 32 lower mirror layer
33 : 기록막 34 : 상부 거울층33: recording film 34: upper mirror layer
본 발명은 컴팩트 디스크(compact disk), 레이저 디스크(laser disk), 컴퓨터에 사용되는 광자기 하드디스크(optical/magnetic hard disk)등과 같은 광메모리 디스크(optical memory disk)의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to the structure of optical memory disks such as compact disks, laser disks, optical / magnetic hard disks used in computers, and the like.
제 1 도는 종래의 광메모리 디스크의 구조를 예시한 도면으로서, 참조번호 1은 유리기판이고, 2는 반사막(reflecting layer)이며, 3은 기록막(recording layer)이다.1 is a diagram illustrating the structure of a conventional optical memory disk, wherein reference numeral 1 is a glass substrate, 2 is a reflecting layer, and 3 is a recording layer.
제 1 도에서, 종래의 광메모리 디스크는 유리기판(1)상에 반사막(2)과 기록막(3)이 순차적으로 형성된 구조로 되어 있기 때문에, 상기 기록막(3)의 기록매질의 특성에 의해 광메모리 디스크에 전계 또는 자계가 가해질 때 매질의 결정 편광면이 회전하는 커어효과(Kerr effect)가 발생된다. 이때 상기 커어효과에 의하여 발생하는 편광회전각도가 통상적으로 1° 이하로 된다.In FIG. 1, the conventional optical memory disk has a structure in which the reflective film 2 and the recording film 3 are sequentially formed on the glass substrate 1, so that the characteristics of the recording medium of the recording film 3 are limited. This results in a Kerr effect in which the crystal polarization plane of the medium rotates when an electric or magnetic field is applied to the optical memory disk. At this time, the polarization rotation angle generated by the curl effect is usually 1 ° or less.
이와 같이, 적은 편광회전각도는 광메모리 디스크에 기록된 데이터를 검출하여 인식하는 시스템에 있어서 SNR(signal-to-noise ratio)를 감소하는 요인으로 작용한다.As such, the low polarization rotation angle serves as a factor of reducing signal-to-noise ratio (SNR) in a system for detecting and recognizing data recorded on an optical memory disk.
제 2 도는 광메모리 디스크의 데이터를 검출하여 인식하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 참조번호 10은 광메모리 디스크이고, 12와 15는 편광빔 분리기(polarizing beam splitter)이며, 13은 편광기(polarizer)이고, 16과 18은 광집속 장치이며, 17과 19는 포토다이오드이고, 20은 증폭기이다.FIG. 2 schematically shows a configuration of a system for detecting and recognizing data of an optical memory disk, wherein reference numeral 10 is an optical memory disk, 12 and 15 are polarizing beam splitters, and 13 is a polarizer ( polarizers, 16 and 18 are photoconcentrators, 17 and 19 are photodiodes, and 20 are amplifiers.
도면에 미도시된 빔(beam) 발생장치에서 제공된 입사빔이 편광기(13)를 통해 광메모리 디스크(10)로 제공하면, 광메모리 디스크(10)의 기록막(3)에서 반사되어 오는 편광빔(11)에는 기록된 데이터에 따른 편광회전 성분을 포함하게 된다.When the incident beam provided by the beam generator not shown in the drawing is provided to the optical memory disk 10 through the polarizer 13, the polarized beam reflected by the recording film 3 of the optical memory disk 10 Reference numeral 11 includes polarization rotation components in accordance with the recorded data.
이때 편광빔 분리기(12, 15)에서는 상기 편광빔(11)을 분해하여 편광의 회전성분을 검출한다.In this case, the polarization beam splitters 12 and 15 decompose the polarization beam 11 to detect a rotation component of polarization.
이와 같이 분해된 회전성분의 빔과, 이외의 빔은 각기 광집속용 렌즈(18, 16)를 거쳐 포토다이오드(19, 17)로 제공되어 전기적 신호로 변환되고, 각기 변환된 전기적 신호는 연산증폭기(20)에 의해 증폭된다.The beams of the rotated components and the other beams thus disassembled are provided to the photodiodes 19 and 17 through the light condensing lenses 18 and 16, respectively, and converted into electrical signals, and the converted electrical signals are converted into operational amplifiers. Amplified by 20.
상기 시스템이 종래의 광메모리 디스크(10)의 기록 데이터를 검출할 때 상기 디스크(10)의 기록막(3)으로부터 발생되는 편광회전 각도가 1°이하이기 때문에 분해된 빔의 세기(intensity)가 상기 회전각도와 비례하여 매우 적게 된다.When the system detects the recording data of the conventional optical memory disk 10, since the polarization rotation angle generated from the recording film 3 of the disk 10 is 1 ° or less, the intensity of the decomposed beam is increased. It becomes very small in proportion to the rotation angle.
따라서, 종래의 광메모리 디스크의 데이터를 인식하는 시스템은 편광회전 각도가 매우 작기 때문에 분해효율이 매우 좋은 고정밀이 편광빔 분리기를 채용해야 하고, 도한 미소한 빔의 세기를 전기적 신호로 변환해야 하기 때문에 고감도의 포토다이오드 및 높은 증폭기를 갖는 증폭기 등을 채용해야 한다.Therefore, a system for recognizing data of a conventional optical memory disk has to employ a high-precision polarization beam splitter having a very good resolution, since the polarization rotation angle is very small, and also converts the intensity of the small beam into an electrical signal. An amplifier having a high sensitivity photodiode and a high amplifier should be adopted.
이로서 상기의 인식 시스템을 구현함에 있어 고가의 장비를 사용해야 하기 때문에 생산비용이 높고 또한 SNR이 작음에 기인하여 시스템의 성능이 저하되는 문제가 야기되었다.As a result, in the implementation of the recognition system, expensive equipment has to be used, resulting in a problem in that the performance of the system is reduced due to high production cost and small SNR.
본 발명은, 상기의 제반문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 편광회전각도를 크게 하여 정밀도가 높은 편광빔 분리기나 고감도의 포토다이오드 및 고가의 증폭기 등을 사용하지 않는 즉 저가의 부품을 채용한 데이터 인식시스템에서도 데이터를 용이하게 판독할 수 있도록 한 광메모리 디스크의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is possible to increase the polarization rotation angle so that a high-precision polarizing beam separator, a high-sensitivity photodiode, an expensive amplifier, or the like employs low-cost components It is an object of the present invention to provide an optical memory disk structure in which data can be easily read in a recognition system.
본 발명의 다른 목적은 기록매질의 두께와 반사율을 가변설정하므로서 편광각도를 0°에서 90°까지 변경시킬 수 있도록 제작할 수 있는 광메모리 디스크의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a structure of an optical memory disk which can be manufactured to vary the polarization angle from 0 ° to 90 ° by varying the thickness and reflectance of the recording medium.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 광메모리 디스크는, 기판(31)상에 하부 거울층(32)과 기록막(33) 및 상부 거울층(34)을 차례로 적층하되, 기록빔의 파장과는 상이한 검출빔의 파장영역에서 상기 상부 및 하부 거울층(32, 34)이 투명하게 하고, 상기 기록빔과 검출빔의 편광차를 대략 45°로 설명하며, 상기 상부 거울층(32)의 반사율은 대략 30% 이하가 되고 아울러 상기 하부 거울층(34)은 전반사되게 설정하며, 상기 기록막(33)의 두께는 상기 기록빔의 편광이 최대가 되는 초기 위상치로 결정되는 구조를 갖는다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the optical memory disk, the lower mirror layer 32, the recording film 33 and the upper mirror layer 34 in turn on the substrate 31, the recording beam The upper and lower mirror layers 32 and 34 are transparent in the wavelength region of the detection beam different from the wavelength of?, And the polarization difference between the recording beam and the detection beam is explained by approximately 45 °, and the upper mirror layer 32 is described. ) Is approximately 30% or less, and the lower mirror layer 34 is set to be totally reflected, and the thickness of the recording film 33 is determined as an initial phase value at which the polarization of the recording beam is maximized. .
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
제 3 도는 본 발명에 의한 광메모리 디스크의 구조를 예시하는 단면이다.3 is a cross-sectional view illustrating the structure of an optical memory disk according to the present invention.
제 3 도를 참고하면, 광메모리 디스크(30)는 기판(31)상에 하부 거울층(bottom mirror layer : 32)과 기록막(33) 및 상부 거울층(34)을 차례로 적층한 구조를 갖는 것이다.Referring to FIG. 3, the optical memory disk 30 has a structure in which a bottom mirror layer 32, a recording film 33, and an upper mirror layer 34 are sequentially stacked on a substrate 31. will be.
또한 상기 거울층(32), (34) 각각은 광학적으로 굴절율이 높은 물질과 굴절율이 낮은 물질을 하나의 주기로 하여 여러층으로 된 다층박막 구조로 되어 있다.In addition, each of the mirror layers 32 and 34 has a multi-layered thin film structure having a material having a high refractive index and a low refractive index as one cycle.
여기서, 각 층의 광학적 두께(optical thickness)는 검출빔의 파장이 1/4이 되게 한다.Here, the optical thickness of each layer causes the wavelength of the detection beam to be 1/4.
상기 기판(31)으로는 유리, 수정(Quartz), SiO2, 용해된 실리카(fused silica), 폴리머(polymer)등이 사용될 수 있고, 굴절율이 높은 물질로는 ZnS가 사용되며, 또한 굴절율이 낮은 물질로는 MgF2, Na3AlF6등을 사용할 수 있다.Glass, quartz, SiO 2 , fused silica, polymer, etc. may be used as the substrate 31, and ZnS is used as a material having a high refractive index. MgF 2 , Na 3 AlF 6 and the like may be used as the material.
상기 기록막(33)의 물질로는 GaTbFe, TbFeCo, AgInSbTe, Bi, Se/Bi의 다층구조와 AS2S3등이 사용된다.As the material of the recording film 33, a multilayer structure of GaTbFe, TbFeCo, AgInSbTe, Bi, Se / Bi, and A S2 S 3 are used.
한편, 제 3 도에 도시된 바와 같이, 상부 거울층(34)은 상부에는 굴절율이 높은 물질(H)로 하고 하부에는 낮은 물질(L)을 적층시킨 구조로 되어 있고, 하부 거울층(32)은 상부에는 굴절율이 낮은 물질(L)로 하고 하부에는 높은 물질(H)로 되어 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3, the upper mirror layer 34 is formed of a material having a high refractive index (H) on top and a low material (L) laminated on the bottom, and the lower mirror layer (32) The upper portion of the silver is made of a material L having a low refractive index, and the lower portion is made of a high material H.
상기 디스크(30)의 구조에서, 기록막(33)에 기록된 데이터에 의해 발생된 편광빔의 회전각도를 90°가 되게 하기 위해서는 다음의 조건을 만족해야 한다.In the structure of the disc 30, in order to make the rotation angle of the polarization beam generated by the data recorded on the recording film 33 be 90 °, the following conditions must be satisfied.
(1) 상기 디스크(30)에 데이터를 기록할 때 사용되는 기록빔(record beam)과 상기 디스크(30)로부터 데이터를 판독시 발생되는 검출빔(probe beam)의 파장을 상이하게 하고, 상기 기록빔의 파장영역에서는 상기 상,하부 거울층(32, 34)이 투명하게 제작한다.(1) The wavelength of a record beam used when recording data on the disk 30 and a probe beam generated when reading data from the disk 30 are different, and the recording In the wavelength range of the beam, the upper and lower mirror layers 32 and 34 are manufactured to be transparent.
(2) 상기 검출빔의 편광과 기록빔의 편광의 차이를 약 45°로 설정한다.(2) The difference between the polarization of the detection beam and the polarization of the recording beam is set to about 45 degrees.
(3) 상기 기록막(33)의 두께는 기록빔의 편광효과가 최대가 될 때의 초기 위상치에 의해 결정된다.(3) The thickness of the recording film 33 is determined by the initial phase value when the polarization effect of the recording beam is maximized.
(4) 상기 상부 거울층(34)의 반사율은 약 30% 이하가 되게 제작하고 아울러 상기 하부 거울층(32)은 가능한 전반사가 되게 제작한다.(4) The reflectance of the upper mirror layer 34 is made to be about 30% or less, and the lower mirror layer 32 is made to be total reflection as possible.
이러한 조건을 만족하여 제조된 상기 디스크(30)에 있어서 기록빔이 상부 거울층(34)을 통과하여 기록막(33)으로 입사될 때 입사부분에서는 커어효과가 발생하여 검출빔의 편광이 거의 90°정도 회전되기 때문에 거의 전반사되고, 기록빔이 입사되지 않은 부분에서는 검출빔이 편광이 회전되지 않고 전반사된다.In the disc 30 manufactured by satisfying the above conditions, when the recording beam passes through the upper mirror layer 34 and is incident on the recording film 33, a larger effect occurs at the incident portion, so that the polarization of the detection beam is almost 90%. Since it is rotated by degrees, it is almost totally reflected, and in the part where the recording beam is not incident, the detection beam is totally reflected without rotating the polarization.
다음은 상기 조건을 만족하는 광메모리 디스크에서 데이터의 검출빔의 편광이 거의 90°까지 회전하는 과정을 설명한다.The following describes a process in which the polarization of the detection beam of data is rotated by approximately 90 ° in the optical memory disk satisfying the above condition.
기록빔의 편광을 x축으로 하고 아울러 이와 수직인 축을 y축으로 하며, 또한 검출빔의 편광을 x성분과 y성분으로 분해하여 설명한다.The polarization of the recording beam is referred to as the x-axis and the axis perpendicular to the y-axis, and the polarization of the detection beam is decomposed into x and y components.
먼저, 기록빔이 광메모리 디스크(30)로 입사되면, 이 기록빔에 의해 기록부분의 x성분 굴절율이 크게 변화되지만 y성분 굴절율은 크게 변화되지 않는다.First, when a recording beam is incident on the optical memory disk 30, the x component refractive index of the recording portion is greatly changed by this recording beam, but the y component refractive index is not largely changed.
여기서, 유기되는 기록빔의 x성분과 y성분의 굴절율 차이로 인하여 x성분빔과 y성분빔의 편광회전은 같지 않게 된다.Here, due to the difference in refractive index between the x component and the y component of the recording beam to be induced, the polarization rotation of the x component beam and the y component beam is not the same.
이러한 특성 때문에 검출빔의 x성분과 y성분중 어느 한 성분만 180°로 편광이 회전하게 되면 검출빔의 90°로 회전하는 것이다.Because of this characteristic, when only one component of the x component and the y component of the detection beam is rotated by 180 °, the component rotates by 90 ° of the detection beam.
이와 같이, 본 발명에 의한 광메모리 디스크에 있어 기록빔이 세기에 대한 편광회전 특성을 제 4 도에서 보여주고 있다.As described above, the polarization rotation characteristic of the recording beam with respect to the intensity in the optical memory disk according to the present invention is shown in FIG.
제 4 도에서, Rx는 검출빔의 편광이 회전되지 않고 반사되는 성분을 보여주고 있고, Ry는 검출빔의 편광이 90°회전되어 반사되는 성분을 보여주고 있다.In FIG. 4, R x shows components in which the polarization of the detection beam is reflected without being rotated, and R y shows components in which the polarization of the detection beam is reflected by being rotated by 90 °.
이와 같이, 본 발명에 의한 광메모리 디스크를 제작하면, 편광회전각도를 거의 90°까지 얻을 수 있어 검출빔에 대하여 적어도 80% 이상 데이터의 인식효율을 높힐 수 있다.As described above, when the optical memory disk according to the present invention is manufactured, the polarization rotation angle can be obtained by approximately 90 °, thereby increasing the recognition efficiency of data at least 80% or more with respect to the detection beam.
또한, 상기 기록막(33)의 두께와 상,하부 거울층(32, 34)의 반사율을 적절히 조정하면, 소망하는 편광회전각도를 얻을 수 있다.In addition, if the thickness of the recording film 33 and the reflectances of the upper and lower mirror layers 32 and 34 are properly adjusted, a desired polarization rotation angle can be obtained.
즉, 기록막의 매질과 반사율을 적절히 조절하므로써 새로운 편광회전기를 제작할 수 있음은 물론이다.That is, it is a matter of course that a new polarization rotor can be manufactured by appropriately adjusting the medium and the reflectance of the recording film.
또한, 90°에 가까운 편광회전각도와 이로서 비롯되는 데이터 인식효율은 결국 0과 1의 신호를 뚜렷하게 구분시키므로 이를 식별하는 데는 정밀한 광학계를 필요로 하지 않는다.In addition, the polarization rotation angle close to 90 ° and the data recognition efficiency resulting therefrom clearly distinguish between 0 and 1 signals, and thus do not require a precise optical system to identify them.
따라서, 인식 시스템의 원가의 절감을 가져와 훨씬 우수한 성능의 제품을 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.Therefore, the cost of the recognition system can be reduced, and a much higher performance product can be manufactured at a lower cost.
그리고 인식효율이 크기 때문에 인식오차도 크게 줄며, 또한 노이즈에 대한 면역성도 커져서 SNR(Signal-Noise Ratio)를 증가시킨다.In addition, the recognition error is greatly reduced because of the high recognition efficiency, and the immunity to noise is also increased to increase the signal-noise ratio (SNR).
더욱이 메모리를 액세스(access)하는 횟수를 줄일 수 있으므로 신호의 인식속도도 증가할 것이다.Moreover, the number of times the memory is accessed can be reduced, thus increasing the recognition speed of the signal.
그리고, 구조를 변형함에 따라 편광각도를 0°에서 90°까지 자유자재로 회전시킬 수 있다.And, as the structure is deformed, the polarization angle can be freely rotated from 0 ° to 90 °.
이로써, 90° 이하의 편광회전으로도 충분한 성능의 제품을 만들 수 있으므로 광메모리 디스크의 제작원가를 줄이는데 이용할 수 있다.As a result, a product having sufficient performance can be manufactured even with a polarization rotation of 90 ° or less, which can be used to reduce the manufacturing cost of the optical memory disk.
또한, 본 발명의 디스크는 이차원 영상을 기록하는 경우에도 적용될 수 있다.The disc of the present invention can also be applied to the case of recording a two-dimensional image.
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| KR1019920025583A KR950000901B1 (en) | 1992-12-26 | 1992-12-26 | Optical memory disk |
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Family Applications (1)
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