KR100554071B1 - 니어필드를 발생하는 집속광학계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 니어필드를 발생하는 집속광학계이다. 본 발명의 집속광학계는 입사되는 광빔을 굴절시키는 안쪽부분과, 반사되어 들어오는 광빔을 재반사시키는 바깥부분으로 된 제 1면, 및 제 1면의 안쪽부분에서 굴절된 광빔을 바깥부분으로 반사시키는 곡율을 갖는 곡면부분과, 바깥부분에서 반사된 광빔을 집광하여 니어필드를 형성하는 집광부분으로 된 제 2면을 포함하며, 곡면부분의 곡율에 따라, 반사되어 집광부분에 집속되는 광의 집속각도가 커지는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 집속광학계의 형상 및 재질을 크게 바꾸지 않고서도 미소스폿을 형성하여 기록밀도를 높일 수 있으며, 재료비 상승이나 조립공정의 어려움을 초래하지 않는다.

Description

니어필드를 발생하는 집속광학계{An optical focusing system generating near field}

도 1은 니어필드를 발생하는 종래의 집속광학계를 설명하기 위한 도면,

도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 집속광학계의 스폿크기의 시뮬레이션결과를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집속광학계를 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속광학계를 설명하기 위한 도면,

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 집속광학계의 스폿크기의 시뮬레이션결과를 보여주는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 집속광학계를 설계하기 위한 데이터의 일예를 보여주는 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 레이저광 300, 400 : 집속광학계

407 : 니어필드형성부

본 발명은 니어필드(near field)를 발생하는 집속광학계에 관한 것이다.

광기록/재생장치의 기록용량을 늘이기 위한 여러가지 방법들이 연구되고 있으며, 그 기본은 사용되는 광의 파장을 줄이는 것과 사용되는 대물렌즈의 개구수를 높임으로써 집광 스폿의 크기를 줄이는 것이다. 또한, 집광 스폿의 크기를 줄이기 위하여 니어필드를 발생하는 집속광학계를 사용한다.

이러한, 종래의 니어필드를 발생하는 집속광학계를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1에 보여지는 집속광학계(100)는 레이저광(10)을 출사하는 광원(미도시)쪽에 위치한 안쪽부분(101) 및 바깥부분(103)으로 구성된 제 1면과, 기록매체쪽(광원쪽의 반대편)에 위치한 광을 집광하는 집광부분(107) 및 집광부분(107)을 제외한 평면부분(105)으로 구성된 제 2면을 구비한다. 설명의 편이를 위해 집속광학계의 광원쪽 면을 제 1면으로 그리고 그 반대쪽인 기록매체쪽 면을 제 2면으로 정한다. 제 1면의 안쪽부분(101)은 기록매체쪽으로 들어간 구면 형상을 갖는 것으로, 광원쪽으로부터 입사하는 레이저광(10)을 발산하는 형태로 굴절시킨다. 바깥부분(103)은 비구면 형상을 갖는 것으로, 안쪽부분(101)에 의해 굴절된 다음 제 2면의 평면부분(105)에서 반사된 레이저광(10)을 제 2면의 집광부분(107) 쪽으로 반사시킨다. 바깥부분(103)은 또한 외부로부터 들어오는 외부광을 반사시킨다. 제 2면의 집광부분(107)은 바깥부분(103)에서 반사되어 입사하는 레이저광을 투과시키며, 평면부분(105)은 외부광 및 바깥부분(103)에서 반사된 다음 입사하는 레이저광을 반사시킨다.

이와 같은 집속광학계(100)는 안쪽부분(101)의 구경(aperture)이 집속광학계(100)의 구경보다 충분히 작도록 설계된다. 즉, 안쪽부분(101)이 바깥부분(103)에 비하여 집속광학계(100)의 제 1면을 차지하는 비율이 훨씬 적도록 설계된다. 그리고, 바깥부분(103)에서 반사된 레이저광(10)의 대부분이 제 2면의 집광부분(107)에 집광되도록 설계된다. 따라서, 도 1의 집속광학계(100)는 안쪽부분(101)을 통해 입사하는 레이저광(10)의 대부분을 제 2면의 집광부분(107)에 광스폿으로 집광시킨다. 집광부분(107)에 집광되는 광스폿은 대략 0.35 ∼ 0.4μm의 크기를 가지며, 니어필드를 형성한다.

도 2a 및 2b는 상술한 집속광학계의 스폿크기의 시뮬레이션결과를 보여주는 도면으로, 도 2a는 1.4μm단위로 스폿 크기를 시뮬레이션한 것이다. 도 2b는 스폿크기를 계산하기 위한 것으로, 스폿의 크기를 계산하는 여러가지 방법중 반치폭(半値幅)을 계산하여 스폿의 크기로 한다. 여기서, 반치폭이 대략 0.35 ∼ 0.4μm의 크기를 가지므로, 스폿의 크기는 대략 0.35 ∼ 0.4μm임을 알 수 있다.

하지만, 상술한 니어필드를 발생하는 집속광학계를 사용하는 광픽업에서의 스폿의 크기가 대략 0.35 ∼ 0.4μm인데, 기록밀도를 높이기 위해서 스폿의 크기를 더욱 미소하게 하려면 집속광학계의 형상 및 재질을 크게 바꾸어야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 집속광학계의 형상 및 재질을 크게 바꾸지 않고서도 용이하게 기록밀도를 높일 수 있도록 스폿의 크기를 미소하게 할 수 있는 니어 필드를 발생하는 집속광학계를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 니어필드를 발생하는 집속광학계는 입사되는 광빔을 굴절시키는 안쪽부분과, 반사되어 들어오는 광빔을 재반사시키는 바깥부분으로 된 제 1면, 및 제 1면의 안쪽부분에서 굴절된 광빔을 바깥부분으로 반사시키는 곡율을 갖는 곡면부분과, 바깥부분에서 반사된 광빔을 집광하여 니어필드를 형성하는 집광부분으로 된 제 2면을 포함하며, 곡면부분의 곡율에 따라, 반사되어 집광부분에 집속되는 광의 집속각도가 커지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 집속광학계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 보여진 집속광학계(300)는 도 1에 도시된 집속광학계의 제 2면의 평면부분(105) 대신에 광원쪽으로 들어간 곡면형상인 볼록부분(305)을 구비한다. 즉, 레이저광(10)을 출사하는 광원(미도시)쪽에 위치한 안쪽부분(301) 및 바깥부분(303)으로 구성된 제 1면과, 기록매체쪽(광원쪽의 반대편)에 위치한 광을 집광하는 집광부분(307) 및 집광부분(307)을 제외한 곡율을 갖는 볼록부분(305)으로 구성된 제 2면을 구비한다.

제 1면의 안쪽부분(301)은 광원쪽으로부터 입사하는 레이저광(10)을 발산하는 형태로 굴절시킨다. 바깥부분(303)은 안쪽부분(301)에 의해 굴절된 다음 제 2면의 볼록부분(305)에서 반사된 레이저광(10)을 제 2면의 집광부분 (307) 쪽으로 반사시킨다. 제 2면의 집광부분(307)은 바깥부분(303)에서 반사되어 입사하는 레이저광을 투과시키며, 볼록부분(305)은 외부광 및 바깥부분(303)에서 반사된 다음 입사하는 레이저광을 반사시킨다. 여기서, 제 2면의 볼록부분(305)은 안쪽부분(301)에 의해 굴절된 레이저광(10)을 바깥부분(303) 쪽으로 곡율에 따라 반사시킨다. 제 2면의 집광부분(307)은 바깥부분(303)에서 반사된 다음 입사하는 레이저광의 집속각도가 커진다. 이렇게 하여 집광된 광의 스폿크기는 집속각도의 sin값에 반비례하므로 스폿크기의 축소효과를 가지며, 재생 밀도측면에서도 대략 2배의 기록밀도가 향상된다. 집광부분(307)에 집광되는 광스폿을 대략 0.15μm의 크기를 가지며, 니어필드를 형성한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 집속광학계를 설명하기 위한 도면으로, 본 발명에 따른 볼록부분을 갖는 집속광학계를 니어필드형성부(407)를 가지는 집속광학계에 적용한 것이다. 도 4에 보여진 집속광학계(400)는 제 2면에 집광면(417)을 갖는 니어필드형성부(407)를 구비하며, 제 2면에서 니어필드형성부(407)를 제외한 광원쪽으로 볼록한 볼록부분(405)을 구비한다. 니어필드형성부(407)는 집속광학계(400)의 제 2면의 일부를 구성하는 것으로, 원통형상을 가지며 제 2면의 중심에 설치된다. 집속광학계(400)는 안쪽부분(401) 및 바깥부분(403)으로 구성된 제 1면과, 니어필드형성부(407) 및 니어필드형성부(407)가 차지하는 부분을 제외한 곡율을 갖는 볼록부분(405)으로 구성된 제 2면을 구비한다.

안쪽부분(401)은 입사하는 레이저광(10)을 발산하는 형태로 굴절시키며, 볼 록부분(405)은 안쪽부분(401)에 의해 굴절된 레이저광(10)을 바깥부분(403) 쪽으로 곡율에 따라 반사시킨다. 바깥부분(403)은 볼록부분(405)에 의해 반사된 다음 입사하는 레이저광(10)을 니어필드형성부(407) 쪽으로 반사시킨다. 도 4의 집속광학계에 의해 최종적으로 집광되는 광스폿은 기록매체쪽에 위치한 니어필드형성부(407)의 집광면(417)에 형성된다. 여기서, 집광면(417)에 형성되는 스폿의 크기는 볼록부분(405)의 반사각이 크기 때문에 집속각도도 크므로 미소한 스폿의 크기를 얻을 수 있다. 집광면(417)에 집광되는 광스폿은 대략 0.15μm의 크기를 가지며, 니어필드를 형성한다.

도 5a 및 5b는 상술한 집속광학계의 스폿크기의 시뮬레이션결과를 보여주는 도면으로, 도 5a는 0.9μm단위로 스폿의 크기를 시뮬레이션한 것이다. 도 5b는 스폿크기를 계산하기 위한 것으로, 스폿의 크기를 계산하는 여러가지 방법중 반치폭(半値幅)을 계산하여 스폿의 크기로 한다. 여기서, 반치폭이 대략 0.15μm의 크기를 가지므로, 스폿의 크기는 대략 0.15 μm임을 알 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 집속광학계를 설계하기 위한 데이터의 일예를 보여주는 도면으로, 제 2면의 볼록부분이 볼록렌즈형상을 가지므로 반지름이 큰 것을 알수 있다. 도 6의 데이터를 참조로 당업자가 집속광학계를 설계하는 것은 용이실시하므로 상세한 설명을 생략한다.

따라서, 상술한 실시예에서 알 수 있듯이, 종래의 집속광학계의 스폿크기는 0.35 ∼ 0.4μm인데 반하여 본 발명의 볼록부분을 갖는 집속광학계의 스폿크기는 0.15μm로 대략 40%정도로 감소했음을 알수 있고, 기록밀도는 대략 2.2배 증가하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 집속광학계의 형상 및 재질을 크게 바꾸지 않고서도 미소스폿을 형성하여 기록밀도를 높일 수 있으며, 재료비 상승이나 조립공정의 어려움을 초래하지 않는다.

Claims (2)

1. 니어필드를 발생하는 집속광학계에 있어서,

   입사되는 광빔을 굴절시키는 안쪽부분과, 반사되어 들어오는 광빔을 재반사시키는 바깥부분으로 된 제 1면; 및

   상기 제 1면의 안쪽부분에서 굴절된 광빔을 상기 바깥부분으로 반사시키는 광원쪽으로 들어간 곡율을 갖는 곡면부분과, 상기 바깥부분에서 반사된 광빔을 집광하여 니어필드를 형성하는 집광부분으로 된 제 2면을 포함하며,

   상기 곡면부분의 곡율에 따라, 반사되어 상기 집광부분에 집속되는 광의 집속각도가 커지는 집속광학계.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2면의 곡면부분은 볼록렌즈의 형상인, 집속광학계.

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