高密度集成化多光束光学模块制造技术

一种高密度集成化多光束光学模块，其特征在于包括： 一光学模块，包括设置在一导光基板上一分光单元及一聚焦单元； 一光源，向一分光单元发射一光束； 一读取头，与光学模块整合为一体，产生复数个磁场； 一储存媒体记录层，其上设有复数个由聚焦光束分别加热的轨道； 其中，分光单元和聚焦单元分别设置在光路上，光束经分光单元分光形成复数个光束，该复数个光束经聚焦单元聚焦，在储存媒体记录层成像为复数个聚焦光束。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种高密度集成化多光束光学模块，特别是将近场复合式记录方式、波导复合式先进微机电光学模组、多光束存取装置及至少一衍射光学组件集成于一体的高密度集成化多光束光学模块。传统的光学头物镜NA值必定小于1，且光束聚焦行经的路径是在n＝1的空气中，限制了聚焦光点的缩小极限，近年来是以固态沉浸透镜(solid immersion lens，简称SIL)技术突破此极限；请参阅附图说明图1和图2，分别为固态沉浸透镜示意图及固态沉浸透镜结合飞行头示意图；图1中一激光束11由一物镜12聚焦，续由一高NA值非球面透镜13产生近场光学效应，跨越传统聚焦光点的缩小极限，以更高容量密度存取碟片14资料；由于光学头聚焦光点大小正比于λ/(nNA)，λ为激光波长，n为折射率，NA为物镜的数值孔径；上述固态沉浸透镜技术的主要原理如图2所示，采用一高NA值非球面透镜13并以贴近碟片14的表面记录层约200纳米以内的一间距15飞行，利用如硬盘机的磁头利用高速飞行时产生的气隙，承载光学头的重量；由于透镜与碟片距离远小于光波长，此时出现光学上近场效应，藉其与透镜n值成反比的特性，聚焦光点可大幅缩小。传统技术光学头因采用各种分离式光学组件，尺寸、体积、重量皆较大，无法充任飞行头；唯有采用微光学组件，并通过集成化的微机电制程技术整合各组件成为体积小、重量轻的一微型光学读取头，方可符合设计需求、担任飞行头的角色。对于微机电式光储存装置，在先前已提出一些现有技术，分别描述如下1)如美国Carnegie Mellon大学Rausch等在2000年发表于光学资料储存2000的论文”一模态波导透镜组的近场复合式记录方式”(NearField Hybrid Recording with a Mode Index Waveguide Lens′，Proc.Spie，V01.4090 Optical Data Storage 2000，P66)，请同时参阅图3A及图3B，近场复合式记录方式是利用在纵向聚焦成一细线状光束21加热一碟片20的一线状表面区域23的介质材料至居里温度(curie temperature)后，沿一轨迹27移动后，再以一横向磁场22扫瞄过后记录的，即可在两纵横线条交错处的微小区域产生一磁性记录点(recorded mark)24，可大幅提高碟片20的容量，并预期可达到500Gb/inch2的密度；根据此构想再利用一光纤25与一波导26导光，并以微机电(MEMS)技术制作波导与聚焦的透镜组，即构成“波导复合式先进微机电光学模组”(WaveguideHybrid Advanced MEMS，简称WHAM)，再与飞行头的技术结合即成为一复合式近场光学飞行头。2)次如美国亚利桑那大学光学中心Kim等在美国Santa Fe发表于2001年光学资料储存会议的论文”波导复合式先进微机电光学模组的设计要领”(Design Aspects of Waveguide Hybrid Advance MEMS(WHAM)，Optical Data Storage Topical Meeting 2001，April 2001，p19)，是依据上述WHAM原理，利用近场及波导的原理搭配微机电的制程技术设计的一波导复合式先进微机电光学模组30，其特点是以一二维架构设计所有的导光透镜(准直透镜、物镜、固态沉浸透镜)，请参阅图4，其是于一波导基板31上，利用微机电的制程技术直接以光罩垂直蚀刻所有的导光组件，制作一聚焦透镜组32、一高NA值物镜33及一固态沉浸透镜34，可缩小聚焦点的宽度35。由于微机电技术制作的光学模组体积小且质量轻，设于飞行头上，可以约50纳米左右的近距离贴近碟片作近场的光学记录。近年来电脑资讯的快速成长带动资料处理速度成倍速成长，光盘机的读取速度在短短两三年内有极大的变化，譬如CD-ROM由一倍速成长至目前的50倍速，DVD-ROM则成长至现今的20倍速左右，惟其倍速的成长，主要是依靠提高带动碟片转动的主轴马达转速来达成，而马达转速终有极限且有共振的问题。3)又如美国禅研发公司(ZEN Research Co.)提出一多光束存取装置40，以因应降低马达转速、提升存取速度的需求；请参阅图5A及图5B，其是利用一特殊光栅42将一激光光源41分成分离且强度相近的复数道光束43，利用复数道光束43构成复数个聚焦光点44，可同时聚焦于一碟片45的复数个相邻轨道46上、同时读取不同轨道上的资料，再藉由特殊的控制与解码电路将不同轨道的资料串联合并，即可大幅提升光盘机的存取速度。综上所述，可知高密度近场记录的微光学模组设计是光资讯存取发展的一大关键，高存取速度亦为电脑资讯发展的必要需求，如何将两者整合为一乃是本技术的主要背景与动机。为达上述目的，本技术的高密度集成化多光束光学模块乃利用微机电制程技术制作传统制程技术不易达到的高NA值物镜与固态沉浸透镜，以集成化的方式整合导光组件于一微型光学模块，设该微型光学模块于一飞行头上，近距离贴近碟片，以近场的光学方式存取资料；尤其是，本技术微型光学模块模块整合有一衍射光学组件(diffractiveoptical element，简称DOE)，是利用衍射光学组件的光学特性，于模块内产生均匀的复数道光束，再应用近场的特性缩小聚焦光点，故可同时将资料记录于碟片的复数个不同轨道上，大幅提升资料存取的速度。本技术的主要目的，是在于提供一种整合高密度近场记录的微光学模块及高存取速度技术的高密度集成化多光束光学模块。本技术的另一目的，是在于提供一种集合微机电、近场光学、飞行头及多光束等技术的高密度集成化多光束光学模块。本技术的又一目的，是在于提供一种具高储存容量密度、微小化、集成化、高资料记录速度特征的高密度集成化多光束光学模块。根据本技术，一种高密度集成化多光束光学模块，包括一光学模块，包括在一导光基板上制作的一分光单元及一聚焦单元；一光源，恰可将发射的一光束馈入分光单元后，转换为复数个光束，复数个光束经聚焦单元聚焦后，并于一储存媒体记录层成像为复数个聚焦光束，复数个聚焦光束分别加热相对应的储存媒体记录层上复数个轨道；一读取头，与光学模块整合为一体，可产生复数个磁场，当储存媒体记录层上复数个轨道加热至一预设温度后，再以对应的复数个磁场同时间分别予以磁性作用，复数个磁场所代表的资料可同时间磁性记录于对应的储存媒体记录层上复数个轨道与复数个磁场的复数个交会区域。根据本技术，一种高密度集成化多光束光学模块，其特征在于包括一光学模块，包括于一导光基板上以微机电制程技术制作的一分光单元及复数个聚焦单元；一光源，恰可将发射的一光束馈入分光单元后，转换为复数个光束，复数个光束分别经对应的复数个聚焦单元聚焦后，并于储存媒体记录层成像为复数个聚焦光束，复数个聚焦光束可分别加热相对应的储存媒体记录层上复数个轨道；以及一读取头，与光学模块整合为一体，可产生复数个磁场，当储存媒体记录层上复数个轨道加热至一预设温度后，再以对应的复数个磁场同时间分别予以磁性作用，复数个磁场所代表的资料可同时间磁性记录于对应的储存媒体记录层上复数个轨道与复数个磁场的复数个交会区域。本技术高密度集成化多光束光学模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.种高密度集成化多光束光学模块，其特征在于包括一光学模块，包括设置在一导光基板上一分光单元及一聚焦单元；一光源，向一分光单元发射一光束；一读取头，与光学模块整合为一体，产生复数个磁场；一储存媒体记录层，其上设有复数个由聚焦光束分别加热的轨道；其中，分光单元和聚焦单元分别设置在光路上，光束经分光单元分光形成复数个光束，该复数个光束经聚焦单元聚焦，在储存媒体记录层成像为复数个聚焦光束。2.如权利要求1所述的高密度集成化多光束光学模块，其特征在于光源整合于导光基板上。3.如权利要求1所述的高密度集成化多光束光学模块，其特征在于还包含设于分光单元及聚焦单元间的一准直透镜及一高NA值物镜中的至少一。4.如权利要求1或3所述的高密度集成化多光束光学模块，其特征在于分光单元、准直透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈奇夆，林建憲，施锡富，姚柏宏，郑瑞庭，鲍友南，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：