CN1163882C - 磁光记录介质及在此记录介质上的记录和再现方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种磁光记录介质和一个在该记录介质上记录和再现方法，为的是在高信噪比下再现多值记录的信息。披露了一种含两个磁性层的磁光记录介质，该记录介质能够基于四个组合的磁化状态作四值记录。用波长λ1再现时测得四个磁化状态的再现信号大小与用波长λ2再现时测得的不相同。记录信号(a)的两个磁性层分别用波长λ1和λ2光束照射。对从各个反射光束再现的信号(d)，(e)用至少一个限幅值加以限幅，分别得到二值或多值信号，来自各个波长的二值或多值再现信号经过相互的逻辑运算再现记录的信息(i)。

Description

磁光记录介质及在此 记录介质上的记录和再现方法
本发明涉及磁光记录介质及在此记录介质上的记录和再现方法。尤其是，本发明涉及含多个磁性层的磁光记录介质，它能够作多值记录或多层记录，以及在该记录介质上的记录和再现方法。
近年来信息处理技术的发展涉及到光记录介质，因为光记录介质的尺寸小和容量大。这种光记录介质分成几类：专门用于再现的记录介质，如CD和CD-R0M，只写入一次信息的一次型记录介质，和可反复擦写信息的可改写型记录介质。已知的可改写型记录介质包括磁光记录介质，如磁光盘。在用激光束照射记录层(磁性层)的同时，对这种磁光记录介质加上外磁场以实现记录，使记录层内的磁化极性转到外磁场的方向。
获取高记录密度也是磁光记录介质诸多重要技术目的之一。迄今已知的记录多值信息信号的系统是在磁光记录介质上获取高密度的装置，例如在以下文献中所描述的，第十三层应用磁学学会文献汇编(1989年出版，P.68)和日本应用物理月刊，V.28(1989)增补刊物28-3，PP.343-347。
在这种多值记录系统中，具有各不相同矫顽力的多个磁性层重叠在一起，通过在多个幅值上调制后加到各磁性层的磁场强度，使特定磁性层的磁化方向有选择地产生磁性翻转。据说，在具有各不相同矫顽力的三个磁性层的记录介质上，该系统可以实现四值(四元)信号记录。
然而，按照上述用于磁光记录介质的多值记录系统，为了在再现时检测记录成多值信号的各个信号，对从磁光记录介质测得的各个信号，要用多个幅值进行限幅以区分各多值信号。因此，各值状态中每一个信号幅度之间不可能有很大的差别，所以，明确地区分开幅度相差很小的两个信号状态是困难的。由于这个原因，就产生了再现多值信号信噪比(S/N ratio)很低的问题。所以，从高密度记录的某种磁光记录介质中获取高信噪比再现信号，是我们要求实现的再现技术。
至于具有多个磁性层的各种磁光记录介质中，当各类信息以相关的方式记录在单个记录介质上时，或当各类信息与多个通道信息一起并行地同时记录和再现时，能够独立地在每一个磁性层上记录和再现信息的一种记录介质，可以作为极其有效的记录介质。
JP-A-4305841披露了一个再现多值信息的方法，这些信息是用记录光照射磁光记录介质时记录下来的，该磁光记录介质含有一个磁光层和一个增强层，磁光层内磁化方向可以借助磁场和照射光热量而变化，增强层内折射率随再现光的变化取决于照射光的加热条件，磁场和照射光独立地改变磁光记录层的磁化方向和增强层的折射率。在此方法中，用不同波长的两束再现光照射已经记录下多值信息的磁光记录介质，再现此多值信息，为的是独立地检测各个光的强度。增强层必须具有这样的特性，其折射率随再现时照射光的变化取决于照射光的加热条件。
JP-A-7147027披露了一个用波长λ1，λ2两个激光束从磁光记录介质上再现多值信息的方法，该磁光记录介质含有第一磁性记录层和第二磁性记录层，该磁光记录介质需要用隔离层用于传送具有λ2波长的激光束并且反射具有λ1波长的激光束。
本发明是为了解决普通技术带来的上述问题而作出的，本发明的一个目的是，提出一个在磁光记录介质上记录和再现的新方法，能够在高信噪比下再现在此记录介质上记录的多值信息。
本发明的另一个目的是，提出一个在含有多个磁性层的磁光记录介质上记录和再现的新方法，其中数据可以在磁光记录介质的每一磁性层上独立地被记录(记录在多个磁性层中)或再现。
本发明的第三个目的是，提供一种磁光记录介质，该记录介质用在按照本发明磁光记录介质上记录和再现的方法中，再现信号能够从多值记录的磁光记录介质上以高的信噪比再现出来。
本发明的第四个目的是，提供一种新型磁光记录介质，该记录介质用在按照本发明具有多个磁光记录层的磁光记录介质上记录和再现的方法中，数据能够在磁光记录介质的每一记录层上独立地被记录和再现。
按照本发明的第一方面，提出一个在含多个磁性层的磁光记录介质上记录和再现方法，其中多值信息以各个磁性层的磁化状态的组合记录在磁光记录介质上，而多值信息的再现是根据各个磁性层磁化状态的集合，其特征是：
多个磁性层分别被波长为λ1和λ2(λ2≠λ1)的光束照射，从各个波长反射光束再现的信号分别转换成二值(二元)或更高的多值再现信号，然后转换后的各波长再现信号经过相互地的逻辑运算，再现记录的多值信息。
最好是，上述记录和再现方法中所用的磁光记录介质是这样的磁光记录介质，用波长λ1测得的各个再现信号强度之比与用波长λ2测得时互不相同，测得的各个再现信号代表磁化状态的组合所确定的多个磁化状态。也可能是，所用的磁光记录介质是这样的磁光记录介质，用波长λ1测得的多个再现信号强弱的顺序与用波长λ2测得时互不相同，测得的多个再现信号代表磁化状态的组合所确定的多个磁化状态。
按照本发明的一个实施例，在上述记录和再现方法中最好是，所用的磁光记录介质是一种含两个磁性层的磁光记录介质，它能够基于四个组合磁化状态作四值记录，用波长λ1再现时从四个磁化状态测得的再现信号θ2至θ4幅值不同于用波长λ2再现时测得的幅值，其中两个磁性层分别用波长为λ1和λ2的光束照射，由各个反射光束再现的信号被至少一种值加以限幅(slice)，分别得到各个二值或多值再现信号，各个波长的二值或多值再现信号经过互相的过逻辑运算以再现四值记录的信息。
按照本发明第一方面的记录和再现方法原理现说明如下。本说明是以含两个磁性层(记录层)的磁光记录介质上记录四值信号的再现为例，此磁光记录介质是为以下描述的第一个实施例制作的。图3(a)画出按照以下描述的第四个实施例、中记录方法的第一和第二磁性层(记录层)磁化状态。根据第一和第二磁性层上磁化方向的组合，四个组合的磁化状态(↑↑)，(↑↓)，(↓↑)，(↓↓)存在于磁光记录介质中。各种磁化状态是按照从第一磁性层到第二磁性层的顺序描绘的。四个组合的磁化状态分别对应于记录的四值信号，即，“0”，“1”，“2”，“3”。四值信号的记录是遵照各个实施例中解释的记录原理完成的，在记录时将分别为H0，H1，H2，H3的外磁场强度加到磁光记录介质上。
至于根据四个磁化状态组合记录的信息，磁光记录介质被λ1＝443nm和λ2＝780nm的再现光束照射，并由此得到反射光束，为的是使表观克尔(Kerr)转角的大小规定为再现信号。术语“表观克尔转角”此处表示，用再现光束照射磁光记录介质，从反射光束测得的克尔转角。由于记录介质中保护层上的多次干涉效应或记录层的法拉第效应，测得的表观克尔转角值大于代表磁化层实际磁化状态的克尔转角值，表观克尔转角也称为“有效克尔转角”。图3(b)表示λ1＝443nm再现光束再现的各个状态输出信号相对值，以及图3(c)表示用λ2＝780nm再现光束再现的各个状态输出信号相对值。至于按照本发明的记录和再现方法中用到的磁光记录介质，在再现光束下测得的表观克尔转角随再现光束的波长而变化，尤其是由于第一介电层中再现光束的多次干涉而变化。如图2所示，由各个磁性层组合确定的四个磁性状态“0”，“1”，“2”，“3”下的再现信号强度，即表观克尔转角，随再现光束波长而变化。在图2中，状态“1”与“0”之间克尔转角差值F，状态“0”与“3”之间克尔转角差值E，和状态“3”与“2”之间克尔转角差值D在波长λ＝630nm附近大致相等。然而，在较长波长区，例如，状态“2”与“3”之间克尔转角差值A和状态“0”与“1”之间克尔转角差值B在波长λ＝780nm处甚大于波长λ＝630nm处相应的克尔转角差值D和F。另一方面，在较短波长区，尤其在443nm附近，状态“3”与“0”之间克尔转角差值C甚大于波长λ＝630nm附近相应的克尔转角差值E。根据以上这些事实，可以确认，采用单个波长630nm，将信号幅度按照状态“0”，“1”，“2”，“3”分成四个值进行测量，与此比较，采用两种波长443nm和780nm，对这四个状态进行区分和测量，后者能够获得较高的信噪比。按照本发明的实施例，采用λ1＝443nm再现光束测得的再现信号，用适当的幅值加以限幅，分成对应于状态“0”或“1”和状态“2”或“3”的二值幅度，同时用λ2＝780nm再现光束测得的再现信号，用两个适当的幅值加以限幅，分成对应于状态“0”或“3”，状态“1”，和状态“2”的三个幅度，从而获得了两系列二值信号，由此可以再现记录在多层(二层)上的记录信号。
按照本发明的第二方面，提出了一个含多个磁性层的磁光记录介质上记录和再现方法，其中多值信息或多个二值信息列以各个磁性层的磁化状态组合记录在磁光记录介质上，多值信息或多个二值信息列的再现是基于各个磁性层的磁化状态集合，其特征是，
多个磁性层分别用波长λ1和λ2的光束照射，记录在一个磁性层上的信息用波长为λ1的光束再现，记录在另一个磁性层上的信息用波长为λ2(λ2≠λ1)光束再现，因此，信息是从每一磁性层上独立地被再现的。
在上述记录和再现方法中，最好是，所用磁光记录介质是这样的磁光记录介质，用波长λ1测得的多个再现信号强度的顺序与用波长λ2测得的各不相同，测得的多个再现信号强度代表磁化状态的组合所确定的多个磁化状态。
在上述记录和再现方法中，最好是，所用磁光记录介质是含两个磁性层的磁光记录介质，能够基于四个组合磁化状态作四值记录，用波长λ1测得四个组合磁化状态的再现信号θ1至θ4的大小顺序(order)与用波长λ2测得的不同，其中，一个磁性层上的二值信息采用波长为λ1的光束再现，另一个磁性层上的二值信息采用波长为λ2的光束再现。在此实施例中，二值信号通过在一预定幅度上的限幅转换成另一二值信号，用波长λ1测得含四个磁化状态的再现信号可允许对应一个磁性层的二值磁化状态，二值信号通过在一预定幅度上的限幅转换成另一二值信号，用波长λ2测得含四个磁化状态的再现信号可允许对应另一个磁性层的二值磁化状态。
结合参考图5和图6，按照本发明第二方面的记录和再现方法原理现说明如下。图6(a)画出本发明第二个实施例中制作的磁光盘第一磁性层和第二磁性层记录的磁化状态。根据第一和第二磁性层上磁化方向的组合，四个组合的磁化状态(↑↑)，(↑↓)，(↓↑)，(↓↓)存在于磁光记录介质中。四个组合的磁化状态分别对应记录的四值记录信号，即，“0”，“1”，“2”，“3”。将强度为H0，H1，H2，H3的外磁场分别加到磁光记录介质上，就记录了四值信号。第一磁性层上的信息和记录在第二磁性层上的二值信息可以分别采用λ1＝443nm的再现光束和λ2＝780nm的再现光束独立地被确定。用于按照本发明记录和再现方法的磁光记录介质具有图5所示的特征，一条代表某一磁化状态(由两个磁性层的磁化状态所确定)下表观克尔转角随波长变化的曲线与另一条代表另一磁化状态下表观克尔转角随波长变化的曲线相交，其交点在两个再现波长λ1和λ2之间范围内(图5中一条曲线代表状态“0”，另一条曲线代表状态“3”)。通过调整再现波长λ1与λ2下第一介电层和多个磁性层的光程长度(厚度和折射率)，能够具体地获得这一特征。图6(b)和图6(c)表示采用λ1和λ2光束再现的各个磁化状态下的信号输出相对值。至于这种记录介质，状态“0”的再现信号幅度(表观克尔转角)与状态“3”的再现信号幅度在630nm附近(图5)相交。因此，状态“0”和状态“ 3”的再现信号大小的顺序用λ2＝780nm与用λ1＝443nm是不同的。就是说，在用λ1＝443nm再现光束再现时的信号输出按顺序“2”，“3”，“0”，“1”减小，而用λ2＝780nm再现光束再现时的信号输出按顺序“2”，“0”，“3”，“1”减小。于是，当再现信号是在图6(b)所示λ1＝443nmn处再现信号输出的中间值被限幅时，则可以把两个状态“2”和“3”的一组与两个状态“0”和“1”的一组区分开来。根据对两组状态的磁化状态进行检验，可以确认，两个状态“2”和“3”由这一组与两个状态“0”和“1”即一组可以基于第一磁性层的磁化状态识别为二值信息。就是说，两个状态“2”和“3”都为第一磁性层的磁化状态↓，而两个状态“0”和“1”都为第一磁性层的磁化状态↑。所以，以λ1＝443nm处再现信号输出的中间值对再现信号限幅得到的二值信号可允许对应于第一磁性层的二值磁化状态。另一方面，当再现信号是用图6(c)所示λ2＝780nm处再现信号输出的中间值被限幅时，则可以把两个状态“2”和“0”的一组与两个状态“3”和“1”的一组区分出来，这两组可以被认为是二值信息。根据对状态“2”和“0”这一组和状态“3”和“1”那一组的磁化状态进行检验，在第一组中，第二磁性层的两个磁化状态都是↑，而在后一组中，第二磁性层的两个磁化状态都是↓。所以，用λ2＝780nm处再现信号输出的中间值对再现信号限幅得到的二值信号可允许对应于第二磁性层的二值磁化状态。因此，采用图6(b)和图6(c)所示再现信号特征的磁光记录介质，通过选取再现光束波长λ1或λ2，就能够独立地再现记录在第一磁性层上的二值信息和记录在第二磁性层上的二值信息。在这个实施例中，将照射激光束的焦点调节到执行再现的磁性层上是不必要的。
再现光束波长并不具体地限制在本发明磁光记录介质上记录和再现方法中。然而，再现光束波长最好在λ1＝350nm至900nm范围，因为这个范围是在现有各种激光设备能够发射的波长区域或是通过SHG(二次高阶谐波发生器)器件组合能够发射的波长区域。再现光束波长λ2最好与波长λ1之差不小于50nm，为的是以高信噪比将各个磁性层上多个信息分开。在上述记录和再现方法中，可以发射λ1和λ2这样的两个光束，使这两个光束会聚在磁光记录介质上记录区域的不同部分。
在按照上述第二方面的记录和再现方法中，波长λ1或λ2的光束再现记录在一个磁性层(记录层)上的信息，而记录是把再现的信息与在另一磁性层上待记录的信息相结合而完成的，所以只有在另一磁性层的信息才可以真正(virtual)重写。在按照本发明第二方面的记录和再现方法中，记录在每一磁性层上的信息可以通过对每一磁性层使用不同的波长独立地再现。所以，当只有一个磁性层要重写时，允许再现光束领先于记录光束，则不需重写的另一个磁性层上信息先再现，为的是在一个记录磁道上实现扫描，将再现的信息与待记录在磁性层上要重写的信息相结合，形成一个磁场调制信号，使记录光束加热两个磁性层，在加上与调制信号一致的磁场同时完成记录。因而，只有一个磁性层被重写。
按照本发明的第三方面，提供一个用于按照本发明第一方面记录和再现方法的磁光记录介质，该记录介质包括衬底上多个磁性层，记录在磁性层上的多值信息是基于多个磁性层的磁化状态组合，该记录介质的特征是：
采用波长为λ1再现光束测得的各个克尔转角大小之比率与采用波长为λ2再现光束测得的时互相同，其中各个克尔转角是从磁化状态组合所确定的多个磁化状态读出的。
在上述磁光记录介质中，最好是，调节构成磁光记录介质的各层光程长度，使得采用波长为λ1再现光束测得的各个克尔转角大小之比率与采用波长为λ2再现光束测得的各不相同，其中各个克尔转角是从磁化状态组合所确定的多个磁化状态读出的。
按照本发明的第四个方面，提供一个用于按照本发明第二方面记录和再现方法的磁光记录介质，该记录介质包括衬底上多个磁性层，记录在磁性层上的多值信息或多个二值信息列是基于多个磁性层的磁化状态组合，该记录介质的特征是：
从磁化状态组合所确定的多个磁化状态读出的克尔转角大小随再现光束波长的各不相同；以及
该磁光记录介质有这样的磁光特性，一条代表某一组合磁化状态下测得的克尔转角随再现光束波长变化的曲线与另一条代表至少一种其他组合磁化状态下测得的克尔转角随再现光束波长变化的曲线相交，其交点在再现光束波长λ1至λ2的波长范围内。
在上述磁光记录介质中，最好是，该磁光记录介质在衬底上至少有一个介电层和多个磁性层，调节这一个介电层和多个磁性层的光程长度，使该磁光记录介质具有这样的磁光特性：一条代表某一组合磁化状态下测得的克尔转角随再现光束波长变化的曲线与另一条代表至少一种其他组合磁化状态下测得的克尔转角随再现光束波长变化的曲线相交，其交点在再现光束波长λ1至λ2的波长范围。
按照本发明的磁光记录介质通常可包含第一介电层，第一磁性层(记录层)，第二介电层，第二磁性层(记录层)，辅助磁性层，第三介电层，金属反射层，和保护层，以上各层相继地重叠在透明衬底上。上述结构最适合于磁场调制记录。然而，本发明不受这种结构的限制。采用各种与记录系统相适应的结构是允许的。
提供的第一介电层是为了使再现光束发生多次干涉从而增加表观克尔转角，这一层通常是由无机介电材料构成，其折射率大于透明衬底的折射率。适用于第一介电层的材料包括，如硅，铝，锆，钛，钽的氧化物或氮化物，尤其适用的是SiN。对于本发明磁光记录介质而言，重要的是，通过控制第一介电层的光程长度，即第一介电层的折射率和厚度，使该记录介质具有本发明第三和第四方面中规定的特征。当第一介电层是由SiN构成时，其折射率最好在1.90至2.40之间。借助干法，如溅射方法制作SiN过程中，调整与SiNx构成一致整的溅射保护气体混合比，就能制成具有上述折射率SiN构成的第一介电层。第一介电层的最佳厚度在400至1,000埃之间。
本发明磁光记录介质的磁性层可以由竖直方向可磁化的非结晶薄膜构成，此薄膜包括稀土金属一过渡金属系合金。尤其是，当记录是按照磁场调制系统实现时，磁性层最好是由下列通用分子式表示的材料构成：
    (Tb100-AQA)XFe100-Z-Y-ZCOYMZ其中：
15原子百分数≤X≤40原子百分数
5原子百分数≤Y≤20原子百分数
O原子百分数≤Z≤15原子百分数
O原子百分数≤A≤30原子百分数其中M是选自Nb，Cr，Pt，Ti，和Al构成的一组中至少一个元素，Q是选自Gd，Nd，和Dy构成的一组中至少一个元素。
若记录层包含两个磁性层，第一磁性层和第二磁性层都可以由上述成分的稀土金属-过渡金属系合金构成。第一磁性层的最佳厚度为20至200埃，第二磁性层的最佳厚度为50至500埃。第一和第二磁性层可以取各自居里温度和厚度的各种组合。然而，第一和第二磁性层的居里温度最好尽可能互相接近，为的是使每一层上记录的磁区有同样的尺寸。较好的是，各层居里温度之差在30℃以内。各层具有相同居里温度是最好的。也可以将三个或更多的磁性层重叠而形成薄膜。
辅助磁性层加到记录用的磁性层上，使辅助磁性层在磁性层记录(即，磁化方向转换)时起到控制外界条件的作用。提供的辅助磁性层是为了，例如，在记录过程中控制外磁场的区域，此外磁场产生每一方向(↑或↓)上的磁化状态，使得在互不相同的记录条件下产生磁化状态的组合，这些磁化状态形成在记录用的重叠磁性层中每一层上。辅助磁性层可以是，例如竖直方向可磁化的稀土金属-过渡金属系结晶薄膜，或选自贵金属Pt，Al，Ag，Au，Cu，和Rh一组中至少一个元素和选自过渡金属Fe，Co，和Ni一组中至少一个元素构成的合金薄膜，或者由过渡金属Fe，Co和Ni单一物质构成，或是这些过渡金属合金薄膜。辅助磁性层的厚度可以在5至1500埃之间。
金属反射层反射已经穿过各层的再现光束，并将此再现光束返回到透明衬底，由于在穿过磁性层的传送过程中法拉第效应的作用，就能够增大表观克尔转角。金属反射层最好是由以下合金构成，该合金包含选自Al，Ag，Au，Cu，和Be一组中至少一个金属元素和选自Cr，Ti，Ta，Sn，Si，Pe，Nb，Mo，Li，Mg，W，和Zr一组中至少一个金属元素。
第二和第三介电层使穿过各层的再现光束产生多次干涉，以增大克尔转角，如同对第一介电层描述的原理一样。第二和第三介电层可以由构成第一介电层那组材料构成。此外，各个介电层和金属反射层也起到热控制制层的作用，以获得适当的记录功率灵敏度或适当的记录功率容限，这些介电层和金属反射层还有防止化学侵蚀，保护记录层的作用。第二和第三介电层以及金属反射层都是可以省去的任选层。
此处使用的透明衬底是由透明树脂材料构成的，它包括，如聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，和环氧树脂，预定格式图样形成在这些树脂材料上。
保护层是最上面的一层，它可以由诸如紫外固化的树脂构成。具有上述结构的磁光记录介质最好是采用干法，如用溅射和气相淀积的方法制成。
包含在本发明磁光记录介质中的第一至第三介电层的每一层，第一和第二磁性层，以及辅助磁性层，要按照表观克尔转角随再现光束波长变化的方式适当地调整各层的厚度，测得的各个表观克尔转角取决于每一磁性层磁化状态的组合所确定的多个磁化状态。具体地说，调整每一层的厚度，使得在两个选定再现光束波长下测得的表观克尔转角大小之比率和/或大小之顺序是不同的，表观克尔转角大小决定于多个组合的磁化状态。
图1画出第一个实施例制作的本发明磁光盘的横截面结构的草图，它说明用两个不同波长λ1和λ2再现光束照射磁光盘的情形。
图2画出四个磁化状态下表观克尔转角与波长关系的曲线，这四个磁化状态由第一个实施例制得的磁光盘中两个磁性层的磁化状态组合所确定。
图3画出四个磁化状态下信号输出相对值的曲线，这四个状态由第一个实施例制得的磁光盘中两个磁性层的磁化状态组合所确定。图3(a)画出两个磁性层上记录的磁化状态，图3(b)画出采用λ1＝443nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值，图3(c)画出采用λ2＝780nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值。
图4画出第二个实施例制作的本发明磁光盘横截面结构草图，它说明用两个不同波长λ1和λ2再现光束照射磁光盘的情形。
图5画出四个磁化状态下表观克尔转角与波长关系的曲线，这四个磁化状态由第二个实施例制得的磁光盘中两个磁性层的磁化状态组合所确定。
图6画出四个磁化状态下信号输出相对值的曲线，这四个状态由第二个实施例制得的磁光盘中两个磁性层的磁化状态组合所确定。图6(a)画出两个磁性层上记录的磁化状态，图6(b)画出采用λ1＝443nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值，以及图6(c)画出采用λ2＝780nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值。
图7画出加在第一个实施例制得的磁光盘上的磁场与采用λ1＝443nm测量光束测得的克尔转角之间关系的滞变曲线。
图8画出按照第四个实施例中磁场调制系统的记录方法略图。图8(a)表示待记录的二值信号列，图8(b)表示这个列的组合信号，图8(c)表示将图8(b)所示的组合信号合成为输入到磁性线圈的调制信号的过程，图8(d)表示加到磁光盘上的外磁场，图8(e)表示图8(d)所示外磁场下射出的光脉冲列，图8(f)表示由记录形成的磁区排列。
图9表示采用λ1的再现光束再现第一层上信息的情形，同时按照第七个实施例所述记录方法采用λ2的记录光束对第一层和第二层作记录。
图10表示按照第七个实施例所述记录方法，在第二磁性层上信息重写之前和之后第一磁性层和第二磁性层的磁化状态。图10(a)画出记录下的记录符号的磁区排列，图10(b)表示第二磁性层重写之前第一和第二磁性层上二值信息和磁化状态，图10(c)表示用于重写的记录信号，图10(d)表示磁场调制系统加上的调制磁场，图10(e)表示重写之后第一和第二磁性层上二值信息和磁化状态。
图11画出按照第七个实施例中记录方法，采用波长为λ1的再现光束和波长为λ2的记录光束照射的两个位置，
图12画出按照第七个实施例中记录方法，采用波长为λ1的再现光束和波长为λ2的记录光束照射的另外两个位置。
图13画出四个磁化状态下信号输出相对值的曲线，这四个状态由第三个实施例制得的磁光盘中两个磁性层的磁化状态组合所确定。图13(a)画出两个磁性层上记录的磁化状态，图13(b)画出采用λ1＝443nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值，图13(c)画出采用λ2＝780nm再现光束再现时四个状态下的信号输出相对值。
图14表示按照第四个实施例所述再现方法，记录在第一和第二磁性层上信息的再现过程。图14(a)画出记录在第一和第二磁性层上的二值信息，图14(b)画出记录的磁区，图14(c)画出记录在第一和第二磁性层上的磁化状态和二值信息，图14(d)画出采用λ2＝780nm再现光束再现的信号，图14(e)画出采用λ1＝443nm再现光束再现的信号，图14(f)表示用S1对图14(d)所示信号限幅得到的二值信号，图14(g)表示用S2对图14(d)所示信号限幅得到的二值信号，图14(h)表示用S3对图14(e)所示信号限幅得到的二值信号，以及图14(i)表示按照(g)-(h)+(f)*计算得到的二值信号。
图15表示按照第六个实施例所述再现方法，记录在第一和第二磁性层上信息的再现过程。图15(a)画出记录在第一和第二磁性层上的二值信息，图15(b)画出记录的磁区，图15(c)画出记录在第一和第二磁性层上的磁化状态和二值信息，图15(d)画出采用λ2＝780nm再现光束再现的信号，图15(e)画出采用λ1＝443nm再现光束再现的信号，图15(f)表示用S1对图15(d)所示信号限幅得到的二值信号，图15(g)表示将图15(f)所示信号倒置得到的二值信号，图15(h)表示用S2对图15(e)所示信号限幅得到的二值信号。
图16表示采用单一波长再再光束的四值信号再现过程。图16(a)和图16(b)画出四值记录信号，图16(c)画出记录磁区排列，图16(d)画出再现的信号。
图17表示本发明磁光记录介质各个记录层的磁特性及其记录原理。图17(a)画出一个磁性层(第二记录层)上信号强度与外磁场的关系曲线，辅助磁性层加在那一磁性层上，图17(b)画出第一记录层上信号强度与外磁场的关系曲线。
图18概要地画出第八个实施例制作的磁光盘横截面结构。
图19画出克尔转角随测量波长变化的曲线，一个是稀土金属-过渡金属合金薄膜，一个是石榴石薄膜，这两个薄膜用在第八个实施例中制作的磁光盘的磁性层。
以下结合参考附图详细地说明本发明磁光记录介质的各个实施例以及记录和再现方法。
第一个实施例(磁光记录介质的第一个实施例)
在此实施例中，制作含两个磁性层的磁光盘，根据所加磁场的大小与磁场调制系统一致，就可以在磁光盘上作“0”，“1”，“2”，“4”的四值记录和再现。首先，将压模装入注模机内，使聚碳酸酯材料喷注成形，制成聚碳酸酯的透明衬底，衬底包含导槽及在其上面形成的预定格式信号。利用带多个溅射膜形成室的连续溅射设备，在制得的聚碳酸酯衬底上形成重叠的各层薄膜。氩气或氩/氮混合气体用作溅射的保护气体。将该衬底放入第一薄膜形成室内。采用SiN作为溅射靶，采用压强为0.3Pa的Ar/N2混合气体作为溅射气体，其中N2的分压强占10％，由折射率为2.1SiN构成的第一介电层在衬底上形成厚度为100nm薄膜。接着，将衬底移入第二薄膜形成室。采用TbFeCo合金作靶，在0.3Pa氩气压强下，成分为Ti22Fe68Co10的第一磁性层做成厚度为15nm薄膜。接着，将衬底转移到第三薄膜形成室。在与制成第一介电层为SiN薄膜的相同溅射条件下，在磁性层上制成厚度为10nm SiN构成的第二介电层。接着，在第四薄膜形成室内，在0.3Pa的氩气压强下。还是采用TbFeCo合金作靶，含成分Tb31Fe58Co11的第二磁性层形成厚度为35nm薄膜。将衬底移入第五薄膜形成室。采用PtCo合金作溅射靶，采用压强为0.3Pa的氩气作为溅射气体，成分为Pt90Co10的辅助磁性层形成厚度为50nm薄膜。在第六薄膜形成室内，在与制成第一介电层相同的溅射条件下，在磁性层上形成SiN薄膜，得到厚度为100nm由Si构成的第三介电层。将叠层的聚碳酸酯衬底从溅射设备中取出。紫外固化保护树脂旋转涂敷在衬底的最上层以形成保护膜。
如图1所示，这样制成的磁光盘具有含聚碳酸酯衬底1的结构，成分为SiN的第一介电层2，成分为Tb22Fe68Co10的第一磁性层3，成分为SiN的第二介电层4，成分为Tb31Fe58Co11的第二磁性层5，成分为Pt90Co10的辅助磁性层6，成分为SiN的第三介电层7，和紫外固化保护树脂8重叠在此衬底上。图1大致画出再现时两个不同波长λ1和λ2的激光束分别穿过会聚透镜的光路。
在制得的磁光盘中，第一磁性层含较多过渡金属成分，其居里温度Tc为230℃，第二磁性层含较多稀土金属成分，其居里温度Tc为220℃。第二和第三介电层的折射率都是2.1，与第一介电层的折射率相同。
上述磁光盘与本发明者在公开的日本专利申请No.8-129,784和以下文献中描述的磁光记录介质结构一致，这些文献是K.Shim azaki，M.Yoshihiro，O.Ishizaki，S.Ohnuki和N.Ohta“磁多值磁光盘”，1994年国际磁光记录专题讨论会(Magnto-Oplical RecordingInt.Sym p.1994)，截止日期后技术文摘，No.27-S-01，P.4，1994；光数据存储(Oplical Data Storage)，技术文摘PP.59-60，1994。以下结合多值记录和再现原理并参照图17简要地说明这种类型磁光记录介质的结构。图17所示磁光记录介质基本上具有与图1所示磁光记录介质相同的结构，这种磁光记录介质至少有两个或多个磁性层3，5重叠在衬底1上。至少一个磁性层是用这样的磁光记录薄膜形成的，其中记录状态相对于待加的外磁场而言处在两个或多个不同的磁场区。其他一个或多个磁性层则是用这样的磁光记录薄膜形成的，其中至少一个或多个记录状态处在与前述磁性层不同的一个或多个磁场区。
第二记录层包括竖直方向可磁化的非结晶薄膜5，与此薄膜靠近的是辅助磁性层6，竖直方向可磁化的非结晶薄膜5包含稀土金属-过渡金属系的非结晶合金，其中，在室温至居里温度范围，或在室温至记录或擦除时可达到的最高温度范围，稀土金属的亚晶格磁矩占主要成分。
至于辅助磁性层6，与其成分有关，各向异性的竖直磁化能量等于或小于形成各向异性的能量。因而，在加上外磁场之前，可以将磁化方向引到面内方向(此方向平行于辅助磁性层6薄膜平面)。当如此调整好的辅整助磁性层6加热到居里温度相近的温度时，将外磁场加到辅助磁性层6上，则磁化方向就从面内方向升起来，产生一个沿外磁场方向的磁矩分量，使相互耦合力作用在竖直方向可磁化的非结晶层5中过渡金属的磁矩上，此非结晶层5与辅助磁性层6重叠接触。所以，由竖直主向可磁化的非结晶层5与辅助磁性层6重叠构成的第二磁性层，其记录信号强度随外磁场的变化有两个峰值，如图17(a)所示。
第一记录层3是用这样的磁光记录薄膜构成，其中至少一个或多个记录状态处在与第二记录层(5，6)不同的一个或多个磁场区。所以，第一记录层可以只用一个磁性薄膜构成，其中，一个记录状态处在不同于第二记录层(5，6)的磁场区，如图17(b)所示。或者，所用的第一记录层可以是与第二记录层(5，6)相同类型的竖直方向可磁化的非结晶薄膜与辅助磁性薄膜构成，第一记录层中两个记录状态处在与第二记录层(5，6)不同的磁场区。
采用具有上述记录磁场特性的磁光记录介质，记录时按照第四个实施例中描述的记录方法，则形成的图3(a)和图6(a)所示磁化状态可以与所加的外磁场一致。
在这个实施倒中制得的磁光盘可适用于以下要描述的再现方法，其中多值信息可以采用不同波长λ1＝443nm和λ2＝780nm的两个光束再现。按照说明本发明第一方面的记录和再现方法一节中解释的再现原理，用波长为λ1的再现光束，再现信号分成状态“0”或“1”与状态“2”或“3”的二值(二元值)，用波长为λ2的再现光束，得到状态“0”或“3”与“1”与“2”的两个二值信号列。之后，这两个二值信号经过逻辑运算，可以在高信噪比下再现所记录的四值信息。
图7画出克尔滞变曲线，它说明克尔转角随加在磁光盘记录薄膜上外磁场强度的变化关系。在图7中，用于测量的光束波长为λ1＝443nm。当外磁场为零时，各个状态“0”，“1”，“2”，“3”的克尔转角表示剩余的表观克尔转角。在再现时得到对应于各个剩余克尔转角的信号。图2中的曲线代表每一磁化状态中克尔转角的大小与再现光束波长的关系，这种关系可用来说明再现方法的原理，图2曲线是利用各种波长再现光束得到图7所示克尔滞变曲线，并根据从中得到的数据画出的。
第二个实施例(磁光记录介质的第二个实施例)
在此实施例中，除了第一介电层厚度为60nm的SiN，第一磁性层厚度为7nm的Tb22Fe68Co，第二介电质厚度为7nm的SiN，和第二磁性层厚度为40nm的Tb31Fe58Co11，以调整多次干涉以外，其余采用与第一个实施例所述的同样方法制作磁光盘，在制作SiN层的溅射过程中，使Ar/N2混合气体中N2的分压强占5％，就把SiN的折射率控制在2.25。图4画出所制得的磁光盘横截面结构。
此实施例制得的磁光盘适用于以下描述的再现方法(第五个实施例)，利用两个不同波长的光束，可以独立地从每个磁性层上再现信息。按照说明本发明第二方面的记录和再现方法一节中解释的再现原理，分别利用λ1＝443nm的再现光束独立地再现第一磁性层的二值磁化状态和利用λ2＝780nm的再现光束独立地再现第二磁性层的二值磁化状态，这样做是可能的。
第三个实施例(磁光记录介质的第三个实施例)
除了第一和第二磁性层都含有较多稀土金属成分以外，按照与第二个实施例所述制作磁光盘相同的方法制成磁光盘，第二个实施例中只有Tb31Fe58Co构成的磁性层含较多的稀土金属成分。通过加上四个强度值的磁场，四值样本信号就记录在这个磁光盘上。图13(b)和图13(c)分别表示用λ1＝443nm和λ2＝780nm再现时，再现输出相对值、外磁场强度与记录的磁化状态三者之间的关系。在采用λ2＝780nm再现光束再现的情况中，信号幅度按照状态“3”，“1”，“2”，“0”的顺序减小。然而，在采用λ1＝443nm再现光束再现的情况中，信号幅度按照状态“3”，“2”，“1”，“0”的顺序减小。状态之间再现信号幅度顺序的这种差别就可以实现第六个和第七个实施例所述的记录和再现方法。
第四个实施例(磁光记录介质上记录的第一方法)
在此实施例中，用调制成时钟周期脉冲形式的记录激光束照射磁光盘的同时，加上与记录信号一致的四值调制外磁场，则按照磁场调制的四值信号就记录在第一个实施例中制得的磁光盘上。首先，将图1所示的磁光盘安装到记录介质驱动单元，如转台上。光度头放在衬底1的一侧，磁头放在保护膜7的一侧。启动记录介质驱动单元。磁光盘以相对于光度头和磁头的线性速度7.54m/s旋转，光度头和磁头都定位在记录的预定磁道。之后，记录下图8(a)所示的记录信号。从半导体激光器射出的λ＝780nm光束用作记录激光束，将记录功率调节到9.5mW实现记录。图8(a)中上一行和下一行的2比特信号分别表示要记录在磁光盘中第一和第二磁性层上的信号。利用画在图8(a)中上一行和下一行的信号组合记录下四值信息。两行上每一个信息段依次地组合，给出图8(b)所示的一个信号列。这一信号列受到按图8(c)所示时间图的处理，得到图8(c)中最下面一行所示的信号列。得到的信号被送入到与记录时钟同步的磁头。因此，图8(d)所示的四值磁场H0至H3从磁头加到磁光盘。在外磁场转换成预定值之后，图8(e)所示的光脉冲从光度头射出，使每一磁性层上光脉冲照射部分被加热到外磁场能使磁化方向倒转的温度，由于上述操作的结果，基于第一和第二磁性层磁化状态组合的四个磁化状态按照外磁场的大小记录在每一光脉冲照射部分。四个磁化状态用添加在圆形符号内的花纹加以区别。基于四个磁化状态的记录也可以按照上述相同的操作在第二和第三个实施例制得的磁光记录介质上实现。
可以利用上述公开的日本专利申请No.8-129,784描述的系统和信号调制电路，实现磁场强度的信号调制，就是说，在该信号调制电路中，记录信号分开成偶数位和奇数位，接着作波形处理，如时间调整和脉冲长度调整。之后，用不同增益的两个放大器分别对偶数位和奇数位进行放大，将得到的结果相加。其后，利用磁头驱动电路对相加的信号作电压-电流转换。如此就从磁头将外磁场加上。或者，可以采用另一种信号调制电路，就是说，记录信号分开成偶数位和奇数位，接着作波形处理，如时间调整和脉冲长度调整。之后，用相同增益的两个放大器分别对偶数位和奇数位进行放大。其后，利用不同的磁头驱动电路对每一个放大的信号作电压-电流转换。如此就从含多个线圈的磁头将外磁场加上。当然，可以利用别的磁场产生单元如电磁线圈替代磁头。还可以用，各含一个线圈的两个磁头紧密排列，使外磁场是从每一磁头加上的，
在按照上述磁场强度调制系统的信号记录中，激光束可以是恒定强度射出，或周期性地射出，即激光束具有脉冲形式。
第五个实施例(磁光记录介质上再现的第一方法)
以下，说明第四个实施例中四值记录磁光盘的再现方法。图16概要地表示记录在含两个磁性层的磁光记录介质上的信号，这种记录介质是由本申请者在公开的日本专利申请No.8-129,784以及以下文献中披露的，这些文献是K.Shim azaki，M.Yoshihiro，O.Ishizaki，S.Ohnnki和N.Ohta，“磁多值磁光盘”，1994年国际磁光记录介质专题讨论会，截止日期后技术文摘No.27-S-01，P.4，1994；光学数据存储(OptiacalData Storage)，技术文摘，PP.59-60，1994，及其再现系统。在此系统中，图16(a)和16(b)所示四值记录信号列按照上述记录方法记录下来，形成图16(c)所示四种花纹区别的记录磁区。在此方法中，选择记录介质重叠结构与激光束波长的一种组合，使得对应于四个磁化状态相邻两状态间的克尔转角大小之差相等，当信息从记录介质上再现时，测量对应于两个磁性层中磁化状态组合的表观克尔转角。测得的信号用S1至S3的三个幅值加以限幅，得到三个二值信号。四值记录的信号从得到的三个二值信号中再现。在此方法中，再现信号的最大幅度均匀地分成三份，按各个信号幅度分配区域。因而，信噪比是低的。在本发明中，采用本发明的磁光记录介质以及使用不同波长的激光束进行再现，提高了上述方法下得到的信噪比。
现用图14阐明一个实例，其中再现第一个实施例制得的本发明磁光盘上记录的四值信息。图14(a)中所述由两列信号组成的二值信息按照第四个实施例所述记录方法记录下来，图14(a)中第一行的信息记录在第二磁性层上。图14(a)中第二行的信息记录在第一磁性层上。接受记录的各个磁性层的磁化状态表示在图14(c)中，对应于这些磁化状态的记录符号表示在图14(b)中。使用λ1＝443nm和λ2＝780nm不同波长的两激光束再现记录这一信息的磁光盘。He-Cd激光器用作波长λ1的激光源，半导体激光器用作波长λ2的激光源。这种记录介质在λ1＝443nm再现光束波长下的信号输出特性相当于图3(b)所示每个磁化状态。另一方面，在λ2＝780nm再现光束波长下的信号输出特性相当于图3(c)所示每个磁化状态。图2画出表观克尔转角(信号输出相对值)在波长443nm至900nm左右范围内与再现光束波长的关系曲线。使用λ2＝780nm再现光束从这种记录介质得到的再现信号表示在图14(d)中。假定来自磁化状态(↑↓)的再现信号输出幅度为0，并假定来自磁化状态(↓↑)的再现信号输出幅度为6。来自磁化状态(↑↑)和(↓↓)的再现输出的幅度大致为3，这一数值把幅度6与0之间间隔大体上分成两个。幅度6与3之间间隔对应于图2中表观克尔转角之差值A，再现输出幅度0与3之间间隔对应于图2中表观克尔转角之差值B。就是说，可以确认，使用λ2＝780nm再现光束，有相对大的信号幅度差值可用以区分这三个磁化状态，在λ1＝443nm再现光束下的输出表示在图14(e)中。关于从四个磁化状态测得的幅度，假定状态(↑↓)的幅度为4，状态(↑↓)的幅度为0。从状态(↓↓)的再现信号输出幅度极其接近状态(↑↓)的幅度。从状态(↑↑)的再现信号输出幅度极其接近从状态(↑↓)再现的幅度0。再现输出幅度0与4之差对应于图2中所示表观克尔转角之差值C。所以，可以确认，使用λ1＝443nm再现光束，有大的信号幅度差值可用以区别这两个磁化状态。
其次，利用图14(d)所示的限幅值S1和S2，对λ2＝780nm再现光束得到的再现信号加以限幅。于是，得到图14(f)和14(g)所示两个二值信号列(分别用(1)和(2)标明)，利用图14(e)所示的限幅值S3，对λ1＝443nm再现光束得到的再现信号加以限幅。于是，得到图14(h)所示的一个二值信号列(用(3)标明)。
对信号列作逻辑运算(2)-(3)+(1)，得到二值信号列，将它倒置得到如图14(i)的信号列。因此，可以再现第一行上记录的信号列。利用图14(h)所示的信号列可以再现第二行上记录的信号列，即信号列(3)本身。所以，第一行和第二行记录的信号可以分开，由两列二值信号组成的四值信号也可以在更高的信噪比下再现。
在上述实施例中，用波长不同的两再现光束照射磁光盘上磁道的同一位置。然而，可以这样照射，两激光束给出不同的光会聚位置。可以通过调整再现电路来处理这种情况，使两个激光光斑距离不同造成的时间差得到补偿。
第六个实施例(磁光记录介质上再现的第二方法)
在此实施例中，将说明与第五个实施例中所述再现方法不同的再现方法。第二个实施例制得的磁光盘用作记录介质。如图5所示，第二个实施例制得的磁光盘具有以下磁光特性。就是说，一条代表从一人组合磁化状态(由两个磁性层确定)测得的表观克尔转角与波长关系曲线与另一条代表从另一个组合磁化状态测得的表观克尔转角与波长关系曲线相交，其交点在两个再现光束波长λ1与λ2范围内。首先，如图15(a)上下两行所示的两列二值信息，按照与第一个实施例记录方法相同的方法记录下来。记录的区域表示在图15(b)中。每一区域按照两个磁性层之间组合磁化状态的差别用带花纹的圆形符号加以区分。图15(c)画出记录在每一磁性层上的二值信号和磁化状态。记录在上述两个磁性层上的二值信号利用λ1＝443nm和λ1＝780nm不同波长的两个激光束再现。图15(d)画出用λ2＝780nm再现光束得到的信号波形。图15(e)画出用λ1＝443nm再现光束得到的信号波形。
相对于每个磁化状态组合的再现输出幅度，因使用两个再现光束波长λ1和λ2而大不相同，其理由如下。就是说，如图5所示，从表观克尔转角随再现光束波长而变化的那些曲线可以看出，由第一和第二磁性层磁化状态组合所确定的四个状态“↓↑”，“↑↑”，“↓↓”，“↑↓”，在波长为780nm和443nm下，其克尔转角的大小和大小顺序有很大不同。图15(f)所示二值信号(1)是采用λ2＝780nm再现光束再现并用幅度S1对再现信号限幅得到的，其中最大信号强度被一分为二。另外，图15(g)所示二值信号(1)是将得到的二值信号波形倒置而得到的。可以看出，图15(g)所示二值信号(1)与记录在第二磁性层上的二值信号相同。另一方面，图15(h)所示二值信号(2)是采用λ1＝443nm再现光束再现并用幅度S2对再现信号限幅得到的，其中最大信号强度被一分为二。可以看出，图15(h)所示二值信号与记录在第一磁性层上的二值信号相同。所以，可以明白，采用波长λ1＝443nm对磁光盘再现，能够再现记录在第一磁性层上的二值信息，采用波长λ2＝780nm对磁光盘再现，能够再现记录在第二磁性层上的二值信息。这个再现过程根据以下原理。就是说，按照本发明第二个实施例中对记录和再现方法原理所作说明，用λ1＝443nm再现信号输出的中间值对再现信号限幅，可以把“↓↑”和“↓↓”两个状态与“↑↑”和“↑↓”两个状态区分开来，利用两组磁化状态的二值表示，得到与第一磁性层磁化状态二值表示信号相同的信号。此外，用λ2＝780nm再现信号输出的中间值对再现信号限幅，可以把“↓↑”和“↑↑”两个状态与“↓↓”和“↑↓”两个状态区分开来，利用两组磁化状态之间差的二值表示，得到与第二磁性层磁化状态二值信号倒置相同的信号。因而，记录在多个磁性层上各个信息段可以利用此实施例所述再现方法独立地再现。此外，从两个二值输入信号列得到的四值信号也可以利用第五个实施例所述同样方法在高信噪比下再现。
第七个实施例(磁光记录介质上记录的第二方法)
在此实施例中，采用与第四个实施例磁光记录介质上记录方法不同的记录方法，现举例给以说明。在这个记录方法中，第一和第二磁性层中任一层上真正重新写入信息。将激光束会聚到包含在磁光记录介质内的薄膜状重叠的磁性层上，使其温度升高来完成记录，但在这种记录系统中，有选择地只把一层的温度升高到能够记录的温度是极其困难的。为此目的，例如，需要有一种技巧相对地增大两层之间的距离，以偏移激光束光斑的焦点位置，然而，由于达到温度条件是困难的，这种技巧很难实现。因此，本发明提出了以下方法。就是说，事先把不要重新写入信息的磁性层(例如，第一磁性层)上信息再现和贮存起来。在重写信息时，利用单一激光束将第一和第二磁性层都加热到记录温度(居里温度)，使读出信息再记录到第一磁性层上，新的信息记录在要重写的第二磁性层上。按照这个方法，第一磁性层上的信息显然保持原样，只有第二磁性层上重新写入新的信息。因此，只有一个磁性层是重写。
下面，参照图9和图10说明一个特定的方法。第二个实施例制得的磁光盘用作记录介质。因此，当磁光盘按照上述第六个实施例说明的再现方法操作时，则采用波长λ1＝443nm再现光束可以再现第一磁性层上的信息，记录介质上采用波长λ2＝780nm的再现光束，可以再现第二磁性层上的信息。图9所示的两个激光光源是在信息记录时使用的，将两个激光束会聚，使它们沿着记录磁道方向在前后位置上互相偏离。即，为了在磁光盘上扫描，λ1＝443nm的激光束允许超前λ2＝780nm的激光光束。λ1＝443nm的激光束用作再现时的光源，λ2＝780nm的激光束用作记录时的光源。假定图10(b)所示磁化状态列首先记录在磁光盘的两个磁性层上。相应于磁化状态列的磁区表示在图10(a)中，有上述磁区的磁光盘被λ1激光束照射，通过测量来自磁光盘的反射光束再现二值信号(2)(图10(c)中第二行)。再现的二值信号暂时贮存在外存储器中。利用λ1再现光束得到的再现信号对应于第一磁性层上的信息。下一步，将再现信号(2)与第二磁性层上要重写的二值信号(1)(图10(c)中最上面一行)组合得到信号(3)(图10(c)中第三行)，形成待加上的外磁场调制波形(图10(d))。利用λ1再现光束完成再现信息的位置被λ2的光斑围住，第一和第二磁性层都被加热到能够记录的温度。加上与上述组合记录信号一致的外磁场，完成两个磁性层上的记录。图10(e)画出各个记录磁性层上磁化状态和记录在上面的二值信号。按照上述记录方法，第一磁性层上信息再次记录成原有的信息，新的信息只记录在第二磁性层上。调整λ1的再现光斑与λ2的再现光斑之间间距到某一长度，使它更适宜于再现信息的暂存电路和磁场调制电路的运行。至于两个照射光束的光斑位置，这两个光斑可以在图11所示同一磁道的前后位置。或者，这两个光斑位于图12所示相邻的记录磁道上，使波长λ2的记录光束光斑在环行磁道期间，采用波长λ1得到的再现信息暂时贮存在存储器中。
在上述记录方法中，只有第二磁性层上的信息被重写。然而，只有第一磁性层上的信息被重写时，利用波长λ2的激光束和波长λ1的激光束分别为再现光束和记录光束作扫描，使波长λ2的激光光斑领先于波长λ1的激光光斑，就能够在第一磁性层上实现信息的重写。
在上述第六个和第七个实施例中，利用第二个实施例制得的磁光盘完成记录和再现。然而，也允许利用第三个实施例制得的磁光盘。当利用第一个实施例制得的磁光盘时，采用只有一个波长的再现光束就不可能再现一个磁性层上的信息。所以，两个磁性层上的信息用波长λ1和λ2的两个再现光束再现一次，只是一个磁性层上的信息被存储，将这一信息与在另一个磁性层上待记录的信息结合，随后用记录光束记录，因此，实施这样一个记录方法是可能的，其中只是一个磁性层接受重写。第八个实施例(磁光记录介质的第四个实施例)
在上述各个实施例中，含有相同成分(TeFeCo)的稀土金属-过渡金属合金被用于第一和第二磁性层。与此相反，此实施例举例说明，第一磁性层和第二磁性层采用不同材料制成磁光记录介质。本发明的磁光记录介质与公开的日本专利申请No.8-129,784以及下列文献中描述的磁光记录介质结构一致，这些文献是K.Shimazaki，M.Yoshihiro，O.Ishizaki，S.Ohnuki，和N.Ohta，“磁多值磁光盘”，1994年国际磁光记录专题讨论会，截止日期后技术文摘，No.27-S-01，P.4，1994；光学数据存储，技术文摘PP.59-60，1994，这种结构是由本发明者建议的。这种磁光记录介质至少包括两个或多个重叠磁性层。在这些磁性层中，至少一个磁性层是由这样一种磁光记录薄膜构成的，其中记录状态存在于与所加外磁场不同的两个或多个磁场区，其余的磁性层是由那样一种磁光记录介质薄膜构成的，其中至少一个或多个记录状态存在于与上述磁性层不同的磁场区。如在公开的日本专利申请No.8-129,784以及下列文献中描述的，这些文献是K.Shiazaki，M.Yoshihiro，O.Ishizaki，S.Ohnuki，和N.Ohta，“磁多值磁光盘”，1994年国际磁光记录专题讨论会，截止日期后技术文摘，No.27-S-01，P.4，1994；光学数据存储，技术文摘PP.59-60，1994；适用于这种记录介质的磁性层材料包括，例如，磁性氧化物，如石榴石和铁氧体，由贵金属如Pt和Pd，过渡金属如Fe和Co和/或稀土金属如Tb和Gd组成的交替重叠材料，霍斯勒(Heuslar)合金如PtMnSb，以及具有强磁光效应和可形成薄膜的其他材料，如MnBi。现在说明上述结构记录介质的一个具体例子。
当只用稀土金属-过渡金属合金多层薄膜制成的多层记录介质，采用波长不同的多个激光束再现时，各个记录层上的多个信息段可以区分，则在各种再现光束波长下各个记录磁化状态之间克尔转角的相互差别只是由光的多次干涉条件造成的，理由如下。就是说，由于相同类型的材料用于各记录层，该材料本身不会对各个再现光束波长下的克尔转角变化倾向有大的改变。因此，为了增大再现光束波长下各个磁化状态之间克尔转角的差别以及提高再现信号的信噪比，含不同记录材料的叠层用于本发明的多层记录。
图18举出一个例子，其中石榴石薄膜用作第一磁性层(记录层)的记录材料，稀土金属-过渡金属合金用作第二磁性层(记录层)的记录材料。图19画出各种记录材料制成薄膜的克尔转角随测量波长变化曲线。至于稀土金属-过渡金属合金，如TeFeCo，克尔转角随测量波长变短而逐渐减小，如图19所示。另一方面，在石榴石实例中，与稀土金属-过渡金属合金比较，通常，克尔转角随波长的变化而显著改变。如图19所示，石榴石在波长约600nm至800nm范围内给出极小的克尔转角。然而，在波长约400nm至450nm范围内，克尔转角急剧增大，其最大值不小于2度。就是说，当具有图18所示叠层结构的记录介质接受再现时，利用波长在约600nm至800nm范围和约400nm至450nm范围的两个激光束，则石榴石薄膜在波长约600nm至800nm范围内对克尔转角无贡献，它只是起影响多次干涉作用的薄膜。只有稀土金属-过渡金属合金引起的克尔转角对再现信号的贡献占主导地位。另一方面，在波长约400nm至450nm范围的情况下，石榴石薄膜引起的极大克尔转角对再现信号的贡献是主要的。由光学多次干涉引起的各个磁化状态之间克尔转角的差值再迭加到石榴石薄膜产生的效果上。采用波长不同的多个激光束，上述叠层结构就可能改进多层记录介质上的再现效能。
如上所述，按照此实施例磁光记录介质的特征是，多个磁性层直接地或间接地重叠。这些磁性层有这样的性质，各个磁性层之间相对于记录磁场的记录特性是各不相同的，与此同时，各个磁性层之间相对于测量波长的磁光效应，如椭圆率和克尔转角，尤其是其增长点，是各不相同的，采用波长不同的多个激光束来完成记录介质上的再现，可以获得高信噪比下的多层记录。
以下说明具有上述特征记录介质的一个具体实例。首先，利用溅射方法将厚度为80nm的SiN底部基础层，叠层在玻璃衬底上，该衬底带有预制凹痕和导向槽用于激光束光斑的跟踪。在此层上淀积石榴石薄膜作为第一磁性层。此处所用材料是利用热解方法将原子百分数为1的Rb加到石榴石薄膜Bi1Dy2Fe4Al1O12中制成。在此方法中，各种成分的硝酸盐，即Bi(NO3)3·9H2O，Dy(NO3)3·5H2O，Fe(NO3)3·9H2O和Al(NO3)3·5H2O，以预定的浓度溶解在水中，用旋转涂敷，接着通过加热使其干燥和形成结晶。此薄膜的厚度为120nm。TbFeCo/PtCo双层薄膜作为第二磁性层，经厚度为20nm的SiN层叠在上面。成分比为Tb32Fe56.5Co11.5的薄膜形成厚度为45nm的叠层，在此层上成分比为Pt94Co6的合金薄膜形成厚度为45nm的叠层。借助溅射方法，重叠在上面的SiN层构成厚度为100nm的保护层。在其上面旋转涂敷紫外固化树脂，通过紫外线照射使该树脂固化。
最好是，磁化层所用的物质能在每一再现激光束的波长下都有强的磁光效应。此实施例是利用石榴石薄膜和稀土金属-过渡金属合金作为磁性层加以说明的。石榴石薄膜也可以用溅射方法制成。例如，那些可利用的材料包括这一种材料，利用溅射方法在制成的稀土金属-铁-石榴石中以Bi取代稀土元素而得到，如Y275Bi0.25Fe5O12。此外，以基底材料，如(Y，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy)FeO3和(Co，Ni，Fe，Mn)Fe2O4，构成的铁氧体薄膜也是一种具有磁光效应随波长增大特性的材料，因此，这一种材料很适用于本发明。至于稀土元素-过渡金属合金，含轻稀土元素，如Nd的合金系，在短波长区的克尔转角变大。含重稀土元素金属-过渡金属的合金系在短波长区一般会使克尔转角减小。因而，将含轻稀土元素的稀土金属-过渡金属合金与含重稀土元素的稀土金属-过渡金属合金结合，构成一组记录介质的磁性层。当利用具有预定波长的多个激光束在这一记录介质上再现时，则可以获得高信噪比下的多层记录。或者，采厚度为几埃交替重叠的Pt和Co制成薄，在短波长区克尔转角也能变大，这种薄膜也适用于上述的多层记录。磁性层的的重叠顺序和数量可以任意确定。
任何介电质保护薄膜材料可用于每一个SiN层。然而，特别适用的材料包括，如Si，Ti，Al，Ta，Zr，Nb，W的氮化物，氧化物，氟化物，和碳化物。这些保护层的折射率和厚度是鉴于多次干涉和保护性能而选取的。如有必要，可省去这些保护层，如有必要，也可以省去紫外固化树脂层。
磁光记录介质中第一和第二磁性层采用各不相同的材料作为上述的磁性层，这种记录介质可用于按照第四个至第一个实施例的记录和再现方法。于是，有可能得到更高信噪比的再现信号。
或者，第一和第二磁性层都可以由石榴石薄膜构成，每一石榴石磁性层的成分可以调整，能得到图2或图5所示的再现信号-波长特性曲线。在这一安排中，除了多次干涉效应以外，还可能增大在每一磁化状态中克尔转角之差随波长的变化。因而，得到了更高信噪比的再现信号。
在以上各个实施例中，本发明磁光记录介质是按照磁场调制系统接受记录，本发明是以这种情况为例加以说明的。然而，本发明磁光记录介质上的记录方法不局限于磁场调制系统，该方法也适用于光调制系统，其中信号调制是利用记录光束的脉冲频率或记录光束的功率来完成的。本发明的方法适用于带多个磁性层的全光记录介质，其中从多值状态输出的再现信号是不同的，与采用图2和图5所示不同波长再现光束的结果一致。
本发明磁光记录介质能增大多值状态的再现信号强度比，此多值状态是由多个磁性层上磁化方向的组合所确定。因此，再现高信噪比的多值信息是可能的。本发明磁光记录介质也能对每一个磁性层使用不同的波长，再现记录在每一个磁性层上的信息。所以，该记录介质是极其有效的，例如处理相关的信息。
本发明磁光记录介质上的记录和再现方法能利用波长不同的再现光束再现按照本发明的磁光记录介质，与普通再现方法比较，本发明方法能再现高信噪比的信息。按照本发明磁光记录介质上的记录和再现方法，利用本发明磁光记录介质能够独立地再现每一个磁性层上的信息。按照本发明磁光记录介质上的记录和再现方法，能够对多个磁性层中仅仅一个磁性层上重写信息。所以，当使用本发明的磁光记录介质时，适当地选择记录和再现波长，就能独立地记录和再现每一个磁性层上的信息。因此，本发明能够增大磁光记录介质上的记录密度。

Claims (21)

1.一种在含两个磁性层(3，5)的磁光记录介质上再现的方法，其中四值信息以各个磁性层(3，5)的磁化状态组合记录在磁光记录介质上，该四值信息的再现是基于各个磁性层(3，5)磁化状态的集合，该方法的特征是，
该两个磁性层(3，5)分别用波长λ1和λ2(λ2≠λ1)的光束照射，从各个波长反射光束再现的信号分别转换成二值或更高的多值再现信号，然后将各个波长的转换后再现信号经过相互的逻辑运算以再现记录的多值信息，该逻辑运算中可以获得对应于至少一个磁性层的一个磁化状态的二值或更高的多值信息，以再现所记录的四值信息，
其中所用磁光记录介质是这样的一种磁光记录介质，用波长λ1测得的再现信号的强度之比率与用波长λ2测得时互不相同，该再现信号强度是为四个磁化状态而测得的，由磁化状态组合所确定。
2.按照权利要求1的在磁光记录介质上再现的方法，其中所用磁光记录介质是这样一种磁光记录介质，以波长λ1测得的四个再现光束信号强度之顺序与用波长λ2测得时互不相同，该再现信号强度是为四个磁化状态而测得的，由磁化状态组合所确定。
3.按照权利要求2的在磁光记录介质上再现的方法，其中所用磁光记录介质是这样一种磁光记录介质，能够基于四个组合的磁化状态作四值记录，用波长λ1再现时测得的四个磁化状态再现信号θ1至θ4大小与用波长λ2再现时测得时不同，其中：
两个磁性层(3，5)分别用波长λ1和λ2的光束照射，对从各个反射光束再现的信号至少用一个幅度值加以限幅，分别得到二值或更高的多值再现信号，对各个波长的二值或更高的多值再现信号经过相互的逻辑运算以再现由四值记录所记录的信息，该逻辑运算中可以获得对应于至少一个磁性层的一个磁化状态的一个二值信息。
4.按照权利要求1的在磁光记录介质上再现的方法，其中λ1在350nm至900nm范围，波长λ2与λ1之差不小于50nm。
5.按照权利要求1的在磁光记录介质上再现的方法，其中磁光记录介质用λ1的光束和用λ2的光束照射，使两支光束分别会聚到磁光记录介质上记录区域的不同部分。
6.一种在含两个磁性层(3，5)的磁光记录介质上记录和再现的方法，其中四值信息或多个二值信息系列以各个磁性层(3，5)的磁化状态组合记录在磁光记录介质上，四值信息或多个二值信息系列的再现是基于各个磁性层(3，5)磁化状态的集合，该方法的特征是，
该两个磁性层(3，5)分别用波长λ1和λ2的光束照射，记录在磁性层(3，5)中一个磁性层(3)上的信息通过各个磁性层(3，5)磁化状态的组合，用波长λ1的光束再现，记录在另一个磁性层(5)的信息通过各个磁性层(3，5)磁化状态的组合，用波长λ2(λ2≠λ1)的光束再现，因此，信息是从每个磁性层(3，5)上独立地再现，
其中该磁光记录介质是这样一种磁光记录介质，用波长λ1测得的多个再现信号强度的顺序与用波长λ2测得时互不相同，该再现信号强度是为四个磁化状态而测得的，由磁化状态组合所确定。
7.按照权利要求6的在磁光记录介质上记录和再现的方法，其中λ1在350nm至900nm范围，波长λ2与λ1之差不小于50nm。
8.按照权利要求6的在磁光记录介质上记录和再现的方法，其中磁光记录介质用λ1的光束和用λ2的光束照射，使两支光束分别会聚到磁光记录介质上记录区域的不同部分。
9.按照权利要求6的在磁光记录介质上记录和再现的方法，其中记录在两个磁性层(3，5)中一个磁性层(3)上的信息利用射出波长为λ1的光束再现，而利用波长为λ2的记录光束，将再现的信息与待记录在两个磁性层(3，5)中另一个磁性层(5)上的信息结合以实现记录，因此，只有两个磁性层(3，5)中该另一个磁性层上的信息被重写。
10.按照权利要求9的在磁光记录介质上记录和再现的方法，其中所用磁光记录介质是这样一种磁光记录介质，它包含两个磁性层(3，5)，能够基于四个组合的磁化状态作四值记录，用波长λ1测得的四个磁化状态再现信号θ1至θ4大小的顺序与用波长λ2测得时不同，其中：
磁性层(3，5)中一个磁性层(3)上的二值信息用波长为λ1的光束再现，在另一个磁性层(5)上的二值信息用波长为λ2的光束再现。
11.按照权利要求10的在磁光记录介质上记录和再现的方法，对其中二值信号用一预定幅度值加以限幅转换成另一二值信号，用波长λ1测得的四个磁化状态再现信号对应于磁性层(3，5)中一个磁性层(3)的二值磁化状态，对其中二值信号用一预定幅度值加以限幅转换成另一二值信号，用波长λ2测得的四个磁化状态再现信号对应于另一磁性层(5)的二值磁化状态。
12.按照权利要求9的磁光记录介质上记录和再现的方法，其中，通过选择照射在磁光记录介质上的光束波长，信息可以独立地记录在每一个磁性层(3，5)上，信息也可以独立地从每一个磁性层(3，5)上再现。
13.按照权利要求6的记录和再现方法所用的磁性记录介质，它包括衬底之上两个磁性层(3，5)，磁性层(3，5)上四值信息或多个二值信息系列的记录是基于该磁性层的磁化状态组合，其特征是：
克尔转角是从磁化状态组合确定的四个磁化状态中读出，各个克尔转角的大小分别取决于再现光束的波长；以及
该磁光记录介质有这样的磁光特性，一条曲线代表从一个组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，另一条曲线代表从至少一个其他组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，这两条曲线相交在再现光束波长λ1至λ2的波长范围内。
14.按照权利要求13的磁光记录介质，还包括至少一个介电层并且包括衬底之上的磁性层(3，5)，其中，调整该至少一个介电层和该磁性层(3，5)的光程长度，使得该磁光记录介质有这样的磁光特性，一条曲线代表从一个组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，另一条曲线代表从至少一个其他组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，这两条曲线相交在再现光束波长λ1至λ2的波长范围内。
15.按照权利要求13或14的磁光记录介质，其中选择该磁性层(3，5)中至少一个磁性层(3)的磁性材料，使得该磁光记录介质有这样的磁光特性，一条曲线代表从一个组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，另一条曲线代表从至少一个其他组合磁化状态测得的克尔转角随再现光束波长变化的关系，这两条曲线相交在再现光束波长λ1至λ2的波长范围内。
16.按照权利要求15的磁光记录介质，其中至少一个磁性层(3)的磁性材料是石榴石。
17.按照权利要求13的磁光记录介质，还包括衬底之上至少一个介电层(2)，第一和第二磁性层(3，5)，和辅助磁性层(6)，其中第一和第二磁性层(3，5)中至少一个磁性层(3)是用以下通用分子式表示：
(Tb100-AQA)XFe100-X-Y-ZCOYMZ
其中：
原子百分数15≤X≤原子百分数40
原子百分数5≤Y≤原子百分数20
原子百分数0≤Z≤原子百分数15
原子百分数0≤A≤原子百分数30
其中M是选自Nb，Cr，Pt，Ti，和Al一组中至少一种元素，Q是选自Gd，Nd，和Dy一组中至少一种元素。
18.一种用于按照权利要求1的再现方法的磁光记录介质，它包括衬底之上两个磁性层(3，5)，在磁性层(3，5)上的四值信息的记录是基于多个磁性层(3，5)的磁化状态组合，其特征是：
用波长为λ1光束再现时测得的各个克尔转角大小之比率与用波长为λ2光束再现时测得的不同，其中克尔转角是从磁化状态组合确定的四个磁化状态中读出。
19.按照权利要求18的磁光记录介质，其中，调整构成磁光记录介质的各层光程长度，使得用波长为λ1光束再现时测得的各个克尔转角大小之比率与用波长为λ2光束再现时测得时互不相同，其中克尔转角是从磁化状态组合确定的四个磁化状态中读出。
20.按照权利要求18或19的磁光记录介质，其中选择该磁性层中至少一个磁性层(3)的磁性材料，使得用波长为λ1光束再现时测得的各个克尔转角大小之比率与用波长为λ2光束再现时测得时互不相同，其中克尔转角是从磁化状态组合确定的四个磁化状态中读出。
21.按照权利要求20的磁光记录介质，其中至少一个磁性层(3)的磁性材料是石榴石。
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