DE2907193A1

DE2907193A1 - Optisches aufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE2907193A1
Application number: DE19792907193
Authority: DE
Inventors: Robert Bartolini; Alan Edward Bell; Rabah Shahbender; Brown F Williams
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1979-09-06
Also published as: US4189735A; NL193334B; IT7920329A0; GB2015770B; JPH03116455A; NL193334C; HK77686A; AU4443379A; FR2418514B1; JPH0118503B2; NL7901448A; AU531122B2; JPS54126005A; GB2015770A; FR2418514A1; DE2907193C2; IT1111718B; JPH0470704B2

Description

ECA 718^8 Ks/li

U.S.Serial No: 881,023

Filed: February 24, 1978

ECA Corporation
New York, N.Y., V.St.v.A.

Optisches Aufzeichnungsmedium

Die Erfindung betrifft ein Medium, auf das eine Aufzeichnung geschrieben werden kann, die sich mit Hilfe eines Lichtstrahls abspielen läßt.

Es sind optische Aufzeichnungsmethoden bekannt, bei denen Licht aus einem. Laser auf die Oberfläche eines Aufzeichnungs— mediums mit einer solchen Intensität fokussiert wird, daß im Bereich des Auftreffens des Lichts eine Störung des Oberflächenmaterials erfolgt. Durch geeignete Steuerung der Intensität des fokussierten Lichtstrahls entsprechend der aufgezeichneten Information bei gleichzeitiger Eelativbewegung zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem fokussierten Lichtfleck läßt sich ein für die Information charakteristisches Muster von gestörten Oberflächenbereichen und dazwischenliegenden ungestörten Oberfläehenb er eichen an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums bilden.

Beim Abspielen wird ein Lichtstrahl auf die Informationsspur einer rotierenden Aufzeichnung des vorstehend beschriebenen Typs fokussiert. Der Abspielstrahl hat eine konstante Intensität, die zur Herbeiführung einer Störung der Plattenüberzüge nicht ausreicht. Die optische Frequenz des Abspielstrahls ist so, daß die gestörten Oberflächenbereiche den Abspielstrahl in anderer Weise beeinflussen als die ungestörten Oberflächenbereiche. Ein Detektor, der so angeordnet ist, daß er reflektiertes Licht von den aufeinanderfolgenden Bereichen der Informationsspur beim Durchlauf

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dieser Bereiche durch den Weg des fokussierten Lichts empfängt, erzeugt ein· Signal, das für die aufgezeichnete Information charakteristisch ist.

Es wurde gefunden, daß der Bauschabstand des aus einer optischen Aufzeichnung gelesenen Signals vergrößert werden kann, wenn man die Intensität des Abspielstrahls erhöht. Die Erhöhung der Intensität des Abspielstrahls muß jedoch klein genug gehalten werden, um zu verhindern, daß die Aufzeichnung "beim Wiedergewinnen der Information etwa- beschädigt oder gestört wird.

Mit der Erfindung soll es möglich gemacht werden, daß beim Wiedergewinnen der Information von einer Aufzeichnung ein Abspielstrahl hoher Intensität verwendet werden kann, um einen großen Bauschabstand zu erhalten. Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Patentansprüche gelöst.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Prinzips wird die Empfindlichkeit einer Aufzeichnung, die sich mit einem optisch abtastenden Abspielgerät wiedergeben läßt, gegenüber der Intensität des Abspiel-Lichtstrahls reduziert, um die Aufzeichnung ohne Gefahr ihrer Beschädigung mit einem Abspielstrahl hoher Intensität abspielen zu können. Die verminderte Empfindlichkeit gegenüber dem Abspielstrahl ergibt sich daraus, daß die Energieeinkopplung aus dem abspielenden Lichtstrahl in die lichtempfindliche Oberfläche der Aufzeichnung auf ein unwirksames Maß reduziert wird. Diese Beduzierung kann dadurch erreicht werden, daß man den Grad der Absorption des vom Abspielstrahl kommenden Lichts in der lichtempfindlichen Aufzeichnungsschicht vermindert (niedriger optischer Wirkungsgrad); sie läßt sich auch erreichen durch eine Erhöhung des Maßes bzw. der Geschwindigkeit der Wärmeübertragung von der lichtempfindlichen Schicht in das Substrat oder die Grundläge des Aufzeichnungsmediums (niedriger thermischer Wirkungsgrad des Aufzeichnungsvorgangs).

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Eine solche ""ungenügende" Einkopplung von Wärmeenergie kann man erreichen, indem man das Aufzeichnungsmedium mit einem starren Substrat ausbildet, das eine ebene Oberfläche aufweist und ein hohes Wärmediffusionsvermögen hat (d.h. eine beträchtliche Wärmesenke für die lichtempfindliche Schicht darstellt) und auf dessen Oberfläche sich eine dünne Schicht eines Materials befindet, das hei der Frequenz des Aufzeichnungsstrahls hochabsorbierend ist. Bei einem hohen Maß der Wärmeübertragung durch die dünne absorbierende Schicht in das Substratnußmaufürden Aufzeichnungsstrahl eine beträchtlich höhere Intensität aufbringen, um die Temperatur des Materials der absorbierenden Schicht auf denjenigen Wert anzuheben, bei dem eine Störung dieses Materials eintritt.

Die durch Verwendung eines Substrats mit hohem Wärmediffusionsvermögen (hohe thermische Diffusitätskonstante) realisierbare Verminderung des thermischen Wirkungsgrades der Energieeinkopplung in die absorbierende Schicht läßt sich gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung kontrollierbar machen, so daß die zum Aufzeichnen benötigte Energie nicht übermäßig hoch wird. Hierzu wird zwischen der absorbierenden Schicht und dem Substrat eine dünne Zwischenschicht vorgesehen, bestehend aus einem Material mit einer thermischen Diffusitätskonstante, die wesentlich größer aLs diejenige des Substrats ist, und überzogen von einer dünnen Schicht eines isolierenden Materials. Diese zusammengesetzte Struktur hat den Vorteil, daß die Herstellung des Auf ζ e ichmmg s mediums besonders wirtschaftlich ist, denn man kann hier in wirtschaftlicher Weise ein Grundlagensubstrat aus Materialien mit den gewünschten Eigenschaften fertigen (z.B. mechanische Festigkeit, Ebenheit der Oberfläche, LangzeitStabilität und Formstabilheit, niedrige Herstellungskosten, usw.), ohne auf die thermischen Eigenschaften der Materialien Rücksicht nehmen zu müssen, während eine Wärmesenke für die absorbierende Schicht geschaffen wird durch geeignete Wahl der Dicke der Zwischenschicht und ihres isolierenden Überzugs.

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Die Erfindung bezieht sich also speziell auf ein Medium für Aufzeichnungen, bei denen mit einem fokussierten Strahl aus Licht einer gegebenen Frequenz gearbeitet wird, wobei sich das Medium zusammensetzt aus einer Grundlage und einer Schicht eines Materials, das gegenüber Licht der gegebenen Frequenz empfindlich ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Oberfläche der Grundlage und der genannten Schicht eine Zwischenschicht eines Materials vorgesehen ist, das eine thermische Diffusitätskonstante hat, die um mindestens eine Größenordnung größer ist als die thermische Diffusitätskonstante der Grundlage.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Oberfläche einer Grundlage, die z.B. aus Glas besteht und die Form einer Kreisplatte hat, poliert und eben ausgestattet und dann mit einer dünnen Schicht eines Metalls (ζ.B.Aluminium) bedeckt, die dann ihrerseits mit einer wärmeisolierenden Schicht eines Materials (z.B. Siliziumdioxid oder Polystyrol) beschichtet wird, dessen thermische Diffus itätskons tant e klein ist gegenüber derjenigen der Metallschicht, um ein zusammengesetztes Substrat zu bilden, dessen Wärmediffusionsvermögen insgesamt hoch ist. Auf diese isolierende Schicht wird dann eine Schicht eines Materials (z.B. einer Legierung von Platin und Kobalt oder einer Legierung von Mangan und Wismut) aufgebracht, das hochabsorbierend bei der Lichtfrequenz einer monochromatischen Lichtquelle ist, die für das Aufzeichnen zur Verfügung steht (z.B. ein HeNe-Laser, der Ausgangslicht einer Wellenlänge von 6 328 A* liefert). Der in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte geschichtete Platten-aufbau bildet ein Aufzeichnungsmedium, das in Verbindung mit einer geeignet gesteuerten Lichtstrahlquelle der passenden Frequenz verwendet werden kann und bei dem es möglich ist während des Abspielens für die Kopplung von Energie in die absorbierende Schicht einen Lichtstrahl zu nehmen, dessen Intensität wesentlich höher ist, als diejenigen Intensitäten, die im Falle des Fehlens der Metallschicht zum Schreiben

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einer Aufzeichnung in die absorbierende Schicht erforderlich sind.

Auf dem Gebiet optischer Plattenaufzeichnungen ist es bekannt (vgl. die US-Patentschrift 3 665 4-83), zwischen einem Substrat und einer Schicht aus energieabsorbierendem Material eine wärmereflektierende Schicht vorzusehen, um eine schädliche Wärmeableitung in das Substrat zu verhindern. Das für diese wärmereflektierende Schbht (z.B. SiOp) vorgeschlagene Material hat zwar eine thermische Diffusitätskonstante, die größer ist als diejenige des für das Substrat vorgeschlagenen Materials (z.B. Mylar), so daß auch dort eine leichte Verminderung der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums als Begleiterscheinung nicht ausgeschlossen ist. Diese Verminderung reicht jedoch nicht aus, um Beschädigungen des Aufzeichnungsmediums zu verhindern, wenn für den Abspielstrahl die im vorliegenden Fall betrachteten hohen Intensitätswerte genommen werden. Hier sei noch einmal hervorgehoben, daß es das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Empfindlichkeit eines Aufzeichnun^mediums in beträchtlichem Maß und so xfeit zu vermindern, daß ein Abspielen der Aufzeichnung mit hohen Abspielstrahlintensitäten möglich wird.

Das Vorsehen einer isolierenden Schicht zwischen einer lichtempfindlichen Schicht und einem Substrat in einem Aufzeichnungsmedium zum Zxtfecke der Erhöhung der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmediums ist in einer US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 796,670 beschrieben, die am 13. Mai 1977 auf den Namen Bell u.a. eingereicht wurde.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teilt, eines Aufzeichnungsmediums , das einen Substrataufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat;

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Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Informationsspur einer Aufzeichnung, die auf einem Medium des in Figur 1 dargestellten Typs gemäß den Prinzipien der Erfindung gebildet ist;

Figur ο zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Aufzeichnungsmediums mit einem Substrataufbau gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch einen Teil der Infortnationsspur einer Aufzeichnung, die auf einem Medium des in Figur 3 dargestellten Typs gemäß den Prinzipien der Erfindung gebildet ist;

Figur 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem.thermischen Wirkungsgrad und verschiedenen Substratmaterialien für ausgewählte Werte der Dicke der absorbierenden Schicht in einem Aufzeichnungsmedium zeigt;

Figur 6 zeigt, teilweise in Blockform, ein optisch arbeitendes Abspielgerät, welches zur Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information von einer Aufzeichnung des in Figur 2 dargestellten Typs verwendet werden kann.

Die Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Eohkörper 11 für eine optisch herzustellende Aufzeichnung und offenbart den Aufbau eines Aufzeichnungsmediums gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser Aufzeichnungsrohling 11 hat eine Grundlage 13, z.B. in Form einer runden Scheibe oder Platte, deren eine Hauptoberfläche poliert und eben ist. Die Grundlage 13 besteht aus einem Material wie z.B. Glas, das sich gut zum Erhalt der gewünschten Oberflächeneigenschaften, bearbeiten läßt.

Auf der Oberfläche s der Grundlage 13 befindet sich eine dünne Schicht 15 eines Materials mit hoher Wärmeleitfähig-

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keit. Die xfärmeleitenden Schicht 15 kann aus einem Metall wie z. B. Aluminium gebildet sein, das durch einen Verdampfungsprozeß auf die Oberfläche s niedergeschlagen ist. Über der leitenden Schicht 15 befindet sich eine dünne Schicht 17? die lichtabsorbierend über mindestens einen Teil des Lichtspektrums ist. Die absorbierende Schicht ist z.B. ein 500 A dicker Überzug aus einem Metall, beispielsweise einer Legierung aus Platin und Kobalt, das durch einen Verdampfungsprozeß auf die leitende Schicht 15 niedergeschlagen ist.

Ein Vorteil der Verwendung einer leitenden Schicht 15 zwischen der absorbierenden Schicht 17 und der Grundlage 15 wird deutlich, wenn man den Effekt betrachtet, der .sich ergibt, wenn ein Lichtstrahl L (mit einer Frequenz innerhalb des oben genannten vorgegebenen Teils des Spektrums) längs einer Achse χ senkrecht zur Oberfläche der absorbierenden Schicht 17 gerichtet wird. Ein großer Teil der Wärme, die durch Absorption des einfallenden Lichts in der absorbierenden Schicht 17 erzeugt wird, bleibt nicht dort gesammelt, wie es beim Fehlen der leitenden Schicht 15 der Fall wäre, sondern wird wegen der hohen Geschwindigkeit der durch die leitende Schicht 15 gehenden Wärmeübertragung weitgehend an die Grundlage 13 weitergegeben. Während des Aufzeichnungsvorgangs, bei dem das Oberflächenmaterial durch Belichtung gestört werden soll, vermindert diese erhöhte Wärmeübertragung in das Innere des Aufzeichnungsmediums die Einkopplung von Energie aus dem aufzeichnenden Lichtstrahl in das Oberflächenmaterial, so daß die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsrohlings gegenüber der Lichtintensität verringert ist.

Wenn die Intensität des gebündelten Lichtstrahls L genügend stark ist, dann wird das die absorbierende Schicht 17 bildende Material auf eine Temperatur erhitzt, die eine Störung in diesem Material bewirkt, so daß ein gestörter Bereich in der Oberfläche des AufZeichnungsrohlings 11 entsteht. Indem man aufeinanderfolgende Bereiche des Rohlings 11 durch den Strahlweg laufen läßt und dabei die Intensität des Licht-

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Strahls L entsprechend einem Aufzeichnungssignal moduliert,erhält man eine Informationsspur in Form beabstandeter gestörter Bereiche, die in denjenigen Gebieten der absorbierenden Schicht entstanden sind, die vom Lichtstrahl mit hoher Intensität belichtet wurden, .und die durch ungestörte Bereiche der absorbierenden Schicht voneinander getrennt sind (wo keine so intensive Belichtung stattgefunden hat).

Die Figur 2 zeigt einen Teil einer Aufzeichnung, wie sie durch eine solche kontrollierte Strahlbelichtung des Auf— Zeichnungsrohlings 11 nach Figur 1 entstanden ist. Wie in Figur 2 in Schnittansicht zu erkennen, besteht die Informationsspur aus einer Folge beabstandeter gestörter Bereiche P/|» P₂' P3» P4' ü-i-^e iurch Bereiche u^, u^, u^, u^ voneinander getrennt sind, in denen die Oberfläche der absorbierenden Schicht 17 ungestört ist.

Die charakteristische Länge für die Diffusion von Warne (d.h. die thermische Diffusionslänge) irgendeines gegebenen Feststoffes läßt sich leicht bestimmten als eine Funktion der thermischen Diffusitätskonstante IC des Stoffes und der ab Auslösung der Wärmeenergie verstrichenen Zeit V . Eine solche Berechnung für eine typische Platin-Kobalt-Legierung zeigt, daß für eine 50 ns (50 χ 10~" Sekunden) dauernde Belichtung mit einem Aufzeichnungsstrahl die thermische Diffusionslänge 1 (mit 1 = V K¹C' ) ungefähr 1 Mikron , (1 χ 10~ ·" Meter) beträgt. Da die Dicke der absorbierenden Schicht einer Aufzeichnun^platte wie etwa der Platte nach Figur 1 gewöhnlich in der Größenordnung von 500 ° beträgt, wird der Temperaturanstieg in einer solchen Schicht stark durch die thermischen Eigenschaften des Substrats beeinflußt.

Durch Wahl der Dicke der leitenden Schicht 15 ist es möglich, die Wärmeleiteigenschaften des aus der Glasgrundlage 13 und der leitenden Schicht 15 bestehenden zusammengesetzten Substrats innerhalb eines Bereichs zu ". verändern, dessen

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Grenzen durch die Wärmeleiteigenschaften der das zusammengesetzte Substrat bildenden Materialien gesetzt sind. Eine ausführlichere Diskussion dieser Eigensch-^aften in ihrer Beziehung zu einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung folgt weiter unten.

Die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist zxfar geeignet, die gewünschte Verminderung in der Empfindlichkeit des Aufzeichnungsrohlings zu bringen, jedoch ist die Zontrolle der Dicke der leitenden Schicht bei der Herstellung kein einfacher Erozeß. Eine nachstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist demgegenüber in einfacherer Weise herstellbar, weil man dort eine leichter zu kontrollierende zusätzliche Variable hat, nämlich die Dicke einer isolierenden Schicht, und die leitende Schicht dick ausgebildet wird.

Die 3?igur 3 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Rohlings 11 für eine optisch herzustellende Aufzeichnung und offenbart den Aufbau eines Aufzeichnungsmediums gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Aufzeichnungsrohling 11 enthält als Grundlage oder Substrat 13 eine Kreisscheibe aus einem. Material wie z.B. Glas, auf dem sich eine dünne Schicht 15 eines gut leitenden Materials wie z.B. Aluminium befindet. Über der leitenden Schicht 15 liegt eine Schicht 19 eines Materials, das ein Wärmeisolator ist. Die isolierende Schicht 19 besteht z.B. aus Siliziumdioxid, das durch einen Aufdampfungsprozeß wie z.B. Glimmentladung auf die leitende Schicht 15 niedergeschlagen ist. Über der isolierenden Schicht 19 befindet sich schließlich noch eine dünne Schicht 17 eines Materials, das über mindestens einen gegebenen Teil des Lichtspektrums lichtabsorbierend ist. Die absorbierende Schicht 17 ist z.B. ein 500 S. dicker Überzug eines Metalls, z.B. einer Platin-Kobalt-Legierung, das auf die isolierende Schicht 19 aufgedampft ist.

Ein Vorteil des dargestellten bevorzugten Aufbaus des Auf-

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zeichnungsmediums, d.h. der Verwendung einer leitenden Schicht 15 und einer isolierenden Schicht 19 zwischen der absorbierenden Schicht 17 und der Grundlage 13₅ wird deutlich, wenn man den Fall betrachtet, daß ein Lichtstrahl L (einer Frequenz innerhalb des oben genannten gegebenen Teils des Spektrums) längs einer Achse χ senkrecht zur Oberfläche der absorbierenden Schicht 17 gerichtet wird. Ein großer Teil der Wärme, die durch Absorption des einfallenden Lichts in der absorbierenden Schicht 17 erzeugt wird, bleibt nicht dort gesammelt, wie es beim Fehlen der leitenden Schicht 15 der Fall wäre, sondern geht weitgehend in Form von Wärme in der Grundlage 13 "verloren", und zwar wegen der schnellen Wärmeübertragung sowohl durch die isolierende Schicht 19 als auch die leitende Schicht 15· Vo gewünscht ist, durch Belichtung mit einem aufzeichnenden Lichtstrahl Störungen im Material hervorzurufen, vermindert diese Erhöhung der Wärmeableitverluste in das Innere des Aufzeichnungsmediums die Einkopplung von Energie aus dem aufzeichnenden Lichtstrahl in das Oberflächenmaterial und verringert dadurch die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsrohlings gegenüber Lichtintensität. Durch. Kontrollieren der Dicke der isolierenden Schicht 19 relativ zur Dicke der leitenden Schicht 15 kann · das Maß oder die Geschwindigkeit der Wärmeleitung zwischen der absorbierenden Schicht 17 und der Grundlage 13 leicht kontrolliert werden.

Wenn die Intensität des gebündelten Lichtstrahls L ausreichend stark ist, dann wird das Material der absorbierenden Schicht 17 auf eine Temperatur erhitzt, die eine Störung in diesem Material bewirkt und somit einen gestörten Bereich an der Oberfläche des Aufzeichnungsrohlings 11 entstehen läßt. Indem man aufeinanderfolgende Bereiche des Aufzeichnungsrohlings 11 durch den Strahlweg laufen läßt und dabei die Intensität des Strahls L entsprechend einem Aufzeichnungssignal ' moduliert, erhält man eine Aufzeichnungsspur in Form beabstandeter gestörter Bereiche der absorbierenden Schicht, die an den Stellen der Belichtung mit hoher Strahl-

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intensität entstanden sind und die durch ungestörte Bereiche der absorbierenden Schicht voneinander getrennt sind, wo keine derart intensive Belichtung stattgefunden hat.

Die S¹IgUr 4- zeigt einen Teil einer Aufzeichnung;, die durch eine solche kontrollierte Strahlbelichtung des Rohlings 11 nach Figur 3 entstanden ist. Wie die Schnittansicht der Figur 4 offenbart, besteht die Informationsspur aus einer Folge beabstandeter gestörter Bereiche p^, pp, p-*, p^ und jeweils dazwischenliegenden Bereichen ui, u.., u„., u^ , wo die Ober-

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fläche der absorbierenden Schicht 17 ungestört ist.

Der Einfluß der Wahl des Substratschichtmaterials auf den thermischen Wirkungsgrad des Aufzeichnungsvorgangs läßt sich demonstrieren, wenn man zwei Aufzeichnungsrohlinge betrachtet, die jeweils eine gleiche dünne absorbierende Platin/Kobalt-Schicht aufweisen, im einen Fall über einem Metallsubstrat und im anderen Fall über einem Substrat aus Siliziumdioxid. Uircer der Annahme, daß in beiden Fällen eine Belichtungszeit f gewählt wird, die für einen gebündelten Lichtstrahl ausreicht, Störungen in einem Bereich der absorbierenden Schicht hervorzurufen, läßt sich die in das Substrat abgeleitete Wärmeenergie wie folgt errechnen:

Tm

Substrat ^ ²'^{5 1 G}sub ⁽ 2~ ^}

für 2,5 1 < Substratdicke und wobei 1 die thermische Diffusionslänge für das Substratmaterial ist, G-, die spezifi-SQhe Wärme des Substratmaterials bedeutet und Tm. die zu Störungen führende Temperatur für die absorbierende Schicht ist.

Da die Energie, die in der absorbierenden Schicht absorbiert ist (^schicht^ ^V0CL^' ^^ ^^e störung eines gegebenen Bereichs dieser Schicht erforderlich ist, unabhängig vom Substratmaterial die gleiche ist, und da sich die Aufzeichnungsrohlinge bei dem hier betrachteten Beispiel nur in ihrem Substratmaterial voneinander unterscheiden, kann der thermische Wirkungsgrad des Aufzeichnungsvorgangs wie folgt errechnet werden:

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absorbierte Energie i.d. _E

Thermischer _ absorbierenden Schicht _ Schicht Wirkungsgrad ~ ~

s- ^£Schicht^+E-Substrat

Die Ergebnisse einer solchen Berechnung der thermischen Wirkungsgrade beim Aufzeichnen auf einen Rohling mit Metallsubstrat und einen Eohling mit Siliziumdioxid-Substrat sind in Ii¹XgUr 5 für verschiedene Dxcken einer absorbierenden Platin-Kobalt-Schicht graphisch dargestellt. Aus diesen Berechnungen wird deutlJc h, daß man durch Verwendung eines Substrats mit einer hohen theinuischen Diffusitätskonstante eine Abnahme des thermischen Wirkungsgrades beim Aufzeichnen auf einen Aufzeichnungsrohling erreichen kann.

Die vorstehenden Ergebnisse können zur Analyse eines zusammengesetzten Substrats des erfindungsgemäßen Typs herangezogen werden, wobei die Abnahme des thermischen Wirkungsgrades des Aufzeichnungsvorgangs, der bei einem Wert zwischen den dargestellten Kurven liegt, von der leicht zu kontrollierenden Dicke der isolierenden Siliziumdioxidschicht abhängt, und wobei die leitende Schicht eine Dicke von etwa ein Mikron hat, um dadurch den thermischen Effekten des leitenden Substrats nahe zu kommen und die thermischen Effekte der Unterlage 15 vernachlässigbar zu machen.

Die thermische Diffusitätskonstante der Schicht 15 sollte mindestens eine Größenordnung höher sein . als die der Unterlage 13, vorzugsweise sogar einige Größenordnungen.

In ähnlicher Weise sollte die thermische Diffusitätskonstante der Schicht 19 mindestens eine Größenordnung niedriger sein als diejenige der Schicht 15_? vorzugsweise sogar einige Größenordnungen.

Zwei praktische Beispiele mögen die Prinzipien der Erfindung erläutern. Gegeben seien zwei Aufzeichnungsplatten mit absorbierenden Schichten unterschiedlichen Materials, im einen Fall eine Mangan-Wismut-Legierung (Mn-Bi) und im ande-

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ren Fall eine Platin-Kobalt-Legierung (Pt-Co), die jeweils als dünne Schicht direkt auf ein betreffendes scheibenförmiges Glassubstrat aufgebracht sind. Für die jeweilige Aufzeichnungsschwelle, d.h. die zur Bewirkung einer Informationsaufzeichnung notwendige Lichtintensität, wurden folgende Werte errechnet:

Material Aufzeichnungsschwelle

Mn-Bi 12- mW

Pt-Co 70 mW

Für die Lichtintensitäten, die zum Abspielen dieser Aufzeichnungsplatten mit einem gewünschten Rauschabstand von ungefähr 40 db notwendig sind, wurden folgende Mindestwerte errechnet:

Material Leistung für Abspielvorgang

Mn-Bi 10 mW

Pt-Co 200 mW

Die Mn-Bi-Platte kann zwar mit dem gewünschten Äbspiel-Leistungspegel abgespielt werden, es ist hierbei jedoch. ständig die Gefahr vorhanden, daß die absorbierende Schicht während des Abspielens immer noch etwas gestört wird^ was zum Löschen der aufgezeichneten Information führt. Das Abspielen der Pt-Co-Platte mit dem gewünschten Abspiel— Leistungspegel ist andererseits unmöglich, denn die gewünschte Spiel-Leistung entspricht nahezu dem Dreifachen der Aufzeichnungsintensität.

Wenn diese absorbierenden Sehiciiben direkt auf zugehörigen scheibenförmigen Aluminiumsubstraten aufgebracht sind, dann errechnen sich folgende Schwellenwerte für die Intensität des Aufzeichnungslichts:

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^riaterial Aufzeichnungsschwelle

Iln-Bi 175 mW

Pt-Co 830 mW

Diese drastische Erhöhung der Schwelle für das aufzeichnende Licht, die auf der Abnahme des thermischen Wirkungsgrades des Aufseichnungsprozesses beruht, ermöglicht das Abspielen der betrachteten Platten mit den oben genannten Abspiel-Intensitätswerten ohne die Gefahr des Löschens von Information. Diese Abnahme der Aufzeichnungsempfindlichkeit ist jedoch weit größer, als es zum Schutz derabsorbierenden Schicht während des Abspielens erforderlich wäre, und man benötigt eine unnötig hohe Strahlenintensität zum Aufzeichnen. Die Einfügung einer 800 S dicken Siliziumdioxidschicht zwischen die absorbierende Schicht und die leitende Schicht, insbesondere wie es in Figur 3 gezeigt ist, führt zu einer Herabsetzung der Aufzeichnungs-Intensitätsschwelle für die Mn-Bi Platte,und zwar um 20 mV, wie sich errechnen läßt. In ähnlicher Weise führt das Einfügen einer 330 S. dicken Siliziumdioxidschicht zwischen eine absorbierende Pt-Co-Schicht und eine leitende Schicht zu einer Verminderung der Schwelle fürdie Aufzeichnungsintensität um errechnete 233 mW.

Diese neuen Schwellenwerte für die Aufzeichnungsintensität sdnd noch genügend hoch, um die Aufzeichnung vor Löschung beim Abspielen zu schützen, sie vermindern jedoch die zum Aufzeichnen erforderliche Mindestintensität auf realisierbare Werte. Falls andere Schwellenwerte für die Aufzeichnungsintensität gewünscht sind, kann man diese leicht durch Änderung der Dicke der isolierenden Schicht bekommaa.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des in Figur 6 dargestellten Abspielgerätes sei angenommen, daß die rotierende Platte 11 mit Aufzeichnungen versehen ist und einen Aufbau hat, wie es in Figur 4- gezeigt ist.

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Das monochromatische Licht vom Ausgang eines Lasers 3I₅Z₀B. Licht von einem HeNe-Laser mit einer Ausgangswellenlänge von 6^28 S_? xfird durch einen Intensitätsmodulator 53 auf einen Strahlteiler 35 geschickt» Der Intensitätstaodulator 35 wird durch eine Modulator-Steuereinrichtung 36 angesteuert, die es erlaubt, daß der Laserausgang auf einen konstanten Intensitätswert eingestellt werden kann, der durch den für die iirieder zu gewinnende Information geforderten Eauschabstand bestimmt wird und natürlich weit genug unter demjenigen Wert liegt, bei dem eine Störung der absorbierenden Schicht verursacht werden würde„

Eine Linse 37 formt das vom Strahlteiler 35 durchgeiassene Licht zu einem Strahl, der auf einen Spiegel 41 gerichtet wird, xireüier den Strahl auf die Eingangsöffnung einer Linse 43 reflektiert,, Die Linse 45 fokussiert den vom Spiegel 41 reflektierten Lichtstrahl auf die gewünschte Informationsspur, die in der dünnen absorbierenden Oberflächenschicht 17 der Platte 11 gebildet ist. Ein Linsenverschiebungslaufwerk 61 bewegt den aus Linse 43 und Spiegel 41 bestehenden Aufbau 63 in radialer Richtung, Das Laufwerk 61 ist so ausgelegt, daß die Form der abzuspielenden Informationsspur abgetastet wird. Das von der Informationsspur reflektierte Licht wird über die Elemente 43, 41 und 37 zurück zum Strahlteiler 35 gelenkt. Der Strahlteiler 35 ist ein sogenannter 50/50-Strahlteiler, der 50 % des einfallenden Lichtsreflektiert und 50 % durchläßt. Somit gelangen 50 % des zurückgekehrten Lichts über einen Analysator 71 zu einem Photodetektor 79. Der Analysator 71 ist notwendig, um zwischen dem Licht von den gestörten und dem Licht von ungestörten Bereichen zu unterscheiden. Der Analysator ist ein Polarisator, dessen Auslöschungsachse um einen gewissen Winkel θ gedreht ist, entsprechend dem Winkel der Polarisationsachsendrehung, die der Lichtstrahl gegenüber seiner ursprünglichen Polarisationsrichtung erfährt, wenn er auf die gestörten Bereiche trifft.

Die Intensität des auf den Detektor 69 fallenden Lichts

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wechselt zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert, wenn die aufeinanderfolgenden Bereiche ρ.., u., pp, Up usw. der Inforraationsspiir durch den Weg des fokussierten Strahls gehen. Bei der hier betrachteten Ausführungsform hat die Intensität des den Detektor 69 erreichenden Lichts ihren Mindestwert, x^enn sich'im Weg des fokussierten Strahls ein ungestörter Bereich u^,, u_o usw. der dünnen absorbierenden Schicht 17 befindet, denn solche Bereiche bewirken keine Dreheung der Polarisationsachse des auftreffenden Strahls. Das den Detektor 69 erreichende Licht lat maximale Intensität, wenn sich im Weg des fokussierten Strahl ein gestörter Bereich p., ρ ^ usw. befindet, der eine Drehung der Polarisationsachse des auftreffenden Strahls um einen Winkel θ bewirkt.

Das Ausgangssignal des Detektors 69 besteht aus einer Trägerwelle, deren Nulldurchgägnge mit einer Frequenz aufeinanderfolgen, die sich so ändert, wie sich der Abstand der durch den Weg des fokussierten Strahls gehenden Ränder der gestörten Bereiche ändert. Das Ausgangssignal des Detektors wird atif ein Bandfilter 73 gegeben, das selektiv Signalkomponenten durchläßt, die innerhalb des für das aufgezeichnete Videosignal verwendeten Hubb"ereichs fallen, sowie geeignete Seitenbänder davon. Das Ausgangssignal des Bandfilters 73 wird über einen Begrenzer 75·, der ungewollte Amplitudenmodulationen der frequenzmodulierten Trägerwelle entfernt, auf den Eingang eines ITM-Demodulators ψ] gegeben, der die aufgezeicnnete Videoinformation wiedergewinnt.

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Leerseite

Claims

PATPNTAiV WA
DR. DIETER V.
DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER ^ 9 Q 7 1 9 3

MAIIIA-THERESIA-STRASSE 22

POSTFACH 800U OS
D-8000 MUENCHEINr 86

TELEFON 089/478006

ECA 71838 Ks/li «es»

U.S. Serial No: 881,02$ ^TELEXa2203S

Filed: February 24, 1978 ^{TE1EQBAMMSOMBEZ}

ECA Corporation New York, N.X., V.St.v.A.

Optisch.es Aufzeichnungsmedium

Patentansprüche

M.yMedium für Aufzeichnungen, bei denen mit einem fokussierten Strahl von Licht einer gegebenen Frequenz gearbeitet wird, mit einer Grundlage und mit einem Überzug aus einem Material, das gegenüber Licht der gegebenen Frequenz empfindlich ist, dadurch gekenn ze" iehnet, daß sich zwischen einer Oberfläche (S) der Grundlage (1$) und dem Überzug (17) eine Schicht (15) eines Materials befindet, dessen thermische Diffusitätskonstante um mindestens eine Größen- - Ordnung größer ist als die thermische Diffusitätskonstante der Grundlage.
2. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Diffusitätskonstante der Schicht (15) einige Größenordnungen größer ist als die thermische Diffusitätskonstante der Grundlage (13)·
3« Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundlage (13) die Form einer (runden) Platte hat.

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POSTSCHECK MÜNCHEN NH. 00148 800 · BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BtZ 700 20040) KTO. «060257378
4. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundlage (13) aus Glas besteht.
5. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Schicht (15) aus Metall gebildet ist.
6. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der besagten Schicht (15) so gewählt ist, daß sich ein gewünschtes Maß für die Wärmeleitung zwischen dem Überzug (17) des lichtempfindlichen Materials und der Grundlage (13) ergibt.
7. Aufzeichnungsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadarch gekennzeichnet, daß eine zweite Schicht (19) aus einem Material vorgesehen ist, das eine kleine thermische Diffusitatskonstante im Vergleich zur thermischen Diffusitatskonstante der erstgenannten Schicht (15) hat, und daß die zweite Schicht an der erstgenannten Schicht anliegt.
8. Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Diffusitatskonstante der erstgenannten Schicht (15) um einige Größenordnungen größer ist als die thermische Diffusitatskonstante der zweiten Schicht (19). - .--

9· Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der erstgenannten Schicht (15) relativ zur Dicke der zweiten Schicht (19) so gewählt ist, daß sich ein gewünschtes Maß für die Wärmeleitung zwischen dem Überzug (17) des lichtempfindlichen Materials und der Grundlage (13) ergibt.

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