FR2700879A1 - Dispositif optique d'enregistrement, mémorisation et extraction d'informations à microstructure. - Google Patents

Abstract

La disposition selon l'invention se compose d'au moins une couche d'absorption de la radiation qui est capable d'une réaction photo-thermique (et/ou photo-chimique) et qui est enfermée entre un premier système de couches élémentaires placé devant elle et provoquant la libre pénétration du flux de la radiation du superstrat dans cette couche absorbante et un second système de couches élémentaires placé derrière elle et bloquant le flux de la radiation dans le substrat. L'ensemble de la séquence des couches est disposé d'après le principe du système à couche mince d'absorption de la résonance de manière que la totalité du rayonnement optique incident sur le système de couches pénètre dans la couche d'absorption de la résonance, demeure concentrée en elle et soit totalement absorbée en elle. Application notamment aux informations alphanumériques et aux images qui sont codées sous la forme de microstructures latérales.

Description

a L'invention se rapporte à des systèmes en couche mince d'enregistrement,

de mémorisation et d'extraction d'informations, par exemple d'informations alphanumériques et d'images, qui sont codées sous forme de microstructures5 latérales L'invention est par ailleurs utilisable pour la

production d'optiques à subdivisions telles que des microgra-

duations, des micro-échelles tramées, des microgabarits ainsi que des éléments à microstructure d'optique intégrée et d'autres composants dont les principes actifs reposent sur

des microstructures latérales.

De nombreux modes de réalisation de dispositifs

d'enregistrement, de mémorisation et d'extraction d'informa-

tions sous forme de microstructures de différentes étendues bidimensionnelles sont connus Leur principe de base repose de préférence sur la radiation optique de couches absorbantes à l'aide de sections focalisées de radiations en fonction des largeurs ou des diamètres de la structure, les radiations

produisant par des processus photo-thermiques (et/ou photo-

chimiques) de transformation d'énergie des hétérogénéités latérales qui, lors de l'extraction, peuvent être détectées par voie optique et enregistrées sous forme d'anomalies des paramètres optiques par rapport à des zones non irradiées de la matière -par exemple sous forme de trous, de petites bulles ou de zones dont les caractéristiques de la matière se

sont modifiées-.

Le traitement optique de l'information par enregistrement, mémorisation et extraction de microstructures

s'effectue de préférence par des techniques opto-séquentiel-

les d' irradiation par un rayonnement monochromatique, en particulier par rayonnement laser, les couches à activité photo-thermique ou photochimique étant déposées avec d'autres couches ayant une activité optique et avec des revêtements de protection sur des disques rigides ou souples et le traçage des microstructures s'effectuant sur le disque

tournant par radiation intermittente.

Les disques d'enregistrement à microstructure de ce type peuvent mémoriser des informations à microstructure à très haute densité de surface en mode "DRAW-Modus" (DRAW = Direct Read After Write ou prêt à la reproduction sans étape technologique intermédiaire) (par exemple, un disque d'enregistrement optique de 5 " 1/4 dispose d'une capacité de mémorisation d'une quantité d'informations alphanumériques qui sont contenues sur 500 000 pages de format A 4) et ils prennent donc une importance considérable dans la science et dans la technique, en économie politique et en économie d'entreprise, dans le domaine de la santé ainsi que dans de nombreux autres domaines dans la variante déjà utilisée à

titre d'essai "Write-Once" (unique inscription par l'utilisa-

teur), en particulier pour l'archivage de documents impor-

tants à accès rapide.

Par ailleurs, les solutions techniques connues

ont encore des inconvénients importants, car les caractéris-

tiques du système qui sont déterminantes pour une grande efficacité du procédé à savoir un rendement élevé de conversion optique de la transformation d'énergie, un contraste optique élevé des signaux entre l'information à microstructure et l'environnement ainsi que la résistance à

l'usure des informations en microstructure lors de l'extrac-

tion et la stabilité à long terme des microstructures

enregistrées ne peuvent pas être globalement réalisées de manière optimale, l'optimisation de chacune de ces caracté-

ristiques du système ayant son importance n'étant possible au contraire qu'à condition de renoncer au niveau optimal de l'une ou l'autre des caractéristiques.30 En particulier, les solutions techniques qui ont été proposées jusqu'à présent ne permettent pas d'atteindre le rendement élevé souhaité de conversion optique ni le fort contraste optique souhaité lorsque des matières d'absorption de la résonance ayant des stabilités chimique et mécanique élevées et ayant une grande résistance à l'usure sous les effets de la radiation sont utilisées Ce renoncement ï représente un inconvénient particulièrement grand, car le rendement de conversion optique est déterminant pour l'inten- sité de la radiation devant être utilisée ainsi que pour le débit de production des microstructures et donc en particu-5 lier pour le coût de l'appareillage de l'ensemble du dispositif d'enregistrement et parce que le contraste optique des signaux détermine en majeure partie le débit de l'information et le taux d'erreurs de bits lors de l'extraction. L'invention a pour objet des dispositions en

couche mince d'enregistrement, de mémorisation et d'extrac- tion d informations à micro-structure qui permettent d'obte-

nir le rendement de conversion optique qui soit physiquement le meilleur possible pour le processus photo-thermique (et/ou photo- chimique) de transformation d'énergie ainsi qu'un15 contraste optique des signaux qui soit proche de 100 % par utilisation de couches de matière d'enregistrement qui ont une stabilité de longue durée et une grande résistance mécanique et chimique. La disposition selon l'invention se compose d'au moins une couche d'absorption de la radiation, capable d'une réaction photo-thermique (et/ou photo-chimique), qui est enfermée entre un premier système de couches élémentaires qui est placé devant elle, qui autorise la libre pénétration du flux de radiation du superstrat dans la couche absorbante, et un second système de couches élémentaires qui est placé derrière elle et qui interdit au flux de la radiation de pénétrer dans le substrat, la couche absorbante pouvant consister en toute substance absorbante et de préférence en une matière qui a une bonne résistance mécanique et chimique et dont les caractéristiques optiques demeurent longtemps

stables en service ou hors service.

Selon une particularité essentielle de l'inven-

tion, l'ensemble de la séquence des couches est disposé selon le principe d'un système d'absorption de la résonance à couche mince, la couche absorbante, capable d'une réaction photo-thermique (et/ou photo- chimique) assumant la fonction

d'un absorbeur de résonance, le système de couches élémen-

taires déposé devant la couche d'absorption de la résonance assumant selon les principes connus d'absorption de la résonance la fonction de la cloison antérieure du résonateur5 et le système de couches élémentaires placé derrière la couche d'absorption de la résonance assumant selon les principes connus de l'absorption de la résonance la fonction de la cloison arrière du résonateur, ce qui permet d'obtenir que la totalité du rayonnement optique qui est incident sur10 le système de couches pénètre en totalité dans la couche d'absorption de la résonance, demeure concentré en elle et

est totalement absorbée par elle.

La transformation totale de l'énergie de la

radiation optique en chaleur qui a lieu en raison de l'ab-

sorption et l'élévation de la température qui en résulte produisent dans la couche d'absorption de la résonance de la disposition selon l'invention, selon les caractéristiques

physiques et chimiques de la substance de la couche, diffé-

rentes modifications structurelles et/ou chimiques, par exemple des enlèvements locaux de couche (une ablation), des gauchissements de la matière, des petites bulles, des modifications de texture, des changements de teinte, une oxydation ou d'autres changements de phase et de modification dans la matière qui représentent les informations mémorisées de la microstructure et peuvent être extraites par voie optique de manière connue sous forme de micro-hétérogénéités optiques. A la différence des dispositions connues de couches destinées à la production, à la mémorisation et à l'extraction d'informations à microstructure, la disposition selon l'invention réalise la totalité du processus de transformation d'énergie dans des couches quelconques de

matière d'absorption de la résonance avec une faible épais-

seur quelconque de couche dr, cette épaisseur étant la seule

devant satisfaire à la condition qu'elle ne soit pas infé-

rieure à "l'épaisseur de la couche limite" connue pour permettre aux paramètres physiques de la couche d'être reproductibles Ces particularités font que la disposition selon l'invention se départit avantageusement de l'art antérieur en particulier par le fait qu'elle permet d'obtenir5 le rendement de conversion optique, qui est physiquement le meilleur possible, du processus photo-thermique (et/ou photo-chimique) de transformation d'énergie même avec des couches de matière ayant une résistance mécanique et une stabilité excellentes.10 Le déclenchement de 1 'effet photo-thermique exige une élévation de température T égale à la différence entre la température ambiante et la température de fusion Ts de la matière de la couche d'absorption de la résonance, cette différence étant proportionnelle à la quantité d'apport de15 chaleur AQ et inversement proportionnelle à la masse de la matière m qui doit être transformée par voie photo- thermique ainsi qu'à la chaleur spécifique c de la matière de la couche d'absorption de la résonance: AT - 'Q/(c'm), relation dans laquelle m = &-S-drô 6 = densité20 de la matière de la couche d'absorption de la résonance, S = section du faisceau de la radiation qui détermine la largeur de la structure et dr = épaisseur de la couche d'absorption de la résonance, de sorte que, par suite de la proportionnalité de AQ et de l'absorption A à l'intérieur de la couche d'absorption de la résonance pour une largeur prescrite de la microstructure et avec T " T pour assurer

l'efficacité de la conversion photo-thermique de la disposi-

tion des couches, il résulte que Ek (A/dr) / (c* 6 Ts) L'efficacité de la conversion de la mémoire optique en couche mince de microstructures en ce qui concerne

la matière particulière sélectionnée de la couche d'absorp-

tion de la résonance et donc en ce qui concerne les paramè-

tres adoptés de la matière c, 6 et Ts est donc une fonction linéaire uniquement du "rendement de la conversion optique" A / dr * dgt d étant l'épaisseur de la couche limite de la

matière concernée d'absorption de la résonance.

En ce qui concerne le rendement de la conversion

optique, le principe de l'invention peut aussi être caracté-

risé par la particularité caractéristique du système qui réside dans le fait qu'elle permet d'obtenir l'absorption maximale proche de 1 ( 100 %) dans la couche d'absorption de la résonance avec la plus petite épaisseur de couche physique- ment et technologiquement encore admissible, à savoir par utilisation de matières quelconques de la couche d'absorption10 de la résonance, mais de préférence de matières qui ont une

grande stabilité.

Ainsi, les caractéristiques essentielles de la disposition de l'invention sont d'une part "la densité de

l'absorption" A / dr, d'autre part les paramètres physico-

chimiques de la matière de la couche d'absorption de la résonance pour le choix de laquelle il faut préférer,

conformément à l'invention, des matières qui ont une stabi-

lité élevée de longue durée et dont l'épaisseur de la couche

limite d est la plus faible possible.

Pour maintenir à une faible valeur le coût

technologique de la couche pour le processus de microstructu-

ration, il faut que la matière devant être utilisée pour la couche d'absorption de la résonance ait un coefficient d'absorption kr supérieur à 0,1 et de préférence supérieur à 1 dans le domaine spectral qui contient la longueur d'onde de la résonance Ir' De plus, il est judicieux, pour obtenir une grande efficacité de la conversion, de sélectionner parmi les matières absorbantes qui conviennent celles qui ont une chaleur spécifique et une densité aussi faibles que possible

ainsi qu'une température de fusion aussi basse que possible.

Après que la matière et l'épaisseur dr de la couche d'absorp-

tion de la résonance ont été adoptées, le pseudo-indice de réfraction Y 1 = Re Y 1 + j Im Y 1 dans la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance, lorsque celle-ci est posée sur un substrat fictif ayant l'indice de réfaction Y 2 = 0, se calcule conformément à l'invention à l'aide de la formule connue Y, (K 21 + K 22 Y 2) / (K 1 l+ K 12 Y 2)r qui lie le pseudo-indice de réfraction dans le plan (quelconque) 1 d'un système de couches au pseudo-indice de réfraction dans le plan (quelconque) 2 du système de couches et dans laquelle les coefficients Kik désignent de manière connue les éléments de la matrice de couches de la région située entre les deux plans. Le système de couches élémentaires disposé

derrière la couche d'absorption de la résonance et représen-

tant la cloison arrière du résonateur se compose conformément à l'invention d'une couche imperméable, de préférence d'une

couche de métal sur laquelle au moins une couche d'interfé-

rence non absorbante est déposée ou de plusieurs couches d'interférence non absorbantes avec indice bas et indice élevé de réfraction qui alternent, dont les épaisseurs se déterminent à l'aide de la formule du pseudo-indice de réfraction de manière que ce système de couches élémentaires

ait sur la surface antérieure voisine de la couche d'absorp-

tion de la résonance un pseudo-indice de réfraction Yh dont la partie réelle Re Yh est faible par rapport à 1 et de

préférence est plus petite que 0,1 et dont la partie imagi-

naire Im Yh = Im Y 1, Im Y 1 représentant la grandeur de

calcul indiquée plus haut Cette mesure conforme à l'inven-

tion (Re Yh faible et Im Yh " Im Y 1) permet d'obtenir que le flux de la radiation disparaisse à travers la surface arrière de la couche d'absorption de la résonance et que le pseudo-indice de réaction Yr à la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance soit approximativement

réelle (Im Yr "O), de manière que l'adaptation sans ré-

flexion au superstrat qui est prévue conformément à

l'invention soit réalisable.

L'invention va être décrite plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation qui sont sélectionnés de manière à mettre en évidence les avantages de la disposition selon l'invention par rapport à l'art antérieur, et en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente les étapes décrites, conformément à l'invention, dans le plan complexe Y à l'aide d'un exemple fictif qui montre également que la disposition selon l'invention réagit sans sensibilité à de légères anomalies par rapport à la disposition exacte;

les figures 2, 3 et 4 représentent le pseudo-

indice de réfraction en fonction du développement de la structure d'un système de couches selon un premier exemple de réalisation; la figure 5 représente la variation spectrale de la réflexion, de la transmission et de l'absorption du premier exemple de réalisation complet; la figure 6 représente la variation spectrale de la réflexion, de la transmission et de l'absorption d'un deuxième exemple de réalisation; la figure 7 représente le pseudo indice de réfraction d'une structure du système de couches selon un troisième exemple de réalisation; et la figure 8 représente la variation spectrale de la réflexion, de la transmission et de l'absorption d'un

troisième exemple de réalisation.

Les tables I à VII données en fin de description

précisent la structure des systèmes de couches correspondant,

respectivement, aux figures 2 à 8.

1 Premier exemple de réalisation.

Un système d'absorption de la résonance à couche

mince, qui va être décrit dans ce premier exemple de réalisa-

tion, est conçu par exemple pour une longueur d'onde de la résonance Ir = 632,8 nm La matière utilisée pour la couche d'absorption de la résonance était de l'aluminium On sait

qu'il se forme dans l'atmosphère, sur une surface d'alumi-

nium, une mince pellicule fortement poreuse d'oxyde qui, malgré son épaisseur extrêmement faible, devant être négligée du point de vue optique, protège fiablement le métal contre d'autres influences chimiques en atmosphère normale Par

ailleurs, l'aluminium convient bien en raison de ses paramè-

tres de matière qui sont favorables à l'efficacité de la conversion (densité relativement faible, température de

fusion relativement basse) pour le processus de microstructu-

ration sous des intensités de radiation souhaitées qui sont les plus faibles possibles On sait que l'épaisseur de la couche limite de couches d'aluminium, qui sont réalisées par des procédés classiques de revêtement dans des conditions technologiques définies, est d'environ 3 nm Dans l'exemple de réalisation, l'épaisseur de la couche d'absorption de la

résonance dr a été fixée à 3,5 nm.

Des couches d'aluminium ayant des épaisseurs de l'ordre de 50 à 100 nm ont été proposées jusqu'à présent pour

la production de la microstructure par radiation opto-séquen-

tielle, car les rendements de conversion optique qui ont pu être obtenus dans l'art antérieur avec des couches minces

d'aluminium étaient extrêmement faibles Les couches d'ab-

sorption de la résonance en aluminium n'ont donc pas été utilisées jusqu'à présent dans la réalisation à l'échelle

industrielle de mémoires optiques, malgré les caractéristi-

ques favorables de la matière, en raison de ces fortes épaisseurs de la couche d'absorption de la résonance (qui sont 10 à 20 fois supérieures à celles du présent exemple de réalisation) et de la faiblesse résultante de l'efficacité de

la conversion.

Pour optimiser les caractéristiques optiques du

système de couches élémentaires qui suit la couche d'absorp-

tion de la résonance et qui assume sous forme d'une cloison arrière du résonateur la fonction de blocage du flux de la radiation, donc qui interdit pratiquement la transmission du flux de la radiation à travers la couche d'absorption de la

résonance, il faut fixer comme décrit plus haut le pseudo-

indice de réfraction Yh de la surface antérieure de ce système arrière de couches élémentaires qui est voisine de la couche d'absorption de la résonance de manière que la partie réelle Re Yh soit aussi faible que possible (de préférence inférieure à 0,1 conformément à l'invention) De plus, il faut que la partie imaginaire Im Yh prenne selon l'invention

une valeur qui a pour effet que le pseudo-indice de réfrac-

tion Yr à la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance soit dans une plage de valeurs de Y qui soient telles qu'elles permettent de réaliser de la manière la plus simple possible l'adaptation, devant être exécutée de manière connue, de Yr à l'indice de réfraction du superstrat étendu au moyen du système de couches élémentaires disposé devant la couche d'absorption de la résonance L'expérience a montré que ce processus d'adaptation est en général particulièrement simple et évident lorsque Yr est situé dans le plan complexe

Y sur l'axe réel Y ou à proximité de celui-ci.

La partie imaginaire Im Yh se calcule, comme décrit plus haut, à l'aide de la formule connue de la relation des pseudo-indices de réfraction La figure 2 illustre le résultat dans le plan complexe Y dans lequel la couche d'absorption de la résonance ayant une épaisseur de 3,5 nm est disposée tout d'abord derrière le substrat fictif

neutre (Y = 0) La valeur de la partie imaginaire du pseudo-

indice de réfraction Y (Im Y " 1,356) qui en résulte à la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance est transmise conformément à l'invention avec à peu près la même valeur absolue, toutefois avec le signe inverse, à la partie imaginaire du pseudo-indice de réfraction Yh du système de couches élémentaires suivant: Im Yh " In Y "

1,356.

Pour satisfaire à la fonction de blocage du flux

de la radiation par le système arrière de couches élémentai-

res par réduction de la partie réelle du pseudo indice de réfraction Yh, ce système de couches élémentaires est tout d'abord réalisé sous forme d'un substrat approximativement neutre (Y " 0) Ceci s'effectue dans l'exemple décrit de réalisation de manière connue par dépôt, devant une couche

d'aluminium perméable à la radiation, d'une couche d'interfé-

rence ayant une épaisseur qui compense le changement brusque de phase qui se produit à la longueur d'onde de résonance Ir là

à la surface de l'aluminium (dans l'exemple de la réalisa-

tion, ceci est réalisé au moyen d'une couche de fluorure de magnésium ayant une épaisseur d" 98 nm) et par une meilleure approche du pseudoindice de réfraction à la valeur Re Y = O qui est produite dans l'exemple de réalisation par dépôt supplémentaire d'une couche d'interférence à fort indice de réfraction et d'une couche d'interférence à faible indice de

réfraction qui ont des épaisseurs optiques Ir/4 (figure 3).

La transposition de la partie imaginaire du pseudo indice de réfraction Yh de Im Y " O à la valeur calculée IM Yh s'effectue dans l'exemple de réalisation par un dépôt complémentaire d'une couche de Ti O 2 ayant une épaisseur d " 23 nm qui est calculée d'après les formules

des relations des pseudo-indices de réfraction.

La partie supérieure de la figure 4 représente la variation du pseudoindice de réfraction Yr dans la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance lorsque celle-ci est déposée avec une épaisseur croissante dr sur le système arrière de couches élémentaires ayant le pseudo20 indice de réfraction Yh Yr devient " 0,5 avec l'épaisseur de la couche d'absorption de la résonance dr = 3,5 nm Il se produit sur le substrat étendu qu'est l'air ayant l'indice de réfraction 1 une réflexion résiduelle R " 11 t qui est inhibée par dépôt préalable d'une couche de Mg F 2 et d'une couche de Si 3 N 4 ayant des épaisseurs optiques Ir/4 La transmission du flux de la radiation à travers la surface arrière de la couche d'absorption de la résonance est limitée dans l'exemple décrit de réalisation à la très faible valeur

d'environ 5 % Les pertes résiduelles totales de la disposi-

tion sans dépôt préalable du système de couches élémentaires

pour 1 'adaptation sans réflexion au superstrat sont représen-

tées au bas de la figure 4.

La figure 5 représente pour l'exemple complet de réalisation la variation spectrale de la réflexion, de la transmission et de l'absorption et montre qu'avec la longueur d'onde de la résonance Ir = 632,8 nm, l'absorption dans la couche active s'élève à environ 0,95 ( 95 %), de sorte que la

densité de l'absorption A/dr de la disposition selon l'inven-

tion atteint la valeur très élevée de 0,27/nm.

Ainsi, l'adaptation sans réflexion au superstrat étendu n'est pas limitée à l'air et ne l'est pas non plus à des couches ayant des épaisseurs optiques de Ir/4 Bien au contraire, l'adaptation peut s'effectuer de manière connue à des superstrats quelconques par une multiplicité pratiquement

non limitée de combinaisons de couches.

2 Deuxième exemple de réalisation.

Une des caractéristiques déterminantes qui

différencie l'invention de l'art antérieur est la conforma-

tion du système de couches élémentaires qui est placé en aval de la couche d'absorption de la résonance et qui d'une part assume sous la forme d'une cloison arrière du résonateur la fonction de blocage des pertes du flux de la radiation à travers cette couche d'absorption et d'autre part transpose le pseudo-indice de réfraction dans la surface antérieure de cette couche d'absorption dans une plage complexe d'indices

de réfraction qui permet l'adaptation pratiquement sans ré-

flexion au superstrat étendu (air, verre, matière plastique,

) et/ou à des couches minces de protection.

Pour garantir cette particularité selon l'inven-

tion du système arrière de couches élémentaires, la conforma-

tion de ce dernier ne se limite pas à la structure spéciale des couches qui est décrite dans le premier exemple de réalisation Ainsi, par exemple, pour maintenir à une valeur arbitrairement faible les pertes de transmission, d'autres

couches alternantes X/4 sont placées en amont La transposi-

tion selon l'invention de la partie imaginaire du pseudo-

indice de réfraction dans la surface limite antérieure du système arrière de couches élémentaires en remplacement d'une simple couche supplémentaire selon les relations connues de la formule peut aussi s'effectuer par un dimensionnement

convenable de l'épaisseur de toutes les couches d'interfé-

rence de ce système de couches élémentaires dans le sens

d'épaisseurs optiques égales des couches.

Des évaluations thermiques ou des mesures peuvent aussi montrer qu'il se produit des pertes thermiques avec des dispositions et des matières de couches du système arrière de couches élémentaires qui ne conviennent pas thermiquement en raison d'une conduction thermique qui n'est plus négligeable dans le métal placé à l'arrière, ces pertes thermiques agissant à l'encontre des avantages d'efficacité que la

disposition d'ensemble selon l'invention permet d'obtenir.

Ces pertes peuvent être empêchées par exemple par l'utilisa-

tion d'une ou de plusieurs couches d'interférence du système arrière de couches élémentaires qui sont en une matière ayant un faible indice de conductivité thermique Le remplacement de la disposition du système arrière de couches élémentaires du premier exemple de réalisation par un système diélectrique

de couches d'interférence en des substances ayant en alter-

nance un faible indice et un fort indice de réfraction, donc l'élimination de la couche imperméable d'aluminium, convient

aussi du point de vue thermique et du point de vue optique.

Le deuxième exemple de réalisation représente une telle solution Il correspond pratiquement au premier exemple de réalisation, mais il contient un système arrière de couches élémentaires sans métal qui se compose à titre d'exemple de 4 paires de couches de Xg F 2/Ti O 2 ayant les épaisseurs optiques Ir/4 et qui contient la couche supplémentaire de Ti O 2 de 23 nm d'épaisseur qui provoque la transposition à la

valeur calculée Im Yh.

La figure 6 représente pour cet exemple de réalisation la variation spectrale de la réflexion, de la transmission et de l'absorption L'absorption presque aussi élevée et donc à peu près la même densité élevée d'absorption A/dr que dans le premier exemple de réalisation s'obtiennent à la longueur d'onde de résonance Lr = 632,8 nm dans la

couche active.

3 Troisième exemple de réalisation.

Cet exemple de réalisation est également conçu pour la longueur d'onde de résonance Ar = 632,8 nm La matière utilisée pour l'absorption de la résonance était le chrome On sait que les couches de chrome ont une très grande stabilité pendant une longue durée ainsi que des très grandes

résistances mécanique et chimique Certaines des caractéris-

tiques du chrome ne sont toutefois pas favorables pour l'efficacité de la conversion En particulier, la température relativement élevée de fusion est une raison pour laquelle le chrome n'a pas été pris jusqu'ici en considération pour des

processus de microstructuration par radiation opto-séquen tielle à de faibles intensités souhaitées pour son utilisa-

tion à l'échelle industrielle Seuls des mélanges de couches de chrome et d'autres métaux ont été proposés pour la structuration par radiation et il a fallu utiliser dans l'art

antérieur de fortes épaisseurs de couche très défavorables.

Le système de couches selon l'invention permettant d'obtenir de grands rendements de conversion optique avec des très faibles épaisseurs de couche de chrome, l'inconvénient de l'efficacité qui est dû à la température élevée de fusion peut pratiquement être compensé par les densités élevées d'absorption A/dr qu'il est possible d'obtenir On sait que l'épaisseur de la couche limite de couches de chrome qui sont technologiquement reproductibles est encore inférieure à 3 nm Dans l'exemple de réalisation, l'épaisseur de la couche

d'absorption de la résonance a été fixée à 3 nm.

Les pseudo-indices de réfraction de couches minces de chrome sont déjà dans le domaine du plan complexe d'indice de réfraction à partir duquel l'adaptation pratique- ment sans réflexion au superstrat étendu est possible en

raison des paramètres optiques du chrome (indice de réfrac- tion réel N " coefficient d'absorption k) dans le système de couches élémentaires placé à l'arrière et pour lequel Im Yh "O35 et Re Yh est faible (selon l'invention: Re Yh est de préfé-

rence inférieur à 0,1) Le système arrière de couches élémentaires de cet exemple de réalisation a donc été composé de manière que Yh " 0,02, comme sur la figure 3 Avec l'épaisseur de la couche d'absorption de la résonance dr = 3 nm, le pseudo-indice de réfraction Yr devient " Re Yr " 0,355 (figure 7) La variation spectrale (figure 8) présente à la longueur d'onde de la résonance une absorption supérieure à 0,95 ( 95 %) et elle atteint ainsi des densités très élevées

d'absorption A/dr " 0,32.

Ainsi, des couches de chrome extrêmement résis-

tantes peuvent aussi être utilisées pour la production de la microstructure, car l'efficacité de la conversion qu'elles

atteignent convient de manière optimale pour le processus de structuration, mais elles se rapprochent notablement des couches très instables de tellure.

Table I

superstrat couche 1 substrat matière air aluminium INDAB (Y= 0) épaisseur 3,5 nm Co

Table II

superstrat couche 3 couche 2 couche 1 substrat matière air Mg F 2 Ti O 2 Mg F 2 aluminium épaisseur oo nd=/4 nd=U 4 97,94 nm o pour 3 = 632,8 nm pour 3 = 632,8 nm adaptation de épais la phase

Table III

superstrat couche 5 couche 4 couche 3 couche 2 couche 1 substrat matière air AI Ti O 2 Mg F 2 Ti O 2 Mg F 2 AI épaisseur(nm) Co 3,5 23 113 68,78 97,94 o

Table IV

supersbtrat couche couche couche couche couche couche couche substrat

7 6 5 4 3 2 1

matière air Si 3 N, Mg F 2 AI 1 i 02 Mg F 2 T O i O 2 Mg F 2 AI (épaisseur 79,1 113 3,5 23 113 68,78 97,94 o (nm)

Table V

| |_ _superstratcouche 12 couche 11 couche 10 couche 9 couche 8 couche 7 matière air Si 3 N 4 Mg F 2 AI TO 12 Mg F 2 Ti O 2 |paisseur | 79,1 3 3 113 3,5 23 113 68,78 (nm) | -| couche 6 couche 5 couche 4 couche 3 couche 2 couche 1 substrat matière Mg F 2 Ti O 2 Mg F 2 Ti O 2 Mg F 2 Ti O 2 verre épaisseur 113 68,78 113 68,78 113 68,78 o (nm)

Table VI

superstrat couche 4 couche 3 couche 2 couche 1 substrat matière air Cr Mg F 2 Ti O 02 Mg F 2 AI épaisseur 3 113 68,78 97,94 (nm)

Table VII

superstrat couche 6 couche 5 couche 4 couche 3 couche 2 couche 1 substrat matière air T 102 Mg F 2 Cr Mg F 2 Ti O 02 Mg F 2 AI épaisseur o 68,78 113 3 113 68,78 97,74 ò (r-m)

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Disposition optique d'enregistrement, mémori-

sation et extraction d'informations à microstructure, se composant d'une plaque, d'un disque ou d'une feuille et d'une séquence de minces couches optiques déposées sur ce substrat, caractérisée en ce que la séquence des couches est disposée d'après le principe d'un système en couche mince d'absorption de la résonance ayant au moins une longueur d'onde de résonance Ir et contient au moins une couche d'absorption de la résonance qui absorbe la radiation, qui est capable d'une réaction photo-thermique et/ou photo-chimique et qui est enfermée entre un premier système de couches élémentaires qui est placé devant elle, qui provoque la pénétration libre du

flux de la radiation du superstrat dans cette couche d'ab-

sorption et un second système de couches élémentaires qui est disposé derrière elle et qui bloque le flux de la radiation

dans le substrat.

2 Disposition optique d'enregistrement, mémori-

sation et extraction d'informations à microstructure selon la

revendication 1, caractérisée en ce que la couche d'absorp-

tion de la résonance qui est capable d'une réaction photo-

thermique (et/ou photo-chimique) a une épaisseur dr qui est

faiblement, de préférence jusqu'à 20 % supérieure à l'épais-

seur de la couche limite dg qui est fonction de la matière de la couche et au-dessus de laquelle les paramètres physiques

de la couche sont technologiquement reproductibles.

3 Disposition optique d'enregistrement, mémori-

sation et extraction d'informations à microstructure selon

l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisée en

ce que le coefficient d'absorption kr de la matière de la couche d'absorption de la résonance a une valeur supérieure à 0,1 et de préférence supérieure à 1 avec l'épaisseur adoptée dr de cette couche, au moins à la longueur d'onde de

résonance Ir.

4 Disposition optique d'enregistrement, mémori-

sation et extraction d'informations à microstructure selon I '

l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce

que le système de couches élémentaires disposé derrière la couche d'absorption de la résonance a dans sa surface limite voisine de cette dernière le pseudo-indice de réfraction5 complexe Yh dont la partie réelle Re Yh est faible par rapport

à 1 et de préférence inférieure à 0,1 et dont la partie imaginaire In Yh est sensiblement égale à la partie imagi-

naire du pseudo-indice de réfraction qui s'obtient sous forme d'une grandeur calculée pour la surface antérieure d'une10 couche absorbante ayant les paramètres optiques de la couche adoptée d'absorption de la résonance lorsque celle-ci repose

sur un substrat fictif neutre ayant l'indice de réfraction 0.

Disposition optique d'enregistrement, mémori- sation et extraction d'informations à microstructure selon

l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce

que le système de couches élémentaires disposé devant la couche d'absorption de la résonance a dans sa surface limite voisine de cette dernière l'indice de réfraction complexe Yv

comprenant une partie réelle Re Yv qui prend approximative-

ment la valeur Re Yr et une partie imaginaire In Yv qui prend approximativement la valeur Im Yr' Yr = Re Yr + j IM Yr étant le pseudoindice de réfraction qui s'obtient pour la surface antérieure de la couche d'absorption de la résonance avec le système de couches élémentaires disposé derrière cette dernière et ayant le pseudo-indice de réfraction Yh'