JP2003195374A - 非線形光学薄膜とそれを用いた光情報記録媒体及び光スイッチ - Google Patents
非線形光学薄膜とそれを用いた光情報記録媒体及び光スイッチInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高記録密度を有する光情報記録媒体の提供。
【解決手段】基板上に直接または他の層を介して形成さ
れた非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成分
の混合物からなる薄膜であって、この薄膜に入射される
レーザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化す
る非線形光学薄膜を用いた光情報記録媒体。
れた非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成分
の混合物からなる薄膜であって、この薄膜に入射される
レーザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化す
る非線形光学薄膜を用いた光情報記録媒体。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率変化の大き
い非線形光学薄膜とそれを用いた光情報記録媒体及び光
スイッチに関する。
い非線形光学薄膜とそれを用いた光情報記録媒体及び光
スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の光通信を用いた情報化社会の発展
により、大容量の情報を高速で通信できる通信システム
の構築が必要となっている。現在では、波長多重通信
（ＷＤＭ）が展開され、ネットワークの高速化が急速に
進んでいる。このような大容量高速光通信を展開するた
めに必要不可欠な光デバイスとして、大容量の光情報を
蓄積するための光情報記録媒体と、通信光を高速にスイ
ッチする光スイッチが挙げられる。
により、大容量の情報を高速で通信できる通信システム
の構築が必要となっている。現在では、波長多重通信
（ＷＤＭ）が展開され、ネットワークの高速化が急速に
進んでいる。このような大容量高速光通信を展開するた
めに必要不可欠な光デバイスとして、大容量の光情報を
蓄積するための光情報記録媒体と、通信光を高速にスイ
ッチする光スイッチが挙げられる。
【０００３】まず光情報記録媒体として、片面４.７Ｇ
Ｂの容量を有するＤＶＤが実用化され、コンピューター
用途のほか、ビデオなどの大容量動画を扱うための媒体
として広く普及している。このＤＶＤは、直接基板に情
報の書き込まれた読み出し専用のＲＯＭ（ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ）の他、書換可能な記録再生媒体としても実用化が進
んでいる。
Ｂの容量を有するＤＶＤが実用化され、コンピューター
用途のほか、ビデオなどの大容量動画を扱うための媒体
として広く普及している。このＤＶＤは、直接基板に情
報の書き込まれた読み出し専用のＲＯＭ（ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ）の他、書換可能な記録再生媒体としても実用化が進
んでいる。
【０００４】このような光情報記録媒体の高記録密度化
を目的とした開発が行われている。情報記録の高密度化
を達成する手段として、ＣＤなどに使われていたレーザ
ー（７８０ｎｍ）よりも短波長（約６５０ｎｍ）のレー
ザー光を用いることが提案されている。
を目的とした開発が行われている。情報記録の高密度化
を達成する手段として、ＣＤなどに使われていたレーザ
ー（７８０ｎｍ）よりも短波長（約６５０ｎｍ）のレー
ザー光を用いることが提案されている。
【０００５】しかし、コンピューターグラフィックス等
の大容量の情報を扱うためには、さらにその１.５〜２
倍の高記録密度化を達成する必要がある。これを達成す
るため、さらに短波長の青色半導体レーザー（波長４０
５ｎｍ）を用いるＤＶＤの開発が行われている。
の大容量の情報を扱うためには、さらにその１.５〜２
倍の高記録密度化を達成する必要がある。これを達成す
るため、さらに短波長の青色半導体レーザー（波長４０
５ｎｍ）を用いるＤＶＤの開発が行われている。
【０００６】もう一つの高記録密度化技術として、超解
像膜が挙げられる。この超解像膜は、記録媒体の上面ま
たは下面に形成される膜で、この膜を透過または反射し
た入射光のビームスポットを縮小化することにより、高
記録密度化を達成できる。
像膜が挙げられる。この超解像膜は、記録媒体の上面ま
たは下面に形成される膜で、この膜を透過または反射し
た入射光のビームスポットを縮小化することにより、高
記録密度化を達成できる。
【０００７】超解像効果のメカニズムの一つは、吸収飽
和現象であり、超解像膜がその吸収飽和量以上の強度を
持つ光は透過させ、それ以下の強度の光は吸収するとい
う非線形な光学特性を利用した現象である。読み書きに
利用されるレーザービームの空間的な強度はガウス分布
となっているため、ビームが超解像膜を通過することに
より強度の低い裾野の部分は超解像膜によって吸収さ
れ、中心部分の強度の高い部分では光が透過する。この
ため、透過後のビーム径を縮小することができる。
和現象であり、超解像膜がその吸収飽和量以上の強度を
持つ光は透過させ、それ以下の強度の光は吸収するとい
う非線形な光学特性を利用した現象である。読み書きに
利用されるレーザービームの空間的な強度はガウス分布
となっているため、ビームが超解像膜を通過することに
より強度の低い裾野の部分は超解像膜によって吸収さ
れ、中心部分の強度の高い部分では光が透過する。この
ため、透過後のビーム径を縮小することができる。
【０００８】現在、このような超解像膜として、特開平
８−９６４１２号公報等にみられるようなフタロシアニ
ン系の有機膜や、カルコゲナイド系化合物等が挙げられ
る。この他に同じく有機材料で、特開平６−１６２５６
４号公報記載のサーモクロミック材料や、特開平６−２
６７０７８号公報記載のフォトクロミック材料を超解像
膜として用いる試みも知られている。
８−９６４１２号公報等にみられるようなフタロシアニ
ン系の有機膜や、カルコゲナイド系化合物等が挙げられ
る。この他に同じく有機材料で、特開平６−１６２５６
４号公報記載のサーモクロミック材料や、特開平６−２
６７０７８号公報記載のフォトクロミック材料を超解像
膜として用いる試みも知られている。
【０００９】特開平８−９６４１２号公報等に記載の超
解像膜では、信頼性などの点で問題がある。有機膜で
は、記録あるいは読み出し時には、ビームのエネルギー
密度が局所的に非常に高くなるため、繰り返しての記録
や再生動作を行うと、徐々に膜が劣化して行くことが懸
念される。このため、コンピューター用のＲＡＭ等、過
酷な使用環境下では、十分な記録再生動作回数を保証し
にくい。また、カルコゲナイドでは化学的に不安定であ
るため、長い保証期間を得ることが難しい。
解像膜では、信頼性などの点で問題がある。有機膜で
は、記録あるいは読み出し時には、ビームのエネルギー
密度が局所的に非常に高くなるため、繰り返しての記録
や再生動作を行うと、徐々に膜が劣化して行くことが懸
念される。このため、コンピューター用のＲＡＭ等、過
酷な使用環境下では、十分な記録再生動作回数を保証し
にくい。また、カルコゲナイドでは化学的に不安定であ
るため、長い保証期間を得ることが難しい。
【００１０】一方、光スイッチの分野においては、高速
化の検討が行われている。これまでの光情報のスイッチ
ングは、中継点において一度光情報を電気情報に変換す
る光電変換が必要であった。しかし、中継点の増加によ
る消費電力の増加、スイッチング速度の高速化と云った
問題を解決するためには、光によるスイッチングを行う
ことが好ましい。このため、メカニカル型光スイッチ，
平面光導波路型光スイッチ，ミラー型光スイッチ，バブ
ル型スイッチ等が検討されている（日経エレクトロニク
ス、Ｎｏ.８、２０００年１月２９日号）。
化の検討が行われている。これまでの光情報のスイッチ
ングは、中継点において一度光情報を電気情報に変換す
る光電変換が必要であった。しかし、中継点の増加によ
る消費電力の増加、スイッチング速度の高速化と云った
問題を解決するためには、光によるスイッチングを行う
ことが好ましい。このため、メカニカル型光スイッチ，
平面光導波路型光スイッチ，ミラー型光スイッチ，バブ
ル型スイッチ等が検討されている（日経エレクトロニク
ス、Ｎｏ.８、２０００年１月２９日号）。
【００１１】しかし、上記のような光スイッチでは、ス
イッチング時間が数ミリ秒程度であるため、今後の光通
信の大容量高速化に対応するのが難しい。また、上記の
ような方法によるスイッチングでは、スイッチングに要
する電気的な駆動力が大きく、エネルギー消費量が依然
として大きいと云う問題を有する。そこで、特開平１１
−３３７９８８号公報記載のように、非線形光学材料を
用いた光による高速応答性を有する全光スイッチが提案
されている。
イッチング時間が数ミリ秒程度であるため、今後の光通
信の大容量高速化に対応するのが難しい。また、上記の
ような方法によるスイッチングでは、スイッチングに要
する電気的な駆動力が大きく、エネルギー消費量が依然
として大きいと云う問題を有する。そこで、特開平１１
−３３７９８８号公報記載のように、非線形光学材料を
用いた光による高速応答性を有する全光スイッチが提案
されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】情報記録媒体の分野で
は、さらなる高記録密度の情報記録媒体を得ることが検
討されている。しかしながら、上記の超解像膜では、今
後のさらなる高記録密度化に対応するための解像効果が
十分ではない。本発明は、さらに高密度の記録または再
生が可能な超解像膜を有する情報記録媒体を得ることを
目的とする。
は、さらなる高記録密度の情報記録媒体を得ることが検
討されている。しかしながら、上記の超解像膜では、今
後のさらなる高記録密度化に対応するための解像効果が
十分ではない。本発明は、さらに高密度の記録または再
生が可能な超解像膜を有する情報記録媒体を得ることを
目的とする。
【００１３】また、光スイッチは、今後のマルチチャン
ネルの光通信信号の切替の必要に伴い、中継点やスイッ
チ数が増加し、スイッチングに必要なエネルギー消費量
が大きくなることが予想される。本発明は、信号を少な
いエネルギー消費量でスイッチング可能な光スイッチを
得ることを目的とする。
ネルの光通信信号の切替の必要に伴い、中継点やスイッ
チ数が増加し、スイッチングに必要なエネルギー消費量
が大きくなることが予想される。本発明は、信号を少な
いエネルギー消費量でスイッチング可能な光スイッチを
得ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の非線形光学薄膜は、基板上に直接または他の層を介
して形成された非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物
ガラス成分の混合物からなる薄膜であって、この薄膜は
外部から照射される光に対して露出しており、入射され
る光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
明の非線形光学薄膜は、基板上に直接または他の層を介
して形成された非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物
ガラス成分の混合物からなる薄膜であって、この薄膜は
外部から照射される光に対して露出しており、入射され
る光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
【００１５】また、本発明の非線形光学薄膜は、基板上
に直接または他の層を介して形成された非晶質合金ある
いは非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物からなる薄
膜であって、この薄膜に入射されるレーザー光の強度が
０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０ＧＷ
／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化（｜ｎ1−ｎ0｜
／ｎ0）が０.２以上である。
に直接または他の層を介して形成された非晶質合金ある
いは非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物からなる薄
膜であって、この薄膜に入射されるレーザー光の強度が
０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０ＧＷ
／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化（｜ｎ1−ｎ0｜
／ｎ0）が０.２以上である。
【００１６】また、本発明の非線形光学薄膜はＣｏ，Ｃ
ｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ば
れる少なくとも２種の金属から構成される非晶質合金で
あって、ＳｉＯ2を主成分とする酸化物ガラスを含有す
ることができる。また上記非線形光学薄膜は非磁性であ
り、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系非晶
質合金である。
ｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ば
れる少なくとも２種の金属から構成される非晶質合金で
あって、ＳｉＯ2を主成分とする酸化物ガラスを含有す
ることができる。また上記非線形光学薄膜は非磁性であ
り、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系非晶
質合金である。
【００１７】本発明の光情報記録媒体は、上記の非線形
光学薄膜を超解像膜として用いた。また、本発明の再生
専用の光情報記録媒体は、少なくとも情報を有するピッ
トの形成された基板と、この基板上に直接または他の層
を介して形成された超解像膜とを有する光情報記録媒体
であって、超解像膜は非晶質合金あるいは非晶質合金と
酸化物ガラス成分の混合物からなる薄膜で、該薄膜に入
射されるレーザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的
に変化する。
光学薄膜を超解像膜として用いた。また、本発明の再生
専用の光情報記録媒体は、少なくとも情報を有するピッ
トの形成された基板と、この基板上に直接または他の層
を介して形成された超解像膜とを有する光情報記録媒体
であって、超解像膜は非晶質合金あるいは非晶質合金と
酸化物ガラス成分の混合物からなる薄膜で、該薄膜に入
射されるレーザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的
に変化する。
【００１８】さらに本発明の書き換え可能な光情報記録
媒体は、少なくとも基板と、該基板上に直接または他の
層を介して形成された光により情報が記録される記録膜
と、該記録膜上に直接または他の層を介して形成された
超解像膜とを有する光情報記録媒体であって、上記の超
解像膜は非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス
成分の混合物からなる薄膜で、該薄膜に入射されるレー
ザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
媒体は、少なくとも基板と、該基板上に直接または他の
層を介して形成された光により情報が記録される記録膜
と、該記録膜上に直接または他の層を介して形成された
超解像膜とを有する光情報記録媒体であって、上記の超
解像膜は非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス
成分の混合物からなる薄膜で、該薄膜に入射されるレー
ザー光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
【００１９】また本発明の再生専用の光情報記録媒体
は、少なくとも情報を有するピットの形成された基板
と、該基板上に直接または他の層を介して形成された超
解像膜と、該超解像膜上に直接または他の層を介して形
成された反射膜とを有する光情報記録媒体であって、こ
の超解像膜は非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物か
らなる薄膜で、該薄膜に入射されるレーザー光の強度変
化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
は、少なくとも情報を有するピットの形成された基板
と、該基板上に直接または他の層を介して形成された超
解像膜と、該超解像膜上に直接または他の層を介して形
成された反射膜とを有する光情報記録媒体であって、こ
の超解像膜は非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物か
らなる薄膜で、該薄膜に入射されるレーザー光の強度変
化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
【００２０】さらに本発明の書き換え可能な光情報記録
媒体は、少なくとも基板と、この基板上に直接または他
の層を介して形成された超解像膜と、その上に形成され
た光により情報が記録される記録膜と、さらにこの記録
膜上に形成された反射膜とを有する光情報記録媒体であ
って、この超解像膜は非晶質合金と酸化物ガラス成分の
混合物からなる薄膜で、該薄膜に入射されるレーザー光
の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
媒体は、少なくとも基板と、この基板上に直接または他
の層を介して形成された超解像膜と、その上に形成され
た光により情報が記録される記録膜と、さらにこの記録
膜上に形成された反射膜とを有する光情報記録媒体であ
って、この超解像膜は非晶質合金と酸化物ガラス成分の
混合物からなる薄膜で、該薄膜に入射されるレーザー光
の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する。
【００２１】上記超解像膜に入射されるレーザー光の強
度が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０
ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化率（｜ｎ1
−ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上である。
度が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０
ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化率（｜ｎ1
−ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上である。
【００２２】さらに上記非晶質合金はＣｏ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少
なくとも２種以上の金属から構成され、かつ上記酸化物
ガラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスである。
ｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少
なくとも２種以上の金属から構成され、かつ上記酸化物
ガラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスである。
【００２３】本発明の光スイッチは、少なくとも基板
と、その上に形成された非晶質合金あるいは非晶質合金
と酸化物ガラス成分の混合物からなる非線形光学薄膜に
よって構成される光スイッチ素子部を一箇所もしくは複
数箇所有し、制御光を照射する制御光照射装置を有する
光スイッチであって、上記非線形光学薄膜の屈折率は薄
膜に入射される光の強度変化に応じて可逆的に変化す
る。
と、その上に形成された非晶質合金あるいは非晶質合金
と酸化物ガラス成分の混合物からなる非線形光学薄膜に
よって構成される光スイッチ素子部を一箇所もしくは複
数箇所有し、制御光を照射する制御光照射装置を有する
光スイッチであって、上記非線形光学薄膜の屈折率は薄
膜に入射される光の強度変化に応じて可逆的に変化す
る。
【００２４】上記非線形光学薄膜に入射される光の強度
が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０Ｇ
Ｗ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化率（｜ｎ1−
ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上であり、上記非晶質合金はＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａか
ら選ばれる少なくとも２種の金属から構成され、かつ、
上記酸化物ガラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスであ
る。
が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.０Ｇ
Ｗ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1の変化率（｜ｎ1−
ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上であり、上記非晶質合金はＣ
ｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａか
ら選ばれる少なくとも２種の金属から構成され、かつ、
上記酸化物ガラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスであ
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕まず、本発明の非線
形光学薄膜の光学特性を評価するため、図２に示すよう
な薄膜試料を作製した。本実施例では非線形光学薄膜１
の材料としてモル比でＣｏ 0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0 . 1の組成を
有する非晶質合金薄膜を基板２上に５０ｎｍ形成した。
成膜はＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて行い、ター
ゲットには薄膜と同組成の直径４インチの金属合金ター
ゲットを用い、６００Ｗの成膜パワーで成膜した。な
お、スパッタガスはＡｒとし、ガス圧力を０.６５Ｐａ
とした。
形光学薄膜の光学特性を評価するため、図２に示すよう
な薄膜試料を作製した。本実施例では非線形光学薄膜１
の材料としてモル比でＣｏ 0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0 . 1の組成を
有する非晶質合金薄膜を基板２上に５０ｎｍ形成した。
成膜はＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて行い、ター
ゲットには薄膜と同組成の直径４インチの金属合金ター
ゲットを用い、６００Ｗの成膜パワーで成膜した。な
お、スパッタガスはＡｒとし、ガス圧力を０.６５Ｐａ
とした。
【００２６】こうして得られたＣｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0 . 1
薄膜の広角Ｘ線回折を行ったところ、いずれも結晶性物
質の存在を示すピークが見られず、非晶質であることが
分かった。
薄膜の広角Ｘ線回折を行ったところ、いずれも結晶性物
質の存在を示すピークが見られず、非晶質であることが
分かった。
【００２７】図２に示す非線形光学薄膜材料の屈折率
を、図３に示すエリプソメーターの光学系を用いて評価
した。図３において、１は非線形光学薄膜，２は基板，
３はパルス発生器，４は光源，５は偏光子，６は入射
光，７は反射光，８は検光子，９はフィルター，１０は
受光器，１１はデジタルオシロスコープ，１２は制御用
コンピューター，１３は焦点レンズである。
を、図３に示すエリプソメーターの光学系を用いて評価
した。図３において、１は非線形光学薄膜，２は基板，
３はパルス発生器，４は光源，５は偏光子，６は入射
光，７は反射光，８は検光子，９はフィルター，１０は
受光器，１１はデジタルオシロスコープ，１２は制御用
コンピューター，１３は焦点レンズである。
【００２８】光源４として波長６５０ｎｍ及び４０５ｎ
ｍの半導体レーザーを用いた。このレーザーをパルス発
生器３を用いて所望の強度，時間を有するパルス光とし
た。このパルス光を偏光子を用いて光の振動面が試料表
面に平行な光（ｓ偏光）と垂直な光（ｐ偏光）になるよ
うに偏光させた。また焦点レンズ１３を用いてこのレー
ザー光を試料表面に集光させた。波長が６５０ｎｍの場
合は周後部のレーザー径は０.６μｍであった。また波
長が４０５ｎｍの場合は０.６ｎｍであった。
ｍの半導体レーザーを用いた。このレーザーをパルス発
生器３を用いて所望の強度，時間を有するパルス光とし
た。このパルス光を偏光子を用いて光の振動面が試料表
面に平行な光（ｓ偏光）と垂直な光（ｐ偏光）になるよ
うに偏光させた。また焦点レンズ１３を用いてこのレー
ザー光を試料表面に集光させた。波長が６５０ｎｍの場
合は周後部のレーザー径は０.６μｍであった。また波
長が４０５ｎｍの場合は０.６ｎｍであった。
【００２９】このような偏光を試料に照射すると、試料
の膜厚，屈折率及び消衰係数によってｓ偏光とｐ偏光の
反射率と位相が異なる。従って、膜厚を予め測定してお
き、ｓ偏光とｐ偏光の反射率比，位相を求めることによ
り、屈折率と消衰係数を推定できる。ここで、消衰係数
は屈折率の虚部で表され、材料の光の吸収に関するパラ
メータである。
の膜厚，屈折率及び消衰係数によってｓ偏光とｐ偏光の
反射率と位相が異なる。従って、膜厚を予め測定してお
き、ｓ偏光とｐ偏光の反射率比，位相を求めることによ
り、屈折率と消衰係数を推定できる。ここで、消衰係数
は屈折率の虚部で表され、材料の光の吸収に関するパラ
メータである。
【００３０】反射光の受光側に検光子８を置き、検光子
８の角度を回転させ、それぞれの検光子角度で得られる
反射光量からｓ偏光とｐ偏光の反射率比，位相を求め
た。検光子角度は１回転を１２分割した各角度で測定し
た。また受光器は許容量以上の光が入射されると適切な
解析が不能になるため、各パルス光の強度に応じたフィ
ルター９を設置して、受光器に入る反射光量を調節し
た。
８の角度を回転させ、それぞれの検光子角度で得られる
反射光量からｓ偏光とｐ偏光の反射率比，位相を求め
た。検光子角度は１回転を１２分割した各角度で測定し
た。また受光器は許容量以上の光が入射されると適切な
解析が不能になるため、各パルス光の強度に応じたフィ
ルター９を設置して、受光器に入る反射光量を調節し
た。
【００３１】反射光は受光器に導入される光をデジタル
オシロスコープ１１で時間分割し、２ｎｓ毎に測定し
た。また、パルス光が入射される５０ｎｓ前から測定を
開始し、パルスが発生してから１００ｎｓの間、測定し
た。また、１回の測定ではレーザーや受光器のばらつき
や電気的なノイズにより、ＳＮ比（シグナルとノイズの
比）が低く精密な測定ができないため、それぞれの測定
を１２８回積算してその平均値として求めた。
オシロスコープ１１で時間分割し、２ｎｓ毎に測定し
た。また、パルス光が入射される５０ｎｓ前から測定を
開始し、パルスが発生してから１００ｎｓの間、測定し
た。また、１回の測定ではレーザーや受光器のばらつき
や電気的なノイズにより、ＳＮ比（シグナルとノイズの
比）が低く精密な測定ができないため、それぞれの測定
を１２８回積算してその平均値として求めた。
【００３２】図４に本実施例で作製した非線形光学薄膜
に１００ｎｓのパルスレーザーを照射したときの屈折率
変化を示す。パルス光の強度は５.０ＧＷ／ｍ2とした。
横軸はパルスが立ち上がる時の時刻を０とした時の時間
である。図４（ａ）はレーザーパルスの強度変化を示
す。また（ｂ）は屈折率（ｎ）の時間変化を示す。
に１００ｎｓのパルスレーザーを照射したときの屈折率
変化を示す。パルス光の強度は５.０ＧＷ／ｍ2とした。
横軸はパルスが立ち上がる時の時刻を０とした時の時間
である。図４（ａ）はレーザーパルスの強度変化を示
す。また（ｂ）は屈折率（ｎ）の時間変化を示す。
【００３３】パルスの立ち上がり前では、受光器に入射
される光の強度が弱いために測定値のばらつきが大きい
が、屈折率ｎ0は２.３であった。この弱いレーザーで測
定される屈折率ｎ0を線形屈折率と呼ぶ。このときのレ
ーザー光の強度は約０.１ＧＷ／ｍ2である。時間０秒か
らパルスが立ち上がり、この立ち上がりに従って屈折率
も徐々に上昇し、パルスの光量が飽和すると屈折率の変
化も飽和していた。このときの屈折率ｎ1は３.２５であ
り、屈折率変化率｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0は０.４１と、大き
な変化を示した。この５.０ＧＷ／ｍ2程度の強いレーザ
ー光が照射された時の屈折率ｎ1を非線形屈折率と定義
する。
される光の強度が弱いために測定値のばらつきが大きい
が、屈折率ｎ0は２.３であった。この弱いレーザーで測
定される屈折率ｎ0を線形屈折率と呼ぶ。このときのレ
ーザー光の強度は約０.１ＧＷ／ｍ2である。時間０秒か
らパルスが立ち上がり、この立ち上がりに従って屈折率
も徐々に上昇し、パルスの光量が飽和すると屈折率の変
化も飽和していた。このときの屈折率ｎ1は３.２５であ
り、屈折率変化率｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0は０.４１と、大き
な変化を示した。この５.０ＧＷ／ｍ2程度の強いレーザ
ー光が照射された時の屈折率ｎ1を非線形屈折率と定義
する。
【００３４】図５，図６に、パルス光強度を変化させた
時の屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）との時間変化を示
す。これらの図において、屈折率と消衰係数は図４に示
す屈折率の時間変化を示す図のパルス光立ち上がり後５
０ｎｓ〜１００ｎｓの間の屈折率を平均して求めた。
時の屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）との時間変化を示
す。これらの図において、屈折率と消衰係数は図４に示
す屈折率の時間変化を示す図のパルス光立ち上がり後５
０ｎｓ〜１００ｎｓの間の屈折率を平均して求めた。
【００３５】波長が６５０ｎｍ及び４０５ｎｍいずれの
場合も、パルス光強度の上昇に従って屈折率は上昇し、
波長６５０ｎｍでは２.３から３.３と上昇していた。ま
た、４０５ｎｍの場合はいずれも若干低い値を有してい
るが、やはり大きな屈折率変化を示した。また、消衰係
数は６５０ｎｍでは５.０５から４.５１に減少してい
た。消衰係数も屈折率同様４０５ｎｍでは６５０ｎｍよ
り低い値を有していたが、６５０ｎｍの場合と同様の変
化を示した。
場合も、パルス光強度の上昇に従って屈折率は上昇し、
波長６５０ｎｍでは２.３から３.３と上昇していた。ま
た、４０５ｎｍの場合はいずれも若干低い値を有してい
るが、やはり大きな屈折率変化を示した。また、消衰係
数は６５０ｎｍでは５.０５から４.５１に減少してい
た。消衰係数も屈折率同様４０５ｎｍでは６５０ｎｍよ
り低い値を有していたが、６５０ｎｍの場合と同様の変
化を示した。
【００３６】以上のように、本発明のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ
系非晶質合金薄膜では約５.０ＧＷ／ｍ2程度のレーザー
照射により屈折率が非線形に大きく変化することが分か
った。
系非晶質合金薄膜では約５.０ＧＷ／ｍ2程度のレーザー
照射により屈折率が非線形に大きく変化することが分か
った。
【００３７】屈折率変化量は、材料組成のみでなく照射
されるレーザー光の強度と相関を有する。屈折率変化率
の大きい薄膜では、屈折率変化率の小さい従来の材料と
比較して、同じ屈折率を得るために必要とされるレーザ
ー強度は小さい。また、レーザー照射と屈折率変化の応
答時間が同等の材料と比較すると、同じ屈折率を得るた
めの応答時間は短く、レーザー照射に対し高速に応答す
ることができる。
されるレーザー光の強度と相関を有する。屈折率変化率
の大きい薄膜では、屈折率変化率の小さい従来の材料と
比較して、同じ屈折率を得るために必要とされるレーザ
ー強度は小さい。また、レーザー照射と屈折率変化の応
答時間が同等の材料と比較すると、同じ屈折率を得るた
めの応答時間は短く、レーザー照射に対し高速に応答す
ることができる。
【００３８】次に、この薄膜の屈折率変化の応答速度に
ついて詳細に検討した。図４に示される測定結果を見る
と、パルスレーザーの立ち上がりに屈折率の上昇が追随
して変化していることが分かる。本測定のインターバル
は２ｎｓであることから、２ｎｓ以下の応答速度で屈折
率が変化していることが分かる。しかし、これ以下の短
い時間における屈折率変化は本装置では測定できない。
ついて詳細に検討した。図４に示される測定結果を見る
と、パルスレーザーの立ち上がりに屈折率の上昇が追随
して変化していることが分かる。本測定のインターバル
は２ｎｓであることから、２ｎｓ以下の応答速度で屈折
率が変化していることが分かる。しかし、これ以下の短
い時間における屈折率変化は本装置では測定できない。
【００３９】そこで、さらに屈折率の応答速度を詳細に
調べるため、パルス時間が３５ピコ秒のパルスレーザー
照射による屈折率変化を求め、時間応答性を検討した。
その結果、このような短い時間でも２ｎｓの場合と同様
の屈折率変化が見られた。このことから、この材料の応
答速度はピコ秒のオーダーであることが分かった。
調べるため、パルス時間が３５ピコ秒のパルスレーザー
照射による屈折率変化を求め、時間応答性を検討した。
その結果、このような短い時間でも２ｎｓの場合と同様
の屈折率変化が見られた。このことから、この材料の応
答速度はピコ秒のオーダーであることが分かった。
【００４０】次に、各種組成の薄膜材料について屈折率
変化を測定し、同様の検討を行った。表１に各薄膜の組
成，膜厚及びこれらの膜のレーザーパワー０.１ＧＷ／
ｍ2で測定される線形屈折率ｎ0、５.０ＧＷ／ｍ2で測定
される非線形屈折率ｎ1、屈折率変化率｜ｎ1−ｎ0｜／
ｎ0、及び、消衰係数ｋ0、ｋ1、その変化率｜ｋ1−ｋ0
｜／ｋ0を示す。表１に示す合金の広角Ｘ線回折分析を
行ったところ、いずれも結晶質の存在を示すピークは観
察されず、非晶質合金薄膜であった。
変化を測定し、同様の検討を行った。表１に各薄膜の組
成，膜厚及びこれらの膜のレーザーパワー０.１ＧＷ／
ｍ2で測定される線形屈折率ｎ0、５.０ＧＷ／ｍ2で測定
される非線形屈折率ｎ1、屈折率変化率｜ｎ1−ｎ0｜／
ｎ0、及び、消衰係数ｋ0、ｋ1、その変化率｜ｋ1−ｋ0
｜／ｋ0を示す。表１に示す合金の広角Ｘ線回折分析を
行ったところ、いずれも結晶質の存在を示すピークは観
察されず、非晶質合金薄膜であった。
【００４１】
【表１】
試料Ｎｏ.１〜３は、Ｃｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0.1薄膜であ
り、膜厚を２０ｎｍ、５０ｎｍ及び１００ｎｍとした試
料である。いずれの試料においてもｎ1はｎ0よりも大き
くなっており、その変化量は波長６５０ｎｍでは０.３
９７以上と大きかった。また、逆に消衰係数はｋ1はｋ0
に比べて減少し、その変化量は０.１０〜０.１５と屈折
率の変化量に比べて小さかった。また測定波長が４０５
ｎｍでは、６５０ｎｍに比べて屈折率、消衰係数ともに
小さかったが、その変化量は６５０ｎｍの場合と同様に
大きかった。
り、膜厚を２０ｎｍ、５０ｎｍ及び１００ｎｍとした試
料である。いずれの試料においてもｎ1はｎ0よりも大き
くなっており、その変化量は波長６５０ｎｍでは０.３
９７以上と大きかった。また、逆に消衰係数はｋ1はｋ0
に比べて減少し、その変化量は０.１０〜０.１５と屈折
率の変化量に比べて小さかった。また測定波長が４０５
ｎｍでは、６５０ｎｍに比べて屈折率、消衰係数ともに
小さかったが、その変化量は６５０ｎｍの場合と同様に
大きかった。
【００４２】試料Ｎｏ.４〜６は、Ｎｉ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0
. 1薄膜である。膜厚はＣｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0 . 1薄膜と同
様に２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｚｒ系薄膜においてもいずれの波長の場合でも大き
な屈折率変化が得られた。しかしながら、Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｚｒ系薄膜と比較すると、変化量は半分程度であった。
. 1薄膜である。膜厚はＣｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0 . 1薄膜と同
様に２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｚｒ系薄膜においてもいずれの波長の場合でも大き
な屈折率変化が得られた。しかしながら、Ｃｏ−Ｃｒ−
Ｚｒ系薄膜と比較すると、変化量は半分程度であった。
【００４３】試料Ｎｏ.７〜１０は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ
及びＮｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系薄膜のＺｒ成分を、Ｚｒの属す
る４ａ族金属であるＨｆ及びＴｉに置換した薄膜であ
る。いずれの場合も上記実施例と同様に大きな屈折率変
化が得られた。
及びＮｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系薄膜のＺｒ成分を、Ｚｒの属す
る４ａ族金属であるＨｆ及びＴｉに置換した薄膜であ
る。いずれの場合も上記実施例と同様に大きな屈折率変
化が得られた。
【００４４】さらに試料Ｎｏ.１１はＮｉ−Ｔａの２元
系合金である。この２元系の合金もＸ線回折では非晶質
であった。この場合でも、大きな屈折率変化が見られる
ことが分かった。
系合金である。この２元系の合金もＸ線回折では非晶質
であった。この場合でも、大きな屈折率変化が見られる
ことが分かった。
【００４５】以上のように、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｚｒ，
Ｈｆ，Ｔｉ，Ｔａから選ばれる少なくとも２種類の元素
から構成される非晶質合金薄膜では、測定波長６５０ｎ
ｍ，４０５ｎｍのいずれの場合でもレーザー照射により
大きな屈折率変化が得られた。
Ｈｆ，Ｔｉ，Ｔａから選ばれる少なくとも２種類の元素
から構成される非晶質合金薄膜では、測定波長６５０ｎ
ｍ，４０５ｎｍのいずれの場合でもレーザー照射により
大きな屈折率変化が得られた。
【００４６】次に、ＣｏＣｒＺｒ系合金にＳｉＯ2など
のガラス成分を添加した薄膜を作製し、表１と同様の検
討を行った。屈折率変化の測定結果を表２に示す。
のガラス成分を添加した薄膜を作製し、表１と同様の検
討を行った。屈折率変化の測定結果を表２に示す。
【００４７】
【表２】
非晶質合金の組成は、表１で用いたＣｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ
0 . 1とした。この非晶質合金と酸化物ガラス成分をモル
比で０.０５〜０.４０含有させた。ガラス成分としてＳ
ｉＯ2を用いた場合、ＳｉＯ2の含有量が０.０５ではｎ1
がｎ0よりも大きく、またその変化量も０.３４９〜０.
３９６と大きく、ＳｉＯ2を含有させない試料と同等の
変化を示した。ＳｉＯ2の含有量が増加するに従い、
ｎ0、ｎ1及び屈折率変化率いずれも減少した。特にＳｉ
Ｏ2を０.２０〜０.４０含有させた薄膜ではｎ1がｎ0よ
りも小さかった。さらにｋ0、ｋ1もＳｉＯ2含有量の増
加に伴って低下しており、ＳｉＯ2を０.２０〜０.４０
含有させた薄膜では金属光沢が失われて透明性が生じて
いた。このことから、酸化物成分の増加に従って金属成
分が酸化され、膜の構造が大きく変化し、屈折率変化の
原理が変化したものと考えられる。
0 . 1とした。この非晶質合金と酸化物ガラス成分をモル
比で０.０５〜０.４０含有させた。ガラス成分としてＳ
ｉＯ2を用いた場合、ＳｉＯ2の含有量が０.０５ではｎ1
がｎ0よりも大きく、またその変化量も０.３４９〜０.
３９６と大きく、ＳｉＯ2を含有させない試料と同等の
変化を示した。ＳｉＯ2の含有量が増加するに従い、
ｎ0、ｎ1及び屈折率変化率いずれも減少した。特にＳｉ
Ｏ2を０.２０〜０.４０含有させた薄膜ではｎ1がｎ0よ
りも小さかった。さらにｋ0、ｋ1もＳｉＯ2含有量の増
加に伴って低下しており、ＳｉＯ2を０.２０〜０.４０
含有させた薄膜では金属光沢が失われて透明性が生じて
いた。このことから、酸化物成分の増加に従って金属成
分が酸化され、膜の構造が大きく変化し、屈折率変化の
原理が変化したものと考えられる。
【００４８】ＳｉＯ2の含有量に対する屈折率変化量の
変化を図７に示す。波長が６５０ｎｍ，４０５ｎｍいず
れの場合もＳｉＯ2含有量が０.１を超える場合には屈折
率変化量が０.２０を下回り、大きな屈折率変化を得る
ことができなかった。
変化を図７に示す。波長が６５０ｎｍ，４０５ｎｍいず
れの場合もＳｉＯ2含有量が０.１を超える場合には屈折
率変化量が０.２０を下回り、大きな屈折率変化を得る
ことができなかった。
【００４９】また、表２を見ると、ガラス成分としてＳ
ｉＯ2−ＴｉＯ2,ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ，ＳｉＯ2−
Ｂ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏのいずれを用いた場合にも、ガラス成
分の含有率が０.１の場合には屈折率変化量が０.２０以
上であり、良好な結果となった。
ｉＯ2−ＴｉＯ2,ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ，ＳｉＯ2−
Ｂ2Ｏ3−Ｎａ2Ｏのいずれを用いた場合にも、ガラス成
分の含有率が０.１の場合には屈折率変化量が０.２０以
上であり、良好な結果となった。
【００５０】以上より、非晶質合金薄膜及び非晶質合金
と酸化物ガラス成分との混合薄膜は非線形な屈折率変化
を生じ、その屈折率変化量は０.１ＧＷ／ｍ2度の弱いレ
ーザー光で測定される線形屈折率ｎ0と５.０ＧＷ／ｍ2
の強いレーザー光を照射した場合の非線形屈折率ｎ１と
の変化率が０.２以上と、大きい屈折率変化が得られ
た。
と酸化物ガラス成分との混合薄膜は非線形な屈折率変化
を生じ、その屈折率変化量は０.１ＧＷ／ｍ2度の弱いレ
ーザー光で測定される線形屈折率ｎ0と５.０ＧＷ／ｍ2
の強いレーザー光を照射した場合の非線形屈折率ｎ１と
の変化率が０.２以上と、大きい屈折率変化が得られ
た。
【００５１】ガラスマトリックス成分の含有率が０.１
以下であると、やはり大きな屈折率変化が得られるが、
０.１を超えると急激に屈折率変化量が減少し、０.２を
下回るので、好ましくなかった。以上よりガラス成分の
含有率は０.１以下であることが好ましかった。
以下であると、やはり大きな屈折率変化が得られるが、
０.１を超えると急激に屈折率変化量が減少し、０.２を
下回るので、好ましくなかった。以上よりガラス成分の
含有率は０.１以下であることが好ましかった。
【００５２】ガラス成分としてはＳｉＯ2の他、ＳｉＯ2
−ＴｉＯ2,ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ，ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ
3−Ｎａ2ＯなどのＳｉＯ2を主成分とするガラスを用い
ることが好ましかった。
−ＴｉＯ2,ＳｉＯ2−Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ，ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ
3−Ｎａ2ＯなどのＳｉＯ2を主成分とするガラスを用い
ることが好ましかった。
【００５３】次に非晶質合金薄膜の屈折率変化のメカニ
ズムを解明するため、大きな屈折率変化が得られる試料
Ｎｏ.５の薄膜と、試料Ｎｏ.１２の薄膜の透過型電子顕
微鏡観察を行い、合金成分とガラス成分との存在状態を
観察した。
ズムを解明するため、大きな屈折率変化が得られる試料
Ｎｏ.５の薄膜と、試料Ｎｏ.１２の薄膜の透過型電子顕
微鏡観察を行い、合金成分とガラス成分との存在状態を
観察した。
【００５４】図８に試料Ｎｏ.５のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系
合金薄膜の透過型電子顕微鏡像の模式図を示す。この試
料では、粒径が０.５〜１.０ｎｍ程度の非常に微細な粒
子が無数に形成されていた。これらの粒子はこのように
非常に微細なため、先ほど示したような広角Ｘ線回折で
は非晶質の存在を示すハローのみ観察される。従って、
Ｘ線回折上は非晶質と定義される。
合金薄膜の透過型電子顕微鏡像の模式図を示す。この試
料では、粒径が０.５〜１.０ｎｍ程度の非常に微細な粒
子が無数に形成されていた。これらの粒子はこのように
非常に微細なため、先ほど示したような広角Ｘ線回折で
は非晶質の存在を示すハローのみ観察される。従って、
Ｘ線回折上は非晶質と定義される。
【００５５】この薄膜を成膜チャンバー内で３００℃で
加熱しながら成膜した場合、Ｘ線回折で結晶相の存在を
示すピークが明瞭に観察された。この薄膜について屈折
率変化を測定したところ、ほとんど変化しないことが分
かった。このことから、加熱による粒子の肥大化により
非線形光学特性が低下したものと考えられる。従って、
上記のような大きな屈折率変化を得るためには、図８に
示すような微細な構造を有していることが好ましいと判
断できる。
加熱しながら成膜した場合、Ｘ線回折で結晶相の存在を
示すピークが明瞭に観察された。この薄膜について屈折
率変化を測定したところ、ほとんど変化しないことが分
かった。このことから、加熱による粒子の肥大化により
非線形光学特性が低下したものと考えられる。従って、
上記のような大きな屈折率変化を得るためには、図８に
示すような微細な構造を有していることが好ましいと判
断できる。
【００５６】図９に試料Ｎｏ.１２の透過型電子顕微鏡
像の模式図を示す。ガラスマトリックス１４中にＣｏ−
Ｃｒ−Ｚｒ系非晶質合金１５の微粒子からなるものであ
る。この図のように、非晶質合金と酸化物薄膜は、お互
い均一混合せず、非晶質合金１５がガラスマトリックス
１４中で微粒子を構成し、該マトリックス中に分散して
いる様子が観察された。
像の模式図を示す。ガラスマトリックス１４中にＣｏ−
Ｃｒ−Ｚｒ系非晶質合金１５の微粒子からなるものであ
る。この図のように、非晶質合金と酸化物薄膜は、お互
い均一混合せず、非晶質合金１５がガラスマトリックス
１４中で微粒子を構成し、該マトリックス中に分散して
いる様子が観察された。
【００５７】このことから、これらの薄膜は金属微粒子
をガラスマトリックス中に分散したグラニュラー構造を
有していることが分かった。また、分散された金属粒子
内は図８に示したような１ｎｍ以下程度の非常に微細な
粒子から構成されていた。
をガラスマトリックス中に分散したグラニュラー構造を
有していることが分かった。また、分散された金属粒子
内は図８に示したような１ｎｍ以下程度の非常に微細な
粒子から構成されていた。
【００５８】表２試料Ｎｏ.１９〜２３に、その他の薄
膜について同様な検討を行った結果について示す。
膜について同様な検討を行った結果について示す。
【００５９】本実施例では、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒの結晶性
金属薄膜及びＣｏＯ，Ｃｏ3Ｏ4のコバルト酸化物薄膜に
ついて検討を行った。Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒのような結晶性
金属薄膜では、レーザーの波長や強度を変化させても屈
折率は殆ど変化せず、その変化量は０.００１程度と非
晶質金属系薄膜に対して１／１００程度の変化量であっ
た。また、ＣｏＯ薄膜においてもその変化量は小さく、
０.００１程度であった。Ｃｏ3Ｏ4薄膜では０.０９〜
０.１程度の変化量が得られたが、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系
薄膜と比較するとその変化量は小さかった。
金属薄膜及びＣｏＯ，Ｃｏ3Ｏ4のコバルト酸化物薄膜に
ついて検討を行った。Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒのような結晶性
金属薄膜では、レーザーの波長や強度を変化させても屈
折率は殆ど変化せず、その変化量は０.００１程度と非
晶質金属系薄膜に対して１／１００程度の変化量であっ
た。また、ＣｏＯ薄膜においてもその変化量は小さく、
０.００１程度であった。Ｃｏ3Ｏ4薄膜では０.０９〜
０.１程度の変化量が得られたが、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系
薄膜と比較するとその変化量は小さかった。
【００６０】〔実施例２〕次に、本発明の非晶質合金薄
膜の組成範囲を検討した。表３にその合金薄膜試料の実
施例を示す。
膜の組成範囲を検討した。表３にその合金薄膜試料の実
施例を示す。
【００６１】
【表３】
表３において、合金組成はターゲット組成であり、ｍｏ
ｌ比で示している。また、これらの薄膜の結晶状態をＸ
線回折を用いて評価し、結晶の存在を示すピークが見ら
れた場合は結晶、ブロードなピークのみが観察され結晶
が存在していない場合には非晶質と示した。
ｌ比で示している。また、これらの薄膜の結晶状態をＸ
線回折を用いて評価し、結晶の存在を示すピークが見ら
れた場合は結晶、ブロードなピークのみが観察され結晶
が存在していない場合には非晶質と示した。
【００６２】また、得られた薄膜の磁気特性を振動試料
型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。試料に印加する
磁界に対して試料の磁化曲線がヒステリシスカーブを描
く場合、強磁性体であることが分かる。このような試料
には強磁性と記した。また、印加する磁界に対して試料
の磁化が線形に変化する場合を常磁性と記した。
型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。試料に印加する
磁界に対して試料の磁化曲線がヒステリシスカーブを描
く場合、強磁性体であることが分かる。このような試料
には強磁性と記した。また、印加する磁界に対して試料
の磁化が線形に変化する場合を常磁性と記した。
【００６３】さらにこれらの試料に波長６５０ｎｍのレ
ーザー光を照射し、その反射率を求めた。印加するレー
ザー強度は０.１ｍＷと弱い光を照射した。この時の反
射光量を光検出器によって求め、入射光強度との比を反
射率とした。
ーザー光を照射し、その反射率を求めた。印加するレー
ザー強度は０.１ｍＷと弱い光を照射した。この時の反
射光量を光検出器によって求め、入射光強度との比を反
射率とした。
【００６４】まず、試料Ｎｏ.２４〜２７のＣｏ−Ｃｒ
−Ｚｒ系合金、及び試料Ｎｏ.２８〜３２のＣｏ及びＮ
ｉ濃度を変化させた。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金について
見ると、Ｃｏ含有量が０.３８のＮｏ.２３では、明瞭な
結晶化のピークが認められ、結晶質であることが分かっ
た。このとき磁性は常磁性であったが、反射率が８３％
と低く、光ディスク，光スイッチなどのデバイスに適用
する際に信号の損失が大きくなるため好ましくなかっ
た。
−Ｚｒ系合金、及び試料Ｎｏ.２８〜３２のＣｏ及びＮ
ｉ濃度を変化させた。Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金について
見ると、Ｃｏ含有量が０.３８のＮｏ.２３では、明瞭な
結晶化のピークが認められ、結晶質であることが分かっ
た。このとき磁性は常磁性であったが、反射率が８３％
と低く、光ディスク，光スイッチなどのデバイスに適用
する際に信号の損失が大きくなるため好ましくなかっ
た。
【００６５】一方、Ｃｏ含有量が０.７５である試料Ｎ
ｏ.２７の試料では、非晶質ではあるが、Ｃｏ含有量が
多いため磁化曲線がヒステリシスとなり、強磁性体であ
ることが分かった。このとき、この磁化による光カー効
果のため、反射光が偏光となり、これに伴って反射光量
が低下し、その値は８２％となった。Ｃｏ含有量が０.
４０〜０.７０の試料Ｎｏ.２４〜２６では反射率がいず
れも９０％以上であり、良好な結果となった。
ｏ.２７の試料では、非晶質ではあるが、Ｃｏ含有量が
多いため磁化曲線がヒステリシスとなり、強磁性体であ
ることが分かった。このとき、この磁化による光カー効
果のため、反射光が偏光となり、これに伴って反射光量
が低下し、その値は８２％となった。Ｃｏ含有量が０.
４０〜０.７０の試料Ｎｏ.２４〜２６では反射率がいず
れも９０％以上であり、良好な結果となった。
【００６６】これと同様に、試料Ｎｏ.２８〜３２のＮ
ｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金についても、Ｎｉ含有量が０.４
〜０.７の場合では反射率が９０％以上で良好な結果が
得られたが、Ｎｉ含有量が０.４未満並びに０.７を超え
る場合には結晶化及び強磁性化の影響により反射率が９
０％未満であった。
ｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金についても、Ｎｉ含有量が０.４
〜０.７の場合では反射率が９０％以上で良好な結果が
得られたが、Ｎｉ含有量が０.４未満並びに０.７を超え
る場合には結晶化及び強磁性化の影響により反射率が９
０％未満であった。
【００６７】以上より、Ｃｏ及びＮｉ含有量は０.４〜
０.７であることが好ましい。Ｃｏ、Ｎｉ含有量が０.４
未満であると膜が結晶化し、反射率が低下するため好ま
しくなかった。一方、０.７を超えると磁気特性が強磁
性体となるため、同様に反射率が低下し、良好とは云え
なかった。
０.７であることが好ましい。Ｃｏ、Ｎｉ含有量が０.４
未満であると膜が結晶化し、反射率が低下するため好ま
しくなかった。一方、０.７を超えると磁気特性が強磁
性体となるため、同様に反射率が低下し、良好とは云え
なかった。
【００６８】次に、試料Ｎｏ.３３〜３６を作製してＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金におけるＣｒ濃度について検討し
た。Ｃｒ濃度が０.１５のＮｏ.３３の試料では、強磁性
体であり、このとき反射率が８４％と低かった。また、
Ｃｒ濃度が０.５５の試料Ｎｏ.３６では、Ｘ線回折にお
いて明瞭な結晶化のピークが観察された。このとき反射
率が８１％と低く好ましくなかった。また、Ｃｒ濃度が
０.２０，０.５０の試料では非晶質であり、常磁性体で
あった。このとき反射率は９０％以上となり、良好な結
果が得られた。
ｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金におけるＣｒ濃度について検討し
た。Ｃｒ濃度が０.１５のＮｏ.３３の試料では、強磁性
体であり、このとき反射率が８４％と低かった。また、
Ｃｒ濃度が０.５５の試料Ｎｏ.３６では、Ｘ線回折にお
いて明瞭な結晶化のピークが観察された。このとき反射
率が８１％と低く好ましくなかった。また、Ｃｒ濃度が
０.２０，０.５０の試料では非晶質であり、常磁性体で
あった。このとき反射率は９０％以上となり、良好な結
果が得られた。
【００６９】次に、このＣｒをＶ，Ｍｎに置換して同様
の検討を行った（試料Ｎｏ.３７〜４６）。このとき、
Ｃｒの場合と同様にＶ，Ｍｎ含有量が０.２０〜０.５０
では結晶化や強磁性体化が見られず、良好な反射率の合
金薄膜が得られた。またこれらの含有量が０.２０未満
では結晶が析出し、０.５０を超える場合には強磁性体
となるために反射率が９０％未満となり、良好な結果が
得られなかった。
の検討を行った（試料Ｎｏ.３７〜４６）。このとき、
Ｃｒの場合と同様にＶ，Ｍｎ含有量が０.２０〜０.５０
では結晶化や強磁性体化が見られず、良好な反射率の合
金薄膜が得られた。またこれらの含有量が０.２０未満
では結晶が析出し、０.５０を超える場合には強磁性体
となるために反射率が９０％未満となり、良好な結果が
得られなかった。
【００７０】以上より、Ｃｒ，Ｖ，Ｍｎにおいてはその
含有量が０.２〜０.５０であることが好ましかった。こ
れらの含有量が０.２０未満であると結晶化が生じ、反
射率が低下するため好ましくなかった。また、０.５０
を超えると強磁性体化によって反射率が低下するため好
ましくなかった。
含有量が０.２〜０.５０であることが好ましかった。こ
れらの含有量が０.２０未満であると結晶化が生じ、反
射率が低下するため好ましくなかった。また、０.５０
を超えると強磁性体化によって反射率が低下するため好
ましくなかった。
【００７１】さらに、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金のＺｒ濃
度を変化させて検討を行った。Ｚｒ濃度が０.０３のＮ
ｏ.４７の試料及びＺｒ濃度が０.２２のＮｏ.５１の試
料では、いずれも結晶の析出が認められ、同時に反射率
が低く良好でなかった。Ｚｒ含有量が０.０４〜０.２０
のＮｏ.４８〜５０の試料は非晶質であり、また常磁性
体であった。またこのとき反射率も高く、良好であっ
た。
度を変化させて検討を行った。Ｚｒ濃度が０.０３のＮ
ｏ.４７の試料及びＺｒ濃度が０.２２のＮｏ.５１の試
料では、いずれも結晶の析出が認められ、同時に反射率
が低く良好でなかった。Ｚｒ含有量が０.０４〜０.２０
のＮｏ.４８〜５０の試料は非晶質であり、また常磁性
体であった。またこのとき反射率も高く、良好であっ
た。
【００７２】同様にＺｒをＴｉ，Ｈｆに変えてその濃度
を検討したところ、Ｚｒと同じ組成範囲で結晶化しない
良好な組成範囲が存在していた。
を検討したところ、Ｚｒと同じ組成範囲で結晶化しない
良好な組成範囲が存在していた。
【００７３】以上よりＺｒ，Ｔｉ，Ｈｆの濃度は０.０
４〜０.２０であることが好ましかった。これらの濃度
が０.０４未満または０.２０を超えると、結晶が析出
し、それに伴って反射率が低下するため好ましくなかっ
た。
４〜０.２０であることが好ましかった。これらの濃度
が０.０４未満または０.２０を超えると、結晶が析出
し、それに伴って反射率が低下するため好ましくなかっ
た。
【００７４】さらに、Ｎｉ−Ｔａ二元系非晶質合金につ
いても同様な組成範囲の検討を行った。Ｔａの含有量が
０.２８の試料Ｎｏ.６２では強磁性体化しており、さら
にＴａ含有量が０.６２の試料Ｎｏ.６６では結晶化した
ため、反射率が低下していた。Ｔａ含有量が０.３０〜
０.６０の試料Ｎｏ.６３〜６５では、このような結晶
化、強磁性体化が見られず、高い反射率が得られた。以
上よりＴａ含有量は０.３０〜０.６０であることが好ま
しかった。
いても同様な組成範囲の検討を行った。Ｔａの含有量が
０.２８の試料Ｎｏ.６２では強磁性体化しており、さら
にＴａ含有量が０.６２の試料Ｎｏ.６６では結晶化した
ため、反射率が低下していた。Ｔａ含有量が０.３０〜
０.６０の試料Ｎｏ.６３〜６５では、このような結晶
化、強磁性体化が見られず、高い反射率が得られた。以
上よりＴａ含有量は０.３０〜０.６０であることが好ま
しかった。
【００７５】〔実施例３〕図１に、本発明のＲＯＭディ
スクの模式断面図を示す。図１において１は本発明の非
線形光学薄膜からなる反射膜、２は基板、１６はＳｉＯ
2保護膜、１７は情報をもって書き込まれたピットであ
る。
スクの模式断面図を示す。図１において１は本発明の非
線形光学薄膜からなる反射膜、２は基板、１６はＳｉＯ
2保護膜、１７は情報をもって書き込まれたピットであ
る。
【００７６】基板２はポリカーボネート，ポリオレフィ
ン，ガラスなどが、仕様に応じて用いられるが、本実施
例ではポリカーボネート基板を用いた。また、図に示す
ようなランドグルーブ構造によりトラッキングがなされ
ており、いずれのトラックにも情報が書き込まれてい
る。以下、本発明の非線形光学薄膜１からなる反射膜を
超解像反射膜と呼ぶ。
ン，ガラスなどが、仕様に応じて用いられるが、本実施
例ではポリカーボネート基板を用いた。また、図に示す
ようなランドグルーブ構造によりトラッキングがなされ
ており、いずれのトラックにも情報が書き込まれてい
る。以下、本発明の非線形光学薄膜１からなる反射膜を
超解像反射膜と呼ぶ。
【００７７】ＲＯＭディスクは以下の工程によって作製
した。まず、フォトレジスト上にレーザーを用いて情報
を持ったピットパターンを形成した。その後、Ｎｉ金型
にピットパターンを複写し、この金型にポリカーボネー
トを射出成形することによって基板を形成した。この基
板上にＳｉＯ2保護膜１６を膜厚１４０ｎｍに形成した
後、超解像反射膜１を膜厚１００ｎｍ形成した。基板２
の厚さは０.６ｍｍであり、本実施例では成膜した２枚
の基板を、反射膜を背にして紫外線硬化樹脂を用いて貼
り合わせ、１.２ｍｍ厚のＲＯＭディスクを得た。超解
像反射膜１の膜厚は１００ｎｍとした。
した。まず、フォトレジスト上にレーザーを用いて情報
を持ったピットパターンを形成した。その後、Ｎｉ金型
にピットパターンを複写し、この金型にポリカーボネー
トを射出成形することによって基板を形成した。この基
板上にＳｉＯ2保護膜１６を膜厚１４０ｎｍに形成した
後、超解像反射膜１を膜厚１００ｎｍ形成した。基板２
の厚さは０.６ｍｍであり、本実施例では成膜した２枚
の基板を、反射膜を背にして紫外線硬化樹脂を用いて貼
り合わせ、１.２ｍｍ厚のＲＯＭディスクを得た。超解
像反射膜１の膜厚は１００ｎｍとした。
【００７８】本実施例では、超解像反射膜１の組成を変
化させて、それぞれにおける超解像特性を評価した。ま
た、反射膜１としてＡｌを形成したＲＯＭディスクを作
製し、比較例とした。
化させて、それぞれにおける超解像特性を評価した。ま
た、反射膜１としてＡｌを形成したＲＯＭディスクを作
製し、比較例とした。
【００７９】図１０は、本実施例で使用した光情報記録
再生装置の構成を示すブロック図である。光記憶媒体と
しての光ディスクの種類を判別する媒体判別手段を有し
ている。光ディスクは、モータ回路制御手段により制御
されるモータの回転軸に、直接または間接に接続された
回転機構に一時的に固定される。ピックアップ内の光源
であるレーザーと反射光を検知する検知部により、光デ
ィスクの情報を光信号として読み取る。また、ピックア
ップ内の光源により、光ディスクに情報を記録する。
再生装置の構成を示すブロック図である。光記憶媒体と
しての光ディスクの種類を判別する媒体判別手段を有し
ている。光ディスクは、モータ回路制御手段により制御
されるモータの回転軸に、直接または間接に接続された
回転機構に一時的に固定される。ピックアップ内の光源
であるレーザーと反射光を検知する検知部により、光デ
ィスクの情報を光信号として読み取る。また、ピックア
ップ内の光源により、光ディスクに情報を記録する。
【００８０】光信号はプリアンプ，読出し信号処理手
段，アドレス読取手段，クロック同期信号読取り手段を
経て、再生信号復調手段を介し、再生データ送出手段に
より、装置外へ出力される。再生データは、表示装置や
スピーカ等の所定の出力手段により出力されるか、また
は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置により
データ処理が行われる。
段，アドレス読取手段，クロック同期信号読取り手段を
経て、再生信号復調手段を介し、再生データ送出手段に
より、装置外へ出力される。再生データは、表示装置や
スピーカ等の所定の出力手段により出力されるか、また
は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置により
データ処理が行われる。
【００８１】本実施例では、通常の記録再生に用いられ
る回路系のほか、任意のレーザー波長を選択可能なレー
ザー選択手段を設けた。レーザー選択手段の出力に基づ
き、レーザーパワー制御情報解析手段の解析に基づい
て、ピークパワー決定手段にて使用されるビークパワー
が決定される。また、同様に読み出しパワー決定手段に
て読み出しパワーが決定される。
る回路系のほか、任意のレーザー波長を選択可能なレー
ザー選択手段を設けた。レーザー選択手段の出力に基づ
き、レーザーパワー制御情報解析手段の解析に基づい
て、ピークパワー決定手段にて使用されるビークパワー
が決定される。また、同様に読み出しパワー決定手段に
て読み出しパワーが決定される。
【００８２】ピークパワー決定手段の出力がパワー比決
定手段を介し、記録パワーＤＣアンプと消去パワーＤＣ
アンプを経由してレーザドライバに入力され、ピックア
ップ内の光源を制御する。同様に読み出しパワーＤＣア
ンプを介して読み出しパワー決定手段の出力はレーザド
ライバに入力され、ピックアップ内の光源を制御する。
また、実際のレーザーとしては６５０ｎｍ、４０５ｎｍ
の半導体レーザーを搭載した。
定手段を介し、記録パワーＤＣアンプと消去パワーＤＣ
アンプを経由してレーザドライバに入力され、ピックア
ップ内の光源を制御する。同様に読み出しパワーＤＣア
ンプを介して読み出しパワー決定手段の出力はレーザド
ライバに入力され、ピックアップ内の光源を制御する。
また、実際のレーザーとしては６５０ｎｍ、４０５ｎｍ
の半導体レーザーを搭載した。
【００８３】波長により焦点や焦点深度が異なるため、
レーザー選択に伴いオートフォーカシング機構が可能な
構造とした。さらに、ディスクに超解像膜が搭載され、
トラッキング幅が細くなるのに対応して、トラッキング
誤差検出手段に高密度記録用のものを別に設け、媒体に
合せたトラッキングができるようにした。また、媒体の
反射率差を利用して媒体の種別判別機構を設け、これに
より媒体種の違いに合せてオートでトラッキングできる
ように設計した。
レーザー選択に伴いオートフォーカシング機構が可能な
構造とした。さらに、ディスクに超解像膜が搭載され、
トラッキング幅が細くなるのに対応して、トラッキング
誤差検出手段に高密度記録用のものを別に設け、媒体に
合せたトラッキングができるようにした。また、媒体の
反射率差を利用して媒体の種別判別機構を設け、これに
より媒体種の違いに合せてオートでトラッキングできる
ように設計した。
【００８４】データ記録の際は、記録データ受入手段か
ら記録データが入力され、記録データ変調手段でデータ
変調され、記録タイミング補正手段を介してレーザドラ
イバに入力され、ピックアップ内の光源を制御する。
ら記録データが入力され、記録データ変調手段でデータ
変調され、記録タイミング補正手段を介してレーザドラ
イバに入力され、ピックアップ内の光源を制御する。
【００８５】図１０のような構成とすることにより、波
長の異なる光記録媒体をコンパチブルに使用できるだけ
でなく、大容量化などにより記録容量の異なるディスク
を一台の装置で取り扱うことが可能となる。なお、光情
報再生記録装置は、その目的，用途により、適宜その構
成に変更を加えて使用しても良い。
長の異なる光記録媒体をコンパチブルに使用できるだけ
でなく、大容量化などにより記録容量の異なるディスク
を一台の装置で取り扱うことが可能となる。なお、光情
報再生記録装置は、その目的，用途により、適宜その構
成に変更を加えて使用しても良い。
【００８６】まず、作製したＲＯＭ型の光ディスクの超
解像反射膜の反射率とＣ／Ｎ比の関係について検討し
た。
解像反射膜の反射率とＣ／Ｎ比の関係について検討し
た。
【００８７】Ｃ／Ｎ比は、０.５０μｍのマーク長の記
録ピットを形成し、その記録されている部分と記録され
ていない部分の反射率の差（キャリア：Ｃ）と電気的な
ノイズやレーザー，受光器などに起因するノイズ（Ｎ）
との比をもってＣ／Ｎ比とした。
録ピットを形成し、その記録されている部分と記録され
ていない部分の反射率の差（キャリア：Ｃ）と電気的な
ノイズやレーザー，受光器などに起因するノイズ（Ｎ）
との比をもってＣ／Ｎ比とした。
【００８８】超解像反射膜として、表３に示した試料Ｎ
ｏ.２４〜２８の反射膜を用い、その反射率に対するＣ
／Ｎ比の変化を調べた。表４及び図１１に、反射膜に対
する反射率とＣ／Ｎ比の関係について示す。膜厚はいず
れも１００ｎｍとした。
ｏ.２４〜２８の反射膜を用い、その反射率に対するＣ
／Ｎ比の変化を調べた。表４及び図１１に、反射膜に対
する反射率とＣ／Ｎ比の関係について示す。膜厚はいず
れも１００ｎｍとした。
【００８９】
【表４】
反射率とＣ／Ｎ比を図１１のようにプロットすると、５
０ｄＢ以上の優れたＣ／Ｎ比が得られるのは反射率が８
７％以上の場合であることが分かった。超解像反射膜の
反射率が８７％以上では高いＣ／Ｎ比が得られ、Ｃ／Ｎ
比はほぼ一定であった。反射率が８７％を下回ると薄膜
が信号光を吸収し、Ｃ／Ｎ比は５０ｄＢを下回る。この
ことから、超解像膜を反射膜として使用する超解像反射
膜の反射率は８７％以上であることが好ましい。
０ｄＢ以上の優れたＣ／Ｎ比が得られるのは反射率が８
７％以上の場合であることが分かった。超解像反射膜の
反射率が８７％以上では高いＣ／Ｎ比が得られ、Ｃ／Ｎ
比はほぼ一定であった。反射率が８７％を下回ると薄膜
が信号光を吸収し、Ｃ／Ｎ比は５０ｄＢを下回る。この
ことから、超解像膜を反射膜として使用する超解像反射
膜の反射率は８７％以上であることが好ましい。
【００９０】さらに、この超解像反射膜の膜厚と反射率
の関係について調べた。表５及び図１２に、超解像反射
膜の膜厚と反射率及び透過率の関係について示す。本実
施例では超解像反射膜として表３の試料Ｎｏ.２５のも
のを用いた。用いたレーザー光の波長は６５０ｎｍ，強
度は０.１ｍＷであり、ディスク回転の線速度は７ｍ／
秒とした。
の関係について調べた。表５及び図１２に、超解像反射
膜の膜厚と反射率及び透過率の関係について示す。本実
施例では超解像反射膜として表３の試料Ｎｏ.２５のも
のを用いた。用いたレーザー光の波長は６５０ｎｍ，強
度は０.１ｍＷであり、ディスク回転の線速度は７ｍ／
秒とした。
【００９１】
【表５】
膜厚が１００ｎｍ程度と厚い場合には、薄膜の透過率は
検出限界以下であり０と判断できた。膜厚が５０ｎｍ程
度になると透過率が上昇し、４０ｎｍで９％，２０ｎｍ
で１５％程度の透過率となった。これに応じて反射率も
低下し、４０ｎｍで８１％，２０ｎｍで７５％となっ
た。
検出限界以下であり０と判断できた。膜厚が５０ｎｍ程
度になると透過率が上昇し、４０ｎｍで９％，２０ｎｍ
で１５％程度の透過率となった。これに応じて反射率も
低下し、４０ｎｍで８１％，２０ｎｍで７５％となっ
た。
【００９２】図１２に示す曲線より、先の検討で良好な
Ｃ／Ｎが得られる８７％の反射率が得られる膜厚は、５
０ｎｍであることが分かった。また反射率と透過率の和
はいずれも９０％程度となっていることから、残りの１
０％は乱反射成分か、膜の吸収によるものと考えられ
る。従って、超解像反射膜の膜厚が５０ｎｍ以上であれ
ば透過光成分がなく、光を高効率で反射できるため好ま
しかった。しかし、５０ｎｍを下回ると反射率が８７％
を下回るため、Ｃ／Ｎの低下を引き起こすので好ましく
ない。
Ｃ／Ｎが得られる８７％の反射率が得られる膜厚は、５
０ｎｍであることが分かった。また反射率と透過率の和
はいずれも９０％程度となっていることから、残りの１
０％は乱反射成分か、膜の吸収によるものと考えられ
る。従って、超解像反射膜の膜厚が５０ｎｍ以上であれ
ば透過光成分がなく、光を高効率で反射できるため好ま
しかった。しかし、５０ｎｍを下回ると反射率が８７％
を下回るため、Ｃ／Ｎの低下を引き起こすので好ましく
ない。
【００９３】一方、図１２より、膜厚を１００ｎｍより
厚くしても、得られる反射率はこれ以上向上しない。従
って、これより膜厚を増加させることは、プロセス時間
が長くなりコストの増加を招くため好ましくない。以上
より、超解像反射膜の膜厚は５０〜１００ｎｍが好まし
い。
厚くしても、得られる反射率はこれ以上向上しない。従
って、これより膜厚を増加させることは、プロセス時間
が長くなりコストの増加を招くため好ましくない。以上
より、超解像反射膜の膜厚は５０〜１００ｎｍが好まし
い。
【００９４】次に、作製した超解像反射膜の組成及び読
み出しパワーを１，２，３及び４ｍＷとしたときの低周
波成分（２ＭＨｚ）と高周波成分（１０ＭＨｚ）の再生
出力特性を表６に示す。また、この表より判断される超
解像効果の有無を示す。
み出しパワーを１，２，３及び４ｍＷとしたときの低周
波成分（２ＭＨｚ）と高周波成分（１０ＭＨｚ）の再生
出力特性を表６に示す。また、この表より判断される超
解像効果の有無を示す。
【００９５】ここで、超解像効果とは、光の波長によっ
て定まる回折限界以下の記録ビットを高出力で読み出す
ことができる現象を云う。読み出しに用いたレーザー光
は、波長４０５ｎｍの半導体レーザーである。
て定まる回折限界以下の記録ビットを高出力で読み出す
ことができる現象を云う。読み出しに用いたレーザー光
は、波長４０５ｎｍの半導体レーザーである。
【００９６】
【表６】
再生出力特性の周波数依存性はスペクトラムアナライザ
ーにより解析した。図１３に、スペクトラムアナライザ
ーによる再生出力特性の測定例を示す。図１３では実施
例１のディスクと比較例１４のディスクにおける再生出
力特性であり、実施例１で形成した超解像反射膜は、表
１中のＮｏ.３の膜である。比較例で形成した反射膜は
Ａｌである。再生レーザーパワーは共に１ｍＷである。
ーにより解析した。図１３に、スペクトラムアナライザ
ーによる再生出力特性の測定例を示す。図１３では実施
例１のディスクと比較例１４のディスクにおける再生出
力特性であり、実施例１で形成した超解像反射膜は、表
１中のＮｏ.３の膜である。比較例で形成した反射膜は
Ａｌである。再生レーザーパワーは共に１ｍＷである。
【００９７】超解像反射膜として実施例Ｎｏ.１の膜を
形成した場合、比較例の場合に比べてより高周波成分ま
で出力レベルが高いことが分かった。ＲＯＭディスク上
では信号の高周波数成分は、より緻密なビットパターン
で描かれることから、超解像膜を形成した場合には、よ
り微細なピットパターンまで読み取って再生出力してい
ることを示している。このことから、Ｎｏ.４の超解像
膜を形成した場合には、超解像効果が得られている。こ
の現象は、超解像反射膜がレーザー照射時のみ屈折率が
変化することによって生じる。
形成した場合、比較例の場合に比べてより高周波成分ま
で出力レベルが高いことが分かった。ＲＯＭディスク上
では信号の高周波数成分は、より緻密なビットパターン
で描かれることから、超解像膜を形成した場合には、よ
り微細なピットパターンまで読み取って再生出力してい
ることを示している。このことから、Ｎｏ.４の超解像
膜を形成した場合には、超解像効果が得られている。こ
の現象は、超解像反射膜がレーザー照射時のみ屈折率が
変化することによって生じる。
【００９８】この屈折率変化による超解像効果につい
て、図１４，１５を用いて詳細に説明する。図１４，１
５において１７は記録ビット、１８はレーザービームで
ある。図１４は、超解像反射膜を有さない場合、図１５
は超解像反射膜を有するときの再生時の記録ビットパタ
ーンとレーザー反射光の反射光量を示す図である。
て、図１４，１５を用いて詳細に説明する。図１４，１
５において１７は記録ビット、１８はレーザービームで
ある。図１４は、超解像反射膜を有さない場合、図１５
は超解像反射膜を有するときの再生時の記録ビットパタ
ーンとレーザー反射光の反射光量を示す図である。
【００９９】トラックに対して、レーザーが図中の矢印
方向に進行する。図１４のように、超解像反射膜を有さ
ない場合、全てのレーザー照射領域で等しい反射率とな
るため、全ての領域から反射光が戻る。従って、このレ
ーザーの全領域の情報が一度に受光されるため、ビット
部分とビット以外の部分の全ての反射光の平均となり、
ビットのみからの情報が少なくなる。このため、ビット
部分とビット以外の部分の反射率差が小さくなり、ＳＮ
比の悪い再生信号となる。
方向に進行する。図１４のように、超解像反射膜を有さ
ない場合、全てのレーザー照射領域で等しい反射率とな
るため、全ての領域から反射光が戻る。従って、このレ
ーザーの全領域の情報が一度に受光されるため、ビット
部分とビット以外の部分の全ての反射光の平均となり、
ビットのみからの情報が少なくなる。このため、ビット
部分とビット以外の部分の反射率差が小さくなり、ＳＮ
比の悪い再生信号となる。
【０１００】次に、図１５のような超解像再生について
考える。レーザー照射により超解像反射膜の屈折率が変
化するため、レーザー照射領域の前方（図中Ｂ）は、レ
ーザー照射されてからの時間経過が短いため、屈折率が
変化していない領域となる。
考える。レーザー照射により超解像反射膜の屈折率が変
化するため、レーザー照射領域の前方（図中Ｂ）は、レ
ーザー照射されてからの時間経過が短いため、屈折率が
変化していない領域となる。
【０１０１】一方、レーザー照射領域の後方（図中Ａ）
では、レーザーが照射されてから時間経過が長いため、
屈折率が変化している領域である。反射膜，保護膜など
の屈折率，膜厚などの光学設計により、ある屈折率状態
では光の反射率を極端に小さくし、従ってマスク領域を
作ることが可能である。今、反射膜の屈折率が変化しな
い状態で反射率を小さくした場合を考え、領域Ｂからは
光が反射されない状態を生じさせる。
では、レーザーが照射されてから時間経過が長いため、
屈折率が変化している領域である。反射膜，保護膜など
の屈折率，膜厚などの光学設計により、ある屈折率状態
では光の反射率を極端に小さくし、従ってマスク領域を
作ることが可能である。今、反射膜の屈折率が変化しな
い状態で反射率を小さくした場合を考え、領域Ｂからは
光が反射されない状態を生じさせる。
【０１０２】このような状態のとき、反射膜の屈折率が
変化すると上記の光学設計から外れるため、反射率が上
昇する。つまり、反射膜の屈折率が変化した部分（領域
Ａ）のみから光が反射される状態となる。このような状
態のとき、図１４の通常の再生に比べて反射光が戻って
くる領域が狭いため、ビットからの信号光とビット以外
からの信号光をＳＮ良く、高コントラストで読み出すこ
とができる。
変化すると上記の光学設計から外れるため、反射率が上
昇する。つまり、反射膜の屈折率が変化した部分（領域
Ａ）のみから光が反射される状態となる。このような状
態のとき、図１４の通常の再生に比べて反射光が戻って
くる領域が狭いため、ビットからの信号光とビット以外
からの信号光をＳＮ良く、高コントラストで読み出すこ
とができる。
【０１０３】即ち、超解像反射膜のレーザー照射による
屈折率変化により、超解像効果が生じる。この結果、図
１３に示したような微細ピットの再生が可能になる。
屈折率変化により、超解像効果が生じる。この結果、図
１３に示したような微細ピットの再生が可能になる。
【０１０４】表６中の超解像効果の判断は、図１３のよ
うなスペクトルから、各再生出力における２ＭＨｚと１
０ＭＨｚにおける出力を読み取り、レーザー光強度２ｍ
Ｗで、高周波信号である１０ＭＨｚにおける出力が２０
ｄＢ以上の場合を◎、１３ｄＢ以上２０ｄＢ未満の場合
を○、８ｄＢ以上１３ｄＢ未満を△とし、超解像効果が
あったものと判定した。また８ｄＢ未満の場合を×と
し、超解像効果が得られなかったと判断した。また表
１、２で検討した各反射膜の４０５ｎｍにおける屈折率
変化率｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0も併記した。
うなスペクトルから、各再生出力における２ＭＨｚと１
０ＭＨｚにおける出力を読み取り、レーザー光強度２ｍ
Ｗで、高周波信号である１０ＭＨｚにおける出力が２０
ｄＢ以上の場合を◎、１３ｄＢ以上２０ｄＢ未満の場合
を○、８ｄＢ以上１３ｄＢ未満を△とし、超解像効果が
あったものと判定した。また８ｄＢ未満の場合を×と
し、超解像効果が得られなかったと判断した。また表
１、２で検討した各反射膜の４０５ｎｍにおける屈折率
変化率｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0も併記した。
【０１０５】実施例Ｎｏ.１，３のＣｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｚｒ0
. 1、Ｃｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｈｆ0 . 1反射膜では、２ｍＷ，１０
ＭＨｚの出力が２０ｄＢ以上となり、超解像効果は◎で
あった。屈折率変化率を見るとこの両者は０.４以上で
あり、このとき良好な超解像効果が得られることが分か
った。
. 1、Ｃｏ0 . 6Ｃｒ0 . 3Ｈｆ0 . 1反射膜では、２ｍＷ，１０
ＭＨｚの出力が２０ｄＢ以上となり、超解像効果は◎で
あった。屈折率変化率を見るとこの両者は０.４以上で
あり、このとき良好な超解像効果が得られることが分か
った。
【０１０６】また実施例Ｎｏ.２及びＮｏ.４〜１１で
は、２ｍＷにおける１０ＭＨｚの出力が１３ｄＢ以上，
２０ｄＢ未満であり、超解像効果は○であった。これら
の屈折率変化率は０.２以上〜０.４未満であり、この範
囲の場合超解像効果が○であることが分かった。
は、２ｍＷにおける１０ＭＨｚの出力が１３ｄＢ以上，
２０ｄＢ未満であり、超解像効果は○であった。これら
の屈折率変化率は０.２以上〜０.４未満であり、この範
囲の場合超解像効果が○であることが分かった。
【０１０７】一方、比較例Ｎｏ.１４では、２ＭＨｚで
は高い出力が得られたが、１０ＭＨｚでは出力は弱く、
超解像効果は認められなかった。また比較例１２，１３
では、２ＭＨｚにおける信号も微弱であり、超解像効果
が生じているかどうかの判断ができなかった。これは、
これらの膜がガラス成分を多く含有しているため透過性
が上昇し、逆に反射率が低くなり、反射膜として機能し
ていないためであった。
は高い出力が得られたが、１０ＭＨｚでは出力は弱く、
超解像効果は認められなかった。また比較例１２，１３
では、２ＭＨｚにおける信号も微弱であり、超解像効果
が生じているかどうかの判断ができなかった。これは、
これらの膜がガラス成分を多く含有しているため透過性
が上昇し、逆に反射率が低くなり、反射膜として機能し
ていないためであった。
【０１０８】そこで、比較例１２，１３の膜のさらに裏
面にＡｌ反射膜を形成し、図１６に示すような構成とし
てディスクを作製し、超解像効果を検討した。図１６に
おいて、１は非線形光学薄膜、２は基板、１６はＳｉＯ
2保護膜、１７は記録ビット、１９はＡｌ反射膜であ
る。この構成で作製したディスクを表６と同様にして検
討した結果を表７に示す。
面にＡｌ反射膜を形成し、図１６に示すような構成とし
てディスクを作製し、超解像効果を検討した。図１６に
おいて、１は非線形光学薄膜、２は基板、１６はＳｉＯ
2保護膜、１７は記録ビット、１９はＡｌ反射膜であ
る。この構成で作製したディスクを表６と同様にして検
討した結果を表７に示す。
【０１０９】
【表７】
これらの実施例では表６の場合と異なり、反射膜を設け
たことによって２ＭＨｚの低周波成分の反射率は改善さ
れ、４０ｄＢ程度の出力が得られた。また、１０ＭＨｚ
の高周波成分の出力も８ｄＢ以上と大きく、超解像効果
の判定は△となった。
たことによって２ＭＨｚの低周波成分の反射率は改善さ
れ、４０ｄＢ程度の出力が得られた。また、１０ＭＨｚ
の高周波成分の出力も８ｄＢ以上と大きく、超解像効果
の判定は△となった。
【０１１０】以上より、本発明の非線形光学非晶質合金
薄膜を反射膜とし、もしくは非晶質合金と酸化物ガラス
との混合物の薄膜においてはこの膜の裏面にさらに反射
膜を形成してＲＯＭディスクを作成した。その結果、こ
の反射膜の屈折率変化率｜ｎ 1−ｎ0｜／ｎ0が０.１以上
であれば高周波成分の出力が高く、良好な超解像効果が
得られた。さらに好ましくは、屈折率変化率が０.２以
上であると、さらに高い出力が得られ、また、０.４以
上であると非常に良好な超解像効果が得られた。
薄膜を反射膜とし、もしくは非晶質合金と酸化物ガラス
との混合物の薄膜においてはこの膜の裏面にさらに反射
膜を形成してＲＯＭディスクを作成した。その結果、こ
の反射膜の屈折率変化率｜ｎ 1−ｎ0｜／ｎ0が０.１以上
であれば高周波成分の出力が高く、良好な超解像効果が
得られた。さらに好ましくは、屈折率変化率が０.２以
上であると、さらに高い出力が得られ、また、０.４以
上であると非常に良好な超解像効果が得られた。
【０１１１】上記の結果より、本発明の超解像膜を有す
るＲＯＭディスクのような光情報記録媒体は、微細な記
録ビットを感度よく読みとることが可能となる。
るＲＯＭディスクのような光情報記録媒体は、微細な記
録ビットを感度よく読みとることが可能となる。
【０１１２】〔実施例４〕次に、前記で検討した非線形
光学薄膜を超解像反射膜として形成したＲＡＭディスク
を作製し、その特性を評価した。図１７は、本実施例で
作製したＲＡＭディスクの模式断面図である。図１７に
おいて、１は超解像反射膜，２はポリカーボネート基
板，２０は記録膜，１６はＳｉＯ2保護膜，１７は記録
膜上に形成された記録ビットである。
光学薄膜を超解像反射膜として形成したＲＡＭディスク
を作製し、その特性を評価した。図１７は、本実施例で
作製したＲＡＭディスクの模式断面図である。図１７に
おいて、１は超解像反射膜，２はポリカーボネート基
板，２０は記録膜，１６はＳｉＯ2保護膜，１７は記録
膜上に形成された記録ビットである。
【０１１３】本発明では、ポリカーボネート基板２とし
てランド−グルーブ構造を有する厚さ０.６ｍｍ×直径
１２０ｍｍの円盤形状のものを用いた。その上面にＺｎ
Ｓ−ＳｉＯ2保護膜１６をスパッタリング法で８０ｎｍ
成膜した。その後、記録膜２０としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
系相変化膜（記録膜）を同じくスパッタリング法で２０
ｎｍ成膜した。さらに保護膜１６を約９０ｎｍ形成後、
本発明の超解像反射膜１を１００ｎｍ成膜した。
てランド−グルーブ構造を有する厚さ０.６ｍｍ×直径
１２０ｍｍの円盤形状のものを用いた。その上面にＺｎ
Ｓ−ＳｉＯ2保護膜１６をスパッタリング法で８０ｎｍ
成膜した。その後、記録膜２０としてＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ
系相変化膜（記録膜）を同じくスパッタリング法で２０
ｎｍ成膜した。さらに保護膜１６を約９０ｎｍ形成後、
本発明の超解像反射膜１を１００ｎｍ成膜した。
【０１１４】保護膜の厚さを制御することにより、情報
記録媒体全体の反射率を調整することができる。ＲＯＭ
ディスクの場合と同様、この膜を形成した基板を２枚貼
り合わせることによって所望のＲＡＭディスクを得た。
記録媒体全体の反射率を調整することができる。ＲＯＭ
ディスクの場合と同様、この膜を形成した基板を２枚貼
り合わせることによって所望のＲＡＭディスクを得た。
【０１１５】本実施例では、超解像反射膜１として表１
のＮｏ.３の薄膜を用いた。また、比較例として、Ａｌ
反射膜を形成したＲＡＭディスクを作製した。
のＮｏ.３の薄膜を用いた。また、比較例として、Ａｌ
反射膜を形成したＲＡＭディスクを作製した。
【０１１６】図１８に、等間隔，等形状の記録ビットを
作製したＲＡＭディスクの記録ビットの長さ（マーク
長）に対する再生出力強度を示す。読み出しのレーザー
波長は４０５ｎｍとし、レーザーパワーは２ｍＷとし
た。記録再生は１〜２ｍＷ，情報記録は約２０ｍＷで行
った。
作製したＲＡＭディスクの記録ビットの長さ（マーク
長）に対する再生出力強度を示す。読み出しのレーザー
波長は４０５ｎｍとし、レーザーパワーは２ｍＷとし
た。記録再生は１〜２ｍＷ，情報記録は約２０ｍＷで行
った。
【０１１７】再生出力は、Ｎｏ.３の超解像反射膜を形
成した実施例の方が、Ａｌ反射膜を形成した比較例に比
べて短いマーク長に対し高くなっていることが分かっ
た。このことから、超解像膜を形成した場合、より短い
マーク長に対して再生可能であることが分かった。この
ことから、ＲＡＭディスクに対しても超解像効果を確認
することができた。
成した実施例の方が、Ａｌ反射膜を形成した比較例に比
べて短いマーク長に対し高くなっていることが分かっ
た。このことから、超解像膜を形成した場合、より短い
マーク長に対して再生可能であることが分かった。この
ことから、ＲＡＭディスクに対しても超解像効果を確認
することができた。
【０１１８】なお、表１中の全ての超解像反射膜を検討
したところ、上記と同様の超解像効果が確認できた。さ
らに、表２中のＮｏ.１１，１２，１５，１６，１７の
各薄膜を超解像反射膜として用いた場合にも、同様に高
い超解像効果を確認できた。また、表２中の１８，１
９，２０に示した各金属薄膜では、超解像効果を確認で
きなかった。
したところ、上記と同様の超解像効果が確認できた。さ
らに、表２中のＮｏ.１１，１２，１５，１６，１７の
各薄膜を超解像反射膜として用いた場合にも、同様に高
い超解像効果を確認できた。また、表２中の１８，１
９，２０に示した各金属薄膜では、超解像効果を確認で
きなかった。
【０１１９】また、表２中のＮｏ.１３，１４，２０，
２１のような消衰係数の小さい透明性の高い薄膜につい
て、実施例２のＲＯＭディスクで行った検討と同様に、
さらにＡｌ反射膜を設けてＲＡＭディスクを作製し、こ
れらの膜の超解像効果について検討した。
２１のような消衰係数の小さい透明性の高い薄膜につい
て、実施例２のＲＯＭディスクで行った検討と同様に、
さらにＡｌ反射膜を設けてＲＡＭディスクを作製し、こ
れらの膜の超解像効果について検討した。
【０１２０】図１９は、作成したＲＡＭディスクの模式
断面図で、１は非線形光学薄膜，２はポリカーボネート
基板，２０は記録膜，１６はＳｉＯ2保護膜，１７は記
録膜上に形成された記録ビット、そして、１９はＡｌ反
射膜である。
断面図で、１は非線形光学薄膜，２はポリカーボネート
基板，２０は記録膜，１６はＳｉＯ2保護膜，１７は記
録膜上に形成された記録ビット、そして、１９はＡｌ反
射膜である。
【０１２１】本実施例では、ポリカーボネート基板２と
して、ランド−グルーブ構造を有する厚さ０.６ｍｍ×
直径１２０ｍｍの円盤形状のものを用いた。その上面に
非線形光学薄膜１をスパッタリングで５０ｎｍ形成後、
ＺｎＳ−ＳｉＯ2保護膜１６をスパッタリング法で８０
ｎｍ成膜した。次いで、記録膜２０としてＧｅ−Ｓｂ−
Ｔｅ系相変化膜（記録膜）を同じくスパッタリング法で
２０ｎｍ成膜した。さらに保護膜１６を約９０ｎｍ形成
後、Ａｌ反射膜１９を１００ｎｍ成膜した。これまでの
検討と同様に、この膜を形成した基板を２枚貼り合わせ
ることによって所望のＲＡＭディスクを得た。
して、ランド−グルーブ構造を有する厚さ０.６ｍｍ×
直径１２０ｍｍの円盤形状のものを用いた。その上面に
非線形光学薄膜１をスパッタリングで５０ｎｍ形成後、
ＺｎＳ−ＳｉＯ2保護膜１６をスパッタリング法で８０
ｎｍ成膜した。次いで、記録膜２０としてＧｅ−Ｓｂ−
Ｔｅ系相変化膜（記録膜）を同じくスパッタリング法で
２０ｎｍ成膜した。さらに保護膜１６を約９０ｎｍ形成
後、Ａｌ反射膜１９を１００ｎｍ成膜した。これまでの
検討と同様に、この膜を形成した基板を２枚貼り合わせ
ることによって所望のＲＡＭディスクを得た。
【０１２２】得られたＲＡＭディスクに１３ｍＷのレー
ザー光を全トラックに照射し、ディスク全面の相変化記
録膜を結晶化させた。この状態が情報が書き込まれてい
ない状態である。ここに情報を持った信号に合せたレー
ザーパルス光を照射することにより、情報を書き込む。
情報の書き込みは情報に合せて時間変調された２０ｍＷ
のパルス光を照射することで行った。
ザー光を全トラックに照射し、ディスク全面の相変化記
録膜を結晶化させた。この状態が情報が書き込まれてい
ない状態である。ここに情報を持った信号に合せたレー
ザーパルス光を照射することにより、情報を書き込む。
情報の書き込みは情報に合せて時間変調された２０ｍＷ
のパルス光を照射することで行った。
【０１２３】この２０ｍＷのパルス光が照射された部位
では、相変化記録膜がレーザーによって急速に加熱さ
れ、レーザーが除かれることによって急冷されるため非
晶質化する。もとの結晶化した部分と非晶質化した部分
の反射率の違いを利用して情報を記録している。
では、相変化記録膜がレーザーによって急速に加熱さ
れ、レーザーが除かれることによって急冷されるため非
晶質化する。もとの結晶化した部分と非晶質化した部分
の反射率の違いを利用して情報を記録している。
【０１２４】さらに非晶質化した部分にも、再度１３ｍ
Ｗ程度のレーザーを照射することで情報を消去すること
ができる。さらに、この１３ｍＷの光を照射した直後に
新たに２０ｍＷのパルスレーザーを照射することによっ
て、新たな情報を書き込むことが可能である。書き込ま
れた情報は１〜２ｍＷ程度の弱いレーザー光によって、
その反射率の違いを読み取る。
Ｗ程度のレーザーを照射することで情報を消去すること
ができる。さらに、この１３ｍＷの光を照射した直後に
新たに２０ｍＷのパルスレーザーを照射することによっ
て、新たな情報を書き込むことが可能である。書き込ま
れた情報は１〜２ｍＷ程度の弱いレーザー光によって、
その反射率の違いを読み取る。
【０１２５】これらの膜の超解像効果について、図１８
に示したものと同様の方法で超解像効果を調べた。その
結果を図２０に示す。なお、比較例として、非線形光学
薄膜１を形成しない場合についても示す。超解像膜を形
成しない比較例では、図１８に示す結果と同様、小さい
マーク長のビットに対してＣ／Ｎが小さかった。また、
非線形光学薄膜として、Ｎｏ.２１のＣｏＯ膜を用いた
場合にも、その屈折率変化率が小さいため、ほとんど超
解像効果は見られなかった。
に示したものと同様の方法で超解像効果を調べた。その
結果を図２０に示す。なお、比較例として、非線形光学
薄膜１を形成しない場合についても示す。超解像膜を形
成しない比較例では、図１８に示す結果と同様、小さい
マーク長のビットに対してＣ／Ｎが小さかった。また、
非線形光学薄膜として、Ｎｏ.２１のＣｏＯ膜を用いた
場合にも、その屈折率変化率が小さいため、ほとんど超
解像効果は見られなかった。
【０１２６】一方、Ｎｏ.１３，１４，２２の薄膜を用
いた場合には、小さいマーク長に対しても高いＣ／Ｎが
得られ、超解像効果が見られた。なお、屈折率変化率の
大きい薄膜を用いた場合ほど、大きな超解像効果が得ら
れる。
いた場合には、小さいマーク長に対しても高いＣ／Ｎが
得られ、超解像効果が見られた。なお、屈折率変化率の
大きい薄膜を用いた場合ほど、大きな超解像効果が得ら
れる。
【０１２７】しかし、図１８の場合と比較すると、これ
らの膜の屈折率変化率が小さいため、０.１μｍ程度の
小さいマーク長に対するＣ／Ｎは、図１８の超解像反射
膜を用いた場合に比べて小さかった。
らの膜の屈折率変化率が小さいため、０.１μｍ程度の
小さいマーク長に対するＣ／Ｎは、図１８の超解像反射
膜を用いた場合に比べて小さかった。
【０１２８】上記の検討により、本発明の超解像膜は微
細な情報記録及び読み取りを可能とすることができた。
また、屈折率変化率と超解像効果は相関を有するため、
従来と同等の記録密度を読み取る超解像膜では、レーザ
ー光強度を弱くし、省エネルギーにすることができる。
細な情報記録及び読み取りを可能とすることができた。
また、屈折率変化率と超解像効果は相関を有するため、
従来と同等の記録密度を読み取る超解像膜では、レーザ
ー光強度を弱くし、省エネルギーにすることができる。
【０１２９】〔実施例５〕次に、繰り返し再生に対する
膜の劣化を検討した。評価は、図１７に示すＲＡＭディ
スクに繰り返し再生信号光を照射し、再生出力を検出す
ることによって行った。レーザー波長は４０５ｎｍ、レ
ーザーパワーは２ｍＷとした。記録マークのマーク長は
０.２μｍとした。超解像反射膜として、Ｎｏ.３の膜を
用いた。さらに、比較例として、フタロシアニン系有機
膜を選び、同様な検討を行った。
膜の劣化を検討した。評価は、図１７に示すＲＡＭディ
スクに繰り返し再生信号光を照射し、再生出力を検出す
ることによって行った。レーザー波長は４０５ｎｍ、レ
ーザーパワーは２ｍＷとした。記録マークのマーク長は
０.２μｍとした。超解像反射膜として、Ｎｏ.３の膜を
用いた。さらに、比較例として、フタロシアニン系有機
膜を選び、同様な検討を行った。
【０１３０】図２１は、繰り返し回数に対する出力の関
係を示すグラフである。有機材料系膜を形成したディス
クでは、１０,０００回弱の繰り返し回数から徐々に出
力が低下してくることが分かった。
係を示すグラフである。有機材料系膜を形成したディス
クでは、１０,０００回弱の繰り返し回数から徐々に出
力が低下してくることが分かった。
【０１３１】一方、本発明のガラス膜を形成したディス
クでは、１００,０００回の繰り返しによってもほとん
ど出力の低下は見られなかった。
クでは、１００,０００回の繰り返しによってもほとん
ど出力の低下は見られなかった。
【０１３２】以上のように、本発明の光ディスクは、繰
り返しの再生によっても超解像効果が保持されることが
分かった。
り返しの再生によっても超解像効果が保持されることが
分かった。
【０１３３】また、ガラス膜として表１，表２中の他の
非線形光学薄膜を用いた場合でも、繰り返し再生に対し
て高い安定性を得ることができた。上記の繰り返し再生
に対する安定性は、超解像膜が合金で形成されているこ
とに理由の一部が存在すると思われる。従って、ＲＡＭ
ディスクに限らず、本発明の超解像膜を適用した情報記
録媒体は、全て、繰り返し再生に対して耐性を有する。
非線形光学薄膜を用いた場合でも、繰り返し再生に対し
て高い安定性を得ることができた。上記の繰り返し再生
に対する安定性は、超解像膜が合金で形成されているこ
とに理由の一部が存在すると思われる。従って、ＲＡＭ
ディスクに限らず、本発明の超解像膜を適用した情報記
録媒体は、全て、繰り返し再生に対して耐性を有する。
【０１３４】次に、本発明の超解像反射膜を用いた場合
の応答速度を検討した。図１７に示すＲＡＭディスクを
作成した。マーク長は０.２μｍで一定とした。読み出
しのパワーは２ｍＷで一定とし、回転の線速度を変化さ
せた。また、超解像反射膜としてＮｏ.３の膜を用い
た。
の応答速度を検討した。図１７に示すＲＡＭディスクを
作成した。マーク長は０.２μｍで一定とした。読み出
しのパワーは２ｍＷで一定とし、回転の線速度を変化さ
せた。また、超解像反射膜としてＮｏ.３の膜を用い
た。
【０１３５】表８及び図２２に、回転の線速度に対する
Ｃ／Ｎ比を示す。
Ｃ／Ｎ比を示す。
【０１３６】
【表８】
本実施例の超解像反射膜を用いた場合、２０ｍ／秒程度
では超解像効果が得られ、高いＣ／Ｎが得られているこ
とが分かる。しかし、２０ｍ／秒を超えるとＣ／Ｎが低
下することが分かる。
では超解像効果が得られ、高いＣ／Ｎが得られているこ
とが分かる。しかし、２０ｍ／秒を超えるとＣ／Ｎが低
下することが分かる。
【０１３７】これは、ディスクスピードが上昇するた
め、超解像膜の屈折率変化が追随できず、記録部分と記
録されていない部分の反射率差が、十分得られなかった
ためと考えられる。
め、超解像膜の屈折率変化が追随できず、記録部分と記
録されていない部分の反射率差が、十分得られなかった
ためと考えられる。
【０１３８】以上より、本発明の超解像反射膜を用いた
場合、ディスク回転速度が２０ｍ／秒以下であれば十分
に高いＣ／Ｎが得られ、従来よりも高速に情報を読み取
ることが可能となった。但し、２０ｍ／秒を超えると屈
折率変化が追随できなくなるため屈折率変化量が小さく
なり、十分な超解像効果を得ることが難しかった。
場合、ディスク回転速度が２０ｍ／秒以下であれば十分
に高いＣ／Ｎが得られ、従来よりも高速に情報を読み取
ることが可能となった。但し、２０ｍ／秒を超えると屈
折率変化が追随できなくなるため屈折率変化量が小さく
なり、十分な超解像効果を得ることが難しかった。
【０１３９】〔実施例６〕次に、本発明の非線形光学薄
膜を搭載した光スイッチ素子を作製した。図２３に作製
した光スイッチ素子の概略図を示す。図２３において１
０１は非線形光学薄膜，１０３は透過率調整膜，１０２
はそれらを支持する基板である。
膜を搭載した光スイッチ素子を作製した。図２３に作製
した光スイッチ素子の概略図を示す。図２３において１
０１は非線形光学薄膜，１０３は透過率調整膜，１０２
はそれらを支持する基板である。
【０１４０】本実施例では、非線形光学薄膜１０１とし
て表１のＮｏ.３のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系薄膜を用いた。
この薄膜は、０.１ＧＷ／ｍ2の屈折率は２.３である
が、５ＧＷ／ｍ2の強いレーザー光を照射した場合には
３.６程度となる。透過率調整膜１０３として、屈折率
が２.６のＴｉＯ2薄膜を用いた。このＴｉＯ2薄膜は非
線形光学薄膜１０１と同様に、ｒｆスパッタリングを用
いて行った。ターゲットサイズ，成膜条件なども非線形
光学薄膜１０１と同様とした。
て表１のＮｏ.３のＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系薄膜を用いた。
この薄膜は、０.１ＧＷ／ｍ2の屈折率は２.３である
が、５ＧＷ／ｍ2の強いレーザー光を照射した場合には
３.６程度となる。透過率調整膜１０３として、屈折率
が２.６のＴｉＯ2薄膜を用いた。このＴｉＯ2薄膜は非
線形光学薄膜１０１と同様に、ｒｆスパッタリングを用
いて行った。ターゲットサイズ，成膜条件なども非線形
光学薄膜１０１と同様とした。
【０１４１】この光スイッチ素子を駆動するため、膜面
に垂直方向から励起光１１１を照射し、励起光をＯｎ，
Ｏｆｆさせたときの測定光１１０の反射率を計測した。
測定光１１０は、膜面から４５°の方向から照射した。
測定光１１０は光源１０４から出射され、コリメーショ
ンレンズ１０５を通過して集光レンズ１０６に入り、絞
られて膜面に照射される。また、反射光はコリメーショ
ンレンズ１０７，集光レンズ１０８を通過して受光器１
０９に入る。
に垂直方向から励起光１１１を照射し、励起光をＯｎ，
Ｏｆｆさせたときの測定光１１０の反射率を計測した。
測定光１１０は、膜面から４５°の方向から照射した。
測定光１１０は光源１０４から出射され、コリメーショ
ンレンズ１０５を通過して集光レンズ１０６に入り、絞
られて膜面に照射される。また、反射光はコリメーショ
ンレンズ１０７，集光レンズ１０８を通過して受光器１
０９に入る。
【０１４２】励起光レーザーは６５０ｎｍの半導体レー
ザーを用いた。試料への照射領域は１.５μｍφとし
た。レーザー強度は５ＧＷ／ｍ2とした。また測定光波
長は１５５０ｎｍとし、励起光が照射されている領域内
に１.０μｍφの光を反射させた。
ザーを用いた。試料への照射領域は１.５μｍφとし
た。レーザー強度は５ＧＷ／ｍ2とした。また測定光波
長は１５５０ｎｍとし、励起光が照射されている領域内
に１.０μｍφの光を反射させた。
【０１４３】励起光１１１を照射しない場合、透過率調
整膜のＴｉＯ2の屈折率が２.６、非線形光学薄膜の屈折
率が２.３であり、この条件で反射率が最大となるよう
に透過率調整膜の膜厚を１００ｎｍと設定した。
整膜のＴｉＯ2の屈折率が２.６、非線形光学薄膜の屈折
率が２.３であり、この条件で反射率が最大となるよう
に透過率調整膜の膜厚を１００ｎｍと設定した。
【０１４４】この条件で５ＧＷ／ｍ2の励起レーザー光
を照射したところ、非線形光学薄膜の屈折率が３.６と
大きくなり、光学的な反射条件が崩れ、測定光の反射光
量がほぼ０となった。このレーザー照射を停止すると、
また屈折率が２.３に戻り、反射光量が増加した。
を照射したところ、非線形光学薄膜の屈折率が３.６と
大きくなり、光学的な反射条件が崩れ、測定光の反射光
量がほぼ０となった。このレーザー照射を停止すると、
また屈折率が２.３に戻り、反射光量が増加した。
【０１４５】以上から、この光スイッチ素子を用いるこ
とによって、励起レーザー光のＯＮ，ＯＦＦによって、
測定光をＯＮ，ＯＦＦできることが分かった。
とによって、励起レーザー光のＯＮ，ＯＦＦによって、
測定光をＯＮ，ＯＦＦできることが分かった。
【０１４６】次に、Ｙ分岐光回路中にこの光スイッチ素
子を挿入し、光スイッチを作製した。作製した光スイッ
チの構造を図２４に示す。図２４において１１１は励起
光，１１２は光路，１１３は図２３に示す光スイッチ素
子である。この図のように同一の光スイッチを複数個搭
載し、光を出射しない位置に該当する光スイッチ素子部
に励起光１１１を印加することにより、光を遮断する光
スイッチが構成される。どの出射部位を特定するかの信
号により励起レーザー１１１を発光させることで、任意
の位置に任意の時間、光をＯＮ，ＯＦＦすることが可能
であった。
子を挿入し、光スイッチを作製した。作製した光スイッ
チの構造を図２４に示す。図２４において１１１は励起
光，１１２は光路，１１３は図２３に示す光スイッチ素
子である。この図のように同一の光スイッチを複数個搭
載し、光を出射しない位置に該当する光スイッチ素子部
に励起光１１１を印加することにより、光を遮断する光
スイッチが構成される。どの出射部位を特定するかの信
号により励起レーザー１１１を発光させることで、任意
の位置に任意の時間、光をＯＮ，ＯＦＦすることが可能
であった。
【０１４７】また、この光スイッチの応答速度について
調べた。応答速度は１ｎｓのパルス光を所定の時間間隔
で信号光として光スイッチに照射し、その時間間隔を短
くして行き、スイッチング可能な時間を計測した。パル
ス間の時間間隔を５ｎｓとしてもスイッチングが可能で
あった。従って、本実施例の光スイッチは５ｎｓ以下の
屈折率変化の応答速度を有し、屈折率変化と同程度の短
時間で屈折率が回復することが分かった。
調べた。応答速度は１ｎｓのパルス光を所定の時間間隔
で信号光として光スイッチに照射し、その時間間隔を短
くして行き、スイッチング可能な時間を計測した。パル
ス間の時間間隔を５ｎｓとしてもスイッチングが可能で
あった。従って、本実施例の光スイッチは５ｎｓ以下の
屈折率変化の応答速度を有し、屈折率変化と同程度の短
時間で屈折率が回復することが分かった。
【０１４８】さらに図２４に示した光スイッチをアレイ
状に設置し、大規模なマトリクス状の光スイッチを作製
することができた。マトリクス状の光スイッチは、屈折
率変化率の大きい薄膜を用いる光スイッチ素子を適用す
ることで、全体のエネルギー消費量を抑えることができ
る。また、光スイッチのスイッチング時間を短縮するこ
とができる。
状に設置し、大規模なマトリクス状の光スイッチを作製
することができた。マトリクス状の光スイッチは、屈折
率変化率の大きい薄膜を用いる光スイッチ素子を適用す
ることで、全体のエネルギー消費量を抑えることができ
る。また、光スイッチのスイッチング時間を短縮するこ
とができる。
【０１４９】
【発明の効果】本発明によれば、本発明の非線形光学薄
膜を用いることにより記録密度の高い情報記録媒体を得
ることができる。
膜を用いることにより記録密度の高い情報記録媒体を得
ることができる。
【０１５０】また、本発明の非線形光学薄膜を用いるこ
とによりエネルギー消費量の少ない光スイッチを得るこ
とができる。
とによりエネルギー消費量の少ない光スイッチを得るこ
とができる。
【図１】本発明の実施例のＲＯＭディスクの模式断面図
である。
である。
【図２】本発明の非線形光学薄膜の光学評価用試料の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の非線形光学薄膜の評価光学系の模式図
である。
である。
【図４】図３の評価光学系から得られたパルス光照射に
よる屈折率の時間変化を示すグラフである。
よる屈折率の時間変化を示すグラフである。
【図５】図４の屈折率のレーザーパルス強度に対する屈
折率の関係を示すグラフである。
折率の関係を示すグラフである。
【図６】レーザーパルス強度に対する屈折率の関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図７】非晶質合金に含有されるＳｉＯ2の含有率と屈
折率変化率との関係を示すグラフである。
折率変化率との関係を示すグラフである。
【図８】非晶質合金の透過型顕微鏡像の模式図である。
【図９】非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合薄膜の透
過型顕微鏡像の模式図である。
過型顕微鏡像の模式図である。
【図１０】本発明の光ディスク再生装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１１】本発明の光ディスクの超解像反射膜の反射率
に対するＣ／Ｎ比を示すグラフである。
に対するＣ／Ｎ比を示すグラフである。
【図１２】本発明の超解像反射膜の膜厚に対する透過
率，反射率の変化を示すグラフである。
率，反射率の変化を示すグラフである。
【図１３】本発明の超解像薄膜を形成したディスクと通
常の反射膜を形成したディスクの再生周波数特性を示す
グラフである。
常の反射膜を形成したディスクの再生周波数特性を示す
グラフである。
【図１４】通常のレーザーによる再生原理を示す模式図
である。
である。
【図１５】超解像反射膜を形成した場合の再生原理を示
す模式図である。
す模式図である。
【図１６】本発明の実施例のＲＯＭディスクの模式断面
図である。
図である。
【図１７】本発明の実施例のＲＡＭディスクの模式断面
図である。
図である。
【図１８】超解像反射膜形成の有無とマーク長に対する
Ｃ／Ｎ比を示すグラフである。
Ｃ／Ｎ比を示すグラフである。
【図１９】本発明の実施例のＲＡＭディスクの模式断面
図である。
図である。
【図２０】超解像反射膜形成の有無とマーク長に対する
Ｃ／Ｎ比を示すグラフである。
Ｃ／Ｎ比を示すグラフである。
【図２１】本発明の光ディスクの繰返し再生動作回数に
対するＣ／Ｎ比の劣化を示すグラフである。
対するＣ／Ｎ比の劣化を示すグラフである。
【図２２】本発明の超解像反射膜を搭載した光ディスク
の線速度に対するＣ／Ｎ比の変化を示すグラフである。
の線速度に対するＣ／Ｎ比の変化を示すグラフである。
【図２３】本発明の光スイッチ素子の模式図である。
【図２４】本発明の光スイッチの模式図である。
１…非線形光学薄膜または超解像反射膜、２…基板、３
…パルス発生器、４…光源、５…偏光子、６…入射光、
７…反射光、８…検光子、９…フィルター、１０…受光
器、１１…デジタルオシロスコープ、１２…制御用コン
ピューター、１３…焦点レンズ、１４…ガラスマトリッ
クス、１５…非晶質合金微粒子、１６…保護膜、１７…
記録ビット、１８…レーザー光、１９…反射膜、２０…
記録膜、１０１…非線形光学薄膜、１０２…基板、１０
３…透過率調整膜、１０４…光源、１０５，１０７…コ
リメーションレンズ、１０６，１０８…集光レンズ、１
０９…受光器、１１０…測定光、１１１…励起光、１１
２…光路、１１３…光スイッチ素子。
…パルス発生器、４…光源、５…偏光子、６…入射光、
７…反射光、８…検光子、９…フィルター、１０…受光
器、１１…デジタルオシロスコープ、１２…制御用コン
ピューター、１３…焦点レンズ、１４…ガラスマトリッ
クス、１５…非晶質合金微粒子、１６…保護膜、１７…
記録ビット、１８…レーザー光、１９…反射膜、２０…
記録膜、１０１…非線形光学薄膜、１０２…基板、１０
３…透過率調整膜、１０４…光源、１０５，１０７…コ
リメーションレンズ、１０６，１０８…集光レンズ、１
０９…受光器、１１０…測定光、１１１…励起光、１１
２…光路、１１３…光スイッチ素子。
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Ｆターム(参考） 2K002 AB04 BA01 CA02 DA20 HA16
5D029 MA18 MA39 MA50
5D090 AA01 BB02 BB05 CC04 CC14
DD01 EE11 FF11 KK03
Claims (18)
- 【請求項１】 基板上に直接または他の層を介して形成
された非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成
分の混合物からなる薄膜であって、前記薄膜に入射され
る光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化すること
を特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項２】 基板上に直接または他の層を介して形成
された非線形光学薄膜であって、前記薄膜は非晶質合金
あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物からな
り、前記薄膜は光に対して露出しており、該薄膜は入射
される光の強度変化に応じて屈折率が可逆的に変化する
ことを特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項３】 基板上に直接または他の層を介して形成
された非晶質合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成
分の混合物からなる薄膜であって、該薄膜に入射される
レーザー光の強度が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈
折率ｎ0と、５.０ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ1
の変化率（｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上であること
を特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項４】 請求項１，２または３に記載の非線形光
学薄膜であって、該非線形光学薄膜がＣｏ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少
なくとも２種の金属の非晶質合金を主成分とすることを
特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項５】 請求項１，２または３に記載の非線形光
学薄膜であって、該非線形光学薄膜はＳｉＯ2を含有す
ることを特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項６】 請求項１，２または３に記載の非線形光
学薄膜であって、該非晶質合金はＣｏ−Ｃｒ−Ｚｒ系ま
たはＮｉ−Ｃｒ−Ｚｒ系非晶質合金であることを特徴と
する非線形光学薄膜。 - 【請求項７】 請求項１，２または３に記載の非線形光
学薄膜であって、該非線形光学薄膜は非磁性であること
を特徴とする非線形光学薄膜。 - 【請求項８】 少なくとも情報を有するピットが形成さ
れた基板と、前記基板上に直接または他の層を介して形
成された超解像膜を有する光情報記録媒体であって、該
超解像膜は照射される光に対して露出しており、非晶質
合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物か
らなる膜であることを特徴とする光情報記録媒体。 - 【請求項９】 少なくとも基板と、該基板上に直接また
は他の層を介して形成され、光により情報が記録される
記録膜と、該記録膜上に直接または他の層を介して形成
された超解像膜を有する光情報記録媒体であって、前記
超解像膜は照射される光に対して露出しており、非晶質
合金あるいは非晶質合金と酸化物ガラス成分の混合物か
らなる膜であることを特徴とする光情報記録媒体。 - 【請求項１０】 少なくとも情報を有するビットの形成
された基板と、該基板上に直接または他の層を介して形
成された超解像膜と、該超解像膜上に直接または他の層
を介して形成された反射膜を有する光情報記録媒体であ
って、前記超解像膜は非晶質合金と酸化物ガラス成分の
混合物からなる薄膜であり、光の入射により屈折率が可
逆的に変化することを特徴とする光情報記録媒体。 - 【請求項１１】 基板と、該基板上に直接または他の層
を介して形成された超解像膜と、該超解像膜上に直接ま
たは他の層を介して形成され、レーザー光により情報が
記録される記録膜と、該記録膜上に形成された反射膜を
有する光情報記録媒体であって、前記超解像膜は非晶質
合金と酸化物ガラス成分の混合物からなる薄膜であり、
光の入射により屈折率が可逆的に変化することを特徴と
する光情報記録媒体。 - 【請求項１２】 請求項８〜１１のいずれかに記載の光
情報記録媒体において、前記超解像膜は入射される光の
強度が０.１ＧＷ／ｍ2の時に測定される屈折率ｎ0と５.
０ＧＷ／ｍ2の時に変化に測定される屈折率ｎ1の変化率
（｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0）が０.２以上であることを特徴と
する光情報記録媒体。 - 【請求項１３】 請求項８〜１１のいずれかに記載の光
情報記録媒体において、前記非晶質合金はＣｏ，Ｃｒ，
Ｎｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる
少なくとも２種の金属から構成される合金であり、前記
酸化物ガラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスであるこ
とを特徴とする光情報記録媒体。 - 【請求項１４】 請求項８〜１１に記載の光情報記録媒
体において、前記超解像膜または該超解像膜と反射膜の
光の反射率が８７％以上であることを特徴とする光情報
記録媒体。 - 【請求項１５】 請求項８〜１１のいずれかに記載の光
情報記録媒体において、前記超解像膜は５０〜１００ｎ
ｍの厚さであることを特徴とする光情報記録媒体。 - 【請求項１６】 少なくとも一つの光スイッチ素子部
と、光スイッチの制御光を照射する制御光照射装置を有
する光スイッチであって、前記光スイッチ素子部は少な
くとも基板とその上に形成された非線形光学薄膜を有
し、該非線形光学薄膜は非晶質合金あるいは非晶質合金
と酸化物ガラス成分の混合物からなることを特徴とする
光スイッチ。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載の光スイッチであっ
て、前記非線形光学薄膜に０.１ＧＷ／ｍ2の光を照射し
たときの屈折率ｎ0と５.０ＧＷ／ｍ2の光を照射した時
の屈折率ｎ1の変化率（｜ｎ1−ｎ0｜／ｎ0）が０.２以
上であることを特徴とする光スイッチ。 - 【請求項１８】 請求項１６または１７に記載の光スイ
ッチであって、前記非晶質合金はＣｏ，Ｃｒ，Ｎｉ，
Ｖ，Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａから選ばれる少なく
とも２種以上の金属から構成されており、前記酸化物ガ
ラスはＳｉＯ2を主成分とするガラスであることを特徴
とする光スイッチ。
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