JP2006172613A - プラズモンを用いた光記録再生方法及び光記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板11上にサイズが照射光の波長以下の微細な金属構造体12を複数有し、該金属構造体12が記録膜13で被覆されてなる光記録媒体10に前記金属構造体12内でプラズモン共鳴を生じる周波数をもつ光Lを照射して、前記金属構造体12近傍の記録膜13領域で情報の記録再生を行う。
【選択図】図1
Description
近接場光を効率よく用いて回折限界を越えた高密度記録が可能な光記録媒体が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
図14に光記録媒体の拡大断面図に示す、光透過性の基板902上に、第1の誘電体膜904、結晶−アモルファス変化を起す記録膜906、第2の誘電体膜908、反射膜910及び保護膜912の順に積層されてなる書き換え可能な光記録媒体において、反射膜910は、図14の反射膜の模式図に示すように、誘電体910A中に金属微粒子910Bを分散してなる膜よりなる。これにより、金属微粒子と同等のサイズの記録マークに対して近接場光を効率よく用いることができ、回折限界を越えた高密度記録再生を可能とする。
記録密度の向上を図った場合でも、高感度に記録および再生を行うことが可能な光記録再生方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
図15において、光学的に情報を記録可能であると共に、金属微小球を分散させたプラズモン励起部も備えた光ディスク814の記録層814aに対して、レーザビーム811を集光レンズ812とSIL813(Solid Immersion Lens)とを介して照射する。SIL813は、集光レンズ812からのレーザビーム811の波長を、空気中を伝搬するときより小さくして記録層814aに到達させる。SIL813からの到達光により記録層814aにプラズモン励起させ、このプラズモンによって生じる、通常の近接場光(電磁場)の数十倍〜数百倍の強度の近接場光により情報の記録および再生を行う。
レーザスポットサイズよりも小さい記録マーク列の形成と読み出しを可能とし、記録密度を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
図16において、光記録媒体における記録膜704の光入射側に超解像再生膜702、光入射側とは反対側に金属微粒子を分散させた超解像記録膜705を設けることにより、金属微粒子により生じる局在プラズモンの電場増強の効果で光透過率が変化し、超解像再生膜702および超解像記録膜705にレーザスポットよりも微小な開口が形成され、記録密度が可能となる。
請求項2の発明によれば、情報の記録再生のために所望する光の波長に対し、その光がプラズモン共鳴が生じる周波数となるように前記記録膜として最適な材料を選択することにより、前記金属構造体の近傍に強い電界を集中させることができるため、高い光利用効率で情報の記録再生を行うことを可能とし、また、短波長の光を共鳴周波数の光として利用することを可能としている。これにより、高い光利用効率で、かつ記録密度の向上を実現できる。また、金属構造体を構成する材料により、プラズモン共鳴が生じる光の周波数を調整できることから、所望する周波数の光を情報の記録再生に利用でき、高い光利用効率で情報の記録再生を行うことが可能である。さらに、前記金属構造体のサイズにより、プラズモン共鳴が生じる光の周波数を調整できることから、所望する周波数の光を情報の記録再生に利用でき、高い光利用効率で情報の記録再生を行うことを可能とし、また、短波長の光をプラズモン共鳴が生じる周波数の光として利用できることから、高い光利用効率で、かつ高記録密度を実現できる。
請求項3の発明によれば、金属構造体でプラズモン共鳴が生じる周波数の光により前記金属構造体近傍に集中する電界が生じ、前記金属構造体中の電子の運動によるジュール熱を介して、局所領域への記録が可能となり、安定な記録マークの形成、ならびに記録密度の向上を実現できる。
請求項4の発明によれば、金属構造体でプラズモン共鳴が生じる周波数の近接場光またはプラズモン共鳴が生じる周波数から外れた周波数の近接場光を照射することにより、記録再生領域および記録再生感度を変化させているので、情報の多重化が可能となり、記録密度の向上を実現できる。そのため、多重化記録再生技術、高密度記録再生技術に利用可能である。
請求項5の発明によれば、金属構造体が円筒形状または非等方的な形状であることにより、電界または熱エネルギーが局所的な領域に制限されることから、安定な記録マークの形成、ならびに記録密度の向上を実現できる。
請求項6の発明によれば、記録密度の向上を実現できる。とくに金属構造体が周期的に配列されていることにより、前記金属構造体でプラズモン共鳴が生じる周波数の近接場光とプラズモン共鳴が生ずる周波数から外れた周波数の近接場光による記録再生状態を区別することができ、光の周波数による情報の多重化が可能となり、記録密度の向上を実現できる。
請求項7の発明によれば、基板が前記記録膜との境界面における反射率が高くなるような光学特性をもつ材料により構成されているので、前記金属構造体との相互作用効率の頻度が高くなり、高い光利用効率で情報の記録再生を行うことが可能である。
(1)本発明の第1の実施の形態
本発明の第一の実施の形態を図1〜4に基づいて説明する。
図1は本発明による光記録媒体および光記録再生方法を説明する模式図である。本実施の形態の光記録媒体10は、図1に示されるように、基板11、照射されるレーザ光Lの波長以下の金属構造体12、金属構造体12を被覆する記録膜13による積層構造を有する。
本発明の第2の実施の形態を図3〜図5に基づいて説明する。第1の実施の形態では、近接場光の高い空間分解能を利用して高密度の記録再生を行っていたが、本実施例によれば本発明による光記録媒体を従来のBlu−rayディスクやSILを用いた微小マークの記録再生にも利用できる。
本発明の第3の実施の形態を図6に基づいて説明する。第2の実施の形態と同様に、金属構造体12による局在表面プラズモンの共鳴周波数を記録再生のためのレーザー周波数に調整する別の方法として、金属構造体12のサイズを変化させ、局在プラズモンの共鳴周波数をシフトさせることができる。
本発明の第4の実施の形態を図7、図8に基づいて説明する。本実施例の光記録媒体の構成は第1の実施の形態と同様の構成を有する。ただし、金属構造体12の形状が円筒形状、または非等方的な形状を有している。このような非等方的な形状をもつ金属微細構造体に共鳴する周波数の光を照射すると、形状に依存した強い電界の集中が起こる。また、記録膜13はヒートモード方式の光記録材料からなる。
本発明の第5の実施の形態を図7、図9、図10に基づいて説明する。本実施の形態の光記録媒体は、第1、第2の実施の形態の光記録媒体と同様の構成(図1の構成)を有する。記録再生は近接場光によるもの、伝搬光を集光して行うもののどちらであっても構わない。
本発明の第6の実施の形態を、図11〜13に基づいて説明する。本実施の形態の光記録媒体は、第1の実施の形態の光記録媒体と同様の構成(図1の構成)を有する。本実施例における光記録媒体40は、図11に示すように、記録膜43の材料の選択に応じて、基板41として反射率の高くなるような材料を選択する。
11,21,31,41,701,902 基板
12,22,32,42 金属構造体
13,23,33,43,704,906 記録膜
34a,34b 低熱伝導膜
60 プローブ
61,71,81 対物レンズ
62,910A 誘電体
63 金属皮膜
82,813 SIL
702 超解像再生膜
705 超解像記録膜
706,910 反射膜
731,732 干渉膜
811 レーザビーム
812 集光レンズ
814 光ディスク
814a 記録層
904,908 誘電体膜
910B 金属微粒子
912 保護膜
Claims (7)
- 基板上にサイズが照射光の波長以下の微細な金属構造体を複数有し、該金属構造体が記録膜で被覆されてなる光記録媒体に前記金属構造体内でプラズモン共鳴を生じる周波数の光を照射して、前記金属構造体近傍の記録膜領域で情報の記録再生を行うことを特徴とする光記録再生方法。
- 前記金属構造体を構成する金属材料、前記金属構造体のサイズ、前記記録膜を構成する材料のうち、すくなくとも1つを調整することにより、前記金属構造体内でプラズモン共鳴を生じる周波数を選択することを特徴とする請求項1に記載の光記録再生方法。
- 前記記録膜の構成材料をヒートモード方式の記録材料とし、前記プラズモン共鳴で発生する金属構造体近傍の熱エネルギーにより前記記録膜領域に情報の記録を行うことを特徴とする請求項1に記載の光記録再生方法。
- 前記金属構造体内でプラズモン共鳴を生じる周波数を外れた周波数の光を照射することにより、同一の金属構造体近傍であっても前記金属構造体内の共鳴周波数の光を照射した場合と異なる記録膜領域で情報の記録再生を行うことを特徴とする請求項1に記載の光記録再生方法。
- 基板上にサイズが照射光の波長以下の微細な金属構造体を複数有し、該金属構造体が記録膜で被覆され、請求項1〜4のいずれか一に記載の光記録再生方法で前記金属構造体近傍の記録膜領域で情報の記録再生が行われる光記録媒体であって、
前記金属構造体は円筒形状または非等方的な形状であることを特徴とする光記録媒体。 - 基板上にサイズが照射光の波長以下の微細な金属構造体を複数有し、該金属構造体が記録膜で被覆され、請求項1〜4のいずれか一に記載の光記録再生方法で前記金属構造体近傍の記録膜領域で情報の記録再生が行われる光記録媒体であって、
前記金属構造体は基板上に周期的に配列されていることを特徴とする光記録媒体。 - 基板上にサイズが照射光の波長以下の微細な金属構造体を複数有し、該金属構造体が記録膜で被覆され、請求項1〜4のいずれか一に記載の光記録再生方法で前記金属構造体近傍の記録膜領域で情報の記録再生が行われる光記録媒体であって、
前記基板は、前記記録膜との境界面における反射率が高くなる光学特性をもつ材料により構成されることを特徴とする光記録媒体。
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2004
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