JPH0676338A - 光学記録装置及び光学記録方法 - Google Patents

光学記録装置及び光学記録方法

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JPH0676338A
JPH0676338A JP4253536A JP25353692A JPH0676338A JP H0676338 A JPH0676338 A JP H0676338A JP 4253536 A JP4253536 A JP 4253536A JP 25353692 A JP25353692 A JP 25353692A JP H0676338 A JPH0676338 A JP H0676338A
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JP
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laser light
optical
intensity
eom
recording
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JP4253536A
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English (en)
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Masanobu Yamamoto
眞伸 山本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ光源の種類及び印加信号の種類に拘ら
ず、被記録体に記録パターンを高精度に描画できるよう
にする。 【構成】 連続発振しているレーザ光Lを強度変調し、
この強度変調されたレーザ光Lを基板上のフォトレジス
ト膜8に照射して、フォトレジスト膜8に記録パターン
を描画する光学記録装置において、可変電流電源9から
の直流電圧Vに基づいてレーザ光Lを強度変調するEO
M2と、このEOM2からのレーザ光Lの一部を光検出
器12にて検出し、EOM2からのレーザ光Lの光出力
が一定となるように可変直流電源9からの直流電圧レベ
ルを制御する電圧制御回路13を含むフィードバック系
14と、EOM2からのレーザ光Lを、印加記録信号S
wに基づいて強度変調するAOM3とを具備して構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば一面に形成され
たフォトレジスト膜に対してレーザ光を照射することに
より、フォトレジスト膜にレーザ光の照射軌跡に応じた
記録パターンを形成(描画)する光学記録装置及び光学
記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、光記録媒体(光ディスクや光磁気
ディスク等)の原盤作製、あるいはプリント配線基板や
半導体集積回路等の作製に用いられるフォトレジストマ
スクの作製などにおいて、レーザ光を用いた光学記録装
置が使用されている。
【0003】従来の光学記録装置は、例えば光記録媒体
(光ディスクや光磁気ディスク等)の原盤作製を主体に
して説明すると、例えば図4に示すように、気体を増幅
媒質とするガスレーザ光源51と、このガスレーザ光源
51から出射されたレーザ光Lを、後段の光学系に導く
ミラー52と、このミラー52を介して導かれたレーザ
光Lを、入力される記録信号Swに応じて強度変調する
電気光学変調器(Erectro Optic Modulator;以下、単
にEOMと記す)53と、EOM53にて強度変調され
たレーザ光Lを、対物レンズ54に導くミラー55及び
56とから構成されている。対物レンズ54及びミラー
56は、基板57上に形成されたフォトレジスト膜58
上に所定間隔をもって対向して配され、既知の移動機構
によって、基板57の径方向に移動する。
【0004】ここで、上記EOM53は、電気光学効果
(印加される信号電界によって媒質の屈折率が変化する
現象であって、特に、誘起される屈折率変化量が電界の
1乗に比例する効果であり、ポッケルス効果とも呼ぶ)
による媒質の屈折率変化を利用した光変調器である。即
ち、入射されたレーザ光(通常、ブリュースター窓によ
って直線偏光されている)Lの媒質中における2つの直
交偏光成分間の光学的位相差を、印加される信号電界で
制御して、上記レーザ光の偏光状態を変えるものであ
る。このEOM53を透過したレーザ光Lは、楕円偏光
となるため、後段の1/4波長板及び検光子からなるア
ナライザ59にて強度変調光に変換される。
【0005】このEOM53を用いた場合、変調帯域が
広くとれ、高速変調が可能であり、しかもレーザ光Lの
ビーム形状が変化しないため、フォトレジスト膜58に
照射されるレーザ光Lのスポット径が一定となり、記録
されるパターンの線幅にばらつきがなくなる。
【0006】また、他の従来例に係る光学記録装置とし
ては、図5に示すように、上記図4で示す光学記録装置
のEOM53の代わりに音響光学変調器(Acousto Opti
c Modulator ;以下、単にAODと記す)60を配置し
たものがある。即ち、レーザ光源51から出射されたレ
ーザ光Lは、ビーム縮小レンズ61によって、そのビー
ム径が縮小されてAOD60に入射され、このAOD6
0において、供給される超音波(記録信号に基づいて変
調されている)Wに応じてその光強度が変調される。こ
のAOD60にて強度変調されたレーザ光Lは、後段の
ビーム拡大レンズ62によって、そのビーム径が復元さ
れ、その後、ミラー55及び56並びに対物レンズ54
を介してフォトレジスト膜58に照射される。
【0007】ここで、AOD60は、ブラッグ回折にお
ける一次回折光強度が超音波パワーにほぼ比例すること
を利用したものであり、超音波パワーを記録信号に基づ
いて変調してレーザ光Lの光変調を行う。このAOD6
0は、供給される超音波Wにより生じた結晶中の位相回
折格子のブラッグ回折を利用するため、温度依存性がな
く、動作点が安定であるという長所がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4で
示すEOM53は、その入力−出力特性、即ち位相差
(印加電界に対応した位相差)−光出力特性がサインカ
ーブを描くことから、アナログ変調方式を採用した場合
において、その動作点を決めるバイアス電圧に高電圧が
必要であること、及び、温度変化やバイアス電圧の微少
な変化によって、動作点が容易に変動してしまうため、
光出力が安定しないという不都合がある。
【0009】この不都合を解消するために、従来では、
レーザ光LにおけるEOM53の入射側及び出射側の各
光出力の一部を検出し、その検出結果に基づいてバイア
ス電圧を自動的に設定するという、いわゆるオートバイ
アスコントロールを行って動作点を安定化させるように
している。
【0010】しかし、このオートバイアスコントロール
は、平均レベルに対して制御を行うため、FM(周波数
変調)信号やEFM(8−14変調)信号のような、い
わゆるDCフリーの信号については制御可能であるが、
デューティが大きく変わる記録可能光ディスクのプリフ
ォーマットや、繰り返しの遅い信号については対応でき
ないという問題がある。
【0011】一方、図5で示すAOM60は、電極から
伝達される超音波Wが光スポットをよぎるための群遅延
により、フィードバック系の素子としては不適であるこ
とから、レーザ光のノイズを抑圧することができず、H
e−Cdレーザを使用することができないという問題が
ある。
【0012】即ち、光学記録装置によりフォトレジスト
膜58をパターニングしてフォトレジストマスクを形成
する場合、そのレーザ光源51としては、上記フォトレ
ジスト膜58に対して高感度であるHe−Cdレーザ光
源を用いることが好ましい。しかし、このHe−Cdレ
ーザ光源から出射されるレーザ光は、他のレーザ光、例
えばアルゴンレーザに比べノイズが多いという欠点があ
るからである。
【0013】従って、図5で示す他の従来例に係る光学
記録装置においては、他のレーザ(例えばアルゴンレー
ザ等)に比べてノイズの多いHe−Cdレーザを、高品
位のC/Nが要求される光学式ビデオディスクの信号記
録に使用することは困難である。
【0014】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、レーザ光源の種類及び
印加信号の種類に拘らず、被記録体に記録パターンを高
精度に描画することができる光学記録装置及び光学記録
方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の光学記録装置
は、連続発振しているレーザ光Lを強度変調し、この強
度変調されたレーザ光Lを被記録体8に照射して、上記
被記録体8に記録パターンを描画する光学記録装置にお
いて、印加される信号電界Vに基づいてレーザ光Lを強
度変調する電気光学変調器(EOM)2と、レーザ光L
の一部を検出し、レーザ光Lの光出力が一定となるよう
に電気光学変調器2を制御するフィードバック系14
と、電気光学変調器2からのレーザ光Lを、印加記録信
号Swに基づいて強度変調する音響光学変調器(AO
M)3とを具備して構成する。
【0016】また、本発明の光学記録方法は、連続発振
しているレーザ光Lを強度変調し、この強度変調された
レーザ光Lを被記録体8に照射して、上記被記録体8に
記録パターンを描画する光学記録方法において、上記レ
ーザ光Lを電気光学変調器(EOM)2にて、その光出
力が一定となるように制御し、この光出力が一定に制御
されたレーザ光Lを、音響光学変調器(AOM)3に
て、記録信号Swに基づいて強度変調する。
【0017】
【作用】本発明に係る光学記録装置は、レーザ光源1か
ら出射されたレーザ光Lを、まず、電気光学変調器2に
おいて、この電気光学変調器2に供給される信号電界V
に基づいて強度変調する。このとき、レーザ光Lは、供
給される信号電界Vに応じて、そのビーム径が一定とな
るように整形される。
【0018】この場合、温度変化やバイアス電位の変動
によって、電気光学変調器(EOM)の動作点が容易に
変動することになるが、本発明に係る光学記録装置にお
いては、フィードバック系14によって、レーザ光Lの
一部を検出して、レーザ光Lの光出力(光量)が一定と
なるように上記電気光学変調器(EOM)をフィードバ
ック制御するため、この電気光学変調器(EOM)を透
過するレーザ光Lの光出力は安定化する。しかも、レー
ザ光Lに含まれているノイズ、特に、フィードバックの
帯域内における高周波ノイズが低減される。
【0019】従って、電気光学変調器2からは、ノイズ
及び光量変動の少ない良質の連続光が出力される。
【0020】そして、この電気光学変調器2を透過した
レーザ光Lは、後段の音響光学変調器3において、この
音響光学変調器3に供給される記録信号Swに基づいて
強度変調される。即ち、記録信号Swによって変調され
た超音波Wが上記音響光学変調器(AOM)に供給され
ることによって、レーザ光が強度変調される。
【0021】この場合、原理的に上記電気光学変調器
(EOM)のような動作点変動はない。また、フィード
バック制御を行わないため、どのようなデューティの信
号や低周波の信号に対しても安定に強度変調される。そ
して、上記音響光学変調器3を透過したレーザ光Lは、
被記録体8に照射され、被記録体8に、レーザ光Lの照
射軌跡に応じた記録パターンが描画される。
【0022】また、本発明の光学記録方法においては、
レーザ光源1から出射されたレーザ光Lは、まず、電気
光学変調器2において、この電気光学変調器2に印加さ
れる印加信号電界Vにて強度変調されると共に、その光
出力が一定となるように制御される。その後、この光出
力が一定に制御されたレーザ光Lは、音響光学変調器3
において、この音響光学変調器3に供給される超音波
(記録信号Swによって変調された超音波W)に基づい
て強度変調されて、被記録体8に照射される。このと
き、被記録体8には、レーザ光Lの照射軌跡に応じた記
録パターンが描画される。
【0023】
【実施例】以下、本発明に係る光学記録装置を、光記録
媒体(光ディスクや光磁気ディスク等)の原盤作製に用
いられる光学記録装置に適用した場合の実施例(以下、
単に実施例に係る光学記録装置と記す)を図1〜図3を
参照しながら説明する。
【0024】この実施例に係る光学記録装置は、図1に
示すように、気体を増幅媒質とするガスレーザ光源1
と、このガスレーザ光源1から出射されたレーザ光L
を、入力される信号電界に応じて強度変調する横型電気
光学変調器(Erectro Optic Modulator;以下、単にE
OMと記す)2と、記録信号にて変調された超音波に基
づいて、上記EOM2からのレーザ光Lを強度変調する
音響光学変調器(AcoustoOptic Modulator ;以下、単
にAOMと記す)3と、このAOM3にて強度変調され
たレーザ光Lを、対物レンズ4に導くミラー5及び6と
から構成されている。対物レンズ4及びミラー5,6
は、円形の基板7上に形成されたフォトレジスト膜8上
に配され、既知の移動機構によって、基板7の径方向に
移動する。
【0025】ここで、フォトレジスト膜8の感光材料が
ポジ型の場合、上記レーザ光Lとしては、Arレーザで
は458nm、He−Cdレーザでは442nmの発振
波長のものが選定される。また、最近では、400nm
付近の発振波長を有するKrレーザも使用される場合が
ある。また、これらのガスレーザは、ブリュースター窓
により直線偏光のレーザ光Lとして出射される。
【0026】上記EOM2は、例えばADPやKDPの
結晶で構成されており、このEOM2の電極間に可変直
流電源9のみが接続されている。通常、この可変直流電
源9からは、一定レベルの直流電圧Vが出力される。そ
して、EOM2に入射された直線偏光のレーザ光L、特
に媒質中における2つの直交偏光成分間の光学的位相差
Δφが、上記可変直流電源9からの直流電圧Vの供給に
よって制御され、この制御により、レーザ光Lの偏光状
態が変化する。
【0027】このEOM2を透過したレーザ光Lは、楕
円偏光となるため、後段の1/4波長板及び検光子から
なるアナライザ10にて強度変調光に変換される。即
ち、EOM2から出力された楕円偏光のレーザ光Lは、
まず、1/4波長板にて直線偏光のレーザ光Lに戻され
るが、入射光に比べて電気ベクトルの振動面が直流電圧
Vに比例した角度Δφ/2だけ回転しているため、次に
検光子によって強度変調光に変換される。この場合、上
記EOM2から出力されたレーザ光Lは、図3で示す、
特性曲線sin2(V) に比例した光出力(光量)とな
る。
【0028】そして、本実施例においては、EOM2の
後段(正確には、アナライザ10の後段)にハーフミラ
ー又はビームスプリッタ(以下、ハーフミラー等と記
す)11を配置することによって、EOM2を透過した
レーザ光Lを2つに分け、この2つに分岐された光路
中、EOM2の透過光路に延長した第1の光路上に光検
出器を配置し、その後段に電圧制御回路13を接続す
る。そして、この電圧制御回路13と上記可変直流電源
9とを接続する。即ち、EOM2、光検出器12、電圧
制御回路13及び可変直流電源9にて1つのフィードバ
ック系14が構成される。光検出器12は、EOM2を
透過したレーザ光Lの光出力を信号電流(検出信号)S
iに変換するもので、例えばフォトダイオードにて構成
することができる。
【0029】電圧制御回路13は、例えば図2に示すよ
うに、光検出器12からの検出信号Siを電圧変換する
プリアンプ21と、このプリアンプ21からの電圧信号
Viとリファレンス電圧Vrとの差をとる差分アンプ2
2と、この差分アンプ22からの差信号Δvを所定のゲ
インにて増幅するドライブアンプ23とから構成されて
いる。ここで、上記リファレンス電圧Vrは、所望する
光出力(光量)対応した電圧に設定されている。また、
可変直流電源9は、基準電圧源24と、この基準電圧源
24からの基準電圧Vbとドライブアンプ23からの増
幅差信号ΔVとを加算する加算器25とで構成されてい
る。
【0030】このフィードバック系14の動作を説明す
ると、まず、EOM2を透過したレーザ光Lの一部がハ
ーフミラー等11を介して光検出器12に入射される。
この光検出器12からは、入射されたレーザ光Lの光量
に応じた信号電流(検出信号)Siが出力される。光検
出器12からの検知信号Siは、後段のプリアンプ21
にて検出信号Siが電圧変換され、検出信号Siの電流
レベルに応じた電圧レベルを有する電圧信号Viとして
出力される。
【0031】そして、次段の差分アンプ22から上記電
圧信号Viとリファレンス電圧Vrとのレベル差を示す
差信号Δvが出力される。電圧信号Viのレベルがリフ
ァレンス電圧Vrのレベルよりも大きい場合、負レベル
の差信号Δvが出力され、逆に電圧信号Viのレベルが
リファレンス電圧Vrのレベルよりも小さい場合、正レ
ベルの差信号Δvが出力される。
【0032】上記差分アンプ22からの差信号Δvは、
後段のドライブアンプ23において、所定のゲインにて
増幅される。このゲインは、例えば図3の特性図に示す
ように、予め可変直流電源9の基準電圧Vbと対応した
動作点Pにおける光量を基準として、固定変化量ΔIに
おけるポイントAでの位相差Δφaを割り出しておき、
このときの差分アンプ22から出力される差信号Δvと
上記位相差Δφaに基づいて設定する。
【0033】そして、後段の加算器25にて、上記ドラ
イブアンプ23からの増幅差信号ΔVと、上記基準電圧
源24からの基準電圧Vbとが加算され、この加算電圧
信号VがEOM2の電極間に供給される。即ち、EOM
2を透過したレーザ光Lの光量がリファレンス電圧Vr
に対応した基準光量となるように基準電圧(EOM2に
印加される電圧V)が変化することになる。従って、E
OM2を透過するレーザ光Lの光出力(光量)が、例え
ば温度変化などによって変動する場合においても、この
フィードバック系14によって、その光量は一定とな
る。
【0034】一方、ハーフミラー等11によって2つに
分岐された光路中、このハーフミラー等11によって反
射されたレーザ光Lが通る第2の光路上に、ビーム縮小
レンズ31、AOM3及びビーム拡大レンズ32が順に
配置されている。上記AOM3には、超音波発生回路3
3が接続されており、この超音波発生回路33は、発生
した超音波を、入力端子φinに供給される記録信号
(フォトレジスト膜8に描画する記録パターンが電気的
に変換された信号)Swに基づいて変調するものであ
る。この超音波発生回路33にて変調された超音波W
は、AOM3に供給される。
【0035】このAOM3は、例えばTeO2 結晶から
構成されており、超音波発生回路33からの超音波供給
によりその結晶中に生じた屈折率変化による位相回折格
子を用いて、そのブラッグ回折の1次回折光を信号記録
に使用するものである。回折光の強度は、超音波パワー
で決まり、回折方向はキャリア周波数で決まる。従っ
て、原理的に上記EOM2のようなバイアス変動がな
い。また、最近では、結晶デバイスと発生回路の改善に
より、EOM2と同等の変調帯域幅を得ることができ
る。しかも、フィードバック制御を行わないため、どの
ようなデューティの信号や低周波の信号に対しても安定
な光変調を行うことができる。
【0036】そして、このAOM3にて強度変調された
レーザ光Lは、後段のビーム拡大レンズ32によって、
そのビーム径が復元され、更に後段のミラー5及び6に
よって対物レンズ4側に誘導され、最終的にこの対物レ
ンズ4によって集光されて、フォトレジスト膜8上に照
射される。
【0037】基板7は、図示しないスピンドルモータに
よって一方向に回転しており、また、ミラー5,6及び
対物レンズ4が既知の移動機構によって、基板7の径方
向に移動することから、例えば超音波発生回路33の入
力端子φinに、光ディスク用のプリフォーマットや音
声信号及び映像信号を供給することによって、基板7上
のフォトレジスト膜8にその信号に基づいた記録パター
ンが描画される。
【0038】フォトレジスト膜8は、その描画された記
録パターンに沿って感光され、その感光された部分が次
の現像工程における現像液にて溶解することになる。従
って、その後の現像処理において、その感光された部分
が除去され、フォトレジスト膜8によるマスクが形成さ
れる。その後は、通常の原盤作製工程に基づいて、無電
解めっき、ニッケルめっき並びに洗浄工程等が行われる
ことにより、光ディスク用の原盤が作製される。
【0039】このように、本実施例に係る光学記録装置
によれば、レーザ光源1から出射されたレーザ光Lを、
まず、EOM2において、このEOM2に供給される直
流電圧Vに基づいて強度変調するが、このとき、フィー
ドバック系14によって、レーザ光Lの光出力(光量)
が一定となるようにEOM2をフィードバック制御する
ため、このEOM2を透過するレーザ光Lの光出力は安
定化することになる。
【0040】ところで、上記ガスレーザ光源1からの連
続発振のガスレーザは、放電や電源リップルによるノイ
ズ成分を含み、温度変化や機械的変動によってその発振
パワーが変化する。電流変調が可能な希ガスレーザで
は、電流制御により発振パワーの安定化ができるが高周
波のノイズを低減することができない。しかし、本実施
例においては、上記レーザ光に含まれているノイズ、特
に、フィードバックの帯域内における高周波ノイズが低
減される。このことから、上記EOM2からは、ノイズ
及び光量変動の少ない良質で、かつビーム径が一定とな
った連続光が出力されることになる。
【0041】そして、上記EOM2を透過したレーザ光
Lは、後段のAOM3において、このAOM3に供給さ
れる超音波(記録信号によって変調された超音波)Wに
基づいて強度変調される。この場合、原理的に上記EO
M2のような動作点変動はなく、また、フィードバック
制御を行わないため、どのようなデューティの信号や低
周波の信号に対しても安定に強度変調される。
【0042】従って、この光学記録装置によれば、レー
ザ光源1の種類及び印加信号の種類に拘らず、フォトレ
ジスト膜8に記録パターンを高精度に描画することがで
きる。即ち、フィードバック系14によって、EOM2
を透過したレーザ光Lのノイズリダクション及びパワー
コントロールを行うため、きわめて安定な露光が可能と
なる。また、フォトレジスト膜8に対して高感度である
が、ノイズが多いため使用が困難であったHe−Cdレ
ーザを、例えば高品位のC/Nが要求される光学式ビデ
オディスクの原盤記録に使用することができる。
【0043】また、AOM3の結晶デバイスや超音波発
生回路33を適宜選定することにより、光記録媒体の原
盤記録ばかりでなく、レーザ光Lによる精密な露光が必
要な装置、例えばプリント配線基板や半導体集積回路等
の作製に用いられるフォトレジストマスクの作製装置等
に幅広く適用させることができる。また、高価なEOM
2に対するオートバイアス制御を使用しないため、光学
系が作製コスト並びに光学記録装置自体の製造コスト等
を低廉化することができる。
【0044】
【発明の効果】上述のように、本発明に係る光学記録装
置によれば、印加される信号電界に基づいてレーザ光を
強度変調する第1の光変調器と、レーザ光の一部を検出
し、レーザ光の光出力が一定となるように第1の光変調
器を制御するフィードバック系と、第1の光変調器から
のレーザ光を、印加記録信号に基づいて強度変調する第
2の光変調器とを具備するようにしたので、レーザ光源
の種類及び印加信号の種類に拘らず、被記録体に記録パ
ターンを高精度に描画することができる。
【0045】また、本発明に係る光学記録方法によれ
ば、レーザ光を印加信号電界にて強度変調すると共に、
レーザ光の一部を検出して、上記強度変調されたレーザ
光の光出力が一定となるように制御し、この光出力が一
定に制御されたレーザ光を記録信号に基づいて強度変調
するようにしたので、レーザ光源の種類及び印加信号の
種類に拘らず、被記録体に記録パターンを高精度に描画
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学記録装置の実施例を示す構成
図である。
【図2】本発明に係る光学記録装置の実施例に具備され
るフィードバック系の構成を示すブロック線図である。
【図3】本発明に係る光学記録装置の実施例に使用され
る電気光学変調器(EOM)の入力−出力特性を示す特
性図である。
【図4】従来例に係る光学記録装置を示す構成図であ
る。
【図5】他の従来例に係る光学記録装置を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 電気光学変調器(EOM) 3 音響光学変調器(AOM) 4 対物レンズ 5,6 ミラー 7 基板 8 フォトレジスト膜 9 可変直流電源 10 アナライザ 11 ハーフミラー等 12 光検出器 13 電圧制御回路 14 フィードバック系 33 超音波発生回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続発振しているレーザ光を強度変調
    し、この強度変調されたレーザ光を被記録体に照射し
    て、上記被記録体に記録パターンを描画する光学記録装
    置において、 印加信号電界に基づいて上記レーザ光を強度変調する電
    気光学変調器と、 上記電気光学変調器を透過したレーザ光の一部を検出
    し、このレーザ光の光出力が一定となるように上記電気
    光学変調器を制御するフィードバック系と、 上記電気光学変調器からのレーザ光を、印加記録信号に
    基づいて強度変調する音響光学変調器とを有することを
    特徴とする光学記録装置。
  2. 【請求項2】 連続発振しているレーザ光を強度変調
    し、この強度変調されたレーザ光を被記録体に照射し
    て、上記被記録体に記録パターンを描画する光学記録方
    法において、 上記レーザ光を、電気光学変調器により、その光出力が
    一定となるように制御し、この光出力が一定に制御され
    たレーザ光を音響光学変調器により、記録信号に基づい
    て強度変調することを特徴とする光学記録方法。
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