NL1013806C2

NL1013806C2 - Optische kop, en optische opname- en/of weergeefinrichting.

Info

Publication number: NL1013806C2
Application number: NL1013806A
Authority: NL
Inventors: Kimihiro Saito
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2007-03-06
Also published as: JP2000173090A; NL1013806A1; US6473385B1; CN1266261A; CN1171211C; JP4140104B2

Description

·>

OPTISCHE KOP, EN OPTISCHE OPNAME- ΕΝ/OF WEERGEEFINRICH-TING

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

1. Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een optische kop en een optische opname- en/of weergeef inrichting, en meer in het bijzonder op een optische kop waarbij gebruik wordt gemaakt van weggelekt licht uit 5 het eindvlak van een één geheel vormende immersielens die is geplaatst tegenover een opnamemedium voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het op-neemmedium, en een optische opname- en/of weergeefinrichting waarbij gebruik wordt gemaakt van de optische 10 kop.

2. Beschrijving van de stand der techniek

Figuur 1 laat schematisch de constructie zien 15 van een magnetisch-optische schijf (die in het volgende zal worden aangeduid als "MO-schijf") als een opneemmedi-um waarop en/of waar vanaf gegevens magnetisch-optisch worden geschreven en/of worden afgelezen. De MO-schijf is in het algemeen aangeduid met het verwijzingsnummer 100. 20 Zoals in de tekening is te zien, vertoont de MO-schijf 100 een substraat 101, een eerste dielektrische laag 102 die is gevormd op het substraat 101 uit SiN of dergelijke, een magnetische laag 103 die is gevormd op de eerste dielektrische laag 102 uit TbFeCo of dergelijke, een 25 tweede dielektrische laag 104 die is gevormd op de magne- 101 38 0 6

V

2 tische laag 103 uit SiN of dergelijke, en een licht-reflecterende laag 105 die is gevormd op de tweede die-lektrische laag 104 uit Al of dergelijke. De eerste dielektrische laag 102, de magnetische laag 103, de 5 tweede dielektrische laag 104 en de licht-reflecterende laag 105 vormen samen een magnetisch-optische meervoudige laag 106 (deze zal worden aangeduid als "MO-meervoudige laag"). De MO-meervoudige laag als dunne film 106 vertoont een daarop gevormde beschermende laag 107 uit een 10 onder invloed van ultraviolette stralen uithardbare hars of dergelijke.

Op de MO-schijf 100 is een signaal geschreven als een magnetische richtingsbepaling van de magnetische laag 103. Voor schrijven en/of lezen van het signaal op 15 en/of vanaf MO-schijf 100 wordt een laserlichtbundel uitgestraald vanaf het substraat 101 naar de MO-meervoudige laag 106 toe als afgebeeld in figuur 1.

Figuur 2 laat schematisch een voorbeeld zien van de bekende optische kop die wordt gebruikt voor het 20 schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf de hiervoor genoemde MO-schijf 100. Er kan worden opgemerkt dat het optische systeem voor het doen scherp stellen en het volgen van de sporen in figuur 2 niet is afgebeeld, ter wille van de eenvoud van de tekening en de uitleg van 25 de werking en uitvoering van de optische kop. De optische kop is in het algemeen aangeduid met het verwijzingsnum-mer 120.

Voor het lezen van een signaal dat is opgenomen in de MO-schijf 100 met behulp van de optische kop 120 30 die is afgebeeld in figuur 2, wordt een laserbundel uitgezonden door een laserbron 121. De bundel stralen wordt geleid door een richtlens 122 en een bundelsplit-singsinrichting 123 om te vallen op een objectief 124. De j laserstralen die vallen op het objectief 124 zijn lineair 35 gepolariseerd zoals figuur 3 laat zien. De laserstralen die vallen op het objectief 124 worden ingesteld op de MO-meervoudige laag 106 van de MO-schijf 100 door het objectief 124.

1013806 i ! 3 j Het licht dat wordt ingesteld op de MO-meervou- i dige laag 106 van de MO-schijf 100 wordt gereflecteerd J door de MO-meervoudige laag 106. Op dit moment wordt het gereflecteerde licht qua polarisatietoestand gewijzigd 5 ten gevolge van het polaire Kerr-effect van de magnetische laag 103 zoals is te zien in de figuren 4 en 5.

Er kan worden opgemerkt dat de magnetiseerrich-ting van de magnetische laag 103 wordt vertegenwoordigd door een niet-diagonale component exy van de dielektrische 10 tensor. Figuur 4A laat een dielektrische tensor zien van de magnetische laag 103 die wordt gegeven door de volgende uitdrukking (1-1). Figuur 4B laat de polarisatierich-ting van het gereflecteerde licht zien.

15 exy 0 Ί "exy exx 0 (1-1) 0 0e

XX

v /

Figuur 5A laat een dielektrische tensor zien 20 van de magnetische laag 103 waarvan de gemagnetiseerde richting tegengesteld is aan die welke is afgebeeld in figuur 4A, waarbij de volgende uitdrukking (1-2) geldt. Figuur 5B laat de polarisatierichting zien van het gereflecteerde licht.

25 ( 0 1 £xx 6xy 0 e e 0 (1-2) xy xx 0 0e

^ XX J

30 Zoals de figuren 4 en 5 laten zien, is de gepolariseerde richting van het teruggaande licht uit de MO-meervoudige laag 106 terug naar het objectief 124 gewijzigd in afhankelijkheid van de gemagnetiseerde richting van de magnetische laag 103. Zoals figuur 2 laat 35 zien, gaat het licht weer door het objectief 124 en valt het op de bundelsplitsingsinrichting 123 die het teruggaande licht reflecteert zodat het kan worden afgevoerd.

1013808 4

Het teruggaande licht dat is gereflecteerd door de splitsingsinrichting 123 en dat wordt afgevoerd, valt eerst op een halve golfplaat 125 waardoor de polarisatie-richting van het teruggaande licht over 45° wordt ge-5 draaid zoals figuur 6 laat zien. Er kan worden opgemerkt dat figuur 6 laat zien hoe de polarisatierichting in

klokrichting is gedraaid onder de werking van het polaire J

Kerr-effect van de magnetische laag 103 als afgebeeld in figuur 5.

10 Vervolgens valt het teruggaande licht op een polariserende bundelsplitsingsinrichting 126 die het licht splitst in twee gepolariseerde componenten, waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan. De gepolariseerde componenten die door de polariserende | 15 bundelsplitsingsinrichting 126 zijn gegaan, worden waar- | genomen door een eerste fotodetector 127 terwijl de j gepolariseerde component die wordt gereflecteerd door de j

polariserende bundelsplitsingsinrichting 126, zal worden J

waargenomen door een tweede fotodetector 128. j 20 Figuur 7 laat zien hoe het gepolariseerde licht wordt gesplitst door de polariserende bundelsplitsingsin- j richting 126. De gepolariseerde toestand van het licht dat valt op de bundelsplitsingsinrichting 126 vormt twee soorten. Een is een geval A waarbij gepolariseerd licht 25 terugkeert nadat de gepolariseerde richting ervan is gedraaid over een hoek 0k, als afgebeeld in figuur 7, in anti-klokrichting afhankelijk van de magnetische richting van de magnetische laag 103, en de andere soort is een geval B, waarbij het gepolariseerde licht terugbeweegt 30 nadat de polarisatierichting ervan is gedraaid over een hoek 8k in klokrichting afhankelijk van de magnetiserings-richting van de magnetische laag 103. Er kan worden opgemerkt, dat in figuur 7 de I-as correspondeert met de gepolariseerde component die door de polariserende bun-35 delsplitsingsinrichting 126 heengaat terwijl de J-as correspondeert met de gepolariseerde component die door de polariserende bundelsplitsingsinrichting 126 wordt gereflecteerd.

1 0 1 3806 *\ 5

Meer in het bijzonder vormt het licht dat wordt doorgelaten door de polariserende bundelsplitsingsinrich-ting 126 (namelijk het licht dat wordt waargenomen door de eerste fotodetector 127), een projectie van de gepola-5 riseerde lichtbundels die zijn aangeduid met de referenties A respectievelijk B; op de I-as in figuur 7, en het licht dat wordt gereflecteerd door de bundelsplitsingsin-richting 126 (namelijk het licht dat wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 128), is een projectie van de 10 gepolariseerde lichtbundels die zijn aangeduid met de referenties A respectievelijk B, op de J-as, zoals figuur 7 laat zien. In het geval van de gepolariseerde lichtbundel A, is J > I, en in het geval van de gepolariseerde lichtbundel B is J < I. Een magnetisch-optisch signaal 15 (dat in het volgende zal worden aangeduid als een MO- signaal") dat een aanwijzing geeft van een gemagnetiseer- · de richting van de magnetische laag 103, wordt gedetecteerd als een verschil ( jIJ2- j J ] 2) tussen een intensiteit van het gepolariseerde licht dat wordt gedetecteerd door 20 de eerste fotodetector 127, en een intensiteit van het gepolariseerde licht dat is gedetecteerd door de tweede fotodetector 128.

In het magnetisch-optische schijfsysteem kan de opneemdichtheid effectief worden vergroot door het scherp 25 stellen van een laserlichtbundel die wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal via een objectief met een grotere numerieke apertuur (NA), hetgeen zal . leiden tot een kleinere diameter van een lichtvlek die is scherpgesteld door het objectief en dus een hoger oplos-30 send vermogen heeft.

De diameter van de lichtvlek die scherp is gesteld door het objectief wordt in het algemeen uitgedrukt door λ/ΝΑ, waarbij λ een golflengte is van het laserlicht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of 35 lezen en NA is een numerieke apertuur van het objectief. Bovendien wordt de numerieke apertuur (NA) van het objectief uitgedrukt door n sin0, waarin n de brekingsindex is van een medium is en Θ een hoek is van het marginale 101 3806 6 licht dat op het objectief valt. Wanneer het medium wordt gevormd door lucht (dat wil zeggen n=l) , zal de NA van het objectief niet groter zijn dan 1.

Bij een NA die groter is dan 1, is een optische 5 kop voorgesteld, waarbij een één geheel vormende immer-sielens (hierna aangeduid als "SIL"), wordt gebruikt als objectief. De SIL wordt gedragen tegenover een MO-schijf met daartussen een ruimte die kleiner is dan de golflengte van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven 10 en/of lezen van een signaal op de MO-schijf. De optische kop waarin gebruik wordt gemaakt van de SIL is zo aangepast dat een gerichte lichtbundel op de SIL valt en het grootste deel van het opvallende licht van de bundel wordt geheel gereflecteerd bij het eindvlak van de SIL.

15 Een wisselende hoeveelheid licht die weglekt uit het eindvlak van de SIL wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op de MO-schijf. Wanneer in de SIL een medium is aangebracht waarvan de brekingsindex n >1 is, kan de NA groter dan 1 worden gemaakt.

20 Er kan worden opgemerkt dat in de optische kop, waarbij gebruik wordt gemaakt van de SIL, de gerichte lichtbundel op de SIL valt zodanig, dat het grootste deel j van de opvallende lichtbundel geheel wordt gereflecteerd bij het eindvlak van de SIL als hiervoor is beschreven en 25 het licht dat weglekt vanuit het eindvlak van de SIL, komt terecht op de MO-schijf. Daarom zal het centrale licht en het marginale licht van een gerichte lichtbundel die op de SIL valt, op de MO-schijf vallen respectievelijk onder een verschillende hoek. De hoek van het cen-30 trale licht dat op de MO-schijf valt, verschilt sterk van die van het marginale licht.

Wanneer de SIL wordt gebruikt in de optische kop, is het optisch gewenst dat er geen ruimte aanwezig is tussen de SIL en de MO-schijf. Niettemin moet er enige 35 ruimte aanwezig zijn tussen de SIL en de MO-schijf daar de MO-schijf moet worden aangedreven om met een hoge snelheid te roteren tijdens het schrijven en/of lezen van een signaal op de MO-schijf. Het wisselende licht dat 101 38 06 i 7 \ weglekt uit het eindvlak van de SIL zal echter exponentieel zwakker worden wanneer het zich verwijdert van het SIL-eindvlak. Daarom zal, wanneer het weglekkende licht in voldoende mate de MO-schijf moet bereiken, de ruimte 5 tussen de SIL en de MO-schijf in voldoende mate kleiner moeten zijn de golflengte van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op de MO-schijf.

Op grond van de hiervoor genoemde argumenten, 10 zal, wanneer een SIL wordt gebruikt in de optische kop, onvermijdelijk tussen de SIL en de MO-schijf een luchtlaag moeten worden aangebracht waarvan de dikte kleiner is dan de golflengte van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op de MO-15 schijf. Daarom kan de MO-schijf worden beschouwd als te zijn voorzien van een uit meer lagen bestaande optisch dunne film tegenover de SIL, welke film de lichtlaag omvat evenals de MO-meervoudige laat. Dat wil zeggen, dat opvallend licht op de SIL zal worden gereflecteerd door 20 de uit meer lagen bestaande optische dunne film met inbegrip van de MO-meervoudige lagen en de luchtlaag.

Wanneer opvallend licht wordt gereflecteerd door de uit meer lagen bestaande optische dunne film met inbegrip van de luchtlaag zullen in het algemeen het 25 faseverschil en de reflectiefactor van het gereflecteerde licht verschillen in afhankelijkheid van de polarisatie-richting, de invalshoek, etc, van het invallende licht. Bij een optische kop waarbij gebruik wordt gemaakt van een SIL als objectief zal dus het door reflectie terugko-30 mende licht van de uit meer lagen bestaande optische dunne film met inbegrip van de luchtlaag ongelijkmatig ; zijn verdeeld wanneer het is gepolariseerd. De ongelijk matige verdeling van de gepolariseerde lichtstralen zullen tot gevolg hebben dat de signaal-ruisverhouding 35 (SNR) slechter is, in het bijzonder wanneer het MO-sig-naal wordt waargenomen, want het MO-signaal wordt waargenomen door het detecteren van een gepolariseerde richting 101 3806

N

δ van het terugkerende licht door reflectie van de uit meer lagen bestaande optische dunne film.

Daar de toepassing van de SIL het mogelijk maakt om een objectief te gebruiken met een groter NA in 5 een optische kop, geeft dit evenals in het voorgaande, aanleiding tot een nieuw probleem, namelijk dat het licht dat terugkomt door reflectie van de uit meerdere lagen bestaande optische dunne film met inbegrip van de luchtlaag, ongelijk zal zijn verdeeld wanneer polarisatie 10 optreedt.

OOGMERK EN SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

In overeenstemming met het voorgaande, beoogt 15 de onderhavige uitvinding de hiervoor genoemde nadelen van de stand der techniek te elimineren door het verschaffen van een optische kop met gebruikmaking van een uit één stuk bestaande immersielens als objectief en waarbij een signaal van goede kwaliteit kan worden waar-20 genomen van het licht dat terugkomt door de reflectie van een opneemmedium, door het compenseren van de hiervoor beschreven ongelijkmatige verdeling van gepolariseerd licht. Een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een optische opname- en/of weer-25 geefinrichting met gebruikmaking van de optische kop.

Het beschreven oogmerk kan worden bereikt door het verschaffen van een optische kop die volgens de onderhavige uitvinding omvat: een één geheel vormende immersielens die wordt 30 gedragen tegenover een opnamemedium met een ruimte daartussen, welke ruimte kleiner is dan de golflengte van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium, waarbij het uittredende leklicht uit het eindvlak van de één 35 geheel vormende immersielens wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium; en 101 3806 i i _.____i i 9 een optisch anisotroop optisch element dat aan ten minste één zijde niet vlak is gevormd en dat is geplaatst in de optische baan van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal 5 op en/of vanaf het opnamemedium.

Een ander oogmerk kan worden bereikt door het verschaffen van een optische opname- en/of weergeefin-richting met gebruikmaking van een optische kop voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf een 10 opnamemedium, welke optische kop volgens de onderhavige uitvinding omvat: een uit één stuk bestaande immersielens die wordt gedragen tegenover een opnamemedium met daartussen een ruimte, welke ruimte kleiner is dan de golflengte van 15 het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium, uittredend leklicht uit het eindvlak van de uit één stuk bestaande immersielens wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnameme-20 dium; en een optisch anisotroop optisch element dat niet vlak is uitgevoerd aan ten minste één zijde ervan en is geplaatst in de optische baan van het licht dat wordt gebruikt door het schrijven en/of lezen van een signaal 25 op en/of vanaf het opnamemedium.

In de hiervoor beschreven optische kop en de opname- en/of weergeefinrichting volgens de onderhavige uitvinding, kan tijdens het schrijven en/of aflezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium een ongelijke 30 verdeling van gepolariseerd licht, die optreedt in het licht dat terugkeert door reflectie vanaf het opnamemedium, worden gecompenseerd door het optische element. Volgens de onderhavige uitvinding kan daarom de uit één stuk bestaande immersielens een signaal met hoge kwali-35 text leveren dat wordt waargenomen in het teruggekeerde licht van het opnamemedium door het compenseren van de ongelijke verdeling van het gepolariseerde licht.

101 3806 10

Deze oogmerken en andere oogmerken, kenmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen naar voren komen in de volgende gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige 5 uitvinding aan de hand van de bijgaande tekeningen.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

Figuur 1 toont een voorbeeld van de bekende 10 magnetisch-optische schijven; figuur 2 toont een voorbeeld van de bekende optische koppen; figuur 3 toont de gepolariseerde richting van een invallende lichtbundel op een objectieflens in de 15 optische kop die is afgebeeld in figuur 2; figuur 4 toont hoe de gepolariseerde toestand van gereflecteerd licht uit de uit meerdere lagen bestaande MO binnen de magnetisch-optische schijf wordt gewijzigd onder de werking van het polaire Kerr-effect 20 van een magnetische laag; figuur 5 toont hoe de gepolariseerde toestand * van gereflecteerd licht uit de uit meerdere lagen bestaande MO in de magnetisch-optische schijf wordt gewijzigd onder de werking van het polaire Kerr-effect van de 25 magnetische laag; figuur 6 toont de gepolariseerde richting van gereflecteerd licht, waarvan de polarisatierichting is gedraaid over 45°, wanneer het teruggaande licht zich beweegt door een halve golfplaat in de optische kop in 30 figuur 2; figuur 7 toont het principe van het detecteren van een magnetisch-optisch signaal; figuur 8 toont een voorbeeld van een uit één stuk bestaande immersielens en een uitvoeringsvoorbeeld 35 van een magnetisch-optische schijf; figuur 9 toont de constructie van een uitvoeringsvoorbeeld van een bekende optische kop waarbij 1013806 11 gebruik wordt gemaakt van de uit één stuk bestaande immersielens; figuur 10 toont hoe licht schuin invalt onder een hoek op een uit meerdere lagen optische dunne film 5 die bestaat uit een luchtlaag en een uit meerdere lagen bestaande MO, en een gereflecteerde lichtbundel uit de uit meerdere lagen bestaande optische dunne film; figuur 11 bepaalt een coördinaat van een eerste lens ; ! 10 figuur 12 toont schematisch de polarisatietoe- I stand van een invallend laserlicht; | figuur 13 toont de gepolariseerde richting van ! een S-gepolariseerde component van invallend laserlicht dat intreedt binnen de uit een aantal lagen bestaande 15 optische dunne film; figuur 14 toont de gepolariseerde richting van een P-gepolariseerde component van een invallend laserlicht op de uit meer lagen bestaande optische dunne film; figuur 15 toont de gepolariseerde richting van 20 een S-gepolariseerde component van een laserlicht dat valt op de uit meer-lagen bestaande optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan; figuur 16 toont de gepolariseerde richting zien van terugkomend licht met een P-gepolariseerde component 25 of een laserlichtbundel die valt op de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan; figuur 17 toont de gepolariseerde richting van een terugkomend licht van een invallend laserlicht op de 30 meer-lagige optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan; figuur 18 toont bij wijze van voorbeeld de vereiste specificaties van de uit; één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande opti-35 sche dunne film; figuur 19 toont de verdeling op de x- en de y-assen van de MO gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de bundel teruggaand licht wanneer de uit één stuk bestaande 41 .f* <r. g. 1 Π Π : 1 : i 4 p' ! :·· ;

^ S ^ O W

12 immersielens en de uit meer lagen bestaande optische dunne film zodanig zijn uitgevoerd, dat ze voldoen aan de in figuur 18 omschreven eisen; figuur 20 toont een verdeling binnen de gehele 5 terugkomende lichtbundel uit de MO detecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film zijn uitgevoerd om te voldoen aan de in figuur 18 gespecificeerde eisen; 1 10 figuur 21 toont de verdeling over de x- en de y-assen van de MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film met elkaar in aanraking 15 zijn; figuur 22 toont de verdeling binnen de gehele teruggaande lichtbundel van de MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de MO 20 van de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film met elkaar in aanraking zijn; figuur 23 toont de verdeling op de x- en de y-assen van een faseverschil binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en 25 de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film zodanig zijn uitgevoerd, dat ze voldoen aan de in figuur 18 gespecificeerde eisen; figuur 24 toont een voorbeeld van compensatie van het faseverschil dat in figuur 23 wordt getoond met | 30 gebruikmaking van een vierkant (quadric); | figuur 25 toont een verdeling op de x- en de y-assen van de MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de faseverschillen zijn gecompenseerd op de wijze volgens figuur 35 24; figuur 26 toont een verdeling binnen de gehele teruggaande lichtbundel van de MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel | 1 0 1 3806 | 13 wanneer de faseverschillen zijn gecompenseerd als aangegeven in figuur 24; figuur 27 toont de constructie van een uitvoeringsvorm van de optische kop volgens de onderhavige 5 uitvinding; figuur 28 toont een voorbeeld van een optisch anisotroop optisch element dat wordt gebruikt in de optische kop die is afgebeeld in figuur 27; figuur 29 verduidelijkt een faseverschil dat 10 wordt gegeven aan licht dat schuin gaat door het optisch anisotrope optische element van een evenwijdige plaat; figuur 30 verduidelijkt eveneens een faseverschil dat wordt gegeven aan licht dat zich schuin beweegt door het optisch anisotropische optische element van een 15 parallelle plaat; figuur 31 toont een verdeling op de x- en de y-assen van een faseverschil dat wordt gegeven aan licht dat zich beweegt door het optisch anisotrope optische element van de parallelle plaat; 20 figuur 32 toont een verdeling op de x- en de y- assen van een resulterend faseverschil van teruggaand licht waaraan reeds het faseverschil is gegeven zoals afgebeeld in figuur 23, en dat zich beweegt door het optisch anistrope optische element en dat daardoor het 25 faseverschil heeft verkregen als afgebeeld in figuur 31; figuur 33 verduidelijkt een faseverschil dat wordt gegeven aan licht dat schuin beweegt door een optisch anisotroop optisch element waarvan het oppervlak waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd; 30 figuur 34 verduidelijkt eveneens een fasever schil dat wordt gegeven aan licht dat schuin beweegt door een optisch anisotroop optisch element waarvan het oppervlak waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd; figuur 35 toont de verdeling op de x- en de y-35 assen van een faseverschil dat wordt gegeven aan licht dat beweegt door een optisch anisotroop optisch element, waarvan het oppervlak waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd; 101 3306 14 figuur 36 toont een voorbeeld van een optisch anisotroop optisch element waarvan zowel het oppervlak waarop het licht invalt en het oppervlak waardoor het licht naar buiten gaat, bolvormig zijn uitgevoerd; 5 figuur 37 toont een voorbeeld van een optisch anisotroop optisch element waarvan het oppervlak waarop het licht valt niet-bolvormig is uitgevoerd; figuur 38 toont krommen die worden gevormd door het uitzetten op de x- respectievelijk de y-assen van de 10 vorm van het oppervlak waarop het licht valt van het optisch anisotrope optisch element dat is afgebeeld in f iguur 3 7; figuur 39 toont de constructie van een andere uitvoering van een optische kop volgens de onderhavige 15 uitvinding; figuur 40 toont bij wijze van voorbeeld de vereiste specificaties van de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film; 20 figuur 41 toont een verdeling op de x- en de y- assen van een faseverschil binnen de teruggaande lichtbundel wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film zodanig zijn uitgevoerd, dat wordt voldaan aan de in 25 figuur 40 gespecificeerde eisen, maar geen gebruik wordt gemaakt van een optisch anisotroop optisch element; figuur 42 toont een verdeling op de x- en de y-assen van een MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één 30 stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film, zodanig zijn geconstrueerd dat wordt voldaan aan de eisen die zijn gespecificeerd in figuur 40, maar geen gebruik wordt gemaakt van een optisch anisotroop optisch element; 35 figuur 43 toont een verdeling op de x- en de y- assen van een faseverschil binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film,

1^1 o 1 r'ί P

j 'J ·. O - J w U . .

_ I

15 zodanig zijn uitgevoerd dat wordt voldaan aan de in figuur 40 gespecificeerde eisen en gebruik wordt gemaakt van een optisch anisotroop optisch element; figuur 44 toont een verdeling op de x- en de y-5 assen van een MO van de gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de uit één stuk bestaande immersielens en de uit een aantal lagen bestaande optische dunne film zodanig zijn uitgevoerd, dat wordt voldaan aan de in figuur 40 gespecificeerde 10 eisen en een optisch anisotroop optisch element wordt gebruikt; figuur 45 toont de constructie van nog een andere uitvoeringsvorm van de optische kop volgens de onderhavige uitvinding; en 15 figuur 46 toont de constructie van een uitvoe ringsvorm van een optische opneem- en/of weergeefinrichting volgens de onderhavige uitvinding.

GEDETEAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGS-20 VORMEN

Voorafgaande aan de beschrijving van de uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding, zal in het volgende een optische kop worden beschreven waarin een 25 uit één stuk bestaande immersielens wordt gebruikt voor het schrijven en/of aflezen van een signaal op en/of vanaf een magnetisch-optische schijf, waarbij deze inrichting echter niet is uitgevoerd op de wijze volgens de onderhavige uitvinding.

30 In figuur 8 is op grotere schaal een uit één stuk bestaande immersielens afgebeeld die wordt gebruikt in een optische kop voor het schrijven en/of aflezen van een signaal op en/of vanaf een magnetisch-optische schijf. De uit één stuk bestaande immersielens en de 35 magnetisch-optische schijf zijn in het algemeen aangeduid met het verwijzingsnummer respectievelijk 1 en 2. In het geval dat de uit één stuk bestaande immersielens (hierna aangeduid als "SIL") 1 wordt gebruikt in de optische kop, 1013806 16 wordt deze geplaatst tegenover de magnetisch-optische schijf (hierna aangeduid als "MO") 2 met een nauwe spleet daartussen, zoals figuur 8 laat zien. De spleet is kleiner dan de golflengte van licht dat wordt gebruikt voor 5 het schrijven en/of aflezen van een signaal op en/of vanaf de MO-schijf 2. Zoals in figuur 8 is te zien, omvat de MO-schijf 2 een substraat 8 en een magnetich-optische uit een aantal lagen bestaande meervoudige laag 7 met inbegrip van een licht-reflecterende laag 3 die is ge-10 vormd op het substraat 8 uit Al of dergelijke, een eerste dielektrische laag 4 die is gevormd op de licht-reflecterende laag 3 uit SiN of dergelijke, een magnetische laag 5 die is gevormd op de eerste dielektrische laag 4 uit TbFeCo of dergelijke, en een tweede dielektrische laag 6 15 die is gevormd op de magnetische laag 5 uit SiN of dergelijke. In de MO-schijf 2 die in figuur 8 is afgebeeld, is de magnetisch-optische meervoudige laag (hierna aangeduid als "meerlagige MO") 7 niet voorzien van een beschermende laag die erop is gevormd voor het verkleinen van de 20 ruimte tussen de meerlagige MO 7 en de SIL 1 valt licht op de MO-schijf 2 uit de meerlagige MO 7.

Zoals figuur 8 laat zien, zal in het geval dat de SIL 1 wordt gebruikt in de optische kop onvermijdelijk tussen de SIL 1 en de MO-schijf 2 een luchtlaag 9 bestaan 25 waarvan de dikte kleiner is dan de golflengte van licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf de MO-schijf 2. Daarom kan de MO-schijf 2 worden beschouwd als te worden gevormd door een meerlagige optische dunne film die tegenover de SIL 1 30 ligt en die tevens de luchtlaag 9 omvat evenals de meerlagige MO 7. In de volgende beschrijving zullen daarom de luchtlaag 9 en de meerlagige MO 7 tezamen worden aangeduid als een "meerlagige optische dunne film".

De SIL 1 vertoont een oppervlak 10 waar het 35 licht op valt, dat in het algemeen bolvormig is uitgevoerd. Daarom zal licht dat onder een hoek valt op de SIL 1 door de lucht worden doorgegeven door de SIL 1 in dezelfde hoekrichting. Wanneer de SIL 1 een brekingsindex 101 3806_ 17 heeft van η > 1, kan deze een numerieke apertuur NA (=n.sin6) hebben die groter is dan 1, zelfs wanneer het marginale licht op de SIL 1 valt onder een hoek Θ die kleiner is dan 90°.

5 In figuur 9 is schematisch een voorbeeld van een bekende optische kop afgebeeld waarbij een SIL 1 wordt gebruikt als objectief. Hier kan worden opgemerkt dat het optische systeem voor de scherpstelinrichting en de spoorvolginrichting in figuur 9 niet is afgebeeld ter 10 wille van de duidelijkheid van de afbeelding en van de uitleggende beschrijving van de optische kop. De optische kop is in het algemeen aangeduid met een referentienummer 20.

De optische kop 20 is op overeenkomstige wijze 15 geconstrueerd als de optische kop 120 die is afgebeeld in figuur 2, met dit verschil dat twee delen van de SIL 1 worden gebruikt als een objectieflens. Voor het aflezen van een signaal dat is opgenomen in de MO-schijf 2 met behulp van de optische kop 20, wordt een laserlicht 20 uitgezonden door een laserbron 22 en zodanig geleid dat het op een objectief 25 valt door een geleidingslens 23 en een bundelsplitser 24.

; Het objectief 25 omvat een eerste lens 26 die valt voor het convergeren van het laserlicht dat wordt 25 doorgegeven door de bundelsplitser 24 en de SIL 1 die is geplaatst tegenover de MO-schijf 2. Het laserlicht dat valt op het objectief 25 is dus eerst geconvergeerd door de eerste lens 26 en valt dan op de SIL 1 en wordt zo scherp gesteld op of in de nabijheid van het eindvlak van 30 de SIL 1.

De invallende bundel laserlicht die is ingesteld op het eind of op de nabijheid ervan op de SIL 1, wordt gereflecteerd door de meerlagige optische dunne film. Meer in het bijzonder wordt het grootste deel van 35 het invallende laserlicht geheel gereflecteerd bij het eindvlak van de SIL 1, terwijl een deel van het invallende laserlicht de meerlagige MO 7 van de MO-schijf 2 bereikt als leklicht dat uitgaat van het eindvlak van de 1 0 1 3806_ 18 SIL 1. Het deel van het invallende laserlicht wordt zo gereflecteerd door de meerlagige MO 7.

Licht dat wordt teruggezonden door reflectering vanaf de meerlagige optische dunne film, wordt qua pola-5 risatietoestand gewijzigd afhankelijk van de magnetiseer-richting van de magnetische laag 5 onder de werking van het polaire Kerr-effect van de magnetische laag 5 die deel uitmaakt van de meerlagige MO 7. Het teruggaande licht beweegt zich door de SIL 1 en de eerste lens 26 en 10 valt dan op de bundelsplitser 24 waardoor het zal worden gereflecteerd en worden afgevoerd.

Het teruggekeerde licht dat wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 24 en daar wordt afgevoerd, wordt geleid zodat dit zal vallen op de halve-golf-plaat 27, op 15 een polariserende bundelsplitser 28, waar het zal worden gesplitst in twee gepolariseerde componenten, waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan.

Van de gepolariseerde componenten die zijn gesplitst door de polariserende bundelsplitser 28 wordt 20 één die is doorgegeven door de polariserende bundelsplitser 8, gedetecteerd door een eerste fotodetector 29, terwijl de andere gepolariseerde component die door de polariserende bundelsplitser 28 is gereflecteerd, wordt i gedetecteerd door een tweede fotodetector 30. Een magne- j 25 tisch-optisch signaal dat een magnetiseerrichting van de ! magnetische laag 5 waarneemt als een verschil (jij2 - j J j2), tussen een intensiteit van het gepolariseerde licht , dat is gedetecteerd door de eerste fotodetector 29 en een ; intensiteit van het gepolariseerde licht dat is gedetec- j 30 teerd door de tweede fotodetector 30.

Vervolgens wordt licht dat door reflectie terugkomt van de meerlagige optische dunne film naar de eerste lens 26 optisch verdeeld over de hiervoor genoemde optische kop 20, zoals in het volgende nog nader wordt 35 beschreven.

Voor het bepalen van een optische verdeling van teruggaand licht is het noodzakelijk om eerst het gereflecteerde licht te berekenen dat terugkomt als gevolg i 1 01 3806 19 van licht dat schuin invalt onder een hoek op de meerla-gige optische dunne film. De meerlagige dunne film omvat de magnetische laag 5 waarvan de magnetisering wordt vertegenwoordigd door een dielektrische tensor met een 5 niet-diagonale component zoals is te zien in de volgende uitdrukking (2-1) of (2-2): r \ £xx exy 0 ”exy €xx 0 (2-1) 10 0 0 V. / ( \ exx €xy 0 exy exx 0 <2-2> 0 0 €xxl 15

Zoals figuur 10 laat zien, wordt licht afge-beeld dat schuin invalt onder een hoek op een meerlagige optische dunne film die bestaat uit een luchtlaag en een meerlagige MO, evenals gereflecteerd licht uit de meerla-20 gige optische dunne film. Zoals blijkt uit figuur 10, zal het gereflecteerde licht dat het resultaat is van het schuin onder een hoek invallende licht op de meerlagige optische dunne film niet alleen P-gepolariseerd gereflecteerd licht laten zien dat wordt gereflecteerd uit een P-25 gepolariseerde invallende component en S-gepolariseerd gereflecteerd ten gevolge van het reflecteren van een S-gepolariseerde invallende component, maar tevens S-gepolariseerd gereflecteerd licht dat wordt gereflecteerd uit de P-gepolariseerde invallende component en P-gepolari-30 seerd gereflecteerd licht als gevolg van het reflecteren van de S-gepolariseerde invallende component.

Er wordt hier aangenomen, dat wanneer de P-gepolariseerde invallende component wordt gereflecteerd, de reflectie-coëfficiënt van de P-gepolariseerde gere-35 flecteerde component is r^ en die van de S-gepolariseerde gereflecteerde component is rps. Tevens wordt aangenomen dat wanneer de S-gepolariseerde invallende component wordt gereflecteerd, de reflectiecoefficient van de P-

10133GB

20 gepolariseerde gereflecteerde component is rsp en die van de S-gepolariseerde gereflecteerde component is rss.

Wanneer de bovengenoemde soorten reflectiecoefficient in aanmerking worden genomen kan de reflectie van de meerla-5 gige optische dunne film worden aangegeven door een matrix van de volgende vorm (2-3) . Hierbij kan worden opgemerkt dat de matrix wordt toegepast bij een optisch systeem, waarin gebruik wordt gemaakt van de SIL 1. In dit geval is, r = r .

3 sp ps 10 r \ rss rsp , , .................. (2-3) r r ps pp 15

Hierbij kan worden opgemerkt dat de methode van het uitrekenen van deze soorten reflectiefactoren in detail wordt besproken bijvoorbeeld in het artikel van M.

Mansuripur "Analysis of Multilayer thin-film structures 20 containing magneto-optic and anisotropic medium at oblique incidence using 2*2 matrices", J. Appl.Phys. 67, (1990) .

Vervolgens wordt een verdeling berekend van het terugkomende licht bij de eerste lens 26. Figuur 11 25 bepaalt een coördinaat op de eerste lens 26. De verdeling van het terugkomende licht op de x-y-coórdinaat, die is afgeheeld in figuur 11, wordt berekend.

Figuur 12 toont schematisch de polarisatietoe-stand zien van invallend laserlicht. Aannemende dat het 30 invallende laserlicht op de meerlagige optische dunne film wordt gevormd door uniform lineair gepolariseerd licht binnen de lichtbundel als afgebeeld in figuur 12, zal het invallende laserlicht de volgende uitdrukking (2-4) vertonen.

35 f 'ï Γ Ί E’ 0

X

................... (2-4) E’y 1 k J w 40 v waarin Εχ’ een elektrische veldcomponent is van het invallende laserlicht in de x-axiale richting ervan en Ey’ is 1 01 3806 21 een elektrische veldcomponent van het invallende laserlicht in de y-axiale richting.

Figuur 13 toont de gepolariseerde richting zien van de S-gepolariseerde component van het invallende 5 laserlicht op de meerlagige optische dunne film, en figuur 14 toont de gepolariseerde richting van de P-gepolariseerde component van het invallende laserlicht op de meerlagige optische dunne film. Tevens laat figuur 15 de gepolariseerde richting zien van het terugkomende 10 licht van de S-gepolariseerde component van het laserlicht dat valt op de meerlagige optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan, en figuur 16 toont de gepolariseerde richting van terugkomend licht van de P-gepolariseerde component van het laserlicht dat invalt 15 op de meerlagige optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan. Verder laat figuur 17 de gepolariseerde richting zien die kan worden afgeleid uit de combinatie van de gepolariseerde richtingen die zijn afgebeeld in de figuren 15 en 16 (namelijk de gepolari-20 seerde richting van terugkomend licht van het invallende laserlicht op de meerlagige optische dunne film en dat een Kerr-rotatie heeft ondergaan). Zoals deze figuren laten zien, zal, wanneer het invallende laserlicht wordt gereflecteerd door de meerlagige optische dunne film, dan 25 de polarisatietoestand worden gewijzigd.

Voor het bepalen van een verdeling op de x-y-coördinaat van het terugkomende licht dat zo qua polarisatietoestand is gewijzigd, moet het laserlicht worden gesplitst in de S-gepolariseerde component en de P-gepo-30 lariseerde component ten opzichte van de meerlagige optische dunne film, waarna zal worden vermenigvuldigd met de reflectiefactor die wordt gegeven door de uitdrukking (2-3) en vervolgens weer afgebeeld op de x-y-coördinaat. Dit kan plaatsvinden met behulp van de volgende 35 mathematische uitdrukking (2-5).

/ ·\ Γ •'s/- 'Hf Λ E 0 cosφ sinφ r r cosé -siné E ’ = μ ---- (2-5)

Ey° -sinö cos φ rps r sin$ cos φ Ey’

40 J Jv. P Jl JI J

1 0 1 3806 22 waarin Εχ° is een elektrische veldcomponent van het terugkomende licht in de x-axiale richting en Ey° is een elektrische veldcomponent van het terugkerende licht in y-axiale richting.

5 Daarom wordt de verdeling van het door reflec tie terugkerende licht uit de meerlagige optische dunne film naar de eerste lens 26 gegeven door een volgende uitdrukking (2-6) .

r r ( ^ Λ 10 Εχ° COS0 sin0.rrpp - r^Jcos^.r^ -sin2<*>.rsp — - * * (2-6) [VJ cos20.rss + sin20.rpp + costfsintf. £rsp + r^jj 15 Zoals in het voorgaande is beschreven, wordt het terugkomende licht gereflecteerd door de bundelsplit-ser 24 en afgevoerd waarna het valt op de polariserende bundelsplitser 28 via de halve golfplaat 27. Vervolgens wordt dan het terugkerende licht gesplitst door de pola-20 riserende bundelsplitser 28 in twee gepolariseerde componenten, waarbij de gepolariseerde richtingen loodrecht op elkaar staan. Een van de gepolariseerde componenten wordt gedetecteerd door de eerste fotodetector 29 en de andere wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 30. Een 25 magnetisch-optisch signaal (hierna het "MO-signaal" genoemd) dat een maat is voor de gemagnetiseerde richting van de magnetische laag 5, wordt gedetecteerd als een verschil (hierna aangeduid als "MO-gedetecteerde hoeveelheid licht"), tussen de intensiteit van de gepolariseerde 30 component die wordt gedetecteerd door de eerste fotodetector 29 en de intensiteit van de gepolariseerde component die wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 30.

Wanneer de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht 35 wordt uitgedrukt als "MO", wordt dit uitgedrukt in de volgende uitdrukking (2-7) .

MO=4 . Re ((cos2</>. r +sin2$. r ) * (cos0. sin<4. (r -r ) +r )) (2-7) ss PP PP ss ps 4 Π Ί O ·~· O :¾ ί *...r J' V.· -J <3 23 waarin RE een reëel deel is en * een complex corresponderend gedeelte aangeeft. Er wordt hierbij aangenomen dat r gelijk is aan -r .

ps 3 J ps

Er kan worden opgemerkt dat een gemagnetiseerde 5 richting van de magnetische laag 5 wordt gedetecteerd, gebaseerd op een verschil tussen een MO-gedetecteerde hoeveelheid licht die wordt verkregen wanneer de magnetische laag 5 in bovenwaartse richting wordt gemagnetiseerd en een MO-gedetecteerde hoeveelheid licht die wordt 10 verkregen wanneer de magnetische laag 5 in benedenwaartse richting wordt gemagnetiseerd. In het geval dat de richting waarin de magnetische laag 5 is gemagnetiseerd, wordt gedetecteerd gebaseerd op een MO-gedetecteerde hoeveelheid licht, zal de MO-gedetecteerde hoeveelheid 15 licht groot moeten zijn en de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht zal evenredig moeten zijn verdeeld binnen de gehele terugkomende lichtbundel. Vervolgens, zal de verdeling van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht worden beschreven.

20 In de eerste plaats wordt het resultaat van de berekening van een verdeling van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen een terugkomende lichtbundel, uitgevoerd onder aanname dat de numerieke apertuur NA van de SIL 1 een waarde 1,5 vertoont en dat de luchtlaag 9 25 tussen de SIL 1 en de meerlagige MO 7 100 nm dik is, zoals in het volgende zal worden beschreven.

• In figuur 18 zijn bij wijze van voorbeeld, de vereiste specificaties van de SIL 1 en de meerlagige MO 7 afgebeeld. Er wordt daarbij aangenomen dat de SIL 1 een 30 brekingsindex vertoont van n = 2,0, de luchtlaag 9 tussen de SIL 1 en de meerlagige MO 7 een dikte heeft van 100 nm, zoals in het voorgaande reeds is opgemerkt, de tweede dielektrische laag 6 wordt gevormd uit SiN met een brekingsindex van n = 2,0 en een dikte van 60 nm heeft, de 35 magnetische laag 5 20 nm dik is, de componenten van de dielektrische tensor respectievelijk zijn εχχ = - 4,063 + 15,44i en e = 0,2337 - 0,08722i, de eerste dielektrische laag 4 is gevormd uit SiN met een brekingsindex van n =

j ' ' ... "J

24 2,0 en een dikte van 30 nm, de licht-reflecterende laag 3 wordt gevormd uit Al met een complexe brekingsindex van n = 1,1 + 3,4i en een dikte van 140 nm, terwijl het substraat 8 een brekingsindex vertoont van n = 1,5 en een 5 voldoend grote dikte in vergelijking met de golflengte van het licht.

Figuur 19 laat het resultaat zien van de berekening van een verdeling over de x- en y-assen in figuur 11 van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de 10 terugkerende lichtbundel, wanneer de SIL 1 en de meerla-gige optische dunne film, zodanig zijn uitgevoerd dat wordt voldaan aan de eisen die zijn gespecificeerd in het bovenstaande en in figuur 18. Figuur 20 laat de resultaten van de berekening zien van een verdeling in de gehele 15 terugkerende lichtbundel van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de terugkerende lichtbundel, wanneer de SIL 1 en de meerlagige optische dunne film zodanig zijn geconstrueerd dat wordt voldaan aan het in het voorgaande gestelde en in figuur 18 beschreven eisen.

20 Er kan worden opgemerkt dat in figuur 19 en in de figuren 21, 23, 24, 25, 31, 32, 35, 41, 42, 43 en 44, welke later nog zullen worden besproken, de horizontale as een hoek aangeeft waarbij licht dat convergeert binnen de SIL 1 valt op de meerlagige optische dunne film (het-25 geen hierna "inter-SIL-invalshoek zal worden genoemd).

Een waarde van 0 graden langs de horizontale as komt ; overeen met licht volgens .de optische as van de SIL 1 en een grote waarde langs de horizontale as komt overeen met omtrekslicht dat verder van de optimale as verwijder 30 ligt. Tevens kan worden opgemerkt dat in deze figuren de aanduiding aangeeft de resultaten van de berekening van de verdeling langs de x-as in figuur 11 en "O" geeft aan de resultaten van de berekening van de verdeling langs de y-as in figuur 11.

35 Zoals blijkt uit de figuren 19 en 20 zal de luchtlaag 9 tussen de SIL 1 en de meerlagige MO 7 tot gevolg hebben dat de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht wordt verdeeld met een grote ongelijkmatigheid. De MO- 1 01 38 0 6 25 gedetecteerde hoeveelheid licht is bijna nul in het midden van de terugkerende bundel. Ter vergelijking met de verdeling van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht die is afgebeeld in de figuren 19 en 20, laten de figuren 5 21 en 22 het resultaat zien van de berekening van de verdeling op de x- en y-assen van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de terugkomende lichtbundel wanneer de SIL 1 en de meerlagige MO met elkaar in aanraking zijn (er is dan dun geen luchtlaag 9 aanwezig).

10 Zoals de figuren 21 en 22 laten zien, krijgt men wanneer de luchtlaag niet aanwezig is, het resultaat dat de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht in het geheel groot is en in het algemeen gelijkmatig is verdeeld.

Zoals blijkt uit de vergelijking tussen de 15 figuren 19 en 20 en de figuren 21 en 22 heeft de luchtlaag 9 tussen de SIL 1 en de meerlagige MO 7 tot gevolg dat de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht kleiner is en met een grote ongelijkheid is verdeeld. De aanwezigheid van de luchtlaag 9 tussen de SIL 1 en de meerlagige MO 7 20 verslechtert de SNR (signaal/storingsverhouding) waarmee een MO-signaal wordt gedetecteerd bij de MO-schijf 2.

Daar de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht 1 wordt bepaald door de uitdrukking (2-7), MO = Re(rss*rsp) wanneer φ = 0 graden en MO = Reir^r^) wanneer 0 = 90 25 graden. Aldus Zo hangt dus de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht af van het faseverschil varphi (variant van phi, hierna aangeduid als φ) van rss*rsp en r '’r^ respectievelijk, in afhankelijkheid van cosφ. Wanneer dus de faseverschillen φ tussen rss*rsp en rpp*rps groter zijn, 30 wordt de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht kleiner.

Wanneer het faseverschil φ van respectievelijk rss*rsp en r *r_ sterk verandert in afhankelijkheid van de inter- pp ps SIL-invalshoek zal de verdeling van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht ongelijkmatig worden.

35 Wanneer 0=0 graden, is het faseverschil van n *r.„ in faseverschil op de x-as. dit faseverschil van ss sp c rss*rsp za·*· ·*·η volgende worden aangeduid als "0χ".

Tevens zal, wanneer φ = 90 graden, het faseverschil van

1 n 1 38 n R

\ 26 r *r een faseverschil zijn op de y-as. Dit faseverschil van r *rps zal dus in het volgende worden aangeduid als "<b .

Ύ y

Figuur 23 laat de relatie zien tussen de fase-5 verschillen φ en φ en de inter-SIL-invalshoek die wordt x y berekend onder de voorwaarden als afgebeeld in figuur 18. Zoals figuur 23 laat zien, verschillen de faseverschillen ώ en φ in sterke mate afhankelijk van de inter-SIL-invalshoek. De ongelijkmatigheid van de MO-gedetecteerde 10 hoeveelheid licht wordt veroorzaakt door het feit dat de faseverschillen ώ en ώ sterk afhankelijk zijn van de inter-SIL-invalshoek. Door het compenseren van de faseverschillen φ en φ zodat deze niet sterk variëren, wordt het mogelijk om de ongelijkmatigheid van de verdeling van 15 de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht te verkleinen.

Figuur 24 toont een voorbeeld van de compensatie van de faseverschillen φ0„ en ώ die hierbij een vierde zijn gecompenseerd (quadric). Figuur 25 toont het resultaat van de berekening van de verdeling op de x- en 20 y-assen in figuur 11 van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel, wanneer de faseverschillen zijn gecompenseerd als aangegeven in figuur 24. Figuur 26 toont het resultaat van de berekening van de verdeling in de gehele teruggaande licht-25 bundel van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht binnen de teruggaande lichtbundel wanneer de faseverschillen zijn gecompenseerd als aangegeven in figuur 24.

Zoals blijkt uit de figuren 24 tot 26, is de compensatie van de faseverschillen φ en φ vrijwel con- x y 30 stant onafhankelijk van een inter-SIL-invalshoek en is het mogelijk om de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht te vergroten en de ongelijkmatigheid van de verdeling van de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht te verkleinen.

Om deze compensatie mogelijk te maken wordt een 35 optisch anisotropisch optisch element geplaatst in de optische baan van de optische kop in overeenstemming met de onderhavige uitvinding. De optische kop waarin de voorgenoemde compensatie mogelijk wordt gemaakt door het 101 38 0 6 i

J

j 27 j optische element dat is geplaatst in de optische baan in ! overeenstemming met de onderhavige uitvinding, zal in het | volgende nader worden beschreven. Hierbij kan worden opgemerkt dat het optisch anisotropische optische element 5 kan worden gevormd door een optische kristalplaat.

Zoals figuur 27 laat zien, is schematisch een uitvoeringsvorm van de optische kop volgens de uitvinding afgebeeld. Er kan hierbij worden opgemerkt dat het optische systeem voor het met behulp van servo-inrichtingen 10 scherpstellen en het volgen van de sporen niet in figuur 27 is afgebeeld, ter wille van de eenvoud van de afbeelding en de toelichting op de optische kop. De optische ' kop is in het algemeen aangegeven met het verwij zingsnum- ! mer 40.

i i 15 De optische kop 40 is op overeenkomstige wijze I geconstrueerd als de optische kop 20 die is afgebeeld in figuur 9 met dit verschil dat een optisch anisotroop optisch element 41 is geplaatst in de optische baan van de optische kop 40 teneinde de hulpmiddelen te verschaf-20 fen voor de hiervoor beschreven compensatie. Voor het lezen van een signaal dat is opgenomen op de MO-schijf 2 met behulp van de optische kop 40 wordt een lineair | gepolariseerd laserlicht uitgezonden door een laserbron 42 en geleid via een eerste collimatielens 43 en een 25 bundelsplitser 44 om het te laten vallen op een objectief 45. Het objectief 45 bestaat uit een eerste lens 46 voor het.doen convergeren van het laserlicht dat wordt uitgezonden via de bundelsplitser 44 en een uit één stuk bestaande immersielens (hierna aangeduid als "SIL") 47 is 30 geplaatst tegenover de MO-schijf 2. Zo zal het invallende laserlicht op het objectief 45 worden geconvergeerd door de eerste lens 46 en zal het dan vallen op de SIL 47 waardoor het invallende laserlicht scherp wordt gesteld op het eindvlak van de SIL 47 of in de nabijheid daarvan. 35 Het invallende laserlicht dat scherp gesteld is of het eindvlak van de SIL 47 of in de nabijheid daarvan, wordt gereflecteerd door een meerlagige optische dunne film. Meer in het bijzonder is het grootste deel van de 101 3806 28 invallende laserbundel totaal gereflecteerd door het eindvlak van de SIL 47 en een deel van het invallende laserlicht bereikt de meerlagige MO 7 van de MO-schijf 2 als leklicht dat weglekt uit het eindvlak van de SIL 47.

5 Het deel van het opvallende laserlicht wordt gereflecteerd door de meerlagige MO 7. Het licht dat door het reflecteren terugkeert vanaf de meerlagige optische dunne film wordt door polarisatie gewijzigd in afhankelijkheid van de magnetische richting van de magnetische laag 5 die 10 de meerlagige MO 7 vormt onder de invloed van het polaire Kerr-effect van de magnetische laag 5. Het teruggaande licht wordt geleid door de SIL 47 en de eerste lens 46, zodat het valt op de bundelsplitser 44 en vervolgens wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 44. Het terug-15 komende licht wordt zo afgevoerd.

Het teruggaande licht dat wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 44 en dat wordt afgevoerd, wordt geconvergeerd door een tweede collimatielens 48 en wordt geleid door het optische element 41 en een halve-golf-20 plat 49 om te vallen op een polariserende bundelsplitser 50 die het teruggaande licht zal splitsen in twee gepolariseerde componenten, waarvan de gepolariseerde richtingen loodrecht op elkaar staan.

Van de gepolariseerde componenten die zijn 25 gesplitst door de polariserende bundelsplitser 50 wordt de ene component die wordt uitgezonden door de bundelsplitser 50 gedetecteerd door een eerste fotodetector 51, terwijl de andere component die is gereflecteerd door de bundelsplitser 50 wordt gedetecteerd door een tweede l

30 fotodetector 52. Een magnetisch-optisch signaal (hierna I

aangeduid als "MO-signaal") en dat een aanwijzing vormt j van de magnetische richting van de magnetische laag 5 wordt gedetecteerd als een verschil (jij2 - |J}2) tussen een intensiteit van de gepolariseerde lichtcomponent die 35 wordt gedetecteerd door de eerste fotodetector 51 en de intensiteit van de gepolariseerde lichtcomponent die wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 52.

101 3806 29

In de optische kop 40 wordt de hiervoor beschreven compensatie verkregen door middel van het optische anisotrope element 41 dat is geplaatst in de optische baan van het teruggaande licht. Figuur 28 laat het 5 optische anisotrope optische element 41 bij wijze van voorbeeld zien in de optische kop 40 die is afgebeeld in figuur 27. Zoals is te zien, heeft het optische element 41 een bolvormig oppervlak 41a waarop licht valt en een vlak oppervlak 41b van waaruit het invallende licht naar 10 buiten gaat. Het optische element 41 is voldoende dik in vergelijking met de golflengte λ van het terugkomende licht dat valt op het optische element 41 zodat er geen interferentie zal optreden ten gevolge van de meervoudige reflectie binnen het optische element 41.

15 De x-, y- en z-assen zijn bepaald als in figuur 28. De x- en y-assen komen overeen met de x- en y-assen in figuur 11. De z-assen komen overeen met de optische as van het terugkerende licht. Tevens wordt aangenomen, dat de x-axiale brekingsindex van het optische element 41 ηχ 20 bedraagt, de y-axiale brekingsindex is ny en de z-axiale brekingsindex is nz. Het optische element 41 is van een mono-axiale soort en het is geplaatst in de optische baan van het teruggaande licht op een zodanige wijze dat ηχ niet gelijk is aan n en elk van de n en n waarden gelijk 25 is aan nz. Het teruggaande licht dat valt op het optische element 41 wordt zo uitgezonden als een lichtbundel die zich uitstrekt volgens de z-as door het optische element 41 heen.

Verrichtingen die plaatsvinden wanneer het terug-30 gaande licht beweegt door het optische element 41 zullen in het volgende nader worden beschreven. Eerst wordt een werking beschreven, die optreedt ten gevolge van het feit dat het teruggaande licht dat valt op het optische element 41, convergeert en vervolgens zal ..een werking worden 35 beschreven die optreedt ten gevolge van het feit dat het oppervlak 41a van het optische element 41, waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd. In de volgende beschrijving wordt aangenomen dat de golflengte van 1 0 1 3806 3° invallend licht op het optische element 41 bedraagt λ en dat de centrale dikte van het optische element 41 gelijk is aan t. Het optische element 41 is geplaatst in de optische baan van het teruggaande licht, zodat ny=nz.

5 Ten eerste zal nu de werking worden beschreven die optreedt door het feit dat het teruggaande licht dat valt op het optische element 41 convergent is. Hier kan worden opgemerkt dat ofschoon het teruggaande licht op het optische element 41 valt als convergerend licht, dit 10 licht ook op het optische element 41 kan vallen in de vorm van divergerend licht. Ook in het laatst genoemde geval zal natuurlijk een soortgelijke werking optreden.

De figuren 29 en 30 laten een optisch element 4IA zien dat is vervaardigd uit een parallelle, vlakke 15 optische kristalplaat. Een faseverschil dat het licht ondergaat dat schuin door het optische element 41A beweegt, zal nader worden beschouwd. Als het licht zich beweegt binnen het optische element 41A zal het worden gepolariseerd in twee daarmee samenhangende richtingen en 20 worden gebroken met twee daarbij behorende brekingsindices. Wanneer het licht beweegt door het optische element 4IA onder een hoek Θ gevormd in het z-y-vlak ten opzichte van de z-as, als afgebeeld in figuur 29, zullen de twee bijbehorende polarisatierichtingen worden gevormd door de 25 x- en y-axiale richtingen. De y-axiale bijbehorende brekingsindex is ny(=nz) , terwijl de bijbehorende x-axiale brekingsindex Ne wordt bepaald door een volgende uitdrukking (2-8) .

30

Ne = 1 /cos^e sirr9 ...................... (2-8) V n‘x ^ 35 ¥

Wanneer het licht beweegt door het optische element 41A onder een hoek Θ in het z-y-vlak ten opzichte van de z-as als afgebeeld in figuur 29, zal er een fase-40 verschil <£y optreden tussen het x-axiaal gepolariseerde licht en het y-axiale gepolariseerde licht, en welk 1013806 : 31 i faseverschil wordt bepaald door een volgende uitdrukking (2-9) .

Φy = 2ΤΓ. t (nx-ny) ............. (2-9) 5 λ COS0 !

Aan de andere kant, wanneer het licht beweegt door het optische element 41A onder een hoek Θ in het z-x-vlak ten opzichte van de z-as als afgebeeld in figuur 10 30, zijn de twee bijbehorende polarisatierichtingen de x-en y-axiale richtingen. De y-axiale bijbehorende brekingsindex is ny en de x-axiale bijbehorende brekingsindex is nx.

Wanneer het licht zich door het optische ele-15 ment 4IA beweegt onder een hoek Θ in het z-x-vlak ten opzichte van de z-as als afgebeeld in figuur 30, zal daarom een faseverschil φχ optreden dat wordt bepaald door een volgende uitdrukking (2-10), tussen het x-axiaal gepolariseerde licht en het y-axiaal gepolariseerde 20 licht.

φ = 27Γ. t (n-n) ............. (2-10) λ cose y 25

Wanneer de hoek Θ voldoende klein is, kan het faseverschil φγ worden benaderd door een volgende uitdrukking (2-11), terwijl het faseverschil φχ kan worden benaderd door de volgende uitdrukking (2-12) . Hierbij kan 30 worden opgemerkt dat in de uitdrukkingen (2-11) en (2-12) , nx - ny = δπ.

φ = 2π . t. Δη. fl-sin2e) (2-11)

y λ l 2 J

35 φ = 2tt . t. An. fl-sin2e1 (2-12)

λ l 2 J

40 Zoals figuur 31 laat zien, is bij wijze van voorbeeld aangegeven het resultaat van de berekening van een verdeling op de x- en y-assen van een faseverschil

1013 C G Q

32 dat wordt gegeven aan licht dat beweegt door het optische element, wanneer bij wijze van voorbeeld wordt aangenomen dat de maximale hoek Θ wanneer het licht beweegt door het optische element 41A 14,5 graden bedraagt dat wil zeggen, 5 θ_ν = 14,5 graden, t = 332 μπι, λ= 633 nm en δπ = -0,01.

Hierbij kan worden opgemerkt, dat de inter-SIL-invalshoek die is aangegeven langs de horizontale as in figuur 31 evenredig is met de hoek Θ en dat de maximumhoek van 1,45 graden wordt bereikt wanneer de inter-SIL-invalshoek 10 ongeveer 50 graden bedraagt.

Wanneer het door het optische element 4IA beweegt, zal het teruggaande licht faseverschillen vertonen als afgebeeld in figuur 31. Daarom zullen de faseverschillen φ en φ als afgebeeld in figuur 23 voor het x y 15 teruggaande licht worden gewijzigd als afgebeeld in figuur 32.

Verder zal in het optisch element 41 dat wordt gebruikt in de optische kop 40, het teruggaande licht worden onderworpen aan de werking die optreedt ten gevol-20 ge van het feit dat het invallende licht op het optische element 41 convergeert en tevens zal het licht blootstaan aan de andere werking ten gevolge van het feit, dat het oppervlak 41a van het optische element 41 waarop het |

licht valt, bolvormig is uitgevoerd. In het volgende I

25 zullen faseverschillen worden beschouwd waaraan het licht ' blootstaat dat schuin beweegt door het optische element 41 waarvan het oppervlak 41a waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd als is afgebeeld in de figuren 33 en 34.

30 Wanneer de kromtestraal van het bolvormige oppervlak 41a waarop het licht valt, groot is, zal de j afstand db c tussen de punten b en c, zoals afgebeeld in de figuren 33 en 34, bijna evenredig zijn met sin20.

Daarom wordt de afstand db c, tussen de punten b en c 35 bepaald door een volgende uitdrukking (2-13) .

d^ = d.sin20 .............. (2-13) | 1013806 !

J

33 waarin d een factor is.

De faseverschillen waaraan het licht blootstaat dat schuin beweegt door het optische element 41 kunnen worden uitgedrukt met gebruikmaking van de bovengenoemde 5 factor d. Dat wil zeggen, het faseverschil φγΙ dat wordt bepaald door de uitdrukking (2-11) en dat optreedt wanneer het licht beweegt door het optische element 41 onder een hoek Θ in het z-y-vlak ten opzichte van de z-as, als afgebeeld in figuur 33, zal blootstaan aan een werking 10 die optreedt ten gevolge van het feit dat het oppervlak 41a van het optische element 41 waarop het licht valt, bolvormig is uitgevoerd en het faseverschil wordt dan gegeven door een volgende uitdrukking (2-14) .

15 φ = 2_tt. t . Δη. 1- d+i I. sin20 ......... (2-14)

λ L L_t 2J J

Eveneens zal het faseverschil <£x dat wordt gegeven door de uitdrukkingen (2-12) en dat optreedt wanneer 20 licht beweegt door het optische element 41 onder een hoek Θ in het z-x-vlak ten opzichte van de z-as als afgebeeld in figuur 34, zal blootstaan aan een werking die optreedt ten gevolge van het feit dat het oppervlak 41a van het optische element 41 waarop het licht valt, bolvormig is 25 uitgevoerd en dat deze werking wordt bepaald door een volgende uitdrukking (2-15) .

</>„ = 2jr.t.An. 1- d-1 .sin20 ........ (2-15) λ t 2 30

Nu zal figuur 35 worden besproken, waarin bij wijze van voorbeeld het resultaat is afgebeeld van de berekening van een verdeling op de x- en y-assen van een faseverschil dat wordt gegeven aan licht dat beweegt door 35 het optische element, wanneer bijvoorbeeld wordt aangenomen, dat de maximumhoek 6 bij het eren van het licht door het optische element 41 14,5 graden bedraagt, dat wil zeggen 0max = 14,5 graden, t=332 μιη, λ= 663nm, Δη = 0,01 en d=5,61 μσι. Hier kan worden opgemerkt dat de inter-SIL-40 invalshoek die is aangegeven langs de horizontale as inn I Ü t CjvJ v; 34 figuur 35, evenredig is met de hoek Θ en de maximumhoek j Θ van 14»5 graden, wordt verkregen, wanneer de inter- j SIL-invalshoek ongeveer 50 graden bedraagt. !

Wanneer het beweegt door het optische element 5 41 staat het teruggaande licht bloot aan het faseverschil als afgebeeld in figuur 35. Daarom zullen de faseverschillen φ en ώ , als afgebeeld in figuur 23 van het teruggaande licht, gelijk zijn aan die welke zijn afgebeeld in figuur 24. Zo maakt de plaatsing van het opti-10 sche element 41 in de optische baan van het teruggaande licht het mogelijk om de faseverschillen φ en φ van al he terugkerende licht bijna tot nul terug te brengen.

Daar de faseverschillen φν en ώ van al het teruggaande licht zo bijna gelijk zijn aan nul, heeft de 15 MO-gedetecteerde hoeveelheid licht een hoog niveau, zoals in de figuren 25 en 26, en is het gelijkmatig verdeeld.

Dat wil zeggen, zelfs wanneer de luchtlaag is aangebracht tussen de SIL 47 en de meerlagige MO 7 van de MO-schijf 2, de optische kop 40 ervoor zal zorgen dat een MO-gede-20 tecteerde hoeveelheid licht wordt verkregen die gelijk is aan de toestand wanneer geen luchtlaag is aangebracht, dankzij het optische element 41.

Zoals in het voorgaande is beschreven, kan dankzij het optische element 41 in de optische baan van 25 het teruggaande licht, de optische kop 40 volgens de onderhavige uitvinding zorgen voor een hoge kwaliteit en een betere SNR (signaal-tot-storingsverhouding) yan een MO-signaal dat wordt gedetecteerd vanaf de MO-schijf 2, zelfs met een luchtlaag die aanwezig is tussen SIL 47 en 30 de meerlagige MO 7 van de MO-schijf 2.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt de afhankelijkheid van de inter-SIL-invalshoek van de faseverschillen die ontstaat bij het terugkerende licht, gecompenseerd door het optisch anisotrope optische ele-35 ment voor het verbeteren van de kwaliteit van het gedetecteerde signaal. De optimale specificatie van de variaties van het optische element zijn echter niet beperkt tot het hiervoor genoemde voorbeeld maar de variaties 101 3006 i 35 kunnen afhangen van de constructie van de meerlagige optische dunne film.

Dat wil zeggen, zowel het oppervlak waar het licht op valt en het oppervlak waarvan het licht uitgaat 5 van het optisch anisotrope optische element, kan bolvormig of niet-bolvormig zijn uitgevoerd of één ervan kan niet-bolvormig zijn uitgevoerd. Het niet-vlakke oppervlak van het optische element kan convex of concaaf zijn. Verder kan het niet-vlakke oppervlak rotatie-symmetrisch 10 of -asymmetrisch zijn gekromd ten opzichte van de optische as. Dat wil zeggen, de oppervlakken van het optische element kunnen zo vrij worden gevormd als men wenst, ! zolang ze worden gevormd voor het compenseren van de j faseverschillen die ontstaan in het teruggaande licht.

! 15 Met betrekking tot figuur 36 kan nu worden j opgemerkt dat daar een voorbeeld wordt getoond van een optisch anisotroop optisch element waarvan zowel het i oppervlak waarop het licht valt als het oppervlak waarvan het licht uitgaat, bolvormig zijn uitgevoerd. Het opti-20 sche element is in het algemeen aangeduid met een verwij-zingsnummer 41B. Indien een hoek Θ waaronder het licht door het optische element 41B beweegt voldoende klein is wanneer het licht valt op een punt b, en uittreedt bij een punt a, kan een afstand tussen de punten b en a 25 ongeveer het resultaat zijn van het aftrekken van de centrale dikte t van het optische element 41B, een afstand tussen de punten b en c en een afstand tussen het punt a en een punt d, zoals figuur 36 laat zien.

Figuur 37 toont een voorbeeld van een optisch 30 anisotroop optisch element waarvan het oppervlak waar het licht invalt niet-bolvormig is uitgevoerd. Het optisch element is in het algemeen aangeduid met het verwijzings-nummer 41C. Het optisch element 41C vertoont een oppervlak waar het licht invalt dat niet-bolvormig is. De vorm 35 van het oppervlak wordt gegeven als een functie f(x,y) in de uitdrukking (2-16) wanneer de x-, y- en z-assen zijn bepaald als aangegeven in figuur 37.

1013806 36 f(x,y) = 52,22x2 + 66,27x4 - 64,88x6 - 83,3772 + 155,6y4 - 68,55y6 .....(2-16) waarbij elke factor is uitgedrukt in μπ\.

5 Figuur 38 toont krommen die zijn gevormd door op de x- respectievelijk de y-assen de vorm af te zetten van het oppervlak van het optisch anisotropische optische element 41C uit figuur 37, op welk oppervlak het licht invalt. Het coördinatensysteem in figuur 38 is genormali-10 seerd, zodat het midden van het oppervlak van het optische element 41C waar licht invalt, ligt bij (x,y,z) = (0,0,0) en zowel de x als de y hebben een waarde één aan ! het eind van de invallende lichtbundel op het oppervlak j waar het licht invalt van het optische element 41C. j 15 Figuur 39 toont de constructie van een andere j uitvoeringsvorm van de optische kop waarbij gebruik wordt gemaakt van het optische element 41C volgens de onderha- ! vige uitvinding. Er kan worden opgemerkt dat de zelfde j elementen van de optische kop 40 in figuur 27, zijn 20 aangeduid met dezelfde verwijzingsnummers als die in ! figuur 27. In figuur 39 is de optische kop in het algemeen aangeduid met een verwijzingsnummer 60.

In figuur 39 is de optische kop 60 op soortgelijke wijze geconstrueerd als de optische kop 40 die is 25 afgebeeld in figuur 27, met dit verschil, dat de tweede collimatielens 48 niet aanwezig is en het optische element 41C een niet-bolvormig oppervlak vertoont waarop het licht invalt. Daar de tweede collimatielens 48 is weggelaten in de optische kop 60, zal het terugkerende licht 30 dat wordt gereflecteerd door de bundelsplitser 44 en dat wordt afgevoerd, invallen als evenwijdig licht op het optische element 41C.

Figuur 40 toont bij wijze van voorbeeld, de i vereiste specificatie van de als één geheel uitgevoerde 35 immersielens (SIL) 47 en van de meerlagige optische dunne film. Zoals beschreven in figuur 40, heeft de SIL 47 een brekingsindex van n = 2,0. De luchtlaag 9 tussen de SIL 47 en de meerlagige MO 7, is 100 nm dik en de tweede 1 0 1 3806 37 dielektrische laag 6 is gevormd uit SiN en heeft een brekingsindex van n = 2,0 en een dikte van 100 nm. De magnetische laag 5 is 30 nm dik en heeft dielektrische tensor component en van εχχ = 4,063 + 15,44i en exy = 5 0,2337 - 0,98722i. De eerste dielektrische laag 4 is gevormd uit SiN met een brekingsindex van n = 2,0 en een dikte van 60 nm. De licht-reflecterende laag 3 is gevormd uit Al met een complexe brekingsindex van n = 1,1 + 3,4i en een dikte van 140 nm. Het substraat 8 vertoont een 10 brekingsindex van n = 1,5 en een voldoend grote dikte in vergelijking met de golflengte van het licht. In het optische element 41C is de centrale dikte t = 323 μπι, =λ633 nm en δπ = 0,01.

Figuren 41 en 42 tonen verdelingen van fasever-15 schillen en de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht, wanneer het optische element 41C niet wordt gebruikt in de optische kop 60. De figuren 43 en 44 tonen verdelingen van faseverschillen en de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht, wanneer het optische element 41C wordt gebruikt.

20 Figuur 41 toont het faseverschil φχ op de x-as en faseverschil φγ op de y-as, wanneer het optische element 41C niet wordt gebruikt. Figuur 42 toont de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht op de x-as zien evenals de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht op de y-as wanneer het optische 25 element 41c niet wordt gebruikt. Figuur 43 toont het faseverschil ώ op de x-as en het faseverschil φ op de y- λ y as, wanneer het optische element 41C wordt gebruikt. Figuur 44 laat de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht op de x-as zien en de MO-gedetecteerde hoeveelheid licht op 30 de y-as, wanneer het optische element 41C wordt gebruikt.

In het geval dat het optische element 41C niet wordt gebruikt, variëren de faseverschillen φχ en </>y in sterke mate afhankelijk van de inter-SIL-invalshoek, als afgebeeld in figuur 41. Daarom varieert de MO-gedetec-35 teerde hoeveelheid licht in sterke mate afhankelijk van de inter-SIL-invalshoek en wordt verdeeld met een sterke mate van gelijkheid als afgebeeld in figuur 42.

1013?ns 38

In het geval dat het optische element 41C wordt gebruikt zijn daarentegen de faseverschillen φχ en 0y bijna nul en niet afhankelijk van de inter-SIL-invalshoek als afgebeeld in figuur 43. Als gevolg hiervan heeft de 5 MO-gedetecteerde hoeveelheid licht een hoog niveau en is i het gelijkmatig verdeeld niet afhankelijk van de inter-SIL-invalshoek, zoals figuur 44 laat zien.

In de optische koppen 40 en 60 zijn de optische elementen 41 respectievelijk 41C geplaatst in de optische 10 baan benedenstrooms van de bundelsplitser door middel waarvan het teruggaande licht wordt gereflecteerd en wordt afgevoerd. In de optische koppen 40 en 60 zijn namelijk de optische elementen 41 en 41C zodanig uitgevoerd dat ze alleen op het optische systeem werken voor 15 het teruggevoerde licht. Volgens de onderhavige uitvinding zijn echter de optische elementen geplaatst in een gemeenschappelijke optische baan voor zowel invallend licht als voor teruggaand licht.

Figuur 45 laat de constructie zien van nog een 20 andere uitvoeringsvorm van de optische kop die is voorzien van een optisch anisotroop optisch element dat is geplaatst in een gemeenschappelijke optische baan voor invallend licht en voor teruggevoerd licht. In figuur 45 zijn dezelfde elementen aangegeven als in figuur 27 met 25 dezelfde verwijzingsnummers in de optische kop 40 in figuur 27. De optische kop is in het algemeen aangeduid met een referentienummer 80. j

Zoals figuur 45 laat zien, is de optische kop 80 geconstrueerd overeenkomstig de optische kop 40 in 30 figuur 27 behalve dat de eerste en de tweede collimatie-lenzen 43 en 48 niet aanwezig zijn en een optisch anisotroop optisch element 41D is geplaatst tussen de bundel-splitser 44 en het objectief 45.

Voor het lezen van een signaal dat is opgenomen 35 in de MO-schijf 2 met behulp van de optische kop 80, wordt een lineair gepolariseerd laserlicht uitgestraald door de laserbron 42 en geleid door de bundelsplitser 44 en het optische element 41 om te vallen op het objectief 1 0 1 3806 39 45. Het objectief 45 bestaat uit de eerste lens 46 die het laserlicht laat convergeren welke is uitgezonden door de bundelsplitser 44 en de uit één stuk bestaande immer-sielens (SIL) 47 die is geplaatst tegenover de MO-schijf 5 2. Het laserlicht dat valt op het objectief 45 wordt eerste geconvergeerd door de eerste lens 46 en valt dan op de SIL 47. Het licht wordt dan scherp gesteld op het eindvlak van de SIL 47 of op de nabijheid daarvan.

Het invallende laserlicht dat is ingesteld op 10 het eindvlak van de SIL 47 of op de nabijheid daarvan, wordt gereflecteerd door de meerlagige optische dunne film. Meer in het bijzonder wordt het grootste deel van het invallende laserlicht geheel gereflecteerd bij het eindvlak van de SIL 47, terwijl een deel van het inval-15 lende laserlicht terecht komt bij de meerlagige MO 7 van de MO-schijf 2 als leklicht, dat weglekt uit het eindvlak van de SIL 47 en wordt gereflecteerd door de meerlagige MO 7.

Het zo terugkerende licht, doordat het is 20 gereflecteerd vanaf de meerlagige optische dunne film, wordt gewijzigd met betrekking tot de polarisatietoestand afhankelijk van een magnetiserende richting van de magnetische laag 5 die de meerlagige MO 7 vormt ten gevolge van het polaire Kerr-effect van de magnetische laag 5.

25 Vervolgens wordt dit terugkomende licht geleid via de SIL 47 en de eerste lens 46 om te vallen op het optische element 41D. Het teruggevoerde licht dat valt op het optische element 41D is geconvergeerd door de eerste lens 46. Het optische element 41D compenseert de afhankelijk-30 heid van het faseverschil van het terugkomende licht op de inter-SIL-invalshoek.

Het teruggevoerde licht waarvan de afhankelijkheid van het faseverschil op de inter-SIL-invalshoek wordt op deze wijze gecompenseerd door het optische 35 element 41D, waarbij het licht valt op de bundelsplitser 44 die het teruggevoerde licht zal reflecteren. Het gereflecteerde teruggevoerde licht wordt afgevoerd. Het teruggevoerde licht dat wordt gereflecteerd door de 101 3806 40 bundelsplitser 44 en dat naar buiten wordt gevoerd, wordt geleid door de halve-golfplaat 49 om te vallen op de polariserende bundelsplitser 50 die het teruggevoerde licht zal splitsen in twee gepolariseerde componenten 5 waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan.

Van de gepolariseerde lichtcomponenten die zijn gesplitst door de polariserende bundelsplitser 50, wordt de ene die is uitgezonden door de polariserende bundel-10 splitser 50 gedetecteerd door de eerste fotodetector 51, terwijl de andere component wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 52. Een magnetisch-optisch signaal (hierna aangeduid als "MO-signaal") geeft de magnetise-ringsrichting van de magnetische laag 5 aan van de MO-15 schijf 2 en wordt gedetecteerd als een verschil (jI}2 -j J!2) tussen een intensiteit van het gepolariseerde licht dat wordt gedetecteerd door de eerste fotodetector 51 en een intensiteit van het gepolariseerde licht dat wordt gedetecteerd door de tweede fotodetector 52.

20 In de optische kop 80 is de optische as van het optische element 41D loodrecht geplaatst op de optische assen van het invallende licht en het teruggevoerde licht en evenwijdig aan de polarisatierichting van het invallende licht. Zo zal de optische as van het optische 25 element 41D evenwijdig zijn geplaatst aan ten minste de vlakke zijde ervan. Daar het faseverschil een verschil in fase is tussen de twee bundels waarvan de polarisatierichtingen loodrecht op elkaar staan, zal het optische element 41D niet werken op het invallende laserlicht 30 wanneer de optische as van het optische element 41D zo is ingesteld. Wanneer de optische as van het optische element 41D zo is ingesteld, zal het optische element 41D daarom alleen werken op het invallende licht, zodat de afhankelijkheid van het faseverschil van het terugkerende 35 licht op de inter-SIL-invalshoek kan worden gekozen, zoals in de koppen 40 en 60.

Figuur 46 toont schematisch een uitvoeringsvorm van een inrichting voor het optisch opnemen en/of weerge- 1013806 % 41 ven volgens de onderhavige uitvinding. De optische op-I neem- en/of weergeefinrichting is in het algemeen aange duid met een verwijzingsnummer 90.

Zoals is te zien, omvat de optische opneem-5 en/of weergeefinrichting 90 een optische kop 91 volgens de onderhavige uitvinding, een spilmotor 92 voor het aandrijven voor het laten roteren van de MO-schijf 2, een toevoermotor 93 voor het bewegen van de optische kop 91, een modemschakeling 94 voor het moduleren en demoduleren 10 van een signaal op respectievelijk voorgeschreven wijzen, een servobedieningsschakeling 95 voor de servoregeling van de optische kop 91 en een systeemregelaar 96 voor het regelen van het gehele systeem.

De spilmotor 92 wordt geregeld door de servore-15 gelschakeling 95 om deze te laten roteren met een van tevoren bepaalde snelheid. Meer in het bijzonder is de MO-schijf 2 waarop en/of waar vanaf een signaal wordt geschreven en/of wordt gelezen, bevestigd op de spilmotor 92 wordt deze aangedreven om met een van tevoren bepaalde 20 snelheid door de spilmotor 92 te worden geroteerd, hetgeen wordt geregeld door de servoregelschakeling 95.

Voor het schrijven en/of lezen van een informa-tiesignaal straalt de optische kop 91 laserlicht uit naar de MO-schijf 2 toe die wordt gedreven om snel te roteren 25 en detecteert een terugkomend licht van de MO-schijf 2.

De optische kop 91 is geconstrueerd in overeenstemming met de onderhavige uitvinding zoals is beschreven in het voorgaande (bijvoorbeeld één van de optische koppen 40, 60 en 80) zodat de afhankelijkheid van het faseverschil 30 van het terugkomende licht op de inter-SIL-invalshoek wordt gecompenseerd door het optische element.

De optische kop 91 is verbonden met de modem-schakeling 94. Voor het aflezen van een informatiesignaal van de MO-schijf 2, straalt de optische kop 91 laserlicht 35 uit naar de MO-schijf 2 toe die wordt geroteerd, detecteert deze een magnetisch-optisch signaal (hierna aangeduid als "MO-signaal") van het terugkerende licht van de MO-schijf 2 en voert dit in in de modemschakeling 94.

1 0 1 3806 * 42

Voor het schrijven van een informatiesignaal op de MO-schijf 2, wordt een signaal ingevoerd vanuit een uitwendig circuit 97, gemoduleerd over een van tevoren bepaalde wijze in de modemschakeling 94 en toegevoerd aan 5 de optische kop 91. Gebaseerd op het signaal dat wordt toegevoerd vanaf de modemschakeling 94, zal de optische kop 91 laserlicht uitstralen naar de MO-schijf 2. Hierbij kan worden opgemerkt dat de inrichting 90 voor het optisch opnemen en/of weergeven verder middelen omvat voor 10 het aanbrengen van een magnetisch veld voor het schrijven op de MO (niet afgebeeld). Voor het schrijven van een informatiesignaal wordt tevens een magnetisch veld toegevoerd aan de MO-schijf 2 gebaseerd op het signaal dat is gemoduleerd op de hiervoor beschreven wij ze in de modem-15 schakeling 94.

De optische kop 91 is tevens verbonden met de servoregelschakeling 95. Voor het schrijven of lezen van een informatiesignaal op of vanaf de MO-schijf 2, worden een scherpstelservosignaal en een spoorvormingsservosig-20 naai opgewekt uit het licht dat door reflectie terugkeert vanaf de snel roterende MO-schijf 2 en wordt toegevoerd aan de servoregelschakeling 95.

De modemschakeling 94 is verbonden met de systeemregelaar 96 en de uitwendige schakeling 97. Voor 25 het schrijven van een informatiesignaal op de MO-schijf 2 wordt de modemschakeling 94 geregeld door de systeemregelaar 96 voor het ontvangen uit de uitwendige schakeling 97 en de moduul op de voorgeschreven wijze van een signaal voor het schrijven op de MO-schijf 2. Het signaal 30 dat wordt gemoduleerd door de modemschakeling 94 wordt toegevoerd aan de optische kop 91.

Voor het lezen van een informatiesignaal vanaf de MO-schijf 2 wordt de modemschakelaar 94 geregeld door de systeemregelaar 96 voor het van de optische kop 91 35 ontvangen van een MO-signaal dat wordt afgelezen van de MO-schijf 2 voor het op de voorgeschreven wijze demodule-ren ervan. Het signaal dat wordt gedemoduleerd uit een

101330C

43 modemschakeling 94 wordt afgeleverd uit de modemschake-laar 94 aan de uitwendige schakeling 97.

De toevoermotor 93 is aangebracht voor het bewegen van de optische kop 91 naar een van tevoren 5 bepaalde radiale stand op de MO-schijf 2 wanneer een informatiesignaal moet worden geschreven op of gelezen vanaf de MO-schijf 2. De motor wordt aangedreven op basis van een regelsignaal uit de servoregelschakeling 95. Dat wil zeggen, de toevoermotor 93 wordt verbonden met en 10 door de servoregelschakeling 95.

De servoregelschakeling 95 wordt geregeld door de systeemregelaar 96 voor het regelen van de toevoermotor 93 op een zodanige wijze dat de optische kop 91 wordt bewogen naar een van tevoren bepaalde stand tegenover de 15 MO-schijf 2. De servoregelschakeling 95 wordt eveneens verbonden met de spilmotor 92 en verbonden door de systeemregelaar 96 voor het regelen van de werking van de spilmotor 92. Dat wil zeggen, voor het schrijven of lezen van een informatiesignaal op en vanaf de MO-schijf 2, 20 regelt de servoregelschakeling 95 de spilmotor 92 zodanig, dat de MO-schijf 2 wordt geroteerd met een van tevoren bepaalde snelheid.

De servoregelschakeling 95 is eveneens verbonden met de optische kop 91. Voor het schrijven of lezen 25 van een informatiesignaal op of vanaf de MO-schijf 2, ontvangt de servoregelschakeling 95 een servosignaal van de optische kop 91 en regelt op basis van het servosig-, naai de servo-inrichting voor het scherp stellen en de servo-inrichting voor het volgen van een spoor van de 30 optische kop 91. Er kan worden opgemerkt, dat de scherp-stelservo-inrichting en de servo-inrichting voor het volgen van het spoor van de optische kop 91, worden geregeld door het bewegen van het objectief van de optische kop 91 op voorzichtige wijze met behulp van een bi-35 axiale bedieningsinrichting bijvoorbeeld, waarop het objectief is gemonteerd.

Daar de hiervoor genoemde inrichting 90 voor het optisch opnemen en/of weergeven als optische kop 91 1013806_ 44 een optische kop toepast volgens de onderhavige uitvinding, maakt het gebruik van de uit één stuk bestaande immersielens het mogelijk om een objectief te gebruiken met een grote numerieke apertuur en wordt gezorgd voor 5 een hoge kwaliteit van een signaal dat wordt beschreven op of afgelezen van de MO-schijf 2. Daardoor kan de M0-schijf 2 zodanig worden uitgevoerd, dat een grotere spoordichtheid en opneemdichtheid van het spoor kan worden toegepast.

10 In het voorgaande is de magnetisch-optische schijf genoemd als een opneemmedium, maar de onderhavige uitvinding kan breed worden toegepast wanneer de afhankelijkheid van het faseverschil van terugkomend licht op de inter-SIL-invalshoek een probleem vormt. Het opneemmedium 15 waarop de onderhavige uitvinding wordt toegepast, is niet beperkt tot de magnetisch-optische schijf.

Zoals in het voorgaande is beschreven, verschaft de onderhavige uitvinding een optische kop waarbij de uit één stuk bestaande immersielens wordt gebruikt 20 voor het compenseren van de ongelijke verdeling van het gepolariseerde licht uit het terugkomende licht en waarbij een kwaliteitssignaal kan worden gedetecteerd uit het licht dat door een reflectie terugkomt van een opneemmedium.

25 Met andere woorden, de bekende optische kop waarbij een uit één stuk bestaande immersielens wordt gebruikt, maakt het mogelijk een objectief toe te passen met een grote numerieke apertuur maar hiermee kan niet een kwaliteitssignaal worden gedetecteerd. Ofschoon de 30 optische kop volgens de onderhavige uitvinding gebruik maakt van een uit één stuk bestaande immersielens kan een signaal worden gedetecteerd dat een praktisch bevredigende kwaliteit heeft.

Daardoor verschaft de onderhavige uitvinding 35 een optische kop die gebruik maakt van de uit één stuk bestaande immersielens voor het mogelijk maken dat een objectieflens kan worden gebruikt met een zodanig grote NA dat een grotere spoordichtheid en een opneemdichtheid 101 3806 45 op het spoor kan worden toegepast op een opneememdium.

Als gevolg hiervan maakt de optische kop volgens de uitvinding het mogelijk om een optisch-opneem- en/of weergeefsysteem te bouwen met een grotere dichtheid en 5 een grotere capaciteit.

! Ook kan volgens de onderhavige uitvinding een I signaal worden geschreven of worden afgelezen met een grotere kwaliteit. De optische kop en de optische opneem-en/of weergeefinrichting die gebruik maken van de opti-10 sche kop volgens de onderhavige uitvinding vertonen een grotere marge. Daardoor kunnen de optische kop en de inrichting voor het opnemen en/of weergeven worden vervaardigd met behulp van goedkope delen en met een minder grote instelnauwkeurigheid. Zo kan volgens de onderhavige 15 uitvinding, een goedkopere optische kop en een inrichting voor het opnemen en/of weergeven worden verschaft volgens de onderhavige uitvinding.

1 0 1 38 0 B

Claims

1. Optische kop omvattende: een één geheel vormende immersielens die werd gedragen tegenover een opnamemedium met een ruimte daartussen, welke ruimte kleiner is dan de golflengte van het 5 licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium, waarbij het uittredende leklicht uit het eindvlak van de één geheel vormende immersielens wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het 10 opnamemedium; en een optisch anisotroop optisch element dat aan ten minste één zijde niet vlak is gevormd en dat is geplaatst in de optische baan van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal 15 op en/of vanaf het opnamemedium.

2. Optische kop volgens conclusie 1, waarbij het optische element aan ten minste één zijde bolvormig is uitgevoerd.

3. Optische kop volgens conclusie 1, waarbij de 20 optische as van het optische element is gericht volgens de inter-vlakrichting van het optische element.

4. Optische kop volgens conclusie. 1, waarbij het opvallende licht op het optische element convergerend of divergerend is.

5. Optische kop volgens conclusie 1, waarbij het optische element is geplaatst in de optische baan van licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium en dat door reflectie terugkomt van het opnamemedium.

6. Inrichting voor het optisch opnemen en/of weergeven met gebruikmaking van een optische kop voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf een opnamemedium, waarbij de optische kop omvat: 10 1 3806 <k een uit één stuk bestaande immersielens die wordt gedragen tegenover een opnamemedium met daartussen een ruimte, welke ruimte kleiner is dan de golflengte van het licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of 5 lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium, uittredend leklicht uit het eindvlak van de uit één stuk bestaande immersielens wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium; en 10 een optisch anisotroop optisch element dat niet vlak is uitgevoerd aan ten minste één zijde ervan en is geplaatst in de optische baan van het licht dat wordt . gebruikt door het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het opnamemedium.

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij het optische element bolvormig is uitgevoerd aan ten minste één zijde ervan.

8. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij de optische as van het optische element is gericht in de 20 inter-vlakrichting van het optische element.

9. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij invallend licht op het optische element convergerend en divergerend is.

10. Inrichting volgens conclusie 6, waarbij het 25 optische element wordt geplaatst in de optische baan van licht dat wordt gebruikt voor het schrijven en/of lezen van een signaal op en/of vanaf het Opnamemedium en dat wordt teruggevoerd door reflectie vanaf het opnamemedium. 1 01 3806