Brevet FR2536895A1 — publié le 19840601

1. La présente invention concerne un support d'en- r Pgistrement optique du type à réflexion, pouvant être écrit, sur lequel une couche de matière d'enregistrement dont le coefficient de réflexion d'énergie est modifié dans une partie d'écriture ou l'effet d'une écriture de données, est formée sur une surface sur laquelle sont également formées des rainures de guidage de piste. Un support d'enregistrement optique du type à réflexion, pouvant être écrit, pour un dispositif à lecture directe après écriture, comme un disq e d'enregistrement optique est déjà connu, sur lequel différents types de données (données d'images ou données analogiques ou numériques de son) sont enregistrées sous la forme de cavités (trous) ou en sont reproduits par un point lumi- neux provenant d'une source lumière comme laser à semi- conducteur Dans un tel-disque d'enregistrement optique, il est très important de prévoir des rainures de guidage de piste pour alignement pendant l'opération d'écriture. Si ces rainures de guidage de piste ne sont pas prévues, l'alignement pendant l'opération d'écriture devient une procédure complexe. Dans un disque d'enregistrement optique du type fondu, dans lequel des données sont écrites en formant des cavités (trous) dans une mince pellicule à base de tellure, formée sur une surface sur laquelle sont égale- ment formées des rainures de guidage de piste, la pro- fondeur d'une rainure de guidage de piste est établie à un huitième de la longueur d'ondes de la lumière de lecture, cette valeur étant optimale pour la commande d'asservissement d'alignement par le procédé symétrique. Un disque d'enregistrement optique D O a par exemple la structure représentée sur la figurezl Plus particulièrement, une mince couche d'enregistrement 2 est déposée sur une surface (inférieure) la d'un substrat 1-de fer ou de résine acrylique sur laquelle sont formées des rainures de guidage de piste PG Une couche de résine 3, comme couche de protection, est formée (au-desspus) la couche d'enregistrement 2 La lumière de lecture L O est incidente sur la couche d'enregistrement 2 qui la réfléchit par le cdtë de l'autre surface (supérieure) lb du substrat 1. Ainsi, la lumière L O est transmise à travers le substrat -5 1 ouvrant (au-dessus) les rainures de guidage de piste PG Par conséquent, la profondeur effective des rainures de guidage de piste PG O est 1/n O du huitième de la longueur d'onde de la lumière de lecture, o N O est l'indice de réfraction du substrat 1. La commande d'àsservisement d'alignement est effectuée en détectant un signal de diffraction qui est obtenu sur la base de la profondeur de la rainure de guidage de piste de manière-qu'un point lumineux balaye la piste. Dans ce cas, le contraste de la cavité d'écriture pendant l'opération de lecture est légèrement dégradé par la différence entre la Drofondeur effective des rainures de guidage de piste PG et le-huitième de la longueur d'onde de la lumière de lecture Mais, étant donné que le contraste du support d'enregistrement lui-même a la formation des trous dans la couche d'enregistrement mince 2 est grand cette dégradation du contraste de la cavité pendant la lecture est négligeable. Un autre type de matière d'enregistrement comme de l'antimoniure de sélénium (Sb 2 Se 3) ou de l'oxyde de tellure Te O,(o x = 1) pour une écriture à grande vitesse a été récemment proposé Le coefficient de réflexion d'énergie de ce type de matière d'enregistrement est augmenté par un changement du coefficient d'absorption quand une transformation de phase de la phase amorphe à la phase cristalline est effectuée à la réception d'énergie optique. Cependant, quand ce type de matière d'enregis- trement est utilisé, le contraste de la matière d'en- registrement elle-même est dégradé comparativement à une matièred'enregistrement du type fondu, comme mentionné ci-dessus, ce dont il résulte des signaux de lecture d'un faible rapport signal/bruit. 2536895 - Compte tenu de tout ceci, l'invention a pour objet de proposer un support d'enregistrement optique du type à-ré:lexion qui utilise une matière d'enregistre- ment dont le coefficient-de réflexion d'énergie est- augmenté à l'écriture de données, et pour lequel une relation claire est respectée entre un changement du coefficient de réflexion d'énergie de la matière d'en- registrement et la profondeur des rainures de guidage de piste en ce qui concerne le contraste d'une cavité d'écriture 4 afin qu'un rapport signal/bruit élevé des signaux de lecture puisse -être obtenu - Dans le but d'atteindre cet objet de l'inven- tion ainsi que d'autres un support d'enregistrement optique du type à flexion du genre mentionné ci-dessus est proposé, dans lequel des rainures de guidage de piste sont formées avec-une prodonfeur O donné par: 0 = 2 n d/ A 2 _, (o N est l'indice de réfraction du support qui couvre les rainures de nuidage de piste et qui transmet la lumière de lecture d'entrée et de sortie, d est le pas réel des rainures de guidage de piste et A est la longueur d'onde de la lumière de lecture) avec-: (a) sin O 0, et (b) sin O > O pour e 2 91 r 2 =R 2 exp 2,- 1 2 (o r 1 et r 2 sont des coefficients de réflexion complexe avant et après l'écriture de données sur la matière d'enregistrement et R et R sont des valeurs absolues 1 2 du coefficient de=réflexion complexe avant-et après l'écriture de données sur la matière d'enregistrement) - Selon l'invention, la matière d'enregistrement utilisée possède un plus grand coefficient de réflexion d'énergie de la partie d'écriture ou d'une cavité d'écriture à l'écriture de données si la profondeur e O des rainures de guidage de piste est choisie de manière que sine O O et la phase est avancée et sine O > O lorsque 2 & 1 0 2 1 est retardée Etant donné que cette matière d'enregis- trement est utilisée, un enregistrement à grande vitesse peut être effectué tandis que la phase de la lumière de lecture réfléchie par une cavité d'écriture est voisine de celle de la lumière réfléchie par des parties du disque autres que les rainures de guidage de piste Pour cette raison, le contraste de la cavité d'écriture est amélio- ré en raison de la relation entre les variations du coefficient de réflexion de la matière d'enregistrement et la profondeur des rainures de guidage de piste, et des signaux de lecture avec un rapport signal/bruit élevé peuvent être obtenus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la des- cription qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective et en coupe partielle d'un disque d'enregistrement optique, Les figures 2 A à 11 sont des vues destinées à expliquer un support d'enregistrement optique du type à réflexion selon l'invention, parmi lesquelles La figure 2 A est une vue de face d'un objet de diffraction bidimensionnelle comme un modèle pour obtenir une distribution d'amplitude de lumière réfléchie par une surface d'objectif, La figure 2 B est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 2 A, La fiqure 3 est un diagramme montrant une dis- tribution de lumière diffractée de la lumière réfléchie par une surface d'objectif, La figure 4 est un graphe montrant la relation entre la profondeur O des rainures de guidage;de piste et une valeur crête à crête P-P d'un signal de lecture *H.F à chaque différence de phase prédéterminée 8 avant et après l'écriture de données sur une matière d'enre- gistrement, La figure 5 est une représentation destinée à expliquer lléquation définissant la profondeur d O des rainures de guidage de piste, Les figures 6 A et 6 B sont des graphes montrant les relations dans différentes conditions de données entre la différence de phase prédéterminée e avant et après l'écriture de données sur la matière d'enre- gistrement et la profondeur O des rainures de guidage de piste qui donne la valeur maximale d'un signal de lecture H F (P-P),_ Les figures 7 A et 7 B sont des vues illustrant les formes de rainures de guidage de piste lorsque la- profondeur ç O des rainures est positive et négative respectivement, La figure 8-montre les relations de phase de la lumière de lecture réfléchie dans des parties respec- tives du disque, La figure 9 est une coupe partielle d'un disque d'enregistrement optique suivant la direction perpendi- culaire aux rainures de guidage de piste, La figure 10 est un graphe montrant les relations entre l'épaisseur d'une mince pellicule d'antimoniure de sélénium et les coefficients de réflexion d'énergie ir 1 2 et Ir 212 et les phases G, et e 2 avant et après une opération d'écriture sur une mince pellicule d'antimoniure de sélénium, et La figure 11 est un graphe montrant la relation entre la profondeur q 6 des rainures de guidage de piste et la valeur du signal de lecture H F (P-P). Avant de décrire un mode préféré de réalisation de l'invention, son principe sera d'abord décrit, suivi par son application pratique. En ce qui concerne le principe de l'invention, lorsque des coefficients de réflexion complexes avant et après l'écriture de données, la forme d'une rainure de guidage de piste et la forme d'une cavité d'écriture sont données, l'amplitude de la lumière de lecture réfléchie par une surface d'objectif peut être calculée selon la théorie de H H Hopkins (Journal of Optical Society of America, volume 69, n 1, janvier 1979, Diffraction theory of laser read-out systems for optical video discs). En outre un objet de diffraction bidimensionnel 0 comme le montrent les figures 2 A et 2 B a été considéré comme un modèle, ayant une longueur correspondant à une longueur d'onde d'écriture PO (période d'écriture sur la piste) et une largeur correspondant à un pas de piste q O et avec une rainure de guidage de piste PG ayant une largeur 80 et une profondeur exp O o La rainure de guidage de piste PG comporte en son centre une cavité d'écriture PT ayant une longueur O et une largeur yo Les valeurs de p 0, q O 'à 0, i O eta O sont obtenues par mesure réelle et q O est la profondeur de la rainure de guidage de piste PG qui peut être considérée en relation ou comme réduite à la longueur d'onde de la lumière de lecture. Il sera supposé que la lumière de lecture ayant une longueur d'onde À, provenant d'un laser à semi- conducteur comme une source de lumière 1 est focalisé sous la forme d'un point lumineux par un objectif (non- représenté) et est incidente sur l'objet bidimensionnel de diffraction O dans la direction perpendiculaire au plan de la figure 2 A En prenant un système de coordonnées x-y, perpendiculaire à l'axe optique de la lumière réfléchie diffractée et incident sur la surface objective, et avec l'axe x comme direction d'alignement, une (m,n)ième distribution de lumière diffractée normalisée sur le foyer de la lentille est formée, comme le miontre la figure 3. Une distribution d'amplitude a(x,y) de lumière réfléchie sur la surface d'objectif, c'est-à-dire le plan x-y est donné par: a a(x,y) '=ZE exp -2 nil {(m/p)u+(n/q)v} mn x R(m,n) x f(x-m/p, y-n/q) ( 1. (a(x,y) = (terme de déphasage) x (terme du siectre de Fourier de lumière diffractée déterminé par la forme de la cavité d'écriture PT) x (terme de fonction de foyer)). Comme le montrent les figures 2 A et 2 B, Si l'on suppose que la cavité d'écriture PT a une forme rectangulaire et que la rainure de guidage de piste PG a également une forme rectangulaire, on obtient- R(m, n) = r 1 sin C(m) sin C( n) + r 1 (exp 0-1) i/q sin C (m) 1 O sin C(n /q) x (r 2-r 1) exp O" 3/P. T/V sin C (xm /p) sin C(n 7/) pour p = NA/po, NA q NA/ =NA/ t et = NA/1 o o r 1 et r 2 sont des coefficients de réflexion complexes d'une matière d'enregistrement avant et après l'écriture des données; NA est l'ouverture numérique de l'objectif; u et v sont des coordonnées représentant la déviation de la lumière de lecture par une cavité d'écriture PT et sin C x = sin Cn x/tx est une, fonction synchrone. Des valeurs prédéterminées sont substituées de l'équation ( 1), et un signal de lecture H F donnant une valeur crête à crêtée est obtenu sur la base du calcul de l'équation ( 1) Ensuite, un graphe comme représenté sur la figure 4 est obtenu, montrant la relation entre le sianal de lecture H F crête à crête et la profondeur O de la rainure de guidage de piste PG Il faut noter que la valeur du signal de lecture H F crête à crête est obtenue en explorant la rainure de guidage de piste suivant la direction d'alignement avec un point lumineux de lecture, d'une distance correspondant à une longueur d'onde d'écriture PO La description sera maintenant faite en regard de la figure 4. ' Sur la figure 4, les courbes a à h indiquent. respectivement les cas dans lesquels les coefficients de réflexion complexe r et r de la matière d'enre- gistrement avant et après l'écriture de données sont -_ -2536895 données par: r 1 = R 1 exp e 1 r 2 = R 2 ex P 2 o R 1 et R 2 sont des valeurs absolues des coefficients - de réflexion complexe de la matière d'enregistrement avant et après l'écriture de données et 1 et 02 sont 1 2 des phases de la lumière de lecture réfléchie avant et àaprès l'écriture de données sur la matière d'enreqistrement satisfaisant j Ir 112 = 0,1 Ir 2 J 2 = 0,3 o Ir r etir 212 sont les coefficients de réflexion- - d'énergie; et la différence de phase G est donnée par -2 e 1 est O (courbe a), 45 -(courbe b), 90 (courbe c), (courbe d), 1800 (courbee), 225 (-135)o (courbe f), 270 (-90) (courbe q), et 315 (-45) ' (courbe h) Dans chacun de ces cas, la profondeur O de la rainure de quidaqe de piste PG qui est donnée par 2 0 = 2 n d/J 27 a été modifiée continuellement de + 180 à -180 (t+/2 à)/2) en supposant que la lumière de-lecture L avant une lonqueur d'onde est transmise par un support ayant un indice de réfraction N et couvrant la rainure de quidaqe de piste PG, et que le point lumineux est- incident sur la rainure de quidaqe de piste PG ayant un- pas réel d'comme le montre la fiqure 5. D'autres conditions des données-ci-dessus sont également indiquées; %/p 0,6 - 0 =,4 /q = 0,4 L'examen de ces courbes a à h obtenu de cette manières montre que les valeurs du siqnal de lecture crête à crête ont des valeurs maximales aux valeurs spécifiques de la profondeur O des rainures de quidaqe de piste PG, en fonction des valeurs de la différence de phase de e. La figure 6 A montre un graphe obtenu sur la base des courbes de la fiqure 4, sur lequel des points o les valeurs crête à crête du siqnal de lecture sont maximales sont tracés pour montrer la relation entre la profondeur 0 de la rainure de guidage de piste PG et la différence de phase O pour laquelle la valeur du sianal de lecture est maximale. La figure 6 B est un graphe similaire obtenu dans des conditions similaires à l'exception près que les conditions suivantes sont données: Ir 12 = 0,1 r 212 =' 0,2 Il apparaît en regard des qraphes des figures 6 A et 6 B que, avec les variations de coefficient de réflexion complexe r et r 2 avant et après l'écriture de données sur la matière d'enregistrement, si R 1 c'est-à-dire si la partie d'écriture ou la qualité - d'écriture de la matière d'enregistrement a une valeur absolue accrue (coefficient de réflexion d'énergie) du coefficient de réflexion complexe et si e = e 2 01 > O (quand la différence de phase est positive et que la phase avance), la profondeur O de la rainure de quidaqe de piste optimale PG guidage de piste optimale PG > 0. Le signe de la profondeur O de la rainure de quidaqe de piste PG est déterminé de manière que la profondeur O est négative quand la rainure de guidage -de piste est en creux, vue du côté de la lumière de lecture L comme le montre la figure 7 A, et qu'elle soit positive quand la rainure de quidaqe de miste PG est en saillie vue du -côté de la lumière de lecture L. Mais cela ne peut s'appliquer que dans les plaqges de différence de phases Q et de profondeur O données ci- apres: -180 -180 ó O O 180 Quand lç O l > 180 , si = 82 e > 0, quand sin C 0 Cela O 2 i O s'applique également quand t 01 référant à un mode particulier de réalisation. La figure 9 représente un disque d'enregistrement optique D à titre d'exemple d'un support d'enreqist-ement optique du type à réflexion utilisant de l'antimoniure de sélénium Sb 25 e 3. Une mince couche d'enregistrement 12 d'antimoniure de sélénium Sb 2 Se 3 est déposée sur une surface 11 a d'un substrat 11 de résine acrylique sur laquelle sont formées des rainures de guidage de piste PG Une couche 13 de bismuth et de tellure comme couches de protection est formée pour couvrir la couche d'enregistrement 12 La lumière de lecture L est incidente sur la couche d'enre- gistrement 12, par le dessus du substrat 11 Ainsi, le substrat 11 forme un milieu qui couvre les rainures de guidage de piste PG, avec un indice de réfraction n par lequel la lumière d'entrée et de sortie est transmise. L'épaisseur de la couche d'enregistrement 12 d'antimoniure de sélénium Sb 2 Se en matière d'enregis- 2 3 trement a été modifiée sur le disque d'enregistrement optique D ayant cette configuration et l'indice de réfraction et autre avant et après l'écriture de données, c'est-à-dire pour une partie d'écriture de données ou une cavité d'écriture et pour d'autres parties du disque respectivement ont été mesurés Sur la base des mesures obtenues, les coefficients de réflexion d'énerqie Iril 2 etlr 2 2 ainsi que les phases 81 et ' 2 ont été calculés et trancés sur la courbe de la figure 10 Avèc les variations d'épaisseur dela couche d'enregistrement 12 d'antimoniure de sélénium Sb 2 Se 3, les coefficients de O 10 réflexion d'énergie (courbe I = coefficient de réflexion d'énergie |r 1 t 12 avant l'écriture de données; courbe II = coefficient de réflexion d'énergie Ir 2 L 2 après l'écriture de données) et les phases (courbe III = phase 1 avant l'écriture des données, courbe IV = phase e 2 après l'écriture des données) varient comme le montre le graphe de la figure 10 Il apparaît en regard de la figure 10 que l'épaisseur optimale de la couche- d'enregistrement 12 d'antimoniure de sélénium Sb 2 Se est choisie de Dr 4 Frpnce 2 3 eschiidepwfrne dans la plage entre 400 A et 500 A. Quand l'épaisseur de la couche d'enregistrement 12 se situe dans cette plage, les coefficients de réflexion d'énergie de la matière d'enregistrement avant et après l'écriture de données sont donnés par: lr 12 = 0,1 Ir 21 2 = 0,3 et la différence de phase 8 avant et après l'écriture des données est indiquée par: = 82 1 8 O- est positive et la phase est avancée. La valeur du signal de lecture crête à crête a été mesurée pour différentes valeurs de la profondeur 0 de la rainure de guidage de piste:PG quand l'épaisseur de la couche d'enregistrement 12 d'antimoniure de sélénium Sb 2 Se était 400 A (courbe A), 450 A (courbe B) et 500 A 2 3 (courbe C) respectivement La courbe de la figure 11 a ainsi été obtenue. Il apparaît en regard de cette courbe que si l'antimoniure de sélénium Sb 2 Se 3 est utilisée comme matière d'enregistrement, la profondeur optimale de- la rainure de guidage de piste PG qui donne une valeur maximale du signal de lecture crête à crête est O = -90 . Un support d'enregistrement optique du type à réflexion-selon l'invention peut être une carte d'enregistrement optique, une feuille d'enregistrement optique similaire, plutôt qu'un disque d'enreqistrement optiaue En outre, il n'est pas nécessaire que la matière d'enregistrement soit formée sur toute la surface d'un disque dans lequel des rainures de guidage de piste sont formées, il suffit-qu'elles soient formées sur la partie d'une surface qui reçoit-la lumière de lecture La. lumière de lecture peut être directement incidente sur la matière d'enregistrement, à travers l'air ou autre, -sans l'intermédiaire d'un substrat. Telle qu'elle est utilisée ici, l'expression' "avant et après l'écriture des données sur la matière d'enregistrement" désigne une partie de la matière d'enregistrement sur laquelle des données ne sont pas écrites et une partie de la matière d'enregistrement sur laquelle des données sont écrites, c'est-à-dire une qualité d'écriture -Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple nullement limitatif sans sortir du cadre de l'invention. 35. REVENDICATIONS 1 Support d'enreaistrement ontique du type à réflexion, pouvant recevoir une écriture, sur une surface de laquelle sont formées des rainures de guidage de piste (PG), une couche ( 12) d'une matière d'enregis- trement dont le coefficient de réflexion d'énergie est augmenté dans une partie d'écriture (PT) par l'écriture de données, caractérisé en ce que les rainures de quidaqe de piste (PG) sont formées de manière que leur profondeur (O 0) soit donnée par: 00 = 2 n d/P 2 n (o N est l'indice de réfraction de l'agent( 11) qui couvre lesdites rainures de guidage de piste (PG) et qui transmet la lumière de lecture (L) d'entrée et de sortie, (d) est le pas réel desdites rainures de guidage de piste (PG) et est la longueur d'onde de la lumière de lecture (L) satisfaisant: (a) sin O O et (b) sinç O > O pour 92 01 R 1 o (r 1 et r 2) sont des coefficients de réflexion complexes avant et après l'écriture de données sur ladite matière d'enregistrement et (R 1 et R 2) sont des valeurs absolues de coefficient de réflexion complexe avant et après l'écriture de données sur ladite matière d'enregistrement. 2 Support d'enregistrement optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière d'enregistrement est un élément choisi dans le qrou De comprenant l'antimoniure de sélénium (Sb 25 e 3) et l'oxyde de tellure (Te Ox; o x 1).