(57)【要約】【課題】光記憶媒体(10)で使用される材料を特性判定するための試験装置を提供すること。【解決手段】この試験装置は、入射レーザビーム(21)を光記憶媒体(10)に導くように意図されたレーザ源(20)を備え、入射レーザビーム(21)は、光記憶媒体(10)に到達する前にかつ反射レーザビーム(25)としてそこで反射する前に、焦点調節用対物レンズ(22)を通過する。試験装置は、レーザ源(20)と焦点調節用対物レンズ(22)の間に位置し、入射レーザビーム(21)の開口数を焦点調節用対物レンズ(22)の開口数未満に縮小するための絞り(23)と、焦点調節用対物レンズ(22)を横切った後であるが絞り(23)に到達する前の、反射レーザビーム(25)の横断面を捕捉するための捕捉装置(26)とをさらに備える。【選択図】図2
2010092581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射レーザビーム(21)を光記憶媒体(10)に導くように意図されたレーザ源(20)を具備してなる前記光記憶媒体(10)で使用される材料を特性判定する試験装置であって、前記入射レーザビーム(21)が、前記光記憶媒体(10)に到達する前にかつ反射レーザビーム(25)としてそこで反射される前に焦点調節用対物レンズ(22)を通過するようになっており、
前記レーザ源(20)と前記焦点調節用対物レンズ(22)の間に位置し、前記入射レーザビーム(21)の開口数を前記焦点調節用対物レンズ(22)の開口数未満に縮小するための絞り(23)と、前記焦点調節用対物レンズ(22)を横切った後であるが前記絞り(23)に到達する前の、前記反射レーザビーム(25)の横断面を捕捉するための捕捉装置(26)とを備えることを特徴とする、試験装置。
【請求項２】
前記絞り(23)が調節可能な開口を有する、請求項1に記載の試験装置。
【請求項３】
前記焦点調節用対物レンズ(22)が収集瞳を有し、前記反射レーザビーム(25)の前記横断面が前記焦点調節用対物レンズ(22)の前記収集瞳面内でスライスされる、請求項1または2に記載の試験装置。
【請求項４】
前記焦点調節用対物レンズ(22)が物体焦点面を有し、特性判定されるべき前記媒体の前記材料が前記物体焦点面内に配置される必要がある、請求項1から3のうちの一項に記載の試験装置。
【請求項５】
前記捕捉装置(26)が、CCDカメラまたはCMOSカメラの中に場合により一体化されるスクリーンまたは検出器である、請求項1から4のうちのいずれかに記載の試験装置。
【請求項６】
前記検出器(26)が中央部(26a)および前記中央部を取り囲む周辺部(26b)に分割され、前記入射レーザビーム(21)が特性判定されるべき前記材料の上で反射されしかもこの材料が光非線形材料(12)である場合に現れる外環(31)を、前記周辺部が検出するように意図され、この環が前記材料の非線形性についての情報を含む、請求項5に記載の試験装置。
【請求項７】
前記中央部(26a)および/または前記周辺部(26b)が細分化される、請求項6に記載の試験装置。
【請求項８】
前記焦点調節用対物レンズ(22)と前記反射レーザビーム(25)のための前記捕捉手段(26)との間に配置された、前記入射レーザビーム(21)から前記反射レーザビーム(25)を分離するためのビーム分離手段(27)をさらに備える、請求項1から7のうちの一項に記載の試験装置。
【請求項９】
前記絞りが、前記入射レーザビーム(21)に関して前記ビーム分割手段(27)の上流に配置される、請求項7または8に記載の試験装置。
【請求項１０】
前記分離手段(27)が、半反射板と、回折格子と、4分の1波長板(27.2)に関連する偏光セパレータキューブ(27.1)とを備え、前記4分の1波長板(27.2)が前記反射レーザビーム(25)に関して前記偏光セパレータキューブ(27.1)の上流にある、請求項7から9のうちの一項に記載の試験装置。
【請求項１１】
前記焦点調節用対物レンズ(22)が固体液浸レンズ(22.1)を備え、前記焦点調節用対物レンズ(22)が前記固体液浸レンズ(22.1)の他に少なくとも1つのレンズ(22.2)を備えるときに、前記固体液浸レンズ(22.1)が前記記憶媒体(10)に最も接近している、請求項1から10のうちの一項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記憶に使用される材料を特性判定するための試験装置に関する。これらの試験装置は、焦点を結んだレーザビームの影響を受ける薄層の記録能力、ならびに記録に続いて、それらがより低い強さのレーザビームで読み出されるときにコントラストを与えるそれらの能力、を特性判定することを可能にする。
【背景技術】
【０００２】
光記憶媒体において使用される材料を特性判定するための試験装置は、例えば、特許文献１の形でも発行されている、非特許文献１を通して知られている。そのような試験装置を図1に示す。この試験装置は、データがその上に書き込まれるべき記憶媒体2を観測するための区画(compartment)1を備える。観測区画は、偏光顕微鏡タイプである。試験装置は、さらに、異なるが近似する波長の2つのレーザダイオード3、4を備える記録および試験区画を備える。例えば3の参照符号が付され、記録ダイオードと称される第1のダイオードは、パルス状の記録ビーム7を生成し、そのビーム7は、所与の開口数を有する対物レンズ5の働きで焦点を結ぶとき、マークを被験物2の上に記録するように意図されている。この対物レンズ5は、顕微鏡のものである。記録ビーム7は、記憶媒体2を変化させ、記憶媒体2の反射特性および回折特性に変化を引き起こす。もう一方のレーザダイオード4は、プローブビームと称され、書き込みビーム7よりも小さいパワーを有する連続的なレーザビーム8を生成する。プローブビーム8もまた、対物レンズ5を通過する。それは、反射率の変化を取り込むことを可能にする。2つのレーザビーム7、8は記憶媒体2により反射され、記録および試験区画の試験部に導かれる。この部分は、少なくとも1つの偏光ビームスプリッタ9および一対の検出器D1、D2を備える。試験装置の観測区画1は、記憶媒体ならびに記録ビームおよびプローブビームの位置を調整することを可能にする。それゆえ、パルス状の書き込みビーム7で書き込み試験を実施することが可能であり、これらの試験は、プローブビーム8により解析される。
【０００３】
記憶媒体のより小さなゾーンの上に最大のデータを記憶することが、ますます追求されている。非線形光特性を有する材料、ならびに「超解像光近接場構造」として知られ、Super-Rensとも称される技術を使用する記憶媒体は、数十ナノメータ程度の書き込み間隔でデータを記録することを可能にするが、従来のコンパクトディスク上では、その間隔は数百ナノメータにすぎない。非線形光特性を有する材料は、それを照射する光ビームの強さが、その屈折率によって決まる材料であることに留意されたい。
【０００４】
ところで、Masud Mansuripurらの試験装置は、記録材料の非線形性の効果を、検出器の段階において取り込むことを可能にできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際特許出願WO 00/57413号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Masud Mansuripurら、「Static tester for characterization of phase-change, dye-polymer, and magneto-optical media for optical data storage」、Applied Optics、vol 38、issue 34、7095〜7104頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上述の限界を示すことなく非線形光特性を有する記憶材料を試験することができる、光記憶媒体で使用される材料を特性判定する試験装置を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これを達成するために、本発明は、光記憶媒体で使用される材料を特性判定する試験装置であり、入射レーザビームを光記憶媒体に導くように意図されたレーザ源を含む。入射レーザビームは、光記憶媒体に到達する前でかつ反射レーザビームとしてそこで反射する前に、焦点調節用対物レンズを通過する。本発明によれば、試験装置は、レーザ源と焦点調節用対物レンズの間に位置し、入射レーザビームの開口数を焦点調節用対物レンズの開口数未満になるように縮小するための絞りと、焦点調節用対物レンズを横切った後であるが絞りに到達する前の、反射レーザビームの横断面を捕捉する捕捉装置とを備える。
【０００９】
絞りは、非線形効果の変化を観測し測定することを可能にするために、入射ビームの開口数の調節が可能となるように、調節可能な開口を有することが好ましい。
【００１０】
焦点調節用対物レンズは、収集瞳(collection pupil)を有し、反射レーザビームの横断面が、焦点調節用対物レンズの収集瞳面内でスライスされることが好ましい。
【００１１】
焦点調節用対物レンズは物体焦点面を有し、特性判定されるべき媒体の材料は、物体焦点面内に配置される必要がある。
【００１２】
捕捉装置は、場合によりCCDカメラまたはCMOSカメラの中に一体化されるスクリーンまたはイメージ検出器であってよい。
【００１３】
検出器は、中央部、およびその中央部を取り囲む周辺部に分割可能であり、周辺部は、入射レーザビームが特性判定されるべき材料の上で反射されかつこの材料が光非線形材料である場合に現れる外環を検出するように意図され、この環は材料の非線形性についての情報を含む。したがって、中央部により検出される情報を隠して、周辺部により検出されるもののみを考察することができる。
【００１４】
中央部および/または周辺部は細分化されうる。一定の偏光が楕円形のスポットを生成し、それにより、それらの長軸および短軸を位置づけることができる。
【００１５】
反射レーザビームの横断面を捕捉することができるように、ビーム分離手段が、入射レーザビームから反射レーザビームを分離するためにさらにもたらされ、焦点調節用対物レンズと反射レーザビームの捕捉手段の間に配置されてよい。
【００１６】
絞りは、入射レーザビームに関してビーム分離手段の上流に配置される。
【００１７】
分離手段は、半反射板と、回折格子と、4分の1波長板に関連する偏光セパレータキューブとを備えることができ、4分の1波長板は、反射レーザビームに関して偏光セパレータキューブの上流に位置する。
【００１８】
焦点調節用対物レンズの開口数を増加させるために、焦点調節用対物レンズは固体液浸レンズを備えることができ、焦点調節用対物レンズが固体液浸レンズの他に少なくとも1つのレンズを備えるときは、固体液浸レンズは記憶媒体に最も近い。
【００１９】
本発明は、添付の図面を参照しながら、完全に非限定的な表示として与えられた代表的実施形態の説明を読めば、より深く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来技術の、光記憶媒体の材料の試験装置の概略図である(説明済み)。
【図２】本発明による試験装置の第1の実施形態を示す図である。
【図３Ａ】光非線形材料の効果を、従来技術の場合の捕捉手段により捕捉された反射レーザビームの横断面の段階で示す図である。
【図３Ｂ】光線形材料の効果を、従来技術の場合の捕捉手段により捕捉された反射レーザビームの横断面の段階で示す図である。
【図４Ａ】入射レーザビームの開口数が焦点調節用対物レンズの開口数に比較して意図的に縮小された場合の、入射レーザビームの横断面を示す図である。
【図４Ｂ】入射レーザビームの開口数が焦点調節用対物レンズの開口数に比較して意図的に縮小された場合の、光非線形材料層により反射されたレーザビームの横断面を示す図である。
【図５Ａ】分割された検出器の一変形を示す図である。
【図５Ｂ】分割された検出器の別の変形を示す図である。
【図６】本発明による試験装置の別の実施形態を示す図である。
【図７Ａ】入射レーザビームの開口数が焦点調節用対物レンズの開口数に比較して意図的に縮小された場合の、入射レーザビームの横断面を示す図である。
【図７Ｂ】入射レーザビームの開口数が焦点調節用対物レンズの開口数に比較して意図的に縮小され、固体液浸レンズを有する場合の、光非線形材料層により反射されたレーザビームの横断面を示す図である。
【図８Ａ】光線形材料層が存在する場合の、本発明の装置により得られた回折ローブの広さを示す図である。
【図８Ｂ】光非線形材料層が存在する場合の、本発明の装置により得られた回折ローブの広さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下で説明する種々の図の同一、同様、または同等の部品は、一図面から他の図面への移行を容易にするために、同一の参照番号を有する。
【００２２】
図の中で示す種々の部品は、図を見やすくするために、必ずしも同一の縮尺で示していない。
【００２３】
次に、図2を参照しながら、本発明による光記憶媒体10の材料を特性判定する試験装置に着目する。この例において、記憶媒体10は、順番に、光非線形材料層12で覆われ、次いで保護層13で覆われる基板11を備えるものとする。特性判定されるものは、この光非線形材料である。それは、超解像ディスクであってよい。基板11はポリカーボネートで作製されてよく、保護層13はニスであってよい。光非線形材料は、例えば、ガリウムひ素、アンチモン化インジウム、アンチモン化ガリウム、飽和性吸収体、または光屈折ポリマーであってよい。そのような材料は、記録または読み出しに使用されるレーザビームの強さに対して非線形に変化する屈折率を有する。記憶されるべきデータが記録され、記録中に非線形材料の変化が生成されるのは、光非線形材料層12の中である。一変形として、光非線形材料層は、場合により、単に、記憶されるべきデータが記録される下層をマスキングする層であってよい。
【００２４】
試験装置は、例えばレーザダイオードタイプで、入射レーザビーム21を記憶媒体10に導くように意図された、レーザ源20を備える。入射レーザビーム21は、焦点調節用対物レンズ22を通過し、特性判定されるべき材料、すなわちこの例における、記憶媒体10の光非線形材料層12の上に焦点を結ぶ。焦点調節用対物レンズ22とレーザ源20の間には、入射レーザビーム21が焦点調節用対物レンズ22の入り口において可能な限り平行であるために、コリメートレンズ24が配置されることが好ましい。コリメートレンズは、場合により、レーザ源内に、すなわちレーザダイオード内に一体化されてよい。本発明によれば、入射レーザビーム21の開口数を焦点調節用対物レンズ22の公称開口数未満の値まで人工的に縮小させるために、焦点調節用対物レンズ22に入る前の入射レーザビーム21の経路の中に、絞り23が挿入される。絞り23は、入射レーザビーム21に関してコリメートレンズ24の上流に配置されてよく、あるいは下流、すなわち、レーザ源20と、コリメートレンズの下流に配置される、後述する分離手段27との間に配置されてもよい。絞り23は、それゆえ照明瞳(illumination pupil)面内、すなわちレーザ源20と分離手段27の間の任意の位置に配置される。
【００２５】
コリメートレンズ24の直径は、いわゆる射出瞳(emission pupil)を画定し、焦点調節用対物レンズ22の直径は、いわゆる収集瞳または受光瞳(reception pupil)を画定する。
【００２６】
絞り23は、直径が調節可能な円形開口を有することが好ましい。入射レーザビーム21の開口数は、焦点調節用対物レンズ22の開口数の約40%から90%の間の値を有する。優先的な値は、例えば45%、60%、85%である。絞り23が調節可能であるという事実により、入射レーザビーム21に対して与えられる開口数の値を選択することが可能になる。これらの特定の値は、標準的な開口数の値ではない。
【００２７】
入射レーザビーム21は、特性判定されるべき材料、すなわち焦点調節用対物レンズ22の焦点面内にある媒体10の光非線形材料層12により反射され、反射レーザビーム25は、焦点調節用対物レンズ22を通過して戻る。反射レーザビーム25は、捕捉手段26により捕捉される。捕捉手段26は、焦点調節用対物レンズ22の収集瞳面、それゆえフーリエ面とも呼ばれる焦点面の対応物に相当する平面内に配置されることが好ましい。捕捉手段26は、きわめて単純に、場合によりCCDカメラまたはCMOSカメラの中に一体化される、スクリーンまたはイメージ検出器であってよい。有利な検出器を、以下により詳細に説明する。
【００２８】
光非線形材料層12による後方回折(back-diffraction)は、コリメートレンズ24の段階におけるフィールド分布(field distribution)より広い、焦点調節用対物レンズ22の収集瞳面内のフィールド分布を生成することが理解される。入射レーザビーム21の断面(section)および反射レーザビーム25の断面は、図2において、それぞれC1、C2の参照により示される。反射レーザビームの横断面C2は、捕捉手段26により与えられる。それは、入射レーザビーム21が光非線形材料層12の上に投影するスポット29の像に相当する。この像は、焦点調節用対物レンズ22を通して見られる。
【００２９】
焦点調節用対物レンズ22の両側において、入射レーザビーム21および反射レーザビーム25は同一の光路をたどるので、入射レーザビーム21により妨げられることなく反射レーザビーム25の横断面を捕捉できるように、分離手段27が使用される。これらは、例えば、4分の1波長板27.2と関連する偏光セパレータキューブ27.1により形成される偏光ベースの分離手段であってよい。一変形として、偏光セパレータキューブは、45°に置かれた半反射板で置き換えられることも可能である。4分の1波長板27.2は、入射レーザビーム21に関して偏光セパレータキューブ27.1の下流に位置する。
【００３０】
レーザ源20により放射された入射レーザビーム21は直線偏光され、偏光セパレータキューブ27.1により伝達される。従来技術におけるのと同様に、その後、入射レーザビーム21は、その直線偏光を円偏光に変換する4分の1波長板27.2を通過する。光非線形材料層12の上で反射した後、反射レーザビーム25は逆偏光(inverse polarization)を有する。反射レーザビーム25は、その直線偏光に戻す4分の1波長板27.2を通過する。次いでそれは、偏光セパレータキューブ27.1により、偏光セパレータキューブ27.1に到達する前に有していた方向と実質的に直角の方向に反射される。反射レーザビーム25は、捕捉手段26により捕捉される前に、光焦点調節手段28により焦点を結ぶ。
【００３１】
従来技術の試験装置に比較して、本発明による試験装置は、単一のレーザ源20のみ、および単一の波長のみを使用する。簡素化は明白である。
【００３２】
従来技術においては、光記憶媒体の材料の観測は、常に、入射レーザビームおよび反射レーザビームが同一の開口数を有するように設定されている入射レーザビームおよび反射レーザビームを用いる装置によりなされる。入射レーザビームおよび反射レーザビームは、同一の焦点調節用対物レンズを通過する。ここでは、入射レーザビームおよび反射レーザビームの間に開口数の不均衡は存在せず、非線形性の効果は視認できない。
【００３３】
図3Aは、光記憶媒体における、光非線形材料層の存在の効果を示す。この図は、入射レーザビーム21の働きにより非線形層12の上に形成されたスポット29の像30を示し、この像は、焦点調節用対物レンズ22を通して見られる。矢印は、入射レーザビーム21、およびその周りの、入射レーザビーム21の開口数の外側の反射レーザビーム25を表すために使用されている。
【００３４】
図3Bは、スポット29を形成する入射レーザビームの横断面30'を示す。入射レーザビーム21および反射レーザビーム25は、同一の開口数を有する。入射レーザビーム21の横断面30は、直径がNA.k0の実質的に一様な円形スポットの形をとる。NAは、記憶媒体を照射する入射レーザビームの開口数に相当し、またk0は、真空中の波数ベクトルに相当し、それは2π/λに等しく、λは入射レーザビームの真空中の波長である。
【００３５】
図3Aにおいて、スポットの像30は、もはや一様ではなく、それはより大きく、直径NA'.k0を有する。像30は、焦点調節用対物レンズ22を通して全体を見ることはできない。太字の点線は、焦点調節用対物レンズ22により考慮に入れられた像の輪郭線を表す。点線を超えて、非線形性により生成され、光非線形層の非線形性に関する情報を含む外環31が位置している。この環は見えない。
【００３６】
焦点調節用対物レンズ22の収集瞳の段階において捕捉されるスポット29の像30は、戻り瞳(return pupil)とも呼ばれる。
【００３７】
光非線形材料層12の中のスポットと、焦点調節用対物レンズ22の収集瞳面内で観測される反射レーザビーム横断面30との間には、光フーリエ変換関係が存在する。
【００３８】
光非線形層12の反射率の空間的広がりのある分布は、屈折率の局所変化の結果として生じる。一般的に2次の屈折率は、入射レーザビームの強さによって決まる変化の法則に従う。
【００３９】
このように、光非線形層12の段階において、反射レーザビーム25の光は、入射レーザビーム21の光の振幅と、それ自体が入射ビームの強さの分布により変化する反射率分布との積である。反射率曲線は、スポットの幅の1/2までありうる。
【００４０】
これは、焦点調節用対物レンズ22の収集瞳面内において、すなわち、ほぼフーリエ面内において、非線形材料層12上に形成するスポット29の像30の広がりを生じ、内側の直径がNA.koであり、外側の直径がNA'.koである外環31の形をとる。スポットの像は、焦点調節用対物レンズを通して見られる。入射レーザビーム21は、本発明の試験装置において意図的に縮小された開口数を有するので、像30は広がるが、スポット29はより制限される。
【００４１】
図4Aおよび図4Bは、光非線形材料を試験する場合の、本発明による試験装置により観測可能な像を示す。図4Aにおいて、意図的に縮小された開口数を有する入射レーザビームの横断面が示される。横断面は、意図的に縮小された直径を有する。
【００４２】
図4Bは、光非線形材料層上に投影されたスポットの像を示し、この像は焦点調節用対物レンズを通して見られ、焦点調節用対物レンズの収集瞳面内で捕捉される。入射レーザビームの開口数は縮小されているので、中央部は縮小された直径を有する。外環31は可視であり、それは、材料の光非線形性を表現することを可能にする。点線は、非線形性の最大の広がりを示す。これら2つの図において、背景の強さは捕捉面内の強さの分布を示す。
【００４３】
外環31の明るさは、非線形性の強さを表現することを可能にし、その広さは、主要な非線形性の実際の特質を伝える。
【００４４】
捕捉手段26は、開口数に対する外環31の広がり、ならびに焦点調節用対物レンズを通して見られるスポットの像の中央部に比べた、この照射された環により含まれる相対的なエネルギーを記録する役割を果たす。
【００４５】
測定を実施するために、連続入射レーザビーム、あるいはパルスの継続時間が1ないし数ナノ秒程度のパルス状入射レーザビームを使用することができる。読み出しは連続入射レーザビームでなされ、記憶はパルス状入射レーザビームでなされる。捕捉手段26が検出器である場合は、検出器は図5Aまたは図5Bで示されるように分割されうる。
【００４６】
図5Aにおいて、分割された検出器26は、4つの実質的に正方形の区分26.1から形成されうる中央部26aと、中央部を取り囲み、4つの実質的にL形の区分26.2から形成されうる周辺部26bとを含む。
【００４７】
それらが中央部26aに属ししても周辺部26bに属しても、区分26.1および区分26.2は互いに並んで配置される。区分26.1および区分26.2のそれぞれは、要素検出器の貼り付けにより形成される。要素検出器は示されていない。それらは、フォトダイオード、トランジスタ2個、トランジスタ5個と関連したCCD、CMOS、TFTの検出器であってよい。
【００４８】
中央部は、入射光ビームの焦点合わせおよび/または記憶媒体上のトラッキングとの連動(slaving)を確保するために、光読み出し装置および/または光記憶装置の中で既に使用されている標準検出器の方に偏在させることができる。
【００４９】
図5Bにおいて、検出器26は、今度は全体的に円形である。中央部26aは、4分の1の形の4つの区分26.1で形成可能であり、また周辺部26bは環状であり、4つの実質的に等しいストレッチ(stretch)26.2に細分化可能である。ストレッチ26.2のそれぞれは、4分の1形状の区分26.1と接することができる。
【００５０】
中央部26aは、反射レーザビームの焦点合わせ、およびスレービングのために用いることができる。周辺部26bは、外環の観測のために用いることができるが、スレービングのためにも働くことができる。
【００５１】
したがって、そのような分割された検出器26を用いて、中央部により取得された像を隠し、外側の部分により取得された像だけを考察することができる。
【００５２】
焦点調節用対物レンズ22の中に固体液浸レンズ22.1を使用することにより、反射レーザビーム25の開口数の増加を予測することが可能である。焦点調節用対物レンズ22が、直列に並んだいくつかのレンズ22.1、22.2を備えるとき、固体液浸レンズ22.1は、記憶媒体10に最も近い。この構成を、図6に示す。固体液浸レンズ22.1は、記憶媒体10の反対側に半球状の面を有する。
【００５３】
図7Aに、意図的に縮小された開口数を有する入射レーザビームの横断面を示す。横断面は、意図的に縮小された直径を有する。この図は、固体液浸レンズの存在により、すべての直径を増加させることが可能になること以外は、図4Aに類似する。それは、点線で示された観測可能限界を増加させる。
【００５４】
図7Bに、焦点調節用対物レンズ、またはこの対物レンズが備える固体液浸レンズの瞳面内の強さの分布を示す。入射レーザビームの開口数は縮小されているので、中央部は縮小された直径を有する。外環31は可視であり、それにより、材料の光非線形性を表現することが可能になる。点線は、フーリエ空間における観測可能限界を示す。この限界は、固体液浸レンズが存在するため、図4Aおよび図4Bの例と比べて増加している。これら2つの図において、背景の強さは、捕捉面における強さの分布を示す。
【００５５】
フーリエ空間において、すなわち焦点調節用対物レンズの収集瞳の空間において反射されたレーザビームの強さの分布の広がりは、スポットの表面積より小さな局限(confinement)を有する光非線形材料層の表面積における反射率のフーリエ変換の直接の結果である。捕捉手段26の空間におけるスカラ場Edetは、以下のように表すことができる:
【数１】
2010092581.tif 000003
P1は、NA.k0に等しい直径のディスクの関数を表し、NAは入射レーザビームの開口数を表す、
P0は、NA.k0に等しい直径の射出瞳の関数であり、この射出瞳は、図4Aおよび図7Aにおいて可視の内側のディスクに相当する、
rは、記憶媒体の位置xs、ysから検出器の位置である位置x、yに変換された反射率関数である、
FTはフーリエ変換である。
【００５６】
材料の光非線形性は、記憶媒体の位置xs、ys上に中心がある屈折率の変化を介して、幅
【数２】
2010092581.tif 000004
のガウシアン反射率曲線を導き、下式で与えられる:
【数３】
2010092581.tif 000005
βは単なるパラメータを表す。
【００５７】
フーリエ変換はまた、幅
【数４】
2010092581.tif 000006
のガウシアンであり、位相シフトされ、
【数５】
2010092581.tif 000007
で与えられる。
【００５８】
記憶媒体の上の反射率変化のゾーンは、カー効果による強さの分布に従い、カー効果は、材料の非線形性が2次である限り、下記のタイプの屈折率変化により導かれると考えられる:
【数６】
2010092581.tif 000008
Iは非線形材料における強さを表し、n0はIに無関係な屈折率の部分であり、n2はIに比例する屈折率の別の部分である。
【００５９】
比
【数７】
2010092581.tif 000009
は、スポット
【数８】
2010092581.tif 000010
のサイズより小さい。
【００６０】
反射率のフーリエ変換の広がりは、焦点調節用対物レンズの収集瞳より大きい。射出瞳P0の関数は、式(3)に相当する、より広い関数で式(1)に畳み込まれる。その結果は、射出瞳より大きい広さの関数となる。それゆえ、材料の光非線形性による情報を捕捉するためには、P0より広げられた関数P1により捕捉されることで十分である。
【００６１】
試験装置は、静的状況(static regime)において、すなわち試験装置に対して固定的である記憶媒体において、動的状況(dynamic regime)におけるのと同様に、すなわち試験装置に対して可動である記憶媒体に対するのと同様に、良好に動作することができる。記憶装置がディスクである場合は、それは、試験装置に対して相対的な回転運動が与えられ、その速度は毎秒数メートルに達することができる。
【００６２】
本発明による試験装置の利点は、それが、光非線形材料層の存在によるスポットの像の状態を、直接観測し評価する可能性を提供することである。たとえ非線形層が単なるマスク層であってデータはその下にある記録層に記録されるとしても、非線形層がどの程度記録の分解能を増加させ、マスク効果を光非線形材料層のそれぞれと結びつけることを可能にするかを直接説明することを、それは可能にする。図8Aおよび図8Bが参照される。
【００６３】
図8Aに、いかなる光非線形材料層をも示さない記憶媒体に対して動作する、本発明による試験装置を示す。その中にデータが記録され、それゆえ構造化される層(12'で参照される)は、光線形特性を有する。データは、p=(λ/2NA)のピッチで記録され、λはレーザ源(図示せず)により放射されるレーザビームの波長を表し、NAは入射レーザビーム21の開口数を表す。焦点調節用対物レンズ22の収集瞳の段階で得られる像40'は、非線形性を特徴づける環の広がりを欠いている。
【００６４】
図8Bにおいて、反対に、光非線形材料層12の存在のもとで、像40の段階において、外環31の定量化により、システムの解像度を評価すること、ならびにそれにより光非線形材料層を表現することが可能になる。
【００６５】
外環31の形から、super-RENSタイプの記憶媒体のためのマスクとして働くための光非線形材料層の性質を予測することが可能になる。本発明による試験装置で実施される測定は、光非線形材料の薄層を通して焦点を結ぶ理論モデルを用いて、非線形性の性質およびその強さ、ならびに理想的には材料の非線形感受性の自然係数に戻すことを可能にする。
【００６６】
試験装置のいくつかの実施形態を示し、詳細に説明したが、特に焦点調節用対物レンズおよびレーザビーム分離手段について、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更および改変が可能であることが理解されよう。
【符号の説明】
【００６７】
1  区画
2  記憶媒体
3  レーザダイオード
4  レーザダイオード
5  対物レンズ
7  レーザビーム
8  レーザビーム
9  偏光ビームスプリッタ
10  光記憶媒体
11  基板
12  光非線形材料層
12'  層
13  保護層
20  レーザ源
21  入射レーザビーム
22  焦点調節用対物レンズ
22.1  固体液浸レンズ
22.2  レンズ
23  絞り
24  コリメートレンズ
25  反射レーザビーム
26  捕捉手段、分割された検出器
26a  中央部
26b  周辺部
26.1  実質的に正方形の区分
26.2  実質的にL形の区分
27  分離手段
27.1  偏光セパレータキューブ
27.2  4分の1波長板
28  焦点調節手段
29  スポット
30  像、横断面
30'  横断面
31  外環
40  像
40'  像
C1  入射レーザビームの断面
C2  反射レーザビームの断面
D1  検出器
D2  検出器
FT  フーリエ変換
I  強さ
n0  Iに無関係な屈折率の部分
n2  Iに比例する屈折率の部分
k0  波数ベクトル
NA  開口数
P0  射出瞳の関数
P1  ディスクの関数
r  反射率の関数
λ  波長
【図１】
2010092581.tif 000011
【図２】
2010092581.tif 000012
【図３Ａ】
2010092581.tif 000013
【図３Ｂ】
2010092581.tif 000014
【図４Ａ】
2010092581.tif 000015
【図４Ｂ】
2010092581.tif 000016
【図５Ａ】
2010092581.tif 000017
【図５Ｂ】
2010092581.tif 000018
【図６】
2010092581.tif 000019
【図７Ａ】
2010092581.tif 000020
【図７Ｂ】
2010092581.tif 000021
【図８Ａ】
2010092581.tif 000022
【図８Ｂ】
2010092581.tif 000023
【外国語明細書】
2010092581.tif 000024
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