(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１とλ２の異なる光を用い、それぞれ別々に第１記録層、および中間層を介在させて第１記録層と積層される第２記録層の各信号を読み出す方式の波長多重メモリであって、
前記第１記録層を構成する材料として、Ｄｙ３−ＸＢｉＸＦｅ４．０Ｃｏ０．４Ｇｅ０．３Ｏ１２（０＜Ｘ＜０．４）を用い、
前記第２記録層を構成する材料として、Ｙ１．８Ｂｉ１．８Ｆｅ３．０Ａｌ1．３Ｏ１２、Ｄｙ２．４Ｅｒ１．３Ｆｅ４．３Ｏ１２、またはＤｙ３．５Ｇｅ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２のいずれかを用いること、
を特徴とする波長多重光メモリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書き換え可能な波長多重光メモリに係り、特に、磁気光学効果の大きさが異なる記録層を積層することにより波長多重記録および読み出しを可能にして記録容量を著しく増大させた波長多重光メモリに関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、書き換え可能な波長多重光メモリに関するもので、特定波長域で磁気光学効果が大きい記録層を積層して光磁気メモリを形成し、各々の記録層に書き込まれた情報を、各記録層の磁気光学効果の大きさの違いにより選択的な読み出しを可能にして、高密度化を達成したものである。この波長多重光メモリは、画像や音声、コンピューター等の大容量メモリとして利用できる。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、光磁気ディスクの記録層にはテリビウム・鉄・コバルト（ＴｂＦｅＣｏ）の非晶質合金膜が用いられている。この光磁気ディスクでは、ディスク基板に設けてあるトラッキングサーボ用の溝、いわゆるグルーブに従ってレーザーを集光し、その集光したレーザー（集光スポット径は１μｍ程度）により、情報の記録再生が行われている。また、さらなる高密度化のため、磁気超解像の適用や、光源の短波長化による記録スポットの微小化などが進められている。
【０００４】
一方、テリビウム・鉄・コバルト（ＴｂＦｅＣｏ）のような非晶質の記録層を多層にし、多値記録方式で記録容量を高めるという提案もされている。しかし、この場合では各記録層の光吸収損失が大きく、かつカー効果を用いているためＣＮ比は向上しないという欠点がある。
【０００５】
また、本発明者は先に、ファラデー効果を応用した波長多重記録用光磁気メモリ（特願平３−２２１８６２号）を提案しているが、この提案時点では、記録容量の高密度化に有利な短波長域において波長多重記録が可能な材料は明らかになっていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、記録層を積層し各記録層に情報を書き込む多層記録方式ではその層数に比例して記録容量が増大する。しかし、読み出しの際には積層したすべての記録層からの光信号が重畳されるために、特定の記録層に書かれた信号のみを分離して読み出すことは非常に困難であり、これを可能にした光磁気メモリは実用化されていない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、波長多重方式で読み出しを行うことにより、光磁気記録において高密度化を達成することのできる波長多重光メモリを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者達は、書き換え可能で、かつ大容量の光磁気メモリを開発することを目的として、種々の希土類・鉄・ガーネットと、それらを積層化した膜を作製し磁気光学効果および光吸収スペクトルの測定などを行い、研究を重ねた結果本発明に到達したものである。本発明では、光吸収と磁気光学効果が存在する材料を記録媒体として選び、磁気光学効果の波長特性が異なる記録層を積層し、目的の記録層に焦点を合わせて選択的に書き込み、書き込まれた情報を各層に対応した波長の光で読み出す、すなわち波長多重方式で読み出しを行うことにより、光磁気記録において、高密度化を達成したものである。
【０００９】
すなわち、本願発明は、波長λ１とλ２の異なる光を用い、それぞれ別々に第１記録層、および中間層を介在させて第１記録層と積層される第２記録層の各信号を読み出す方式の波長多重光メモリであって、前記第１記録層を構成する材料として、Ｄｙ３−ｘＢｉｘＦｅ４．０Ｃｏ０．４Ｇｅ０．３Ｏ１２（０＜ｘ＜０．４）を用い、前記第２記録層を構成する材料として、Ｙ１．８Ｂｉ１．８Ｆｅ３．０Ａｌ1．３Ｏ１２、Ｄｙ２．４Ｅｒ１．３Ｆｅ４．３Ｏ１２、またはＤｙ３．５Ｇｅ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２のいずれかを用いることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施の形態である波長多重記録用光メモリの断面構造を示している。この波長多重光メモリは、基板１と、この基板１上に積層された第１記録層２と、この第１記録層２上に積層され、ファラデー回転角の大きさが無視できる材料から構成された中間層３と、この中間層３上に積層され、第１記録層２とはファラデー回転角の大きさが異なる材料で構成された第２記録層４とを備えている。
【００１４】
この波長多重光メモリを用いた波長多重読み出しの基本原理を図２に示す。図２に示すように、第１記録層２のファラデー回転角θｆ  （１）は波長λ２  で０に、第２記録層４のファラデー回転角θｆ  （２）は波長λ１  で０になるとすると、波長λ２  の読み出し光では第２記録層４の情報は読めるが、第１記録層２の情報は読むことはできない。同様に波長λ１  の光では第１記録層２の情報は読めるが、第２記録層４の情報は読めないので、波長λ１  と波長λ２  の各光を用いることによって各記録層２，４からの情報を別々に読み出すことができる。また任意の波長λｘ  では両方の信号は重畳されるが、記録層２，４間のファラデー回転角θｆ  に差が生じるような波長λを選び、各記録層２，４からの信号を分離しても読み出すことができる。
【００１５】
上記波長λｘ  の光を用い、重畳されている信号を分離して読み出す方式に適している第１記録層２を構成する材料としては、Ｄｙ２．７  Ｂｉ０．４  Ｆｅ４．０  Ｃｏ０．４  Ｇｅ０．６  Ｏ１２、第２記録層４を構成する材料としては、Ｄｙ１．０  Ｂｉ１．８  Ｆｅ３．６  Ｇａ１．６  Ｏ１２が好適である。
【００１６】
また、波長λ１  とλ２  の光を用い、それぞれ別々に読み出す方式の波長多重光メモリの材料組成は、第１記録層２として、Ｄｙ３−ｘ  Ｂｉｘ  Ｆｅ４．０  Ｃｏ０．４  Ｇｅ０．３  Ｏ１２（０＜ｘ＜０．４）、第２記録層４として、Ｄｙ１．０  Ｂｉ１．８  Ｆｅ３．６  Ｇａ１．６  Ｏ１２とＹ１．８  Ｂｉ１．８  Ｆｅ３．０  Ａｌ１．３  Ｏ１２、Ｅｒ２．０  Ｂｉ０．９  Ｆｅ５．１  Ｏ１２、Ｄｙ２  Ｂｉ１  Ｆｅ５  Ｏ１２、Ｄｙ２．４  Ｃｅ０．９  Ｆｅ４．６  Ｏ１２、Ｄｙ２．４  Ｅｒ１．３  Ｆｅ４．３  Ｏ１２、Ｄｙ２．４  Ｓｍ１．１  Ｆｅ４．６  Ｏ１２、Ｄｙ３．５  Ｇｅ０．４  Ｆｅ４．１  Ｏ１２が好適である。
【００１７】
さらにまた、波長λ１  とλ２  の光を用いてそれぞれ別々に読み出す方式の波長多重光メモリの第１記録層２を構成する材料としてＹ２．１  Ｂｉ０．５  Ｆｅ３．８  Ｃｏ０．４  Ｇｅ０．６  Ｏ１２を用いると、第２記録層４を構成する材料としてＤｙ１．０  Ｂｉ１．８  Ｆｅ３．６  Ｇａ１．６  Ｏ１２が好適である。
【００１８】
また、中間層３は希土類・鉄・ガーネット中の鉄（Ｆｅ）をインジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），ニッケル（Ｎｉ），マンガン（Ｍｎ），アルミニウム（Ａｌ）等で多量置換して室温で常磁性体にした膜でよいが、ＳｉＯ２  のような透明で磁性を示さないものを用いてもよい。この実施の形態の多層膜は種々のガラス基板上または、ガドリニウム・ガリウム・ガーネットＧＧＧ（Ｇｄ３  Ｇａ５  Ｏ１２）  ，ＮＯＧ（ＣａやＺｒなどの陽イオンを添加したＧｄ３  Ｇａ５  Ｏ１２），ネオジム・ガリウム・ガーネットＮＧＧ（Ｎｄ３  Ｇａ５  Ｏ１２），サマリウム・ガリウム・ガーネットＳＧＧ（Ｓｍ３  Ｇａ５  Ｏ１２）などの単結晶基板１上にスパッタ法や、蒸着法、レーザーアブレーション法等で製膜するのが好ましいが、ＭＯＣＶＤ法、ＬＰＥ法、ゾルゲル法等によっても作製することができる。
【００１９】
このように、この実施の形態における波長多重光メモリでは、複数の記録層からの信号を選択的に読み出すことができる。すなわち、記録層をｎ層にするとｎ枚分の記録容量になる。さらに、反射膜を中間に入れることにより、両面から書き込み読み出しができる反射方式のメモリができ、これにより記録容量はさらに２倍に増える。
【００２０】
次に本発明に係る波長多重メモリの参考例および具体的な実施例を説明する。
【００２１】
《参考例１》
１層目（第１記録層２）にＤｙ２．７Ｂｉ０．４Ｆｅ４．０Ｃｏ０．４Ｇｅ０．６Ｏ１２（厚さ１．９μｍ）、２層目（中間層３）にＤｙ１．４Ｂｉ１．４Ｆｅ２．０Ｇａ３．２Ｏ１２（厚さ１．２μｍ）、３層目（第２記録層４）を構成する材料としてＤｙ１．０Ｂｉ１．８Ｆｅ３．６Ｇａ１．６Ｏ１２（厚さ０．５μｍ）を積層した３層膜を作製すると共に、その第１記録層２および第２記録層４とそれぞれ同じ組成の単層膜を作製し、これら３層膜と２つの単層膜の各ファラデー回転スペクトルを測定したところ、図３に示す結果を得た。
【００２２】
第１記録層２は、Ｄｙ３  Ｆｅ５  Ｏ１２のジスプロシウム（Ｄｙ）をビスマス（Ｂｉ）で、鉄（Ｆｅ）をコバルト（Ｃｏ）とゲルマニウム（Ｇｅ）で置換しているため、複雑な波長特性を示し、波長０．６μｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザーの発振波長付近）でファラデー回転角の符号は負であるがその絶対値は大きい。また、波長０．５μｍ（アルゴンレーザーの発振波長付近）でもファラデー回転角の符号は負で絶対値が大きくなっている。第２記録層４のファラデー回転角は、０．５μｍ付近で最大値となった。
【００２３】
一方、３層膜のファラデー回転スペクトルは、前記第１記録層２と第２記録層４のファラデー回転角の合成になっており、波長０．５μｍで正、０．６μｍで負のピークを示した。なお、各記録層の吸収損失が等しい場合、読み出し信号強度はファラデー回転角に比例する。
【００２４】
３層膜と、この３層膜を構成する各記録層と同じ組成の単層膜の波長０．５４μｍと０．５９μｍにおけるファラデーループを測定した。その結果を図４（ａ），（ｂ）と、図５（ａ），（ｂ）に示す。
【００２５】
波長を変えるとファラデー回転角の大きさも変化する。３層膜では保磁力Ｈｃとファラデー回転角θｆ  の大きさが異なる２つのループが重畳されているような異常な形状を示した。単層膜の実験結果より、第１記録層２の保磁力Ｈｃ（１）  は４ｋＯｅで、第２記録層４の保磁力Ｈｃ（２）  は０．５ｋＯｅ程度であり、３層膜の異常ファラデーループはこの２つの単層膜のループの合成になっていることがわかった。
【００２６】
これらの結果から、第１記録層２と第２記録層４の磁気モーメントは独立に動作しているので、２枚の記録層と同等であり、各層に対応した読み出し光を用いることによって、信号を独立に読み出せることが確認された。なお、図３の３層膜のファラデー回転スペクトルから、読み出し波長を０．５μｍと０．６μｍにすると、波長選択性はさらに向上することも確認された。
【００２７】
《実施例１》
第１記録層２を構成する材料として、Ｄｙ３−ｘＢｉｘＦｅ４．０Ｃｏ０．４Ｇｅ０．３Ｏ１２（ｘ＝０．１４）を用い、第２記録層４を構成する材料として、Ｄｙ１．０Ｂｉ１．８Ｆｅ３．６Ｇａ１．６Ｏ１２（実線で表示）を用いた光メモリを試作してそのファラデー回転スペクトルを測定したところ、図６に示す結果を得た。図中点線は、第１記録層、実線は第２記録層の各ファラデー回転スペクトルを示す。
【００２８】
図中縦線で示したように、波長０．４５μｍの波長では第２記録層４のファラデー回転角は０であるが、第１記録層２のファラデー回転角はほぼ最大値を示す。逆に波長０．５μｍでは、第１記録層２のファラデー回転角は０で、第２記録層４のファラデー回転角は最大値になることがわかった。すなわち、波長０．４５μｍの光では第１記録層２の信号を、波長０．５μｍの光では第２記録層４の信号を選択的に読むことができるので、クロストークの非常に少ない波長多重読み出しができることが確認できた。また、第２記録層４を構成する材料として、Ｄｙ１．０Ｂｉ１．８Ｆｅ３．６Ｇａ１．６Ｏ１２、Ｙ１．８Ｂｉ１．８Ｆｅ３．０Ａｌ１．３Ｏ１２、Ｅｒ２．０Ｂｉ０．９Ｆｅ５．１Ｏ１２、Ｄｙ２Ｂｉ１Ｆｅ５Ｏ１２、Ｄｙ２．４Ｃｅ０．９Ｆｅ４．６Ｏ１２、Ｄｙ２．４Ｅｒ１．３Ｆｅ４．３Ｏ１２、Ｄｙ２．４Ｓｍ１．１Ｆｅ４．６Ｏ１２、Ｄｙ３．５Ｇｅ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２を用いた場合も、良好な読み出しができた。
【００２９】
なお、第１記録層２のＢｉ量は０＜ｘ＜０．４が良く、最適値は、０．１４であることも確認された。
【００３０】
《参考例２》
第１記録層２を構成する材料として、Ｙ２．１Ｂｉ０．５Ｆｅ３．８Ｃｏ０．４Ｇｅ０．６Ｏ１２、第２記録層４を構成する材料として、Ｄｙ１．０Ｂｉ１．８Ｆｅ３．６Ｇａ１．６Ｏ１２を用いた光メモリを試作して、波長０．５μｍと波長０．６μｍの２つの読み出し光を使用したところ、クロストークの少ない読み出しができた。
【００３１】
《実施例２》
上記参考例１，２、実施例１，２において、第１記録層２と第２記録層４を入れ替えた光メモリを試作してその波長選択性等を調べた結果、特性上何ら変化しないことも確認された。
【００３２】
《比較例１》
記録層を構成する材料として、Ｄｙ２．８  Ｂｉ０．２  Ｃｏｙ  Ｇｅｙ  Ｆｅ５−２ｙＯ１２（ｙ＞１．５）とＤｙ２．３  Ｎｄ０．９  Ｆｅ４．８  Ｏ１２を用いたものを比較例として試作して実験を行った結果、波長多重読み出しができないことが確認できた。
【００３３】
なお、上記実施の形態および各実施例で示したＤｙ３  Ｆｅ５  Ｏ１２の中のジスプロシウム（Ｄｙ）を置換できる希土類イオンとしては、プラセオジム（Ｐｒ），ユウロピウム（Ｅｕ），ガドリニウム（Ｇｄ），テルビウム（Ｔｂ），ホルミウム（Ｈｏ），ツリウム（Ｔｍ），イッテルビウム（Ｙｂ），ルテチウム（Ｌｕ）があり、鉄（Ｆｅ）を置換できるイオンとしては、インジウム（Ｉｎ），亜鉛（Ｚｎ），ニッケル（Ｎｉ），マンガン（Ｍｎ），クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ）などがあり、これらを添加することにより飽和磁化の強さや保磁力、キュリー温度などの磁気特性を改善できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、波長λ１とλ２の異なる光を用い、それぞれ別々に第１記録層、および第２記録層に記録された各信号をクロストークの少ない状態で読み出すことが可能となる。また、光吸収と磁気光学効果が存在する材料を記録媒体として選び特定波長域で磁気光学効果が大きい記録層を積層して光磁気メモリを形成し、各々の記録層に書き込まれた情報を各記録層の磁気光学効果の大きさの違いにより選択的な読み出しを可能にして高密度化を達成することができる。
【００３６】
また、本願発明によれば、ファラデー回転角が異なる記録層を複数種積層して波長多重読み出しが可能な光磁気メモリを構成することにより、記録層の分だけ記録容量を増やすことができ、その結果、画像やコンピューターなどの大容量メモリとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である波長多重光メモリの断面構造を示す説明図である。
【図２】本発明に係る波長多重光メモリにおける読み出しの原理を示す説明図である。
【図３】本発明に係る波長多重光メモリである多層膜（第１記録層：Ｄｙ２．７  Ｂｉ０．４  Ｃｏ０．４  Ｇｅ０．６  Ｆｅ４．０  Ｏ１２、中間層：Ｄｙ１．４  Ｂｉ１．４  Ｇａ３．２  Ｆｅ２．０  Ｏ１２、第２記録層：Ｄｙ１．０  Ｂｉ１．８  Ｇａ１．６  Ｆｅ３．６  Ｏ１２）と、その第１記録層および第２記録層とそれぞれ同じ組成の単層膜のファラデー回転スペクトルを示す説明図である。
【図４】本発明に係る波長多重光メモリである３層膜と各単層記録層（第１記録層と第２記録層）の波長０．５４μｍにおけるファラデー回転ヒステリシスループを示す説明図である。
【図５】本発明に係る波長多重光メモリである３層膜と各単層記録層（第１記録層と第２記録層）の波長０．５９μｍにおけるファラデー回転ヒステリシスループを示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２における波長多重光メモリの記録層であるＤｙ３．２  Ｂｉ０．１  Ｃｏ０．４  Ｇｅ０．３  Ｆｅ４．０  Ｏ１２と、Ｄｙ１．０  Ｂｉ１．８  Ｇａ１．６  Ｆｅ３．６  Ｏ１２の各ファラデー回転スペクトルを示す説明図である。
【符号の説明】
１  基板（ガラスもしくは単結晶基板）
２  第１記録層
３  中間層
４  第２記録層
【図１】
0003607013.tif 000002
【図２】
0003607013.tif 000003
【図３】
0003607013.tif 000004
【図４】
0003607013.tif 000005
【図５】
0003607013.tif 000006
【図６】
0003607013.tif 000007