(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体及び誘電体を積層した多層共鳴素子において、
磁性体及び誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる２つの規則積層膜を備え、該両規則積層膜の間に、前記規則性から外れた厚さを有する、少なくとも磁性体を含む不規則膜を備えることを特徴とする多層共鳴素子。
【請求項２】
磁性体及び誘電体を積層した多層共鳴素子において、
相異なる誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる２つの規則積層膜を備え、該両規則積層膜の間に、前記規則性から外れた厚さを有する、少なくとも磁性体を含む不規則膜を備えることを特徴とする多層共鳴素子。
【請求項３】
前記両規則積層膜は、前記不規則膜を中心に対称な積層構造を有する請求項１又は２記載の多層共鳴素子。
【請求項４】
異なる光学特性を有する第１光学膜と第２光学膜とを有する多層共鳴素子において、
前記第１光学膜及び第２光学膜を、夫々の光学特性に応じて定まる第１光学膜の厚さ及び第２光学膜の厚さを有して、交互に積層して多層積層膜を構成し、該多層積層膜の略中央に前記第１光学膜及び第２光学膜の厚さと異なる厚さの磁性膜を介在せしめてあることを特徴とする多層共鳴素子。
【請求項５】
請求項１乃至第４のいずれかに記載の多層共鳴素子を用いてあることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項６】
磁性膜に情報を記録保持し、ビーム光の照射により前記情報を再生する光磁気記録媒体において、
相異なる誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる第１の規則積層膜、前記規則性から外れた厚さを有する磁性膜、及び前記第１の規則積層膜と同じ規則性を有する第２の規則積層膜をこの順に積層してあることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項７】
前記第１規則積層膜と第２の規則積層膜とは、前記磁性膜を中心に対称な積層構造を有する請求項６記載の光磁気記録媒体。
【請求項８】
前記磁性膜は希土類−遷移金属を用いてある請求項６又は７記載の光磁気記録媒体。
【請求項９】
前記第１又は第２の規則積層膜の前記磁性膜と反対の側に、金属を含む反射膜を形成してある請求項６乃至８のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１０】
前記磁性膜に、前記ビーム光のスポット径よりも小寸法の記録マークを形成してある請求項６乃至９のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１１】
前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は夫々、交互に積層されて対をなす相異なる誘電体の対数を３以上有している請求項６乃至１０のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１２】
前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は互いに、交互に積層されて対をなす相異なる誘電体の対数を異ならせてある請求項６乃至１１のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１３】
前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は互いに、前記誘電体の積層数を異ならせてある請求項６乃至１１のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１４】
前記誘電体としてＳｉＯ2 とＳｉＮとを用いている請求項６乃至１３のいずれかに記載の光磁気記録媒体。
【請求項１５】
前記誘電体の膜厚は、光学的再生を行なう際の光の波長と当該誘電体の屈折率とで定められる値に関して以下の関係を有する請求項６乃至１４に記載の光磁気記録媒体。
ｔ＜λ／（４Ｍ）
但し、ｔ：誘電体の膜厚
λ：再生光の波長
Ｍ：屈折率
【請求項１６】
磁性膜に記録保持された情報をビーム光の照射により再生する、請求項１２又は請求項１３に記載の光磁気記録媒体の再生方法であって、
前記第１及び第２の規則積層膜のうち、前記誘電体の対数又は層数が少ない規則積層膜の側からビーム光を照射し、前記磁性膜に記録された情報を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
【請求項１７】
磁性膜に記録保持された情報をビーム光の照射により再生する、請求項６乃至請求項１５のいずれかに記載の光磁気記録媒体の再生方法であって、
光磁気記録媒体で反射したビーム光に基づいて再生信号を得る過程と、得られた再生信号のレベルを３以上に分割する過程と、予め求められた各レベルに対応する情報パターンを用いて、前記再生信号から情報を再生する過程とを有することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
【請求項１８】
磁性膜に記録保持された情報をビーム光の照射により再生する、請求項６乃至請求項１５のいずれかに記載の光磁気記録媒体の再生方法であって、
光磁気記録媒体で反射したビーム光を受光する受光過程と、受光した光の偏光面の回転角度を検出する検出過程と、検出された回転角度を再生信号として情報を再生する過程とを有することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
【請求項１９】
前記受光過程では、光透過軸を中心に回転する検光子を透過したビーム光が受光され、前記検出過程では、前記検光子の回転角度に基づいて偏光面の回転角度が検出される請求項１８に記載の光磁気記録媒体の再生方法。
【請求項２０】
前記受光過程では、光透過軸を中心に所定の角度範囲内で反転する検光子を透過したビーム光が受光され、前記検出過程では、前記検光子の回転角度に基づいて偏光面の回転角度が検出される請求項１８に記載の光磁気記録媒体の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気光学効果を利用したデバイスに用いられる多層共鳴素子、光磁気記録再生により情報の記録再生を行なう光磁気記録媒体、及びその再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光磁気記録媒体はコンピュータにおける情報記録装置として普及している動画画像を取り扱うＰＣ（personal computer ）環境においては、さらなる大容量の記録、即ち高密度記録が可能な光磁気ディスクが求められている。記録密度を高めるためには、短い記録マークを形成する必要があるが、短い記録マークを形成した場合にはマーク間の波形干渉によって再生信号出力が小さくなる。そこで、マーク間の波形干渉を生ぜしめずに再生信号を得る再生方法として、磁気超解像（Magnetically Induced Super Resolution ）再生技術が種々提案されている。しかしながら、これら磁気超解像媒体は異なる磁気特性を有する複数の磁性膜を積層した構成であるために、各磁性層間の磁気特性及び交換結合力の制御が極めて難しく、媒体の大量生産が困難であり、また媒体の膜構成に合わせて記録再生装置を設定しなければならないという問題があった。
【０００３】
また一般的な光磁気ディスク、例えば、基板上にＳｉＮ膜，ＴｂＦｅＣｏ膜，ＳｉＮ膜及びアルミニウム膜をこの順に積層した構造の一般的な光磁気ディスクでは、大きな磁気光学効果を得るために、入射したレーザ光が膜内で無反射になるように構成されている。しかしながら、このような無反射条件を用いた光磁気ディスクにあっても、１度以上のカー回転角を得ることは不可能であり、短い記録マークの再生には適していないという問題があった。さらに、エバネッセント光を用いた光学、所謂、近接場光学を利用した光磁気記録媒体においては、その再生信号出力が小さいために、より大きな磁気光学効果を有する媒体が望まれている。
【０００４】
一方、光アイソレータの分野では、ＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット）を主成分とするガーネット単結晶膜が用いられているが、光損失を伴うためにその使用に限界があった。これを解決するために、本願発明者ら及び本願出願人は、ＹＩＧを主成分とするガーネット単結晶膜と誘電体とを交互に積層した多層構成の光アイソレータが、大きな光磁気光学効果と高い透過率とを有し、光損失が全くないことを見出している。また、本願発明者ら及び本願出願人は、これをさらに発展させた構成の磁気光学多層膜を特願平８−211756号にて提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特願平８−211756号にて提案している磁気光学多層膜は、磁性体と誘電体とを膜厚を不規則にして交互に積層した構成を有しており、極めて大きな磁気光学効果を得ることができる。しかしながら積層数が多大であり、全膜厚が厚いために、前述したような光磁気記録媒体、又はマイクロキャビティのような磁気光学効果を利用したデバイスへの実用性が低いという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、磁性体と誘電体とを厚さに規則性を持たせて交互に積層した規則積層膜を備え、その間に前記規則性から外れた厚さの磁性体を含む不規則膜を介在させることにより、実用的な全膜厚を有し、大きな磁気光学効果が得られる多層共鳴素子を提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、相異なる誘電体を厚さに規則性を持たせて交互に積層した規則積層膜を備え、その間に前記規則性から外れた厚さの磁性体を含む不規則膜を介在させることにより、実用的な全膜厚を有し、大きな磁気光学効果が得られる多層共鳴素子を提供することを目的とし、さらに、基板上に上述した多層共鳴素子を積層することにより、短波長のビーム光を用いた場合でも高出力再生が可能な光磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに本発明は、上述した光磁気記録媒体を再生する際に、再生信号を３以上に分割することにより、高密度記録された情報を再生できる光磁気記録媒体の再生方法を提供することを目的とする。さらにまた、光磁気記録媒体に照射した光の偏光面の回転角度を求め、これを再生信号とすることにより、さらに高出力再生が可能な光磁気記録媒体の再生方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る多層共鳴素子は、磁性体及び誘電体を積層した多層共鳴素子において、磁性体及び誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる２つの規則積層膜を備え、該両規則積層膜の間に、前記規則性から外れた厚さを有する、少なくとも磁性体を含む不規則膜を備えることを特徴とする。
【００１０】
本願発明者らは、ファブリ・ペロタイプのマイクロキャビティ構造を有し、磁気光学効果をエンハンスできる多層共鳴膜について、第21回日本応用磁気学会学術講演概要集（1997）p.284 及び日本学術振興会アモルファス・ナノ材料第147 委員会第57回研究会資料（9.10.15 ）p.p.19〜24にて発表している。以下に、その多層共鳴膜について説明する。
【００１１】
ファブリ・ペロ共振器による磁気光学効果のエンハンスメントは、日本応用磁気学会誌 p.131, vol.7, No2, 1983「ファブリ・ペロ共振を利用したファラデー回転素子」にて発表されている。ここでは、磁性体として磁気バブル用ＬＰＥ（Liquid Phase Epitaxial）ガーネットが用いられている。この共振器のファラデー回転角のエンハンスメントは固有の磁気光学効果の２倍程度であり、無反射条件の構成で得られるファラデー回転角とほぼ同程度であった。
【００１２】
本願発明者らは、所定の膜構成の多層共鳴膜が比較的少ない積層数で高い共鳴度を有し、極めて大きな磁気光学効果を示すことを見出した。まず、次世代光磁気記録媒体として期待されているＢｉ−ＹＩＧ（イットリウム鉄ガーネット）膜とＳｉＯ2 膜とを積層した多層膜の磁気光学効果を調べた。
【００１３】
ＮｍをＢｉ−ＹＩＧ膜の積層数、ＮｓをＳｉＯ2 膜の積層数とし、１つのＢｉ−ＹＩＧ層の記号を‘１’、１つのＳｉＯ2 層の記号を‘０’で表現した場合、Ｂｉ−ＹＩＧ層とＳｉＯ2 層との並びはＮ桁の二進数（ｂのＮ乗）で表わすことができる。膜構造は、この二進構造因子ｂＮと、１つのＢｉ−ＹＩＧ膜厚ｄｍ（またはＳｉＯ2 膜厚ｄｓ）を決定する磁性体密度Ｐｍ＝Ｎｍｄｍ／Ｄとを用いて一義的に定まる。計算により最適な膜構造を決定した。Ｎ＝１６としてｂのＮ乗＝（ＡＢＡＡ）ｈｅｘの構造因子を有する１６層多層膜について、ファラデー回転角θF 及び全回転角θ＝θF ×Ｎｍ×ｄｍを磁性体密度Ｐｍに対して求めた。図２２はその結果を示すグラフであり、横軸は磁性体密度を示し、縦軸は透過率、ファラデー回転角及び全回転角を示している。グラフから判るように、特定の磁性体密度Ｐｍ＝0.09，0.123, 0.291及び0.668 において高い透過率及び大きなファラデー回転角θF が得られている。
【００１４】
次に、より大きなファラデー回転角θF を調べるために、多層膜の（ＡＢＡＡ）ｈｅｘの全ての組合せについて、磁性体密度Ｐｍに対するファラデー回転角θF の値を調べた。図２３はその結果を示すグラフであり、横軸は磁性体密度Ｐｍを示し、縦軸は最大ファラデー回転角（θF ）max を示している。グラフから判るように、周期的なファラデー回転角θF の変動以外に明らかに大きなファラデー回転角θF が得られている。その多層膜の二進構造因子は、
（α）ｂＮ＝１０１０１０１０１１０１０１０１
（β）ｂＮ＝１０１０１００１１１０１０１０１
（γ）ｂＮ＝１０１０１０１１１１１１０１０１
であり、いずれの多層膜もＢｉ−ＹＩＧ膜とＳｉＯ2 膜とを交互に規則的に積層した膜の中央近傍に、ＳｉＯ2 膜と単位膜厚の複数分の厚みを有するＢｉ−ＹＩＧ膜とが存在している。
【００１５】
次に、２層分の厚さのＢｉ−ＹＩＧ層を中心としてその両側に（Ｂｉ−ＹＩＧ／ＳｉＯ2 ）×１６及び（ＳｉＯ2 ／Ｂｉ−ＹＩＧ）×１６の積層膜を形成した多層膜について特性を調べた。この構造の多層膜は０．２≦Ｐｍ≦０．８の範囲でほぼ全反射特性を示すが、唯一、磁性体密度Ｐｍ＝0.4585で光が透過する特性を有する。このことは結晶中に存在する不純物によって禁止帯中に新たな電子レベルが生じることに対応しており、フォトニッククリスタルの特長といえる。このユニークな透光性に伴って、Ｐｍ＝0.4585の膜はＢｉ−ＹＩＧ単層膜の略１６０倍のファラデー回転角θF ＝−１６deg/μｍに達する大きなファラデー回転角を示す。
【００１６】
この多層膜について、無反射膜（Ｐｍ＝0.1141）と干渉膜（Ｐｍ＝0.4585）との違いを調べるために、夫々の膜の膜厚方向の電場強度と偏光面の回転角θの変化を調べた。図２４及び図２５はその結果を示すグラフである。図２４は干渉膜について、図２５は無反射膜について示しており、夫々横軸は膜厚を示し、縦軸は電場強度及び偏光面の回転角を示している。図２４及び図２５に示すように、無反射膜では光が定在波的に膜全体に拡がって分布しているが、干渉膜では中心部分に光が強く局在化しており、この局在化がユニークな透光性と大きな磁気光学効果とをもたらすと言える。
【００１７】
以上の結果を踏まえて、ファブリ・ペロ構造の、強い光局在を示すフォトニッククリスタルについて、透過率及び磁気光学効果を調べた。図２６はこの多層共鳴膜の膜構成を示す断面図であり、磁性層をハッチングで示している。Ｂｉ−ＹＩＧからなる磁性層１１とＳｉＯ2 からなる誘電体層１２とを交互に積層した、前記規則積層膜たる反射層１３を、前記不規則膜たる中央層１４の両側に設けている。夫々の膜厚は、ファブリ・ペロ共鳴条件を満たすように、次のように選んだ。
ｄｍ・Ｎｍ＝ｄｓ・Ｎｓ＝λ／４
Ｄｍ・Ｎｍ＝ｍλ／２  （ｍ＝０，１，２，３…）
ここで、λ＝１．１５μｍ（共鳴波長）であり、Ｎｍ（＝２．３６）及びＮｓ（＝１．５８）は夫々Ｂｉ−ＹＩＧ膜及びＳｉＯ2 膜の屈折率である。
【００１８】
図２７は、この多層共鳴膜の全膜厚に対する透過率及びファラデー回転角を示すグラフである。横軸は全膜厚を示し、縦軸は透過率及びファラデー回転角を示している。反射層１３の構成数κと中央層１４の厚さを決定する整数ｍとをパラメータとして選んでいる。グラフから明らかなように、κ＝１１，ｍ＝１の場合に−２８deg/μｍの大きなファラデー回転角が得られることが判る。
【００１９】
第２発明に係る多層共鳴素子は、磁性体及び誘電体を積層した多層共鳴素子において、相異なる誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる２つの規則積層膜を備え、該両規則積層膜の間に、前記規則性から外れた厚さを有する、少なくとも磁性体を含む不規則膜を備えることを特徴とする。
【００２０】
本願発明者らはさらに以下のことを開示している。上述したように、磁性体と誘電体とを交互に積層した反射層１３を磁性体の両側に設けることにより、大きな偏光面の回転を得ることが判った。しかしながら、Ｂｉ−ＹＩＧ膜とＳｉＯ2 膜との多層膜の作製は困難である。そこで、反射層１３は光を多層膜中に閉じ込めるはたらきをすることから、異なる屈折率を有する誘電体層を交互に積層し、これを反射層１３として用いることが考えられた。
【００２１】
中央層１４にＢｉ−ＹＩＧを用い、その両側に反射層１３としてＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 の積層膜を設けて多層共鳴膜を作成した。この多層共鳴膜は、〔（ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 ）×８／（Ｂｉ−ＹＩＧ）／（ＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 ）×８〕構造である。ここで、ＳｉＯ2 の屈折率はＴｉＯ2 の屈折率よりも大きい。また、ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 の厚さｄｓ及びｄｔと、屈折率ｎｓ及びｎｔとを用いて、ｎｓ・ｄｓ＝ｎｔ・ｄｔ＝λ／４の条件となるように設計した。また、Ｂｉ−ＹＩＧ膜からなる中央層１４は、その厚さｄＭと屈折率ｎｍとについて、ｎｍ・ｄｍ＝λ／２の条件を満たす場合と、ｎｍ・ｄｍ＝λの条件を満たす場合との２通りを算出した。
【００２２】
図２８及び図２９はその結果を示すグラフである。図２８はｎｍ・ｄｍ＝λ／２の場合、図２９はｎｍ・ｄｍ＝λの場合であり、夫々、横軸は入射光の波長を示し、縦軸はファラデー回転角を示している。グラフから明らかなように、夫々の多層共鳴膜において、強い局在化が生じた波長で大きな磁気光学効果と高い透過率とを示すことが判った。
【００２３】
第３発明に係る多層共鳴素子は、第１又は第２発明において、前記両規則積層膜は、前記不規則膜を中心に対称な積層構造を有することを特徴とする。
【００２４】
第３発明にあっては、少なくとも磁性体を含む不規則膜に対して対称の膜構造を有することにより、共鳴効果が大きくなる。
【００２５】
第４発明に係る多層共鳴素子は、異なる光学特性を有する第１光学膜と第２光学膜とを有する多層共鳴素子において、前記第１光学膜及び第２光学膜を、夫々の光学特性に応じて定まる第１光学膜の厚さ及び第２光学膜の厚さを有して、交互に積層して多層積層膜を構成し、該多層積層膜の略中央に前記第１光学膜及び第２光学膜の厚さと異なる厚さの磁性膜を介在せしめてあることを特徴とする。
【００２６】
第４発明にあっては、磁性体，誘電体のように、固有の光学特性を有する光学膜を所定の厚さで積層しているので、中心部分に光が局在化する干渉膜を形成しており、多層共鳴膜の略中央に介在された磁性膜が大きな磁気光学効果を示す。
【００２７】
第５発明に係る光磁気記録媒体は、第１乃至第４発明のいずれかの多層共鳴素子を用いてあることを特徴とする。
【００２８】
第５発明にあっては、前記不規則膜、又は略中央にある磁性膜に情報が記録されるので、大きな磁気光学効果を得ることができ、高い再生出力を得る。
【００２９】
第６発明に係る光磁気記録媒体は、磁性膜に情報を記録保持し、ビーム光の照射により前記情報を再生する光磁気記録媒体において、相異なる誘電体を厚さに規則性を有して交互に積層してなる第１の規則積層膜、前記規則性から外れた厚さを有する磁性膜、及び前記第１の規則積層膜と同じ規則性を有する第２の規則積層膜をこの順に積層してあることを特徴とする。
【００３０】
第６発明にあっては、基板側に照射されたビーム光が第１の規則積層膜、磁性膜及び第２の規則積層膜の間で共鳴し、情報が記録保持される前記磁性膜で大きな磁気光学効果を得る。
【００３１】
第７発明に係る光磁気記録媒体は、第６発明において、前記第１規則積層膜と第２の規則積層膜とは、前記磁性膜を中心に対称な積層構造を有することを特徴とする。
【００３２】
第７発明にあっては、情報が記録保持される磁性膜の両側で、該磁性膜に対して対称の膜構造を有することにより、共鳴効果が大きくなる。
【００３３】
第８発明に係る光磁気記録媒体は、第６又は第７発明において、前記磁性膜は希土類−遷移金属を用いてあることを特徴とする。
【００３４】
第８発明にあっては、磁性膜にＴｂＦｅＣｏ，ＤｙＦｅＣｏのような希土類−遷移金属を用いることにより、成膜工程が容易になる。
【００３５】
第９発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第８発明のいずれかにおいて、前記第１又は第２の規則積層膜の前記磁性膜と反対の側に、金属を含む反射膜を形成してあることを特徴とする。
【００３６】
第９発明にあっては、金属を含む反射膜を備えることにより、媒体上の温度分布をコントロールすることができる。
【００３７】
第１０発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第９発明のいずれかにおいて、前記磁性膜に、前記ビーム光のスポット径よりも小寸法の記録マークを形成してあることを特徴とする。
【００３８】
第１０発明にあっては、温度に応じて特定の波長のビーム光が共鳴するので、再生時にビーム光の照射により生じた温度分布の所定の温度領域でのみ、磁気光学効果がエンハンスされる。従って、ビーム光のスポット内の一部領域で高い磁気光学効果が得られ、スポット径よりも小寸法の記録マークが読み出される。これにより超解像再生が行なえ、高密度記録が可能となる。
【００３９】
第１１発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第１０発明のいずれかにおいて、前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は夫々、交互に積層されて対をなす相異なる誘電体の対数を３以上有していることを特徴とする。
【００４０】
第１１発明にあっては、第１及び第２の規則積層膜の夫々が３対以上の誘電体を積層して構成してあるので、さらに大きな磁気光学効果を得ることができ、高い再生出力を得る。
【００４１】
第１２発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第１１発明のいずれかにおいて、前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は互いに、交互に積層されて対をなす相異なる誘電体の対数を異ならせてあることを特徴とする。
【００４２】
第１２発明にあっては、第１の規則積層膜と第２の規則積層膜とで、誘電体の対数を異ならせてあり、対数が多い規則積層膜の方が少ない規則積層膜よりも反射率が大きい。従って、対数が少ない規則積層膜の側から再生光を入射させた場合に、磁気光学効果は低下せずに共鳴層全体の反射率が向上する。
【００４３】
第１３発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第１１発明のいずれかにおいて、前記第１の規則積層膜及び前記第２の規則積層膜は互いに、誘電体の積層数を異ならせてあることを特徴とする。
【００４４】
第１３発明にあっては、第１の規則積層膜と第２の規則積層膜とで、誘電体の積層数を異ならせてあり、積層数が多い規則積層膜の方が少ない規則積層膜よりも反射率が大きい。従って、積層数が少ない規則積層膜の側から再生光を入射させた場合に、磁気光学効果は低下せずに共鳴層全体の反射率が向上する。
【００４５】
第１４発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第１３発明のいずれかにおいて、前記誘電体としてＳｉＯ2 とＳｉＮとを用いていることを特徴とする。
【００４６】
第１４発明にあっては、例えば、磁性膜として希土類遷移金属アモルファス合金を用いた場合に、保護効果が高いＳｉＮ膜を誘電体として用いることにより、磁性膜を酸化のような劣化現象から保護できる。
【００４７】
第１５発明に係る光磁気記録媒体は、第６乃至第１４発明のいずれかにおいて、前記誘電体の膜厚は、光学的再生を行なう際の光の波長と当該誘電体の屈折率とで定められる値に関して以下の関係を有することを特徴とする。
ｔ＜λ／（４Ｍ）
但し、ｔ：誘電体の膜厚
λ：再生光の波長
Ｍ：屈折率
【００４８】
第１５発明にあっては、共鳴層の中心付近の光学長が共鳴波長よりも長波長側にずれるので、実際の共鳴波長は理論上の共鳴波長よりも長波長側にずれる。従って、誘電体の膜厚をλ／（４Ｍ）よりも小さく設定することにより、実際の共鳴波長に合った膜厚となる。
【００４９】
第１６発明に係る光磁気記録媒体の再生方法は、第１２又は第１３発明の光磁気記録媒体の再生方法であって、前記第１及び第２の規則積層膜のうち、前記誘電体の対数又は層数が少ない規則積層膜の側からビーム光を照射し、前記磁性膜に記録された情報を再生することを特徴とする。
【００５０】
第１６発明にあっては、光磁気記録媒体の第１の規則積層膜と第２の規則積層膜とで、誘電体の対数又は積層数を異ならせてあり、対数又は積層数が多い規則積層膜の方が少ない規則積層膜よりも反射率が大きいので、対数又は積層数が少ない規則積層膜の側から再生光を入射させることにより、磁気光学効果は低下せずに共鳴層全体の反射率が向上する。
【００５１】
第１７発明に係る光磁気記録媒体の再生方法は、第６乃至第１５発明のいずれかの光磁気記録媒体の再生方法であって、光磁気記録媒体で反射したビーム光に基づいて再生信号を得る過程と、得られた再生信号のレベルを３以上に分割する過程と、予め求められた各レベルに対応する情報パターンを用いて、前記再生信号から情報を再生する過程とを有することを特徴とする。
【００５２】
第１７発明にあっては、３段階以上に分割されたレベルの夫々に、複数ビットで構成された情報パターンが対応するので、例えば、再生光の１スポットに相当する再生信号から複数ビットの情報が再生できる。従って、再生光のスポットよりも微小な記録マークで高密度に記録された情報を正確に再生できる。
【００５３】
第１８発明に係る光磁気記録媒体の再生方法は、第６乃至第１５発明のいずれかの光磁気記録媒体の再生方法であって、光磁気記録媒体で反射したビーム光を受光する受光過程と、受光した光の偏光面の回転角度を検出する検出過程と、検出された回転角度を再生信号として情報を再生する過程とを有することを特徴とする。
【００５４】
また、第１９発明に係る光磁気記録媒体の再生方法は、第１８発明において、前記受光過程では、光透過軸を中心に回転する検光子を透過したビーム光が受光され、前記検出過程では、前記検光子の回転角度に基づいて偏光面の回転角度が検出されることを特徴とする。
【００５５】
さらに、第２０発明に係る光磁気記録媒体の再生方法は、第１８発明において、前記受光過程では、光透過軸を中心に所定の角度範囲内で反転する検光子を透過したビーム光が受光され、前記検出過程では、前記検光子の回転角度に基づいて偏光面の回転角度が検出されることを特徴とする。
【００５６】
第１８乃至第２０発明にあっては、例えば検光子を回転又は反転させることにより、光磁気記録媒体で反射した光の偏光面の回転角度、即ち、カー回転角を直接検出する。これにより、信号の強度変化を検出する必要がないので、例えば反射率があまり高くない光磁気記録媒体であっても、カー回転角が大きいので高精度に再生できる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の多層共鳴膜の構成を示す斜視図である。図に示すように、多層共鳴膜１はＢｉ−ＹＩＧ膜とＳｉＯ2 膜との１６層積層膜であり、Ｂｉ−ＹＩＧ膜の磁性層１１とＳｉＯ2 の誘電体層１２との積層膜である中央層１４の両側に反射層１３，１３を設けた構造を有しており、全膜厚は５μｍである。反射層１３は、Ｂｉ−ＹＩＧ膜の磁性層１１とＳｉＯ2 膜の誘電体層１２とが厚さに規則性を有して交互に積層されており、中央層１４を中心に積層方向に対称となる膜構成で形成されている。反射層１３が備える磁性層１１夫々の膜厚は２５０ｎｍ、誘電体層１２夫々の膜厚は３８７ｎｍである。反射層１３，１３に挟まれた中央層１４は、膜厚５００ｎｍの磁性層１１、膜厚２５０ｎｍの誘電体層１２と膜厚２５０ｎｍの磁性層１１とが積層されており、反射層１３が有する規則性から外れた厚さを有している。なお、磁性体密度Ｐｍは０．４５８である。図中、磁性体をハッチングで示している。
【００５８】
このような多層共鳴膜１の膜構成は、ｂＮ＝１０１０１０１０１１０１０１０１で表される。ここで、磁性層１１は‘１’、誘電体層１２は‘０’に夫々対応している。多層共鳴膜１は、Ｂｉ−ＹＩＧ膜（ＢｉＹ2 Ｆｅ5 ０12）及びＳｉＯ2 を、夫々の組成を有するターゲットを用いたＲＦスパッタ法で成膜することにより作製される。
【００５９】
以上の如き構成の多層共鳴膜１について、ファラデー回転角θF を測定した結果、−２０deg/μｍという大きな値が得られた。これは理論値に近い値であった。このように中央層１４の両側に反射層１３を積層した多層共鳴膜１は、１６層という少ない積層数、５μｍという薄い膜厚で、大きな磁気光学効果が得られることが判った。
【００６０】
実施の形態２．
屈折率が異なる２種の誘電体を反射層に用いたマイクロキャビティについて以下に説明する。このマイクロキャビティは１μｍの共鳴波長を有し、中央層としてＢｉＤｙＦｅＡｌＯガーネット膜（以下、単にＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜という）が用いられ、反射層としてＳｉＯ2 膜とＴｉＯ2 膜との４層の積層膜が夫々用いられている。マイクロキャビティの多層膜構成及び作製方法を表１に示す。
【００６１】
【表１】
0003929183.tif 000002
【００６２】
このようなマイクロキャビティの反射層は、中央層を中心に対称の膜構成を有しており、各誘電体膜は〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は〔 1000 ／（ 4×1.42）〕＝１７７ｎｍであり、ＴｉＯ2 膜の膜厚は〔 1000 ／（ 4×2.5 ）〕＝１００ｎｍである。そして、ＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜からなる中央層は反射層の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は１６０ｎｍである。マイクロキャビティの全膜厚は１２６８ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝1000ｎｍ、ＳｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝1.42、ＴｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝2.5 である。
【００６３】
以上の構成のマイクロキャビティについて、入射光の波長に対する透過率の変化及びファラデー回転角θF の変化を調べた。図２はその結果を示すグラフである。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、縦軸は夫々透過率及びファラデー回転角θF を示し、横軸はいずれも入射光の波長λを示している。図から明らかなように、波長λが1000ｎｍの近傍で、透過率及びファラデー回転角θF のピークを有している。このように、屈折率が相異なる誘電体を反射層に用いたマイクロキャビティは、高い共振Ｑ（共振程度）を有しており、大きな磁気光学効果が得られることが判る。
【００６４】
実施の形態３．
実施の形態２のマイクロキャビティは1000ｎｍの波長λで共鳴しているが、実施の形態３では、４００ｎｍの波長λで共鳴する多層共鳴膜を用いた光磁気記録媒体について説明する。現在光磁気記録に用いられている半導体レーザの波長は６８０ｎｍであるが、より短波長の半導体レーザが開発されつつある。実施の形態３はこれに対応するための光磁気記録媒体である。
【００６５】
図３はこの光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体２は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、本発明に係る多層共鳴素子を設けた構成である。即ち基板２０上に、前記第１の規則積層膜たる反射層１３、ＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜の磁性層２１（中央層１４）、前記第２の規則積層膜たる反射層１３をこの順に積層して構成されている。反射層１３，１３は、ＳｉＯ2 膜からなる第１誘電体層２２とＴｉＯ2 膜からなる第２誘電体層２３との４層構造の積層膜であり、中央層１４を中心に対称な膜構造を有している。ここで中央層１４は情報が記録される記録層となる。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体２の膜構成及び作製方法を表２に示す。
【００６６】
【表２】
0003929183.tif 000003
【００６７】
このような光磁気記録媒体２の反射層１３を構成する第１の誘電体層２２及び第２の誘電体層２３は〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×1.6 ）〕＝６３ｎｍであり、ＴｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×2.7 ）〕＝３７ｎｍである。ＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜からなる中央層１４は反射層１３の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は３１ｎｍである。光磁気記録媒体１の全膜厚は４３１ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝400 ｎｍ、ＳｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝1.6 、ＴｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝2.7 である。
【００６８】
以上の構成の光磁気記録媒体２に、図３に示すように基板２０側からレーザ光を照射し、レーザ光の波長に対する透過率の変化及びファラデー回転角θF の変化を調べた。図４はその結果を示すグラフである。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、縦軸は夫々透過率及びファラデー回転角θF を示し、横軸はいずれもレーザ光の波長λを示している。図から明らかなように、波長λが400 ｎｍの近傍で、透過率及びファラデー回転角θF のピークを有している。このように、多層共鳴膜の中央層１４を記録層とした光磁気記録媒体は、400 ｎｍのような短波長領域において極めて高い共振Ｑを有しており、大きな磁気光学効果が得られることが判る。
【００６９】
実施の形態４．
上述した実施の形態３では、中央層１４にＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜を用いた場合を説明しているが、このようなガーネット膜は多結晶であるために、グレイン境界でノイズを生じることがある。これを解決するために、中央層１４にアモルファス材料を用いた光磁気記録媒体について以下に説明する。
【００７０】
図５は、この光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体３は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、ＳｉＯ2 膜の第１誘電体層２２とＴｉＯ2 膜の第２誘電体層２３との４層積層膜である反射層１３、中央層１４となるＴｂＦｅＣｏ膜の磁性層２１、及びＴｉＯ2 膜の第２誘電体層２３とＳｉＯ2 膜の第１誘電体層２２との４層積層膜である反射層１３をこの順に積層して構成されている。中央層１４が、情報が記録される記録層となる。反射層１３，１３は中央層１４を中心に対称な膜構成を有している。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体３の膜構成及び作製方法を表３に示す。
【００７１】
【表３】
0003929183.tif 000004
【００７２】
このような光磁気記録媒体３の反射層１３を構成する第１の誘電体層２２及び第２の誘電体層２３は〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×1.6 ）〕＝６３ｎｍであり、ＴｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×2.7 ）〕＝３７ｎｍである。ＴｂＦｅＣｏ膜からなる中央層１４は反射層１３の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は２５ｎｍである。光磁気記録媒体１の全膜厚は４２５ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝400 ｎｍ、ＳｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝1.6 、ＴｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝2.7 である。
【００７３】
以上の構成の光磁気記録媒体３に、図５に示すように基板２０側からレーザ光を照射し、レーザ光の波長に対する透過率の変化及びファラデー回転角θF の変化を調べた。図６はその結果を示すグラフである。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、縦軸は夫々透過率及びファラデー回転角θF を示し、横軸はいずれもレーザ光の波長λを示している。図から明らかなように、波長λが400 ｎｍの近傍で、透過率及びファラデー回転角θF のピークを有している。このように、中央層１４にＴｂＦｅＣｏ膜を用いた光磁気記録媒体は、400 ｎｍの短波長領域においても極めて高い共振Ｑを有しており、大きな磁気光学効果が得られることが判る。
【００７４】
実施の形態５．
実施の形態４では、高い透過率及び大きいファラデー回転角θF を有する光磁気記録媒体を示したが、通常の光磁気記録媒体は反射構成を用いていることから、実施の形態５では反射構成の光磁気記録媒体について説明する。
【００７５】
図７は、この光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体４は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、ＳｉＯ2 膜の第１誘電体層２２とＴｉＯ2 膜の第２誘電体層２３との６層積層膜である反射層１３、中央層１４となるＴｂＦｅＣｏ膜の磁性層２１、ＴｉＯ2 膜の第２誘電体層２３とＳｉＯ2 膜の第１誘電体層２２との６層積層膜である反射層１３、及びアルミニウム膜２４をこの順に積層して構成されている。中央層１４が情報が記録される記録層となる。反射層１３，１３は中央層１４を中心に対称な膜構成を有している。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体４の膜構成及び作製方法を表４に示す。
【００７６】
【表４】
0003929183.tif 000005
【００７７】
このような光磁気記録媒体４の反射層１３を構成する第１の誘電体層２２及び第２の誘電体層２３は〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×1.6 ）〕＝６３ｎｍであり、ＴｉＯ2 膜の膜厚は〔400 ／（ 4×2.7 ）〕＝３７ｎｍである。ＴｂＦｅＣｏ膜からなる中央層１４は反射層１３の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は２５ｎｍである。光磁気記録媒体１の全膜厚は６２５ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝400 ｎｍ、ＳｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝1.6 、ＴｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝2.7 である。
【００７８】
以上の構成の光磁気記録媒体４に、図７に示すように基板２０側からレーザ光を照射し、レーザ光の波長に対する反射率の変化及びカー回転角の変化を調べた。図８はその結果を示すグラフである。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、縦軸は夫々反射率及びカー回転角を示し、横軸はいずれもレーザ光の波長λを示している。図から明らかなように、波長λが400 ｎｍの近傍で、反射率及びカー回転角のピークを有しており、適度な反射率と大きなカー回転角が得られることが判る。
【００７９】
次にこの光磁気記録媒体４の記録再生特性を調べた。基板２０に、トラックピッチが１μｍのランド基板を用いた。記録再生時には409 ｎｍ波長のアルゴンレーザを用い、光磁気記録媒体４に記録したマークのマーク長に対するＣＮＲを測定した。なお、このとき再生時のビームスポット内で大きな温度変化を生ぜしめないために、再生用レーザパワーを0.2 ｍＷと極めて低い値に設定した。図９はその結果を示すグラフであり、横軸はマーク長を示し、縦軸はＣＮＲを示している。グラフから明らかなように、短いマーク長に対しても５０ｄＢ以上のＣＮＲが得られており、良好な記録再生特性を有していることが判る。
【００８０】
このように、多層共鳴膜を用いて反射構成を有する実施の形態５の光磁気記録媒体は、400 ｎｍの短波長領域において極めて高い共振Ｑを有しており、大きな磁気光学効果が得られることが判る。
【００８１】
なお、実施の形態４及び５では、磁性膜２１にＴｂＦｅＣｏを用いた場合を説明しているが、例えばＤｙＦｅＣｏのような希土類−遷移金属磁性体を用いても良い。
【００８２】
実施の形態６．
次に、本発明の多層共鳴膜が温度に応じて異なる共鳴波長を有するという特徴を利用して、超解像再生を行い得る光磁気記録媒体について以下に説明する。記録層となる中央層を含む多層共鳴膜は共振器であることから、温度によって共鳴波長が異なる。従って、ある特定の温度に対してのみ大きな磁気光学効果を有することにより、レーザスポット径よりも小さな記録マークを再生することが可能となり、高密度記録が実現される。
【００８３】
図１０は、この光磁気記録媒体の膜構成とレーザスポットＳの温度分布とを示す図である。図に示すように、光磁気記録媒体５は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、ＳｉＯ2 膜とＴｉＯ2 膜との６層積層膜である反射層１３、中央層１４となるＴｂＦｅＣｏ膜、ＴｉＯ2 膜とＳｉＯ2 膜との６層積層膜である反射層１３、及びアルミニウム膜２４をこの順に積層して構成されている。中央層１４は情報が記録される記録層となる。反射層１３，１３は中央層１４を中心に対称な膜構成を有している。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体５の膜構成及び作製方法を表５に示す。
【００８４】
【表５】
0003929183.tif 000006
【００８５】
このような光磁気記録媒体５の反射層１３を構成するＳｉＯ2 膜及びＴｉＯ2 膜は〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は６５ｎｍであり、ＴｉＯ2 膜の膜厚は４０ｎｍである。ＴｂＦｅＣｏ膜からなる中央層１４は反射層１３の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は２７ｎｍである。光磁気記録媒体１の全膜厚は６５７ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝400 ｎｍである。
【００８６】
以上の構成の光磁気記録媒体５の温度に対する反射率及びカー回転角の変化を調べた。図１１はその結果を示すグラフである。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、縦軸は夫々反射率及びカー回転角を示し、横軸はいずれもレーザ光の波長λを示している。グラフ中、実線は３０℃、破線は１００℃、一点鎖線は１５０℃の測定結果を示している。グラフから明らかなように、３０℃では波長λが350 ｎｍの近傍で、１００℃では波長λが400 ｎｍの近傍で、１５０℃では波長λが450 ｎｍの近傍で、反射率及びカー回転角のピークを有している。このように、光磁気記録媒体５は特定の温度においてのみ大きな磁気光学効果を示すことが判る。
【００８７】
このような温度による共鳴波長を異ならせる特性を利用した、光磁気記録媒体５の超解像再生について説明する。光磁気記録媒体５の再生時に、基板２０側からレーザ光を照射する。このとき光磁気記録媒体５はレーザ光に対して相対移動しており、レーザ光の照射部分に温度分布が生じる。図１０に示すように、レーザスポットＳの移動方向の前後側に高温領域及び低温領域が形成され、レーザスポットＳ内の中央付近に中間温度領域が形成される。低温領域は略３０℃、中間温度領域は略１００℃、高温領域は略１５０℃を有している。このとき、照射レーザ光の波長λが４５０ｎｍの場合は中間温度領域に形成されている記録マークが再生され、３５０ｎｍ，４５０ｎｍの場合は夫々低温領域及び高温領域の記録マークが再生される。即ち、使用するレーザ光の波長λに応じたスポット内の所定の領域から、レーザスポット径よりも小寸法の記録マークを読み出すことができる。
【００８８】
光磁気記録媒体５に０．５μｍ長の記録マークを形成し、再生用レーザパワーを異ならせてＣＮＲを調べた。レーザ光は波長４０９ｎｍのものを用いた。図１２はその結果を示すグラフであり、横軸は再生用レーザパワーを示し、縦軸はＣＮＲを示している。グラフから判るように、再生用レーザパワーが1.5 ｍＷ以上の場合に５０ｄＢ以上の値を示している。
【００８９】
次に、再生用レーザパワーを一定にし、記録マーク長を異ならせてＣＮＲを調べた。比較のために、ＳｉＮ／ＴｂＦｅＣｏ／ＳｉＮ／Ａｌの反射膜構成を有する従来の光磁気記録媒体に対して同様にＣＮＲを調べた。図１３はその結果を示すグラフであり、横軸はマーク長を示し、縦軸はＣＮＲを示している。グラフ中実線は実施の形態６の結果を示し、破線は従来例の結果を示している。グラフから判るように、実施の形態６では短いマーク長までＣＮＲが大きな値を示しており、0.2 μｍのマーク長でも４８ｄＢ以上を示している。一方、従来の光磁気記録媒体は、0.2 μｍのマーク長では再生出力が得られない。
【００９０】
このように、多層共鳴膜を用いて反射構成を有する実施の形態６の光磁気記録媒体は、実施の形態５と同様の効果を得る。さらに、媒体の温度に応じて再生用レーザ光の特定の波長が共鳴可能となるので、レーザスポット内の一部領域に形成された記録マークだけを再生することができて超解像再生が可能となり、情報を高密度に記録できる。
【００９１】
実施の形態７．
次に、上述した実施の形態１で示した多層共鳴膜を用いた光磁気記録媒体について説明する。
【００９２】
図１４はこの光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体６は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、本発明に係る多層共鳴素子を設けた構成である。即ち、基板２０上に、前記第１の光学膜たるＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜の磁性層２１と、前記第２の光学膜たるＳｉＯ2 膜の誘電体層２２とを交互に積層しており、その略中央にＢｉＤｙＦｅＡｌＯ膜の磁性層２１を介在せしめてある。中央の磁性層２１の膜厚は５００ｎｍである。その両側の積層膜を構成する誘電体層２２，２２の膜厚は夫々３２０ｎｍであり、磁性層２１，２１の膜厚は夫々及び２５０ｎｍであり、全膜厚は４４９０ｎｍである。ここで中央の磁性層２１は情報が記録される記録層となる。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体６の膜構成及び作製方法を表６に示す。
【００９３】
【表６】
0003929183.tif 000007
【００９４】
以上の構成の光磁気記録媒体６に、図１４に示すように基板２０側からレーザ光を照射し、レーザ光の波長に対する透過率の変化及びファラデー回転角θF の変化を調べたところ、上述した実施の形態３と同様の結果が得られた。即ち、波長λが400 ｎｍの近傍で、透過率及びファラデー回転角θF がピークを有している。このような膜構成の光磁気記録媒体は、400 ｎｍのような短波長領域において極めて高い共振Ｑを有しており、大きな磁気光学効果が得られることが判る。
【００９５】
実施の形態８．
上述した実施の形態４では、規則積層膜１３，１３として、ＳｉＯ2 及びＴｉＯ2 を用いた場合を説明しているが、ＴｉＯ2 の替わりにＳｉＮを用いた光磁気記録媒体について以下に説明する。
【００９６】
図１５は、この光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体７は、ガドリニウムガリウムガーネット製の基板２０上に、ＳｉＯ2 膜の第１誘電体層２２とＳｉＮ膜の第２誘電体層２６との４層積層膜である反射層１３、中央層１４となるＴｂＦｅ膜の磁性層２７、及びＳｉＮ膜の第２誘電体層２６とＳｉＯ2膜の第１誘電体層２２との４層積層膜である反射層１３をこの順に積層して構成されている。中央層１４が、情報が記録される記録層となる。反射層１３，１３は中央層１４を中心に対称な膜構成を有している。反射層１３を形成する２種類の誘電体のペア（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）をＮｐで表したとき、本実施の形態の２つの反射層１３は夫々、Ｎｐ＝２である。図中、磁性体をハッチングで示している。光磁気記録媒体７の膜構成及び作製方法を表７に示す。なお、ＳｉＮはＴｉＯ2と同程度の屈折率を有し、より優れた保護効果を有する。
【００９７】
【表７】
0003929183.tif 000008
【００９８】
このような光磁気記録媒体７の反射層１３を構成する第１の誘電体層２２及び第２の誘電体層２６は、〔入射光の波長λ／（４×誘電体の屈折率Ｍ）〕の膜厚を有して交互に積層されている。即ち、厚さに規則性を有して積層されている。ＳｉＯ2 膜の膜厚は〔680 ／（ 4×1.6 ）〕＝１０６ｎｍであり、ＳｉＮ膜の膜厚は〔680 ／（ 4×2.7 ）〕＝６３ｎｍである。ＴｂＦｅ膜２７からなる中央層１４は反射層１３の規則性から外れた膜厚を有しており、その膜厚は４０ｎｍである。光磁気記録媒体７の全膜厚は７１６ｎｍである。ここで、入射光の波長λ＝680 ｎｍ、ＳｉＯ2 膜の屈折率Ｍ＝1.6 、ＳｉＮ膜の屈折率Ｍ＝2.7 である。
【００９９】
以上の構成の光磁気記録媒体７に、図１５に示すように基板２０側からレーザ光を照射し、この媒体のカー回転角及び反射率夫々の波長依存性を調べた。図１６はその結果を示すグラフである。図１６は、縦軸は夫々カー回転角及び反射率を示し、横軸はいずれもレーザ光の波長λを示している。図１６から、波長λが750 ｎｍの近傍で反射率は略10％に低下しているが、カー回転角は略２度であることが判る。この値は、ＴｂＦｅ膜２７のオリジナルの値である0.3 度よりも大きく、第２誘電体２６としてＳｉＮを用いた光磁気記録媒体７は、大きな磁気光学効果が得られことが判る。
【０１００】
実施の形態９．
次に、反射層１３の（ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ）がＮｐ＝３である場合の光磁気記録媒体を製造し、カー回転角及び反射率を調べた。図１７はこの光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体８は、基板２０上に３ペアの（ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ）からなる反射層１３と、ＴｂＦｅ膜の中央層１４と３ペアの（ＳｉＮ／ＳｉＯ2 ）からなる反射層１３とが積層してあり、ＴｂＦｅ膜，ＳｉＯ2 及びＳｉＮの各膜厚及びこれらの成膜条件は表７と同様であり、説明を省略する。
【０１０１】
この光磁気記録媒体８にレーザ光を照射し、カー回転角及び反射率夫々の波長依存性を調べた結果、レーザ光の波長λが７５０ｎｍで、反射率は５％程度であるが、カー回転角は１０度と極めて大きな値を示した。上述した実施の形態８の光磁気記録媒体７（図１５参照）は７５０ｎｍでのカー回転角が２度であることから、大きなカー回転角を得るためには、反射層１３の誘電体ペアＮｐが３以上であることが有効であると言える。
【０１０２】
次に、図１７に示した光磁気記録媒体８の耐食性について調べた。比較のために、第２誘電体層２６としてＳｉＮの替わりにＴｉＯ2 を用いた比較例１，
レーザ光照射側から（基板/  SiO2 /TiO2 /SiO2 /TiO2 /SiO2 /TiO2 /FeCo/ TiO2 /SiO2 /TiO2 /SiO2 /TiO2 /SiO2 ）
を形成した。この比較例１は、ＴｉＯ2 の他は光磁気記録媒体８と全く同様であり、その説明を省略する。
【０１０３】
光磁気記録媒体８及び比較例１について、８０℃、85％ＲＨ（相対湿度）の恒温恒湿槽で100 時間の耐食試験を行なった。その結果、本実施の形態の光磁気記録媒体８のカー回転角は、試験前の１０度から変化はなかった。一方、比較例１のカー回転角は加速試験後には５度となり、試験前の略５０％まで低下した。これは希土類遷移金属アモルファスであるＦｅＣｏ膜が酸化の影響を受けたためであると思われる。以上の結果から、本実施の形態の光磁気記録媒体８は、耐食性に優れていることが判る。
【０１０４】
実施の形態１０．
次に、第１の誘電体層及び第２の誘電体層の総数が、レーザ光照射面に近い側の反射層と遠い側の反射層とで異なる場合の光磁気記録媒体を製造し、カー回転角及び反射率を調べた。図１８はこの光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体９は、基板２０上にＳｉＯ2 膜の３層及びＳｉＮ膜の３層を交互に積層してなる第１の反射層１３ａと、ＴｂＦｅ膜２７の中央層１４と、ＳｉＮ膜の４層及びＳｉＯ2 膜の３層からなる第２の反射層１３ｂとが積層してあり、ＴｂＦｅ膜，ＳｉＯ2 及びＳｉＮの各膜厚及びこれらの成膜条件は表７と同様であり、説明を省略する。
【０１０５】
この光磁気記録媒体９にレーザ光を照射し、カー回転角及び反射率夫々の波長依存性を調べた結果、レーザ光の波長λが７５０ｎｍで、反射率は略７％であり、カー回転角は１０度と極めて大きな値を示した。上述した実施の形態９の光磁気記録媒体８（図１７参照）は７５０ｎｍでの反射率が略５％であり、このことから本実施の形態の反射率がより高いことが判る。これは第２の反射層１３ｂの誘電体層の総数が第１の反射層１３ａよりも多いので、光の入射側の第１の反射層１３ａが反対側の第２の反射層１３ｂよりも反射率が低く、その結果、実施の形態９と同程度のカー回転角を有しながら、媒体全体の反射率が向上されたと言える。
【０１０６】
また、本実施の形態の光磁気記録媒体９の第２の反射層１３ｂ側からレーザ光を照射し、磁気光学効果を調べた。その結果、レーザ光の波長λが７５０ｎｍで、カー回転角は８度、反射率は略３％であり、上述の第１の反射層１３ａ側から入射した場合よりも低下した。これは、第２の反射層１３ｂの反射率が第１の反射層１３ａよりも高いために、中央層１４付近に局在化した光がレーザ光の入射側に戻らないためと考えられる。
【０１０７】
実施の形態１１．
他の構成で反射率を高める光磁気記録媒体について説明する。図１９は実施の形態１１の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。図に示すように、光磁気記録媒体１０は、基板２０上に（ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ）がＮｐ＝３で積層してなる第１の反射層１３ａと、ＴｂＦｅ膜２７の中央層１４と、（ＳｉＮ／ＳｉＯ2 ）がＮｐ＝４で積層してなる第２の反射層１３ｂとが積層してあり、ＴｂＦｅ膜，ＳｉＯ2 及びＳｉＮの各膜厚及びこれらの成膜条件は表７と同様であり、説明を省略する。
【０１０８】
この光磁気記録媒体１０にレーザ光を照射し、カー回転角及び反射率夫々の波長依存性を調べた結果、レーザ光の波長λが７５０ｎｍで、反射率は略８％であり、カー回転角は１０度と極めて大きな値を示した。上述した実施の形態９の光磁気記録媒体８（図１７参照）は７５０ｎｍでの反射率が略５％であり、このことから本実施の形態の反射率がより高いことが判る。これは第２の反射層１３ｂの誘電体ペアＮｐの数が第１の反射層１３ａよりも多いので、光の入射側の第１の反射層１３ａが反対側の第２の反射層１３ｂよりも反射率が低く、その結果、実施の形態９と同程度のカー回転角を有し、且つ、媒体全体の反射率が向上されたと言える。
【０１０９】
実施の形態１２．
上述した実施の形態８〜１１では、反射層を形成する誘電体の膜厚をλ／（４Ｍ）で形成した場合を説明している。ここでλは入射光の波長であり、Ｍは各誘電体の屈折率である。実施の形態８で記載した光磁気記録媒体７の中央層１４に金属膜又は合金膜を用いた場合に、実際の共鳴波長はλよりも長波長側にずれることがわかった。これは、媒体の中心付近、即ち、中心層１４とこれを挟む複数の誘電体膜との光学長が長波長側にずれることによって生じたと思われる。以下に、誘電体の膜厚をλ／（４Ｍ）よりも薄くすることにより、実際の共鳴波長に合った光磁気記録媒体について説明する。
【０１１０】
まず、仮想波長λｖを設定して各誘電体膜の膜厚を算出し、この光磁気記録媒体の共鳴波長を求める。例えば、所望の共鳴波長が６８０ｎｍである場合、実施の形態９で記載した光磁気記録媒体８を、仮想波長λｖを６５０ｎｍ，６１０ｎｍとして夫々形成した。この場合のＳｉＯ2 膜及びＳｉＮ膜の膜厚λｖ／（４Ｍ）、及び共鳴波長を表８に示す。
【０１１１】
【表８】
0003929183.tif 000009
【０１１２】
表８から、仮想波長λｖを６１０ｎｍとした場合に、実際の共鳴波長λは６８０ｎｍになることが判る。このとき、ＳｉＯ2 膜，ＳｉＮ膜の膜厚は夫々９５ｎｍ，５８ｎｍであり、これらはいずれもλ／（４Ｍ）よりも薄い。以上のことから、中央層１４に金属膜又は合金膜を用いた場合に、反射層を構成する各誘電体の膜厚をλ／（４Ｍ）より薄く形成することにより、再生光の共鳴波長に合った膜厚の光磁気記録媒体を形成できる。
【０１１３】
実施の形態１３．
次に、記録密度を高めた本発明の光磁気記録媒体について説明する。
まず、反射層１３の（ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ）が、第１反射層，第２反射層ともにＮｐ＝４である場合の誘電体多層膜を製造し、カー回転角及び反射率を調べた。共鳴波長が６８０ｎｍとなるように、ＴｂＦｅ膜，ＳｉＯ2 膜及びＳｉＮ膜の膜厚を夫々30ｎｍ，106 ｎｍ，63ｎｍで形成した。この光磁気記録媒体にレーザ光を照射し、カー回転角及び反射率夫々の波長依存性を調べた結果、レーザ光の波長λが680 ｎｍで、反射率は略５％であり、カー回転角は１６度と極めて大きな値を示した。
【０１１４】
この誘電体多層膜をグルーブ付き光磁気ディスク用基板上に形成し、その記録再生特性を調べた。なお、基板はポリカーボネート製であり、ランド／グルーブ幅が0.6 μｍで、グルーブピッチは1.2 μｍである。リードライトテスタを用いて、この膜にマーク長が0.5 μｍでピッチが1.0 μｍのパターンを記録し、これを再生した。このときの記録パワーは７ｍＷ、再生パワーは２ｍＷである。なお、リードライトテスタの対物レンズのＮＡは0.55である。再生の結果、再生信号の振幅は従来媒体の８倍を示した。これは、この光磁気記録媒体の記録膜である誘電体多層膜のカー効果が従来の記録膜よりも大きいことによる。
【０１１５】
同様の膜構成を有する光磁気記録媒体に、３倍の記録密度で記録マークのパターンを記録し、再生した。再生信号の振幅レベルを８段階に分けた。各レベルは明瞭に分離できた。夫々のレベルを示す３ビット分の記録マークを調べたところ、各レベルに特定の記録マークパターンが対応していることが判った。このように、光磁気記録媒体の再生信号を８分割レベルで検出し、その結果、夫々に対して３ビット分の記録マークが再生されるので、従来の略３倍の記録密度で記録された情報を再生することができる。
【０１１６】
このように、本発明の光磁気記録媒体では、カー回転角が大きいので大きな再生出力が得られる。これにより、上述したように再生信号振幅を多値レベルに分割することが極めて有効である。
【０１１７】
実施の形態１４．
次に、実施の形態１３の光磁気記録媒体の再生信号を、偏光角の直接的な検出により得る方法について説明する。
図２０は、カー回転角の検出により光磁気記録媒体の再生信号を得る再生装置の要部を示すブロック部である。図中３１は、所定波長のレーザ光を出射するレーザ光源である。レーザ光源３１から出射されたレーザ光は、ビームスプリッタのような反射板３２で反射され、偏光板３３により偏光されて光磁気記録媒体３０に照射される。光磁気記録媒体３０で反射された光は、検光子３４に入射される。検光子３４は光の透過軸を中心に回転可能に構成されており、検光子３４を透過した光は光検出器３５に入射される。検光子３４には回転角検出器３６が接続されており、回転角検出器３６は検光子３４の回転角を検出すると共に、光検出器３５からの検出結果を受けて再生信号を出力する。なお、検光子３４の回転速度は、転送速度よりも速い。
【０１１８】
光検出器３５の出力値が最大を示すときの検光子３４の回転角がカー回転角であり、回転角検出器３６により検出され、再生信号として出力される。前述した実施の形態８のように反射率が比較的低い誘電体多層膜の場合は、光検出器の出力の強度変化が小さいので高精度の再生信号を得にくいが、本実施の形態ではカー回転角を検出してこれを再生信号とするので、反射率に関係なく大きな出力レベルを得ることができる。また、出力レベルを６分割検出することにより、高密度記録再生が可能である。
【０１１９】
実施の形態１５．
実施の形態１４では、検光子３４が光の透過軸を中心に回転する場合を説明しているがこれに限るものではない。図２１は、カー回転角の検出により光磁気記録媒体の再生信号を得る他の再生装置の要部を示すブロック部である。図中３４は検光子であり、光の透過軸を中心に反転可能に構成されている。検光子３４を透過した光は光検出器３５に入射される。検光子３４には偏光面変調素子３７が接続されており、偏光面変調素子３７は光磁気記録媒体３０での反射光をさらに偏光せしめると共に、光検出器３５からの検出結果を受けて再生信号を出力する。その他の構成は実施の形態１４と同様であり、説明を省略する。
【０１２０】
光検出器３５の出力値が零を示すときの偏光面変調素子３７の偏光角が、カー回転角として出力される。これにより、実施の形態１４と同様、カー回転角を検出してこれを再生信号とするので、反射率に関係なく大きな出力レベルを得ることができる。また、出力レベルを６分割検出することにより、高密度記録再生が可能である。
【０１２１】
なお、実施の形態１４及び実施の形態１５にあっては、再生信号を８分割レベルで検出する場合を説明しているが、これに限るものではなく、通常の２値レベルの検出の場合にも適用できる。
【０１２２】
上述した実施の形態では、第１及び第２の反射層、即ち規則積層膜は２種類の誘電体で構成されている場合を説明しているが、これに限るものではなく、３種類以上の誘電体を積層しても同様の効果を奏する。
【０１２３】
また、上述したような光磁気記録媒体は、温度によって共鳴波長が異なるので、記録層となり得る磁性層を複数層形成し、これらに各別の情報を記録し、再生温度を異ならせることにより各別の情報を再生するという多重記録再生を行うことができる。また、膜構成に応じて共鳴可能な波長が異なるので、レーザ光の波長を異ならせることによっても多重記録再生を行なうことができる。
【０１２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の多層共鳴素子においては、磁性体と誘電体とを交互に積層した積層膜の両側に厚さの規則性を有する規則積層膜を、中央近傍に規則性から外れた厚さの磁性体を備えるので、入射光が共鳴して大きな磁気光学効果を得ることができ、且つ、実用的な膜厚を有する。また、積層数が少ないので製造が容易になる。さらに本発明の光磁気記録媒体は、このような多層共鳴素子を基板上に備え、中央近傍にある磁性体に情報を記録するので、照射ビーム光の短波長領域においても大きな磁気光学効果を得、また、温度に応じて共鳴可能な波長が異なるので超解像再生が可能となる。さらにまた、近接場光学を用いて光磁気記録再生を行なう場合でも大きな磁気光学効果を得ることができる。
【０１２５】
さらにまた、本発明の光磁気記録媒体の再生方法は、再生信号を３段階以上のレベルに分割し、夫々のレベルに対応する情報パターンを得るので、高密度記録された情報を再生できる。さらにまた、光磁気記録媒体に照射した光の偏光面の回転角度を直接求め、これを再生信号とするので、さらに高出力再生が可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の多層共鳴膜の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態２のマイクロキャビティにおける入射光の波長に対する透過率及びファラデー回転角を示すグラフである。
【図３】実施の形態３の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態３の光磁気記録媒体におけるレーザ光の波長に対する透過率及びファラデー回転角を示すグラフである。
【図５】実施の形態４の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態４の光磁気記録媒体におけるレーザ光の波長に対する透過率及びファラデー回転角を示すグラフである。
【図７】実施の形態５の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図８】実施の形態５の光磁気記録媒体におけるレーザ光の波長に対する反射率及びカー回転角を示すグラフである。
【図９】実施の形態５の光磁気記録媒体のマーク長に対するＣＮＲを示すグラフである。
【図１０】実施の形態６の光磁気記録媒体の膜構成と再生時の温度分布を示す図である。
【図１１】実施の形態６の光磁気記録媒体におけるレーザ光の波長に対する反射率及びカー回転角を示すグラフである。
【図１２】実施の形態６の光磁気記録媒体における再生用レーザパワーに対するＣＮＲを示すグラフである。
【図１３】実施の形態６の光磁気記録媒体におけるマーク長に対するＣＮＲを示すグラフである。
【図１４】実施の形態７の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図１５】実施の形態８の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図１６】図１５の光磁気記録媒体のカー回転角及び反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図１７】実施の形態９の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図１８】実施の形態１０の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図１９】実施の形態１１の光磁気記録媒体の膜構成を示す断面図である。
【図２０】実施の形態１４の再生装置の要部を示すブロック図である。
【図２１】実施の形態１５の再生装置の要部を示すブロック図である。
【図２２】本発明に係る多層共鳴膜の磁性体密度に対する透過率、ファラデー回転角及び全回転角を示すグラフである。
【図２３】本発明に係る多層共鳴膜の磁性体密度に対する最大ファラデー回転角を示すグラフである。
【図２４】干渉膜の膜厚方向の電場強度及び回転角の変化を示すグラフである。
【図２５】無反射膜の膜厚方向の電場強度及び回転角の変化を示すグラフである。
【図２６】ファブリ・ペロ構造のフォトニッククリスタルの膜構成を示す断面図である。
【図２７】図２６の全膜厚に対する透過率及びファラデー回転角を示すグラフである。
【図２８】本発明に係る多層共鳴膜の入射光の波長に対するファラデー回転角を示すグラフである。
【図２９】本発明に係る他の多層共鳴膜の入射光の波長に対するファラデー回転角を示すグラフである。
【符号の説明】
１  多層共鳴膜
２，３，４，５，６  光磁気記録媒体
１１  磁性層
１２  誘電体層
１３  反射層
１４  中央層
２０  基板
２１  磁性層
２２  第１の誘電体層
２３  第２の誘電体層
２４  アルミニウム膜
３１  レーザ光源
３４  検光子
３５  光検出器
【図１】
0003929183.tif 000010
【図２】
0003929183.tif 000011
【図３】
0003929183.tif 000012
【図４】
0003929183.tif 000013
【図５】
0003929183.tif 000014
【図６】
0003929183.tif 000015
【図７】
0003929183.tif 000016
【図８】
0003929183.tif 000017
【図９】
0003929183.tif 000018
【図１０】
0003929183.tif 000019
【図１１】
0003929183.tif 000020
【図１２】
0003929183.tif 000021
【図１３】
0003929183.tif 000022
【図１４】
0003929183.tif 000023
【図１５】
0003929183.tif 000024
【図１６】
0003929183.tif 000025
【図１７】
0003929183.tif 000026
【図１８】
0003929183.tif 000027
【図１９】
0003929183.tif 000028
【図２０】
0003929183.tif 000029
【図２１】
0003929183.tif 000030
【図２２】
0003929183.tif 000031
【図２３】
0003929183.tif 000032
【図２４】
0003929183.tif 000033
【図２５】
0003929183.tif 000034
【図２６】
0003929183.tif 000035
【図２７】
0003929183.tif 000036
【図２８】
0003929183.tif 000037
【図２９】
0003929183.tif 000038