專利名稱：用于磁光記錄載體的寫入和讀出的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于二極管激光器的輻射在記錄載體的磁光信息層中寫入和讀出信息的方法。其中，輻射聚焦到信息層上受衍射限制的輻射點(diǎn)，并借助于輻射點(diǎn)和記錄載體之間的相對移動，在由寫入光束形成的輻射點(diǎn)位置，通過由二極管激光器的寫入光束和磁場的作用，在信息層中形成區(qū)域的磁化方向的局部變化，將信息寫入;對這樣形成的信息區(qū)域，通過檢測由信息區(qū)引起的二極管激光器讀出光束的偏振狀態(tài)的變化，來讀出信息。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的裝置，以及適用于所說方法的磁光記錄載體。
類似的方法和裝置已是公知的。如“AudioEngineeringSociaty”，73Conv.，1983，第1-14頁中的論文“ExperimentstowardsanerarableCompactDiscDigitalAudioSystem”和與之相關(guān)的九個(gè)附圖已公開了一種技術(shù)。該論文中所描述的裝置包括有提供寫入光束和讀出光束的二極管激光器。這兩種光束聚焦到受衍射限制的輻射點(diǎn)上，該輻射點(diǎn)的半值寬度約為1μm。呈磁域形式的寫入信息區(qū)的尺寸由該輻射點(diǎn)的尺寸確定。在這種已知的系統(tǒng)中，信息區(qū)是園的并具有1μm量級的直徑，信息密度約為每平方毫米400000個(gè)存儲信息容量單位。這一信息密度可以增加到大約每平方毫米1000000個(gè)存儲信息容量單位。
對于獲得比上述密度更大的信息密度的需要正在日益增長，以便能在同樣尺寸的記錄載體中記錄更多的信息。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，則必須使磁光記錄載體中的寫入和讀出信息區(qū)比至今為止的常規(guī)信息區(qū)更小。在使用一個(gè)輻射源和一個(gè)輻射點(diǎn)進(jìn)行寫入和讀出的磁光信息記錄的設(shè)計(jì)原理中，這一目標(biāo)可以通過減小其輻射點(diǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)。
受衍射限制的輻射點(diǎn)的尺寸正比于λ/NA，其中λ為所用輻射波長，NA為所用物鏡系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，因此，輻射點(diǎn)的減小只能通過減小波長和/或增加數(shù)值孔徑來實(shí)現(xiàn)。數(shù)值孔徑的增加涉及到輻射光束聚焦深度的減小，因而要求輻射光束的聚焦更加準(zhǔn)確。而且，物鏡系統(tǒng)所具有的數(shù)值孔徑越大，對于象差就越敏感，因此要求寫讀裝置必須具有更準(zhǔn)確的公差。如果希望繼續(xù)使用二極管激光器作為輻射光源(這對于大批量生產(chǎn)磁光寫讀裝置是相當(dāng)重要的)，則實(shí)際上并不可能減小輻射光的波長，因?yàn)閷τ趯懭氩僮鞫?，目前尚沒有具有足夠高的功率的短波長二極管激光器。
本發(fā)明提供了一種能與已知技術(shù)相結(jié)合的磁光信息記錄的新的設(shè)計(jì)原理，根據(jù)這一原理可用簡單的裝置實(shí)現(xiàn)在磁光記錄載體上增加信息密度的目的。
這種新的設(shè)計(jì)原理導(dǎo)致產(chǎn)生了一種磁光記錄載體的寫入和讀出的新方法，該方法的特點(diǎn)在于以下要素的結(jié)合-信息區(qū)，該信息區(qū)在移動方向上的尺寸小于寫入輻射點(diǎn)的尺寸，這些信息區(qū)在某些時(shí)間間隔中通過轉(zhuǎn)換磁場的方式被寫入，所述時(shí)間間隔比記錄載體和輻射點(diǎn)之間相對移動某一段距離所需的時(shí)間間隔更短，所述一段距離與所述輻射點(diǎn)在移動方向上的尺寸相等;
-讀出是通過二極管激光器光束來實(shí)現(xiàn)的，該激光器光束的波長比實(shí)現(xiàn)寫入的二極管激光器光束的波長短。
由于寫入和讀出操作不再要求單一的和相同的輻射光束，而是可使兩光束具有不同波長和不同能量，所以能在仍然使用常規(guī)二極管激光器的同時(shí)，大大減小借助已知技術(shù)寫入的信息區(qū)，且這些信息區(qū)能用大大減小了的讀出點(diǎn)來讀出。
應(yīng)該注意到，通過將掃描激光束聚焦到輻射點(diǎn)且使磁場在高頻下轉(zhuǎn)換的方式，在磁光記錄載體中以磁域形式形成信息區(qū)，且使這些信息區(qū)在掃描方向上的尺寸小于輻射點(diǎn)的尺寸的這一技術(shù)，實(shí)際上是已知的。例如德國專利申請3200134中已公開了一種方法。在該方法中，位于輻射點(diǎn)下面的整個(gè)信息層區(qū)域首先沿著與信息層原始磁化方向相反的方向被磁化，然后當(dāng)輻射點(diǎn)的一部分仍然在所述區(qū)域之上時(shí)，即將磁場轉(zhuǎn)向以便使這部分區(qū)域重新獲得原始磁化方向。但是，在德國專利申請3200134中并沒有表明可以如何讀出這種已獲得的、在掃描方向上已減小了尺寸的磁域中的信息。
在需要讀出時(shí)，可以將發(fā)射紅外輻射的常規(guī)二極管激光器和由非線性光晶體構(gòu)成的所謂倍頻器結(jié)合使用來讀出光記錄載體的技術(shù)，也是已知的。參見“Electronics”，1988.8，第48頁的論文“Blue-LightLaserupsCDDensity”。這種結(jié)合可以產(chǎn)生具有大約400nm波長的蘭色激光束，由此而形成的讀出點(diǎn)的直徑，大約為由該二極管激光器光束直接形成的輻射點(diǎn)的直徑的一半。但是，該論文還指出，蘭色輻射點(diǎn)的能量密度太小，以致于不能用它在信息區(qū)實(shí)現(xiàn)寫入，減小了的信息區(qū)只能通過其功率更高的蘭色激光器，例如氣體激光器等等，來進(jìn)行寫入。
本發(fā)明第一次將上述兩篇論文中描述的技術(shù)結(jié)合使用，給出了放棄必須用一個(gè)輻射源對磁光記錄載體寫入和讀出的設(shè)計(jì)原理的一種可能性。
通過采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，可以大大減小信息區(qū)在沿掃描方向上的尺寸，從而能夠沿該方向增加信息密度。
為了在沿垂直于掃描方向的方向上也能增加信息密度，作為本發(fā)明的第二改進(jìn)方面，給出了一種實(shí)現(xiàn)方法，其特點(diǎn)為利用預(yù)先設(shè)置磁道的結(jié)構(gòu)，該磁道的寬度實(shí)際上確定著信息區(qū)的寬度。
由于磁道可以在物理方面或幾何方向與信息層的其它部分區(qū)別開，從而可以使信息區(qū)保持在封閉的磁道中。原則上講，這可以減小相互干擾的危險(xiǎn)，并可以使各磁道設(shè)置的更靠近些，但要防止讀出點(diǎn)除復(fù)蓋要讀出的磁道之外，還復(fù)蓋住一部分相鄰磁道的情況出現(xiàn)。
這種記錄載體的進(jìn)一步的特點(diǎn)在于，垂直于磁道方向的磁道構(gòu)成的周期小于1.4μm。
這一磁道周期小于目前光記錄載體的常規(guī)磁道周期，該常規(guī)周期是由簡單的光學(xué)系統(tǒng)和常規(guī)的二極管激光器限定的。
可具有磁道中的信息區(qū)包圍效果的記錄載體第一實(shí)施例的特點(diǎn)在于，磁道結(jié)構(gòu)是某種起伏(relief)結(jié)構(gòu)，磁光層有恒定厚度并由一種材料構(gòu)成，在寫入期間，借助于從磁心開始并向外延伸的磁域，可在該材料中形成信息區(qū)。
在這種材料中，磁域是這樣形成的，施加足夠的能量，首先在寫入點(diǎn)的中心形成一個(gè)小的磁域(磁芯)，隨后磁芯的磁壁向外移動。這種材料在文獻(xiàn)中常稱作磁泡式材料，參見“J.Appln.phys.”64(1)，1988.7，第252-261頁中的論文“ThermomagneticWritinginTbFeModellingandComparisonwithExperiment”。起伏磁道可由磁光材料支撐物中的凹槽或支撐物上的隆起構(gòu)成，該磁道帶有一定傾斜度的磁壁，以便使從磁道底部或頂部到磁壁的過渡段呈急劇彎曲。這些磁壁構(gòu)成了磁域向磁道外延伸的阻擋層。為了使磁域能夠向磁道外部延伸，需要有一些額外的能量，但因?yàn)檩椛潼c(diǎn)在以比較大的速度相對于記錄載體移動，所以上述能量是不存在的。
記錄載體第一實(shí)施例的進(jìn)一步的特點(diǎn)是，它可以用諸如釓-鋱-鐵合金等磁光材料構(gòu)成。
這種材料具有顯著的“磁泡”效應(yīng)，如果將其與起伏式磁道結(jié)構(gòu)相結(jié)合，則對于實(shí)現(xiàn)上述信息區(qū)結(jié)構(gòu)是特別合適的。
應(yīng)該注意到，在磁光信息記錄系統(tǒng)中使用預(yù)先設(shè)有磁道的記錄載體這一技術(shù)亦是已知的。參見“AudioEng.Soc.”，73rd，Conv，1983，第1-4頁中的上述論文。但是，在該已知系統(tǒng)中，這些磁道僅僅是用作伺服磁道，以實(shí)現(xiàn)按照精確測定的磁道將信息區(qū)寫入。在按照本發(fā)明構(gòu)成的系統(tǒng)中，這些磁道還用來限定垂直于磁道方向的信息區(qū)的尺寸。
本發(fā)明的另一種在磁道中實(shí)現(xiàn)了磁域包圍效果的記錄載體的特點(diǎn)在于，磁道內(nèi)的磁光層比磁道外的磁光層具有更大的磁化敏感性。
這種記錄載體的第一實(shí)施例的特點(diǎn)在于，磁道內(nèi)的磁光層與磁道外的磁光層具有不同的化學(xué)組分。
因此，在磁道內(nèi)形成磁域所需的能量比在磁道外形成磁域所需的能量要小。
這種記錄載體第二實(shí)施例的特點(diǎn)在于，磁道內(nèi)磁光層的厚度與磁道外磁光層的厚度不同。
應(yīng)該注意到，美國專利4176377中已公開了一種技術(shù)，即在光學(xué)記錄載體中，可以設(shè)置一種磁道，在該磁道中的區(qū)域比磁道外的區(qū)域?qū)懭肽芰烤哂懈叩拿舾行?，從而能夠用相對較大的寫入點(diǎn)形成較窄的信息區(qū)。然而，這種記錄載體的信息區(qū)在沿磁道方向上并沒有減小。美國專利4176377也沒有揭示應(yīng)如何最佳地讀出信息區(qū)中的信息。
具有窄磁道的記錄載體的使用僅僅是與本發(fā)明的方法相結(jié)合才更有意義，因?yàn)橹挥羞@樣，才能使在寫入期間，使用相對簡單的裝置，實(shí)現(xiàn)對記錄載體的最佳程度的使用，并由此才能在沒有相互干擾的情況下，對信息磁道進(jìn)行讀出。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)上述新方法的設(shè)備。該設(shè)備包括，用于提供掃描光束的輻射源，用于將掃描光束聚焦到信息層上的掃描點(diǎn)的物鏡系統(tǒng)，用于在掃描點(diǎn)的位置產(chǎn)生磁場的磁系統(tǒng)，和用于將記錄載體上傳回的輻射轉(zhuǎn)換成電信號的輻射敏感檢測系統(tǒng)，該設(shè)備的特征在于，輻射源是一個(gè)組合光源，該光源可提供寫入輻射光束和讀出輻射光束，且寫入輻射光束具有用于形成寫入輻射點(diǎn)的第一波長和第一能量密度，讀出輻射光束具有用于形成讀出輻射點(diǎn)的第二波長和第二能量密度，上述第二波長小于第一波長，第二密度小于第一密度，讀出輻射點(diǎn)小于寫入輻射點(diǎn)。
該設(shè)備的進(jìn)一步的特征在于，輻射源由用于提供寫入輻射光束且具有第一波長的第一二極管激光器和用于提供讀出輻射光束且具有第二波長的第二二極管激光器和光學(xué)倍頻元件的組合體構(gòu)成，上述第二波長大約為第一波長的一半。
可以使用一個(gè)可發(fā)射具有足夠功率的短波蘭色輻射的二極管激光器，這種蘭光二極管激光器可以替代用于讀出的上述紅光二極管激光器和倍頻元件的組合體來使用。
這種設(shè)備的第二實(shí)施例的特征在于，輻射源由一個(gè)二極管激光器，一個(gè)設(shè)置在二極管激光器光束的光路中的用來選擇二極管激光器光束的兩個(gè)輻射光路之一的可控偏轉(zhuǎn)元件，和一個(gè)設(shè)置在兩個(gè)輻射光路之一中的倍頻元件構(gòu)成。
偏振元件可以由可調(diào)的折射或反射元件(如棱鏡)構(gòu)成，也可以由電光元件(如通常所稱的布拉格折射器等電光調(diào)制器)構(gòu)成。
下面將參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作更加詳細(xì)的描述，其中，

圖1示出了一個(gè)已知的用于磁光記錄載體的寫讀設(shè)備，圖2示出了由該設(shè)備寫入的部分信息磁道的截面，圖3示出了由上述公知設(shè)備寫入的信息區(qū)的尺寸，以及其與用于該設(shè)備中的寫入點(diǎn)和讀出點(diǎn)的尺寸的關(guān)系，圖4示出了通過本發(fā)明的設(shè)備寫入的信息區(qū)的尺寸，以及其與用于該設(shè)備中的寫入點(diǎn)和讀出點(diǎn)的尺寸的關(guān)系，圖5用于說明在縮小了的信息區(qū)寫入的原理，圖6示出了本發(fā)明的磁光寫入和讀出設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，圖7a和圖7b示出了用于該設(shè)備的組合輻射源的變型實(shí)例，圖8示出了第一實(shí)施例中帶有預(yù)置磁道的磁光記錄載體的部分徑向截面，圖9示出了在這種記錄載體中寫入的與其寫入點(diǎn)和讀出點(diǎn)的尺寸相關(guān)的信息區(qū)的尺寸，圖10和圖11示出了帶有預(yù)置磁道的磁光記錄載體的第二和第三實(shí)施例的部分徑向截面，在圖1中，標(biāo)號1表示包括透明襯底2和磁信息層3的磁光記錄載體。由輻射源10提供的輻射光束b照射該信息層。輻射源可以由二極管激光器，比如說一個(gè)發(fā)射波長約為800nm的AlGaAs激光器構(gòu)成。二極管激光器發(fā)射的部分輻射由準(zhǔn)直透鏡11接收，并通過物鏡系統(tǒng)12在信息平面聚焦為受衍射限制的掃描點(diǎn)V，該點(diǎn)的半值寬度約為1μm。在圖中，物鏡系統(tǒng)12示意性地由單透鏡表示。
以磁域形式存在的信息區(qū)，是通過控制二極管激光器發(fā)射的光脈沖(比如說，脈沖寬度為50nsec，脈沖間隔為250nsec)的方式寫入信息層3中的。該脈沖的峰值功率為，比如說40mW，而由于輻射光路的損失，最終到達(dá)輻射點(diǎn)V的峰值功率為10mW，而這一功率對將信息層3上的區(qū)域加熱到某一給定溫度(比如說，200℃)還是足夠的。磁層3在由箭頭M1所示的給定方向預(yù)磁化。通過在輻射點(diǎn)V的位置加熱信息層3，就地減小了矯頑力，并且借助于外加磁線圈13產(chǎn)生的相對較小的外部磁場，可按照圖1中箭頭M2的方向，局部地改變磁化方向。激光器的脈沖結(jié)束后，信息層3中的這部分材料再次冷卻、凍結(jié)，就好象它們具有M2的磁化方向一樣。
通過使輻射點(diǎn)V和記錄載體1之間的相對移動，在掃描方向上可依次寫入多個(gè)信息區(qū)而獲得信息磁道。若對園盤形記錄載體的情況而言，這一相對移動可為使記錄載體圍繞軸15轉(zhuǎn)動。圖2示出了這樣一個(gè)信息磁道截面的一部分。信息層3中磁化方向已轉(zhuǎn)換為M2的區(qū)域由信息區(qū)4表示，而保持原始磁化方向M1的區(qū)域稱為中間區(qū)域5。通過使輻射點(diǎn)V和記錄載體1之間沿著與圖1所示平面相垂直的方向相對移動，可依次寫入多個(gè)磁道。這一移動方向?qū)@盤形記錄載體而言是徑向的。
信息寫入存在有種種可能的方式。首先，正如下文將要描述的，二極管激光器10的控制電流可以由帶有欲被寫入的信息的信號S1的控制電路16進(jìn)行調(diào)制，以便使激光器按照所要寫入的信號發(fā)射輻射脈沖，而在寫入過程期間，磁場持續(xù)出現(xiàn)。
第二種可能方式是根據(jù)所要寫入的信息在方向M1和M2之間轉(zhuǎn)換磁場。將所要寫入的信號S1′加至控制電路14，該電路為線圈13提供電流，而二極管激光器或是提供連續(xù)的光束，或是以固定頻率提供通常稱為時(shí)鐘脈沖的脈沖束。
當(dāng)要讀出已寫入的信息時(shí)，可再次使用圖1所示設(shè)備中的二極管激光器。然而該激光器是在所需要的低功率下操作，其功率比寫入過程期間低，比如說低10倍，以便不影響已記錄的信息。記錄載體最好是反射型的，以便使投射在該信息層上的并由該層按照寫入信息加以調(diào)制了的光束反射至物鏡系統(tǒng)12。輻射光路包括有一個(gè)半透射元件(比如說為一個(gè)70%透射平鏡或棱鏡)，該半透射元件把經(jīng)反射和調(diào)制過的讀出光束b′的一部分反射至輻射敏感檢測系統(tǒng)。在圖1所示的實(shí)例中，用于將輻射聚焦到檢測系統(tǒng)18的透鏡19被設(shè)置在元件17和檢測系統(tǒng)18之間。
信息層的讀出是以信息區(qū)或稱磁域4引起的讀出光束偏振狀態(tài)的變化為基礎(chǔ)的。為了檢測這一變化，在輻射光路中的檢測系統(tǒng)18的前面設(shè)置了一個(gè)檢偏振鏡20。檢偏振鏡將偏振調(diào)制轉(zhuǎn)換成密度調(diào)制，而探測系統(tǒng)18將該密度調(diào)制轉(zhuǎn)換為電信號So。在投射讀出光束b的輻射光路中設(shè)置有偏振鏡21，其偏振方向與檢偏振鏡20的偏振方向?qū)嶋H上相間有某一角度，比如說85°。
為了獲知在讀出期間讀出點(diǎn)是否定心在信息磁道上和/或讀出光束是否聚焦在信息平面上，可以在反射光束b′的輻射光路中設(shè)置一個(gè)半透射鏡22(比如說為90%透射鏡或棱鏡)，該半透射鏡22可將光束的一部分反射到第二輻射敏感檢測系統(tǒng)23，由這一檢測系統(tǒng)提供的電信號可用于校正跟蹤和聚焦。在寫入期間，若利用由記錄載體反射的部分寫入光束，也可以使用跟蹤和聚焦伺服系統(tǒng)。有關(guān)磁光載體的寫入和讀出以及由此所涉及的設(shè)備的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，可參見上述“AudioEng.Soc.”78thConv.1983，第1-14頁中的論文，和在“PhilipsTechn.Rev.”42，No2，1985.8，第37-47頁中的論文“ErasableMagneto-OpticalRecording”。
在按照圖1所述的設(shè)備中，寫入點(diǎn)和讀出點(diǎn)具有相同的尺寸，該尺寸也確定了信息區(qū)的尺寸。圖3示出了該設(shè)備的寫入點(diǎn)Vw和借助于該點(diǎn)寫入的多個(gè)信息區(qū)4。信息區(qū)依信息磁道30設(shè)置。該磁道僅僅被部分寫入。在寫入期間，寫入點(diǎn)相對于信息平面按箭頭32所示方向向右移動。在圖3所示的情況下，寫入點(diǎn)出現(xiàn)在未寫入的部分上并位于下一個(gè)將要寫入的信息區(qū)的位置處。該信息磁道可借助于讀出點(diǎn)Vr讀出，讀出點(diǎn)Vr現(xiàn)在圖3的左邊。
按照本發(fā)明，在寫入期間使用的輻射點(diǎn)不同于讀出期間使用的輻射點(diǎn)，這樣做的目的是為了能在比圖3所示更小的信息區(qū)實(shí)現(xiàn)寫入和讀出。圖4利用圖解的方法示出了本發(fā)明的這一原理。與圖3所示相似，圖4示出有已寫入的信息區(qū)4，寫入點(diǎn)Vw，讀出點(diǎn)Vr。通常，寫入點(diǎn)可與圖3的寫入點(diǎn)Vw具有相同的尺寸和密度。該輻射點(diǎn)通過借助于圖1的物鏡系統(tǒng)12，將來自二極管激光器的激光光束聚焦而獲得。該激光器可以是一個(gè)發(fā)射波長約為800nm的具有足夠高的寫入能量的AlGaAs激光器。寫入點(diǎn)的半值寬度約為，比如說1μm。
為了能使寫入信息區(qū)具有一個(gè)比寫入點(diǎn)尺寸更小的表面區(qū)域，可以利用圖5所示的公知原理。在該圖中，假設(shè)是從圖1中正在行進(jìn)的光束b的方向觀察輻射點(diǎn)，并假設(shè)寫入點(diǎn)相對于信息平面以后的速度向右移動。在瞬間to，寫入點(diǎn)Vw的中心在位置A處，此時(shí)外部磁場具有圖1中箭頭M2所示的方向，且輻射點(diǎn)下面的整個(gè)園形區(qū)域都在該方向上磁化。在瞬間t1，輻射點(diǎn)Vw的中心已移到點(diǎn)B，此時(shí)轉(zhuǎn)換磁場方向，以便使現(xiàn)在處于點(diǎn)Vw之下的區(qū)域沿方向M1磁化。由于B和A之間的距離大大小于寫入點(diǎn)的直徑，故在瞬間to沿方向M2磁化的區(qū)域中的大部分沿原始方向M1再次磁化。其結(jié)果是，只有在瞬間to位于寫入點(diǎn)Vw之下的區(qū)域中的一小部分，即圖5中的陰影部分，沿M2方向磁化并形成一個(gè)信息區(qū)，而區(qū)域的其它部分再次被抹掉并用于后續(xù)信息區(qū)的寫入。當(dāng)寫入點(diǎn)Vw中心到達(dá)位置C時(shí)，即在瞬間t2，將磁場轉(zhuǎn)換至方向M2，由此在上述信息區(qū)再次寫入，而當(dāng)寫入點(diǎn)的中心移到位置D時(shí)，即在瞬間t3，再沿方向M1將磁場重新轉(zhuǎn)換回來。通過轉(zhuǎn)換外部磁場，在寫入點(diǎn)以某一持續(xù)速度相對于記錄載體移動的情況下，可以在比寫入點(diǎn)在等于其直徑的距離上移動所需要的時(shí)間間隔更短的時(shí)間間隔中，在信息區(qū)寫入。該信息區(qū)在掃描方向上的尺寸小于寫入點(diǎn)在該方向上的尺寸。沿掃描或稱磁道方向，這種信息區(qū)的尺寸為，比如說0.35μm，而不是至今為止的常規(guī)的大約1μm量級的尺寸。這樣，沿磁道方向能顯著地增加信息密度。
為了能以鑒別的方式讀出這些小信息區(qū)，必須使用一個(gè)在磁道方向和信息區(qū)具有相同尺寸量級的讀出點(diǎn)。為了能使用同一個(gè)物鏡系統(tǒng)形成讀出點(diǎn)和寫入點(diǎn)，讀出光束的波長必須比寫入光束的波長小的多。
按照本發(fā)明的磁光寫入和讀出設(shè)備，可以設(shè)置一個(gè)第二輻射源，該輻射源可由二極管激光器和非線性光晶體組成，其中后者將二極管激光器發(fā)射的輻射頻率通過通常稱為“次級諧波發(fā)生”或稱“SHG”的方式倍頻。激光輻射的倍頻意味著該輻射波長減半。當(dāng)使用發(fā)射波長約為800nm的紅外二極管激光器時(shí)，使用次級諧波發(fā)生器可獲得具有波長約為400nm的蘭色輻射。這一波長的光束通過物鏡系統(tǒng)12聚焦為讀出點(diǎn)時(shí)，可使讀出點(diǎn)的直徑為寫入點(diǎn)的一半。
“Electronics”1988.8，第48頁中的論文“BlueLaserupsCDDensity”中已公開了這樣一項(xiàng)技術(shù)，即用于讀取預(yù)記錄聲頻盤(公知的命名為CompactDisc)的蘭色二極管激光器組件的應(yīng)用。但由于次級諧波發(fā)生器的效率很小，蘭色激光器的持續(xù)輻射強(qiáng)度很低，從而使該二極管激光器組件不能用于在光記錄載體中寫入信息。因此這種激光器組件不能用于僅使用一個(gè)輻射點(diǎn)的磁光寫讀設(shè)備中。
按照本發(fā)明，由于使用分離的輻射點(diǎn)來寫入和讀出，所以可以利用蘭色激光器組件來獲得讀出點(diǎn)?？梢詫τ啥O管激光器提供的兩個(gè)輻射點(diǎn)按其特殊作用進(jìn)行優(yōu)選，比如說使寫入點(diǎn)具有足夠的能量密度，以使其能對信息層的材料進(jìn)行充分加熱，同時(shí)使讀出點(diǎn)尺寸足夠小，以使其能以鑒別的方式對狹小信息區(qū)進(jìn)行讀出。
圖6示意性的示出了本發(fā)明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，它與圖1所示設(shè)備的最大差異是它使用了兩個(gè)輻射源。由安裝到冷卻體41上的二極管激光器40構(gòu)成提供寫入光束bw的第一輻射源，該激光器可以是一個(gè)AlGaAs二極管激光器，所提供的輻射波長約為800nm。第二輻射源由第二二極管激光器42(它可以與激光器40的類型相同)和由，比如說，鋰酸鈮晶體構(gòu)成的倍頻元件43構(gòu)成?？梢詫⒃?2和43安裝在安裝有激光器40的同一冷卻體上，或是與其分離的冷卻體44上。在二極管激光器42和倍頻元件43之間，還可以設(shè)置有用于使倍頻元件能有效地耦接于激光器輻射的透鏡。蘭色激光器組件還可以具有一個(gè)濾光器，以防止該組件影響紅外輻射。
如圖6所示，寫入光束bw聚焦為寫入點(diǎn)Vw，讀出光束br聚焦為讀出點(diǎn)Vr′，而且讀出點(diǎn)只有寫入點(diǎn)的一半大并具有特別低的光強(qiáng)。
在圖6所示的實(shí)施例中，使用有物鏡系統(tǒng)35，該系統(tǒng)同時(shí)完成圖1中的準(zhǔn)直透鏡11的作用，該系統(tǒng)還移去了已屬多余的透鏡19。根據(jù)本發(fā)明所構(gòu)造的設(shè)備也可以由圖1所示的元件組成，或是具有它種結(jié)構(gòu)，只要該設(shè)備能夠提供分別聚焦為信息層3上的寫入點(diǎn)和讀出點(diǎn)的兩束具有不同波長、不同強(qiáng)度的光即可。具有波長為800nm的二極管激光器也可以使用其它具有不同波長的不同的半導(dǎo)體激光器來替代。
本發(fā)明也可以僅用一個(gè)二極管激光器來實(shí)現(xiàn)，但此時(shí)必須在輻射光路中插入一個(gè)可調(diào)的偏轉(zhuǎn)元件，以便使激光光束通過或不通過倍頻元件。圖7a和7b示出了包括有這種元件的部分設(shè)備的兩個(gè)實(shí)施例。在圖7a中，該元件為聲光或電光偏轉(zhuǎn)元件45。若該元件受到電壓Vc激勵(lì)，則在此形成衍射光柵，該光柵使入射光b朝向倍頻元件43衍射。而后，光束br從該元件43射出并具有光束b波長的一半。若元件45未受激勵(lì)，則激光束不偏轉(zhuǎn)，并作為具有原始波長的寫入光束射向物鏡系統(tǒng)35。當(dāng)然，讀出光束br也將會通過物鏡系統(tǒng)35。
在圖7b所示的實(shí)施例中，在二極管激光器41之后設(shè)置有平鏡47，該平鏡可以移入或移出輻射光路，如箭頭48所示。若該平鏡2移出輻射光路，則激光束b作為寫入光束bw并射向物鏡系統(tǒng)35。若該平鏡已移入輻射光路，則激光器光束b通過，比如說，一個(gè)第二平鏡49射向倍頻元件43，從而形成讀出光束br。
在激光光束br的通路中，還可以設(shè)置有濾光器46，該濾光器能或是完全阻斷仍然從元件43出射的紅色激光輻射，或是使該輻射衰減至不至于影響寫入信息的程度。在后一種情況下，紅色激光輻射可以用來在讀出期間產(chǎn)生跟蹤信號和/或聚焦誤差信號，該過程可以用已知的用于光學(xué)記錄載體的寫讀設(shè)備來完成。
在這種設(shè)備中也可以使用兩個(gè)二極管激光器，當(dāng)使用蘭色激光輻射進(jìn)行讀出時(shí)，可使用紅色激光輻射產(chǎn)生所述的誤差信號。而且，在使用紅色激光輻射進(jìn)行寫入期間，亦可以使用蘭色激光輻射產(chǎn)生誤差信號。
在上面已假定寫入激光束提供的是連續(xù)光束，但這種激光最好是采用脈沖控制。將一個(gè)控制信號輸入激光器的控制電路，當(dāng)用與圖1類似的方式轉(zhuǎn)換磁場時(shí)，使上述信號在該瞬間為零。這樣作有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即能更清楚地確定寫入域4的邊沿，以便使將要讀取的信息信號包含有更少的干擾。由于信息區(qū)更短，所以在這兒采用這一方法比在常規(guī)磁光記錄載體和裝置中有更好的效果。脈沖激光器必須比用于連續(xù)操作的激光器提供更高的峰值功率。
至此，僅僅描述了在磁道方向上信息密度的增加，本發(fā)明的第二個(gè)重要方面涉及在垂直于磁道方向上信息密度的增加。
在圖4所示的情況中，用于讀出短信息區(qū)的小讀出點(diǎn)Vr′僅僅使沿磁道方向上的利用達(dá)到了最佳程度，上述短信息區(qū)指得是在沿磁道方向上具有小尺寸的信息區(qū)域。由于該讀出點(diǎn)Vr′在垂直于磁道方向的方向上也很小，所以更窄的信息區(qū)，即沿垂直于磁道方向的方向也具有小尺寸的信息區(qū)，亦可以用該讀出點(diǎn)讀出。在本發(fā)明中，上述可能性得到了利用。通過利用設(shè)有狹窄磁道預(yù)置結(jié)構(gòu)的記錄載體和將信息寫入這些磁道中的信息區(qū)的方式，可以在更窄的信息區(qū)寫入。這應(yīng)確保使磁域?qū)嶋H上僅在磁道中形成。適合于該目的的記錄載體的第一個(gè)實(shí)施例涉及起伏磁道結(jié)構(gòu)和“磁泡”材料，例如釓-鋱-鐵的非晶體合金材料。
圖8示出了這種記錄載體的一個(gè)實(shí)施例，示出了磁光記錄載體的徑向截面的一小部分。該記錄載體包括玻璃或合成材料制的透明底襯2，在底襯上設(shè)置有層50，預(yù)制的磁道以凹槽51的形式形成在層50中。如果底襯是由合成材料制成的，就不再需要設(shè)置分立的層50，而可使凹槽直接形成在底襯中。各凹槽由相對較寬的中間層或稱中間磁道52相互分隔開。層50可以由，比如說透明的硬化了的聚合物(cureolpolymer)，如聚碳酸酯等等構(gòu)成。在層50中可以通過用于生產(chǎn)“CompactDiscs”的公知技術(shù)來制作凹槽51。
層50由絕緣層53覆蓋，絕緣層53將層50和磁光層54分隔開。磁光層54的表面與層50具有相同的結(jié)構(gòu)，設(shè)置有磁道30′和中間磁道31。磁光層54可以由，比如說，鐵、鋱和釓的非晶體合金構(gòu)成，并可在垂直于記錄載體表面的方向內(nèi)磁化。磁光層由，比如說，鋁反射層55覆蓋，在鋁層55上可設(shè)置有由，比如說，SiO2或漆層構(gòu)成的保護(hù)層56。
正如上述“J.Appl.Phys.”64(1)，1988.6，第252-262頁中的論文所述，當(dāng)在磁泡材料中寫入時(shí)，首先在具有高斯強(qiáng)度分布的常規(guī)受衍射限制的輻射點(diǎn)處，形成小的磁芯，該磁芯位于具有最大能量的輻射點(diǎn)的中心內(nèi)。將磁芯的磁壁向外移，以便使磁芯逐漸擴(kuò)展成一個(gè)磁域。然而，凹槽30′的壁形成了阻擋這種延伸的阻擋層，若在這個(gè)壁和底部之間的過渡段具有相當(dāng)大的彎曲時(shí)則更是如此。為了克服這個(gè)阻擋層，則必須供給額外的能量。由于使寫入點(diǎn)出現(xiàn)在寫入位置并且使磁場具有給定方向時(shí)的時(shí)間間隔是如此之短，以致于在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，能從寫入?yún)^(qū)的中心泄漏到外部的能量極少，故可以說，磁域被包圍在磁道中且磁域的邊壁和凹槽的壁相吻合。
與圖4相類似，圖9示出了按照圖8所示記錄載體的寫入磁道的一小部分。信息區(qū)4沿磁道方向32的長度與圖4所示相同，但是由于選擇了圖8所示的較小的凹槽30′的寬度，使得信息區(qū)的寬度小于圖4所示。該凹槽的寬度為，比如說0.5μm，而中間磁道31的寬度為，比如說0.6μm，這樣在徑向上的信息密度相對于具有0.6μm的凹槽寬度和1μm的中間磁道的常規(guī)記錄載體的信息密度增加至1.5倍。
預(yù)置的磁道不僅可由層54中的凹槽形成，也可以由該層上的隆起形成。
當(dāng)采用一個(gè)帶有給定磁道深度或高度的起伏式磁道結(jié)構(gòu)時(shí)，在寫入和讀出期間，也可以用這些磁道產(chǎn)生磁道誤差信號，其方式可與美國專利4363116中描繪的可寫入光學(xué)記錄載體中所用的方式相類似。
在記錄載體的第二個(gè)實(shí)施例中，記錄載體中已預(yù)置了可供寫入的窄信息區(qū)，而窄磁道具有比信息層的其它部分更大的磁化敏感性。記錄磁道中的材料與磁道之外的材料可以具有不同的化學(xué)組分。圖10示出了這種記錄載體徑向截面的一部分。該記錄載體不同于圖8所示的記錄載體，它的磁光層54是平的。該層中包括一些窄條，窄條的化學(xué)組分與層的其它部分稍有不同，這些窄條構(gòu)成了磁道30′。
圖11亦示出了一種記錄載體的部分徑向截面，其中，該記錄載體的磁光層54在磁道區(qū)內(nèi)的部分比磁道區(qū)之外的部分薄，從而使得磁道30′比它的周圍部分具有更大的磁化敏感性。因此，磁道中的材料可比該層其它部分的材料在更早的瞬間達(dá)到所期望的溫度，從而使得當(dāng)寫入點(diǎn)以某給定速度相對于記錄載體移動時(shí)，僅僅是位于磁道內(nèi)的材料的磁場方向發(fā)生轉(zhuǎn)換。
圖10和11也示出有保護(hù)層56，它可以是具有平坦上表面的厚漆層，而不是具有圖8所示形狀的薄SiO2層。
權(quán)利要求
1.一種利用二極管激光器輻射的寫入和隨后讀出記錄載體磁光信息層中的信息的方法，其中，輻射聚焦到信息層上受衍射限制的輻射點(diǎn)，并借助于輻射點(diǎn)和記錄載體之間的相對移動，在由寫入光束形成的輻射點(diǎn)位置，通過由二極管激光器的寫入光束和磁場的作用，在信息層中形成區(qū)域的磁化方向的局部變化，將信息寫入；對這樣形成的信息區(qū)域，通過檢測由信息區(qū)引起的二極管激光器讀出光束的偏振狀態(tài)的變化，將信息讀出；其特征在于以下要素的結(jié)合-信息區(qū)，該信息區(qū)在沿移動方向上的尺寸小于寫入輻射點(diǎn)的尺寸，這些信息區(qū)在某些時(shí)間間隔中通過轉(zhuǎn)換磁場的方式被寫入，所述時(shí)間間隔比記錄載體和該輻射點(diǎn)之間相對移動某一段距離所需的時(shí)間間隔更短，所述一段距離與所述輻射點(diǎn)在沿移動方向上的尺寸相等；-讀出是通過二極管激光器光束來實(shí)現(xiàn)的，該激光器光束的波長比實(shí)現(xiàn)寫入的二極管激光器光束的波長短。
2.一種適用于權(quán)利要求1所述方法的記錄載體，其特征在于具有一種預(yù)置磁道的結(jié)構(gòu)，該預(yù)置磁道的寬度實(shí)質(zhì)上確定了信息區(qū)的寬度。
3.如權(quán)利要求2所述的記錄載體，其特征在于在垂直于磁道方向上的磁道結(jié)構(gòu)的周期小于1.4μm。
4.如權(quán)利要求2或3所述的記錄載體，其特征在于其磁道結(jié)構(gòu)為起伏結(jié)構(gòu)，磁光層具有恒定的厚度并由一種材料構(gòu)成，在寫入期間，借助于從磁心開始并向外延伸的磁域，在材料中形成信息區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的記錄載體，其特征在于磁光材料是釓、鋱和鐵的合金。
6.如權(quán)利要求1所述的記錄載體，其特征在于磁道內(nèi)的磁光層比磁道外的磁光層具有更大的磁化敏感性。
7.如權(quán)利要求6所述的記錄載體，其特征在于磁道內(nèi)的磁光層與磁道外的磁光層具有不同的化學(xué)組分。
8.如權(quán)利要求6所述的記錄載體，其特征在于磁道內(nèi)的磁光層厚度與磁道外的磁光層厚度不同。
9.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括，用于提供掃描光束的輻射源，用于將掃描光束聚焦到信息層上的掃描點(diǎn)的物鏡系統(tǒng)，用于在掃描點(diǎn)位置產(chǎn)生磁場的磁系統(tǒng)，和用于將記錄載體上傳回的輻射轉(zhuǎn)換成電信號的輻射敏感檢測系統(tǒng)，其特征在于，輻射源是一個(gè)組合光源，該光源可提供寫入輻射光束和讀出輻射光束，且寫入輻射光束具有用于形成寫入輻射點(diǎn)的第一波長和第一能量密度，讀出輻射光束具有用于形成讀出輻射點(diǎn)的第二波長和第二能量密度，上述第二波長小于第一波長，第二密度小于第一密度，讀出輻射點(diǎn)小于寫入輻射點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于輻射源由用于提供讀出輻射光束且具有第二波長的第二二極管激光器和光學(xué)倍頻元件的組合體和用于提供寫入輻射光束且具有第一波長的第一二極管激光器構(gòu)成，上述第二波長大約為第一波長的一半。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，輻射光源由一個(gè)二極管激光器，一個(gè)設(shè)置在二極管激光器光束的光路中的用來選擇二極管激光器光束的兩個(gè)輻射光路之一的可控偏轉(zhuǎn)元件，和一個(gè)設(shè)置在兩個(gè)輻射光路之一中的倍頻元件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于增加了信息密度的磁光記錄載體(1)的寫入和讀出的方法和裝置。小于由第一二極管激光器(40)提供的寫入點(diǎn)(Vw)的信息區(qū)可以借助于磁場的轉(zhuǎn)換將其寫入。該信息區(qū)可以通過小于寫入點(diǎn)的讀出點(diǎn)(Vr)來讀出，所述讀出點(diǎn)可以由來自第二二極管激光器(42)和倍頻器(43)的組合體的輻射來形成。
文檔編號G11B11/10GK1044997SQ9010140
公開日1990年8月29日 申請日期1990年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月15日
發(fā)明者約翰尼斯·亨德里庫斯·瑪麗亞·斯普魯克斯, 伯納杜斯·安東尼厄斯·約翰努斯·雅各布斯, 科妮莉斯·馬里納斯·約翰尼斯·范烏爾珍 申請人:菲利浦光燈制造公司