다층광 디스크, 다파장 광원 및 이들을 이용한 광학 시스템

다층광 디스크, 다파장 광원 및 이들을 이용한 광학 시스템{Multi-layer light disk, multi-wavelength light source, and Optical system using the same}

본 발명은 다층의 기록층에 대해서 정보가 광학적으로 기록 재생되는 광학정보 기록 매체, 즉 다층광 디스크 및 그 기록 재생 방법에 관한 것이고, 또 간섭성 광원을 응용한 광 정보처리, 광 응용계측분야에 사용되는 광 도파로 디바이스에 관한 것이며, 또한 이러한 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원, 및 이러한 다파장 광원을 이용하여 다층광 디스크에 대해서 정보를 기록 재생하는 광학 시스템에 관한 것이다.

광학정보 기록 매체의 대용량화와 고밀도화의 방법으로서, 2층의 기록층에 2파장으로 기록하는 기술이 HAWierenga에 의한 "Phase change recording:Options for 10-20 GB(dual layer, high NA, and blue)"(Proc.SPIE.Optical Data Storage'98,3401,64-70(1998))에 제안되어 있고, 파장 650㎚과 780㎚의 2파장 기록과 파장 410㎚과 650㎚의 2파장 기록이 계산에 의해 보고되어 있다.

여기에서, 입사 빔의 스폿 사이즈(w)는 w=kλ/NA에서 주어진다. 단, λ는 사용 레이저의 파장, k는 정수, NA는 대물렌즈의 개구수이다. 이 관계식으로부터 레이저 광의 파장(λ)이 짧아질수록, 또 렌즈의 개구수(NA)가 클수록 스폿 사이즈를작게 할 수 있어서 기록밀도는 상승한다.

도 11에, 종래의 2층 타입의 광학정보 기록 매체에 대한 기록 재생 방법을 모식적으로 나타낸다. 레이저 광(25) 입사측으로부터 제1 기록층, 제2 기록층으로 하고, 제1 기록층을 포함한 다층 구성을 제1 기록 매체(17), 제2 기록층을 포함한 다층 구성을 제2 기록 매체(18)로 한다. 제1 기록 매체(17)가 형성된 제1 기판(21)과, 제2 기록 매체(18)가 형성된 제2 기판(22)이 접착층(15)으로 접합되어, 2층 타입의 광학정보 기록 매체가 구성되어 있다. 제1 기록 매체(17) 및 제2 기록 매체(18)에 대해서 어느것이나 파장(λ)의 레이저 광(25)으로 기록 재생을 행한다. R ₁ 은 제1 기록 매체(17)의 파장(λ)에 대한 반사율, R ₂ 는 제2 기록 매체(18)의 파장(λ)에 대한 반사율이다.

도 12는 종래의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 의한 시스템 구성도이다. 제1 및 제2 기록 매체에 대해서 함께 양호하게 기록 재생을 행하기 위해서는, 파장(λ)에서의 양 기록층의 광 흡수비와 제1 기록 매체의 광 투과율이 소정의 조건을 만족시키지 않으면 안된다. 광 흡수비라는 것은 기록층이 결정상태일 때의 기록층의 광 흡수율을 Ac(%), 기록층이 비정질 상태일 때의 기록층의 광 흡수율을 Aa(%)으로 했을 때의 Ac/Aa이다. 등록특허 제2094839호 공보에 의하면, 양호한 소거율 확보를 위해서는 결정상태와 비정질상태의 승온온도를 같게 하는 것이 중요하고, Ac/Aa≥1.0을 요하는 것이 개시되어 있다.

또, 제1 기록층이 결정상태일 때의 제1 기록 매체의 광 투과율을 Tc(%), 제1 기록층이 비정질 상태일 때의 제1 기록 매체의 광 투과율을 Ta(%)로 했을 때, 제2기록 매체는 제1 기록 매체를 투과해 온 레이저 광으로 기록 재생하기 위해, Tc와 Ta는 보다 높은 쪽이 바람직하다. 역으로 너무 높으면 입사광의 배분에서 생각할 때, Aa와 Ac가 작아져서 제1 기록 매체의 기록이 곤란하게 된다.

레이저 파장 660㎚ 근방에서의 본 발명자에 의한 기록실험에서는 제1 및 제2 기록 매체와 함께 양호한 기록 재생특성을 얻기 위해서는, Tc≥45 또한 Ta≥45가 바람직하다는 것이 알려져 있다.

여기에서, 기록 재생하는 파장(λ)에서의 다층 구성의 기록 매체의 광 반사율(R), 광 투과율(T) 및 각 층의 광 흡수율(A) 등의 광학적 특성은 그 파장에서의 각층의 복소 굴절율(굴절율과 소쇠(消衰)계수)이 알려지면, 예를 들면, 매트릭스법(예를 들면, 久保田廣저「파동광학」岩波新書, 1971년 제3장을 참조)에 의해 엄밀하게 산출할 수 있다. 따라서, 각 층의 복소 굴절율의 파장 의존성은 다층 구성의 광학특성을 결정하는 중요 요소이다.

본 발명자의 실험에 의하면, 레이저 파장 660㎚ 근방에서의 2층 기록에서는 광 흡수비≥1.0 및 투과율≥45%가 양립하여, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체는 함께 양호한 기록 재생특성을 얻을 수 있었다.

그러나, Wierenga 제안의 2파장 기록에서는 파장 410㎚(청색)과 650㎚(적색)의 레이저 광을 사용하고 있고, 광 헤드가 2개 필요하고 또한 한쪽 파장이 650㎚으로 길어서 고밀도화의 여지는 아직 없었다.

또, 본 발명자의 광학계산에 의하면 기록층의 복소 굴절율의 파장 의존성이 큰 것에 기인하여, 파장 400㎚ 근방에서는 제1 기록층의 광 흡수비는 겨우 1.0이고, 제1 기록 매체의 광 투과율≥45%를 동시에 만족하는 것이 곤란하다는 것을 알았다. 이 경우, 제1 기록 매체의 소거율이 불충분하게 되거나, 또는 제2 기록 매체에 도달하는 레이저 광이 불충분하여 제2 기록 매체에 대한 기록 파워가 부족하다고 하는 사태가 발생한다.

그런데, 이와 같은 광학정보 기록 매체에 대해서 정보를 기록 재생하기 위해서는, 다수의 파장이 다른 레이저 광이 출사가능한 다파장 광원이 이용된다. 예를 들면, 이러한 다수의 파장이 다른 레이저 광은 광파장 변환에 의해 얻어진다.

비선형 광학 효과를 이용한 광파장 변환은, 단파장화, 사용 파장범위의 확대를 가능하게 하기 위해, 많은 분야에서의 응용이 실현되고 있다. 특히, 2차 비선형 광학 효과를 이용한 제2 고조파 발생(SHG)이나 화(和)주파 발생(SFG)은 단파장 광원의 실현에 효과적인 수단이며, 다양한 광원이 실용화되고 있다. 그 중에서도 광 도파로를 이용한 광 도파로형의 비선형 광학 디바이스는 고효율화가 용이하고, 소형화, 웨이퍼 프로세스에 의한 대량 생산화가 가능하기 때문에, 소형의 단파장 광원으로서 민생기기에의 응용이 기대되고 있다.

현재, 광 도파로형 SHG 소자의 주류가 되고 있는 것이, 주기성을 갖는 분극 반전 구조를 이용한 유사 위상 정합형(QPM)의 SHG 소자이다. QPM-SHG 소자는 위상 정합 파장을 분극 반전주기에 의해 임의로 설정할 수 있고, 고효율의 파장 변환이 가능하다는 등의 이점을 가짐으로써, 1개의 소자 내에 다른 위상 정합 파장의 광 도파로의 형성이 가능하게 된다. 이것을 이용한 QPM-SHG 소자가 종래로부터 제안되어 있다.

도 13에, 다른 위상 정합특성을 갖는 광 도파로를 1개의 기판 상에 집적화한 종래의 광 도파로 디바이스의 일례를 평면도로 나타낸다. 도 13에서, LiNbO ₃ 기판(131) 상에 다수의 광 도파로(132)를 형성하고, 광 도파로(132)를 가로지르도록 주기가 다른 분극 반전 구조(133)를 형성함으로써, 1개의 기판 상에 다른 위상 정합 특성을 갖는 다수의 광 도파로가 형성되게 된다. QPM-SHG 소자의 단점으로서, 위상 정합 파장의 허용도가 대단히 좁다고 하는 문제가 있다. 이 소자는 위상 정합 파장이 서서히 다른 광 도파로를 형성함으로써, 기본파 광원의 파장과 위상 정합하는 광 도파로를 어느 한 장소에 형성할 수 있다. 즉, 광 도파로를 선택함으로써 임의의 파장의 기본파와 위상 정합이 가능하게 된다.

도 14에, 다른 위상 정합 파장의 광 도파로를 1개의 기판 상에 집적화한 광 도파로 디바이스로서, 위상 정합 파장의 허용도의 확대를 실현한 종래의 QPM-SHG 소자를 평면도로 나타낸다. 도 14에서, 기판(141) 상에 1개의 광 도파로(142)가 형성되고, 1개의 광 도파로(142) 상에 분극 반전 구조(143)로서 다수의 분극 반전 영역(Λ1, Λ2, Λ3)이 형성되며, 각 분극 반전 영역은 다른 위상 정합조건을 갖는다. 다른 위상 정합조건을 갖는 분극 반전 영역을 조합함으로써, 광 도파로 디바이스 전체의 위상 정합 파장의 허용도의 확대를 도모하고 있다. 파장 허용도를 확대함으로써, 기본파의 파장변동에 대해서 안정적인 출력 특성을 얻을 수 있다.

한편, 다수의 파장의 광원을 얻고자 하는 시험은 반도체 레이저에 의해서도 제안되고 있다. 반도체 레이저 상에 다른 활성층을 형성하고, 1칩으로부터 다른 파장의 레이저 광원을 출사하는 방법이 있다.

본 발명은, 광 도파로 디바이스에 의해 동일 또는 근접한 발광점으로부터 다수의 파장이 다른 간섭성 광을 얻는 구성을 실현하도록 하는 것이다.

반면, 종래의 도파로형 광 디바이스는 다른 위상 정합 특성을 갖는 다수의 광 도파로를 1개의 디바이스 상에 집적화하고 있지만, 다른 파장의 기본파를 동시에 파장 변환하는 구성은 제안되어 있지 않다.

또한, 1칩 반도체 레이저로부터 동시에 파장이 다른 광을 출사하는 구성은 있지만, 광 도파로의 출사부는 다른 위치에 형성되어 있기 때문에, 1개의 광학계에 의해 2개의 출사광을 동시에 집광하기 위해서는 수차가 커지고, 회절 한계까지의 집광특성을 얻기 위해서는 복잡한 광학계를 갖는다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하는 것으로, 그 제1 목적은 파장 400㎚ 근방의 단파장에 대해서도 제1 기록층의 광 흡수비≥1.0과 제1 기록 매체의 광 투과율≥45%를 양립시켜, 제1 기록 매체의 소거율과 제2 기록 매체의 기록 감도를 함께 향상시킨 광학정보 기록 매체 및 그 기록 재생 방법을 제공하는데에 있다.

또, 본 발명의 제2 목적은 파장이 다른 다파장의 간섭성 광을 동시에 출사 가능한 광 도파로 디바이스를 제공하고, 또, 이 광 도파로 디바이스와 광원을 일체화한 다파장 광원을 제공하며, 또한 이 다파장 광원에 의해 상기 광학정보 기록 매체에 대해서 정보를 기록 재생하는 광학 시스템을 제공하는데에 있다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학정보 기록 매체는 상 변화 재료로 이루어지는 기록층을 기판 상에 적어도 2층 구비하고, 한쪽 측으로부터 레이저 광에 의해 기록 재생되는 광학정보 기록 매체에 있어서, 레이저 광 입사측으로부터 제1 기록층, 제2 기록층으로 하고, 제1 기록층을 포함하는 제1 기록 매체에 기록 재생하는 제1 레이저 광의 파장을 λ1(㎚), 제2 기록층을 포함하는 제2 기록 매체에 기록 재생하는 제2 레이저 광의 파장을 λ2(㎚), 제1 기록층의 결정상태 광 흡수율을 Ac(%), 제1 기록층의 비정질 상태 광 흡수율을 Aa(%), 제1 기록층이 결정상태인 경우의 제1 기록 매체의 광 투과율을 Tc(%), 제1 기록층이 비정질 상태인 경우의 제1 기록 매체의 광 투과율을 Ta(%)로 했을 때, λ1과 λ2가 10≤｜λ1-λ2｜≤120인 관계에 있는 경우에, 제1 기록층이 � ��장 λ1에 대해서 소정의 범위에 있는 광 흡수비 Ac/Aa를 갖고, 또한 제1 기록 매체가 파장 λ2에 대해서 Tc≥30 또한 Ta≥30인 것을 특징으로 하는 것이다.

이 광학정보 기록 매체에 의하면, 제1 기록층의 광 흡수비 및 제1 기록 매체의 광 투과율을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 파장 λ1 및 파장 λ2이 조합에 의해, 예를 들면, 광 흡수비는 약 1.0 내지 약 1.6까지, 광 투과율은 30 수% 내지 60 수%까지 변화하는 것이 가능한다. 제1 기록층 및 제2 기록층의 재료나 기록조건에 맞추어, 제1 기록층의 광 흡수비 및 제1 기록 매체의 광 투과율을 조정하고, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체가 함께 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다고 하는 작용효과를 갖는다.

본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 파장 λ1과 파장 λ2가 10≤｜λ1-λ2｜≤50인 관계에 있는 경우에, 제1 기록층이 파장 λ1에 대해서 소정의 범위에 있는 광 흡수비 Ac/Aa를 갖고, 또한 제1 기록 매체가 파장 λ2에 대해서 Tc≥45 또한 Ta≥45인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체를 서로 가까운 다른 파장으로 기록 재생함으로써, 양 기록 매체에서 거의 동등한 밀도의 기록을 행할 수 있는 동시에, 파장 400㎚ 근방의 단파장에 대해서도 제1 기록층의 광 흡수비≥1.0과 제1 기록 매체의 광 투과율≥45%가 양립하여, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체는 함께 양호한 기록 재생특성을 얻을 수 있다고 하는 작용효과를 갖는다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 기판 상에 제2 기록 매체, 제1 기록 매체, 보호층이 이 순서대로 형성되고, 보호층의 두께 d1(㎛)가 30≤d1≤200이고, 보호층측에서 제1 및 제2 레이저 광으로 기록 재생되는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 기판보다 두께가 얇은 보호층측에서 기록 재생함으로써, 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있고, 보다 고밀도인 기록이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기판 상에 형성된 제1 기록 매체와 제2 기판 상에 형성된 제2 기록 매체를 접합한 구조인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제2 고조파 발생소자의 광 도파로의 일부와 반도체 레이저의 광 도파로가 광학적으로 결합되어 있는 다파장 광원으로부터 출사된 제1 및 제2 레이저 광으로 기록 재생하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 레이저 광의 파장 λ1(㎚)가 390≤λ1≤520인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기록층의 광 흡수비는 제1 레이저 광의 파장 λ1에 대해서, Ac/Aa≥1.0인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기록층이 Ge-Sb-Te를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기록층이 Ge-Sb-Te-Sn을 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, Ge-Sb-Te보다도 결정화 속도가 빠른 기록재료를 제1 기록층에 이용함으로써, 보다 큰 소거율을 얻을 수 있다고 하는 작용효과를 갖는다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기록층의 두께 d2(㎚)가 3≤d2≤12인 것이 바람직하다.

이 제1 기록층의 두께(d2)의 상한은 제1 기록 매체가 45% 이상의 광 투과율을 확보하기 위한 것이고, d2의 하한은 독립형상 구조로 되지 않고, 원자부족으로 결정화가 진행되지 않으며, 또 광을 흡수하는 막용량이 작아지지 않는 한계의 두께이며, 광학 설계상으로부터 바람직한 막 두께는 약 6㎚이다.

또한, 본 발명의 광학정보 기록 매체에 있어서, 제1 기록 매체는 기판 상에 적어도 제1 기록층과 반사층이 이 순서대로 형성되고, 반사층의 두께 d3(㎚)가 2≤d3≤20인 것이 바람직하다.

이 반사층의 두께(d3)의 상한은 제1 기록 매체가 45% 이상의 광 투과율을 확보하기 위한 것으로, d3의 하한은 독립형상 구조가 되지 않고, 급냉효과가 작아지지 않으며, 또 환경에 견디는 특성이 저하하지 않는 한계의 두께이다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법은, 상 변화 재료로 이루어지는 기록층을 기판 상에 적어도 2층 구비한 광학정보 기록 매체에 대해서 상기 광학정보 기록 매체의 한쪽 측으로부터 레이저 광에 의해 기록 재생을 행하는 기록 재생 방법에 있어서, 상기 기록층 중 레이저 광 입사측으로부터 제1 기록층, 제2 기록층으로 하고, 상기 제1 기록층을 포함하는 제1 기록 매체에 기록 재생하는 제1 레이저 광의 파장을 λ1(㎚), 상기 제2 기록층을 포함하는 제2 기록 매체에 기록 재생하는 제2 레이저 광의 파장을 λ2(㎚)으로 했을 때, 10≤｜λ1-λ2｜≤120인 관계에 있는 것을 특징으로 한 것이다.

이 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 의하면, 제1 기록층의 광 흡수비 및 제1 기록 매체의 광 투과율을 충분히 크게 할 수 있기 때문에, 파장 λ1 및 파장 λ2의 조합에 의해, 예를 들면, 광 흡수비는 약 1.0내지 약 1.6까지, 광 투과율은 30 수% 내지 60 수%까지 변화가 가능하다. 제1 기록층 및 제2 기록층의 재료나 기록조건에 맞추어 제1 기록층의 광 흡수비 및 제1 기록 매체의 광 투과율을 조정하고, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체는 함께 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다고 하는 작용효과를 갖는다.

본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 있어서, 파장 λ1과 파장 λ2가 10≤｜λ1-λ2｜≤50인 관계에 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제1 기록 매체와 제2 기록 매체를 서로 가까운 다른 파장으로 기록 재생함으로써, 양 기록 매체에서 거의 동등한 밀도의 기록을 행할 수 있는 동시에, 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있다고 하는 작용을 갖는다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 있어서, 기판 상에 제2 기록 매체, 제1 기록 매체, 보호층이 이 순서대로 형성되고, 보호층의 두께d1(㎛)가 30≤d1≤200인 광학정보 기록 매체에 대해서 보호층측으로부터 제1 및 제2 레이저 광으로 기록 재생을 행하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 기판보다 두께가 얇은 보호층측으로부터 기록 재생함으로써, 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있고, 보다 고밀도의 기록이 가능하게 된다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 있어서, 제1 기판 상에 형성된 제1 기록 매체와 제2 기판상에 형성된 제2 기록 매체를 접합한 구조인 광학정보 기록 매체에 대해서 기록 재생을 행하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 있어서, 제2 고조파 발생 소자의 광 도파로의 일부와 반도체 레이저의 광 도파로가 광학적으로 결합하고 있는 다파장 광원으로부터 출사된 제1 및 제2 레이저 광으로 기록 재생을 행하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 있어서, 상기 제1 레이저 광의 파장 λ1(㎚)이 390≤λ1≤520인 것이 바람직하다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광 도파로 디바이스는 기판과, 상기 기판의 표면 근방에 형성된 다수의 광 도파로와, 상기 광 도파로의 일단에 형성된 입사부와, 광 도파로의 타단에 형성된 출사부를 구비한 광 도파로 디바이스에 있어서, 다수의 광 도파로가 서로 다른 위상 정합 조건을 만족하고, 다수의 광 도파로의 출사부를 대략 동일 위치에 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 광 도파로 디바이스에 의하면, 광원으로부터의 다른 파장의 기본파를 동시에 파장 변환할 수 있고, 동일한 출사부로부터 다파장의 출사광이 출사되기 때문에, 동일 점 광원으로부터의 출사광이 되고, 색수차 보정을 행한 대칭구조의 집광 렌즈계를 이용하면 회절 한계까지의 집광이 가능하게 된다.

본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 광 도파로는 주기 형상으로 분극 반전 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 분극 반전 구조의 주기는 광 도파로 사이에서 서로 다르다.

이 구성에 의하면, 포토 리소그래피 및 드라이 에칭을 이용하여 다양한 위상 정합 조건을 갖는 광 도파로를 기판 상에 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 광 도파로의 일부에 반사기를 갖고 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 반사기를 이용함으로써, 적은 기판 면적으로 긴 광 도파로를 형성할 수 있기 때문에, 기판 면적의 유효 이용과 파장 변환의 고효율화를 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 광 도파로의 출사부에서의 기판 대향면의 법선이 기판 표면과 약 45도의 각도를 이루는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 출사광을 기판의 표면 또는 안쪽면에서 꺼낼 수 있기 때문에, 기판 표면에의 그레이팅, 검출기 등의 집적화가 용이하게 되고, 소형의 집적화 광원을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 위상 정합 조건이 제2 고조파에 대한 위상 정합 조건인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 현재 시판되어 있는 다른 파장의 반도체 레이저를 광 도파로 디바이스에 결합함으로써, 청색 발광 영역인 400㎚대의 다수의 파장의 광을 단일한 광 도파로 디바이스보다 용이하게 출사할 수 있고, 광학정보 기록 매체에의 고밀도 광 기록이 가능하게 된다.

또는, 본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 상기 위상 정합 조건이 화주파에 대한 위상 정합 조건인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 화주파에 대한 위상 정합 조건을 만족하는 분극 반전 영역을 더함으로써, 발진 파장을 더욱 많게 할 수 있다.

또, 본 발명의 광 도파로 디바이스에 있어서, 광 도파로의 일부가 서로 다른 광 도파로와 광학적으로 결합하고 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 적은 기판 면적으로 긴 광 도파로를 형성할 수 있기 때문에, 기판 면적의 유효 이용과 파장 변환의 고효율화를 실현할 수 있다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다파장 광원은 파장이 다른 다수의 간섭성 광원과, 기판, 상기 기판의 표면 근방에 형성된 다수의 광 도파로, 상기 광 도파로의 일단에 형성된 입사부, 및 광 도파로의 타단에 형성된 출사부를 갖고, 다수의 광 도파로가 서로 다른 위상 정합 조건을 만족하고, 다수의 광 도파로의 출사부를 대략 동일 위치에 설치한 광 도파로 디바이스를 구비하고, 간섭성 광원으로부터의 광을 광 도파로 디바이스에 의해 파장 변환하는 것을 특징으로 한다.

이 다파장 광원에 의하면, 간섭성 광원으로부터의 다른 파장의 기본파를 동시에 파장 변환할 수 있고, 동일한 출사부로부터 다파장의 출사광이 출사되기 때문에, 동일 점 광원으로부터의 출사광이 되고, 색수차 보정을 행한 대칭 구조의 집광렌즈계를 이용하면 회절 한계까지의 집광이 가능하게 된다.

본 발명의 다파장 광원에 있어서, 간섭성 광원은 반도체 레이저이고, 광 도파로 디바이스의 입사부와 반도체 레이저가 직접 결합되어 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 다파장 광원에 있어서, 파장이 다른 간섭성 광원이 1개의 기판 상에 형성된 멀티 스트라이프의 반도체 레이저인 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 다파장 광원에 있어서, 간섭성 광원이 파장 가변 기능을 갖는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 위상 정합 파장의 허용도가 0.1㎚ 정도로 좁은 유사 위상 정합형(QPM)의 제2 고조파 발생(SHG) 소자에 대해서, 간섭성 광원의 파장을 가변 제어하여 위상 정합 파장에 합치시킴으로써, 고효율의 파장 변환이 가능하게 될 뿐만 아니라, 주위의 온도변화에 의해 위상 정합 파장이 변동한 경우에도 간섭성 광원의 파장을 가변 제어함으로써, 항상 안정한 출력을 얻을 수 있다. 또한, 위상 정합 파장을 제어함으로써, 출사하는 광을 전환하는 것도 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 다파장 광원에 있어서, 광 도파로 디바이스가 전극 구조를 갖고, 상기 전극에 의해 출력 변조를 헹하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 광 도파로 상에 전극 구조를 집적화하고, 이것에 전압을 인가함으로써 광 도파로의 굴절율을 변화시켜 출력 변조를 행하면, 반도체 레이저의 출력을 변조하는 경우에 비해서, 출력 변동에 따른 반도체 레이저의 발진파장의 변동이 없어지기 때문에, 안정한 출력 변조가 가능하게 된다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 광학 시스템은 파장이 다른 다수의 간섭성 광원과, 기판, 상기 기판의 표면 근방에 형성된 다수의 광 도파로, 상기 광 도파로의 일단에 형성된 입사부 및 광 도파로의 타단에 형성된 출사부를 갖고, 다수의 광 도파로가 서로 다른 위상 정합 조건을 만족하고, 다수의 광 도파로의 출사부를 대략 동일 위치에 설치한 광 도파로 디바이스를 구비하며, 간섭성 광원으로부터의 광을 광 도파로 디바이스에 의해 파장 변환하는 다파장 광원과, 집광 광학계를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 광학 시스템에 의하면, 특수한 집광 렌즈나, 광학계 내에 수차 보정용 그레이팅 소자 등을 설치하지 않고, 간단한 광학 시스템으로 광학 조정도 용이하게 된다. 또, 단파장의 다파장 광원을 적용함으로써 대단히 유효하게 된다.

본 발명의 광학 시스템은 또한 파장 필터를 구비하고, 다파장 광원으로부터의 광을 파장 필터에 의해 분리하고, 파장 필터에 의해 검출광을 분리하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 예를 들면, 광학정보 기록 매체를 구성하는 2층의 기록층의 사이에 파장 필터를 형성하고, 이 파장 필터에 의해 1층째의 기록층에는 2개의 파장의 광이 도달하지만, 2층째의 기록층에는 한쪽의 파장밖에 도달하지 않는 구성으로 함으로써, 2파장을 분리하여, 1층째의 기록층에의 기록 재생시에 2층째의 기록층에 가해지는 영향을 저감할 수 있다. 또, 광 검출기의 앞에 파장 필터를 설치하고, 파장 필터에 의해 2파장을 분리한 후, 다른 광 검출기에 의해 각각의 파장의 광을 검출함으로써, 1층째와 2층째의 기록층에 대한 동시 재생이 가능하게 된다. 또, 한쪽의 광을 재생 전용으로, 다른 광을 기록 및 소거 전용으로 사용할 수있고, 광원의 광출력의 전환을 행하지 않는 고속의 광기록이 가능하게 된다. 또, 다파장 광원은 발광점이 동일하기 때문에, 동일한 집광점에 2파장의 광을 집광할 수 있고, 기록과 재생을 동시에 행할 수 있다.

또, 본 발명의 광학 시스템에 있어서, 다파장 광원으로부터의 출사광에 파장에 따라서 다른 강도 변조를 가하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 한쪽 파장의 광을 연속 발진(CW) 동작시키고, 다른 쪽의 광을 고조파로 변조함으로써, SHG 출력의 대폭적인 증대가 가능하게 된다.

또, 본 발명의 광학 시스템은 또한 본 발명에 관한 상기 광학정보 기록 매체를 구비하고, 이 광학정보 기록 매체에 다파장 광원으로부터의 광을 집광 광학계에 의해 집광하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학 시스템에 있어서, 다파장 광원으로부터의 다수 파장의 광에 의해 상기 광학정보 기록 매체에 대해서 동시에 기록 또는 재생을 행하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 광학 시스템에 있어서, 다파장 광원으로부터의 적어도 1개의 파장 광에 의해, 광학정보 기록 매체에 기록을 행하고, 동시에 다파장 광원으로부터의 다른 파장의 광에 의해, 광학정보 기록 매체로부터 정보를 검출하는 것이 바람직하다.

이 경우, 다파장 광원으로부터의 다른 파장의 광에 의해 검출한 신호에 기초하여, 적어도 1개 파장의 광의 강도나 광학정보 기록 매체 상에서의 초점을 제어하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 기록시에 기록 정보를 실시간으로 검출하고, 이 정보를 피드백하고, 기록광의 광 강도나 기록 매체 상에서의 초점을 제어하면서 기록을 행함으로써, 기록 매체에 형성하는 기록 피트의 형상을 정확하게 제어할 수 있고, 기록 밀도를 대폭으로 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 광학 시스템에 있어서, 다파장 광원으로부터의 다수의 파장 광을 혼합하여, 광학정보 기록 매체에 기록하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내는 부분 단면도,

도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내는 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내는 부분 단면도,

도 4는 본 발명의 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 대한 기록 재생 방법을 모식적으로 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제1 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 나타내는 평면도,

도 6은 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제2 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 나타내는 평면도,

도 7은 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제3 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 나타내는 평면도,

도 8은 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제4 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 나타내는 평면도,

도 9는 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제5 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 나타내는 평면도,

도 10은 본 발명의 제1 내지 제5 광 도파로 디바이스 중 하나를 이용한 다파장 광원을 구비한 광학 시스템의 개략 구성도,

도 11은 종래의 2층 타입의 광학정보 기록 매체에 대한 기록 재생 방법을 나타내는 모식도,

도 12는 종래 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 의한 시스템 구성도,

도 13은 종래의 광 도파로 디바이스의 제1 구성예를 나타내는 평면도,

도 14는 종래의 광 도파로 디바이스의 제2 구성예를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기판 2 : 광 간섭층

3 : 하측 계면층 4 : 제1 기록층

5 : 제1 상측 계면층 6 : 제1 상측 광 간섭층

17 : 제1 기록 매체 18 : 제2 기록 매체

21 : 제1 기판 25 : 레이저 광

93 : 분극 반전 구조 98 : 반사기

141 : 기판 142 : 광 도파로

이하, 본 발명의 양호한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

먼저, 본 발명에 관한 광학정보 기록 매체에 대해서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내고 있다. 이 광학정보 기록 매체는 기판(1) 상에 제2 하측 광 간섭층(2), 제1 하측 계면층(3), 제1 기록층(4), 제1 상측 계면층(5), 제1 상측 광 간섭층(6), 제1 반사층(7)을 순서대로 적층하고, 격리층(8)을 설치하고 계속해서, 제2 하측 광 간섭층(9), 제2 하측 계면층(10), 제2 기록층(11), 제2 상측 계면층(12), 제2 상측 광 간섭층(13), 제2 반사층(14)을 순서대로 적층하고, 접착층(15)으로 더미 기판(16)과 접합한 구조로 하였다. 제1 하측 광 간섭층(2)으로부터 제1 반사층(7)까지의 다층 구성을 제1 기록 매체(17), 제2 하측 광 간섭층(9)으로부터 제2 반사층(14)까지의 다층 구성을 제2 기록 매체(18)로 한다. 이 구성예에 있어서, 기록 재생측(D _RP )은 기판(1)측이다.

기판(1)으로서는 원반 형상으로, 필요에 따라서 레이저 빔을 인도하기 위한 안내홈이 형성된 폴리카보네이트, 비정질·폴리 올레핀, 또는 PMMA 등의 수지 또는 글래스를 이용할 수 있고, 투명하고 표면이 평활한 것을 사용한다.

제1 하측 광 간섭층(2)은 유전체 박막으로, 광학거리를 조절하여 기록층에의 광 흡수 효율을 높이고, 기록전후의 반사광량의 변화를 크게 하여 신호진폭을 크게 하는 기능이 있다. 광 간섭층으로서는 예를 들면, SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ 등의 산화물, SiN, AlN, TiN, TaN, ZrN, GeN 등의 질화물, ZnS 등의 황화물, SiC 등의 탄화물 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있다. 이들 중에서도 혼합물인 ZnS-SiO ₂ 는 비결정 재료로, 고굴절율을 갖고, 성막속도도 빠르며, 기계특성 및 내습성도 양호한, 특히 우수한 광 간섭층이다. 광 간섭층의 막두께는 예를 들면, 매트릭스법(예를 들면, 久保田廣저 「파동광학」岩波新書, 1971년 제3장을 참조)에 기초한 계산에 의해, 기록층 결정상(기록전)과 기록층 비정질상태(기록후)의 반사광량의 변화가 보다 크고 또한 기록층에의 광 흡수율이 보다 커지는 조건을 만족하도록 엄밀하게 결정할 수 있다.

제1 하측 계면층(3)은 반복기록에 의한 제1 하측 광 간섭층(2)과 제1 기록층(4)의 사이에서 발생하는 물질이동을 방지하는 기능을 갖고, Si, Al, Zr, Ti, Ge, Ta 등을 포함하는 질화물 또는 이들을 포함하는 질화산화물, Si 등을 포함하는 탄화물을 사용한다. 이들 재료는 금속 모재를 Ar 가스 및 반응 가스 분위기 중에서 반응성 스퍼터링하거나 또는 화합물 모재를 Ar가스 분위기 내 또는 Ar가스와 반응가스 분위기 내에서 스퍼터링함으로써 형성할 수 있다. 제1 하측 계면층(3)의 막두께가 두꺼우면, 다층 구성의 반사율이나 광 흡수율이 크게 변화하여 기록소거기능에 영향을 주기 때문에, 1 내지 7㎚이 바람직하고, 보다 바람직한 막두께는 약 5㎚이다.

제1 기록층(4)은 고 에너지 빔의 조사에 의해서 결정상과 비정질상의 사이에서 가역적인 상변태를 일으키는 재료로서, Ge-Sb-Te, Ge-Sn-Sb-Te, Ge-Bi-Te, Ge-Sn-Te, In-Sb-Te, Sb-Te, Ge-Te, Ag-In-Sb-Te의 계, 또는 이들 계에 Au, Ag, Cu, Al, Ga, Pd, Pt, Ni, Ce, Cr, Bi, Sn, Se, In, La, C, Si, Ti, Mo, W, Ta, Hf, Zr, Nb, V 중 적어도 1개를 첨가한 재료를 사용한다. 또, N, O의 첨가도 가능하다. 그 중에서도, Ge-Sb-Te는 GeTe-Sb ₂ Te ₃ 유사이원계 조성이 고속 결정화 재료로서 양호한 기록 소거 성능을 확보할 수 있다. GeTe:Sb ₂ Te ₃ =x:1(1≤x≤10)의 조성 범위가 상안정성이 뛰어나고, 실용적으로 바람직한 조성이다. 또, Ge-Sn-Sb-Te는 GeTe-Sb ₂ Te ₃ 유사이원계 조성에 SnTe를 첨가한 재료로 x[(Ge-Sn)Te]-Sb ₂ Te ₃ 의 조성식으로 나타낸다. Ge의 일부를 Sn으로 치환함으로써, 또한 결정화 속도의 향상이 도모된 우수한 재료인 것이 발명자의 실험으로 검증되고 있다. 제1 기록층(4)은 이들 재료를 모재로서 Ar가스 또는 Ar가스와 N ₂ 가스의 혼합가스 분위기 중에서 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 여기에서, 제1 기록 매체(17)는 45% 이상의 광 투과율을 요하기 때문에, 제1 기록층(4)의 두께는 두꺼워도 12㎚이고, 너무 얇으면 독립형상 구조가 된다든지, 원자부족으로 결정화가 진행되지 않게 된다든지, 광을 흡수하는 막용량이 작아지는 등의 이유때문에 얇아도 약 3㎚를 요한다. 광학설계상 보다 바람직한막두께는 약 6㎚이다.

제1 상측 계면층(5)은 반복기록에 의한 제1 기록층(4)과 제1 상측 광 간섭층(6)의 사이에서 발생하는 물질이동을 방지하는 기능 및 제1 기록 매체(17)의 오버라이트 성능의 신뢰성을 높이는 기능을 갖고, 제1 하측 계면층(3)과 동일 계의 재료를 이용할 수 있다. 또, 바람직한 막두께도 약 5㎚으로 동일하다.

제1 상측 광 간섭층(6)은 제1 하측 광 간섭층(2)과 동일한 가능을 갖고, 또한 제1 기록층(4)으로부터 제1 반사층(7)까지의 거리를 조정함으로써, 제1 기록층(4)의 냉각속도를 조절하는 기능도 겸하여 구비하고 있다. 또 제1 상측 광 간섭층(6)은 제1 하측 광 간섭층(2)과 동일 계의 재료를 이용하여 막두께도 엄밀하게 결정된다.

제1 반사층(7)은 Al, Au, Ag, Cu 또는 이들에 첨가물을 더한 합금을 이용한다. 제1 반사층(7)은 광학적으로는 제1 기록층(4)에 흡수되는 광량을 증대시키고, 열적으로는 제1 기록층(4)에서 발생한 열을 빨리 확산시킨다고 하는 기능을 갖고, 또한 다층막을 사용환경으로부터 보호하는 역할도 겸하여 구비하고 있다. 이들 반사층 재료는 어느 것이나 내식성이 우수하고 또한 급냉조건을 만족하는 우수한 재료이다. 제1 반사층(7)도 제1 기록 매체(17)의 광 투과율 45% 이상을 얻기 위해 그 두께는 두꺼워도 20㎚이다. 너무 얇으면 독립형상 구조가 되어 급냉효과가 작아지고, 내환경 특성이 저하하는 등의 이유때문에, 얇아도 약 2㎚를 요한다.

격리층(8)은 제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)의 포커스 위치를 구별하기 위해 설치한 층으로, 제2 기록 매체(18)측에 안내홈이 형성되어 있다. 재료로서는 광 경화성 수지 또는 지효성(遲效性) 수지를 이용할 수 있다. 두께는 적어도 대물렌즈의 개구수(NA)와 레이저광 파장(λ)에 의해 결정되는 초점 심도(深度)(ΔZ) 이상 필요하다. 광초점의 강도가 무수차의 80%를 기준으로 하면, ΔZ=λ/{2(NA) ² }으로 근사값이 된다. λ=400㎚, NA=0.6일 때, ΔZ=0.556㎛이 되고, ±0.6㎛ 이내는 초점 심도 내가 되기 때문에, 격리층(8)은 1㎛ 이상의 두께가 필요하게 된다. 두께의 상한은 제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18) 사이의 거리가 대물렌즈의 집광가능한 범위에 있도록 기판(1)의 두께와 맞추어 대물렌즈의 허용가능한 기판 두께의 공차 내로 하는 것이 바람직하다. 따라서 두께는 1㎛ 내지 50㎛이 바람직하다. 격리층(8)을 형성하기 위해서는, 먼저 기판(1) 상에 제1 기록 매체(17)를 형성한 후, 광 경화성 수지를 도포하여 스탬퍼로부터 안내홈을 전사한 후, 기판(1)측으로부터 자외선 조사에 의해 경화시킨다. 스탬퍼를 경화한 수지로부터 박리하여 격리층(8)에 안내홈이 형성된다. 계속해서, 제2 기록 매체(18)를 격리층(8) 상에 순서대로 적층한다.

제2 하측 광 간섭층(9)은 제1 하측 광 간섭층(2)과 동일한 기능을 갖고, 동일 계의 재료를 이용하여 막두께도 엄밀하게 결정된다.

제2 하측 계면층(10)은 제1 하측 계면층(3)과 동일한 기능을 갖고, 동일 계의 재료를 이용할 수 있으며, 바람직한 막 두께도 약 5㎚으로 동일하다.

제2 기록층(11)은 제1 기록층(4)과 동일 계의 재료를 이용할 수 있다. 여기에서 제2 기록 매체(18)의 광 투과율은 제1 기록 매체(17)와 같은 한정조건은 없기 때문에, 기록층의 막 두께는 충분히 광을 흡수하는 용량이고 또한 열이 장시간 축적되지 않도록 7㎚ 내지 15㎚가 바람직하며, 보다 바람직한 막 두께는 약 10㎚이다.

제2 상측 계면층(12)은 제1 상측 계면층(5)과 동일한 기능을 갖고, 동일 계의 재료를 이용할 수 있으며, 바람직한 막 두께도 약 5㎚으로 동일하다.

제2 상측 광 간섭층(13)은 제1 상측 광 간섭층(6)과 동일한 기능을 갖고, 동일 계의 재료를 이용하여 막두께도 엄밀하게 결정된다.

제2 반사층(14)은 제1 반사층(7)과 동일한 기능을 갖고, 동일 계의 재료를 이용할 수 있다. 광학적으로 포화하여 충분한 급냉조건을 만족하도록 제2 반사층(14)의 막두께는 50㎚ 내지 100㎚이 바람직하다.

접착층(15)으로서 광 경화성 수지나 지효성 수지, 고 용해 수지를 이용할 수 있다. 아크릴 수지를 주성분으로 한 재료, 또는 에폭시 수지를 주성분으로 한 재료를 이용할 수 있다.

더미 기판(16)은 기판(1)과 동일 계의 재료를 이용할 수 있다.

(제2 실시형태)

도 2는, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내고 있다. 이 광학정보 기록 매체는 기판(1) 상에 제2 반사층(14), 제2 상측 광 간섭층(13), 제2 상측 계면층(12), 제2 기록층(11), 제2 하측 계면층(10), 제2 하측 광 간섭층(9)을 순서대로 적층하고, 격리층(8)을 통해서 제1 반사층(7), 제1 상측 광 간섭층(6), 제1 상측 계면층(5), 제1 기록층(4), 제1 하측 계면층(3), 제1 하측 광 간섭층(2)을 순서대로 적층하고, 보호층(20)을 설치한 구조로 하고 있다.제1 하측 광 간섭층(2)으로부터 제1 반사층(7)까지의 다층 구성을 제1 기록 매체(17), 제2 하측 광 간섭층(9)으로부터 제2 반사층(14)까지의 다층 구성을 제2 기록 매체(18)로 한다. 기록 재생측(D _RP )은 보호층(20)측이다. 이 경우, 기판(1)보다 두께가 얇은 보호층(20)측에서 기록 재생하기 때문에 렌즈의 개구수를 크게 할 수 있고, 보다 고밀도인 기록이 가능하게 된다. 예를 들면, Kiyoshi Osato에 의한 "A rewritable optical disk system with over 10 GB of capacity"(Proc.SPIE.Optical Data Storage'98,3401,80-86(1998))에 의하면, 개구수(NA)를 0.6 내지 0.85로 하는 것이 가능하다.

제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)를 구성하는 각 층의 재료에 대해서는 실시 형태 1과 동일 계의 재료를 이용할 수 있다.

그러나, 본 실시 형태에서는 제2 기록 매체(18) 상에 격리층(8)을 형성하기 위해, 제1 실시 형태와는 경화 방법이 다르다. 격리층(8)의 재료로서는 투명한 지효성 수지를 사용하였다. 제2 하측 광 간섭층(9) 상에 지효성 수지를 도포하고, 먼저 약한 자외선을 조사한다. 그 후 스탬퍼의 안내홈을 전사하여 그대로 방치한다. 먼저 자외선을 조사한 표면으로부터 순서대로 경화가 개시되고, 소정 시간에서 경화가 완료된다. 경화완료 후 스탬퍼를 수지로부터 박리하여 안내홈이 형성된다.

경화에 요하는 시간은 조사하는 자외선의 강도나 수지의 성분으로 조절할 수 있다. 또, 투명한 UV 경화수지를 사용한 경우에는, 기판(1)의 단면측에서 UV 조사하여 경화시키는 것도 가능하다. 그 후 계속해서 제1 기록 매체(17)를 순서대로 적층한다.

보호층(20)은 자외선 경화 수지나 투명한 박판을 이용할 수 있다. 두께는 30㎛내지 200㎛이 바람직하다. 스핀 코트 등으로 형성할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체의 한 구성예를 나타내고 있다. 이 광학정보 기록 매체는 제1 기판(21) 상에 제1 하측 광 간섭층(2), 제1 하측 계면층(3), 제1 기록층(4), 제1 상측 계면층(5), 제1 상측 광 간섭층(6), 제1 반사층(7)을 순서대로 적층하고, 다음에 제2 기판(22) 상에 제2 반사층(14), 제2 상측 광 간섭층(13), 제2 상측 계면층(12), 제2 기록층(11), 제2 하측 계면층(10), 제2 하측 광 간섭층(9)을 순서대로 적층하여 구성하였다. 제1 하측 광 간섭층(2) 내지 제1 반사층(7)까지의 다층 구성을 제1 기록 매체(17), 제2 하측 광 간섭층(9)에서 제2 반사층(14)까지의 다층 구성을 제2 기록 매체(18)로 한다. 제1 기록 매체(17)가 형성된 제1 기판(21)과, 제2 기록 매체(18)가 형성된 제2 기판(22)을 접착층(15)으로 접합하였다.

제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)를 구성하는 각 층의 재료에 대해서는 제1 또는 제2 실시 형태와 동일 계의 재료를 이용할 수 있다.

제1 기판(21) 및 제2 기판(22)으로서는 원반 형상으로 레이저 빔을 인도하기 위한 안내홈이 형성된 폴리카보네이트, 비정질·폴리올레핀, 또는 PMMA 등의 수지 또는 글래스를 이용할 수 있고, 투명하고 평면이 평활한 것을 사용한다.

접착층(15)은 투명한 광 경화성 수지나 투명한 지효성 수지를 사용할 수 있다. 그 두께는 제1 실시 형태의 격리층(8)과 마찬가지로, 1㎛ 내지 50㎛이 바람직하다. 본 구성에서는 접착층(15)이 격리층의 기능도 겸하여 구비하고 있다.

다음에, 본 발명에 관한 광학정보 기록 매체의 기록 재생 방법에 대해서 설명한다.

(제4 실시 형태)

도 4는, 도 3에 나타내는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체에 대한 기록 재생 방법을 모식적으로 나타내고 있다. 예를 들면, 도 3의 광학정보 기록 매체에 대해서 기록 재생을 행하는 경우, 제1 기록 매체(17)의 기록 재생은 파장 λ1의 제1 레이저 광(23)으로 행하고, 제2 기록 매체(18)의 기록 재생은 파장 λ2의 제2 레이저 광(24)으로 행한다. 도 4에 있어서, R ₁ 은 파장 λ1에 대한 제1 기록 매체(17)의 반사율, T ₁ 은 파장 λ1에 대한 제1 기록 매체(17)의 광 투과율, T ₂ 는 파장 λ2에 대한 제1 기록 매체(17)의 광 투과율, R ₂ 는 파장 λ2에 대한 제2 기록 매체(18)의 반사율이다. 제2 기록 매체(18)를 양호하게 기록 재생하기 위해서는 T ₂ ≥45%가 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 관한 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원에 대해서 설명을 행한다. 이러한 광 도파로 디바이스는 비선형 광학 효과를 이용한 광파장 변화 소자이고, 그 특성은 이하의 3점에 있다.

·다수의 간섭성 광원으로부터 광 도파로 디바이스의 도파로 내에 광을 입사하기 위해, 다수의 입사부를 구비하고 있다.

·다수의 간섭성 광원에 대해서 위상 정합 조건을 성립시키기 위해, 다른 위상 정합 조건의 광 도파로를 구비하고 있다.

·파장 변환한 광은 출사하는 출사부를 갖고, 또한 출사광의 집광 특성을 높이기 때문에, 대략 동일 위치에 출사부를 배치하고 있다.

(제5 실시형태)

도 5에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제1 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 평면도로 나타내고 있다. 도 5에서, 기판(51) 상에 형성된 2개의 광 도파로 52-1, 52-2가 출사부(56) 근방에서 Y분기 도파로(57)를 이용하여 파를 합하여 단일 도파로가 되고, 제2 고조파 발생(SHG) 소자를 구성하고 있다. 광 도파로 52-1, 52-2에는 각각 주기가 다른 분극 반전 구조 53-1, 53-2가 형성되어 있다. 반도체 레이저 55-1, 55-2로부터 출사된 기본파는 각각 광 도파로 52-1, 52-2의 입사부 54-1, 54-2에 결합하고, 분극 반전 구조 53-1, 53-2에서 파장 변환된 후, Y분기 도파로(57)에 의해 파가 합해져서, 출사부(56)로부터 출사한다.

반도체 레이저 55-1, 55-2의 발진 파장은 각각 820㎚과 840㎚이고, 분극 반전주기는 각각의 파장에 위상 정합하도록 조정하고 있다. 파장 변환된 광은 파장 410㎚, 420㎚으로 출사부(56)로부터 출사된다. 광원으로서는 각각의 기본파 820㎚, 840㎚의 광과 파장 변환된 광 410㎚, 420㎚의 4파장의 광을 동일한 출사부(56)로부터 출사하는 다파장 광원이 된다. 또한, 반도체 레이저를 변조함으로써, 출사되는 광을 변조, 또 한쪽 광만을 출사하는 등의 제어가 가능하게 된다. 동일한 출사부(56)로부터 다파장의 출사광이 출사되기 때문에, 동일 점 광원으로부터의 출사광이 되고, 색수차 보정을 행한 대칭구조의 렌즈계에 의해 회절 한계까지의 집광이 가능하게 된다.

통상, 다파장의 광원을 이용하는 경우에는, 광원을 다수 필요로 하게 되고, 그 발광점의 간극은 상당히 넓다. 반도체 레이저를 집적화하여 형성한 경우에도 100㎛ 이상, 단순히 다수의 반도체 레이저를 접촉시켜서 고정한 경우에는 수 100㎛의 간극을 필요로 한다. 또, 동일한 기판에 반도체 레이저의 발광점을 다수 형성하는 멀티 스트라이프 구조의 반도체 레이저도 보고되어 있지만, 그 경우에도 수 10㎛ 간극의 발광점이 된다. 또, 멀티 스트라이프의 반도체 레이저의 경우, 도파로부의 에피택셜 성장이 동일하기 때문에, 반도체 레이저의 발진 파장을 자유롭게 제어하는 것이 어렵고, 인접하는 발광점의 파장차를 수 10㎚ 이상으로 하는 것이 곤란하게 된다.

또한, 400㎚대의 단파장 광을 발생하는 경우, GaN 반도체 레이저가 필요하게 되지만, 현재 상황에서는 GaN의 멀티 스트라이프 레이저는 실현되지 않는다. 또, 현재, 실온 연속 발진에 성공하고 있는 GaN 레이저는 발진 파장이 400㎚±10㎚ 정도로 한정되어 있고, 발진파장 범위를 확대하면 신뢰성 등을 열화시킨다고 하는 문제가 있다. 또, 결정 성장이 어렵기 때문에, 파장이 다른 활성층을 기판에 인접하여 형성하는 것은 곤란하다. 즉, 현재의 기술로 반도체 레이저에 의해 다수의 발진 파장을 단일 또는 근접한 발광 부분으로부터 발생시키는 것은 대단히 어렵다. 또한, 파장 400㎚대의 청색 영역에서 다파장의 광을 단일 또는 근접한 발광 부분으로부터 발생시키는 것은 더욱 곤란하다.

반면, 본 발명의 다파장 광원을 이용하면, 파장 변환 기술에 의해 청색 영역인 400㎚대의 다수의 파장 광을 단일한 광 도파로 디바이스보다 용이하게 출사할 수 있다. 현재 시판되고 있는 반도체 레이저의 발진 파장은 AlGaAs계에서 780∼880㎚ 정도, AlGaInP에서 630∼680㎚ 정도이고, 이들을 이용하면 390∼440㎚, 315∼340㎚의 제2 고조파를 발생하는 것이 가능하게 되고, 다파장 광원의 발진 파장은 이들 레이저의 조합에 의해 자유롭게 선택할 수 있다. 또 다른 반도체 레이저를 이용하면 발진 파장의 선택범위는 더욱 넓어진다.

도 6에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제2 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 평면도로 나타낸다. 도 6에서, 기판(61) 상에 형성된 2개의 광 도파로 62-1, 62-2는 비스듬한 직선 도파로로서 형성되고, 각각 약간 위치가 다른 출사부(66)에서 종단(終端)하고 있다. 광 도파로 62-1, 62-2에는 각각 주기가 다른 분극 반전 구조 63-1, 63-2가 형성되어 있다. 반도체 레이저 65-1, 65-2로부터 출사된 기본파는 각각 광 도파로 62-1, 62-2의 입사부 64-1, 64-2에 결합하고, 분극 반전 구조 63-1, 63-2에서 파장 변환된 후, 출사부(66)로부터 출사한다.

다파장 광원의 구성으로서는 도 6에 나타내는 비스듬한 직선 도파로를 이용한 구성도 유효하다. 도 5에 나타내는 Y분기 도파로(57)를 형성하면, Y분기를 구성하는 부분에서의 구부러진 도파로에 의한 전달 손실을 저감하기 위해, 도파로의 굴절율은 가능한 한 작게 할 필요가 있고, Y분기 부분의 길이가 1㎜ 이상 필요하게 되고, 도 6의 구성에 비해 광 도파로 디바이스의 길이를 1.1∼1.2배로 길게 하지않으면 안된다. 또, Y분기를 구성하는 구부러진 도파로, 분기 부분에서는 광 도파로의 전달 정수가 조금 다르기 때문에, 분극 반전에 의한 파장 변환을 직접 도파로 부분과 동일 조건에서 행하는 것이 어렵고, 이 부분에서의 파장 변환을 행하는 것이 어렵게 된다. 반면, 도 6에 나타내는 비스듬한 직선 도파로를 이용하면, 광 도파로 62-1, 62-2의 거의 전 길이를 파장 변화으로 사용할 수 있기 때문에, 도 5의 구성에 비해서 보다 고효율의 광원을 실현할 수 있다.

또, 광 도파로의 출사부는 집광 렌즈에 수차를 발생하지 않을 정도이면, 약간 다른 위치에 설정하는 것도 가능하다. 실제로는 수㎛ 정도이면 출사부의 위치를 떨어뜨려 놓는 것도 가능하다. 동일한 출사부로 하는 경우에는 광 도파로를 Y분극구조로 할 필요가 있고, 광 도파로가 근접하는 부분에서 도파광의 로스가 발생하지 않는 설계가 필요하게 된다. 광 도파로를 조금 떨어뜨려 놓음으로써 도파로 설계가 용이하게 되고, 광 도파로가 파를 합하는 경우의 로스를 저감하는 것도 가능하게 된다.

또, 기본파 광원이 되는 반도체 레이저에는 파장 가변 기능을 갖는 광원이 바람직하다. QPM-SHG의 위상 정합 파장 허용도는 0.1㎚ 정도로 좁기 때문에, 고효율의 파장 변환을 행하기 위해서는 고밀도의 파장 제어가 필요하게 된다. 따라서, 반도체 레이저의 파장을 제어하여 위상 정합 파장에 합치시킴으로써, 고효율의 파장 변환이 가능하게 된다. 이용한 반도체 레이저는 광 도파로부에 DBR(Distributed Bragg Reflector) 그레이팅부를 갖는 구조이고, DBR 그레이팅부에 형성한 히터에 의해 DBR 그레이팅의 반사 파장을 조정함으로써, 반도체 레이저의 발진 파장을 제어하고 있다. 파장 가변 범위는 2㎚ 정도이다. 파장 가변 레이저를 이용함으로써, 고효율의 파장 변환이 가능하게 된다. 또, 주변의 온도 변화에 의해 위상 정합 파장이 변동한 경우에도, 반도체 레이저의 발진 파장을 제어함으로써 항상 안정한 출력을 얻을 수 있다. 또한, 다파장 광원에서는 위상 정합 파장을 제어함으로써, 출사하는 광을 전환하는 것도 가능하게 된다. 예를 들면, 반도체 레이저의 발진 파장을 겹치지 않도록 조금 비켜둠으로써, 제2 고조파의 출력을 0으로 하는 것이 가능하게 되고, 출사하는 광을 자유롭게 선택할 수 있다.

또한, 본 발명의 다파장 광원에서는 출력의 변조 방식으로서 반도체 레이저의 출력 또는 발진 파장을 변조함으로써 행하였지만, 다른 변조 방식으로서 광파장 변환소자에 출력 변조 기능을 집적화할 수 있다. 광파장 변환 소자는 광 도파로로 구성되고, 고 비선형 재료는 높은 전기광학정수를 갖기 때문에, 광 도파로 상에 전극 구조를 집적화하여, 이것에 전압을 인가함으로써 광 도파로의 굴절율을 변화시킴으로써, SHG 출력을 변조할 수 있다. SHG 소자에 의한 출력변호를 행하면, 반도체 레이저의 출력 변조에 대해서 안정한 출력 변조가 가능하게 되어 유효하다. 그 이유는, 반도체 레이저를 출력 변조하면, 반도체 레이저의 발진파장이 출력변동에 따라서 간신히 변동하기 때문이다.

또, 반도체 레이저로서는, 단일 기판 상에 다수의 활성층을 갖는 멀티 빔 반도체 레이저의 사용도 가능하게 된다. 이미, 2빔, 3빔 레이저가 실용화되어 있고, 단일 기판에 다수의 반도체 레이저를 집적화하는 것이 가능하다. 발진 파장이 다른 레이저를 집적화한 반도체 레이저의 제작도 가능하다. 다 빔의 반도체 레이저를 이용하면, 반도체 레이저의 출사부에 대한 위치 정밀도가 높아지기 때문에, 반도체 레이저와 광 도파로 디바이스의 위치 조합이 용이하게 된다. 다수의 반도체 레이저를 광 도파로 디바이스에 결합시키기 위해서는, 각각의 반도체 레이저의 위치를 정밀하게 맞출 필요가 있다. 집적화된 반도체 레이저의 경우, 위치 조합의 회수가 1회에서 끝나기 때문에, 얼라인먼트 프로세스가 용이하게 되고, 다파장 광원의 제작 시간을 단축할 수 있다. 또, 다수의 입사부간의 거리를 작게 할 수도 있다. 다른 반도체 레이저를 이용하는 경우, 반도체 레이저 칩의 크기를 고려하면 입사부 사이의 거리는 수 100㎛이 되고, 도파로 디바이스의 폭도 이것에 비례하여 커진다. 한편, 입사부 사이가 넓은 경우, 도파로간 거리를 작게 하기 위해 Y분기 부분의 거리가 커지고, 광 도파로 디바이스의 치수가 길이 방향으로 1.1∼1.2배로 확대한다. 반면, 집적화된 반도체 레이저의 경우, 출사빔 간극은 수 10㎛ 정도이고, 광 도파로 디바이스의 입사부간 거리를 1/10 이하로 작게 할 수 있기 때문에, 디바이스 치수를 면적비로 50% 정도로 삭감할 수 있기 때문에, 기판 재료비를 1/2로 대폭으로 저감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 2개의 반도체 레이저 광원을 이용한 경우에 대해서 설명하였지만, 더 많은 반도체 레이저를 이용해도 동일한 구성이 가능하다. 반도체 레이저를 다수 이용함으로써 많은 발진 파장을 갖는 다파장 광원을 실현할 수 있다.

또, 본 발명의 다파장 광원은 반도체 레이저로 되돌아오는 광을 방지하는 역할을 한다는 점에서도 이점이 있다. 반도체 레이저는 공진기 내에 출사광이 귀환한경우, 모드의 멀티화, 소음 발생 등의 문제가 발생하여 광의 간섭성이 저하한다. 반면, 광 도파로 디바이스를 통해서 고조파로 파장 변환함으로써, 고조파 성분을 이용하면, 반도체 레이저로 귀환하는 광은 고조파가 되어 공진기에의 소음의 영향은 거의 없어진다. 또한, 디바이스 구조를 고안함으로써, 광 도파로 디바이스로부터 반도체 레이저로 귀환하는 기본파를 저감할 수 있고, 보다 안정한 출력 특성을 얻을 수 있다. 광 도파로의 입출사부에는 기본파의 파장에 대응한 반사 방지막을 설치하고, 출사부에는 2파장의 기본파가 존재하기 때문에 다층막의 반사 방지막에 의해 반사 방지막의 파장 대역을 넓게 하는 것이 바람직하다. 또한, 기본파, 고조파가 함께 반사 방지 가능한 반사 방지막을 퇴적하는 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해 고조파 출력의 반사 손실이 저감되어 10 수%의 출력 향상을 도모할 수 있다.

또, 출사부를 도파로의 진행방향에 대해서 비스듬히 형성하는 방법도 있다. 출사부를 기판의 내면 방향으로 4° 정도 기울이면, 출사부로부터 반도체 레이저에의 반사 복귀 광을 1/100 이하로 저감할 수 있어서 안정한 동작이 가능하게 된다.

또, 출사부의 기판대향면의 법선을 기판 표면에 대해서 45° 정도로 기울이면, 출사광을 기판의 표면 또는 안쪽 면에서 꺼낼 수 있기 때문에, 기판 표면에의 그레이팅, 검출기 등의 집적화가 용이하게 되어, 소형의 집적화 광원을 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성에 대해서 설명한다.

다수의 광원으로부터의 광을 파장 변환하는 다른 구성으로서, 전술한 바와 같이, 다수의 광원으로부터의 광을 파장 변환한 후, 1개의 광 도파로 내에 파를 합하는 구성 이외에 다수의 광원을 파를 합한 후. 파장 변환하는 방법도 있다.

도 7에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제3 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 평면도로 나타낸다. 도 7에서, 75-1. 75-2로부터의 광은 Y분기 도파로(77)에 의해 파가 합쳐져서 단일한 광 도파로(72)에 인도되고, 출사부(76)로부터 출사된다. 광 도파로(72)에는 주기성을 갖는 분극 반전 구조(73)가 형성되어 있고, 도파광을 파장 변환한다. 분극 반전 구조(73)는 다수의 영역(도 7에서는 영역 RA와 영역 RB)으로 분할되고, 각각의 반도체 레이저 75-1, 75-2의 파장에 맞춘 분극 반전 주기를 갖는다. 분극 반전에 의한 위상 정합 조건으로서는 위상 정합 파장의 차가 1㎚ 이상 필요하다. 위상 정합 파장의 조건이 1㎚ 이하가 되면, 위상 정합 특성이 서로 간섭하여 파장에 대한 SHG 출력 특성의 변동이 커진다.

또한, 제2 고조파에 대한 위상 정합 조건을 갖는 분극 반전 영역에 더하여, 화주파에 대한 위상 정합 조건을 만족하는 분극 반전 영역을 더하면, 발진 파장을 더욱 많게 할 수 있다.

또한, 분극 반전 영역을 분할함으로써, 위상 정합하는 도파로 길이가 짧아져서 변화 효율이 저하한다고 하는 문제가 있다. 이 경우에는 광 도파로를 기판 단면에서 반사하여 반대쪽으로 접어서 사용하는 것도 유효하다. 단면에는 반사막을 형성한다. 방향성 결합기를 이용하면, 반사한 광을 100% 또 한쪽의 도파로에 인도하는 것이 가능하다. 반사기를 이용하면, 기판 면적은 일정하고 긴 광 도파로를 형성할 수 있기 때문에, 고효율의 파장 변환을 행할 수 있다.

또, 반사기를 이용한 다른 구조도 제작가능하다. 도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 반사기를 이용하여 광 도파로를 절곡하여, 광 도파로의 작용 길이를 증대함으로써, 고효율화를 도모할 수 있고, 기판을 유효하게 사용할 수 있다.

도 8에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제4 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 평면도로 나타낸다. 이 제4 광 도파로 디바이스는 도파로 단면에 반사기(88-1, 88-2, 89-1, 89-1)를 설치한 것을 특징으로 한다.

도 8에서, 반도체 레이저(85-1)로부터 출사된 광은 입사부(84-1)로부터 입사하여 광 도파로(82-1)를 전달하고, 분극 반전 구조(83-1)에 의해 제2 고조파로 변환된다. 한편, 반도체 레이저(85-2)로부터 출사된 광도 동일하게 입사부(84-2)로부터 입사하여 광 도파로(82-2)를 전달하고, 분극 반전 구조(83-2)에 의해 제2 고조파로 변환된다. 제2 고조파에의 변화효율은 수10% 이하이기 때문에, 반도체 레이저(85-1, 85-2)로부터 출사되어 제2 고조파로 변화되지 않았던 광은 반사기(89-1, 89-2)에서 반사되어 중앙의 광 도파로에서 파가 합쳐진다. 여기에서 반도체 레이저(85-1, 85-2)로부터의 2개의 파장의 광은 화주파로 변환된다. 광 도파로의 출사부(86)로부터는 2개의 반도체 레이저(85-1, 85-2)로부터의 2개의 기본파, 각각의 제2 고조파 및 2개의 기본파의 화주파의 합계 5파장의 광을 취출 수 있다.

이 구성에 의하면, 광 도파로를 반대쪽으로 접어서 사용함으로써, 긴 상호 작용 길이를 실현할 수 있고, 고효율화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또, 제2 고조파와 화주파를 동시에 취출 수 있다고 하는 이점을 갖는다.

도 9에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태에 의한 광학정보 기록 매체에 적용가능한 본 발명의 제5 광 도파로 디바이스를 이용한 다파장 광원의 구성을 평면도로 나타낸다. 이 제5 광 도파로 디바이스는 다수의 반사기(98)를 이용하여 긴 상호 작용 길이를 실현하고 있다는 점에 특징이 있다.

도 9에 있어서, 반도체 레이저(95-1, 95-2)로부터 출사된 광은 각각 입사부(94-1, 94-2)로부터 광 도파로에 입사하여, 분극 반전 구조(93)에 의해 파장 변환된다. 도파로 단면에 설치한 반사기(98)는 광 도파로를 전달하는 도파광을 다수회에 걸쳐서 반사한다. 다수의 반사기(98)를 이용함으로써, 기판(91)의 면적을 크게 하지 않고, 광 도파로의 길이를 길게 할 수 있으며, 상호 작용 길이를 증대시키는 것이 가능하게 된다.

2개의 광은 광 도파로(92)에서 파가 합쳐져서, 출사부(96)로부터 출사된다.

(제6 실시형태)

이하에서는, 제5 실시형태에 기재한 바와 같은 다파장 광원을 이용한 광학 시스템에 대해서 설명한다.

도 10에, 본 발명의 다파장 광원을 이용한 광학 시스템의 개략 구성도를 나타낸다. 다파장 광원(101)으로부터 출사된 광은 콜리메이터 렌즈(102)에서 콜리메이터되고, 필터(103)를 통과한 후, 집광 광학계(105)에서 집광되고, 제1 내지 제3실시 형태에 기재한 바와 같은 광학정보 기록 매체(106)에 집광된다. 광학정보 기록 매체(106)로부터의 반사광은 필터(103)에 의해 반사되고, 광 검출기(104)에서 검출된다. 광학정보 기록 매체(106)에 기재한 신호를 검출함으로서, 정보를 해독할 수 있다.

본 발명의 다파장 광원을 이용한 광학 시스템의 특징은 종래의 단일 파장 광원에 이용하는 경우와 동일한 간단히 광학계를 사용할 수 있다는 점에 있다. 반도체 레이저를 다수 조합하여 다파장 광원을 구성한 경우, 광원의 발광점은 수 100㎛ 정도의 간극을 갖기 때문에, 콜리메이터 렌즈와 집광 렌즈에 의해 집광한 경우에, 큰 수차가 발생하여 회절 한계까지의 집광이 곤란하게 된다. 이 때문에, 특수한 집광 렌즈를 이용하거나, 광학계 내에 수차 보정용 그레이팅 소자 등의 삽입이 필요하게 되고, 광학 조정에 대해서도 높은 정밀도가 필요하게 된다. 본 발명의 광학 시스템은 광학 시스템의 간편성, 광학 조정의 용이성의 점에서 우수하다. 또, 단파장의 다파장 광원을 적용하는데에 대단히 유효하다.

다음에, 본 발명의 다파장 광원에 의한 광학정보 기록 매체에의 광기록에 대해서 설명한다. 파장에 대한 감도가 다른 광학정보 기록 매체와, 다파장 광원을 이용하면 파장 다중에 의한 고밀도 기록이 가능하다. 광학정보 기록 매체로서는 홀 버닝 효과를 갖는 매체를 이용하여, 다른 파장에 감도를 갖는 매체를 층형상으로 퇴적함으로써, 각 층에 대해서 다른 파장에 의해 기록 재생이 가능하게 되기 때문에, 다층막에의 광기록이 가능하게 된다. 파장 다중을 이용하는 경우에도 기록 파장의 단파장화는 중요하다. 단파장의 광원을 이용하면, 각각의 파장에서의 기록밀도의 향상을 도모할 수 있기 때문에, 고밀도 기록이 용이하게 된다. 단파장의 광원을 이용하면 파장이 다른 광을 이용하여 기록 밀도를 대폭으로 증대할 수 있다. 예를 들면, 20㎚ 간극에 파장이 다른 다수의 광원을 3개 집적화하면, 3파장에 대한 파장 다중 기록이 가능하게 된다.

또, 파장 분산을 이용하면, 다층막에의 동시 기록이 가능하게 된다. 예를 들면, 2파장의 광원을 이용하여 집광 광학계의 분산특성을 이용하여 각각의 파장의 광의 집광점을 다른 깊이로 설정한다. 2층의 기록 매체를 이용하여 기록 매체의 각각의 기록층의 두께에 맞추어 2파장의 광이 각각의 층에 집광하도록 설정한다. 각각의 광을 개별적으로 변조하면, 2층의 기록 매체에 동시에 다른 기록을 행할 수 있다. 2층에의 동시 기록을 행하면, 기록 속도, 독출 속도가 2배가 되어 고속의 기록 재생 광학 시스템을 실현할 수 있다.

또한, 간섭 필터를 이용하면 1층째와 2층째의 광의 분리가 용이하게 된다. 간섭 필터를 끼워서 2층의 기록층을 형성하고, 간섭 필터에 의해 2파장을 분리한다. 즉, 1층째의 기록층에는 2개 파장의 광이 도달하지만, 2층째에는 파장 필터에 의해 한쪽의 파장밖에 도달하지 않는다. 이것에 의해, 1층째의 기록막에의 기록 재생시에 2층째의 막에 가해지는 영향을 저감할 수 있다. 간섭 필터에 의해 2파장을 분리하는 경우, 2파장의 간격은 10㎚ 이상이 바람직하다. 즉, 간섭 필터의 분리 파장의 간격이 클수록 분리비가 커지고, 또, 분리 파장의 간격이 좁아지면, 간섭 필터를 구성하는 다층막의 층수가 커지기 때문에 막두께가 커진다. 간섭 필터의 막두께가 커지면, 간섭 필터를 투과하는 광의 수차가 증대하기 때문에, 집광 특성이 열화한다고 하는 문제가 생기기 때문이다.

또한, 다파장 광원을 이용하면, 고조파의 다파장화에 더하여 기본파를 이용할 수 있다. 전술한 바와 같이 다파장 광원으로부터는 고조파 및 기본파가 함께 출사된다. 이 때문에, 기본파의 이용도 가능하게 된다. 현행의 기록 매체로서 CD, CDR, CD-RW 등에의 기록 재생은 단파장 광의 사용은 어렵다. 특히 CD-R, CD-RW에는 막의 흡수에 의해 단파장 광은 사용할 수 없다. 반면, 기본파의 광을 이용함으로써, CD, CD-R, CD-RW 등에의 반응도 용이하게 된다. 즉, 고밀도 기록 재생에 더하여 현행의 광학정보 기록 매체에 대한 기록 재생도 행할 수 있는 광학 시스템을 1개의 다파장 광원에 의해 실현할 수 있다.

(제7 실시형태)

다음에, 다파장 광원을 이용한 다른 광학 시스템에 대해서 설명한다.

현행의 상 변화형 광 기록용 광원은 3개의 광 강도 레벨을 전환하여 사용하고 있다. 즉, 재생 레벨, 소거 레벨, 기록 레벨의 3레벨이다. 광 강도를 재생 레벨로 설정하여 기록층의 번지 및 기록내용을 독출하고, 소거 레벨로 설정하여 기록내용을 소거하고, 또 기록 레벨로 설정하여 새로운 기록내용의 기입을 행하고 있다. 따라서, 재생 레벨과 소거 레벨, 또 재생 레벨과 기록 레벨에 광원의 출력을 고속으로 전환하여 사용하고 있다. 그러나, 광원의 출력의 전환과 그 안정화에 시간을 요하기 때문에, 광기록의 기입 시간이 늦어진다고 하는 문제가 있었다.

반면, 본 발명의 다파장 광원을 이용한 광학 시스템을 이용하면, 재생과 기록을 다른 파장으로 행함으로써, 광원 출력의 전환이 필요하지 않게 되고, 고속의광기록이 가능하게 된다. 광학 시스템으로서는 도 10에 나타내는 광학 시스템의 광 검출기(104)의 앞에 파장 필터를 삽입하고, 2파장을 분리한 후, 다른 광 검출기에 의해 각각의 파장의 광을 검출한다. 한쪽의 광을 재생 전용으로, 다른 광을 기록 및 소거 전용으로 사용함으로써, 광의 전환을 행하지 않는 광기록이 가능하게 된다. 또, 다파장 광원은 발광점이 동일하기 때문에, 동일 집광점에 2파장의 광을 집광할 수 있고, 기록과 재생을 동시에 행할 수 있다.

또한, 기록과 재생을 동시에 행함으로써, 기록하고 있는 상 변화막의 상태를 실시간으로 관측할 수 있다. 이 정보를 피드백함으로써, 기록 상 변화 막에의 기록 정밀도를 대폭으로 향상할 수 있다. 광에 의해서 기록 매체에 기록되는 피트는 그 크기 및 형상이 미묘하게 변화하면 기록 소음이 되고, 이 기록 소음이 커지면 재생 신호를 충분히 얻을 수 없게 된다고 하는 기록 밀도의 한계를 결정하고 있다. 반면, 본 발명의 광학 시스템을 사용하면, 기록시에 기록 피트의 정보를 검출하면서 기록을 행할 수 있다. 이 정보를 피드백하여 기록광의 광 강도나 광학정보 기록 매체 상에서의 초점을 제어하면서 기록을 행함으로써, 기록 피트의 형상을 정확하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 종래의 구성에서는 기록광에 의해 피트의 형상이 관측가능하지만, 기록광은 높은 주파수로 변조되어 있기 때문에 세로 모드가 멀티화하고 있고, 고정밀도로 기록부분의 상태를 관측하는 것은 어려웠다. 그러나, 본 발명의 광학 시스템에 의하면, 기록광은 종래대로 높은 주파수로 변조되어 멀티 모드화하고 있지만, 모니터 광은 CW 발진하고 있기 때문에, 저 소음으로 기록 부분의 상태를 관측하는 것이 가능하게 되었다.

또, 본 발명의 광학 시스템에 의하면, 기록 소음을 대폭으로 저감할 수 있고, 기록 밀도를 증대하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 410㎚과 420㎚의 다파장 광원을 이용하면, 파장차에 의한 집광 특성의 차를 방지하는 색수차 보정의 소음을 이용하는 것 만으로, 동일한 집광점에 회절 한계의 집광 스폿을 실현할 수 있다. 이것은 동일한 발광점을 갖는 다파장 광원에 의해서만 실현할 수 있는 특성이다. 이것에 의해서, 고밀도의 광기록이 가능하게 되었다.

또, 기록 방법으로서 2파장 또는 다파장의 광을 다른 변조도에 의해 변조하면서 기록하는 것이 가능하게 된다. 즉, 한쪽 파장의 광을 연속 발진(CW) 동작시키고, 다른 쪽의 광을 고조파로 변조한다. 이것을 조합함으로써, 변조 파형을 자유롭게 제어할 수 있다. SHG 출력은 기본파 파워의 2승에 비례하여 증대하기 때문에, 입력광을 변조함으로써 SHG 출력의 대폭적인 증대가 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 제1 내지 제3 실시형태에 의한 광학정보 기록 매체의 구체예에 대해서 설명한다.

(구체예 1)

첫번째로, 광학정보 기록 매체의 각 층의 복소 굴절율을 파장 400㎚으로 실험적으로 산출하였다. 재료는 광 간섭층으로서 ZnS-20mol%SiO ₂ , 계면층으로서 GeN, 기록층으로서 GeSbTe, 반사층으로서 Ag합금을 선택하였다. 광 간섭층 ZnS-20mol%SiO ₂ 는 RF 전원을 이용하여 Ar가스 분위기 내에서 ZnS-20mol%SiO ₂ 타깃을 스퍼터링하여 형성하였다. 계면층 GeN은 RF 전원을 이용하여 Ar과 질소의 혼합가스분위기 내에서 Ge 타깃을 스퍼터링하여 형성하였다. 기록층 GeSbTe는 DC 전원을 이용하여 Ar과 질소의 혼합가스 분위기 내에서 GeSbTe 타깃을 스퍼터링하여 형성하였다. 기록층은 스퍼터링 후에는 비정질이기 때문에, 전기로를 사용하여 질소 분위기 내에서 열처리하여 결정상으로 한 박막도 준비하였다. 반사층 Ag 합금은 DC 전원을 이용하여 Ar 가스 분위기 내에서 Ag 합금 타깃을 스퍼터링하여 형성하였다. 각각의 재료를 석영기판 상에 형성한 후, 단차 합계로 막두께를 측정하고, 분광기로 파장 400㎚에 대한 반사율과 투과율을 측정하여 복소 굴절율을 산출하였다. 얻어진 복소 굴절율을 표 1에 나타낸다. 비교를 위해 파장 660㎚에서의 복소 굴절율도 나타내고 있다. 복소 굴절율=굴절율(n)-소쇠계수(k)×i이다.

표 1에서, λ=400㎚과 660㎚의 복소 굴절율을 비교하면, ZnS-SiO ₂ 와 GeN은

비교적 파장 의존성이 작지만, GeSbTe 결정상의 굴절율과 Ag 합금의 소쇠계수의 파장 의존성은 크다는 것을 알았다.

(구체예 2)

구체예 1의 방법으로, 파장 390㎚ 내지 520㎚에 대한 각 층 복소 굴절율을 산출하고, 이들 값으로부터 제1 기록 매체(17)의 다층 구성의 광학 계산을 행하였다. 실험 파장 범위는 SHG 소자로 변환할 수 있었던 파장이다. 제1 기록 매체(17)의 다층 구성은 도 1 내지 도 3에 나타낸다. 막두께는 제1 하측 광 간섭층(2)의 막두께와 제1 상측 광 간섭층(6)의 막두께를 변수로 하여, 제1 하측 계면층(3)과 제1 상측 계면층(5)의 막두께를 5㎚, 제1 기록층(4)의 막두께를 6㎚, 제1 반사층(7)의 막두께를 10㎚으로 하였다, 기록층 결정상태와 기록층 비정질 상태의 반사광량의 변화가 보다 크고, 또 광 흡수비가 가장 크게 되는 광 간섭층의 막두께로서, 제1 하측 광 간섭층(2)이 36λ/64n(㎚), 제1 상측 광 간섭층(6)이 12λ/64n(㎚)의 조합을 선택하고, 그 구성에서의 광 흡수비 Ac/Aa, 제1 기록층(4)이 각각 결정상태, 비정질 상태인 경우의 투과율(Tc, Ta)의 광학 계산 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타내는 결과로부터 제1 기록 매체(17)의 광 흡수비(Ac/Aa)는 파장이 짧아질수록 작아지고, 광 투과율(Tc, Ta)은 파장이 짧아질수록 커진다는 것을 알았다.

(구체예 3)

구체예 2의 계산 결과에 기초하여 제1 기록 매체(17) 및 제2 기록 매체(18)를 파장(λ1)에 대해서 광학 설계하였다. 제1 실시 형태의 설명대로, 도 1에 나타내는 구성으로 광학정보 기록 매체를 9종류 시험으로 제작하였다. 제1 기록 매체(17) 및 제2 기록 매체(18)의 각 층 재료계는 구체예 1과 동일하다. 제2 기록 매체(18)의 설계막 두께는 ZnS-SiO ₂ 로 이루어지는 제2 하측 광 간섭층(9)이 6λ/64n(㎚), GeN으로 이루어지는 제2 하측 계면층(10)이 5㎚, GeSbTe로 이루어지는 제2 기록층(11)이 10㎚, GeN으로 이루어지는 제2 상측 계면층(12)이 5㎚, ZnS-SiO ₂ 로 이루어지는 제2 상측 광 간섭층(13)이 20λ/64n(㎚), Ag 합금으로 이루어지는 제2 반사층(14)이 80㎚이다. 단일 파장(λ1)으로 제1 기록 매체(17) 및 제2 기록 매체(18)의 CNR(캐리어대 소음비)과 소거율을 측정하였다. 측정은 도 8에 나타내는 시스템을 사용하여, 펄스 텍제 드라이브에 레이저 파장이 다른 광학 헤드를 바꿔 놓음으로써 행하였다. 선속도는 5m/s이다. CNR은 3T 신호를 10회 기록하여 신호 진폭과 소음 레벨로부터 얻었다. 계속해서 11T 신호를 측정을 끝낸 3T 신호의 위에 1회 겹쳐서 쓴 다음 3T 신호의 진폭을 측정하여, 진폭 저하분으로부터 소거율을 얻었다. 제1 기록 매체(17)의 소거율(Ers(dB))과 제2 기록 매체(18)의 기록 감도(Pp/Pb)를 평가한 결과를 표 3에 나타낸다. 기록은 구간(그루브) 기록이고, 기록 감도는 CNR=50dB인 피크 파워 Pp(mW)와 바이어스 파워(Pb(mW))로 정의하였다.

표 2에 나타내는 구체예 2의 설계 결과 및 표 3에 나타내는 측정 결과로부터 Ac/Aa가 1.0 이상이면 소거율이 20dB 얻어져서 실용가능하게 되고, 또한 1.2 이상이면 30dB 이상의 소거율이 얻어지기 때문에, 1.20 이상이 보다 바람직하다. 따라서, 제1 기록 매체(17)는 파장 430㎚ 이상에서 기록 재생하는 것이 바람직하다는 것을 알았다.

제2 기록 매체(18)의 기록 감도에 대해서는, λ1이 짧을수록 고감도화 경향이 있다. 이것은 실시예 2의 계산 결과와 경향이 일치하고 있고, 제1 기록 매체(17)의 투과율이 높은 쪽이 제2 기록 매체(18)는 고감도화할 수 있다. 따라서, 제2 기록 매체(18)를 양호하게 기록 재생하기 위해서는 기록 파장은 보다 짧은 쪽이 바람직하다.

(구체예 4)

구체예 3의 결과로부터, 제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)는 양호한 기록 재생 특성을 얻기 위한 보다 바람직한 기록 파장이 일치하지 않은 것을 알았다.

그래서, 양 기록 매체가 함께 양호한 기록 재생 특성을 확보할 수 있도록, 도 4에 나타내는 바와 같이 제1 기록 매체(17)를 파장 λ1으로 기록 재생하고, 제2 기록 매체(18)를 파장 λ1에 가까운 범위 내에 있는 파장 λ2로 기록 재생하는 것을 고안하였다. 제1 기록 매체(17)는 파장 λ1에 대해서 광학 설계하고, 반사 광량의 변화가 보다 크고, 또한 광 흡수비가 가장 커지도록 실시예 2와 동일한 구성으로 하였다. 이 구성에서의 제1 기록 매체(17)의 파장 λ2에 대한 투과율을 구체예 2와 동일하게 광학 계산하였다. 제1 기록 매체(17)는 파장 λ1에 대해서 설계막 두께를 결정하기 때문에, 다른 파장 λ2에 대해서는 광 간섭층의 광학 길이가 변화하였다. 파장 λ1에 대한 제1 기록 매체(17)의 광 흡수비는 구체예 2에 나타낸 바와 같다. Δλ=λ1-λ2 로 하고, λ1=520㎚인 경우의 Δλ에 대한 제1 기록 매체(17)의 투과율의 변화를 계산하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

표 4로부터, Δλ가 클수록 제1 기록 매체(17)의 투과율이 커지는 것을 알았다. λ1=520㎚의 광 흡수비는 1.55를 얻을 수 있기 때문에(표 2), λ1=520㎚의 경우, 10㎚≤Δλ≤120㎚의 범위에서 충분한 광 흡수비와 높은 투과율의 양립을 계산상 실현할 수 있었다.

(구체예 5)

본 실시예에서는 구체예 4와 동일한 계산을 행하지만, Δλ와 λ1이 보다 작은 경우에 대해서 계산한다. 10㎚≤Δλ≤50이고, λ1=450이다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.

표 5로부터, 구체예 4와 동일하게, Δλ가 클수록 제1 기록 매체(17)의 투과율이 커졌다. λ1=450㎚의 광 흡수비는 1.28을 얻을 수 있기 때문에(표 2), 충분한 광 흡수비와 높은 투과율의 양립을 계산상 실현할 수 있었다. Δλ와 λ1이 작은 경우에는 기록 밀도를 보다 크게 할 수 있다.

(구체예 6)

구체예 4와 동일하게, -120㎚≤Δλ≤-10㎚이고, λ1=400㎚인 경우의 Δλ에 대한 제1 기록 매체(17)의 투과율의 변화를 계산하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.

표 6으로부터, Δλ가 클수록 제1 기록 매체(17)의 투과율은 커지지만, λ1=400㎚의 광 흡수비는 1.07 정도였기 때문에(표 2), 광 흡수비와 투과율의 값으로부터 생각하여 구체예 4의 결과에 비교하여, 이 조합의 결과는 실용적으로 바람직하지 않은 것을 알았다.

(구체예 7)

구체예 4와 동일하게, λ1=430㎚인 경우의 Δλ에 대한 제1 기록 매체(17)의 투과율의 변화를 계산하였다. 그 결과를 표 7에 나타낸다.

표 7에서, Δλ가 클수록 제1 기록 매체(17)의 투과율은 커지는 것을 알았다. λ1=430㎚의 광 흡수비는 1.20을 얻을 수 있기 때문에(표 2), -20㎚≤Δλ≤30㎚의 범위에서 충분한 광 흡수비와 높은 투과율이 양립할 수 있었다. 구체예 4의 결과와 비교하면 Δλ의 범위는 작아지지만, λ1=430㎚ 쪽이 제1 기록 매체(17)의 기록 밀도를 높일 수 있다고 하는 점에서 유리하다.

(구체예 8)

구체예 4 내지 7의 계산 결과로부터 2파장 사용한 경우의 제1 기록 매체(17)의 투과율의 파장 의존 경향을 얻을 수 있었다. 보다 바람직한 파장(λ1)은 430㎚ 내지 450㎚이고, 파장 λ2는 λ1보다 작은 것이 바람직하다. 다음에, 본 구체예에서의 광학정보 기록 매체를 시험으로 제작하여, λ1과 λ2를 변화시켜 2개의 파장으로 제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)의 CNR과 소거율을 측정하였다. 측정은 펄스텍제 드라이브에 파장 λ1의 광 헤드와 파장 λ2의 광 헤드를 바꾸어 놓고 행하였다.

제1 기록 매체(17)는 구체예 3과 마찬가지로, λ1에 대해서 설계막 두께를 결정하고, 제2 기록 매체(18)는 λ2에 대해서 설계막 두께를 결정하고, 도 1에 나타내는 광학정보 기록 매체를 시험으로 제작하였다. 제1 기록 매체(17)의 소거율(Ers(dB)) 및 제2 기록 매체(18)의 기록 감도(Pp/Pb)를 평가한 결과를, 표 8(λ1=400㎚), 표 9(λ1=430㎚) 및 표 10(λ1=450㎚)으로 나타낸다. 이 기록도 그루브 기록이다.

이들 측정결과로부터, 제1 기록 매체(17)의 소거율을 30dB 이상 얻기 위해서는 λ1≥430㎚이 바람직하고, 또 Δλ은 보다 큰 쪽이 제2 기록 매체(18)의 기록 감도가 높아지는 것을 검증할 수 있었다. 제1 기록 매체(17)와 제2 기록 매체(18)가 보다 높은 기록 밀도로 기록할 수 있는 것을 고려하면, λ1=430㎚과 λ2=400㎚의 조합이 보다 바람직하다.

(구체예 9)

본 구체예에서는 제5 실시 형태에서 설명한 도 5에 나타내는 다파장 광원을 이용하여 2파장 기록을 실시한다. 구체예 8의 결과로부터 λ1=430㎚, λ2=400㎚으로 파장 변환할 수 있도록, 파장 860㎚과 파장 800㎚의 시판의 반도체 레이저를 파장 변환 소자에 결합시켜서 다파장 광원을 구성하였다. 그 다파장 광원을 이용하여 광학정보 기록 매체의 제1 기록 매체(17) 및 제2 기록 매체(18)의 구간(그루브) 및 구간 상(랜드)에서의 기록 감도, CNR, 소거율, 지터값을 측정하였다. 그루브 기록의 측정 결과를 표 11에, 랜드 기록의 측정결과를 표 12에 나타낸다.

표 11 및 표 12에 나타내는 바와 같이, 상기 다파장 광원을 이용함으로써, 제1 및 제2 기록 매체에서 양호한 기록 재생 특성을 얻을 수 있었다. 또, 파장 변환 소자를 사용하면 1개의 광학 헤드로 2파장 기록을 할 수 있다.

(구체예 10)

다음에, 도 3에 나타내는 광학정보 기록 매체를 이용하여 구체예 9를 행한 결과, 동일하게 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 이 그루브 기록의 결과를 표 13에, 랜드 기록의 결과를 표 14에 나타낸다.

(구체예 11)

본 구체예에서는, 도 2에 나타내는 광학정보 기록 매체를 시험으로 제작하여 기록 재생 특성을 평가하였다. 보호층(20)의 두께는 100㎛이고, 대물 렌즈의 개구수(NA)는 0.85이다. NA가 0.6인 경우와 비교하여 기록 밀도는 약 1.4배이다. 기록 재생 파장은 λ1=430㎚, λ2=400㎚이고, 구체예 9와 동일하게, 도 5에 나타내는 다파장 광원을 이용하였다. 보호층(20)측으로부터 레이저 광을 입사시켜, 그루브 기록의 기록 감도, CNR, 소거율, 지터값을 측정하였다. 그 결과를 표 15에 나타낸다.

표 15로부터, 기록 밀도가 상승한만큼, CNR과 소거율이 약간 저하하고, 지터값이 약 1% 증가하였지만, 실용 레벨이라고 생각되고, 2파장 기록에서의 고밀도화의 가능성도 검증할 수 있었다.

(구체예 12)

본 구체예에서는 구체예 10에서의 제1 기록층(4)에 Ge-Sb-Te-Sn을 이용한 경우에 대해서, 동일하게 기록 감도, CNR, 소거율, 지터값을 측정하였다. 그 결과를 표 16에 나타낸다.

표 16과 표 15의 결과로부터, Ge-Sb-Te-Sn을 이용하면, 소거율이 5dB 향상하였다.

(구체예 13)

본 구체예에서는, 제1 기록층(4)의 막두께를 3㎚ 내지 15㎚까지 변화시키고, 구체예 2와 동일한 광학 계산을 행하였다. 제1 반사층(7)의 막두께는 10㎚으로 하였다. 기록층 결정 상태와 기록층 비정질 상태의 반사 광량의 변화가 보다 크고, 또 광 흡수비가 가장 커지는 광 간섭층의 막두께를 결정하여, 제1 기록 매체(17)의 λ1=450㎚에서의 광 흡수비와, λ2=400㎚에서의 투과율의 광학 계산 결과를 표 17에 나타낸다.

이 결과, 제1 기록층(4)의 막두께가 3㎚ 내지 12㎚에서는 Ac/Aa≥1.0 과 Tc≥45% 또한 Ta≥45%를 얻을 수 있지만, 그 막두께가 15㎚에서는 Tc<45%, Ta<45%이어서 광학적 조건을 만족할 수 없다. 따라서, 제1 기록층(4)의 막두께는 3㎚ 내지 12㎚이 바람직하고, 보다 바람직한 막두께는 6㎚ 내지 9㎚이다.

(구체예 14)

본 구체예에서는 제1 반사층(7)의 막두께를 3㎚ 내지 25㎚까지 변화시켜, 구체예 2와 동일한 광학 계산을 행하였다. 제1 기록층(4)의 막두께는 6㎚으로 하였다. 기록층 결정 상태와 기록층 비정질 상태의 반사 광량의 변화가 보다 크고, 또 광 흡수비가 가장 커지는 광 간섭층의 막두께를 결정하여, 제1 기록 매체(17)의 λ1=450㎚에서의 광 흡수비와, λ2=400㎚에서의 투과율의 광학 계산 결과를 표 18에 나타낸다.

이 결과, 제1 반사층의 막두께가 2㎚ 내지 20㎚에서는 Ac/Aa≥1.0과 Tc≥45% 또한 Ta≥45%를 얻을 수 있다. 그 막두께가 25㎚에서는 Ta<40%로 너무 낮아진다. 따라서, 제1 반사층(7)의 막두께는 2㎚ 내지 20㎚이 바람직하고, 보다 바람직한 것은 5㎚ 내지 15㎚이다.

또한, 이상의 구체예에서는 도 1, 도 2 및 도 3에 나타내는 구성에서 2파장기록의 효과에 대해서 기술하였지만, 이들 구성에 한정되지 않고, 파장 λ1과 파장 λ2의 관계가 만족되어 있으면 그 효과는 광 간섭층의 막두께나 계면층의 유무 등에 관계없이 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 다파장 광원은 단파장 영역에서 다수의 출사 파장을 발생할 수 있는 동시에, 발진 파장의 설정을 용이하게 할 수 있기 때문에, 상 변화막의 기록 재생에 필요한 설계 파장을 용이하게 발생하는 것이 가능하게 되고, 고밀도의 기록 재생 광학시스템을 구성할 수 있었다. 또한, 출사광을 단일한 발광점으로부터 출사할 수 있기 때문에, 간편한 광학 시스템으로 다파장 광원을 사용할 수 있다고하는 이점을 갖는다.

또, 전술한 2파장에 의해 기록과 재생을 동시에 행하는 구성은 2층의 기록에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 파장 400㎚과 430㎚의 2파장 광원을 이용하는 경우, 제1 층을 기록하는 경우에는 430㎚의 광을 기록광으로 하고, 400㎚의 광을 재생광으로 한다. 제2 층 경우는 그 반대가 된다. 그 구성에서, 기록시의 기록 피트의 정보를 피드백하면서 기록을 행함으로써, 기록 피트의 형상을 정확하게 제어할 수 있으며, 기록 소음을 저감하여 고밀도 기록을 달성하는 것이 가능하게 된다.