NL8900362A - Werkwijze en inrichting voor het inschrijven en uitlezen van een magneto-optische registratiedrager. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Werkwijze en inrichting voor het inschrijven en uitlezen van een magneto-optische registratiedrager.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het inschrijven en naderhand uitlezen van informatie in een magneto-optische informatielaag van een registratiedrager met behulp van diodelaser-straling, welke straling tot een buigingsbegrensde stralingsvlek op de informatielaag gefokusseerd wordt, en door een beweging van deze stralingsvlek en de registratiedrager ten opzichte van elkaar, waarbij informatie ingeschreven wordt door met behulp van een diodelaser-inschrijfbundel en een magneetveld de magnetisatierichting van gebiedjes in de informatielaag lokaal, ter plaatse van de door de inschrijfbundel gevormde stralingsvlek, te veranderen en de zo gevormde informatiegebiedjes uitgelezen worden door detektie van de door de informatiegebiedjes veroorzaakte variatie in de polarisat.ietoestand van een diodelaser-uitleesbundel. De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze en op een magneto-optische registratiedrager die geschikt is voor toepassing van deze werkwijze.

Een dergelijke werkwijze en inrichting zijn bekend uit bijvoorbeeld het artikel "Experiments towards an erasable Compact Disc Digital Audio System" in "Audio Engeneering Society", 73 Conv., 1983, pag. 1-14 en de bijbehorende negen figuren. De daar beschreven inrichting bevat een diodelaser voor het leveren van zowel een inschrijfbundel als een uitleesbundel. Beide bundels worden gefokusseerd tot een buigingsbegrensde stralingsvlek met een halfwaarde-breedte in de orde van 1 pm. De grootte van het ingeschreven informatiegebiedje, in de vorm van een magnetisch domein, wordt bepaald door de afmeting van deze stralingsvlek. In het bekende systeem is het informatiegebiedje rond met een diameter in de orde van 1 pm en is de informatiedichtheid in de orde

O

van 400.000 bits per mm . Eventueel kan de informatiedichtheid opgevoerd worden tot ongeveer 1.000.000 bits per mm^.

Er ontstaat steeds meer behoeft aan grotere dan de genoemde informatiedichtheden, zodat in een registratiedrager met gelijkblijvende afmetingen meer informatie opgeslagen kan worden.

Daartoe moeten informatiegebiedjes die kleiner zijn dan tot nu toe gebruikelijke in een magneto-optische registratiedrager ingeschreven en uitgelezen kunnen worden. Binnen het huidige koncept voor magneto-optische informatie-opslag, waarbij één stralingsbron en één stralingsvlek gebruikt worden voor het inschrijven en uitlezen, kan het gestelde doel gerealiseerd worden door deze stralingsvlek te verkleinen.

Aangezien de grootte van de buigingsbegrensde stralingsvlek evenredig is met X/NA, waarin X de golflengte van de gebruikte straling en NA de numerieke apertuur van het gebruikte objektiefstelsel zijn, kan de stralingsvlek alleen verkleind worden door de golflengte te verkleinen en/of de numerieke apertuur te vergroten. Vergroting van de numerieke apertuur betekent een verkleining van de scherptediepte van de stralingsbundel, waardoor de eisen aan de fokussering van de stralingsbundel zwaarder worden. Bovendien is een objektiefstelsel met grotere numerieke apertuur gevoeliger voor aberraties, zodat strengere toleratie-eisen aan de inschrijf-uitleesinrichting gesteld moeten worden. Indien men als stralingsbron een diodelaser wil blijven gebruiken, hetgeen noodzakelijk is in een massaprodukt wat de magneto-optische inschrijf-uitleesinrichting beoogt te zijn, is het verkleinen van de golflengte van de stralingsbundel geen reeële mogelijkheid, omdat er geen korte-golflengte-diodelasers die een voldoend hoog vermogen voor het inschrijven leveren voorhanden zijn.

De onderhavige uitvinding verschaft een nieuw koncept voor magneto-optische informatie opslag waardoor het mogelijk wordt op zichzelf bekende technieken te kombineren zodanig dat met eenvoudige middelen een verhoging van de informatiedichtheid op een magneto-optische registratiedrager kan worden gerealiseerd.

Dit nieuwe koncept vindt zijn weerslag in een nieuwe werkwijze voor het inschrijven en uitlezen van een magneto-optische registratiedrager die gekenmerkt wordt door de volgende kombinatie van maatregelen - er worden informatiegebiedjes waarvan de afmeting in de bewegingsrichting kleiner is dan die van de inschrijf-stralingsvlek ingeschreven door het magneetveld om te schakelen in tijdsintervallen die kleiner zijn dan het tijdsinterval dat nodig is om de registratiedrager en de stralingsvlek ten opzichte van elkaar te verplaatsen over een afstand gelijk aan de afmeting van de stralingsvlek in de bewegingsrichting, - er wordt uitgelezen met een diodelaser-bundel waarvan de golflengte kleiner is dan die van de diodelaser-bundel waarmee ingeschreven wordt.

Doordat voor het inschrijven en uitlezen niet langer meer één en dezelfde stralingsbundel gebruikt wordt maar bundels met verschillende golflengtes en verschillende vermogens, kunnen met op zichzelf bekende technieken sterk verkleinde informatiegebiedjes ingeschreven worden en deze gebiedjes met een sterk verkleind uitleesvlek uitgelezen worden, terwijl toch van konventionele diodelasers gebruik gemaakt wordt.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is, bijvoorbeeld uit de Duitse oktrooiaanvrage nr. 3.200.134, met een tot een stralingsvlek gefokusseerde aftastende laserbundel en een met hoge frekwentie geschakeld magneetveld in een magneto-optische registratiedrager informatiegebiedjes, in de vorm van magnetische domeinen, aan te brengen waarvan de afmeting in de aftastinrichting kleiner is dan die afmeting van de stralingsvlek. Daarbij wordt eerst het gehele gebied van de informatielaag onder de stralingsvlek gemagnetiseerd in een richting tegengesteld aan de oorspronkelijke magnetisatierichting van de informatielaag. Daarna wordt, terwijl de stralingsvlek zich nog voor een deel boven het genoemde gebied bevindt, het magneetveld omgekeerd waardoor het genoemde deel van het gebied weer de oorspronkelijke magnetisatierichting verkrijgt. In de Duitse oktrooiaanvrage nr. 3.200.134 wordt niet aangegeven hoe de zo verkregen magnetische domeinen, met verkleinde afmeting in de aftastinrichting, kunnen worden uitgelezen.

Het is verder bekend, bijvoorbeeld uit het artikel "Blue-Light-Laser ups CD Density" in "Electronics", aug. 1988, pag. 48, dat bij het uitlezen van een optische registratiedrager gebruik gemaakt kan worden van de kombinatie van een konventionele diodelaser, die infrarode straling uitzend, en een zogenoemde frekwentie-verdubbelaar, in de vorm van een niet-lineair optische kristal. Deze kombinatie levert een blauwe laserbundel met een golflengte in de orde van 400 nm waarmee een uitleesvlek gevormd kan worden waarvan de diameter ongeveer de helft is van die van een stralingsvlek gevormd door een bundel afkomstig van alleen de diodelaser. In dit artikel wordt echter ook opgemerkt dat de intensiteit van de blauwe stralingsvlek te gering is om daarmee informatiegebiedjes in te schrijven, en dat de verkleinde informatiegebiedjes alleen kunnen worden ingeschreven met een hoger vermogen blauwe laser zoals een gaslaser.

Volgens de onderhavige uitvinding worden de in de twee genoemde artikelen beschreven technieken voor het eerst gekombineerd, hetgeen aogelijk wordt door het doorbreken van de gedachte dat voor het inschrijven en uitlezen van een magneto-optische registratiedrager één stralingsbron moet worden gebruikt.

Door toepassing van de uitvindingsgedachte wordt de afmeting van de informatiegebiedjes in de aftastrichting aanzienlijk gereduceerd, zodat de informatiedichtheid in die richting aanzienlijk wordt vergroot.

Om de informatiedichtheid ook in een richting dwars op de aftastrichting te vergroten, wordt, volgens een tweede aspekt van de onderhavige uitvinding gebruik gemaakt van een registratiedrager die gekenmerkt wordt door een struktuur van vooraf aangebrachte sporen waarvan de breedte in hoofdzaak de breedte van de informatiegebiedjes bepaalt.

Doordat de sporen zich fysisch of geometrisch onderscheiden van de rest van de informatielaag wordt bereikt dat de informatiegebiedjes binnen de sporen opgesloten blijven. Daardoor wordt in principe de kans op overspraak verminderd en kunnen de sporen iets dichter bij elkaar gelegen zijn, mits voorkomen wordt dat de uitleesvlek behalve een uit te lezen spoor ook een deel van een naastgelegen spoor bedekt.

Bij voorkeur vertoont deze registratiedrager als verder kenmerk, dat de periode, dwars op de spoorrichting, van de sporenstruktuur kleiner dan 1,4 pm is.

Deze spoorperiode is kleiner dan in de huidige optische registratiedrager gebruikelijke spoorperiode, welke laatste periode gekozen werd om nog eenvoudige optische stelsels en konventionele diodelasers te kunnen gebruiken.

Een eerste uitvoeringsvorm van een registratiedrager waarin het effekt van opsluiting van de informatiegebiedjes binnen de sporen plaatsvindt vertoont als kenmerk, dat de sporenstruktuur een reliëfstruktuur is en dat de magneto-optische laag een konstante dikte heeft en bestaat uit een materiaal waarin tijdens het inschrijven informatiegebiedjes gevormd worden door zich vanaf een kern uitbreidende magnetische domeinen.

In dit materiaal dat in de literatuur, bijvoorbeeld in het artikel “Thermomagnetic Writing in TbFe: Modelling and Comparison with Experiment" in: "J. Appln. Phys." 64(1), juli 1988, p. 252-261, wordt aangeduid met bubbel-model materiaal, wordt een magnetische domein gevormd doordat eerst in het centrum van de inschrijfvlek een klein magnetische domeintje (kern) gevormd wordt waarvan de wand zich vervolgens, bij voldoende energietoevoer, naar buiten verplaatst. De reliëfsporen kunnen bestaan uit groeven in, of uit ribbels op eem drager van het magneto-optische materiaal, welke sporen wanden met een bepaalde steilheid hebben, zodat de overgangen van de bodem of de top van een spoor naar de wand daarvan een scherpe knik vertoont. Deze wanden vormt een barrière tegen de uitbreiding van een domein buiten het spoor. Om de domeinen zich buiten een spoor te laten uitbreiden is een hoeveelheid extra energie nodig die, omdat de stralingsvlek met relatief grote snelheid ten opzichte van de registratiedrager bewogen wordt, niet voorhanden is.

De eerste uitvoeringsvorm van de registratiedrager vertoont bijvoorbeeld als verder kenmerk, dat het magneto-optische materiaal een legering van Gadolinium-Terbium-Ijzer is.

Dit materiaal vertoont een uitgesproken "bubbel-effekt" en is goed geschikt om, indien gekombineerd met een refiëfsporenstruktuur, de verlangde versmalling van de informatiegebiedjes te bereiken.

Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is, bijvoorbeeld uit het genoemde artikel in "Audio Eng., Soc.", 73^

Conv. 1983, pag. 1-14, in een magneto-optische informatie-opslagsysteem gebruik te maken van een registratiedrager met vooraf aangebrachte sporen. In de bekende systemen worden deze sporen alleen als servosporen gebruikt om te bereiken dat de informatiegebiedjes volgens nauwkeurig bepaalde banen worden ingeschreven. In het systeem volgens de onderhavige uitvinding worden die sporen tevens gebruikt om de afmeting van de informatiegebiedjes dwars op de spoorrichting te begrenzen.

Een andere registratiedrager volgens de uitvinding waarin het effekt van opsluiting van de domeinen binnen de sporen plaatsvindt, vertoont als kenmerk, dat de magneto-optische laag binnen de sporen een grotere Magnetisatie-gevoeligheid heeft dan buiten de sporen.

Een eerste uitvoeringsvorm van deze registratiedrager vertoont als kenmerk, dat de magneto-optische laag binnen de sporen een andere chemische samenstelling heeft dan daarbuiten.

Daardoor is de energie die nodig is voor het vormen van een magnetisch domein binnen een spoor kleiner dan de energie die nodig is voor het vormen van een magnetisch domein buiten een spoor.

Een tweede uitvoeringsvorm van deze inrichting vertoont als kenmerk, dat de dikte van de magneto-optische laag binnen een spoor verschillend is van die daarbuiten.

Opgemerkt wordt dat het uit het Amerikaanse oktrooischrift 4.176.377 op zichzelf bekend is in een optische registratiedrager sporen aan te brengen die een grotere gevoeligheid voor de inschrijfenergie hebben dan gebieden buiten de sporen, om met een relatief grote inschrijfvlek smalle informatiegebiedjes te kunnen vormen. De informatiegebiedjes van de bekende registratiedrager worden echter niet tevens in de spoorrichting verkleind. Bovendien openbaart het Amerikaanse oktrooischrift 4.176.377 niet hoe de versmalde informatiegebiedjes optimaal kunnen worden uitgelezen.

Het gebruik van registratiedragers met smalle sporen is alleen zinvol in kombinatie met de werkwijze volgens de uitvinding, omdat alleen dan met relatief eenvoudige middelen bij het inschrijven de mogelijkheden van deze registratiedrager optimaal benut worden en naderhand de informatiesporen zonder overspraak uitgelezen kunnen worden.

Een verder aspekt van de uitvinding betreft de inrichting voor het uitvoeren van de nieuwe werkwijze. Deze inrichting die voorzien is van een stralingsbron voor het leveren van een aftastbundel, een objektiefstelsel voor het fokusseren van de aftastbundel tot een aftastvlek op de informatielaag, een magnetisch stelsel voor het opwekken van een magneetveld ter plaatse van de aftastvlek en een stralingsgevoelig detektiestelsel voor het omzetten van van de registratiedrager afkomstige straling in elektrische signalen, vertoont als kenmerk, dat de stralingsbron een samengestelde bron is voor het leveren van een inschrijfstralingsbundel met een eerste golflengte en een eerste intensiteit voor het vormen van een inschrijfstralingsvlek en van een uitleesstralingsbundel met een tweede golflengte, kleiner dan de eerste golflengte, en een tweede intensiteit, kleiner dan de eerste intensiteit, voor het vormen van een uitleesstralingsvlek die kleiner is dan de inschrijfstralingsvlek.

Deze inrichting vertoont bij voorkeur als verder kenmerk, dat de stralingsbron wordt gevormd door een eerste diodelaser voor het leveren van een inschrijfstralingsbundel met een eerste golflengte en door een samenstel van een tweede diodelaser en een optische frekwentie-verdubbelend element voor het leveren van een uitleesstralingsbundel met een tweede golflengte in de orde van de helft van de eerste golflengte.

Bij het beschikbaar komen van een diodelaser die zelf de kortgolvige, blauwe, straling met voldoende vermogen uitzendt, kan een dergelijke blauwe diodelaser ingezet worden in plaats van het genoemde samenstel van rode diodelaser en frekwentie-verdubbelend element.

Een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting vertoont als kenmerk, dat de stralingsbron wordt gevormd door één diodelaser, een in de weg van de diodelaser-bundel geplaatst stuurbaar afbuigelement voor het selekteren van één van twee stralingswegen voor de diodelaser-bundel en een frekwentie-verdubbelend element geplaatst in één van de twee stralingswegen.

Het afbuigelement kan gevormd worden door een instelbaar refraktief of reflektief element, zoals een prisma, maar ook door een elektro-optische element, bijvoorbeeld een elektro-optische modulator zoals een zogenaamde Bragg-deflektor.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin tonen figuur 1 een bekende inschrijf-uitleesinrichting voor een magneto-optische registratiedrager, figuur 2, in dwarsdoorsnede, een deel van een met deze inrichting ingeschreven informatiespoor, figuur 3 de grootte van de met de bekende inrichting ingeschreven informatiegebiedjes ten opzichte van de grootte van de in deze inrichting gebruikte inschrijfvlek en uitleesvlek, figuur 4 de grootte van de met de inrichting volgens de uitvinding ingeschreven informatiegebiedjes ten opzichte van de in deze inrichting gebruikte inschrijfvlek en uitleesvlek, figuur 5 het principe van het inschrijven van verkorte informatiegebiedjes, figuur 6 een uitvoeringsvorm van de magneto-optische inschrijf- en uitleesinrichting volgens de uitvinding, de figuren 7a en 7b alternatieve uitvoeringsvormen van de in deze inrichting te gebruiken samengestelde stralingsbron, figuur 8, in radiële doorsnede, een gedeelte van een eerste uitvoeringsvorm van een magneto-optische registratiedrager met vooraf aangebrachte sporen, figuur 9 de afmetingen van in een dergelijke registratiedrager ingeschreven informatiegebiedjes ten opzichte van de grootte van de inschrijfvlek en uitleesvlek, en de figuren 10 en 11, in radiële doorsneden, gedeelte van een tweede en derde uitvoeringsvorm van een magneto-optische registratiedrager met vooraf aangebrachte sporen.

In figuur 1 is 1 een magneto-optische registratiedrager die een doorzichtig substraat 2 en een magnetische informatielaag 3 bevat. Deze informatielaag wordt bestraald door een stralingsbundel b geleverd door een bron 10. Deze bron wordt gevormd door een diodelaser, bijvoorbeeld een AlGaAs laser die straling met een golflengte in de orde van bijvoorbeeld 800 nm uitzendt. Een deel van de door de diodelaser uitgezonden straling wordt opgevangen door een kollimatorlens 11 en door een objektiefstelsel 12, schematische met een enkele lens aangegeven, tot een buigingsbegrensde aftastvlek V, met een halfwaarde-breedte in de orde van 1 pm, in het informatievlak gefokusseerd.

Het inschrijven van informatiegebiedjes, in de vorm van magnetische domeinen, in de laag 3, kan geschieden door de diodelaser zo aan te sturen dat deze lichtimpulsen uitzendt met een impulsduur van bijvoorbeeld 50 nsec, en intervallen van bijvoorbeeld 250 nsec. Het piekvermogen van zo'n impuls is bijvoorbeeld 40 mWatt waarvan, door verliezen in de stralingsweg, uiteindelijk bijvoorbeeld 10 mWatt in de stralingsvlek V terecht komt. Dit vermogen is voldoende hoog om het gebied op de informatielaag 3 te verwarmen tot een bepaalde temperatuur, bijvoorbeeld 200°C. De magnetische laag 3 is vóór-gemagnetiseerd in een bepaalde richting, aangegeven door de pijl M1. Door het verwarmen van de laag 3 ter plaatse van de stralingsvlek V vermindert de koërcitief kracht daar en kan met behulp van een relatief klein uitwendig magnetische veld, opgewekt met behulp van een raagneetspoel 13, de magnetisatierichting lokaal omgekeerd worden, volgens de pijl M2 in figuur 1. Nadat de laserimpuls beëindigd is koelt het materiaal van de laag 3 weer af waarbij de magnetisatierichting M2 als het ware ingevroren wordt.

Door de stralingsvlek V en de registratiedrager 1 ten opzichte van elkaar te bewegen, in het geval van een ronde schijfvormige registratiedrager bijvoorbeeld door roteren van de registratiedrager rond de as 15, kunnen een aantal informatiegebiedjes achter elkaar in de aftastrichting ingeschreven worden, zodat een informatiespoor ontstaat. In figuur 2 is een klein gedeelte van een dergelijk informatiespoor in dwarsdoorsnede weergegeven. De gebiedjes van de informatielaag 3 waar de magnetisatierichting is omgekeerd (M2) worden aangeduid met informatiegebiedjes 4 en de gebiedjes die de oorspronkelijke magnetisatierichting (M^) hebben behouden worden tussengebiedjes 5 genoemd. Door bovendien de stralingsvlek V en de registratiedrager 1 ten opzichte van elkaar in een richting loodrecht op het vlak van tekening in figuur 1, in het geval van een ronde schijfvormige registratiedrager in radiële richting te verplaatsen, kunnen een aantal sporen naast elkaar ingeschreven worden.

Voor het inschrijven van de informatie bestaan verschillende mogelijkheden. Op de eerste plaats kan, zoals hierboven reeds aangegeven is, met het in te schrijven informatiesignaal de stuurstroom voor de diodelaser 10 wordt gemoduleerd, middels de stuurschakeling 16, zodat de laser stralingsimpulsen uitzendt overeenkomstig het in te schrijven signaal. Het magneetveld is dan kontinue tijdens het schrijfproces aanwezig.

Een tweede mogelijkheid is, het magneetveld tussen de richtingen M^ en M2 te schakelen overeenkomstig de in te schrijven informatie. Dan wordt het in te schrijven signaal toegevoerd aan een stuurschakeling 14 die de elektrische stroom voor de spoel 13 levert. Daarbij kan de diodelaser ofwel een kontinue bundel leveren dan wel een bundel die met een vaste frekwentie, een zogenaamde klokfrekwentie, gepulst is.

Bij het uitlezen van de ingeschreven informatie wordt in de inrichting volgens figuur 1 ook weer gebruik gemaakt van de diodelaser 10. Deze laser wordt dan echter op een aanzienlijk, bijvoorbeeld tien maal, lager vermogen bedreven dan bij het inschrijven zodat de opgeslagen informatie niet aangetast wordt. Bij voorkeur is de registratiedrager reflekterend, zodat de op de informatielaag invallende en door deze laag overeenkomstig de ingeschreven informatie gemoduleerde bundel naar het objektiestelsel 12 gereflekteerd wordt. In de stralingsweg bevindt zicht een gedeeltelijk doorlatend element, bijvoorbeeld een 70% doorlatende spiegel of prisma 17 dat een gedeelte van de gereflekteerde en gemoduleerde uitleesbundel b' naar een stralingsgevoelig detektiestelsel 18 reflekteert. In de uitvoeringsvorm volgens figuur 1 is tussen het element 17 en het detektiestelsel 18 een lens 19 aangebracht voor het koncentreren van de straling op dit stelsel.

De uitlezing van de informatielaag is gebaseerd op de verandering die de informatiegebiedjes, of domeinen, 4 in de polarisatietoestand van de uitleesbundel veroorzaken. Om deze verandering te detekteren is in de stralingsweg vóór het detektiestelsel 18 een polarisatie-analysator 20 aangebracht die de polarisatie-modulatie omzet in een intensiteitsmodulatie, die door het detektiestelsel wordt omgezet in een elektrisch signaal Sq. In de stralingsweg van de heengaande uitleesbundel b kan een polarisator 21 aangebracht zijn waarvan de polarisatierichting effektief een hoek van bijvoorbeed 85° maakt met die van de analysator 20.

Om tijdens het uitlezen te kunnen konstateren of de uitleesvlek op het informatiespoor gecentreerd is en/of de uitleesbundel op het informatievlak gefokusseerd is, kan in de stralingsweg van de gereflekteerde bundel b' een gedeeltelijk, bijvoorbeeld 90¾, doorlatende spiegel of prisma 22 aangebracht zijn, dat een deel van deze bundel naar een tweede stralingsgevoelig detektiestelsel 23 reflekteert. De door dit detektiestelsel geleverde elektrische signalen worden gebruikt om de spoorvolging en de fokussering bij te regelen. Ook tijdens het inschrijven kunnen de spoorvolg- en fokusservosystemen gebruikt worden, waarbij dan het door de registratiedrager gereflekteerde gedeelte van de inschrijfbundel benut wordt. Voor verdere bijzonderheden over het inschrijven en uitlezen van een magneto-optische registratiedrager en over de inrichting daarvoor kan worden verwezen naar het reeds genoemde artikel in "Audio Eng. Soc. 78tlie Conv. 1983, pag. 1-14, alsmede naar het artikel "Erasable Magneto-Optical Recording-in "Philips' Techn. Rev." 42, Hr. 2, aug. 1985, pag. 37-47.

In de inrichting volgens figuur 1 hebben de inschrijfvlek en de uitleesvlek dezelfde grootte, welke grootte tevens die van de informatiegebiedjes bepaalt. In figuur 3 zijn de inschrijfvlek Vw van deze inrichting alsmede een aantal met behulp van deze vlek ingeschreven informatiegebiedjes 4 weergegeven. De informatiegebiedjes zijn gerangschikt volgens een informatiespoor 30. Dit spoor is slechts gedeeltelijk ingeschreven. Tijdens het inschrijven beweegt de inschrijfvlek ten opzichte van het informatievlak naar rechts volgens de pijl 32. In de in figuur 3 weergegeven situatie bevindt de inschrijfvlek zich boven een niet-ingeschreven gedeelte en op een positie waar een volgend informatiegebiedje ingeschreven kan worden. Het informatiespoor wordt naderhand uitgelezen met de uitleesvlek Vr die links in figuur 3 is aangegeven.

Volgens de onderhavige uitvinding wordt bij het inschrijven gebruik gemaakt van een andere stralingsvlek dan bij het uitlezen, met het doel om kleinere informatiegebiedjes dan in figuur 3 weergegeven te kunnen inschrijven en uitlezen. In figuur 4 is het principe van deze uitvinding schematische weergegeven. In deze figuur zijn, op analoge wijze als in figuur 3, ingeschreven informatiegebiedjes 4, de inschrijfvlek V.. en een uitleesvlek V' weergegeven. De inschrijfvlek Vw heeft in principe dezelfde grootte en intensiteit als die in figuur 3. Deze stralingsvlek wordt verkregen door het, met behulp van het objektiefstelsel 12 in figuur 1, fokusseren van een laserbundel afkomstig van bijvoorbeeld een AlGaAs-diodelaser die straling uitzendt met een golflengte van bijvoorbeeld 800 nm en met voldoend groot vermogen om te kunnen inschrijven. Deze vlek heeft een halfwaarde-breedte van bijvoorbeeld 1 pm.

Om met deze inschrijfvlek informatiegebiedjes met een oppervlak kleiner dan de grootte van de vlek te kunnen inschrijven wordt gebruik gemaakt van het op zichzelf bekende en in figuur 5 geïllustreerde principe. Bij deze figuur moet met zich voorstellen dat naar de stralingsvlek gekeken wordt in de richting van de heengaande bundel b in figuur 1. Verondersteld is dat de inschrijfvlek ten opzichte van het informatievlak naar rechts beweegt met snelheid VE. Op het tijdstip tQ bevindt het midden van de inschrijfvlek Vw zich op de positie A. Op dat moment heeft het uitwendige magneetveld de richting van de pijl M2 in figuur 1, en het gehele cirkelvormige gebied onder de stralingsvlek wordt in die richting gemagnetiseerd. Op het tijdstip t1 is het midden van de stralingsvlek Vw aangekomen in het punt B.

Dan wordt de richting van het Magneetveld omgekeerd, zodat het gebied dat zich nu onder de vlek Vw bevindt wordt gemagnetiseerd in de richting M|. Omdat de afstand tussen B en A aanzienlijk kleiner is dan de diameter van de inschrijfvlek wordt een groot gedeelte van het gebied dat op het tijdstip tQ in de richting M2 gemagnetiseerd werd weer gemagnetiseerd in de oorspronkelijke richting M1. Het resultaat is dat slechts een klein, in figuur 5 gearceerd weergegeven gedeelte, van het gebied dat op het tijdstip tQ onder de inschrijfvlek aanwezig is m de richting M2 gemagnetiseerd wordt en een informatiegebiedje vormt, terwijl de rest van dit gebied weer gewist wordt en beschikbaar is voor het inschrijven van een volgend informatiegebiedje. Dit informatiegebiedje wordt vervolgens ingeschreven door op het tijdstip t2, als het midden van de inschrijfvlek op de positie C is aangekomen, het magneetveld weer om te schakelen in de richting M2 en op het tijdstip t3, als het midden van de vlek op de positie D is aangekomen het magneetveld weer terug te schakelen in de richting . Door bij een zich met kontinue snelheid ten opzichte van de registratiedrager verplaatsende inschrijfvlek het uitwendige magneetveld te schakelen in tijdsintervallen die kleiner zijn dan het tijdsinterval dat nodig is om de inschrijfvlek te verplaatsen over een afstand gelijk aan zijn diameter, kunnen informatiegebiedjes ingeschreven worden waarvan de afmeting in de aftastrichting kleiner is dan die afmeting van de inschrijfvlek. Deze informatiegebiedjes kunnen in de aftast- of spoorrichting een afmeting van bijvoorbeel 0,35 m hebben in plaats van de tot nu toe gebruikelijke afmeting in de orde van 1 pm. Aldus kan de informatiedichtheid in de spoorrichting aanzienlijk verhoogd worden.

Om deze kleine informatiegebiedjes gescheiden te kunnen uitlezen moet een uitleesvlek gebruikt worden waarvan de afmeting in de spoorrichting van dezelfde orde van grootte is als die van de informatiegebiedjes. Om voor de vorming van deze uitleesvlek hetzelfde objektiefstelsel als voor het vormen van de inschrijfvlek te kunnen gebruiken, moet de golflengte van de uitleesbundel aanzienlijk kleiner zijn dan die van de inschrijfbundel.

Volgens de uitvinding kan de magneto-optische inschrijf-en uitleesinrichting voorzien zijn van een tweede stralingsbron die samengesteld is uit een diodelaser en een niet-lineaire optische kristal waarin de frekwentie van de door de diodelaser uitgezonden straling wordt verdubbeld via het fenomeen dat bekend staat als "generatie van de tweede harmonische” (Second Harmonie Generation", of "SHG").

Verdubbeling van de frekwentie van de laserstraling betekent een halvering van de golflengte van die straling. Daardoor wordt bij gebruik van een infrarood diodelaser die een golflengte in de orde van 800 nm uitzendt bij toepassing van de tweede harmonische generator blauwe straling met een golflengte in de orde van 400 nm verkregen. Een bundel met deze golflengte kan door het objektiefstelsel 12 gefokusseerd worden tot een uitleesvlek waarvan de diameter de helft is van die van de inschrijfvlek.

Zoals opgemerkt wordt in het artikel: "Blue Laser ups CD Density" in: "Electronics", augustus 1988, pagina 48, waarin het gebruik van de blauwe diodelaser module voor het uitlezen van reeds ingeschreven audioplaten die bekend staan onder de naam "Compact Disc" beschreven is, is de efficiëncy van de tweede harmonische generator klein en dientengevolge de intensiteit van de blauwe laserstraling laag, zodat deze diodelaser module niet gebruikt kan worden voor het inschrijven van informatie in een optische registratiedrager. Deze laser module kan daarom niet gebruikt worden in een magneto-optische inschrijf-uitleesinrichting waarin slechts één stralingsvlek gebruikt wordt.

Doordat, volgens de uitvinding, afzonderlijke stralingsvlekken voor het inschrijven en uitlezen worden gebruikt kan voor het verkrijgen van de uitleesvlek wel de blauwe lasermodule gebruikt worden. De twee stralingsvlekken, beide geleverd door diodelasers, kunnen nu geoptimaliseerd worden voor hun specifieke funkties, dat wil zeggen dat de inschrijfvlek een dusdanige intensiteit heeft dat daarmee het materiaal van de informatielaag voldoende opgewarmd kan worden en de uitleesvlek voldoende klein is om de smalle informatiegebiedjes gescheiden te kunnen uitlezen.

In figuur 6 is schematisch een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding weergegeven. Het belangrijkste verschil met de inrichting volgens figuur 1 is dat er twee stralingsbronnen gebruikt worden. De eerste bron, die bestaat uit een diodelaser 40 gemonteerd op een koelblok 41, levert de inschrijfbundel bw. Deze laser is bijvoorbeeld een AlGaAs diodelaser die straling met een golflengte in de orde van 800 nm uitzendt. De tweede stralingsbron wordt gevormd door een tweede diodelaser 42, bijvoorbeeld van hetzelfde type als de laser 40, en een frekwentie-verdubbelend element 43, bijvoorbeeld een Lithium-Niobaat kristal. De elementen 42 en 43 kunn op een apart koelblok 44, of op hetzelfde koelblok als de laser 40, gemonteerd zijn. Tussen de diodelaser 42 en de frekwentie-verdubbelaar 43 kunnen nog lenzen aangebracht zijn om de laserstraling efficiënt in de frekwentie-verdubbelaar te koppelen. De blauwe-lasermodule kan nog een filter bevatten om te voorkomen dat infrarode straling de module verlaat.

Zoals in figuur 6 getoond, wordt de inschrijfbundel bw gefokusseerd tot een inschrijfvlek Vw en de uitleesbundel br tot een uitleesvlek Vr', waarbij de laatste bijvoorbeeld half zo groot is als de inschrijfvlek en een aanzienlijk lagere intensiteit heeft.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 wordt een objektiefstelsel 45 gebruikt dat gelijktijdig de funktie van de kollimatorlens 11 in figuur 1 vervult en bovendien de lens 19 overbodig maakt. De inrichting volgens de uitvinding kan ook opgebouwd zijn uit de in figuur 1 getoonde elementen, of een andere konstruktie hebben, mits in deze inrichting twee bundels met verschillende golflengtes en verschillende intensiteiten gefokusseerd worden tot respektievelijk een inschrijfvlek en een uitleesvlek op de informatielaag 3. In plaats van een AlGaAs diodelaser met een golflengte van 800 nm, kan ook een andere halfgeleiderlaser met een andere golflengte gebruikt worden.

De uitvinding kan ook gerealiseerd worden met slechts één diodelaser. Dan moet in de stralingsweg een instelbaar afbuigelement opgenomen zijn om de laserbundel al dan niet door het frekwentie-verdubbelend element te sturen. In de figuren 7a en 7b zijn twee uitvoeringsvormen van een gedeelte van een inrichting met een dergelijk element weergegeven. In figuur 7a is dit element een akousto-optisch of een elektro-optisch afbuigelement 45. Indien dit element bekrachtigd wordt met een spanning Vc wordt daarin een diffraktieraster gevormd dat de invallende laserbundel b afbuigt naar het frekwentie-verdubbelend element 43. De uit dit element tredende bundel br heeft dan een golflengte die de helft is van die van de bundel b. Indien het element 45 niet bekrachtigd is, wordt de laserbundel niet afgebogen en gaat deze bundel als schrijfbundel bw met de oorspronkelijke golflengte naar het objektiefstelsel 35. Uiteraard moet ook de leesbundel br door het objektiefstelsel gaan.

In de uitvoeringsvorm volgens figuur 7b is achter de diodelaser 41 een spiegel 47 aanwezig die in- en uit de stralingsweg geschoven kan worden, zoals aangegeven met de pijl 48. Indien de spiegel uit de stralingsweg geschoven is, loopt de laserbundel b als schrijfbundel bw naar het objektiefstelsel 35. Als de spiegel in de stralingsweg geschoven is wordt de laserbundel b naar het frekwentie-verdubbelend element 43 gestuurd, bijvoorbeeld via een tweede spiegel 49, en wordt een uitleesbundel br verkregen.

In de weg van de laserbundel br kan een filter 46 aangebracht zijn dat de rode laserstraling, die nog uit het element 43 kan treden ofwel volledig blokkeert ofwel zodanig verzwakt dat zij de ingeschreven informatie niet kan aantasten. In het laatste geval kan de rode laserstraling tijdens het uitlezen gebruikt worden voor het opwekken van een spoorvolgfoutsignaal en/of een fokusfoutsignaal op de wijze zoals bekend voor inschrijf- en uitleesinrichtingen voor optische registratiedragers.

Ook in de inrichting met twee diodelasers kan bij het uitlezen met blauwe laserstraling de rode laserstraling voor het opwekken van de genoemde foutsignalen gebruikt worden. Bovendien kan in deze inrichting tijdens het schrijven met rode laserstraling de blauwe laserstraling voor de foutsignalen-opwekking gebruikt worden.

In het voorgaande is verondersteld dat de inschrijflaser een kontinue bundel levert. Bij voorkeur echter wordt deze laser gepulst bedreven waarbij aan de stuurschakeling van deze laser een stuursignaal wordt toegevoerd dat nul is op het moment dat hun magneetveld wordt omgeschakeld op analoge manier als in figuur 1. Dat heeft het voordeel dat de randen van de ingeschreven domeinen 4 scherper gedefiniëerd zijn, waardoor het uitgelezen informatiesignaal minder ruis bevat. Vanwege de kortere informatiegebiedjes heeft deze maatregel een nog gunstiger effekt dan bij een konventionele magneto-optische registratiedrager en -inrichting. Bij het gepulst bedrijven van de laser moet deze een hoger piekvermogen leveren dan bij kontinu bedrijf van de laser.

Tot nu toe is slechts gesproken over vergroting van de informatiedichtheid in de spoorrichting. Een tweede belangrijk aspekt van de onderhavige uitvinding betreft de verhoging van de informatiedichtheid in de richting dwars op de spoorrichting.

De in figuur 4 weergegeven kleine uitleesvlek Vr' wordt daar alleen in de spoorrichting optimaal benut, voor het uitlezen van korte informatiegebiedjes, ofwel gebiedjes roet een kleine afmeting in de spoorrichting. Aangezien de uitleesvlek Vr ook in de richting dwars op de spoorrichting klein is kunnen met deze vlek ook smalle informatiegebiedjes, ofwel gebiedjes met een kleine afmeting loodrecht op de spoorrichting, uitgelezen worden. Volgens de uitvinding wordt van deze mogelijkheid gebruik gemaakt en worden voorts smalle informatiegebiedjes ingeschreven door gebruik te maken van een registratiedrager met een vooraf aangebracht struktuur van smalle sporen en de informatiegebiedjes in die sporen in te schrijven. Er is voor gezorgd dat de magnetische domeinen in hoofdzaak alleen binnen een spoor gevormd worden. Een eerste uitvoeringsvorm van een registratiedrager die voor dit doel geschikt is bevat een reliëfsporenpatroon en een "bubbel"-materiaal, bijvoorbeeld een amorfe legering van gadolinium, terbium en ijzer.

In figuur 8 is een voorbeeld van een dergelijke registratiedrager weergegeven. Deze figuur toont een klein gedeelte van de magneto-optische registratiedrager in radiêle doorsnede. De registratiedrager bevat een doorzichtig substraat 2, van glas of kunststof, waarop een laag 50 aangebracht is waarin zich de voorgevormde sporen, in de vorm van groeven 51, bevinden. Indien het substraat van kunststof is behoeft er geen aparte laag 50 aanwezig te zijn en kunnen de groeven zich in het substraat bevinden. De groeven worden van elkaar gescheiden door aanzienlijk bredere tussengebieden of tussensporen 52.

De laag 50 bestaat bijvoorbeeld uit een doorzichtig uitgehard polymeer, zoals polycarbonaat (PC) waarin de groeven 50 aangebracht zijn met behulp van de bekende replika techniek die gebruikt wordt bij de vervaardiging van "Compact Discs*.

De laag 50 wordt afgedekt door een diêlektrische laag 53 die de laag 50 scheidt van de magneto-optische laag 54. Het oppervlak van de laag 54 vertoont dezelfde struktuur als de laag 50 en is derhalve voorzien van sporen 30' en tussensporen 31. De laag 54 bestaat bijvoorbeeld uit een amorfe legering van ijzer, gadolinium en terbium en is intern gemagnetiseerd in een richting loodrecht op het registratiedrager oppervlak. Deze laag wordt afgedekt door een reflektielaag 55, bijvoorbeeld van aluminium, waarop nog een beschermlaag 56 bijvoorbeeld een laag Si02 of een laklaag aangebracht kan zijn.

Zoals beschreven is in bijvoorbeeld het reeds genoemde artikel in : "J. Appl. Phys" M (1) juli 1988 pag. 252-262 wordt bij het inschrijven van een "bubbel11-materiaal eerst een kleine magnetische kern gevormd in het centrum van de stralingsvlek waar de energie het grootst is, bij de gebruikelijke buigingsbegrensde stralingsvlek met Gaussische intensiteitsverdeling. De wand van deze kern verplaatst zich naar buiten zodat de kern aangroeit tot een magnetisch domein. De wanden van de groeven 30' vormen echter een barrière tegen deze uitbreiding vooral indien de overgang tussen een dergelijke wand en de bodem van een groep een sterke knik vertoont. Om deze barrière te overwinnen zou extra energie toegevoerd moeten worden. Aangezien het tijdsinterval waarin de inschrijfvlek op de in te schrijven positie aanwezig is en het magneetveld een bepaalde richting heeft zodanig kort is dat binnen dit tijdsinterval weinig energie vanaf het centrum van het in te schrijven gebied naar buiten kan weglekken, wordt het magnetisch domein als het ware binnen het spoor opgesloten en valt de blockwand van het magnetisch domein samen met een groefwand.

In analogie met figuur 4 toont figuur 9 een klein gedeelte van een ingeschreven spoor van de registratiedrager volgens figuur 8. De lengte, in de spoorrichting 32, van de informatiegebiedjes 4 is dezelfde als die in figuur 4, de breedte van de informatiegebiedjes is echter kleiner dan in figuur 4, vanwege de gekozen kleinere breedte van de groeven 30' in figuur 8. Deze groefbreedte bedraagt bijvoorbeeld 0.5 pm, en de breedte van de tussensporen 31 is bijvoorbeeld 0.6 pm, zodat de informatiedichtheid in radiële richting met een faktor 1,5 vergroot is ten opzichte van die van bekende registratiedragers met een groefbreedte van 0.6 pm en een tussenspoorbreedte van 1 pm.

In plaats van door groeven in de laag 54 kunnen de voorgevormde sporen ook gevormd worden door ribben op deze laag.

Bij gebruik van een reliëf sporenstruktuur met een bepaalde spoordiepte of -hoogte, kunnen deze sporen bij het inschrijven en uitlezen ook gebruikt worden om een spoorvolgfoutsignaal op te wekken op de wijze, zoals voor een inschrijfbare optische registratiedrager, beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift nr. 4.363.116.

In een tweede uitvoeringsvorm van een registratiedrager waarin smalle informatiegebiedjes ingeschreven kunnen worden, hebben de vooraf aangebrachte, versmalde, sporen een grotere magnetisatiegevoeligheid dan de rest van de informatielaag. Daarbij kan het materiaal binnen de sporen een andere chemische samenstelling hebben dan daarbuiten. In figuur 10 is een deel van een dergelijke registratiedrager in radiële doorsnede weergegeven. Deze registratiedrager onderscheidt zich van die volgens figuur 8 doordat de laag 50 met de groeven ontbreekt, dat de magneto-optische laag 54 vlak is. Deze laag bevat stroken waarvan de chemische samenstelling iets afwijkt van de rest van de laag, welke stroken de sporen 30' vormen.

Figuur 11 toont een radiële doorsnede van een gedeelte van een registratiedrager waarin de sporen 30' een grotere magnetisatiegevoeligheid hebben dan hun omgeving 31 doordat de magneto-optische laag 54 ter plaatse van de sporen dunner is dan daarbuiten. Daardoor wordt het materiaal binnen de sporen eerder op de gewenste temperaturen gebracht dan in de rest van de laag, zodat bij een bepaalde snelheid van de inschrijfvlek ten opzichte van de registratiedrager alleen binnen de sporen de magnetisatierichting omgekeerd worden.

In de figuren 10 en 11 is ook aangegeven dat de beschermlaag 56 een dikkere laklaag met vlakke bovenkant kan zijn in plaats van de in figuur 8 weergegeven dunne Si02 laag met profiel.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het inschrijven en naderhand uitlezen van informatie in een magneto-optische informatielaag van een registratiedrager met behulp van diodelaser-straling, welke straling tot een buigingsbegrensde stralingsvlek op de informatielaag gefokusseerd wordt, en door een beweging van deze stralingsvlek en de registratiedrager ten opzichte van elkaar, waarbij informatie ingeschreven wordt door met behulp van een diodelaser-inschrijfbundel en een magneetveld de magnetisatierichting van gebiedjes in de informatielaag lokaal, ter plaatse van de door de inschrijfbundel gevormde stralingsvlek, te veranderen en de zo gevormde informatiegebiedjes uitgelezen worden door detektie van de door de informatiegebiedjes veroorzaakte variatie in de polarisatietoestand van een diodelaser-uitleesbundel, gekenmerkt door de volgend kombinatie van maatregelen - er worden informatiegebiedjes waarvan de afmeting in de bewegingsrichting kleiner is dan die van de inschrijf-stralingsvlek ingeschreven door het magneetveld om te schakelen in tijdsintervallen die kleiner zijn dan het tijdsinterval dat nodig is om de registratiedrager en de stralingsvlek ten opzichte van elkaar te verplaatsen over een afstand gelijk aan de afmeting van de stralingsvlek in de bewegingsrichting, en - er wordt uitgelezen met een diodelaser-uitleesbundel waarvan de golflengte kleiner is dan die van de diodelaser-bundel waarmee ingeschreven wordt.

2. Registratiedrager geschikt voor toepassing van de werkwijze volgens konklusie 1, gekenmerkt door een struktuur van vooraf aangebrachte sporen, waarvan de breedte in hoofdzaak de breedte van de informatiegebiedjes bepaalt.

3. Registratiedrager volgens konklusie 2, met het kenmerk, dat de periode, dwars op de spoorrichting, van de sporenstruktuur kleiner dan 1,4 pm is.

4. Registratiedrager volgens konklusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de sporenstruktuur een reliëfstruktuur is en dat de magneto-optische laag een konstante dikte heeft en bestaat uit een materiaal waarin tijdens het inschrijven informatiegebiedjes gevormd worden door zich vanaf een kern uitbreidende magnetische domeinen.

5 Registratiedrager volgens konklusie 4, met het kenmerk, dat het magneto-optische materiaal een legering van gadolinium, terbium en ijzer is. β_ Registratiedrager volgens konklusie 1, met het kenmerk, dat de magneto-optische laag binnen de sporen een grotere magnetisatiegevoeligheid heeft dan daarbuiten.

7 Registratiedrager volgens konklusie 6, met het kenmerk, dat de magneto-optische laag binnen een spoor een andere chemische samenstelling heeft dan daarbuiten.

8. Registratiedrager volgens konklusie 6, met het kenmerk, dat de dikte van de magneto-optische laag binnen een spoor verschillend is van die daarbuiten.

9. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens konklusie 1 voorzien van een stralingsbron voor het leveren van een aftastbundel, een objektiefstelsel voor het fokusseren van de aftastbundel tot een aftastvlek op de informatielaag, een magnetisch stelsel voor het opwekken van een magneetveld ter plaatse van de aftastvlek en een stralingsgevoelig detektiestelsel voor het omzetten van de registratiedrager afkomstige straling in elektrische signalen, met het kenmerk, dat de stralingsbron een samengestelde bron is voor het leveren van een inschrijfstralingsbundel met een eerste golflengte en een eerste intensiteit voor het vormen van een inschrijfstralingsvlek en van een uitleesstralingsbundel met een tweede golflengte, kleiner dan de eerste golflengte, en een tweede intensiteit, kleiner dan de eerste intensiteit, voor het vormen van een uitleesstralingsvlek die kleiner is dan de inschrijfstralingsvlek.

10. Inrichting volgens konklusie 9, met het kenmerk, dat de stralingsbron wordt gevormd door een eerste diodelaser voor het leveren van een stralingsbundel met eerste golflengte en door een samenstel van een tweede diodelaser en een optisch frekwentie-verdubbelend element voor het leveren van een uitleesstralingsbundel met een tweede golflengte in de orde van de helft van de eerste golflengte.

11. Inrichting volgens konklusie 9, met het kenmerk, dat de stralingsbron wordt gevormd door één diodelaser, een in de weg van de diodelaser-bundel geplaatst stuurbaar afbuigelement voor het selekteren van een van twee stralingswegen voor de diodelaser-bundel en een frekwentie-verdubbelend element geplaatst in een van de twee stralingswegen.