JP3789692B2

JP3789692B2 - 高密度光メモリシステム

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Publication number: JP3789692B2
Application number: JP27366699A
Authority: JP
Inventors: 泰雄國分; 久雄中島; 智敬山口
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 1999-09-28
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2019-09-28
Also published as: JP2001101664A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度光メモリシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光メモリは記憶容量が大きく、アクセススピードも速いので、ＣＤやＤＶＤに活用され、コンピュータのメモリとしても利用されている。
【０００３】
これらはいずれも、０又は１の情報を基板のピットの有無に対応させて記録し、また読み出す方式である。このため、光の波長とその記録可能面積により記憶容量が自ずと決まっていた。
【０００４】
ここでは、この２値符号に替えて、多値符号を用い、記憶容量を増大させようとするものである。
【０００５】
ところで、多値信号の光記録方式も既に提案されているが、従来の方式は単純にピットの深さ方向を多段階にして、深さをパラメータに活用しようとするものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の多値信号の光記録方式では、ピットのエッジや深さの制御が難しく、多値検出精度を上げるのは容易ではないといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を除去し、多値検出精度を向上させることができる高密度光メモリシステムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高密度光メモリシステムにおいて、多段階の深さのピットを有する複屈折記録膜と、前記多段階の深さのピット情報を直交偏光間の位相差として読み出すための読み出し手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の高密度光メモリシステムにおいて、前記複屈折記録膜は複屈折率が０．１以上の材料からなることを特徴とする。
【００１０】
〔３〕上記〔１〕記載の高密度光メモリシステムにおいて、前記読み出し手段は、前記複屈折記録膜に直交主軸に対し４５°の直線偏光又は円偏光を入射し、膜面からの反射光を干渉計でもって、光路間における直交する偏光主軸間の位相差をアナログ的に検出することを特徴とする。
【００１１】
〔４〕上記〔１〕記載の高密度光メモリシステムにおいて、読み出し光学系の集光レンズの開口数ＮＡを０．８以上とすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施例を示すピットの深さに対する干渉計出力の計算値を示す図であり、横軸はピットの深さ（μｍ）、縦軸は正規化されたパワーを示している。
【００１４】
本発明の高密度光メモリは、複屈折記録膜（以下、単に複屈折膜という）と多値符号化を用いた高密度光メモリであり、多値符号化技術を用いた高密度光記録技術の開発を目指したものであり、複屈折膜（一例としてフッ素化ポリイミド）に多段階の深さのピットを設けて、深さの情報を直交偏光間の位相差として読み出す方式としたものである。
【００１５】
複屈折膜により２つの直交偏光成分が受けた位相差を干渉計を用いて検出した時の、ピットの深さに対する光強度の計算結果を図１に示す。
【００１６】
読み取り光学系の集光レンズのＮＡが小さいと回折による影響が大きいが、ＮＡ０．８のレンズを使用することによりほぼ単調減少の特性が得られ、多値記録が可能であることが分かる。
【００１７】
また、記録用ピット幅Ｗ＝０．６μｍ、深さ０．４４μｍのピットをＳｉ基板上に形成した。そのピットの断面図を図２に示す。さらに、この基板にポリイミドを塗布して、参考文献〔（１）Ｓ．Ａｎｄｏ，Ｔ．Ｓａｗａｄａ，ａｎｄＹ．Ｉｎｏｕｅ，：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２９，ｎｏ．２４，ｐ．２１４３，（１９９３）．〕に開示されているのと同じ方法で複屈折膜を形成し、複屈折率０．１２を得ることに成功した。
【００１８】
以下、本発明の詳細な例について説明する。
【００１９】
まず、複屈折膜を用いた多値光記録の原理について説明する。
【００２０】
〔１〕複屈折膜を用いた多値光記録の原理
〔１．１〕光の電磁界分布および偏光状態
空間を伝搬してくるコヒーレントなビーム光（無限に続く定常状態の正弦波振動）は、進行方向に垂直な振動を伴うＥ（電界）およびＨ（磁界）で構成されている。
【００２１】
ここで、ＥおよびＨの方向が時間に無関係に一定の場合には、その方向は波動の伝搬する空間内で一定に保たれ、ＥおよびＨはそれぞれ直交する一対の平面内（この平面を振動面という）に存在するようになる（つまり、振動の方向が一方向となる）。このとき観測者が、進行してくる光を見たときＥおよびＨのベクトルの先端が直交して見える。このような光を直線偏光という。ここで、直線偏光を図３に示すように直交主軸ｘ，ｙに分解する。
【００２２】
そこで、この直線偏光を空間に固定した任意の直交座標（ｘ，ｙ）を用いて、
Ｅ_x＝Ａ_xｃｏｓ（ωｔ＋Ψ_x） …（１．１）
Ｅ_y＝Ａ_yｃｏｓ（ωｔ＋Ψ_y） …（１．２）
Ａ_x＝｜Ｅ₀｜ｃｏｓθ，Ａ_y＝｜Ｅ₀｜ｓｉｎθ …（１．３）
φ_x＝φ_y＝φ …（１．４）
のように表すことができる。ここでθは振動面がｘ軸となす角である。すなわち、任意の直線偏光は、直交する二つの直線偏光の和として表すことができ、それらの二つの直線偏光は同一の位相と一定の振幅比を持つ。ここで、さらに直線偏光成分Ｅ_x，Ｅ_yにおいて次のような関係があるときＥの先端が楕円を描くようになる。このような光波を楕円偏光という。
【００２３】
Ａ_x／Ａ_y＝ｃｏｎｓｔ． …（１．５）
φ_y−φ_x＝Δφ＝ｃｏｎｓｔ． …（１．６）
特別な場合として、Δφ＝０およびΔφ＝πの時、直線偏光となる。
【００２４】
また、Δφ＝±π／２の時、円偏光となる。つまり、任意の楕円偏光が直交する二つの直線偏光成分の和として表示される。
【００２５】
ここで、位相差Δφに対する偏光状態の変化を図４に示す。つまり、図４（ａ）は直線偏光（Δφ＝０）、図４（ｂ）は右回り楕円偏光（Δφ＝０〜π／２）、図４（ｃ）は右回り円偏光（Δφ＝π／２）、図４（ｄ）は右回り楕円偏光（Δφ＝π／２〜π）、図４（ｅ）は直線偏光（Δφ＝π）のそれぞれを示している。
【００２６】
ここでは、位相差Δφが変化することにより偏光状態も変化することを利用して信号の多値化を行った。
【００２７】
媒質中に光を入射させたときに、光が異なる２つの屈折光に分かれて媒質中を伝搬するとき、この現象を光学的異方性あるいは複屈折性という。屈折光は、振動方向が互いに直交している２つの偏光に分かれて結晶中を伝搬する。
【００２８】
この複屈折は、互いに直交している２つの偏光の媒質内の位相速度、すなわち屈折率が異なるために生じる。このような物質を異方性媒質という。逆に複屈折を示さない物質を等方性媒質という。複屈折性を示す物質（異方性媒質）の屈折光は、その入射角度によって伝搬の方向と位相速度が変わる。
【００２９】
以下に、上で述べた複屈折性を示す物質の一例としてフッ素化ポリイミドの特徴を下に示す。
【００３０】
▲１▼薄い黄色い膜で丈夫である。
【００３１】
▲２▼柔軟性がある。
【００３２】
▲３▼赤外線で高透過性を示す。
【００３３】
▲４▼温度・湿度に対して安定である。
【００３４】
▲５▼０．０８〜０．１２位の非常に大きな複屈折率を持つ。
【００３５】
フッ素化ポリイミドにも色々な種類があるが、ここで一例として使用したのはＯＰＩ−２００５（日立化成製）であり、この材料は、複屈折率約０．１３と、大きな複屈折率を持っている。
〔１．２〕多値光記録の原理
図５は本発明に係る複屈折膜基板での反射を示す模式図である。
【００３６】
この図において、１は複屈折膜を保持するための基板、２は複屈折膜、３は入射光としての直線偏光、４は反射光としての楕円偏光である。
【００３７】
多値信号を用いた光伝送及び光記録は、従来から利用されている光振幅（あるいは光強度）に加えて、光の電磁波としての特徴である位相に着目する。
【００３８】
そこで、光の位相を利用するために、複屈折膜（ポリイミド）２を光ディスクの複屈折記録膜２として採用した。この光ディスクの基板１に深さの異なるピットをあけておき、そこに複屈折膜２に直交主軸に対して４５°の直線偏光３を入射させると、入射光は複屈折のある膜（ポリイミド）を記録膜として採用したので、図５中▲１▼方向と▲２▼方向の屈折率が異なるため、直交する主軸方向の波に位相差が生じ、反射することが分かる。この時、▲１▼方向の位相変化をφ_e，▲２▼方向の波の位相変化をφ_oとすると、
φ_e＝ｋ₀ｎ_e２Ｌ …（１．７）
φ_o＝ｋ₀ｎ_o２Ｌ …（１．８）
と表せる。但し、ｋ₀は真空中の波数、Ｌはピットの深さとする。
【００３９】
すなわち、▲１▼方向の波と▲２▼方向の波で、
Δφ＝φ_e−φ_o＝ｋ₀（ｎ_e−ｎ_o）２Ｌ …（１．９）
だけ位相がずれることになる。このため、〔１．１〕で述べたように光の性質から反射光が円偏光になったり、楕円偏光４になったりするわけである。さらに位相差Δφは、ピットの深さによって変化することが、上記（１．９）式から分かる。
【００４０】
よって、反射光を偏光ビームスプリッタと波長板を用いた干渉計によって位相差Δφをアナログ的に検出できる。これにより、情報を多値化することができる。
【００４１】
〔１．３〕位相差を検出する干渉計の原理
上記した入射光と反射光の位相差を検出するためのマッハツェンダー干渉計の原理及び構成を図６に示す。ここで、図６（ａ）は入射の場合、図６（ｂ）は反射の場合を示している。
【００４２】
これらの図において、１１はレーザ光源〔Ｈｅ−Ｎｅレーザ又は半導体レーザ〕、１２はハーフミラー、１３はウエッジ基板、１４，１５は全反射ミラー、１６は１／２波長板、１７は偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、１８は光記録媒体（光ディスク）、１９は光検出器である。
【００４３】
まず、入射させる光は、図６（ａ）に示すように、ｘ偏光〔（ここでは、レーザ光源（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）１１〕である。但し、被測定物に入射させる光は、スポットサイズが０．６μｍになるようにビームエクスパンダーにより調整した。入射させた光は、まずハーフミラー１２により２つの光路に分けられる。
【００４４】
２つに分けられた光の一方は、そのまま全反射ミラー１４を介して偏向ビームスプリッター（ＰＢＳ）１７に入射させる。もう一方の光は、１／２波長板１６を通過させることにより偏向方向を９０°回転（ｙ偏光になる）させて、ＰＢＳ１７に入射させる。
【００４５】
このようにして、２つの光路からきたｘ偏光とｙ偏光の合成波を光ディスク１８に入射（４５°の直線偏光又は円偏光）させる。
【００４６】
次に、図８（ｂ）に示すように、複屈折膜で反射して位相変化を受けた光がマッハツェンダー干渉計の中に再び戻ってくる。その反射光（ｘ′偏光とｙ′偏光の合成波）は、ＰＢＳ１７によって再び干渉計の中に戻ってくる。一方のｘ′偏光は、そのままレーザ光源１１側と光検出器１９側へ戻ってくる。
【００４７】
一方、ｙ′偏光は、λ／２波長板１６を通過して、ｘ′偏光へと変換されレーザ光源１１側と光検出器１９側へと戻ってくる。戻ってきたｘ′偏光を干渉させる。この干渉により複屈折膜中で直交する２つの偏光成分が受けた位相差を知ることができる。
【００４８】
ここで干渉計の中にウエッジ基板１３が挿入されているのは、２つの光路差を制御できるようにするためである。
【００４９】
〔２〕複屈折膜の製作方法
複屈折膜の製作工程を図７に示す。
【００５０】
（１）まず、最初に、図７（ａ）に示すように、３インチのＳｉウエハ２１を５ｃｍ×５ｃｍにクリーブし、電子ビーム（ＥＢ）描画装置および反応性イオンエッチング装置により、ピットパターンを含むＳｉＯ₂膜２２を形成する。
【００５１】
（２）その後、図７（ｂ）に示すように、製作した基板上にポリイミド膜２３をスピンコートにより成膜する。
【００５２】
（３）次に、図７（ｃ）に示すように、成膜したポリイミド膜２３をオーブンにより加熱（８０℃で４分３０秒）後、ポリイミド膜２３′を基板から剥離する。
【００５３】
（４）次に、図７（ｄ）に示すように、剥離したポリイミド膜２３′を複屈折を持つように金属フレーム２４により１軸方向を固定し、オーブンで５℃／ｍｉｎの割合で３００℃まで温度を上昇させ、その後１時間加熱する。なお、図７（ｄ）における黒色の矢印はポリイミド膜２３′の収縮方向を示している。
【００５４】
（５）次に、図７（ｅ）に示すように、製作した複屈折膜の裏面に反射膜としてＡｌ膜２５を蒸着する。
【００５５】
〔２．１〕ピット形成プロセス
〔２．１．１〕製作条件
複屈折膜製作用の基板の製作工程を、図８に示す。
【００５６】
（１）まず最初に、図８（ａ）に示すように、３インチのＳｉウエハ３１を用意する。
【００５７】
（２）次いで、図８（ｂ）に示すように、３インチのＳｉウエハ３１上にＳｉＯ₂膜３２をスパッタ成膜する。
【００５８】
（３）次に、図８（ｃ）に示すように、真空蒸着器によりＣｒ膜３３を蒸着し、レジスト膜３４をコーティングする。
【００５９】
（４）次に、図８（ｄ）に示すように、電子ビーム（ＥＢ）描画装置により、ピットパターン３５を形成する。
【００６０】
（５）次に、図８（ｅ）に示すように、Ｃｒ膜３３をエッチングする。
【００６１】
（６）次に、図８（ｆ）に示すように、レジスト膜３４を剥離する。
【００６２】
（７）その後、図８（ｇ）に示すように、ＲＩＥ装置でＳｉＯ₂膜３２をエッチングする。
【００６３】
（８）最後に、図８（ｈ）に示すように、Ｃｒ膜３３を剥離する。
【００６４】
このようにして、例えば、図２に示すような断面を示す基板を得ることができる。また、深さの異なるピットパターンは、図８（ｃ）〜図８（ｈ）を繰り返すことによって得られる。
【００６５】
〔３〕次に、反射波の回折パターンについて説明する。
【００６６】
〔３．１〕回折現象
最低次モードの光軸に垂直な断面内の強度分布は釣り鐘状のいわゆるガウス分布となり、そのエネルギーの８７％程度がスポットサイズ内に局在する。光ディスクにおける情報の高密度記録および再生のために、レンズにより波長程度のスポットサイズに集光する。
【００６７】
その際、ピットからの反射の際に集光レンズの外側へも回折する。そのため、この回折現象によって減衰した信号が光検出器に検知される。ここでは、ピットでの回折現象が光検出器での光強度にどのような影響を与え、実際にどのようなピットを形成すれば多値化が可能であるのかを解析した。
【００６８】
図９は空間内伝搬の模式図である。
【００６９】
〔３．２〕回折波の遠視野像
光ビーム（スポットサイズｗ：０．６３３μｍ，波長λ：０．６３３μｍ）をピット内に入射させると、回折現象により次式（３．１）で表される反射光となる。
【００７０】
【数１】

【００７１】
反射光は、空間内を次式（３．２）に従い伝搬する。
【００７２】
【数２】

【００７３】
製作したプログラムにより遠視野像での回折パターンを計算した。図１に解析結果を示す。（図１０に解析モデルを示す）。なお、伝搬距離Ｌ＝１００μｍとした。図１はピット幅一定の時、回折効果と複屈折膜による位相差の効果の両方を考慮した光検出器出力をピット深さに対してとったグラフである。
【００７４】
〔３．３〕回折波の検出
一般に光ディスクの光信号検出系は、対物レンズの開口内に放射された回折光を集光し、その強度をフォトディテクタで電気信号に変換する。
【００７５】
いま、図１１に示すように、参照対物レンズ４１の開口数をＮＡとすると、光検出器４２の出力特性に関与するのは対物レンズ４１の光軸から±ｓｉｎ^-1（ＮＡ）以内の角度に入射する成分のみである。実際に、光検出器Ｉ₁，Ｉ₂に入射する光電力は、次式（３．５），（３．６）で表される。
【００７６】
【数３】

【００７７】
複屈折膜により２つの直交偏光成分が受けた位相差を干渉計を用いて検出するときの、ピットの深さに対する光強度を解析した。解析結果は、前記した図１に示されている。なお解析結果は、ピット幅ｌ＝０．６μｍ（現在、ＣＤ等で使用されているピット幅）複屈折率Δｎ＝０．１で行い、波長で規格化した。
【００７８】
この結果から、対物レンズ４１のＮＡが小さいと回折による影響が大きいが、ＮＡが０．８のレンズを使用することにより、単調減少の特性が得られ、多値記録が可能であることが分かる。また、この解析結果から読み取り誤差に一番強いと思われる深さ０．１５，０．６０，０．８５μｍに設定して基板を製作した。
【００７９】
〔３．４〕複屈折のないピットでの回折パターン
複屈折のないピットでの回折パターンを計算して、ＮＡ＝０．８のレンズを用いて集光した場合の光検出器への入射光電力を計算した。その結果を、図１２に示す。この図１２において、横軸はピット深さ（μｍ）、縦軸は正規化されたパワーを示している。
【００８０】
その結果から、複屈折なしのピットにおいては、深さにより強度分布がそれほど変化しないことが分かった。つまり、複屈折の効果は、複屈折をもつピットと複屈折をもたないピットを測定して比較すると分かる。
【００８１】
〔４〕干渉計による偏光状態の測定
〔４．１〕干渉計による偏光状態の測定（１）
マッハツェンダー干渉計により、複屈折膜の測定を行った。
【００８２】
最初に入射面に複屈折膜を設置せず、全反射ミラーを置いて検出器側で干渉縞が観測できることを確認した。
【００８３】
次に、ウエッジ基板で光路長を変化させ、干渉縞の移動を確認した。
【００８４】
次に、複屈折膜を設置して直交偏光間位相差を測定した。その際、完成した複屈折膜の片側の面にアルミニウムを蒸着した。
【００８５】
アルミニウムを蒸着した複屈折膜をＳｉ基板に張り付けて、測定を行った。
【００８６】
まず、測定に際して、片側の光路（１／２波長板側）のみに光を通し、ＰＢＳからの出射光をビームエクスパンダーを通して、レンズに入射させ、光検出器によりガウス分布を測定する。
【００８７】
この時、測定したガウス分布のスポットサイズが０．６３３μｍ程度になるようビームエクスパンダーを調整する。
【００８８】
次に、被測定物を設置して、光検出器によりパワーの強度変化を確認（ピットに光が入射すると、強度変化が生じる）する。そこで、２つの光路を干渉させて、光検出器での強度が最大になるようにウエッジ基板により調整する。そして、ピットの存在する付近をスキャン〔手動式マイクロメータ（分解能１μｍ）により〕させ干渉光の強弱を測定する。その結果を図１３、図１４に示す。これらの図１３、図１４において、横軸は位置（ｍｍ）、縦軸は正規化されたパワーを示している。図１５はピットパターンのモデルとして用いた溝パターンを示している。なお、この図１５において、黒色の矢印は、走査方向を示している。
【００８９】
この結果と解析結果を比較すると、ほぼ一致していることが分かる。また、複屈折を持たないピットにおいても光検出器での強度変化が生ずるため、この測定結果が複屈折による効果であるかどうかを次の方法により確認した。
【００９０】
ウエッジ基板を用いて、光検出器での強度を最大にして測定を始めたが、複屈折による効果を確認するため、光検出器での強度を最大の約７０％、６０％（位相をずらしていることに相当する）に設定して測定を開始した。
【００９１】
位相と干渉後の強度分布のグラフを図１６に示す。この図１６において、横軸は位相差、縦軸は正規化されたパワーである。また、それぞれの測定結果を、図１７と図１８に示す。これらの図１７、図１８において、横軸は位置（ｍｍ）、縦軸は正規化されたパワーを示している。
【００９２】
この結果から、位相変化により光検出器出力が変化していることが確認された。
【００９３】
しかしながら、この測定方法では、ピット幅０．６μｍと比較して、スキャンのステップ幅が１μｍと大きく、分解能が不十分である。
【００９４】
そこで、Ｄ８０ステッピングモーターコントローラ（駿河精機製）を用いての４０ｎｍステップ幅のスキャンで再度測定を行うことにした。
【００９５】
〔４．２〕スポットサイズの測定
複屈折膜への入射光のスポットサイズは、ピットでの回折現象がスポットサイズに大きく依存するため、設計値通りの０．６μｍに設定しなければならない。そこで、光軸合わせおよび高さ調整などを行い、複屈折膜への入射光のスポットサイズの測定を以下の方法により行った。
【００９６】
複屈折膜への入射光Ψ（ｘ′，ｙ′）を知るには、スポットサイズｗを測定しなければならない。測定方法を、図１９に示す。レンズから十分な距離Ｌだけ離れた所の光強度分布を光検出器により順次測定する。この結果から、スポットサイズＷを知ることができる。
【００９７】
また、レンズで集光されたビームのビームウェストでのスポットサイズｗと遠視野像でのスポットサイズＷ（空間周波数軸上でのスポットサイズ）とには、次なる関係がある。
【００９８】
ｗ＝２／Ｗ（４．１）
これにより実際に複屈折膜への入射光のスポットサイズは、ｗ＝１．１４μｍと求められた。この値は、本来複屈折膜へ入射すべきスポットサイズ０．６３３μｍに比べて、２倍ほど大きくなっている。しかしながら、測定で使用しているビームエクスパンダーには限界があり、これが最小のスポットである。これからの測定では、このビームを使用することにした。
【００９９】
〔４．２．１〕集光用レンズに要求されるＮＡの値
フレネル数をＮ、測定領域までの距離をＺ、ビームのスポットサイズをｗとすると次なる関係がある。
【０１００】
Ｎ＝ｗ²／λＺ …（４．２）
上式に、ｗ＝１μｍ、λ＝０．６３３μｍ、フランホーファ領域になるための条件Ｎ＝１を代入するとＺ＝０．７９μｍとなり、この距離以上離してスポットサイズの測定をする必要がある。また、ピットに入射される光のスポットサイズｗを０．６３３μｍにするにはどれぐらいのビーム径の光をレンズに入射させるべきかを計算した。
【０１０１】
次に、レンズのＮＡ（開口数）には、次なる関係がある。
【０１０２】
ＮＡ＝ｓｉｎθ＝λ／（πｗ₀） …（４．３）
ｗ₀＝λ／２よって、ＮＡ＝ｓｉｎθ＝２／π …（４．４）
また、図２０より次なる関係がある。
【０１０３】
ＮＡ_max＝ｓｉｎθ_max＝Ｄ／√［Ｌ²＋（Ｄ）²］ …（４．５）
ＮＡ＝ｓｉｎθ＝Ｗ／√［Ｌ²＋Ｗ²］ …（４．６）
本測定で使用したレンズ５１は、ＮＡ＝０．８，２Ｄ＝６ｍｍであるので上記式（４．５）に代入すると、Ｌ＝２．２５ｍｍとなる。次に、上記式（４．６）に先程述べたＬ＝２．２５ｍｍを代入して、入射ビームのスポットサイズＷ_Bを求めると２Ｗ_B＝３．７ｍｍとなり、レンズ５１へ入射させるべきビーム径が求められた。そこで、レンズ５１へ入射させるベきビーム径を得るため、ビームエクスパンダーによりビーム径を大きくしてレンズ５１に入射させた。
【０１０４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１０５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０１０６】
（Ａ）光の位相の検出に利用するもので、複屈折膜を用いて、多段階の深さのピットを設け、その多値情報を得ることができる。
【０１０７】
（Ｂ）その多値情報は、複屈折膜に直交主軸に対し４５°の直線偏光又は円偏光を入射し、膜面からの反射光を干渉計でもって、ピットからの反射光の直交する偏光間の位相差をアナログ的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すピットの深さに対する干渉計出力の計算値を示す図である。
【図２】ピット幅Ｗ：０．６μｍ，深さ０．４４μｍのピット製作用基板の断面図である。
【図３】直線偏光の直交主軸分解図である。
【図４】位相差Δに対する偏光状態の変化を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す複屈折膜基板での反射を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例を示す測定用干渉計の構成図である。
【図７】本発明の実施例を示す複屈折膜の製作工程図である。
【図８】本発明の実施例を示す複屈折膜製作用の基板の製作工程図である。
【図９】光ビームの空間内伝搬の模式図である。
【図１０】解析モデルを示す図である。
【図１１】光検出器での検出を示す図である。
【図１２】複屈折がないピットでの回折による光検出器への入射光電力を示す図である。
【図１３】干渉計による偏光状態の測定結果（Ｉ）を示す図である。
【図１４】干渉計による偏光状態の測定結果（ＩＩ）を示す図である。
【図１５】ピットパターンのモデルとして用いた溝パターンを示す図である。
【図１６】位相変化と干渉後の強度分布の関係を示す図である。
【図１７】測定結果（７０％）を示す図である。
【図１８】測定結果（６０％）を示す図である。
【図１９】スポットサイズの測定方法を示す図である。
【図２０】レンズに入射させるべきビーム径の説明図である。
【符号の説明】
１複屈折記録膜を保持するための基板
２複屈折記録膜
３直線偏光
４楕円偏光
１１レーザ光源〔Ｈｅ−Ｎｅレーザ又は半導体レーザ〕
１２ハーフミラー
１３ウエッジ基板
１４，１５全反射ミラー
１６１／２波長板
１７偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１８光記録媒体（光ディスク）
１９光検出器
２１，３１Ｓｉウエハ
２２，３５ピットパターンを含むＳｉＯ₂膜
２３，２３′ ポリイミド膜
２４金属フレーム
２５Ａｌ膜
３２ＳｉＯ₂膜
３３Ｃｒ膜
３４レジスト膜
４１対物レンズ
４２光検出器
５１レンズ

Claims

（ａ）多段階の深さのピットを有する複屈折記録膜と、
（ｂ）前記多段階の深さのピット情報を直交偏光間の位相差として読み出すための読み出し手段を具備することを特徴とする高密度光メモリシステム。
請求項１記載の高密度光メモリシステムにおいて、前記複屈折記録膜は複屈折率が０．１以上の材料からなることを特徴とする高密度光メモリシステム。
請求項１記載の高密度光メモリシステムにおいて、前記読み出し手段は、前記複屈折記録膜に直交主軸に対し４５°の直線偏光又は円偏光を入射し、膜面からの反射光を干渉計でもって、光路間における直交する偏光主軸間の位相差をアナログ的に検出することを特徴とする高密度光メモリシステム。
請求項１記載の高密度光メモリシステムにおいて、読み出し光学系の集光レンズの開口数ＮＡを０．８以上とすることを特徴とする高密度光メモリシステム。