DE2935789A1

DE2935789A1 - Aufzeichnungstraeger mit einer optisch auslesbaren strahlungsreflektierenden datenstruktur

Info

Publication number: DE2935789A1
Application number: DE19792935789
Authority: DE
Inventors: Jan Gerard Dil; Bernardus Antonius Joha Jacobs
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1980-03-20
Also published as: AT365357B; GB2031214B; SE7907437L; JPS6319939B2; CH651693A5; ES483998A1; DK375779A; AU5067779A; NZ191504A; BE878701A; CA1134035A; FR2435781A1; JPS5542393A; AR220770A1; ZA794396B; ATA598179A; IT7968787A0; BR7905763A; AU526148B2; IT1203307B

Description

Eindhoven

20.1.1979 / PUN 92.?3

ΑιγΙ'/λ: i cluuiPijst iäi';er mit einer optisch aus lesbaren strahlnn^.srof J ek t i oroiicl on Dal ons i ruk l.nr

Die Erfjinlujig bez.i.ciit sich anf einen Aufzeichnung:-; — trä;;iM· in dem Dato)) .in einer mit c.inoni optisclicn S1 raliluii;^- bündol auslcsbai'on straliluiifj.srci'leli ti or end en Dalenslruk Ui r ßfcspcjchert sind, die ans in Spun;n angeonlnelcn Daten-gebiete)) aufgebaut ist, die in der Sjnarrielilung und quer zu der Spurricli Lung voneinander durch Zwischengebicte getrcnnL sind, wobei die Oberflächen der Datengebiete naliezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischen^ebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den gam-.en Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist.

Die Datenspuren können im Falle eines runden scheibenförmigen Aufzeic.linungsträgers aus einer Vielzahl konzentrischer Spuren, aber auch aus einer Vielzahl scheinbar konzentrischer und ineinander übergehender Spuren bestellen, die zusammen eine spiralförmige Spur bilden.

In der US-PS Nr. h Ok1 530 ist ein derartiger Aufzeichnungsträger als Medium zum Übertragen eines Farbfernsehprogramms beschrieben. Die Datenstruktur wird mit einem Au.slesebündel ausgelesen, das von einem Objektivsystem zu einem Auslesefleck in der Grössenordnung der Datengebiete fokussiert wird. Das von der Datenstruktur reflektierte und modulierte Auslesebündel wird vom Objektiveyste« auf eitlen strijhlungsempfindli ehen Detektor konzentriert. Die Datenstruktur kann als eine mit einer Amplitude gewogene

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Pliasens truk tur bel;raclitet werden, d.h., dass beim Auslesen dieser Struktur sich der Unterschied zwischen den Phasen der unterschiedlichen von dem Aufzeichnungsträger herrührenden Teile des AuslesebündoIs in Abhängigkeit von dem augenblicklich ausgelesenen Teil der Datenstruktur ändert. An der Stelle des Detektors interferieren die unterschiedlichen Bünde]teile miteinander, so dass sich die Intensität der von dem Detektor aufgefangenen Strahlung und damit das Ausgangssignal des Detektors in Abhängigkeit von dem äugen— blicklich ausgelesenen Teil der Datenstruktur ändert.

Für eine maximale Modulation des Ausgangssignals des Detektors muss der Absatnd zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete einen bestimmten Wert aufweisen. Nach der US-PS Nr. ^l O'l 1 530 muss dieser Abstand gleich einem Viertel der Wellenlänge der Auslesestrahlung sein. Dabei ist die Anforderung gestellt, dass der Teil der Auslesestrahlung, der von einem Datengebiet reflektiert wird, einen Phasenunterschied von 180° in bezug auf den von einem Zwischengebict reflektierten Teil der' Ausleses t rali] ung aufweisen muss. Der genannte Phasenunterschied ist der Phaseiiun terschied, der in. der unmittelbaren Nähe der Oberfläche der Phasenstruktür gemessen wird. Dabei ist implizit vorausgesetzt, dass die Da t cjigeb Ie te senkrechte Wände aufweisen, oder anders gesagt,

^J dass der Neigungswinkel der Wände 0° ist. Unter dem Neigungswinkel der Wände ist der spitze Winkel zwischen diesen Wänden unter einer Normalen auf der daten tragenden Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu verstehen.

In der letzten Zeit hat ηιειη die Einsicht erworben,

dass für ein optimales Auslesen der Datenstruktur nicht sosehr der Phasenunterschied in der unmittelbaren Nähe der Datenstruktur, sondern vielmehr die sogenannte "Phasentiefe" dieser Struktur etwa 18O° sein muss. Beim Auslesen wird die Datenstruktur mit einem Auslesefleck in der Grossen—

Ordnung der Da t engeb Le te belichtet. Die Datenstruktür kann als ein Beugungsraster aufgefasst, werden, das das Auslese— bündel in eine Anzahl spektraler Ordnungen spaltet. Diesen Ordnungen können eine hestiir.mte Phase und eine bestimmte

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Amplitude zuerkannt werden. Die "Phasentiefe" wird definiert als der Unterschied zwischen den Phasen der nullten Speklralordnung und der ersten Spektralordnungen, wenn die Mitte des Ausleseflecks mi't der Mitte eines Datengebietes zusammenfällt.

Die Anmelderin hat nun gefunden, dass die Phasentiefe ausser. durch den genannten Abstand zwischen den Datengebieten und den Zwischengebieten auch bestimmt wird durch:

- die wirksame Wellenlänge des Auslesebündels im Verhältnis zu der wirksamen Breite der Gebiete oder der wirksamen

Breite der Spuren,

- den Polarisationszustand des Auslesebündels und

- den Neigungswinkel der Wände der Gebiete.

Die wirksame Wellenlänge ist die Wellenlänge in der unmittel- baren Nähe der Dtaenstruktur und ausserhalb der strahlungsreflektierenden Schicht. Falls die Datenstruktur mit einer durchsichtigen Schutzschicht überzogen ist, ist die wirksame Wellenlänge gleich der Wellenlänge im Vakuum geteilt durch die Brechungszahl der Schutzschicht. Die wirksame Breite eines Gebietes ist die mittlere Breite, also wenn die Wände eine konstante Neigung haben, die Breite auf der halben Tiefe einer Grube oder die Breite auf der halben Höhe eines Buckels.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass für ein genau kontrolliertes optisches Einschreiben von Daten in einen

sogenannten "Master"-Träger und für das Vervielfachen dieses "Master"-Trägers auf reproduzierbare Weise ein erheblich von 0° verschiedener Neigungswinkel eingehalten werden muss. Wenn der Neigungswinkel kleiner als etwa 25° bleiben würde, würde sich die Phasentiefe als Funktion des Neigungswinkels nur wenig ändern und würde die Phasentiefe von 18O° et\va dem in dor US-PS H O'l1 530 definierten Phasenunterschied von 1RO° für steile Wände entsprechen. Für die in der Praxis wichtigen Neigungswinkel von etwa 30° an wird, wenn die wirksame Wellenlänge in derselben Grössenordnung wie oder kJeiner als die wirksame Breite der Gebiete ist, die Gi'össe des Neigungswinkels einen nicht vernachlässigbaren Einfluss auf die Phasentiefe ausüben. Im allgemeinen wird

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für diese Neigungswinkel der genannte Abstand von 7\/h zwischen der Oberfläche der Datengebiete und der Oberfläche der Zwischengebiete nicht mehr optimal sein.

Die wichtigste Strahlungsquelle, die jetzt zum Auslesen • eines Aufzeichnungsträgers mit einer optischen Datenstruktur benutzt wird, ist der Helium-Neon-Gaslaser mit einer Wellenlänge, im Vakuum, von 633 nm· Ausserdem werden in zunehmendem Masse AlGaAs-Halbleiterdiodenlaser mit einer Wellenlänge

im Bereich von etwa 780 nm bis etwa 86o nm für dieses Ausin

lesen verwendet.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Aufzeichnungsträger, bei dem die Wände der Datenstruktur einen beträchtlichen Neigungswinkel aufweisen, zu schaffen, der optimal mit Hilfe der in der Praxis am häufigsten ver-

IS wendeten Strahlungsquellenarten ausgelesen werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung dadurch gelöst, dass der Neigungswinkel zwischen den Wänden der Datengebiete und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger einen bestimmten Wert zwischen 30° und 65⁰ aufweist, und dass der geometrische Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene einen bestimmten

1 /" fr ρ 'y f\

Wert zwischen — nm und —τ:— nm aufweist, wobei N die

N N

Brechungszahl eines durchsichtigen Mediums ist, das sich zwischen der ersten und der zweiten Ebene befindet.

Wenn dieser Aufzeichnungsträger mit einer bestimmten wirksamen Breite der Gebiete dazu bestimmt ist, mit einem Auslesebündel mit einem bestimmten Polarisationszustand ausgelesen zu werden, dessen wirksame Wellenlänge kleiner als die wirksame Breite der Gebiete ist, gehört zu einem bestimmten Wert des Neigungswinkels ein bestimmter Wert für den geometrischen Abstand im Bereich von —r~ nm bis

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nm; jo grosser dor Neigungswinkel ist, je grosser ist

der geometrische Abstand. Als Beispiel ist dabei an einen Helium-Neon-Laser zum Auslesen einer Datenstruktur zu '^ denken, in der die Grösstbreite eines Gebietes in der GrössenOrdnung von 625 nm liegt.

In einem Aufzeichnungsträger nach der Erfindung, der dazu bestimmt ist, mit zirkulär polarisierter Strahlung mit

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einer Wellen lance in der Grössenoidnung von 633 π in ausgelesen zu werden, liegt vorzugsweise der Neigungswinkel in der Grössenordnung von '+3° - 30° und der geonie trische Abstand in der Grosseiiordnung von —~— mn.

Diese Ausführungsform des Aui'zeichnungsträfjers eignet sich auch besonders gut zum Auslesen mit einem Strahlungsbündel, das von einem Hcilblei terdiodenlaser vom AlGaAs-Typ geliefert wird. Bei einem Wert in der Grössenordnung von 625 mn für die Grosstbreite der Gebiete ist dann die wirk-

'^ same Wellenlänge grosser als die wirksame Breite der Gebiete. Dann wird der Polai'isationszustand des Ausl esebündels für die Phasentiefe mitbestimmend. Der Einfluss des Neigungswinkels auf die Phasentiefe ist dann aber gering: der Neigungswinkel darf dann einen beliebigen Wert zwischen etwa 30° und 6o° aufweisen, vorausgesetzt, dass der Neigungswinkel über die ganze Aufzei elmungsträgeroberflache konstant ist.

Die angegebenen Werte für die Neigungswinkel treffen

für die radialen Übergänge zwischen den Datengebieten und

den Zwisehengebi eten oder in allgemeinerem Sinne für die Obergänge in der Richtung quer zu der Spurrichtung zu. Die Neigungswinkel der- Übergänge in der Spurrichtung liegen in derselben Grössenordriuiig, Der angegebene Wert von "~VT" nm für den geometrischen

Abstand beim Auslesen mit der Strahlung eines AlGaAs-Lasers ist am günstigsten, wenn diese Strahlung senkrecht polarisiert ist, d.h., wenn der elektrische Feldvektor zu der Längsrichtung der Datengebiete senkrecht ist. Der geometrische Abstand darf aber zwischen -^— mn und —-r— nm

^{N N}

variieren, wobei noch eine gute: Auslesung möglich bleibt.

Einige Ausführung*forinen der Erfindung sind in der Zeichnung- dargestellt und werden, im folgenden näher beschrieben. Ks zeigen:

Fig. 1 einen Teil der Datenstruktur eines Aufzeiclmungs-

trag (ir s ,

Fig. 2 einen Teil eines tangential en Schnittes durch eine bevorzugte Ausfüitrungsforni eines Aufze:i.chming.sträge}^-s nach der Erfindung,

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BAD

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Fig. 3 einen Teil eines radialen Schnittes durch eine bevorzugte Ausfüliruugsfortn einet- Aufzeichnung trägers nach der Erfindung,

Fig. k eine bekannte Vorrichtung zum Auslesen eines Aufzeichnungsträgers,

Fig. 5 die Schnitte im fcnioii FeJd der Datenstruktur durch das Teilbündel null tor Ordnung und durch zwei Teilbündel erster Ordnungen,

Fig. 6 die Änderung des Neigungswinkels als Funktion der Entwicklungszeit während der Herstellung des Aufzeichnungsträgers , und

Fig. 7 i" Forin einer Tabelle einige Werte für den Neigungswinkel und die zugehörigen Werte des optischen Abstandes und des geometrischen Abstandes zwischen der ersten und der zweiten Ebene.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht die Datenstrnktur aus einer Anzahl von Datengebieten 2, die gemäss Spuren 3 angeordnet sind. Die Gebiete 2 sind in der Spurrichtung odor d&v taugen t i el 1 en Richtung t und in der radialen Richtung r durch Zw.i scbengebit; Le h voneinander getrennt. Die Zwischengobiele h zwischen den Spuren 3 bilden ununterbrochene Zwischenst reifen 5· Die Dutengebiete können aus in die Oberfläche des Aufzeiehnungsträgers gepressten Gruben oder aus über die Aufze!ebnungsträgeroberfläche hinausragenden Huekcal.11 bestehen. Der Abstand zwischen dem Boden der Gruben oder der Spitze der· Duckel und der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers ist grundsätzlich konstant, gleich wie die Breite der Datengebiete 2 auf der Höhe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers. Der genannte Abstand und die genannte Breite werden nicht durch die in der Struktur gospeielierl.cn Daten bestimmt.

Die Daten, die mit Hilfe des Aufzeichnungsträgers übertragen werden müssen, sind in der Änderung der Gebietestruktur nur in der tangentiellen Richtung festgelegt. Wen« ■ ein Farbfernsehprogramm in dein Aufzeichnungsträger gespeichert ist, kann das Leuchtdichtosignal in der Änderung der Raum— frequenz der Datengebiete 2 und können das Farbart- und das ,Tonsigna] in der Änderung der Längen der Gebiete: 2 kodiert

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sein. In dem Aufzeichnungsträger können auch digitale Daten gespeichert sein. Dann stellt eine bestimmte Kombination von Datengebieten 2 und Zwischengebieten h eine bestimmte Kombination digitaler Einsen und Nullen dar.

Der Aufzeichnungsträger kann mit einer in Fig. h schematisch gezeigten Vorrichtung ausgelesen werden. Ein von einem Gaslaser 10, z.B. einem Helium-Neon-Laser, ausgesandtes monochromatisches und linear polarisiertes Bündel wird von einem Spiegel 13 zu einem Objektivsystem 14 reflek- tiert. In dem Wege des Strahlungsbündels 11 ist eine Hilfs- linse 12 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Pupille des Objektivsystems \h gefüllt wird. Dann wird ein beugungs- begrenzter Auslesefleck V auf der Datenstruktur gebildet. Die Datenstruktur ist schematisch durch die Spuren 3 darge- stellt; der Aufzeichnungsträger ist also in radialem Schnitt gezeigt.

Die Datenstruktur kann sich auf der dem Laser zugewandten Seite des Aufzeichnungsträgers befinden. Vorzugsweise befindet sich, wie in Fig. k dargestellt ist, die Datenstruktur jedoch auf der von dem Laser abgekehrten Seite des Aufzeichnungsträgers, so dass durch das durchsichtige Substrat 8 des Aufzeichnungsträgers hindurch ausgelesen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Datenstruktur vor Fingerabdrücken, Staubteilchen und Kratzern geschützt ist. Das Au.slosebündel 11 wird von der Datenstruktur reflektiert und bei Rotation des Aufzeichnungsträgers mittels eines von einein Motor I5 angetriebenen Teller's 16 entsprechend der Reihenfolge der Datengebiete 2 und der Zwischengebiete h in einer augenblickJjch ausgelesenen Spur moduliert.

Das modulierte Auslesebündel geht wieder durch das Objektivsysteni lh und wird vom Spiegel 13 reflektiert. Um das modulierte Auslesebündel von dem uninodulierten Aus.1 esebündel zu trennen, sind in dem Stralilungsweg vorzugsweise ein polar i sationsenipf lud liches Te.i.!.prisma 17 und eine Λ /'+-Platte 18 angeordnet, wobei Λ die Wellenlänge im freien Raum des Auslesobündels diirsle.ilt. Das Bündel 11 Av.i.rd vorn Prisma 17 zu der A /'l-Platte I8 durchgelassen, die die linear polarisierte Strahlung in zirkulär polarisierte Strahlung umwände! t,

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Λ*

die auf die Datenstruktur einfällt. Das reflektierte Auslesebündel durchläuft nochmals die 7\ /4-Platte 18, wobei die zirkulär polarisierte Strahlung in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird, deren Polarisationsebene über 9O⁰'in bezug auf die von dem Laser 10 ausgesandte Strahlung gedreht ist. Dadurch wird beim zweiten Durchgang durch das Prisma 17 das Auslesebündel reflektiert werden, und zwar zu dem strahlungsempfindlichen Detektor 19· Am Ausgang dieses Detektors tritt ein elektrisches Signal S. auf, das

W entsprechend den augenblicklich ausgelesenen Daten moduliert ist.

Die Datenstruktur wird mit einem Auslesefleck V belichtet, dessen Abmessung in derselben Grössenordnung wie die der Datengebiete 2 liegt. Die Datenstruktur kann als ein Beu-

"· gungsraster betrachtet werden, das das Auslesebündel in ein unabgelenktes Teilbündel nullter Spektralordnung, eine Anzahl Teilbündel erster.Spektralordnungen und eine Anzahl Teilbündel höherer Spektralordnungen spaltet. Für die Auslesung sind hauptsächlich die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel von Bedeutung und von diesen Bündeln insbesondere die abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen. Die numerische Apertur des Objektivsystems und die Wellenlänge des Auslesebündels sind derart der Datenstruktur angepasst, dass die Teilbündel höherer Ordnungen grössten-

^ teils ausserhalb der Pupille des Objektivsystenis fallen und nicht auf den Detektor gelangen. Ausserdem sind die Amplituden der Teilbündel höherer Ordnungen klein in bezug auf die Amplituden des Teilbündels nullter Ordnung und der Teil bündel erster Ordnungen.
In Fig. 5 sind die Schnitte durch die in der Spurrichtung abgelenkten Teilbündel erster Ordnungen in der Ebene; der Austrittspupille dos Objektivsystems dargestellt. Der Kreis 20 mit dein Mittelpunkt 21 stellt die AustrittspupilJ ο dar. Dieser Kreis gibt zugleich den Schnitt durch das Teilbündel b (θ, θ) nullter Ordnung an. Der Krnis 22 bzw. 2h mit Mittelpunkt 23 bzw. 25 stellt den Schnitt durch das Teilbündel erster Ordnung b (+1, θ) bzw. b (-1, θ) dar. Der Pfeil 26 deutet die Spurrichtung an. Der Abstand zwischen

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Λ*

der Mitte 21 dos Teilbündelfi nullter Ordnung und den Mitten 2J und 25 der Teilbündel erster Ordnungen wird durch Λ /ρ bestimmt, wobei ρ (vgl. Fig. 1) die räumliche Periode an der Steile des Ausleseflecks V der Gebiete 2 darstellt.

- Im Zusammenhang mit der liier gegebenen Beschreibung des Ausleseverfahrens lässt sich sagen, dass in den in l'^xig. 5 schraffiert dargestellten Gebieten die Teilbündel erster Ordnungen das Teilbündel nullter Ordnung überlappen und Interferenzen auftreten.

Die Phasen der Teilbfindel erster Ordnungen ändern sich, wenn sich der Auslesefleck in bezug auf eine Datenspur bewegt. Dadurch ändert sich die Intensität der Gesamtstrahlung, die durch die Austrittspupi1Ie des Objektivsystems hindurchtritt. Wenn die Mitte des Ausleseflecks mit der Mitte eines llatengebietes 2 zusammenfällt, gibt es einen bestimmten Pliasemintcjj-schied. 7'-' (als die Phasonticfe bezeichnet) zwischen einem Teil bündel erster Ordnung und dem TeilbündeJ nullter Ordnung. Bewegt sich der Au si esef leck zu einen', folgenden Gebiet, so nimm L die Phase des Teil bündels b( + 1, θ) um

'" 2 - zu, Es lässt sich daher sagen, dass sich beim Bewegen des Aiiiilfiseflucks in tangen tial er Richtung die Phase dieses Teilbündels in bezug auf das TeAibündel nullter Ordnung um -Ί/ t ändert. Darin ist ^ eine Zeitfrequenz, die durch die Raunif requenz der Datengebio Ie 2 und durch die

" Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der Auslese— fleck über eine Spur bewegt. Die Phase 0 (+1t θ) bzw. 0 (-1, θ) des Teilbündels b (+1, θ) bzw. des Teilbündels b (—1, θ) in bezug auf das Teilbündel nullter Ordnung b(O, θ) kann durch

fi(+1,0) = V^/H-ivt, bzw. durch 0 (-1,0) = r-hJt

dargestell.t weiden. Bei dem hier verwendeten Ausleseverfahren werden, wie in Fig. 'l dargestellt ist, die durch das Objektivsystem hindurchtretendon Teile der Teilbündel

<:i: ter Ordnungen mit dein Tcilbündel nullter Ordnung auf ein

und demselben Detektor I9 zusammengebracht. Das zeitabhängige Ausgangssi gna.l dieses Detektors kann dann durch: S_± = A( Y).cosf .cos( H/t),

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dargestellt werden, wobei Λ( ·/-') mit abnehmendem Wert von f abnimmt. Die Aplitudo A( H') · cos ^ des Signals S. ist maximal für eine Phasentiefe ψ= & Rad.

Für das in Fig. Ί veranschaulichte Ausleseverfahren mit einem IIeliuni-Ncon--Laserbündel, wobei die Datenstruktur mit zirkulär polarisierter Strahlung belichtet wird, und wobei die wirksame Breite der Datengebiete 2 grosser als die wirksame Wellenlänge ist, wird, wie aus von der Aumelderin durchgeführten und durch Versuche bestätigten Berechnungen hervorgeht, die Phasentiefe durch die nachstehenden Parameter bestimmt:

- die Wellenlänge im freien Raum T^ des Auslesebündels,

- die Brechungszahl N des durchsichtigen Mediums, das sich zwischen der Ebene der Datengebiete 2 und der Ebene der Zwischengebiete k befindet und ausserdem die Datenstruktur abdeckt,·

- den geometrischen Abstand /,wischen diesen Ebenen, also im Falle einer Grubenstruktur die geometrisch« Grubentiefe, und

- den Neigungswinke] 0 der Wände der Gebiete 2.

Für den hier beschriebenen Aufzeichnungsträger, der z.B. dazu bestimmt, ist, ein Fernsehprogramm in grossen Anzahlen zu verbreiten, ist es wichtig, dass die Daten auf gut definierte Weise eingeschrieben werden können und dass, ausgehend von einem eingeschriebenen "Master"—Träger, eine Vielzahl von Abdrücken, z.B. vom Gebraucher abzuspielender Aufzeichnungsträger, hergestellt werden können. Die genannten Anforderungen ergeben in der Praxis Aufzeichnungsträger, in denen di.e Wände der Gebiete 2 einen Neigungswinkel 9 aulweisen, der erheblich von 0° abweicht.

Wie im Aufsatz "Laser beam recording of video master disks" in "Applied Optics", Band 17, Nr. 13, S. 2001-2006 beschrieben ist, werden die Daten dadurch, eingeschrieben, dass eine auf einem Substrat angebraehl e Plio tolack .schicht mit einem Laserbündel belichtet wird, dessen Intensität entsprechend den einzuschreibenden Daten moduliert wird. Nach dom Einschreiben wird der Photolaek entwickelt, wobei eine Grubon.s truk tür oder eine Buckels trukttir orha.l (en wird. Dabei wird an den Stellen der- Gruben oder zwischen den

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Buckeln der Photolack völlig entfernt, so dass die Dicke der Photolackschicht die Tiefe der Gruben oder die Höhe der Buckel in dem endgültigen Aufzeichnungsträger bestimmt.

Allein schon wegen der Intensitätsverteilung des verwendeten Einschreibbündels wird der endgültige Aufzeichnungsträger schräge Wände aufweisen. Auch der Entwicklungsvorgang beeinflusst die Wandsteilheit: je langer entwickelt wird, je stärker ist die Zunahme der Wandsteilheit. Dies ist in Fig. 6 für eine Struktur von Gruben 33 illustriert.

In dieser Figur bezeichnet 30 das Substrat des "Master"-Trägers, während 31 eine Zwischenschicht bezeichnet, die für eine gute Haftung der Pho tolackschicht '}2 auf dem Substrat sorgt. Mit den gestrichelten Linien 3'l» 35» bzw. "}>G ist die Wandsteilheit für den Fall angegeben, dass während

'5 kurzer Zeit, längerer Zeit bzw. noch längerer Zeit entwickelt wird.

Von dem entwickelten "Master"-Träger werden auf bekannte Weise soegannte MuI .te ι plat ten und von diesen Platten wieder Matrizen hergestellt. Mit den Mcitrizen wird eine

^" Vielzahl von Aufzeichnungsträgern Jiergestel.lt. Uni dabei die Abdrücke leicht von der Matrize trennen zu können, soll vorzugsweise der Neigungswinkel der Wände möglichst gross gewählt werden. Es lässt sich somit sagen, dass infolge des verwendeten Einschreib- und Duplizierverfahrens

" der Neigungswinkel einen .bestimmten von 0° abweichenden Wert aufweisen wird.

Bei ύαν Herstellung eines Aufzeichnungsträgers, der dazu bestimmt ist, mit einem He-Ne-Bündel oder mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, wobei die wirksame Breite der Gebiete 2 grosser als die wirksame Wellenlänge ist, wird der negative Effekt des an sich gewünschten grössoren Neigungswinkels auf die Phasen tiefe dadurch ausgeglichen, dass der geometrische Abstand zwischen der Oberfläche der Datengebiete 2 und der Oberfläche der ZwiseJiengebiete H grosser gemacht., z.B. dass die Pho toi ackschich t dicker genuich I. wird.

Tn Fig. 2 ist ein kleiner Teil einer bevorzugten Ausführungs Torrn eines Aufzeichnungsträgers nach dor Erfindung

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in tangentialem Schnitt längs der Linie II-II' in Fig. dargestellt, \vährend in Fig. 3 ein Teil dieses Aufzeichnungsträgers in radialem Schnitt längs der Linie IXI-III' in Fig. 1 dargestellt ist. Beim Auslesen wird der Aufzeichnungsträger von der Unterseite her belichtet, wobei das Substrat als optische Schutzschicht verwendet wird. Die Datenstruktur kann mit einer Schicht 6 aus gut reflektierendem Material, z.B. Silber oder Aluminium oder Titan, überzogen sein. Auf der Schicht 6 kann noch eine Schutzschicht 7 angebracht sein, die die Datenstruktur vor mechanischen Beschädigungen, wie Kratzern, schützt.

Im Einsatz der Fig. 2 ist der Neigungswinkel θ der Wände 9 angegeben. Dieser Neigungswinkel ist das Resultat eines Kompromisses. Es hat sich herausgestellt, dass der Einschreibvorgang und der Vervielfachungsvorgang am besten reproduzierbar sind, wenn der Neigungswinkel in der Grössenordnung von h^° bis 50° liegt. Es werden aber auch noch akzeptable Ergebnisse mit Neigungswinkeln erzielt, die im Bereich \όιι 30° bis 65° liegen.

In Flg. 3 ist die wirksame Breite ¥ der Gebiete angegeben. Die wirksame Breite, die gleich der mittleren Breite ist, wird bestimmt durch die Breite w in der Ebene der Zwischengeb Le te ^t, den Neigungswinkel θ und die geometrische Tiefe d der Gruben gemäss w_elT = w - d . tg Θ.

Für eine Ausführung:; form eines Aufzeichnungsträgers mit w = 625 um, 9 = Ί5⁰ und d =135 nm ist w = 490 nm.

g eil

Es ist möglich, dass die Breite w nicht über die ganze Aufzeichnungsträgeroberflache gleich ist, sondern dass die Breite w auf der Innenseite des Aufzeichnungsträgers grosser, z.B. 8OO nm, als auf der Aussonseite, z.B. 5OO mn, ist. Diese Spurbrei tenänderuiig hat dann zum Zweck, wie in der älteren Patentanmeldung PHN 7OI6 beschrieben ist, eine optimale Auslesung sowohl der Spuren auf dor Innenseite ills auch der Spuren auf der Aussense 1 te mit einem Auslesefleck konstanter¹ Abmessung zu gewäJirlei s ten.

Für (VLIiOi) Aufzeichnungsträger, der dazu bestimmt ist,

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mit einem He—Ne-Laserbündel odor mit einem Bündel vergleichbarer Wellenlänge ausgelesen zu werden, ist stets die optische Tiefe d der Gruben oder die optische Höhe der Buckel grosser als Λ//4 ₁ während für den früher vorgeschlagenen Aufzeich— nungsträger für diese Tiefe oder Höhe stets ein Wert von %/h angegeben ist.

Der richtige Wert des optischen Abstandes d wird durch den Neigungswinkel θ der Wände bestimmt. In der Tabelle der Fig. 7 sind für einige Werte des Neigungswinkels θ die zugehörigen Werte des optischen Abstandes d angegeben. Der zu einem optischen Abstand d gehörige geometrische Abst£ind d wird gegeben durch:

d = d /N,
g o' '

wobei N die Brechungszahl des durchsichtigen Materials in

'5 den Gruben, falls die Datengebiete 2 Gruben sind, oder des durchsichtigen Materials zwischen den Buckeln ist, falls die Datengebiete Ducke] sind. Venn auf der Datenstruktur keine durchsichtige ScJiutzHcJiJclit angebracht ist, also wenn die Struktur an der Luft liegt, muss N = 1 gesetzt worden

'" und ist der geometrische Abstand gleich dein optischen Abstand.

Als Ausführungsf urin sind in der äusserst rechten Spall e der Fig. 7 die zu dun angegebenen Werten des Neigungswinkels θ gehörigen geometrischen Abstände für den Fall gegeben, dass ein Aufzeichnungsträger nach den Fig. 2 und 3

" mit einem Substrat—Brechungsindex von 1,5 mit zirkulär polarisierter He l.iuni - -Noon- S (rahlung ausgelesen wird, von der 7\ = 633 Jim ist.

In der letzten Zeit worden zum Auslesen optischer Aufzeichnungsträger auch Halb]eiterdiodenlaser als Strahlungsquelle verwendet. Namentlich die Diodonlaser, in denen die Materialien Aluminium, Gallium und Arsen verarbeitet sind und die eine Wellenlänge von etwa 78O nm bis etwa 86Ο nni aussenden, sind für diesen Zweck geeignet.

Bei Anwendung eines AlGaAs-Diodenlasers statt des nimahmewei.se in Fig. 'I vervcndiiten Gaslasers brauchen keine i-jassnalimoii gotrof.fY.11 /11 v;e 1 ü cn, um Rück]·: opp] ung der von der Dal onsiruklur reflektierten Strahlung auf den Laser zu vermeiden. Dif-isc liüekk "j.i|) I HJi₁ ¹V kann- im Gegenteil beim Auslesen

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aiispormUI, werden, wie in flor US-PS 'Ϊ ⁽}h 1 ⁽)'|^r) beschrieben ist. Dies hcdcul.ct., dass j.n der Aiisl esevonj c]i1ii)i{; keine J'o.liii'i snl.i (iiismj 1 IcJ , v: i c die '\/h · ·Ρ1μ \ I e 18 und das Pri.snia in Fig. h , vei'wciulel zu werdci: brauchen. Wenn der Dioden— 1 asor ]liiuar poli.i ri η i er ( e Strahlung finssuidel , wird ohne weitere; MassnuliiiicJi die Da tens 1 1 uk tür mit J .incur polarisierter Strahlung bei ich(et werden.

Beim Auslesen mit einem D .Lodenlaser mit der längeren We Ί lon! i'uica wird nicht mehr die Anforderung, erfüllt, dass

^ w /,. fit'ö.sser als /\ :sl , ca sei denn, dass die Breite v.¹

vcj'f.LÖsser t worden sollte, whs mit, Rücksicht auf die Daten — dichte nicht empfehlenswert ist. Sobald die effektive Wellenlänge gleich oder crösser als die effektive Dreite ist, können die beim Auslosen Λ(^^- Da 1 ens Link tür auftretende)] Erscheinungen nicht mehr völlig mit einer skaloren BeiiftVJiiKü — theoric beschri eben weideii, .sondern muss eine \cktorie] Ie DeUf₁UJ)^h fheorie angewandt· werden. Der Polarisalions/ustaiid des Aus 1 osebündel s erJiäl t dann einen wichtigen Einfluss auf die Phasentiefe. Ks lässt sich sagen, dass bei Anwendung eines senkrecht polarisier Lon Ausl escbiindel s eine langgestreckte Grube bzw. ein langgestreckter Buckel tiefer bzw. höher als bei. Anwendung eines parallel polarisierten oder zirkulär polarisierten Auslesebündels scheint. Dieser Effekt gilt au cli für ein Aus 1 esobündel, für das 7\ „„ /W „.

ist. Unter einem senkrecht bzw. parallel, polarisierten Ausl crsebündel ist ein Aus! esebünde 1 zu verstehen, dessen elektrischer Feldvektor (Ε-Vektor) zu der Längsrichtung der Gruben oder Buckel senkrecht; bzw. parallel ist.

Die Anmelder in Ii at gefiuiden, dass der zum Auslesen mit He-Ne-Strahlung bestimmte Aufzeichnungsträger mit einer geometrischen Grubentiefe oder Buckel Jiölie von nm

aucli besonders gut dazu geeignet ist, mit scnkrecJit polarisiertor AlGaAs-Stralilnng ausgelesen zu werden. Dabei, hat sich überraschenderweise gezeigt, dass der Einfluss des

3b Neigungswinkels auf die Phasen lief e verhäl tnisinässi g gering ist. Bei einer geometrischen Grubentiefe von —rp- nm darf der Neigungswinkel einen'bestimmten beliebigen Wert zwischen etwa 30° und etwa 60⁰· annehmen, ohne dass dies zu einer

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erheblichen Ver.ringerun(i; der Güte ties ausgelesenen Signals führt. Dei dem hier betrachteten Wert der effektiven Wellenlänge und der effektiver Breite der Gruben kann das Auslese— bündel keine verschiedenen Neigungswinkel mehr unterscheiden.

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Der Wert von —rr— nm für den geometrischen Abstand

zwischen der Oberfläche der Datengobiete und der Oberfläche der Zwischengebiete ist ein optimaler Wert. Ein Aufzeichnungsträger lässt sich, auch noch befriedigend auslesen, wenn der geometrische Abstand grosser ist. Die obere Grenze für diesen Abstand J legt bei etwa ~>j nm. Ein Aufzeichnungsträger, dessen geometrischer Abstand sich der oberen Grenze nähert, braucht nicht mit einem senkrecht polarisierten Auslesebündel ausgelesen zu werden, sondern kann auch mit einem parallel polarisierten Auslesebündel oder mit einem zirkulär polarisierten Auslesebündel ausgelesen werden. Auch für jeden Wert des geometrischen Abstandes zwischen · nm und

—~— mn kann der Neigungswinkel θ einen bestimmten beliebigen Wert zwischen 30° und 6o° aufweisen.

Die Erfindung w\irde an Hand eines runden scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers erläutert. Sie kann jedoch auch bei anderen Aufzeichnungsträgern, wie bandförmigen oder zylindrischen Aufzeichnungsträgern, verwendet werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

λ.) Aufzeichnungsträger, in dem Daten in einer mit einem optischen Strahlungsbündel ausle.sbaren strahlun^srefloktiex-enderi Datenstruktur gespeichert sind, die aus in Spuren angeordneten Datengebieten aufgebaut ist, die in der Spurrichtung und quer zu der Spurrichtung voneinander durch Zwischengebiete getrennt sind, wobei die Oberflächen der Datengcbiete nahezu in einer ersten Ebene und die Oberflächen der Zwischengebiete nahezu in einer zweiten Ebene liegen, und wobei über den ganzen Aufzeichnungsträger der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene nahezu konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel zwischen den Wänden der Datengebiete und einer Normalen auf dem Aufzeichnungsträger einen bestimmten Wert zwischen 30° und 65⁰ aufweist, und dass der geometrische

'5 Abstand zwischen der ersten und der zweiten Ebene einen bestimmten Wert zwischen -"Tf^ niri und nm aufweist, wobei N die Brechungszahl eines durchsichtigen Mediums ist, das sich zwischen der ersten und der zweiten Ebene befindet.
2. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, der dazu bestimmt ist, mit entweder zirkulär polarisierter Strahlung mit einer Wellenlänge in der Grössenordnung von 633 nm oder linear polarisierter Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 86Ο nm und einer zu der Spurrichtung senkrechten Pelarleationdrichtung ausgelesen zu werden, dadurch eefc(tf|jj$«4|qtifi«lt« d»as der Neigungswinkel in der Qrösaenordnung

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ORIGINAL INSPECTED

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von h^r)° bis 50° und der geometrische Abstand in der Grössen-

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Ordnung von nm laegt.

3. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, der dazu bestimmt ist, mit zirkulär polarisierter Strahlung mit einer Welleii-G länge im Bereich von 780 nm bis 860 nm ausgelesen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel in der Grössenordnuiig von h$° bis 50° liegt und der geometrische

210 Abstand einen bestimmten Wert im Bereich von —ττ~ nm bis

.N

_N nm aufweist.

h. Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1 vom runden scheibenförmigen Typ, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Aussenrand her die Breite der Gebiete allmählich und unabhängig von den Daten zunimmt.

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