工学系12大学大学院単位互换e-ラーニング科目 気光学入门 11回.ppt

工学系12大学大学院単位互換e-ラーニング科目磁気光学入門　第11回磁気光学効果の応用（１）：光磁気記録 佐藤勝昭 磁気光学効果の応用（１） 光磁気記録（記録情報の読み出し）:第11回 光アイソレータ（光通信における方向性結合）： 第12回 高圧電流測定(磁気光学センサ) 空間光変調器(光画像処理) 　　　　：第13回 微小磁区観察(磁気光学顕微鏡) 光磁気ディスク概説 この講義では、はじめに光ディスク全般について、どのような材料が使われ、どのような物理現象を利用して記録再生が行われているかについてお話しします。 ついで光磁気記録技術について述べます。光磁気記録は、MOディスク、MD(ミニディスク）に使われる技術です。 光磁気記録の原理には、磁性物理が巧妙に利用されています。次世代の光アシスト磁気記録として利用される可能性を秘めています。 光ディスクの物理学 記録密度を決めるもの光スポットサイズ 光ディスクの読み出しは、レーザー光を絞ったときに回折限界で決まるスポットサイズd=0.6λ/NAで制限されます。 ここにNA(numerical aperture)はレンズの開口数で NA=n sinαで与えられます。 現行CD-ROM: 　　NA=0.65CD-ROM: λ=780nm→d=720nmDVD: λ=650nm→d=600nmBD: NA=0.85　　　　λ=405nm→d=285nmHD-DVD: NA=0.65　　　　λ=405nm→d=373nm 光ディスクの分類 皆さんがよくご存じの光ディスクですが、分類すると、 CD-ROM,DVD-ROMのように読み出し専用のもの CD-R, DVD-Rのように記録できる(recordable)が消去できないもの CD-RW, DVD-RAM, DVD-RW, MO, MDのように繰り返し記録できる(rewritable)ものがあります。 光ディスクの物理については、よくご存じと思いますが、以下に復習しておきましょう。 光ディスクの物理(1)　CD-ROM CD-ROMなどは、プラスチック基板に作ったピットというくぼみによって、ビットを記録しています。このピットの深さは110nm、プラスチック基板内の光の波長の約1/4の深さです。ピットの底から反射した光と、その周りから反射した光が打ち消し合うので光が戻ってこないのです。 CD-ROM：光の干渉を利用 ポリカーボネート基板：n=1.55 λ=780nm → 基板中の波長λ’=503nm ピットの深さ:110nm ~ ?波長 反射光の位相差π：打ち消し 光ディスクの物理(2)　CD-R CD-Rでは色素が使われています。レーザの熱で色素が分解し、プラスチックが変形してピットが形成されます。 光ディスクの物理(３)　CD-RWなど CD-RW, DVD-RAM, DVD-RWなどは、多元化合物材料(GeSbTeなど）の結晶相とアモルファス相の間の相変化を用いています。 初期状態は多結晶相ですが、レーザ光で600℃付近に加熱し、急冷すると原子配列の長距離秩序がなくなり、アモルファスになり、加熱部分の反射率が低くなります。 消去するには予めレーザ光を弱く当てておき、400℃付近に加熱して徐冷すると長距離秩序が回復し結晶相になります。 相変化ディスクの記録と消去 融点以上から急冷：アモルファス→低反射率 融点以下、結晶化温度以上で徐冷：結晶化→高反射率 相変化と反射率 光ディスクの物理(4) 光相変化ディスクは、繰り返し耐性がよくありません。DVD-RWでは1000回程度、DVD-RAMでは10万回程度です。記録に要する温度が高いこと、融解させるので回転により薄くなることが原因です。 これに対して、光磁気記録は、同じ熱を用いるけれど、磁性の変化を起こすだけのために加熱するので1000万回もの繰り返し耐性があります。 光ディスクの物理(5) MO（光磁気）記録 光磁気記録は、正確には「熱磁気記録」と呼ぶべきものです。 光を用いてキュリー温度以上に加熱し常磁性にしたのち、冷却時に外部磁界の助けを借りて磁気記録します。それで、キュリー温度記録と呼ばれます。 磁気記録されたデータを再生するのに磁気光学効果を用います。磁化の向きに応じた偏光の回転を電気信号に変換します。ドライブが複雑(偏光光学系と磁気系が必要） 光磁気記録の歴史 1962 Conger,Tomlinson 光磁気メモリを提案 1967 Mee Fan ビームアドレス方式の光磁気記録の提案 1971 Argard (Honeywel) MnBi薄膜を媒体としたMOディスクを発表 1972 Suits(IBM) EuO薄膜を利用したMOディ