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(In Japanese)反射率制御光学素子及び超薄膜光吸収増強素子

Patent code P09S000197
File No. 706
Posted date May 15, 2009
Application number P2007-502600
Patent number P4565197
Date of filing Feb 7, 2006
Date of registration Aug 13, 2010
International application number JP2006302029
International publication number WO2006085515
Date of international filing Feb 7, 2006
Date of international publication Aug 17, 2006
Priority data
  • P2005-033358 (Feb 9, 2005) JP
Inventor
  • (In Japanese)川崎 三津夫
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title (In Japanese)反射率制御光学素子及び超薄膜光吸収増強素子
Abstract (In Japanese)本発明は、簡単な構成で、反射率が大きく変化し、また反射率を制御することが可能な反射率制御光学素子を提供するものである。高反射率を有する基板上に透明膜を設け、さらにその表面に平均粒径が10nm以下の金属ナノ粒子が近接している状態または接触している状態にある金属薄膜から成る超薄膜を設ける。その金属は白金属元素単体、白金属元素同士の合金、白金属元素及びニッケルの合金のうちのいずれかとする。このようにして得た三層構造の素子は、所定の波長の光に対する反射率が大きく落ち込むという特性を有する。透明膜の厚みや屈折率、超薄膜の厚みや材料等を適切に選択することにより、波長に応じた反射率の制御を行うことが可能である。特に、金属薄膜が白金属元素であることにより、パルスレーザの照射によって薄膜の有無の制御を容易に行うことが可能となる。また、本発明は反射率変調特性を活かした超薄膜における光吸収増強素子を提供する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


デジタル情報を記録・再生するためのCD、DVDをはじめとする各種の光記録媒体は広く普及しているが、昨今の各種技術の進歩に伴う情報量の飛躍的な増大により、これらの光記録媒体に記録することができる情報量も増大させることが求められている。



光記録媒体の記録密度を上昇させることを目的として、関連する様々な技術が開発されている。例えば特許文献1には、直径100nm以下の微小な金属粒子からなる島状金属薄膜を1つの光記録層とし、分光特性の異なる複数の島状金属薄膜と透明樹脂層とを積層することにより得られる多層膜構造を波長多重光記録媒質として用いることが記載されている。各金属薄膜の共鳴波長近傍の高エネルギー密度のレーザ光を照射することにより金属粒子が光を吸収して発熱し、周辺の透明樹脂媒体が局所的に融解もしくは変形して、レーザ照射部の反射率が変化することにより、マークを記録する。



このような光の反射や透過を利用する技術において、情報を安定して記録したり再生したりするためには、情報の記録時に、記録層を形成する媒体の反射率や透過率が可能な限り大きく変化することが重要である。この技術に関し、特許文献2には、光反射材料と、光反射材料上の光透過材料の層と、光透過層上の光吸収材料の層とを含む、光透過材料融除式三層光学的記録媒体が開示されており、これによれば、光透過層の厚みや光吸収材料層の厚みを適宜に設定することにより、光吸収材料層における光の反射率を低下させることができる。また、光吸収層を融除することにより開孔を生じさせ、下層の光反射層を露出させることによって、光吸収層の高い反射率と光吸収材料層の低い反射率との差を利用した光学的記録を行うことができる。



特許文献3には、特許文献2に記載されているような三層光学的記録媒体において、最外層に、粒径が10~30nm程度の金属粒子が互いに5~20nm程度離れて独立して存在した形態のいわゆるアイランド膜を利用する技術が開示されている。特許文献3では金属粒子として特に大気中での安定性に優れた金を用いている。これによると、アイランド膜にレーザ光を照射することにより、被照射箇所の周辺部が盛り上がるような形で熱的に凝集して隙間が増え、結果としてその箇所の光の吸収性が低下するため、この光学的変化を利用して光学的記録を行うことができる。



【特許文献1】
特開2002-11957号公報
【特許文献2】
米国特許第4329697号公報
【特許文献3】
国際公開第83/043327号パンフレット

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、波長に応じて光の反射率や吸収率を変化させることができる光学素子に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
波長に応じて光の反射率が変化する反射率制御光学素子であって、
高反射率を有する材料から成る基板と、
該基板表面に形成される光透過性を有する材料から成る透明膜と、
該透明膜表面に形成される所定の光吸収性を有する超薄膜と、
を含んで成る反射率制御光学素子において、
前記超薄膜が、平均粒径が10nm以下である金属ナノ粒子が近接している状態または接触している状態にある程度に密集することにより光学的には完全な連続膜と等価であり、熱的及び電気的には不連続である金属薄膜であり、該金属が白金元素単体、白金元素同士の合金、白金元素及びニッケルの合金のうちのいずれかから成ることを特徴とする反射率制御光学素子。

【請求項2】
 
前記超薄膜の厚みが、所定の波長における光透過率が30~60%となるような厚みであることを特徴とする請求項1に記載の反射率制御光学素子。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載の反射率制御光学素子を用いた光記録媒体。

【請求項4】
 
請求項1又は2に記載の反射率制御光学素子において前記透明膜の厚みを変化させることにより凹凸を形成したことを特徴とする光記録媒体。

【請求項5】
 
請求項1又は2に記載の反射率制御光学素子に干渉縞を形成したことを特徴とする光記録媒体。

【請求項6】
 
高反射率を有する材料から成る基板と、
該基板表面に形成される光透過性を有する材料から成る透明膜と、
該透明膜表面に形成される、白金元素単体、白金元素同士の合金、白金元素及びニッケルの合金のうちのいずれかから成る金属ナノ粒子が近接している状態または接触している状態にある程度に密集することにより光学的には完全な連続膜と等価であり、熱的及び電気的には不連続であって、所定の光吸収性を有する金属薄膜から成る超薄膜と、
を含んで成る反射率制御光学素子を用いた光記録媒体において、
前記超薄膜の所定の箇所にパルスレーザを照射して前記金属ナノ粒子を凝集させることによって光学的情報記録を行うことを特徴とする光記録媒体の情報記録方法。

【請求項7】
 
表面が光散乱性反射膜である基板と、
該基板表面に形成される光透過性を有する材料から成る透明膜と、
該透明膜表面に形成される所定の光吸収性を有する超薄膜と、
を含んで成り
前記超薄膜が、白金族元素単体、白金族元素同士の合金、白金族元素及びニッケルの合金のうちのいずれかから成る金属ナノ粒子が近接している状態または接触している状態にある程度に密集した金属薄膜であり、該超薄膜において生じるエバネッセント波により該超薄膜の吸収率が増加する現象を利用することを特徴とする超薄膜光吸収増強素子。

【請求項8】
 
前記透明膜の表面が、前記光散乱性反射膜と略同一の粗さを有していることを特徴とする請求項7に記載の超薄膜光吸収増強素子。

【請求項9】
 
前記光散乱性反射膜の粗さが前記透明膜の厚み以内であることを特徴とする請求項7又は8に記載の超薄膜光吸収増強素子。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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23542_01SUM.gif
State of application right Registered
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