JPH05205332A - 光学的データ記憶媒体及びその製造方法 - Google Patents

光学的データ記憶媒体及びその製造方法

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JPH05205332A
JPH05205332A JP4214927A JP21492792A JPH05205332A JP H05205332 A JPH05205332 A JP H05205332A JP 4214927 A JP4214927 A JP 4214927A JP 21492792 A JP21492792 A JP 21492792A JP H05205332 A JPH05205332 A JP H05205332A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 光学的データ的記憶媒体10が、基板上に蒸
着されたデータ層16と参照層18からなる。該データ
層の材料は、遷移金属の多い希土類遷移金属からなる。
該データ層はそのキュリー温度よりも高い破壊温度を有
す。該参照層は、遷移金属の少ない希土類遷移金属から
なる。該参照層の材料は、該データ層の材料の該破壊温
度よりも高いキュリー温度を有す。 【効果】 本発明によれば、ライト・ワンス磁気光学媒
体が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、広くは光学的データ記
憶媒体及び装置に関し、特に、ライト・ワンス磁気光学
媒体及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光学的データ記憶システムは一つの光学
的ディスク媒体上に大量のデータを記憶する。ライト・
ワンス・リード・メニ(WORM)システム及び消去可
能な磁気光学(MO)システムは、光学システムのなか
の二つの型である。
【0003】WORMシステムは、永久的にデータを記
録するために用いられる。特殊な応用としては、財団の
財務データや保険会社の請求資料が含まれる。WORM
システムは、一般的には、媒体上に孔を焼き付けること
によってか、あるいは相対的に高いパワーのレーザ光線
で媒体上のスポットの相を変えることによって、永久的
にデータが記録されるように媒体を使用する。そのデー
タは、その後、低いパワーのレーザ光線を媒体にあてる
ことによって読み取られる。データの孔あるいはスポッ
トは、周囲の媒体とは異なる反射率を有し、この反射率
の違いが光学チャネルによって検出され、記録されたデ
ータに相当するデジタル信号に変換される。
【0004】MOシステムでは、同じ媒体にデータを書
き込みそして繰り返し消去することができる。このシス
テムは、希土類遷移金属組成物を含む媒体を使用する。
初期状態で、媒体の磁区を第1の方向に配向させる。高
いパワーのレーザ光線を媒体上のスポットにあてて、そ
の部分をキュリー温度以上に加熱することによってデー
タを記録する。この温度近傍では、媒体の保磁力は無視
できる程度であり、ディスク駆動機構中の小型のバイア
ス用電磁石によって容易に第2のの方向に磁区を配向さ
せられる。そして材料がキュリー温度以下に冷却された
とき、その磁区の方向を保持している。その後、データ
は、低いパワーの偏光したレーザ光線を媒体にあてるこ
とによって読み取られる。磁区の向きの違いによって、
レーザ光線の偏光面を媒体から反射される際に、一方向
あるいは逆の方向に回転させる。この現象はカー効果と
して知られている。この偏光の違いは、光学チャネルに
よって検出され、そして記録されたデータに応じて信号
が発生する。
【0005】MO媒体は、レーザによって媒体をキュリ
ー温度以上に再加熱してから、小型のバイアス用磁石に
よって磁区を反転することによって消去される。この構
成の不利な点は、再書き込みを始める前に、媒体上のト
ラックを消去するため、全体を一巡するように媒体を回
転させなければならない点である。MO媒体への直接重
ね書き(DOW)のための種々の方法が提案されてきて
いる。以下のようなものがある。サイトー等の『Direct
Overwrite BuLight Power Modulation On Magneto-Opt
ical Multi-Layered Media』ジャパニーズ・ジャーナル
・応用物理 第26巻(1987)付録26−4;シラ
トリが1989年12月27日に出願したヨーロッパ特
許出願第89313591.3号;ヤマモトが1990
年1月3日に出願したヨーロッパ特許出願第90302
213.5号;ユモト等が1989年5月19日に出願
した特願平第01−128246号;コバヤシ等が19
88年10月3日に出願した特願昭第63−23724
2号;イノウエ等が1989年9月22日に出願した特
願平第01−237946号;
【0006】光学ディスク駆動機構のユーザーは、用途
によって、WORMも消去可能なMOも両方使えるよう
な融通性を求めている。しかしながら、標準的なWOR
M媒体は、標準的なMO駆動機構と互換性が無く、逆も
またそうである。WORMもMOも両方とも扱える、単
一の駆動機構を構築することが望まれている。しかし、
現在のWORM媒体については、そのような駆動機構
で、反射率と偏光との両方の検出を処理できることが必
要であろう。このためには、二つの異なる光学チャネル
と、駆動機構がどちらの媒体が使用されているかを認識
して、二つのチャネル間を切り替える方法が必要であ
る。その結果、駆動機構は複雑なものとなりMOにとっ
てもWORMにとっても最適なものではなくなる。
【0007】
【発明が解決しようとする技術課題】本発明の目的は、
MO駆動機構においても使用できるライト・ワンス・M
O媒体を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記媒体は、基板に蒸着
されたデータ層と参照層からなる。データ層と参照層は
互いに強く結合している。データ層は、好ましくは、遷
移金属(TM)の多い、希土類遷移金属組成物である。
参照層は、好ましくは、TMの少ない、希土類遷移金属
組成物である。前記媒体は、製造工程で強い磁場に曝さ
れ、データ層と参照層の間に高エネルギーの磁壁が形成
される。
【0009】前記媒体は、それからMO駆動機構で使用
される。データは、高いパワーのレーザを媒体にあてる
ことによって媒体上に永久的に記録される。レーザは、
媒体上のスポットを、データ層のキュリー温度以上に加
熱し、そして冷却されて、データ層の磁化は、磁壁を取
り除くように反転する。参照層は、データ層が不可逆的
に損傷される温度にほぼ等しいかそれより高いキュリー
温度を持つ。この結果、参照層には変化がなく、データ
層のデータは消去されないことになる。このWORM
MO媒体は、標準的なMO媒体と同様に、偏光の変化を
検出することによって読み取られるので、標準的なMO
駆動機構で用いることができる。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の光学媒体の断面図であり、
参照番号10で示される。媒体10は、好ましい実施例
においては、ガラス又はポリカーボネートでできた光学
基板12からなる。 誘電体層14は基板12の上に蒸
着される。誘電体層14は、Si34l23またはA
INのような、公知の光学誘電体からできている。
【0011】データ層16は誘電体層14の上に蒸着さ
れている。データ層16は、好ましくは希土類遷移金属
である。データ層材料は、通常130℃から300℃の
間のキュリー温度を有している。約400℃以上の温度
で、データ層16は不可逆的に損傷される。そのデータ
層は、もはやデータを記録できないし、駆動機構もデー
タ層からデータを読み取ることはできない。この臨界温
度は破壊温度として知られている。データ層の材料はま
た、外界温度以下の補償温度を有していることが好まし
い。外界温度は、光学駆動機構が操作される温度であ
り、通常0℃から50℃の範囲である。
【0012】データ層16に用いられる材料の一例とし
て、TbxFeyCoz がある。ここで19≦x≦22,
66≦y≦81,0≦z≦12,x+y+z=100で
ある。この材料はまた遷移金属の多い希土類遷移金属と
して知られている。希土類遷移金属組成物は、希土類の
部分格子と遷移金属の部分格子を含んでいる。ふたつの
部分格子の磁化は逆の方向である。従って、希土類遷移
金属の正味の磁化の方向は、どちらの部分格子が優勢で
あるかに依存する。もしも、正味の磁化が遷移金属の部
分格子と同じ方向であれば、その組成物は、遷移金属が
多いと判断できる。もしも、正味の磁化が遷移金属の部
分格子と逆の方向であれば、その組成物は、遷移金属が
少ない。データ層16については正味の磁化は、その補
償温度以上の温度ではTM部分格子の磁化と同じ方向で
ある。
【0013】参照層18は層16の上に蒸着される。参
照層18は、データ層の破壊温度にほぼ等しいかそれ以
上のキュリー温度を有する希土類遷移金属が好ましい。
言い換えるなら、データ層16を破壊することなしに加
熱によって参照層の磁化の方向を変えることはできない
ということである。参照層は、データ層のキュリー温度
の±50℃の範囲内に補償温度を有していることが好ま
しい。参照層は、およそ450℃から500℃の間のキ
ュリー温度を有していることが好ましい。参照層に用い
られる材料の一例として、TbaFebCoc がある。こ
こで26≦a≦29,0≦b≦51,22≦c≦74,
a+b+c=100である。この材料は、遷移金属の少
ない希土類遷移金属である。この材料の正味の磁化は、
遷移金属の部分格子の磁化と逆の方向である。この場
合、参照層18の正味の磁化は、希土類の部分格子の磁
化と同じ方向である。
【0014】第2の誘電体層20は参照層18の上に蒸
着される。誘電体層20は誘電体層14と同じ材料であ
ることが好ましい。誘電体層20は保護被覆としての役
割を持つ。代替できる他のタイプの保護材料で誘電体層
20を置き換えてもよい。提示された実施例では、基板
12は1.2mm、誘電体層14は100から100
0、データ層16は400から800、参照層18は、
600から3000、誘電体層20は200から200
0の厚さである。これらの層は、スパッタリングのよう
な通常の蒸着技術を用いて蒸着される。
【0015】図2は、データ層16及び参照層18の温
度に対する保磁力のグラフである。参照層18のキュリ
ー温度がデータ層16の破壊温度より高いことに注目せ
よ。
【0016】図3は、本発明における初期設定処理の概
要図である。図示の目的のため、媒体10中のデータ層
16及び参照層18のみを表している。媒体10は室温
において大型の初期設定用電磁石30の間に位置してい
る。磁場Hiniは、データ層16及び参照層18の両
方の正味の磁化を同じ方向に並ばせるのに十分な強さで
ある。図3中の細い矢印は、それぞれの層の正味の磁化
の方向を表している。この状態になると、データ層16
のTM部分格子は、TMの少ない参照層18のTM部分
格子の磁化の配向と逆の方向に配向している。二つの層
の間の界面32においては、高エネルギーの磁壁が形成
される。図3の斜線。磁壁32は、二つの層の二つのT
M部分格子の磁気モーメントが逆の方向を向いているこ
とによって生じる。エネルギーは、磁壁中に貯えられ
る。磁気配向は、データ層がキュリー温度とほぼ同じか
それ以上に加熱されるまで、初期設定の状態のままであ
る。図3中で、それぞれの層の希土類の部分格子の磁化
は、遷移金属の部分格子に対して逆の方向であることに
注意せねばならない。
【0017】初期設定用磁石30は、これらの層を配向
させるのに十分大きな強さでなければならない。
【0018】 Hini>Hc(data)+/σ(2*M*t)
【0019】ここで、Hc(data)はデータ層の保
磁力、σは磁壁のエネルギー密度、Mはデータ層16の
磁化強度、tはデータ層の厚みである。前記の値は、初
期設定の温度において計算される。提示された実施例で
は、初期設定は外界温度においてなされ、Hiniはほ
ぼ18KOeに等しい。
【0020】データ層16の材料は、初期設定が室温で
行なえるように、室温より低い補償温度を持つように選
択されるのが好ましい。しかし、図2を見ると、データ
層16の材料は、その代わりに外界温度に等しいかそれ
以上の補償温度を有している。それでもデータ層16の
キュリー温度は、もちろん破壊温度よりは低くなければ
ならない。この代替材料の場合は、初期設定処理は、デ
ータ層の補償温度(この場合は外界温度より高い)以上
の温度で行なわれる。この処理は、媒体を初期設定用磁
石30の間において加熱することによって実行される。
図3に、媒体10に近接して設置された任意の加熱素子
38を示す。
【0021】図4は、本発明における書き込み処理の概
要図である。予め初期設定された媒体10が、磁気光学
ディスク駆動機構中に設置されている。偏光したレーザ
光線40が、レンズ42によってデータ層16のスポッ
ト上に焦点を合わせる。光線40のパワーは、スポット
の温度がデータ層16のキュリー温度とほぼ等しいかそ
れ以上になるように設定される。この状態になると、デ
ータ層16の遷移金属の部分格子はその配向を反転し、
参照層の遷移金属の部分格子と平行になる。磁壁は、そ
れによって消失する。
【0022】データ層16上のデータスポットはこうし
て永久的に記録される。通常のMO駆動機構に備わって
いるバイアス用磁石50はデータ層を再配向させられな
いような、相対的に弱い磁場(通常≦500Oe)を発
生する。レーザを用いて参照層のキュリー温度以上に媒
体を加熱し、ディスクを書き替えようとすることもまた
無効である。この温度はデータ層の破壊温度を越えてお
り、媒体は永久的に損傷されるであろう。つまり、記録
されたデータを選択的に重ね書きすることは不可能であ
る。ディスクは、前記の初期設定処理を繰り返すことに
よってのみ、全体が完全に消去される。
【0023】媒体10は、通常はディスクの形状をして
おり、光線40に対して矢印で示された方向に回転して
いる。データ層上に異なる正味磁化方向を持つスポット
としてデータを記録するために、レーザ光線40はパル
ス的にオン、オフされる。データは、ディスク上に低い
パワーのレーザ光線の焦点を合わせることによって読み
取られる。カー効果によって、反射光の偏光面は、一つ
の方向かまたは他の方向に回転し、この偏光の違いが検
出され、ディジタル信号へと変換される。
【0024】図5は、本発明の別の実施例の断面図であ
り、参照番号60で示される。媒体60の構成要素は、
媒体10に類似しており、プライム符号付きの番号で示
されている。データ層16’と参照層18’の間に結合
層62が付加されている。この結合層62は、データ層
と参照層というある種の結合体の間に適当な結合強度を
得るために用いられるものである。この結合層62は、
ガドリウムかジスプロシウムを含む希土類遷移金属でで
きていることが好ましい。この層の厚さは50から20
0が望ましい。
【0025】図6は、本発明における光学的データ記憶
装置の概要図であり、参照番号100で示される。装置
100では、本発明による媒体10または60と同様
に、標準的なMO媒体も使用できる。媒体110は、主
軸モータ116へ装着される。光学ヘッド120は、媒
体110の下方に位置している。ヘッド120は、リニ
アモータ122によって、ディスク110に対して半径
方向に移動する。バイアス用磁石130は媒体110の
上方に位置し、磁石制御132に連結している。
【0026】レーザ150は偏光光線152を発生す
る。レーザ150は、波長およそ780nmの光を発生
するガリウム・アルミニウム・砒素レーザダイオードに
よるものが好ましい。光線152は、レンズ154によ
ってコリメートされ、円偏光器156によって円偏光す
る。円偏光器156はプリズムであることが好ましい。
【0027】光線152は、ビームスプリッターを透過
する。光線152の一部は、レンズ160の方へ反射さ
れる。レンズ160は、パワーモニター光検出器162
に光の焦点を合わせる。検出器162はレーザ制御16
4に連結されている。検出器162は、レーザ150の
パワーが適当になるように調整するためのパワーモニタ
ー信号をレーザ制御164に送る。
【0028】光線152の残りの部分はビームスプリッ
ター158を透過し、ミラー170に到達する。ミラー
170は、光を焦点レンズ172の方へ反射する。レン
ズ172は、光線152の焦点をディスク110上に合
わせる。レンズ172は、レンズホルダー174に装着
されている。ホルダー174は、アクチュエーターモー
タ176によってディスクに追随して動く。ミラー17
0、レンズ172、ホルダー174、及びモータ176
は、光学ヘッド120内に設置されていることが好まし
い。
【0029】光線180は、ディスク110から反射さ
れ、レンズ172を透過し、ミラー170によって反射
される。光線180の一部は、その後ビームスプリッタ
ー158によって反射されビームスプリッター190へ
到達する。ビームスプリッター190は、光線180を
データ光線194とサーボ光線196に分割する。
【0030】データ光線194は、四分の一波長板20
0を透過し偏光ビームスプリッター202に到達する。
ビームスプリッター202は、光線194を二つの直交
する偏光成分に分割する。一つの偏光成分光線204
は、レンズ206によってデータ検出器208に焦点を
合わせる。もう一つの偏光成分210は、レンズ212
によってデータ光検出器214に焦点を合わせる。デー
タ回路216は、検出器208と214に連結され、媒
体110上に記録されたデータに相当するデータ信号を
発生する。
【0031】サーボ光線196は、レンズ220によっ
て、分割された光検出器222上に焦点を合わせる。こ
のような、スポットサイズの測定用検出器は公知の技術
である。公知の技術である焦点サーボ228は、検出器
222とモータ176に連結される。サーボ228は、
正確な焦点を維持するためにレンズ172の位置を適当
に調整するようモータ176を制御する。公知の技術で
あるトラック及びシークサーボ230は、検出器222
とモータ122に連結されている。サーボ230によっ
て、モータ122がヘッドの位置を適当に調整する。公
知の技術であるディスク駆動機構制御装置240によっ
て、主軸モータ116、レーザ制御164、磁石制御1
32と同様にサーボ228と230を総括的に制御す
る。
【0032】装置100の動作は、以上で理解されるで
あろう。既存の技術である標準的な消去可能なMO媒体
について、駆動機構100を使用したい場合、MO媒体
は、媒体110と同様に使用される。書き込み動作中
は、制御装置240によって、レーザ制御164がレー
ザ150を励起して高いパワーの偏光光線152を供給
する。光線152は、媒体110をキュリー温度以上に
加熱するのに十分なパワーがある。同時に、制御装置2
40によって、磁石制御132が磁石130を励起す
る。レーザ150は、ディスク上に記録されるデータに
対応してパルス化され、このデータは、磁区の配向の変
化としてディスク上に記録される。
【0033】読み取り動作中は、制御装置240によっ
て、レーザ制御164がレーザ150を励起して低いパ
ワーの偏光光線152を供給する。光線152は媒体1
10にあたる。この低いパワーの光線は媒体110をキ
ュリー温度以上に加熱しない。反射光線180は、媒体
110上のスポットの磁区の配向によって、一方へある
いは他方へとその偏光面が回転する。この偏光の違いは
検出器208及び214によって検出され、データ回路
216が、記録されたデータに相当するディジタル化さ
れたデータ信号を出力する。
【0034】本発明によるWORM MO媒体10又は
60を使用したい場合、それらの媒体は、媒体110と
同様に使用される。駆動機構100の側から見れば、そ
の書き込み動作は、WORM MO媒体についても前記
の標準的なMO媒体とまったく同様である。WORM
MO媒体110の側から見れば、その書き込み動作は、
図4で表されたものと同じである。データ層は、そのキ
ュリー温度以上に加熱されて、磁壁が消失する。駆動機
構100が同時に小型のバイアス用磁石を励起している
ということは、何の影響も与えない。
【0035】WORM MO媒体110に対しての読み
取り動作は、前記の標準的なMO媒体について表された
ものと同様である。駆動機構の側から見れば、消去可能
なMO媒体と本発明によるWORM MO媒体との間に
何ら違いはない。両方の媒体とも、磁区の配向の違いと
してデータが記録されている。これらの違いは、反射光
線の偏光の変化として同じ方法で検出され、そしてデー
タ信号を発生する。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、MO駆動機構において
も使用できるライト・ワンス・MO媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による媒体の断面図である。
【図2】本発明の媒体についての、温度に対する保磁力
のグラフである。
【図3】本発明における初期設定処理の概要図である。
【図4】本発明における書き込み処理の概要図である。
【図5】本発明の別の実施例の断面図である。
【図6】本発明の光学ディスク駆動機構装置の概要図で
ある。
【符号の説明】
10 媒体 12、12’ 基板 14、14’ 誘電体層 16、16’ データ層 18、18’ 参照層 20、20’ 誘電体 30 初期設定用電磁石 32 磁壁 38 加熱素子 40 レーザ光線 42 レンズ 50 バイアス用磁石 60 媒体 62 結合層 12 リニアモータ 13 バイアス用磁石 132 バイアス用磁石制御 156 円偏光器 150 レーザダイオード 164 レーザ制御 216 データ回路 228 焦点サーボ 230 トラック及びシークサーボ 240 ディスク駆動制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・マリオン・ファロウ アメリカ合衆国95070 カリフォルニア州 サラトガ、ソベイ・ロード 14451番地 (72)発明者 チェン−ユン・フランク・リン アメリカ合衆国95136 カリフォルニア州 サン・ホセ、 ロイヤル・ガーデン・プレ ス 4602番地 (72)発明者 ジェームス・カー・スーツ アメリカ合衆国95032 カリフォルニア州 ロス・ガトス、ケネディ・ロード 16130 番地

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の方向に正味の磁化を有する磁性参照
    層であって、前記参照層の正味の磁化は、ディスク駆動
    機構中の磁場及び温度によって変化させられず、また前
    記参照層は第2の方向に配向した部分格子磁化を有する
    ものと、 第1の方向の正味の磁区と第1の方向の部分格子磁化を
    有する磁性データ層とから構成される、光学的データ記
    憶媒体。
  2. 【請求項2】前記参照層が、遷移金属の少ない希土類遷
    移金属からなり、かつ前記データ層が、遷移金属の多い
    希土類遷移金属からなる、請求項1に記載の媒体。
  3. 【請求項3】第1の磁性材料からなるデータ層であっ
    て、前記第1の磁性材料がそのキュリー温度より高い破
    壊温度を有するものと、前記第1の磁性材料の破壊温度
    にほぼ等しいかより高いキュリー温度を有する第2の磁
    性材料からなる参照層とから構成される、光学的データ
    記憶媒体。
  4. 【請求項4】第1の磁性材料からなるデータ層であっ
    て、前記第1の磁性材料がそのキュリー温度より高い破
    壊温度を有するものと、第2の磁性材料からなる参照層
    であって、前記第2の磁性材料が前記第1の磁性材料の
    破壊温度より高いキュリー温度を有するものから構成さ
    れる光学的データ記憶媒体と、 第1の照射ビームを供給する照射源と、 前記第1の照射ビームを前記媒体にあてるための照射伝
    達手段と、 前記媒体からの第2の照射ビームを受光し、それに応じ
    たデータ信号を発生するための照射受光手段とから構成
    される、光学的データ記憶装置。
  5. 【請求項5】光学的データ記憶媒体はデータ層と参照層
    からなり、前記データ層はそのキュリー温度より高い破
    壊温度を有する第1の磁性材料からなり、前記参照層は
    第1の磁性材料の破壊温度より高いキュリー温度を有す
    る第2の磁性材料からなり、照射ビームは前記データ層
    を前記データ層のキュリー温度より高い温度に加熱する
    に十分であるところの、前記照射ビームを前記媒体の選
    択された部分にあてる過程と、 前記媒体を前記照射ビームに追随して動かす過程と、 前記照射ビームを記録されるデータに応じてパルス化す
    る過程とからなる、データ記録方法。
  6. 【請求項6】データ層がそのキュリー温度よりも高い破
    壊温度を有する第1の磁性材料からなる、前記データ層
    を基板の上に蒸着する工程と、 参照層が第1の磁性材料の破壊温度より高いキュリー温
    度を有する第2の磁性材料からなる、前記参照層を前記
    データ層の上に蒸着する工程と、 前記参照層とデータ層の正味の磁化を第1の方向に配向
    させるのに十分な磁場中に、前記データ層と前記参照層
    を曝す工程とからなる、光学的データ記憶媒体の製造方
    法。
  7. 【請求項7】磁壁が、前記データ層と前記参照層の間に
    形成される、請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】前記第1の磁性材料は外界温度よりも低い
    補償温度を有し、前記磁場中に曝す工程は外界温度にお
    いて行なわれる、請求項6に記載の方法。
  9. 【請求項9】前記第1の磁性材料は外界温度よりも高い
    補償温度を有し、前記磁場中に曝す工程は前記第1の磁
    性材料の補償温度よりも高い温度において行なわれる、
    請求項6に記載の方法。
  10. 【請求項10】基板と、 基板上に蒸着された誘電体層と、 データ層がそのキュリー温度よりも高い破壊温度を有す
    る第1の磁性材料からなる、前記誘電体層の上に蒸着さ
    れた前記データ層と、 参照層が第1の磁性材料の破壊温度より高いキュリー温
    度を有する第2の磁性材料からなる、前記データ層の上
    に蒸着された前記参照層と、 前記参照層の上に蒸着されたシール層とからなる、光学
    的データ記憶媒体。
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