JPH08249737A - 光学的記録媒体および再生方法 - Google Patents

光学的記録媒体および再生方法

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JPH08249737A
JPH08249737A JP5119395A JP5119395A JPH08249737A JP H08249737 A JPH08249737 A JP H08249737A JP 5119395 A JP5119395 A JP 5119395A JP 5119395 A JP5119395 A JP 5119395A JP H08249737 A JPH08249737 A JP H08249737A
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Shinichi Tachibana
信一 立花
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板上に少なくと、第1、第2、第3の磁性
層が順次積層されている特定の光学的記録媒体であっ
て、第3磁性層上に第2の磁性層と接する側とは反対側
に直接もしくは誘電体層を介して熱拡散層が形成され、
前記誘電体層は前記1〜3の磁性層よりも熱伝導率が小
さく、熱拡散層は前記1〜3の磁性層より熱伝導率が大
きい構成とした光学的記録媒体。 【効果】 記録情報磁区を縮小し、更にラント部のみだ
けでなくグルーブ部にも記録磁区の形成を行うことがで
きるため、記録密度を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気光学効果を利用して
レーザ光により情報の記録再生を行う光学的記録媒体等
に関し、更に詳しくは、媒体の高密度化を可能とする光
学的記録媒体および記録情報の再生方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】書き換え可能な高密度記録方法として、
半導体レーザの熱エネルギーを用いて、磁性薄膜に磁区
を書き込んで、情報を記録し、磁気光学効果を用いて、
この情報を読み出す光磁気記録媒体が注目されている。
また、近年、この光磁気記録媒体の記録密度を高めて更
に大容量の記録媒体とする要求が高まっている。光磁気
記録媒体等の光ディスクの線記録密度は、再生光学系の
レーザ波長および対物レンズの開口数に大きく依存す
る。すなわち、再生光学系のレーザ波長λと対物レンズ
の開口数NA が決まるとビームウェストの径が決まるた
め、信号再生時の空間周波数は2NA /λ程度が検出可
能な限界となってしまう。したがって従来の光ディスク
で高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザ波
長を短くし、対物レンズのNA を大きくする必要があ
る。このため、記録媒体の構成や読み取り方法を工夫
し、記録密度を改善する技術が開発されている。
【0003】例えば、特開平3−93058号において
は、磁気的に結合される再正層と記録保持層を有してな
る多層膜の、記録保持層に信号記録を行うとともに、再
生層の磁化の向きを揃えた後、レーザ光を照射して加熱
し、再生層の昇温領域に、記録保持層に記録された信号
を転写しながら読み取る信号再生方法が提案されてい
る。
【0004】この方法によれば、再生用のレーザスポッ
ト径に対して、このレーザにより加熱されて、転写温度
に達し信号が検出される領域は、より小さな領域に限定
できるため、再生時の符号間干渉を減少させ、光の回折
限界以下の周期の信号が再生可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
3−93058号記載の光磁気再生方式では、再生用の
レーザスポット径に対して、有効に使用される信号検出
領域が小さくなるため、再生信号振幅が大幅に低下し、
十分な再生と出力が得られない欠点を有している。ま
た、再生層の磁化をレーザ光が照射される前に一方向に
揃えなければならない。そのため、従来の装置に再生層
の初期化用磁石を追加することが必要となる。このため
前記再生方法は、光磁気記録装置が複雑化し、コストが
高くなる、小型化が難しい等の問題を有している。
【0006】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、再生時の条件から規定さ
れる記録密度の制約の問題を解決し、記録情報ビットの
微小化をはかった場合においても、十分な再生出力(C
/N)を向上することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、基
板上に少なくとも、第1、第2、第3の磁性層が順次積
層されている光学的記録媒体であって、第1の磁性層
は、第3の磁性層に比べて、相対的に磁壁抗磁力が小さ
く、磁壁移動度が大きな垂直磁化膜からなり、第2の磁
性層は第1および第3の磁性層よりキュリー温度が低い
磁性層からなり、第2、第3の磁性層は垂直磁化膜であ
る光学的記録媒体において、第3磁性層上に第2の磁性
層と接する側とは反対側に直接もしくは誘電体層を介し
て熱拡散層が形成され、前記誘電体層は前記1〜3磁性
層よりも熱伝導率が小さく、熱拡散層は前記1〜3の磁
性層より熱伝導率が大きい構成としたことを特徴とする
光学的記録媒体である。
【0008】上記光学的記録媒体においては、前記熱拡
散層の熱伝導率が50W/m・K以上であり、比熱が
0.2J/(g・K)以上であり、層の膜厚が100n
m以下であることがより好ましい態様である。
【0009】本発明はまた、上記光学的記録媒体より記
録情報を再生する方法であって、光ビームを光学的記録
媒体に対して、相対的に移動させながら前記第1の磁性
層の側から照射し、少なくとも前記第2の磁性層のキュ
リー温度よりも高い温度領域を有する温度分布とするこ
とによって、第1の磁性層に形成されていた磁壁を移動
させて記録情報を再生することを特徴とする再生方法で
ある。上記の再生方法においては、再生光としてパルス
変調された光を用いること、パルス変調された再生光の
変調周期を、再生信号の情報単位の周期よりも短く設定
することがより好ましい態様である。また、第2の磁性
層のキュリー温度を100℃以下とすることもより好ま
しい態様である。
【0010】本発明は、図1に示すように、基板11上
に、光透過性の保護膜ないしは干渉膜としての誘電体膜
12を形成し、この誘電体膜12上に、互いに室温で磁
気的に結合する第1〜第3の磁性膜13,14および1
5の各垂直磁化膜を形成する。
【0011】ここで、各磁性膜のキュリー温度をTc1
c2,Tc3とするとき、室温よりT C2は高く、かつ
C1,Tc3>Tc2とする。ここで第1の磁性層の保磁力
C1は第2の磁性層のキュリー温度TC2近傍で十分小さ
く、第3の磁性層の保磁力HC3が室温からTC2より高い
所要の温度で、所要の磁場より十分大きい構成の光磁気
記録媒体とする。
【0012】更に第1の磁性層は磁壁移動度が大きい垂
直磁化膜とする。更に磁性層に吸収された熱エネルギー
が速やかに放熱されるように熱拡散層16を設けるもの
である。
【0013】熱拡散層としては、熱伝導率が50W/m
・K以上で、比熱が0.2J/g・K以上のものを用い
ることにより、十分な熱拡散効果を得ることができる。
【0014】本発明では、上記を満たすための熱拡散層
を形成するための材料としては、Al,Ag,Auある
いはAlにTi,Cr等を添加した材料等の採用が好適
である。また、10〜20nmの誘電体膜を介して大き
な熱伝導を示す材料を積層することも有効である。
【0015】熱拡散層16の厚さは一般に記録パワーは
再生パワーの3〜4倍のパワーを必要とすること、記録
媒体投入パワーは最大15mWとすると100nm以下
であることが好ましい。これ以上熱拡散層を厚くする
と、再生パワーをこれに伴って増大させる必要がある。
【0016】図2には本発明の光記録再生方法における
再生信号波形を示す。
【0017】上述のように、媒体上の再生時の温度プロ
ファイルを急峻にするために、最小ビット長に対応する
周波数の間隔で幅の狭いパルスレーザ光で再生を行えば
よいが、このようにして再生する際には、レーザ光を再
生レーザ駆動信号(図2−B)にしたがって駆動して光
記録媒体に照射する。
【0018】こうして照射されたレーザ光の反射光は、
レンズを透過してからPINフォトダイオード等の検出
器で検出される。この信号は検出回路で増幅され、検出
信号(図2−C)が得られる。この検出信号は再生レー
ザ光のパルスと同期したパルス状となっているため、ロ
ーパスフィルタを通して再生信号(図2−D)とする。
【0019】次に、図3(a)は本発明の光学的記録媒
体の模式的断面図である。
【0020】この媒体の磁性層は、第1の磁性層13、
第2の磁性層14、第3の磁性層15が順次積層されて
いる。各層中の矢印は原子スピンの向きを表わしてい
る。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界部には、
磁壁19が形成されている。また、この記録層の記録信
号も下側にグラフとして表わす。
【0021】図3(b)は、本発明の光記録媒体に形成
される温度分布を示すグラフである。この温度分布は、
再生用に照射されている光ビーム自身により媒体上に誘
起されるものでもよいが、望ましくは、別の加熱手段を
併用して、再生用の光ビームのスポットの手前から温度
を上昇させ、スポットの後方に温度のピークがくるよう
な温度分布を形成する。ここで、位置XS においては、
媒体温度が第2の磁性層のキュリー温度近傍の温度TS
になっている。
【0022】図3(c)は、図3(b)の温度分布に対
応する第1の磁性層の磁壁エネルギー密度σ1 の分布を
示すグラフである。このように磁壁エネルギー密度σ1
の勾配があると位置Xに存在する各層の磁壁に対して下
記式から求められる力F1 が作用する。
【0023】
【数1】 この力F1 は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動さ
せるように作用する。第1の磁性層は、磁壁共磁力が小
さく磁壁移動度が大きいので、単独では、この力F1
よって容易に磁壁が移動する。
【0024】しかし、位置XS により手前(図では右
側)の領域では、まだ、媒体温度がT S より低く、磁壁
抗磁力の大きな第3の磁性層と交換結合しているため
に、第3の磁性層中の磁壁の位置に対応した位置に、第
1の磁性層中の磁壁も固定されている。
【0025】本発明においては、図3(a)に示すよう
に、磁壁19が媒体の位置XS にあると、媒体温度が第
2の磁性層のキュリー温度近傍の温度TS まで上昇し、
第1の磁性層と第3の磁性層との間の交換結合が切断さ
れる。この結果、第1の磁性層中の磁壁19は矢印20
で示したようにより温度が高く磁壁エネルギー密度が小
さな領域へと瞬間的に移動する。
【0026】再生用の光ビームのスポットの下を磁壁1
9が通過すると、スポット内の第1の磁性層の原子スピ
ンは全て一方向に揃う。そして、媒体の移動に伴って磁
壁19が位置XS に来る度に、スポットの下を磁壁19
が瞬間的に移動しスポット内の原子スピンの向きが反転
して一方向に揃う。この結果、図3(a)に示すよう
に、再生信号振幅は記録されている磁壁の間隔(すなわ
ち記録マーク長)によらず、単に一定かつ最大の振幅に
なり、光学的な回折限界に起因した波形干渉等の問題か
ら完全に開放されるのである。このため、記録密度を向
上させて磁区を微細化しても十分な再生出力を得ること
が可能で、記録の高密度化をはかることができる。
【0027】また、再生時のレーザ光のパワーを一定と
した場合、媒体中の熱拡散のため、温度プロファイルが
広がるが、この温度プロファイルを急峻にするために、
例えば最小ビット長に対応する周波数の間隔(10〜1
5MHz)幅の狭いパルスレーザ光で再生を行えばよ
い。更に、磁性層に吸収された熱エネルギーが速やかに
放熱されるように熱伝導性のよい熱拡散層を第3の磁性
層に設けるとよい。透明基板としては、例えば、ポリカ
ーボネート、ガラス等を用いることができる。誘電体層
としては、例えば、Si34 ,AlN,SiO2 ,S
iO,ZnS,MgF2 等の透明誘電材料が使用でき
る。最後に保護膜として再び形成される誘電体層も同様
のものを用いることができる。これらの各層は、例え
ば、マグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリン
グ、または連続充填蒸着等によって形成できる。特に各
磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、
互いに交換結合している。また、高分子樹脂からなる保
護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板を
貼り合わせてもよい。
【0028】上記、媒体においては、各磁性層は種々の
磁性材料によって構成することが考えられるが、例え
ば、Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho等のた
めに、これにCr,Mn,Cu,Ti,Al,Si,P
t,In等の元素を添加してもよい。
【0029】重希土類−鉄族非晶質合金の場合、飽和磁
化は、希土類元素と鉄族元素との組成比により制御する
ことが可能である。また、キュリー温度も、組成比によ
り制御することが可能である。また、キュリー温度組成
比により制御することが可能であるが、飽和磁化と独立
に制御するためには、鉄族元素として、Feの一部をC
oで置換した材料を用い、置換量を制御する方法がより
好ましく利用できる。すなわち、Fe,1重量%をCo
で置換することにより、6℃程度のキュリー温度上昇が
見込めるので、この関係を用いて、所望のキュリー温度
となるようにCoの添加量を調整する。またCr,Ti
等の非磁性元素を微量添加することにより、逆にキュリ
ー温度を低下させることも可能である。あるいは、ま
た、二種類以上の希土類元素を用いて、それらの組成比
を調整することでもキュリー温度を制御できる。
【0030】この他にガーネット、白金族−鉄族周期構
造膜、もしくは白金族−鉄族合金等の材料も使用可能で
ある。
【0031】第1の磁性層としては、例えば、GdC
o,GdFeCo,GdFe,NdGdFeCo等の垂
直磁気異方性の小さな希土類−鉄族非晶質合金や、ガー
ネット等のバブルメモリ用材料の採用が望ましい。
【0032】第3の磁性層として、例えば、TbFeC
o,DyFeCo,TbDyFeCo等の希土類−鉄族
非晶質合金や、Pt/Co,Pd/Co等の白金族−鉄
族周期構造膜等、垂直磁気異方性が大きく、安定に磁化
状態が保持できるものが望ましい。
【0033】媒体温度が第2の磁性層のキュリー温度近
傍の温度TS に達すると、記録層(第3の磁性層)と移
動層(第1の磁性層)の磁気的結合が切れるため、磁壁
抗磁力が小さく磁壁移動度が大きい第1の磁性層は、単
独で容易に磁壁が移動する。
【0034】第2の磁性層のキュリー温度を100℃以
下に設定すると、再生パワーが比較的小さくても、第1
の磁性層における磁壁の移動量が大となる。これに対
し、第2の磁性層のキュリー温度を140℃以上に設定
すると、再生パワーを大きく設定しなければ磁壁の移動
は起こらず、またその磁壁の移動量も大きい。第2の磁
性層のキュリー温度は、重希土類−鉄族非晶質合金の場
合、組成比により、制御することが可能である。また、
キュリー温度組成比により制御することが可能である
が、飽和磁化と独立に制御するためには、鉄族元素とし
て、Feの一部をCoで置換した材料を用い、置換量を
制御する方法がより好ましく利用できる。
【0035】
【実施例】基板は、光透過性の例えば、ガラス板、また
はポリカーボネート等の樹脂基板よりなり、一方の面に
トラッキングサーボ用のトラック溝が、例えば1.6μ
mピッチをもって形成され、この上に例えばSi34
膜よりなる誘電体膜と更に第1〜第3の磁性層と、更に
その上に保護膜とが例えばマグネトロンスパッタ装置に
よる連続スパッタリングあるいは蒸着によって連続的に
形成される。
【0036】第1の磁性層としては、例えばGdCo,
GdFeCo,GdFeによって構成することができ
る。第2の磁性層は例えば、DyFe,DyFeCo,
TbFe,TbFeCo等によって構成することが可能
であり、第3の磁性層は、TbFe,TbFeCo,D
yFeCo等によって形成することができる。 実施例1 トラックピッチ1.6μmのトラック溝を有するポリカ
ーボネート基板上にSi34 より成る誘電体膜と、G
dFeCo膜から成る第1の磁性層と、TbFeCo膜
より成る第2の磁性層と、DyFeCo膜より成る第3
の磁性層と、熱拡散層としてAlと、Si34 膜より
成る保護膜とを順次マグネトロンスパッタ装置によって
連続スパッタリングにより形成して、光ディスクを作成
した。この場合の各層の厚さ、磁気特性を以下に示す。
【0037】
【表1】 FeCoリッチとは室温でFeCo副格子磁化優勢膜を
示し、Tbリッチとは室温でTb副格子磁化優勢膜を示
す。
【0038】この実施例による光磁気記録媒体を用い
て、本発明における再生パルス光を用いて、C/Nの記
録周波数依存性の測定結果を図4に示す。
【0039】図中の実線は、対物レンズの開口数N.A
=0.50,レーザ波長780nm,線速8m/se
c,記録パワー7mW、記録外部磁界500(Oe)と
し、再生時外部印加磁界なし、再生パワー4mWとした
ものであり、図中の点線は再生パワー1.5mWとした
場合を示す。再生パワーを1.5mWとした場合は、磁
性層をTbFeCo単層とした場合のC/Nの周波数依
存性と同様の結果を示した。このことは、この程度の再
生パワーでは、第2の磁性層のキュリー温度まで加熱温
度が達していないため記録磁区の変化は起こらないもの
と考えられる。これに対して、再生パワーが4mWの場
合は、再生パワーが1.5mWの場合に比較して、磁区
長が0.6μm以下でC/Nは大きく増加し、0.3μ
m以下でもC/Nは低いものの信号成分は得られた。ま
た再生パワー4mWで再生した場所を再び再生した場
合、C/Nは再現していることが確認された。
【0040】次に第1の磁性層、第2の磁性層、第3の
磁性層、熱拡散層の膜厚・組成のうち、第2の磁性層の
キュリー温度のみを、該層の組成を変えることによって
変えた光学的記録媒体のサンプルを作成し、媒体の再生
パワーと磁壁移動量との関係を測定した。
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】 該媒体に再生パワーを変えたときの磁壁移動量の測定に
ついては、以下の方法により行った。
【0043】媒体から、基準となる同期信号を取り出
し、この同期信号をもとに、1パルスだけ信号を記録
し、再生パワーを変えた場合の再生パルスの位置の変化
をタイムインターバルアナライザで測定するものであ
る。同期信号はセクターマークから作成する。測定精度
は、信号を記録する位置がこの同期信号から近ければ近
いどど高くなるので、セクターマークの14T部分に記
録して行った。
【0044】3.5インチ1stISO媒体の14T部
分は、最内周で7μm以上であり十分な長さを有する。
【0045】セクターマーク、記録パルス、再生パルス
およびタイムインターバルの関係を図5に示す。
【0046】また、再生パワーと磁壁移動量との関係を
図6に示す。
【0047】第2の磁性層のキュリー温度が100℃以
下では、再生パワー2〜3mWから磁壁が移動するが、
キュリー温度が140℃,180℃では再生パワーを5
mWにしないと磁壁の移動が開始せず、しかもその移動
量は小さい。
【0048】次に、前記の第2の磁性層のキュリー温度
が80℃の媒体と、該層のキュリー温度が140℃の
媒体とを用いて、本発明における再生パルス光を用い
てC/Nの記録周波数依存性の測定結果を図7に示す。
【0049】測定結果は、対物レンズN.A=0.5,
レーザ波長780nm、線速7mW,記録外部磁界50
0(Oe)とし、再生時外部磁界印加なし、再生パワー
2mWとしたものである。
【0050】の媒体では、再生パワーが2mWでも記
録磁区の変化が起こり、磁区長が0.6μm以下で、C
/Nが大きく増加し、0.3μm以下でもC/Nは低い
ものの信号成分が得られた。これに対しての媒体で
は、0.6μm以下でのC/Nの増加は少なく、0.3
μm以下では信号成分が得られなかった。また2mWで
再生した場所を再び再生した場合、C/Nは再現してい
ることが確認された。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
十分な再生出力を得ることが可能なことから、その記録
情報磁区を十分縮小することができる。このこと自体で
記録密度の向上をはかることができると共に、更にラン
ト部のみだけでなく、グルーブ部にも記録磁区の形成を
行うことができるため、双方に記録磁区の形成を行うこ
とができることにより、更に記録密度を向上することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられる光学的記録媒体の構成図の
1例を示す図である。
【図2】光記録再生装置における各種信号波形を示す図
である。
【図3】光学記録媒体の模式的断面図の1例である。
【図4】実施例1の実験におけるC/Nの記録周波数依
存性を示す図である。
【図5】実施例1の実験におけるセクターマーク、記録
パルス等の関係を示す。
【図6】実施例1の実験における再生パワーと磁壁移動
量の関係を示す。
【図7】実施例1の実験における記録周波数依存性を示
す図である。
【符号の説明】
11 基板 12 誘電体膜 13 第1の磁性層 14 第2の磁性層 15 第3の磁性層 16 熱拡散層 17 誘電体膜 18 表面保護層 19 磁壁 20 再生用の光ビームスポット 21 磁壁の移動方向 22 媒体移動方向

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも、第1、第2、第3
    の磁性層が順次積層されている光学的記録媒体であっ
    て、第1の磁性層は、第3の磁性層に比べて、相対的に
    に磁壁抗磁力が小さく、磁壁移動度が大きな垂直磁化膜
    からなり、第2の磁性層は第1および第3の磁性層より
    キュリー温度が低い磁性層からなり、第2、第3の磁性
    層は垂直磁化膜である光学的記録媒体において、第3磁
    性層上に第2の磁性層と接する側とは反対側に直接もし
    くは誘電体層を介して熱拡散層が形成され、前記誘電体
    層は前記1〜3磁性層よりも熱伝導率が小さく、熱拡散
    層は前記1〜3の磁性層より熱伝導率が大きい構成とし
    たことを特徴とする光学的記録媒体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の熱拡散層の熱伝導率が
    50W/m・K以上であり、比熱が0.2J/(g・
    K)以上であることを特徴とする光学的記録媒体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の熱拡散層の厚さが10
    0nm以下であることを特徴とする光学的記録媒体。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の光学的記録媒体におけ
    る第2の磁性層のキュリー温度を100℃以下とするこ
    とを特徴とする光学的記録媒体。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の光学的記録媒体から記
    録情報を再生する方法であって、光ビームを光学的記録
    媒体に対して相対的に移動させながら前記第1の磁性層
    の側から照射し、少なくとも前記第2の磁性層のキュリ
    ー温度よりも高い温度領域を有する温度分布とすること
    によって、第1の磁性層に形成されている磁壁を移動さ
    せ記録情報を再生することを特徴とする再生方法。
  6. 【請求項6】 前記請求項5の再生光としてパルス変調
    された光を用いることを特徴とする再生方法。
  7. 【請求項7】 パルス変調された前記再生光の変調周期
    を、再生信号の情報単位の周期よりも短く設定する請求
    項2に記載の再生方法。
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WO1999039342A1 (fr) * 1998-01-30 1999-08-05 Sony Corporation Support d'enregistrement magneto-optique et procede de reproduction de signaux
US6628574B1 (en) 1998-01-12 2003-09-30 Hitachi Maxell, Ltd. Reproducing method and reproducing apparatus using plural light beam powers for transferring a magnetic domain

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