[发明专利]高分辨率光学信息存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及光学信息记录的领域。

背景技术

当人们试图增加在光盘上记录的信息密度时，这个目标通常受到信息读取装置的性能的限制。基本原理是写到光盘上的物理信息不能被很容易地读取，如果其尺寸小于用于读取这个信息的光学系统的分辨率的限度。通常，当用650nm波长、数值孔径为0.6的红色激光读取时，一般没有希望能正确读取尺寸小于0.4微米或0.3微米的信息。

然而，已经发明出所谓的超分辨率方法来读取物理尺寸小于或甚至远小于波长的信息。这些方法是基于特定材料的非线性光学特性。术语“非线性特性”理解为该材料的特定光学性能随着其接收的光强度的变化而变化。通常导致这种变化的直接原因是由于照射产生的加热：正是读取激光自身将在小于读取激光点的尺寸上通过热效应、光学效应、热光效应和/或光电效应局部改变该材料的光学性能。因为性能上的变化，在这个非常小容量中存在的光学信息变得可探测，而如果没有这种变化其将不可能被探测。

这个现象原理上是基于所用的读取激光的两个性能：

-首先，激光是非常高度集中的，从而具有极小的横截面(波长级的)，但是其功率分布是Gaussian分布，在中心非常强但周边极度减弱；以及

-其次，选择读取激光功率使得在一小部分横截面上，在激光束的中心的功率密度，显著改变这一层的光学性能，而在这部分横截面之外的功率密度不显著改变该光学性能；改变该光学性能使得可以读取如果没有这种改变而不能被读取的信息。

例如，所述光学性能的改变是在读取由光盘上形成的物理标记组成的比特需要激光束正好透射到该物理标记上的情况下，增加光学透射。因此将非线性层置于激光束透射到物理标记的路径中。激光束的中心可以穿过该层直到所述标记，因为随着光穿过该层，入射光的强度使得该层更加透明，而激光束周边将穿不过去，因为其没有足够改变该层的光学指数而使其更透明。因此似乎已经使用了穿过比其波长所允许的更窄的直径的光束。

已经有很多理论提议来开发这些原理，但是还没有应用到工业上的。专利US 5153873重复了这个理论。专利US 5381391给出了一个具有非线性反射性能的膜的实例。专利US 5569517提出了多种经历结晶相变化的材料。

目前提供最多选择的一种技术是使用氧化铂(PtO_x)层，其夹在两个硫化锌/氧化硅化合物层之间，这整个组件插在两个AgInSbTe或GeSbTe化合物层之间，这个组件再插在硫化锌/氧化硅化合物层之间。所述AgInSbTe或GeSbTe材料具有的性能包括在强激光照射的作用下发生相变化。在以下文献中有实例：Applied Physics Letters Vol.83，No.9，Sept.2003，Jooho Kim等人的“Super-Resolution by elliptical bubble formation with PtOx andAgInSbTe layers”，Japanese Journal of Applied Physics Vol.43，No.7B，2004，Jooho Kim等人的“Signal Characteristics of Super-Resolution Near-fieldStructure Disc in Blue Laser System”，和在同一个期刊上，Duseop Yoon等人的“Super-Resolution Read-Only Memory Disc using super-ResolutionNear-Field Structure Technology”。

在这些文献中描述的结构主要依赖于封闭在层之间的氧化铂膨胀气泡(expansion bubble)的产生。这些气泡在激光写入期间形成，可在读出期间识别，读取激光的波长甚至等于气泡尺寸的数倍。

然而，这些气泡很难产生，而且特别难以控制气泡的体积。还特别难以调节激光功率以获得读出时的超分辨率效果：太低的激光功率得不到结果，而太高的激光功率显著降低可能的读取周期数。

发明内容

本发明提出了一种简单得多的结构，其较容易操作，需要适当的读取激光功率水平，并能够经历很多读取周期而没有显著降低读取信号。本发明的结构直接依赖于特定材料的非线性特性，而不需要使其经受很难控制的气泡膨胀过程。