[发明专利]包括转化的超分辨率凹坑和平台的光学存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学存储介质，其包括基底层、数据层和具有在数据层之上布置的超分辨率(super-resolution)结构的非线性层。数据层具体地包括具有高于拾取器的衍射极限的尺寸的凹坑和平台和低于所述衍射极限的尺寸的凹坑和平台，所述拾取器用于读取如在数据层上布置的数据。

背景技术

光学存储介质是这样的介质，其中例如借助于集成在拾取器内的激光器和光学检测器(例如，光电探测器)以光学可读方式存储数据。当读取存储介质上的数据时，检测器用于检测激光束的反射光。同时，已知多种光学存储介质，其利用不同的激光波长操作，并且具有不同大小用于提供从低于1吉字节直到50吉字节(GB)的存储容量。格式包括如音频CD和视频DVD的只读格式、如CD-R和DVD-R的写入一次光学介质、以及像CD-RW、DVD-RW和DVD+RW的可重写格式。数字数据沿着介质的一层或多层的轨道存储在这些介质上。

目前具有最高数据容量的存储介质是蓝光盘(BD)，其允许在双层盘上存储直到大约50GB。为了蓝光盘的读写，使用具有405nm的激光波长和0.85的数值孔径的光学拾取器。在蓝光盘上，使用320nm的轨道间距和从2T到8T或9T的标记长度，其中T是信道比特长度，并且其中2T与138-160nm的最小标记长度对应。

如由阿贝定理描述的光学仪器的空间分辨率极限是大约λ/2NA，其对于具有激光波长λ＝405nm和数值孔径NA＝0.85的蓝光型拾取器是λ/2NA＝238nm。对于用于读出蓝光盘的高频(HF)数据信号的拾取器的衍射极限，当激光束在蓝光盘上的轨道的凹坑和平台上移动时，因为差分信号检测所以可以获得更高分辨率。通过提供用于HF读出信号的参考电平，根据凹坑和平台的不同反射率，可以检测非常小的幅度改变，这允许用具有大约λ/4NA＝120nm的尺寸的蓝光型拾取器检测凹坑。

与蓝光盘相比，具有超分辨率结构的新的光学存储介质提供在一个维度上将光学存储介质的数据密度增加2到4倍的可能性。这通过包括非线性层是可能的，该非线性层放置在光学存储介质的数据层之上，并且其显著地减小用于从光学存储介质读取或写入光学存储介质的光斑的有效尺寸。非线性层可以理解为标记层，因为它布置在数据层之上，并且对于一些特定材料，仅仅激光束的高强度中心部分可以穿透标记层。此外，半导体材料(例如，InSb)可以用作非线性层，其在聚焦的激光束的中心部分展示更高的反射率，并且其中心反射率依赖于对应的数据层的凹坑结构。因此，超分辨率效应允许在光盘的标记中记录数据并读取在光盘的标记中存储的数据，所述光盘的标记具有低于对应的光学拾取器的λ/4NA的衍射极限的尺寸。

非线性层通常称为超分辨率近场结构(超级RENS)层，这是因为假定对于一些特定材料，减小激光束的有效光斑尺寸的光学效果是基于数据层和非线性层的标记和空白之间的近场相互作用。已知包括超分辨率近场结构的超级RENS光盘，该超分辨率近场结构由金属氧化物、聚合物化合物或包括GeSbTe或AgInSbTe的相变层形成。

发明内容

一种光学存储介质，包括：基底层；数据层，其具有在基底层上的轨道中布置的带有数据的凹坑/平台数据结构；以及非线性层，其具有在数据层上安排的超分辨率结构，其中数据结构包括具有高于用于读取数据的拾取器的衍射极限的尺寸的凹坑和平台，以及具有低于衍射极限的尺寸的凹坑和平台。具有低于衍射极限的尺寸的平台被转化为凹坑，而具有低于衍射极限的尺寸的凹坑被转化为平台，其中转化为凹坑的平台和转化为平台的凹坑由辅助平台和/或凹坑包围。超分辨率结构具体包括当用拾取器的高强度激光束照射时，提供“孔径”型超分辨率机制的相变材料(例如硫族化物材料)。在转化的凹坑和平台具有低于衍射极限的尺寸的情况下，为光学存储介质上的最小凹坑和平台提供转化的数据结构，以便解决当读取光学存储介质上的数据时，读出信号的最小凹坑和平台的转化的信号的问题。这允许对在光学存储介质的数据层的轨道上布置的数据的正确解码。

在优选实施例中，转化的平台通过辅助平台与之前的凹坑隔开，并且通过辅助平台与随后的凹坑隔开，而转化的凹坑通过辅助凹坑与之前的平台隔开，并且通过辅助凹坑与随后的平台隔开，其中辅助平台和辅助凹坑具有低于衍射极限的尺寸。例如，辅助平台具有对应于1T平台的尺寸，而辅助凹坑具有对应于1T凹坑的尺寸，并且将转化的凹坑之前的衍射平台或之后的衍射平台缩短对应于辅助凹坑的长度的长度，而将转化的平台之前的衍射凹坑或之后的衍射凹坑缩短对应于辅助平台的长度的长度。具有低于衍射极限的尺寸的轨道的凹坑和平台具体地是2T和/或3T凹坑和平台，其中衍射极限被定义为λ/4NA。