[发明专利]具有多层可重写相变记录层的光学数据存储系统

说明书

发明领域

总的来说，本发明涉及光学数据存储系统，更明确地说，本发明是关于利用多记录层光学介质的系统。

发明背景技术

光学数据存储系统，例如光盘驱动系统可在光学介质上存储大量数据。通过把激光束聚焦到光学介质记录层，然后探测被反射的光束，就可访问所存的数据。

在一次写入多次读出(WORM)的系统中，用激光在记录层上造成永久性的记号来写入数据。一旦数据被记录在介质上就不能擦除。一个例子是相变WORM系统，它利用相变合金作为记录材料，利用激光束来写入数据，其写入的过程是，把相变介质局部地从第一结构相转变为第二结构相。因为介质被设计成不能轻易地从第二结构相转变回第一结构相，从而造成永久被记录的数据位，这就实现了WORM的功能。

与此不同的是，可逆或可重写相变系统利用有两个稳定相的介质。通过把介质上的一个小的局部区域转变为一稳定相，就把数据位存储到介质上。通过把写入的区域返回到起始相，就能擦除数据位。起始相通常为结晶相，激光束通过把数据层的局部材料转变为稳定的非晶相，来写入数据。办法是：当结晶区域被加热至高于熔点，然后再迅速冷却，以至无序结构在适当的位置被固定下来，从而形成非晶结构。以后可以通过把非晶相变回起始结晶相来擦除数据位。其办法是，当非晶区域被加热至或高于其结晶温度并保持此温度，或者将该非晶区域熔化，然后再缓慢地冷却，直至该区域完成结晶。在这类相变系统中，利用介质中结晶区与非晶区反射率的差别来读出或探测出所记录的数据。

可逆或可重写相变光学记录系统是已知的，在这系统中，起始态或未写态是数据层的非晶相，而已写态或记录态是结晶相。这类光学记录系统经常称为“反写”系统。美国专利5,383,172描述了一种反写系统，其中，按特定形状产生激光脉冲，以消除数据层的已写结晶相。所谓特定形状的脉冲是指按下述原则所决定的脉冲功率与脉冲持续时间，即，要防止数据层上要擦除的已写数据紧邻的未写非晶区域发生结晶。

为了提高光盘的存储容量，已提出了多记录层系统的方案。通过改变透镜焦点的位置，可以访问具有两个或更多记录层的光盘的空间上相隔离的不同的记录层。激光束透过近记录层以便对远记录层作读、写数据的操作。多记录层光盘要求处在盘面与最后或最远的记录层之间的各中间记录层是透光的，所谓盘面是指激光入射的面。这种方案的例子见美国专利5,202,875、5,097,464和4,450,553。IBM的1995年6月30日申请的，系列号为08/497,518的待批申请描述了多数据层光学记录系统，其中各个记录层由相变WORM材料形成。

在可重写相变盘上应用多记录层的一个问题是：一般的可重写结构是为单记录层应用而设计的，因此透明度非常低。此外，为了改善记录层的散热，通常的结构要有一散热金属反射层紧贴着记录层。在通常的可逆相变结构中，金属反射层是不透光的，因此不可能在远记录层上作写操作。而且，如果去掉紧贴着中间记录层的金属层以便使结构透光，则记录层失去了适当的散热特性，而此特性对结晶相到非晶相的转变是至关重要的。这样，记录层就失去了作为可重写相变记录层的功能。

所需要的是这样一种多记录层可重写相变光学数据存储系统，它能从接近入射激光的记录层获得良好的信号，同时又允许以合理的激光功率对所有的记录层进行写和擦除的操作，并且这些记录层不必有与其近贴的金属散热层。

发明方案概述

本发明是多记录层可重写相变光盘和光盘驱动系统。光盘有一透光的衬底，激光入射于该衬底。所述衬底支承着起码两组空间上分隔的多层记录叠层，每个叠层包括可逆或可重写相变材料活性记录层。所述光盘或是空气间隙结构，其中每一记录叠层由各自的衬底支承，这些衬底由空气间隙分隔开，或是实心结构，其中固体的透光隔离层把记录叠层分隔开。激光从衬底入射，最靠近此衬底的记录叠层包括反写型可逆相变材料(即有非晶起始相的相变材料，利用激光加热，使数据区转变为结晶相来进行记录)。第一记录层有一介电层与其接触，此介电层的折射率高于此相邻的记录层，并起着光学干涉膜的作用，用于在记录叠层中引起相长的光学干涉效应。光学干涉膜使记录叠层的对比度、反射率和透明度优化。光学干涉膜也是非吸光性的，从而使激光能通过它而聚焦在远记录叠层的记录层上。这允许以合理的激光功率在远记录层上进行写操作。

为了充分理解本发明的性质和优点，请结合附图参考下面的详细描述。

附图简述

图1是本发明的具有多记录层可重写相变光盘的光盘驱动系统的原理图。