[发明专利]光学数据存储

说明书

该发明与光学存储装置有关，尤其与包含大量数据存储层的装置有关。

光学数据存储由于能非常经济地存储大量数字型数据，并能快速准确地恢复大量这类数据而被人们所接受。例如，光盘(CD)和由此产生的产品为这种能力提供了丰富的证据。

虽然CD和其它通常的平面光学存储装置能存储相当数量的数据，但它们通常只在二维空间里进行数据的存储。因此显然限制了它们的存储能力。由于这个原因，人们在利用分层介质的基础上，尝试各种不同方法进行三维存储。但迄今为止，所提出的这些方案有许多缺点，例如需要高强度的光穿透多层介质，在那些从某一层所恢复的信息和在另一层尤其是相邻层记录的信息之间产生不希望的串音，频繁地需要复合光和/或电开关和调制或高复杂性的区分电路以便在恢复时将存储在一层中的数据从存储在相邻层中的数据中解读出来。

另外由于光学存储装置本质上是圆盘形的，需要被转动着通过读出头，因此当装置被加到一定速度，及读出头被移到正确位置时，有一因旋转产生的时间延迟。

该发明的目标是提供一分层的光学数据存储装置，在该装置中，至少减少以上提到的缺点中的一个缺点。

该发明提供了一种光学数据存储装置，该装置包含大量并排放置，每层都能存储数字化数据的数据存储层；为使询问能量通过上述层，并对从该装置中出射的能量进行探测，而将询问能量指引入上述装置的媒介。该发明以光学媒介为特征，利用有选择地加在上述层上的选择能量，有选择地使存储于被选定层上的数据能够影响该询问能量。这些存储层中，至少有两层与配合准直其传输方向上的询问能量的媒介有关。

一般地，尽管不是必须地，询问能量的传输方向是在存储层的正方向。在一个相当好的布置方式中，每一层由一叠压片形成，该叠压片包括两层，一层包含数据存储层，另一层用于准直。

准直可通过在询问能量传输方向上的分子排列实现，或通过被合适定向的玻璃光纤或其它传光元件实现。

另外，或作为另一种选择办法，询问能量可通过装置以外的媒介，例如微透镜阵列，进行准直。

询问能量最好是宽谱带的光，它能够以辐通量大的光束入射到装置上，但是根据该发明中一个被认为有发明性的特别有益的特征，该光利用一个电子斩波器，在该装置的一个上表面上方，被扫描到一预定图案上，斩波器是一薄膜晶体管(TFT)阵列或一液晶空间光调制器，具有高速开关能力的铁电液晶装置更好一些。

存储于每个给定层的数据最好被以希望的形状和结构印在一塑料材料的薄层上，形成一个微小的压痕，以构成该装置的一个元素，这样的压痕是用与制造CD相类似的技术来制造的。在制造CD时，待存储数据由二进制的“0”和“1”组成，压痕最好只被印在欲存储一个二进制值，即“0”的地方。

压痕最好由通常对询问能量大致透光的材料所填充，并且该材料至少近似与基底材料的折射率相匹配，但是当它被一具有预定波长特征的选择能量所照射时，它对该询问能量大体上又是吸收的。

另一种选择方法是，在所有存储位置制造压痕，而不考虑待存储的二进制值，但是只有那些欲存储二进制值之一(即“0”)的位置上的压痕才被上述材料所填充。作为一种进一步的选择方法，这两种二进制数值被印制成各自独立不同尺寸的压痕，这种情况下，尺寸之一或两个尺寸的压痕都可被前述材料所填充。然而如果所有压痕都被这样填充，必须使该装置能够区分所存的二进制值，这些值是基于：在各个与这些值相关的压痕之间，尺寸有差别。

或者，数据可被记录为一与一存储层所承受的挤压过程有关的应力图形。

重要的是，为了使存储于正好被选中的层中的数据能修改到达探测媒介路径上的询问能量，存储层应能被上述选择能量从一个或多个边缘有选择地照明。

最好提供一个该选择能量的共有光源，前面所指的任何种电子开关斩波器插于共有光源和该装置之间，以便允许上述选择能量有选择地照射到装置各层边缘。

选择能量可包括基本上为单色的光或一规定波长范围的光，或组合波长的光。它能横穿过一所选层，通常与询问能量通过该装置的通道方向相垂直，能与填充于上述压痕中的材料相互作用，使上述材料对询问能量大体呈吸收性。

此后，那些由于选择能量的辐射而对询问能量大致呈吸收性，或对询问能量产生一有特征性影响的材料，被称为“光学活性材料”。

如果愿意的话，询问能量的振幅可在一特征频率上被调制，以使它能被更简单和/或更有效率地从外部能量中探测和区别开来。类似地，如果愿意的话，选择能量也可被调制，并且如果询问能量和选择能量都被调制，在这两种调制之间，可能会有，也可能没有一谐函数的或其他形式的同步关系存在。