CN102318006A - 高功率的光盘驱动器 - Google Patents

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D·P·汉森
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R·T·帕金斯
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Abstract

本发明公开了一种高功率的光盘驱动器。所述驱动器构造为传送根据DVD 1X写速度所测量的，第一次接触所述光盘的表面时，至少具有大约25mW功率的激光能。

Description

高功率的光盘驱动器
本申请要求于2008年11月28日提交的标题为“HIGH POWEROPTICAL DISC DRIVERS”的美国临时专利申请61/200,449的权益，其内容以参考方式包括进本发明。
技术领域
本发明涉及能够传送高功率能量至光盘表面的光盘驱动器。
背景技术
光盘驱动器广泛地用于向光盘写数据和从光盘读取数据。目前商业上重要的光盘介质包括CD(光盘)、DVD(数字视频盘)、和蓝光(Blu-ray)格式。
光盘驱动器发展中的共同主题已经成为降低接触光盘的激光能功率。该范例因几个非常有说服力的原因已经被采用。首先，降低功率转变为降低成本，同时包括生产成本和消费者的最终成本。第二，大多数光盘介质含有有机染料的使用，一旦暴露于高能量激光，使用的有机染料就可以光致分解(或“漂白”)。使用低功率的激光减少了磁盘内容退化的可能性。第三，激光器功率影响磁盘驱动器的尺寸和重量。更高功率的激光器比更低功率的激光器更大和更重。产业趋势是走向更小和更轻的电子组装置，尤其是在笔记本计算机。
磁盘驱动器激光功率通常报道称之为激光器或激光二极管本身的功率，而不是来自影响/撞击(impact)光盘的最终物镜的实际功率。由于任一光学系统的固有损耗，激光器的功率通常远高于磁盘表面的功率。由于激光束分离还可以有意地转移功率，或是光程无效率而使得功率有所损耗，光程无效率由于降低成本等原因是可以容忍的。以下是据报道的用于光盘的高功率激光器和激光二极管的几个实例。
苹果电脑公司(Apple Computer)的POWER MAC
Figure BPA00001408363800011
G3和G4使用具有半导体砷化镓(GaAs)52mW激光器的DVD-RAM驱动器，但是来自物镜的功率只有1.0mW(通常用于读取)和17.68mW(用于写入的最大值)。相似地，苹果电脑公司的CD-ROM、CD-R、CD-RW、和CD-DA驱动器具有半导体砷化镓激光器和额定功率为0.3mW的PIN二极管混合式，以及来自物镜的功率是0.18mW(有代表性的)和2mW(最大的)。该信息包含在苹果电脑公司的题名为“POWERMACINTOSH
Figure BPA00001408363800021
G3和G4：About the DVD-RAM Drive”的支持文件中(最后修改日期是2008年10月8日)。
索尼公司的CX-News因特网杂志讨论了CD-R/RW系统中的250mW半导体激光二极管，和用于DVD+R/RW和DVD-R/R的100mW半导体激光二极管(卷31；无日期)。并没有报道磁盘表面的功率。
Asthana等人讨论了由于磁头效率造成的8-20mW的“磁盘上的”功率与激光器中的16-40mW的功率如何一致的(IBM J.Res.Dev.，40(5)(1996))。磁盘的激光器功率一定是紧紧地控制的。讨论了热短路，其中由写第一个标记而在磁盘中产生的热会干扰写入第二个邻近标记。作者提及了“在磁盘中的”高功率脉冲会产生不希望有的需要一定时间才能消散的磁盘发热。
已经报道了用于光盘系统的多种蓝紫色激光器。Sanyo在2003年宣布了高功率的蓝紫色激光二极管(三洋电气(Sanyo Electric)公司于2003年3月23日发布的新闻稿)。光输出被描述为50mW连续的光输出或100mW脉冲的光输出。并没有报道磁盘表面的功率。
蓝紫色激光二极管被描述为在脉冲工作状态下60℃时可靠地工作超过1000个小时，光输出功率为100mW(SPIE会议主题丛刊；2004年4月18日-4月21日)。并没有报道磁盘表面的功率。
可以调整或校准激光功率，从而满足特定磁盘的性能规格，如在EP专利公开2006/049749(2006年5月11日公开)所描述。使用多种功率调整可以在磁盘中创建标记。在向磁盘写入所需数据之前，可以比较标记的反射比从而调整激光功率。段落【066】讨论了实例，其中具有工作范围为40mW的激光器的激光功率范围是总量的10％-20％，或多达4mW-8mW。
Sanyo报道了蓝紫色激光二极管，其在脉冲工作状态下的光输出是450mW(Tech-on！；2008年10月6日)。建议该激光器供12X四层蓝光刻录机使用。并没有报道磁盘表面的功率。
美国专利7123641(2006年10月17日发布)提供了具有堆叠层的半导体激光器，设计该半导体激光器降低了有源区的载波泄露，并降低了上部引导层的载波溢出。该激光器描述为在70℃时230mW的脉冲下可稳定工作5000小时。该专利建议在光盘单元中使用该激光器(如在专利的图9中所示)。光盘单元描述为在高于传统单元光功率的光功率下工作，但并没有报道磁盘表面的功率。
申请人使用PULSTEC
Figure BPA00001408363800031
ODU-1000系统(为了发展CD、DVD、和蓝光光盘技术和材料由日本Pulstec公司设计市售的分析研究工具)的研究和实验已经示出典型的DVD+RW磁盘(例如)需要小于7mW的红色激光功率以底部DVD写速度(通常被称为1X写速度)向磁盘中写入数据。通过能够输出大约20mW光的激光二极管可以实现典型的光效率。更功率的激光二极管用于使写速度更快。所需激光功率可用速度大约以线性方式来衡量，因此4X写速度(底部速度的4倍)将要求磁盘表面的功率大约是27mW，和激光二极管的输出大约是80mW。使得所有类型的可记录光学介质的写速度更快，这已经成为光盘驱动器中更高功率的激光二极管的主要驱动程序。
当然，回读核对数据不要求更高的功率。在数据读取过程中磁盘表面的典型功率小于1mW。这表明写数据和读数据过程具有基本上不同的限制。
申请人关于可选光盘材料的研究和实验已经导致对光盘驱动器的需求，为了将数据记录在更耐用材料，该光盘驱动器可以传递更高功率的激光能至光盘表面。该需求根本上不同于增加写速度的需求。市售磁盘驱动器的调查未能揭露任何要求充分地传递高功率至磁盘表面的产品。因此，存在着一种当需求，即写数据时可以传递高功率至光盘表面的磁盘驱动器系统。
发明内容
本发明公开了可以传送高功率至光盘表面的光盘驱动器。该驱动器被构造成根据DVD格式磁盘的1X写速度所测量的，激光能第一次接触光盘表面时，其具有的功率至少大约为25mW。还可以获得CD、蓝光、或其他格式的最小能量图。
附图说明
以下附图构成本说明书的部分，以及包括这些附图，从而进一步说明本发明的某些方面。结合这里提出的具体实施例的详细说明，并参考这些附图的一个或多个可以更好地理解本发明。
图1示出了具有一个激光器和一个光学头的光盘驱动器系统。
图2示出了具有两个激光器和两个光学头的光盘驱动器系统。
图3示出了类似于图1或图2中的光盘驱动器作为用于向光盘介质写入数据和从光盘数据读取数据的系统的部分。
图4示出了用于在传统的光盘介质中记录数据的每个标记能量和用于在根据本发明实施例的具有高功率磁盘驱动器的光盘介质中永久记录的每个标记能量的对比表格。
图5示出了使用光盘驱动器通过传递高功率/能量至介质而将数字数据记录在光盘介质的方法的方框图。
具体实施方式
尽管用“包含”各种部件或步骤(被解释为意思“包括但不限于”)来描述结构和方法，但是结构和方法还可“本质上由各种部件和步骤组成”或“由各种部件和步骤组成”，这种术语应该被解释为本质上定义被连接的元件组。
材料
以下描述的光学信息介质一般可以是任意形状和任意尺寸。介质一般形状上是平的和圆的。目前想象的尺寸是直径为大约8cm、大约12cm(像传统的CD或DVD)、大约13cm、大约20cm、大约10英寸(大约25.4cm)、大约26cm、和大约12英寸(大约30.48cm)。
以下描述的光学信息介质一般包括至少一个支撑基片。该支撑基片一般可以是与光学信息存储中使用的相兼容的任意材料。广泛使用具有理想的光学特性和机械特性的聚合物或陶瓷材料。支撑基片一般包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化铝、或其混合物。如果基片透明度不理想，那么可以使用金属基片。也可以使用其他光学透明塑料或聚合物。可以从具有充足的刚度或硬度的材料中选择支撑基片。刚度或硬度一般以每单位面积的压力单元的杨氏模数测量，以及优选地大约是0.5GPa至大约70GPa。硬度值的具体示例约是0.5GPa、1GPa、5GPa、10GPa、20GPa、30GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa，以及在这些值的任两个之间的范围。可以从折射率大约在1.45到1.70之间的材料中选择支撑基片。折射率的具体示例包括大约1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7，以及在这些值中任意两个值之间的范围。
基片优选地包含不易受寿命老化影响的材料。目前优选的材料是聚碳酸酯、玻璃、和二氧化硅(熔融石英)。
支撑基片一般可以是任意厚度。基片厚度可以选择为驱动器性能的函数：1.2毫米厚的基片与CD驱动器兼容，0.6毫米厚的基片与DVD驱动器兼容，和0.1毫米厚的基片与BD驱动器兼容。历史上地厚度被选择成为了在读过程和写过程期间，保持旋转主体在合理的限度内，同时维持基片必要的平滑和坚硬，从而保持数据层焦点对准。
数据层可包含碳、无定形碳、类金刚石碳、碳化硅、碳化硼、氮化硼、硅、非晶硅、锗、非晶锗、或其组合。无定形碳是稳定的物质，其需要相当数量的活化能改变其光学特性。该特性使得无定形碳不受典型的热和化学动力学老化过程的影响。无定形碳还具有良好的耐化学性，和高度的石墨(SP2)型碳。用于数据层的材料的其他示例包括金属、金属合金、金属氧化物、玻璃、和陶瓷制品。
数据层的金属可包含至少一种金属或金属合金、或本质上由至少一种金属或金属合金组成。金属可包含两种或多于两种金属或金属合金的混合物。金属和合金的示例包括碲、碲合金、硒、硒合金、砷、砷合金、锡、锡合金、铋、铋合金、锑、锑合金、铅、铅合金。碲合金的示例包括TexSe100-x、TexSe100-x(其中X小于或等于95)、Te86Se14、Te79Se21、TexSb100-x、TexSb100-x(其中X小于或等于95)、TexSeySbz、TexSeySbz(其中X+Y+Z＝100)、TexSeySbz(其中X+Y+Z＝100，Y是10-30，以及Z是5-20)、Te75Se20Sb5、Te72.5Se20Sb7.5、TexSeyInz、TexSeyInz(其中X+Y+Z＝100)、TexSeyInz(其中X+Y+Z＝100，Y是10-30，和Z是5-20)、Te75Se20In5、Te72.5Se20In7.5、TexSeyPbz、TexSeyPbz(其中X+Y+Z＝100)、TexSeyPbz(其中X+Y+Z＝100，Y是10-30，和Z是5-20)、Te75Se20Pb5、Te72.5Se20Pb7.5、TexSeySnz、TexSeySnz(其中X+Y+Z＝100)、TexSeySnz(其中X+Y+Z＝100，Y是10-30，和Z是5-20)、Te75Se20Sn5、Te72.5Se20Sn7.5、TexSeyBiz、TexSeyBiz(其中X+Y+Z＝100)、TexSeyBiz(其中X+Y+Z＝100，Y是10-30，和Z是5-20)、Te75Se20Bi5、Te72.5Se20Bi7.5、TeGeAs、TeGeSbS、TeOxGe、TeOxSn、Pb-Te-Se、Pb-Te-Sb、As-Te、和Ge-Te。其他合金的示例包括As-Ge、Ge-Se、GeS、SnS、Sb-S、BixSb100-x、BixSb100-x(其中X小于或等于95)。合金的其他示例包括GeS、As2S3、SnS、Sb2S3、Sb20S80、GeSe、As2Se3、SnSe、Sb2Se3、Bi2Se3、GeTe、Ge10Te90、As2Te3、SnTe、Sb2Te3、PbTe、Bi2Te3、As10Te90、As32Te68、InTe3、In2S3、CdTe、和In2Se3。额外的金属和合金包括镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)、不锈钢、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、蒙乃尔铜-镍合金(通常用于海洋应用的镍、铜、和铁的合金)、硅(Si)、AuSi、CuNi、和NiCr。
数据层材料可以是多种材料的任一种或材料的组合，所述材料包括硅、钪、钛、钒、铬、铁、钴、镍、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、钽、锇、铱、铂、及其合金。这些元素和/或特性的范围一般定义了元素的族或类，这些族或类对于形成根据本发明实施例的数据层是有用的。尽管材料可以由数据层的单一元素组成，但是也可以使用包括合成物、混合物、和合金的元素组合。
这里描述的元素和材料族的一个优点是它们通常不会引入负效应，为了缓和该负效应需要介质中的额外层。可选地规定，通常可以省略传统的光学介质堆栈中一般所需的一个或多个层。例如，由于数据层中使用的材料是抗腐蚀的，通常可以省略保护层。这里所述的材料还具有充足的光学衬比，从而通常可以省略保护层。由这里所述材料形成的数据层还可充当良好的吸收器和耗散器，以便通常也可以省略单独的吸收层和单独的耗散层。结果是本发明的实施例的光学信息介质中的层堆栈非常简单。
数据层一般可以是任意厚度。数据层厚度提供光学吸收。厚度下限可以是大约10nm或大约20nm。厚度上限可以由修改数据层所需的能量而确定，并且将依赖于所选择的材料而变化。上限的一个示例是大约100nm。示例厚度大约是10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，和在这些值中任两者之间的范围。厚度值理论上可以计算为λ/2n，其中λ是读波长，和n是层的折射率。
数据层一般可以是任意厚度。一个示例厚度下限可以大约是2nm。一个示例实例厚度上限可以大约是250nm。示例厚度大约是2nm、4nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、25nm、26nm、28nm、30nm、32nm、34nm、35nm、36nm、38nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm，和这些值中任两者之间的范围。
本发明的一个实施例是针对可以传送高功率至光盘表面的光盘驱动器。高功率允许使用传统的磁盘驱动器无法有效写入的磁盘材料的使用。这些材料比传统的磁盘材料更持久耐用，使得开发出长期档案数据存储器。使用高功率还可使得形成新的写策略，从而优化光盘的性能。此外，高功率还要求使用新的写策略能够使得写入数据更快或传输数据率更高。然而，这些高功率将从相当高的底部功率(basepower)开始，可能导致需要大约1瓦特或更高的激光功率。在某些情况下，可以使用具有2瓦特或更高的底部激光功率的激光器。
应当理解的是，根据本发明的实施例的光盘驱动器一般是针对非分析型仪器。高功率光盘驱动器可以是任意的光盘读驱动器和/或光盘写驱动器，并不包括开发诸如分析研究工具PULSTEC
Figure BPA00001408363800071
ODU-1000的写策略的优化工具。根据本发明的实施例的高功率磁盘驱动器一般不包括示波器或优化软件。这种高功率磁盘驱动器一般具有很少或没有用于测量和/或输出多种误差测量至用户的模块。
例如在一个实施例中，高功率驱动器可以是来自日本Pioneer公司的光盘记录器/读出器，其具有的记录激光器的最大额定功率大约是60mW至250mW或更多范围内的任一值。具有大容量激光功率的任何制造(make)和模型的其他光盘驱动器可以修改为高功率的光盘驱动器。具有这种大容量激光器的光盘驱动器可以构造为提供高功率的光盘驱动器。也就是说，如果驱动器修改为至少在这里所述的某些范围内传送磁盘表面的功率(无效率损失之后)，那么这些驱动器可以被认为是根据本发明的实施例的高功率驱动器。这种驱动器的修改包括重构固件。其他修改可包括提供在驱动器中更有效的光学器件(optics)和/或改变硬件电路。
如图1中所示，高功率的光盘驱动器5可包含外壳10、至少一个激光能量源15、至少一个物镜20、至少一个数据编码器25、和至少一个光盘旋转机构30。激光能量源15、物镜20、和光盘旋转构件30是都布置在外壳10内。激光能量源15产生激光能，并可操作地连接物镜20，从而传送激光能至由光盘旋转构件30支撑的光盘23的表面。光盘驱动器5被构成成根据DVD 1X写速度所测量的，激光能第一次接触光盘23表面时，其具有至少约18mW、至少约19mW、至少约20mW、至少约21mW、至少约22mW、至少约23mW、或至少约24mW的功率。在另一个实施例中，光盘驱动器5被构成成根据DVD 1X写速度所测量的，激光能第一次接触光盘23表面时，其具有至少约25mW的功率。对于更高的写速度，则需要更高的功率。磁盘驱动器5包括控制电子器件、读/写电子器件、和接口。磁盘驱动器5还包括光学头单元/光学拾取头单元(“OPU”)35，其可包括激光器15、光学器件、跟踪马达、和滑动机构。光学物镜配件构成OPU的子集，并且包括光学部件、放大器、和光盘驱动器5的二极管。这种系统的各种部件是众所周知的，这里并没有具体示出和说明。例如光学器件一般包括数个准直透镜，以及所示的四分之一波片和反射镜。
外壳10一般可以是充分覆盖磁盘驱动器的各种零件的任意外壳。外壳10可包含诸如塑料和金属的多种材料或由其组成。外壳可以设计和构造为可用于计算机40的外部。驱动器5可以通过电缆连接计算机40，如图1中所示，或通过无线连接。可选择地，外壳10可以设计和构造为用于诸如隔间(bay)或磁盘驱动器插槽的计算机内部。
激光能量源15可以是激光器、激光二极管、或二极管泵浦固体激光器/固态激光器。激光能量源15可产生多种波长的激光能量。可以根据使用的光盘类型和光盘23中含有的材料类型选择波长。波长示例包括大约405nm(诸如蓝光介质中使用的)、大约650nm(诸如DVD介质中使用的)、和大约780nm(诸如CD介质中使用的)。为了实现更高的数据密度，使用较短波长通常是有利的。因此，大约200nm至350nm的紫外线波长在未来光盘技术中是有用的。
非常希望能够以非常高的速度调节来自激光器15的光能量从而能够更快地进行写数据。这是激光二极管光源的一个优点，可以以非常高的速度进行电子转换。目前千兆赫转换速度在电信应用的IR范围的激光二极管中是常见的。这种速度在高性能的光盘驱动器中也是强烈需要的。调制激光的其他方法包括使用声光或电光调制器，其中各种晶体受可以以高速度调制的电场影响。这些方法历史上并不如激光二极管的电调制般容易实施，以及并没有用于商业的光盘驱动器中，但为了大批量生产光盘这些方法已经用于某些CD和DVD磁盘控制系统中。
物镜20聚集来自激光能量源的激光能并引导到光盘23。物镜20可以由一般是由精密造型容易形成的透明材料而制造。目前大多数物镜是由塑料经由喷射造型法制成的，从而降低成本，但这是以光学效率为代价。可选择地，可以使用各种光学玻璃或石英。随着在未来的光盘系统中激光波长降低至紫外线区域，由于其对紫外线光的高吸收性，使用许多塑料和玻璃将变得不再可取。
数据编码器25从可操作连接的计算机40或其他数据源取出数据，并将数据转换为使用激光能将写入光盘的标记模式/标记模型。该数据编码器25一般是特殊的集成电路，其控制光盘驱动器。
光盘旋转机构30支撑并旋转放置在磁盘驱动器5内的光盘23。该旋转机构30可以以恒定速度或可变速度旋转磁盘。磁盘驱动器速度一般表述为“X”速度的某个值，其中X指的是数据传输的某个速率(对DVD而言1.35MB/秒)。写速度一般被称为诸如1X、2.4X、4X、8X、12X等的X的正的非零倍。倍数是数据传输率，其中1X对应于DVD的1.35MB/秒，例如，对蓝光而言大约是4.5MB/秒。2X的速度提供1X两倍的数据传输率。光盘驱动器一般工作在恒定线性速度(CLV)，该恒定线性速度保持由读/写头每单位时间轨道常量扫描直线距离。因此，由于磁盘轨道的半径不同，相对于当读或写内部磁盘轨道时的旋转，磁盘旋转在每单位时间的旋转发生变化，当读或写外部磁盘轨道时而减慢。DVD速度的示例包括1X(1.35MB/秒)、2X(2.70MB/秒)、4X(5.40MB/秒)、6X(8.10MB/秒)、8X(10.80MB/秒)、12X(16.20MB/秒)、16X(21.60MB/秒)、18X(24.30MB/秒)、和20X(27.00MB/秒)。蓝光速度的示例包括1X(4.5MB/秒)、2X(9.0MB/秒)、4X(18.0MB/秒)、6X(27.0MB/秒)、8X(36.0MB/秒)、和12X(54.0MB/秒)。
当以DVD 1X(1.35MB/秒)速度写数据时，激光能一接触光盘23的表面时，其具有至少大约18mW至大约25mW的功率。功率可以由简单放置诸如光电二极管的光学检测器45测量，光学检测器45适用于从所选择的激光波长和功率级上反射的激光中读取信号。该反射激光偏转用于由光学检测器45检测。光学检测器45可以是CA，Irvine，Newport公司的型号为818-SL的激光检测器。由于磁盘位于OPU的输出位置，所测量的功率表明传送至磁盘表面的功率。解码器48也连接至光学检测器45，用于解码从光盘23所读取的数据。
对于DVD 1X速度而言，在磁盘表面的功率级的具体示例是大约18mW、大约19mW、大约20mW、大约25mW、大约30mW、大约35mW、大约40mW、大约45mW、大约50mW、大约60mW、大约65mW、大约70mW、大约80mW、大约90mW、大约100mW、大约110mW、大约120mW、大约130mW、大约140mW、大约150mW、大约160mW、大约170mW、大约180mW、大约190mW、大约200mW、大约210mW、大约220mW、大约230mW、大约240mW、大约250mW，以及这些值的任两者之间的范围。通常，可以使用高功率级使得能够使用更多种材料和/或使得写速度更快，直到光盘23产生过量的破坏性的热。引起过量热所需的功率量将随光盘23中使用的材料、磁盘驱动器内通风或冷却程度、光盘23旋转速度等而变化。
图2示出了高功率磁盘驱动器50的可选实施例。在某些实施例中，具有可以同时向光盘23的多个部分写入数据的光盘驱动器50是理想的。如果光盘驱动器50含有两个或多于两个光学头35(有时被称为“记录磁头”)，那么以上就可以实现。向光盘23的多个部分写入数据的能力将提高光盘驱动器50的有效数据传输率。光盘驱动器中的光学头35(记录磁头)数量的示例可以是2、3、4、5、6、或更多。通常，每个记录磁头35可包含激光能量源15，尽管光盘驱动器50含有一个激光能量源15是可以的，其中在多个记录磁头35之间分离激光能。目前每个记录磁头35具有其自己的激光能量源则更加实际。至少一个光学头35将被构造成激光能第一次接触光盘23表面时，其具有所定义的以上所述的最小mW功率。通常，所有的光学头35将被构造成激光能第一次接触光盘23表面时，其具有所定义的以上所述的最小mW功率。
在含有多个光学头35的实施例中，每个光学头35可以是相同的或是不同的。特定的光学头35可以被构造成写入数据、读取数据、或是同时读取和写入数据。例如，光盘驱动器50可含有两个光学头35，一个被构造为写入数据，以及另一个被构造为读取数据。被构造为只读取数据的光学头35可具有的功率级低于被构造为写入数据的光学头35。可选择地，当读取数据时，光学头可以构造为工作在低功率级。
图3示出了系统55，其包括光学驱动器5/50、计算机40、和屏幕60、键盘65、和鼠标70形式的用户接口元件。系统55还包括多个光盘23、75、80，光盘可包含具有多种磁盘类型和数据材料的多种传统的磁盘75、80。驱动器5/50可以构造为读取具有任意数据层材料的任意磁盘类型。另一方面，驱动器5/50是高功率的驱动器，其构造为向光盘23写入数据，光盘23具有已经具体提供用于接收通过高功率写入的更持久或不可擦除的标记的材料。特别地，更多的能量分给在光盘23中形成的每个标记。分给光盘23中数据层材料的更大能量导致物理移动/移除根据本发明的实施例形成永久的或不可擦除的标记的材料。
图4示出了分给数据层的以便在传统的光盘中和构造为用高功率磁盘驱动器5/50写入的磁盘中形成每个标记大小的写速度、功率、脉冲长度、标记大小、和能量的表格。图4的表格示出了多种传统的磁盘与根据本发明的实施例的高功率写入光盘(HPW Disc)的比较值。众所周知，标记大小按长度升序指定为3T、4T、5T、6T、7T、8T、9T、10T、11T、和14T。更长的标记需要更多的能量，因为做出更长的标记必定要影响数据层中更多的材料。根据本发明的实施例，每个标记大小是通过分给HPW Disc(对应于图3中的磁盘23)比在传统的磁盘中做出标记使用的能量更多的能量而创建的。在图4的表格中，En表示分给各自的光盘(HPW Disc和传统的光盘)的数据层创建各种标记大小的能量，其中“n”是对应于“T”值系数的数值。而且，用于向根据本发明的实施例的高功率写磁盘中写入数据所需的平均能量比向传统的磁盘中写入数据所需的平均能量多。例如，总的来说，传送至磁盘用于向高功率写光盘最佳写入的平均能量大约是传送至传统光盘的平均能量的1.9倍至2.6倍。实际上，打算以高功率向传统磁盘写入，使传统磁盘成为具有根据本发明的实施例的高功率驱动器的高功率写磁盘，这对传统的磁盘而言将是破坏性的。
在一种情形下，传送至标记的能量至少是传送至通常在传统的光盘中发现的染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小标记的能量的1.2倍。在另一种情形中，传送至标记的激光能量至少是传送至染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小标记的能量的1.5倍。在又一个实施例中，传送至标记的激光能量至少可以是传送至染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小标记的能量的1.9倍。这些能量级可以任意写速度和任意标记大小传送。
准备方法
本发明的其他的实施例是针对准备光盘驱动器的方法。光盘驱动器的各种部件可以是以上所述的那些部件。
在一个实施例中，该方法可包含提供外壳、至少一个激光能量源、至少一个物镜、至少一个数据编码器、和至少一个光盘旋转机构；将激光能量源布置在外壳中；将物镜布置在外壳中；将数据编码器布置在外壳中；将光盘旋转机构布置在外壳中；和将激光能量源和物镜可操作地连接以装配磁盘驱动器；以便根据在光盘表面以1X写速度所测量，由激光能量源产生的激光能具有至少大约为60mW的功率。该方法可进一步包含将至少一个光学头布置在外壳中。该方法可进一步包含提供至少一个光盘，和将光盘放置在磁盘驱动器中，以便光盘旋转机构支撑并旋转光盘。激光能量源可产生波长大约为405nm、大约650nm、或大约780nm的激光能。在某些实施例中，该方法可包含将两个或多于两个激光能量源布置在外壳中。
使用方法
本发明的额外的实施例是针对使用光盘驱动器向光盘中写入数据的方法。光盘驱动器的各种部件可以是以上所述的部件。
使用光盘驱动器的方法可包含：提供光盘驱动器，提供光盘；将光盘放置在光盘驱动器中；发送数据至光盘驱动器；和将数据以标记模式存储在光盘中；其中：光盘驱动器包含外壳、至少一个激光能量源、至少一个物镜、至少一个数据编码器、和至少一个光盘旋转机构；激光能量源和物镜是可操作地连接；物镜将来自激光能量源的激光能引导到光盘；数据编码器将数据转换为使用激光能将写入光盘的标记模式；以及由激光能量源产生的激光能具有至少大约为20mW、至少大约为30mW、至少大约为40mW、至少大约为50mW、至少大约为60mW、至少大约为65mW、或至少大约为80mW的功率，以任意写速度传送至光盘表面。在一个实施例中，根据在光盘表面以DVD 1X写速度所测量的激光能大约是60mW。激光能量源可以是激光器、二极管泵浦固体激光器、或激光二极管。激光能量源可以产生大约405nm、大约650nm、或大约780nm波长的激光能。在某些实施例中，光盘驱动器可包含两个或多于两个激光能量源。使用多个激光能量源和光学头将提高光盘驱动器的有效数据传输率。
参考图5中的方框图，使用高功率的光盘驱动器和构造成用于在具有高功率的光盘驱动器的写入期间接收数据的光盘的方法可包括将数据永久记录在光盘中的方法，如85中所表明。在该方法中，可以选择不同的工作功率将功率和能量传送至光盘，用于以不同的写速度做出数字数据标记，如在90、91、92中所表明的。由图4中的表格可以明显看出，更高的写速度要求更高的写功率。不同的激光波长是可用的，和为数据将写入的特定形式的介质选择不同的激光波长，如在93、94、95中所表明。光盘中接收永久标记形式数据的数据层可包括任意厚度范围的多种永久可变形材料中的任一种，这里列出了数据层的示例。这些数据层的厚度可以是包括这里列出的多种厚度的任一种。在图5的实例中，光盘中提供的数据层厚度可以是大约10nm、大约20nm、或大约40nm，如在96、97、98中所表明的。该方法可包括使用这里列出的范围内或范围外的数据层厚度。
在某些实施例中，光盘包含光盘数据层中的金属和金属合金中的至少一种。在这些实施例中，方法可包括通过在数据层材料形成不可擦除的数据标记，从而将数字数据永久记录在包括一个或多个金属或金属合金的数据层。在某些实施例中，光盘包含光盘数据层中的铬。在这些实施例中，方法可包括通过在数据层材料中形成不可擦除的数据，从而将数字数据永久记录在数据层。
方法可包括通过传送在染料数据层材料和相变数据层材料中的至少一个中相同大小的标记所传送能量的至少1.2倍能量而创建标记。可选择地，方法可包括传送在染料数据层材料和相变数据层材料中的至少一个中的相同大小标记所传送能量的至少1.5倍能量，以便创建永久的数据标记。仍是可选择地，方法可包括传送在染料数据层材料和相变数据层材料中的至少一个中的相同大小标记所传送能量的至少1.9倍能量，以便在光盘中创建永久的数据标记。
在一个实施例中，方法包括以DVD 1X速度写入，和在光盘表面的每个标记至少传送20mW的功率。在另一个实施例中，方法包括以DVD 4X速度写入，并在光盘表面的每个标记至少传送30mW的功率。在又一个实施例中，方法包括以DVD 8X速度写入，和在光盘表面的每个标记至少传送65mW的功率。
图4中的表格示出了创建用于最佳写条件的各种标记所需的能量。如图所示，用于向高功率的写光学介质写入的能量归类为HPW Disc，其被构造成用于永久或不可擦除的写，该能量是在传统的光盘中创建标记所需能量值的两倍。在非最优的情况下，可以使用每个标记更大或更小的能量完成标记创建。然而，所示能量范围外的保守估计捕获实践本发明的实施例时所产生的不同能量传递和吸收。例如，根据该方法，由激光能量源产生的激光能可传送大于或等于每3T标记300微微焦耳。这与传统光盘的每3T标记的能量形成对比，对所有的写速度而言其远远低于300微微焦耳，如图4中的表格所示。可以对在每个写速度的每个标记大小做出类似的比较。
形成根据本发明的实施例的不可擦除标记一般包含形成不容易改变或毁坏的标记。这里使用的术语不可擦除指的是在数据材料中诸如通过将材料从一个位置物理转移或移动至另一个位置而做出的固定标记，这是通过根据本发明的实施例的激光功率实现的。这种数据材料移动结果的一个示例是形成相对于数据层的未标记部分的凹陷的物理凹痕。这些不可擦除的标记物理上不同于可擦除或可重写数据的标记。通过改变染料颜色做出的标记或通过改变晶体和无定形状态之间的材料的相位做出的标记都不被认为是不可擦除的或永久的。
包括下面示例是为了展示本发明的优选实施例。本领域的技术人员应当理解的是，在遵循目前由发明者发现的技术的示例中所公开的技术在实践本发明的过程中运行良好，因此其可以被认为构成适用于实践的优选模式。然而，本领域的技术人员根据本公开应当理解，在不偏离本发明的范畴的情况下，可以对公开的具体实施例中做出改变，仍可获得同样的或类似的结果。
示例
预言的示例1：高功率的磁盘驱动器的准备工作
可以获得来自东芝美国公司(纽约，NY)的市售的DVD磁盘驱动器。可以适当地修改控制电子器件和读/写电子器件。定制的光学头，集成从Pulstec Industrial有限公司(日本，滨松市)获得的读激光器和高功率的写激光器、光学器件(适用于该高功率而设计的)、并跟踪和自动对焦定位机构，将被安装在驱动器外壳内。可编程器件将与合适的固件一起装入，用于控制所有的前述部件。这些步骤将引起工作的光盘驱动器可将高功率的激光能传送至光盘的表面。
示例2：使用高功率的磁盘驱动器向铬数据层写入
具有传统的摆动沟槽的市售聚碳酸酯喷镀涂有铬，从而形成厚度范围在大约10nm至大约40nm的层，进而形成未粘合的光盘。通过使用PULSTEC
Figure BPA00001408363800151
ODU-1000在铬数据层形成各种大小的不可擦除的标记，从而将数字数据以DVD 1X速度写入磁盘。在磁盘表面的标记是通过传送大约90mW至100mW范围内的脉冲功率而形成的。然后跟踪磁盘，并在ODU-1000中读取数据，这表明可以使用这种功率和这种数据材料在光盘介质中形成永久的可读数据。
示例3：使用高功率的磁盘驱动器向粘合光盘的铬数据层写入
可以获得市售的聚碳酸酯基片。具有传统的摆动沟槽的底座基片(base substrate)喷镀涂有铬，从而形成厚度大约为20nm的数据层。虚构基片放置并粘合在数据层和底座基片顶上，从而形成粘合光盘。在光盘表面的铬数据层使用PULSTEC
Figure BPA00001408363800161
ODU-1000传送大约31mW的脉冲激光功率形成各种大小的不可擦除的标记，从而将数字数据以DVD 1X速度写入。跟踪光盘，并以调制范围大约在70％至大约75％之间和桶抖动(bucket jitter)大约为4.3ns进行读取。ODU-1000用于以DVD 4X速度和磁盘表面的脉冲功率为65mW向基本上相同的光盘写入。再次，铬数据层光盘的调制大约为70％至75％，和桶抖动为4.3ns。这表明这种功率和这种数据材料可以用于在光盘介质中形成永久的可读数据，可以在诸如高功率驱动器和其他驱动器的非分析型研究设备中读取该光盘。
根据本公开在不过度实验的情况下，可以安排并执行这里公开和要求的所有构成和/或方法和/或过程和/或装置。这里引用的所有专利和参考书目都以参考方式完整地包括进本发明，仅以这些专利和参考书目与本说明书的明确教学一致为限。尽管从优选的实施例方面已经描述了本发明的构成和方法，但是本领域的技术人员应当理解的是，在不偏离本发明的概念和范畴的情况下，可以对这里描述的构成和/或方法和/或装置和/或过程以及步骤或方法步骤的顺序做出改变。更具体地，可以明显看出，某些同时化学上和物理上相关的介质可以代替这里所述的介质，同时可以实现相同或类似的结果。本领域的技术人员明显看出的所有这些类似的替代物和修改被认为是在本发明的概念和范畴范围内。

Claims (31)

1.一种光盘驱动器，其包含：
外壳；
至少一个激光能量源，其可以产生激光能，并布置在所述外壳中；
至少一个物镜，其布置在所述外壳中，并可操作地连接所述激光能量源；
至少一个数据编码器，其将数据转换为要使用激光能写入光盘的标记模式，并且布置在所述外壳中；以及
至少一个光盘旋转机构，其布置在所述外壳中；其中根据DVD 1X或更高的写速度(1.35MB/秒)所测量，所述激光能一接触光盘表面时，其具有的功率至少大约为24mW。
2.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中所述激光能量源是激光器、二极管泵浦固体激光器、或激光二极管。
3.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中所述激光能量源产生波长为大约405nm、大约650nm、或大约780nm的激光能。
4.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中根据以DVD 1X写速度(1.35MB/秒)所测量的，所述激光能一接触光盘表面时，其具有的功率至少大约为50mW。
5.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中根据以DVD 1X写速度(1.35MB/秒)所测量的，所述激光能一接触光盘表面时，其具有的功率至少大约为100mW。
6.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中根据以DVD 1X写速度(1.35MB/秒)所测量的，所述激光能一接触光盘表面时，其具有的功率至少大约为200mW。
7.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中传送至标记的所述激光能至少是传送至染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小的标记的能量的1.2倍。
8.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中传送至标记的所述激光能至少是传送至染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小的标记的能量的1.5倍。
9.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其中传送至标记的所述激光能至少是传送至染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中的相同大小的标记的能量的1.9倍。
10.根据权利要求1所述的光盘驱动器，其包含两个或多于两个激光能量源和两个或多于两个物镜。
11.根据权利要求1所述的光盘驱动器，进一步包含至少一个光学头。
12.根据权利要求1所述的光盘驱动器，进一步包含至少两个光学头。
13.根据权利要求1所述的光盘驱动器，进一步包含至少两个相同的光学头。
14.一种将数据永久地记录在光盘上的方法，所述方法包含：
提供磁盘驱动器，所述磁盘驱动器具有外壳、至少一个激光能量源、至少一个物镜、至少一个数据编码器、和至少一个光盘旋转机构；以及
操作所述激光能量源和所述物镜，以便于在光盘表面以DVD 1X或更高的写速度所测量的，由所述激光能量源产生的激光能具有的功率至少大约为20mW。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包含提供至少一个光盘，和将所述光盘放置在所述磁盘驱动器中，以便于所述光盘旋转机构支撑并旋转所述光盘。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述激光能量源是激光器、二极管泵浦固体激光器、或激光二极管。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述激光能量源产生波长为大约405nm、大约650nm、或大约780nm的激光能。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述磁盘驱动器包含在所述外壳中的两个或多于两个激光能量源。
19.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述光盘包含所述光盘的数据层中的铬；以及
将数字数据永久地记录在所述数据层中。
20.根据权利要求14所述的方法，其中：
所述光盘包含所述光盘的数据层中的金属和金属合金中的至少一种；以及
将数字数据永久地记录在所述数据层中。
21.根据权利要求14所述的方法，进一步包含每标记传送比在染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中创建相同大小的标记要传送的能量至少大1.2倍的能量。
22.根据权利要求14所述的方法，进一步包含每标记传送比在染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中创建相同大小的标记要传送的能量至少大1.5倍的能量。
23.根据权利要求14所述的方法，进一步包含每标记传送比在染料数据层材料和相变数据层材料中至少一个中创建相同大小的标记要传送的能量至少大1.9倍的能量。
24.根据权利要求14所述的方法，进一步包含：
以DVD 4X的速度写；以及
在光盘表面传送至少30mW的功率。
25.根据权利要求14所述的方法，进一步包含：
以DVD 8X的速度写；以及
在光盘表面传送至少65mW的功率。
26.一种使用光盘驱动器的方法，所述方法包含：
提供光盘驱动器；
提供光盘；
将所述光盘放置在所述光盘驱动器中；
发送数据至所述光盘驱动器；以及
将数据以标记模式存储在所述光盘中；其中：
所述光盘驱动器包含外壳、至少一个激光能量源、至少一个物镜、至少一个数据编码器、和至少一个光盘旋转机构；
所述激光能量源和所述物镜是可操作连接的；
所述物镜将来自所述激光能量源的激光能引导到所述光盘中；
所述数据编码器将数据转换为要使用激光能写入所述光盘的标记模式；以及
由所述激光能量源产生的激光能传送大于或等于每3T标记300微微焦耳。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述激光能量源是激光器、二极管泵浦固体激光器、或激光二极管。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述激光能量源产生波长为大约405nm、大约650nm、或大约780nm的激光能。
29.根据权利要求26所述的方法，其中所述光盘驱动器包含两个或多于两个激光能量源。
30.根据权利要求26所述的方法，其中：
所述光盘包含数据层中的铬金属；以及
所述存储步骤包含在所述数据层形成不可擦除的标记。
31.根据权利要求26所述的方法，其中：
所述光盘包含数据层中的至少一种金属和金属合金；以及
所述存储步骤包含在所述数据层形成不可擦除的标记。
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