CN1036283A - 记录方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种光学存储媒质，该存储媒质包 括一个基片，基片上具有第一层膨胀层，第二层反射 层，反射层紧接第一层，以及第三层保持层，保持层紧 接第二层并隔着反射层与第一层相对。本发明还揭 示了一种用于记录数据的光电系统以及制造存储媒 质的方法。

Description

本申请是153，288号申请的继续部分申请，该申请号在此援引以供参考。本申请与申请号为152，519、152，690    152，778和152，696的申请有联系。
本申请一般涉及记录媒质领域，尤其是，本发明的一个实施例提供一种可擦光学存储媒质及其读/写/擦机构，其中，可随着热效应，特别是随着光效应记录和清除数据。
小型光盘形式的光学数据存储媒质取代慢转密纹唱片和磁带盘已是众所周知的。用户所熟悉的光盘是只读光盘，而且常见的光盘重放机是为这种类型的光盘特地设计的。这些光盘具有一个包含凹点的反射表面，凹点代表二进制形式的数据。福科尔（Focal）出版社出版的沃尔金森（Walkinson）著“数字声频技术”一书的第十三章，给出了这些凹点的描述及其工作原理。
目前，小型光盘是通过与用以生产常规的慢转密纹唱片的工艺相同的压制工艺生产的。该项工艺在此处称为“母版”工艺，工艺的第一步是抛光一块平的玻璃光盘。该光盘的外径从200mm至400mm，厚度为6mm，并经过各种清洁和洗涤步骤。接着，该光盘上镀覆一层薄的铬膜或耦合剂，镀覆铬膜的目的是在玻璃光盘和一层光致抗蚀剂之间产生粘合力，光致抗蚀剂是一种感光材料。然后，通过一个激光束切割方法将小型圆盘母带上的数据转换到玻璃光盘上。
玻璃光盘在通过激光束写入以后仍是十分平整的，因为直到玻璃用照相的方法显影后才形成凹点。首先使得光盘表面导电，再使光盘表面经受一次镍蒸发工艺过程。现在这种盘叫作玻璃母盘，玻璃母盘接着再经受一个电镀镍的工艺过程，这个工艺过程与制作模拟唱片时所用的工艺过程相同。接下去就是复制一系列金属复制品，产生叫做原模的圆盘。该原模从它是最后的小型光盘的负盘的意义上来说等效于一张照相底片，亦即，原模中突点应该成为凹点。该原模用于在透明聚合物，诸如聚氯乙烯、聚（乙基-丙烯酸酯）和聚碳酸酯上作模压。接着，在模压后的表面上镀以铝或其他金属之类的反射膜，最后在该膜层上涂以一塑性涂层，以形成一刚性结构。
重放时，重放机使激光束穿过基片聚焦在起反射作用的金属上，然后检测反射光。基片的光学性质，诸如其厚度和折射率对于重放机的检测系统来说是关键性的，所以标准重放机在设计时要特地考虑到这些参数。
凹点使激光束的光路增加一个相当于半个波长的量，因而当与其他（不偏移的）反射光束混合时便产生了相消干涉。数据以反射光强度下降的形式出现。在标准重放机中，检测系统设计成当不存在相消干涉时要求反射大于70%，当有数据时调制幅度大于30%。这些光强度的限制加上调焦参数，为那些能在这样的重放机上读出或重放的小型光盘和其他光学数据存储媒质设定了指标。
数据可被直接记录于其中和直接从其中读出的媒质具有不同的结构，并在稍许不同的原理下工作，美国专利4，719，615（费勒等人）描述了一个例子。
费勒等人揭示的媒质包括一种受热膨胀的橡胶材料的下部的膨胀层，该膨胀层与上部的保持层耦合，该保持层在室温下呈玻璃状，当受热便变成似橡胶状态。膨胀层和保持层者支承于一刚性基片上。两层都包含染料，用于吸收不同波长的光。记录数据时，使膨胀层吸收“记录”波长的激光束的光而向离开基片的方向膨胀，从而形成一延伸入保持层内的突起。当出现这种情况时，保持层的温度上升到超过其玻璃转变温度，因而它能变形而容纳该突起。接着，光束截止，保持层在突起消失前很快地冷却到其玻璃状态，从而固定该突起。数据的读出或重放则是通过一个聚焦在保持层和空气之间的部分反射界面上的低强度“读出”光束来实现的。当读出光束遇到突起时，一些反射光被散射，而另一些反射光与来自无突起区域的反射光相消地干涉，结果造成的强度下降由探测器记录。清除突起以清除数据是通过一“清除”波长的、被保持层吸收而不是被膨胀层吸收的第二激光束-清除光束来实现的。该光束仅仅加热保持层到一似橡胶状态，在这状态时的保持层的粘弹性力和膨胀层的粘弹性力使它回复到初始的平整构形。写入、读出和清除光束都在保持层的一边进入媒质，穿过保持层后到达膨胀层。
费勒等人描述的可擦光学存储媒质系统具有许多缺点。例如写入和清除数据时，必需用两个不同波长的光来完成。
此外，装置依靠在保持层和空气界面之间的反射，导致固有的低的反射率（最高为30%）。因而系统不能通过设计成穿过一1.2mm的聚碳酸酯基片聚集的并要求70%反射的标准小型光盘重放机的擦测机构所读出。还有，被加热的膨胀层必需有一预定程度的热导率，以充分升高保持层的温度，使它能容纳膨胀层所形成的突起，或者保持层必需吸收一预定量的具有“记录”波长的光能量，以便在记录时使保持层的温度升高到所需值。在这两种情况下，如果该媒质要制成具有一致的记录性能，则上述要求必需满足并精确地控制。另外，为了实现最有效的清除，保持层必需和膨胀层分开加热。这是由于在清除的时候，保持层必需达到似橡胶状态，以便使得冷的膨胀层的粘弹性力将膨胀层拉回到其初始的平整构形。如果在此期间加热膨胀层，该膨胀层就不会处于其松弛状态，因而它便不能回复到其平整的构形。因为膨胀层和保持层处于紧密的体接触之中，在记录和清除过程中，热能必然在两层之间传导，因而不存在仅加热保持层的可能性。因此，在作记录的时候要想清除媒质，亦即直接重写最新的数据是不可能成功的。
本发明揭示了一种在存储媒质上记录和清除信息的方法和装置。本发明的可擦光学存储媒质一般包括一刚性基片和三个叠加区域或层。该三层包括第一种材料、第二种反射材料和第三种叠加于第二层反射层上的材料，该第三种材料可覆盖一层保护性材料。该三层结构对于膨胀和松弛、对于热写入数据、对于热清除数据以及对于光学方法读出数据都是很灵敏的。在这种结构里，第一层与基片直接光学耦合，同时与第二层反射层体结合。第二层反射层与第一层和第三层都同时光学耦合和体结合。第三层与第二层反射层光学耦合和体结合，并通过一叠加在与反射层一第三层结合面相反的表面上的第四层保护层进行保护以免受机械损伤。本发明还揭示了一种在媒质上记录和清除的方法和装置。
图1是本发明的光盘的平面视图。
图2是图1的光盘的横截面图。
图3是记录有数据的图2的光盘的经放大的一部分。
图4是本发明的系统框图，它能用于在本发明的光学存储媒质上记录、读出和清除数据。
图5表示的是图2所示记录媒质的另一个实施例。
在此，图1和图2概括地通过一个光盘2来描述本发明。光盘2用来以模拟或数字形式记录数据。光盘2包括一第一层4，一第二层6和一第三层8，还可设置一基片10和一保护层12。图3更详细地表示图2所示的发明，在它上面具有一个已被记录的“突起”。
第一层4称为膨胀层，它是由这样的材料形成的：（a）吸收一定百分率的穿过它的光能;（b）有高的热膨胀系数，特别是当与其他媒质层相比较时;以及（c）具有高的弹性系数，当它在记录过程中因吸收光而被加热时，它很容易膨胀而不会超过它的膨胀上限，而在冷却时，能收缩到其初始的平整状态。
第二层6称为中间反射层，它是由这样的材料形成的：（a）是合金、单质金属或其他在记录和清除的过程中是软性的、有展性的并可能变形的反射材料;（b）能充分反射光能，使被反射的单色光束或其他辐射（它入射在基片10上，穿过基片，接着穿过第一种材料的层4，从第二层6反射，再穿过第一种材料的层，然后再一次穿过基片而离开媒质）的总的能量损耗低于30%。在另一个实施例里，第二种材料是具有绝热性能或同时具有绝热和反射性能的材料。
第三层8称为保持层，它是由这样的材料形成的：（a）吸收一定百分率的穿过它的光能;（b）具有高于室温的玻璃转变温度;（c）当温度高于其玻璃转变温度时，呈橡胶状态，有足够的弹性，当第一种材料的层受热膨胀使第二层也发生轮廓变形时，它能与第二层里形成的畸变的轮廓一致;以及（d）在低于其玻璃转变温度时具有足够的刚性和强度，以至即使第一层已经冷却到室温，它仍能使第二层和第一层处于第一层被加热时的延伸、膨胀的状态。应该指出，在某些实施例里，仅仅第三层保持在其变形的状态，第一层则回复到其不变形的状态。于是，数据从保持层读出。
在一个实施例里，写入是通过选自市场上可以得到的光源的两个相配合的单色光束从媒质的相对两面聚焦到中间反射的第二层6、并用数据调制这些光束来实现的。这两个光束的入射角最好调整到约为90°（例如90°±1°），以便保证在媒质中两个光束形成圆柱形光束。这两光束中的第一束穿过基片10和膨胀层4，被中间反射层6反射而再一次穿过膨胀层，并穿过基片射出。如果有一保护层12，则这两光束中的第二个光束穿过保护层12和保持层8，被中间反射层反射而再一次穿过保持层，并穿过保护层射出。
第一光束称为记录光束，在图2中用箭头14表示，它使膨胀层4受热并继之沿离开基片的方向膨胀，因而在向反射层的方向形成一如图3中编号16所表示的突起。反射层使该经调制的入射光束反向，使入射光束的光能沿原路返回，因而在入射和出射时都加热膨胀层。由于反射层并不100%地反射，一部分入射在反射层上的能量将反射层加热到室温以上。构成反射层的材料选择在记录过程中是有展性的和可变形的。因而调制过的记录光束在膨胀层里形成的突起可伸突到软性的反射层里，反射层也相应地形成突起。
用于调制记录光束的数据是二进制的和数字式的，也就是说，数据是由1或0组成的，有突起边缘时表示1，不存在突起边缘时表示0。这些“数字位”对记录光束是以一预定的速率提供的。因此，什么时候能写0、什么时候能写1是事先知道的。可以使用一个由非常短的脉冲组成的同步信号来指示突起能被写入的时间周期的开始。这些短脉冲本身以与信息的“数字位流”所使用的相同的、预定和恒定的速率出现。在本发明里，同步信号也用于调制第二光束，即清除光束。
经调制后的第二光束，即清除光束（用箭头18表示）与提供给记录光束的数据同步地加热保持层8。该记录光束在“位周期”开始时打开，在“位周期”结束前截断;对于每一个“位周期”开始打开第一光束的时间是由上述同步信号决定的，这就保证了当记录光束将每一个单独的数据位写在媒质上时，保持层的温度总是高于其玻璃转变温度。
因而在位记录过程中保持层是软性的，这样就能允许膨胀层上的突起点突入覆盖在膨胀层上的反射材料的体内。在记录光束结束将任一单独的数据位写入以前，清除光束截止。这就使保持层冷却，此时对发生在膨胀层里的突起形成过程仍然施加能量。籍助这种机制，冷却到其玻璃变换温度的保持层在膨胀层已冷却之后，仍使被反射材料覆盖的突起部分保持其突起。
由于上述方法不需要使用两种不同的或特殊波长的光能来分别加热保持层和膨胀层，任何可被这些层吸收的单色光束都能用于写入/清除的过程。此外，由于（a）在空间和时间上光能都是分别射入膨胀层和保持层;（b）反射层起隔绝这两层之间的能量传递的作用;以及（c）反射层还起使每一光束分别两次穿过每一作用层的作用，没有在任何其他居间材料层上产生损耗，因此，在写入/清除过程中，能有较多的光能可照射在这些层的每一层上而不产生作用层之间的有害的热干扰。因此，所揭示的新颖的媒质与先有技术中的媒质相比，显示较低的光能吸收。
更进一步，由于所述的媒层不需要使用特殊波长的光，可以使用吸收所有波长能量（最好不吸收读数波长的光）的单种染料或染料的组合来提高媒质对于记录和清除光束的加热效应的灵敏度。
通过改变记录和清除光束的脉冲宽度和高度，入射到膨胀层和保持层的总的能量可各自变化，这就有可能在记录和清除的过程中更好地控制突起的形成和保持，以及有可能有更宽范围的材料可以用于所揭示的独特的三层一组的媒质。
上述的新的三层一组的媒质加上双光束的记录机制具有这样的能力：在光前已被记录的媒质上可以直接清除和写入，而不需要事先先清除该媒质。当清除光束使保持层软化，这时它是处于其玻璃转变温度以上的温度，它就释放先前嵌入保持层内的任何突起。使膨胀层能在这些局部点松弛。如果此时记录光束写入的是一个“0”，也就是说，光束被截断，有关的局部点将松弛或保持松弛，而不管它先前写的是一个“1”，亦即，以前已有一个突起写于其上，或先前写的是一个“0”，亦即，它先前已处于松弛状态。如果记录光束打开，有关的局部点将膨胀或保持膨胀，而不管它先前写的是一个“0”，亦即以前是处于松弛状态，或先前写的是一个“1”，亦即，以前有一个突起写于其上。
读出是通过将选自一市场上可以购得的光源的单色光束穿过基片10、穿过第一材料层4，聚焦在反射层6上来实现的。考虑到穿过保持层和基片的损耗，该反射表面提供必需的反射百分率，从而能通过一标准的小型光盘重放机的读出机构读出突起（数据）。
清除是通过将选自一市场上可以购得的光源的单色光束穿过保护层（如果有的话），穿过第三材料层8，聚焦在中间的反射层上来实现的。该清除光束将保持层加热到其玻璃转变温度以上，从而使任何先前嵌入保持层的突起能被释放。由于此时膨胀层未被加热而是冷的，这一层里的收缩力会将膨胀层局部地拉成一平整的构形，从而使突起（数据）消失。
膨胀层是由对于记录光束的波长呈现一些吸收的一种材料或材料的组合形成的。产生这种光束的光源从市场上很容易购得。对于不同的波长和不同的膨胀材料，吸收程度是不同的。例如，在从850nm到650nm的波长范围里，吸收率可在20%和40%之间。为了使标准探测机构，诸如那些在通常的小型光盘重放机上具有的机构，具有能读出记录在本发明的独特的光学媒质上的数据的能力，读数波长（780nm）在小型光盘上两次通过的最高吸收最好为10%。此外，与先有技术不同，本发明没有必要要求用不同的记录波长与清除波长。记录波长可以并且最好选用与清除波长相同的波长。
膨胀层具有高的热膨胀系数，特别是与其他媒质层的材料相比较时。热膨胀系数以高于约1×10-4/℃为宜，高于约5×10-4/℃更好，而高于约7.5×10-4/℃则最好。
此外，在室温下，膨胀层材料是橡胶状的，亦即，具有高的弹性系数，在记录时，它很容易膨胀而不会超过其膨胀上限。当在室温下，膨胀层材料接近于或高于玻璃转变温度，它最好是低于30℃。
反射层6用于将光反射（例如反射入射于其上的光的25%以上）回去，穿过膨胀层4，以便提高数据记录和数据探测的性能。在记录过程中，反射层的反射性能使记录光束两次穿过膨胀层，这样，在膨胀层里的有效光束光程就加了一倍。因而记录光束在两个方向都被吸收能量，用来加热膨胀层，从而使膨胀层膨胀。
反射层还用来使覆盖反射层的膨胀层和保持层绝热和光学上隔离。
分立的激光器光源配合起作用，可用于读出/清除过程。或者，通过应用例如一个分束器，也可使用一个光源。
为了使标准小型光盘重放机的读出机构能够读出记录的数据。在该光能已被记录数据调制以后，反射层提供了将从媒质的基片入射的光能在被数据调制以后反射回穿过媒质基片的手段。由于反射层是可变形的，它可以变形而使其形状与在膨胀层里的代表记录的数据的变形的形状一致。因此，一个入射的读出光束通过四分之一波长干涉以及光散射而被有效地调制。
保持层8是由对清除光束的波长至少具有一些光吸收的一种材料或材料的组合形成的。清除光束18的波长可选自市场上很容易购得的光源。对于不同的波长和不同的保持材料，吸收程度是不同的。例如，波长在650nm和860nm之间，则吸收率约为30%到40%。为了提高精确地清除记录在本发明独特的光学媒质上的数据的能力，希望能够通过保持层读出数据。因此，最好限制保持层对清除波长的二次通过的最高吸收低于80%，尽管该系统在更高的吸收上也照样能工作。此外，与先有技术不同，本发明的媒质没有必要要求清除波长与记录波长不同。清除波长可以并且最好选得与记录的波长相同。
保持层材料具有一个高于室温的玻璃转变温度，它比膨胀层的玻璃转变温度高得多。一般说来，该玻璃转变温度在约50℃到300℃的范围，最好处于75℃和125℃之间。当温度高于玻璃转变温度时，该材料变成橡胶状，具有足够的弹性，使它有可能变形到与由膨胀层的膨胀在反射层里所形成的变形相一致的轮廓而不会超过它的弹性极限。
在本发明的另一些实施例中，保持层具有高的热导率，当清除光束的光能加予其上时，它的温度能迅速地上升到其玻璃转变温度以上。在清除光束已截断之后，这个高的热导率用来促使保持层快速冷却到其玻璃状态。由于此时光能仍由记录光束作用于膨胀层，膨胀层仍然处于其扩张状态，而反射层仍由于膨胀的膨胀层局部地变形。由于反射层和膨胀层之间紧紧地相互结合。在写入光束不再激励膨胀层、并且膨胀层已经冷却以后，冷却了的保持层保持变形的反射层和膨胀层处于它们的扩展的位置。热导率至少为约2.5×10-4Cal/（（cm2/℃）（Sec/cm）的保持层能提供良好的结果。
本发明的某些实施例还包括一个置于保持层8上以保护它避免由于与外界物体接触造成损伤的保护层12，保护层的特点是：
（A）对于所有波长，特别是清除波长的光能吸收是低的。
（B）有足够的柔性，因此反射层的形变能容易地突入到它里面，因而对反射层形成形变的阻力较小。
（C）有足够的厚度，使在反射层里形成的突起不会通过保持层进入保护层，继之通过保护层伸到外表面。
（D）具有高的热导率，在照射到它表面上的清除光束被截断就能起散热片作用，快速冷却保持层。一个至少5×10-4Cal/（（cm2/℃）（Sec/cm））的热导率能给出良好的结果。保护层的热导率最好是2×10-3Cal/（（cm2/℃）（Sec/cm））。
上述各层是这样排列在基片上的：膨胀层和与之重叠的基片直接结合，反射层与膨胀层结合并直接覆盖其上，保持层与反射层结合并直接覆盖其上，保护层（如果有的话）与保持层结合并直接覆盖其上，基片本身由一种基本上能使所有波长的光全部透射的刚性透明材料形成。基片具有足够的厚度和刚性以对媒质提供结构上的完整性，并不因膨胀层的膨胀力所产生的压力而变形。由于基片的刚性，膨胀层在吸收记录光束的光能而热膨胀时所造成的突起向离开基片的方向伸突。由于这样的层次安排，突起部分如上所述伸入到反射层和保持层内，引起它们变形，如上所述。
各层的厚度按光学系统进行选择。例如，在记录时，为了以最大的写入灵敏度记录数据，为了使记号尺寸保持最小，应使激光束在穿过膨胀层时保持尽可能地小。相应地，膨胀层4的大部分应位于记录光束的焦深内，对于具有与在标准小型光盘重放机里的那些光学参数类似的光学参数的记录系统，记录光束受衍射限制，其焦深约在1.0-2.0微米的范围之内。在这样的情况下，膨胀层具有1.0微米或1.0微米以下时能得到最好的结果。
同样，在清除数据的过程中，为了保持清除区域最小，激光束在它穿过保持层时应保持尽可能地小。相应地，保持层8的大部分应位于清除光束的焦深内。对于具有与在标准小型光盘重放机的那些光学参数相类似的光学参数的清除系统，清除光束还受衍射限制，并具有大约1.0-2.0微米的焦深。在这样的情况下，与膨胀层的厚度相同的保持层或约为0.5至1.5微米的厚度，最好是1.0微米或更小，能获得最好的结果。
考虑到基片和保护层的功能（亦即，基片必需厚到足以给予媒质以刚性，保护层必需厚到足以保护数据突起不受外界的损伤），它们必需相当厚，基片层的厚度在1毫米的数量级或更厚，保护层的厚度在几十微米的数量级。基片最好为1.2mm，保护层最好为2μm。
用于形成各层的材料是根据上面所指出的各种性能，即透明度、反射率、吸收率、玻璃转变温度、弹性和热膨胀性选择的。除了反射层以外的其他各层最好的材料是非晶聚合物。橡胶，天然橡胶诸如丁基橡胶、硅橡胶、天然橡胶和苯乙烯聚丁橡胶;聚合物诸如醋酸纤维素、酯酸纤维素-丁酸酯、聚苯乙烯、聚砜酰胺、聚碳酸脂、硝酸纤维素、聚（乙基-丙烯酸酯）、聚（乙烯丁缩酸）、芳香族聚酯、聚酰胺、丙烯酸的聚合物、聚醋酸乙烯脂、硅树脂、醇酸树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯乙烯-乙烯醋酸纤维素共聚物、硝化纤维素、乙基纤维素和聚乙烯乙醇;以及诸如明胶、酪素、蛋白朊和二氢松香乙醇等物质是这类材料的例子。具有高弹性的材料诸如合成橡胶以及延伸率大于15%的聚合物是适宜于用来构成膨胀层的材料。具有相当高的玻璃转变温度，特别是高于50℃的、延伸率大于5%的材料，诸如环氧族树脂是适宜于用来构成保持层的材料。
反射层可由任何具有足够的弹性和可展性的反射材料形成，以与从膨胀层伸突出来的突起部分相一致。该材料应该不过分地限制突起的形成，并且不应该在经过若干写入和清除周期后就变得难以工作。镓、铝、铜、银、金和铟是这种材料的例子。其他例如合金，特别是铋与锡或镉的易熔合金尤为合适。
各层的吸收性能可使用多种方法得到，从上面的揭示以及对于本技术领域内的技术人员来说，这是很明显的。由于本发明的媒质不需要特定的波长，所以可以用的染料或颜料相当多。此外，这些染料或颜料，除了要求它们具有使部分用于读出所记录的数据的波长能量能够通过的能力外，它们不需要特定的波长，所以它们可以是波长吸收范围很宽的染料或颜料。由于对于从媒质的基片入射的光，标准小型光盘重放机的探测机构要求至少有70%的反射，并且使用工作在780nm波长的激光二极管来读出数据，因而最好是将在该波长两次穿过膨胀层的最大吸收限制在10%以下，尽管系统在更高的吸收下也是可以工作的。可以单独使用或配合使用的染料或颜料是尼格罗辛蓝、苯胺蓝、考科油（Calco    oil）蓝、佛青蓝、亚甲蓝氯化物、单星蓝、孔雀绿奥泽雷脱（OZalate）、苏丹黑BM、雪利康（Tricon）蓝、麦克洛来克（Macrolex）绿G、DDCJ-4和IR26。
本发明的媒质的各层可以根据常规的技术结合在一起，相邻的层最好相互之间是光学耦合的，以使基本上所有通过一层的光都能进入，或者都能从相邻的层反射。
本发明的媒质可根据常规的技术制造，各层依次覆盖在基片上。可以使用的技术有刮刀散布技术、旋转涂复技术和金属蒸汽淀积技术等。
上面讨论的媒质的第二个实施例示于图5。该实施例包括第一层102、第二层104、第三层106和第四层108，也可设置一基片和一保护层（图中未画出）。如上面所述，第一层102是膨胀层。第二层104是透明的、有展性的绝热层。第三层106是保持层，第四层108是有展性的反射层。第一层和第三层中充填以染料，使第一层即膨胀层吸收例如680nm的光能而不吸收830nm的光能，第三层即保持层吸收830nm的光能而不吸收680nm的光能。第二层，即绝热层，通过使用发射波长680nm和830nm的光的激光器分别加热第一层和第三层。因而存储在媒质上的数据能被直接重写。实际上，通过使用如下所述相配合的和同步的写入和清除光束，除了具有记录光和清除光可使用相同的波长的能力以外，还可得到所有与上面相同的好处。第二层最好是软性的和有展性的，不能使第一层保持在延伸和膨胀的状态。
图4所示是本发明的用于在存储媒质上记录数据的电光系统的一个实施例，它包括三个分立的激光束源，一个用于写入、一个用于清除、一个用于读出。在这个示意图中，包含三个激光源以便使之具有直接重写的能力。写入光束二极管20和读出光束二极管22两者都对准一个第一高偏振分束器24。写入光束二极管20是旋转的，因而，出射的写入光束26对应于分束器24是S-偏振的，而读出光束28通过1/4波片30，对应于分束器24是p-偏振的。分束器24本身安排成向下，例如沿Y轴反射写入光束26的一大部而透射读出光束28的一大部分，结果是反射的写入光束和透射的读出光束是分离而平行的，形成两个空间分离的光束32和34，分别朝向记录媒质2。高偏振分束器24以在两个偏振方向上至少反射90%写入光束26和至少透射90%读出光束28为宜，最好是反射和透射约95%到98%。
一个比第一分束器偏振度低的第二分束器36设置于从第一分束器出射的两个平行光束37的光路中。第二分束器36相对于第一分束器24旋转90°，结果是任何从Y轴反射的光的方向都沿着Z轴。由于方向的改变，第二分束器36使读出光束28的光反射而透过第一分束器24。然而，由于第二分束器36的偏振度低于第一分束器，它最好透射读出光束的光的约10%至约50%，其余的光都基本上被反射。在一种常规的排列中，读出光束的80%沿着Z轴反射而损失（38），20%沿着Y轴透射而朝向记录媒质。然而，按写入光束26偏振的光最好至少有约80%向下沿着Y轴透射而朝向记录媒质，除了吸收的量以外，其余的光被反射而损失（38）。对于写入光束，写入光束合适的透射值是88%，反射值是10%。
一个准直透镜40和一个物镜42将写入光束和读出光束聚焦在记录媒质2上，具体地说是聚焦在其中的反射面上。该反射面将被媒质吸收的光以外的光沿着同样的轴反射，叠加在入射光束32和34上，朝向第二分束器36，被反射的读出光束34，由于它的偏振，以与前面所述的相同的百分率部分被反射，部分被透射。然而，反射光束44沿着Z轴朝向光探测器48。在上面给出的具体例子中，从记录媒质反射的80%的读出光束便朝向光探测器。还存在反射的写入光束。这光束的大部分将如前面所述那样透过分束器36，一小部分反射光（在该具体例子中为约10%）被反射而朝向光探测器。
写入光束26的强度要足以在媒质里产生记录响应。读出光束28的强度一般较小，具体地说，写入二极管20和读出二极管22的功率希望分别为约30mw和5mw。这种配置的一个优点是写入光束具有相当小的一部分到达光探测器48。通过选择读出光束的波长使其与写入光束的波长不同且通过使用合适的滤波器分离这两种光束可以使这一比例更进一步地降低。通过适当选择写入光束和读出光束的波长，有可能实现本发明的一个实施例，它不需要使用偏振元件就可以在记录过程中充分分开写入光束和读出光束。
这两个光束，写入光束和读出光束，最好是这样照射在媒质2上：读出光束的焦点扫描媒质表面时，稍稍在写入光束的焦点之前。读出光束34的焦点超前于写入光束32的焦点的确切距离是并不严格的，因为媒质是以一恒定的线速度旋转的。因而，知道了读出光束34和写入光束32之间的距离，就能容易地并精确地确定被读出光束探测的一个突起边缘出现在写入光束正下方的时间。然而，为了获得最好的结果，读出光束34应该与写入光束32至少分开0.5微米，以保证它们不重叠，分开的最大距离小于2微米，以便使用一套光学装置就可以产生足够的聚焦作用。
来自读出光束34的数据通过光探测器48和信号接收器50探测。在经信号接收器50处理以后，它们被沿着图4中的线54送到数字信号处理机52，在那里，数据被用于使写入光束26和清除光束56同步驱动。经处理过的读出信息也沿线58送到写入和读出聚焦及跟踪伺服单元60，以及通过倒相放大器62到清除光束聚焦和跟踪伺服单元64。这两个单元60和64，使用读出信息使写入光束32、读出光束34和清除光束56聚焦并处于适当的位置，以完成信息的记录、读出和清除。应该认识到，清除光束的反射可用与上述相同的方式监控。因而，在某些实施例里，读出光束可省去。
从光盘2来的被反射的读出激光束44通过柱面透镜66送到光探测器48，该透镜使光束沿着其光路逐渐改变它的形状，起初沿纵向呈椭圆形，接着呈圆形，最后沿横向呈椭圆形。该光束形状是随读出光束的焦点离开媒质的反射面的距离而变化的。光探测器48里的光敏二极管被分在四个区域，当读出光束45处于焦点时，所有区域都提供输出。然而，当光盘太近时，纵向光束将一个光信号供给上下光敏二极管，仅使这两个二极管提供输出。另一方面，如果光盘太远，则仅仅左、右二极管提供输出。通过将从这四个二极管得到的输出的差值放大，就得到一个焦点误差信号。该焦点误差信号被放大并置于线68上。这条线分成两路，一路直接驱动写入光束和读出光束聚焦及跟踪伺服单元60，另一路通过倒相放大器70驱动清除光束聚焦和跟踪伺服单元64，使写入光束32、读出光束34和清除光束56保持在焦点。
外差法是可以用于本发明来校正跟踪误差的一种方法。该方法涉及监示读出激光束41是否同等地照射到四个分光敏二极管探测器48上。该光探测器组件是一种分置在四个象限（A到D）里的光敏二极管的环形排列。A是左上方象限，B是右上方象限、C是左下方象限、D是右下方象限。当光束位于径迹的中心时，（A′C）-（B′D）的输出变为零。然而，如果光束偏离径迹中心，（A′C）-（B′D）的波形就根据方向和偏离的程度而变化。该信号被置于线58。这条线分成两路，一路直接驱动写入光束和读出光束聚焦及跟踪伺服单元60，另一路通过倒相放大器62驱动清除光束聚焦和跟踪伺服单元64，使读出光束34、写入光束32和清除光束保留“在径迹上”。
注意，清除光束56应该正确地聚焦和跟踪被写入光束32寻址的同一点。清除伺服单元64的特性曲线被调整到与写/读伺服单元60正确匹配，光盘向着读出光束的运动总是配之以一等同的离开清除光束的反向运动。因此，正如在本实施例里所显示的，一个校正清除光束焦点的方法是，首先手动地使清除光束聚焦，其后通过使用倒相放大器70使出现在线68上的焦点控制信号倒相、并通过线72使这信号驱动清除伺服单元64来校正焦点。同样的概念用在本实施例里以保证清除光束56总是入射在与写入光束32同样的径迹上。在此情况下，当从光盘的上面观察，径迹朝着左边的运动，在从光盘的下面观察时，便表现为朝着右边的运动。因此，清除光束先手动地对准记录光束，其后通过使用倒相放大器62使出现在线58上的跟踪控制信号倒相、并经由线74使这信号驱动清除伺服单元64来校正清除光束的对准。
还有其他手段可保证清除光束56正确地聚焦和跟踪被记录光束32寻址的同一个点。通过在清除光束的光路上加入与读出激光22、1/4波片30、分束器24、第二分束器36、柱面透镜66、光敏二极管48和信号接收器50等效的元件，清除光束56就能与读出光束无关地独立跟踪和聚焦。不需要手动的光束对准和聚焦的调准步骤。此外，通过使“清除-读出”光束与清除光束56共轴，这些增加的元件许可通过记录光束32的作用读出在媒质上存储和目前被变更的数据，将驱动记录激光的信号和由“清除-读出”光探测器探测得的信号作比较，就能简单而可靠地识别目前被重写的径迹。这一信息将被用来驱动清除光束聚焦和跟踪伺服单元64，使清除光束56总是寻址与记录光束32寻址的相同的点。
在最佳实施例里，写入光束34和来自清除激光器79的清除激光束根据出现在线80上的数据的型式进行数字调制。然而，根据本发明，通过使用一连续的和不调制的清除光束可以制成在一存储媒质上记录、读出和清除信号的可行的机构。在该实施例中，清除光束的光能要仔细选择，以使保持层在记录过程中变软，但又能象前面所述的那样，使保持层在膨胀层已经冷却到其松弛状态前冷却到它的玻璃转变温度。应该注意到，当使用这一方法时，连续的清除光束不需要正确地聚焦在写入光束所聚焦的点上。实际上，通过使连续的清除光速所聚焦的点稍许超前写入光束所聚焦的点，可提供另一种清除控制办法。清除光束最好约超前写入光束2μm。
最佳实施例利用一出现在线80上的数据的处理的型式，它与出现在线78上的写入激光驱动信号同步，以驱动清除激光56。数字处理器52连同由读出光束34读出的数据一起产生一个被调制的清除光束，它与待记录的数据同步地加热媒质的保持层。信号处理器52可以是，例如由模拟器件厂（Analog    Derices）制造的ADSP2100。清除光束56在记录“位周期”开始时打开，在记录“位周期”结束前截断。因而图3的保持层8在位记录过程中是软性的，由反射层的反射材料覆盖的膨胀层的突起16能容易地伸突到保持层8的体内。它还保证在膨胀层4仍在被记录光束32加热时，保持层8就开始向着其玻璃转变温度冷却。通过这一机制，在膨胀层4松弛到其平整状态前，保持层就达到其玻璃转变温度，在膨胀层冷却以后，使由反射材料覆盖的突起仍保持在位置上。
出现在记录光束32和清除光束56上的数据必需和任何可能已经记录在媒质上的数据同步。这样做是为了保证读/清除作用仅出现在已经在媒质里形成的突起转变处。如果不执行同步操作，在光盘上就混合记录两个数据流，结果是既不能重新获得先前记录的也不能获得新记录的数据。有了上述的同步机构，所述系统就能直接进行重写记录。如果早先在记录媒质上形成的一个位在本发明的记录/清除光束之间通过，它是被除去还是保留在原位取决于记录光束是否试图将一数据位记录在那个位置上。如果一个数据位正在被记录，在清除光束不再起作用后，来自记录光束32的能量将迫使图2中的膨胀层4在那个点保持膨胀。如果在那个点上不记录数据位，由于从写入激光9得不到能量，就不能迫使膨胀层保持在膨胀状态。清除光束56会软化保持层8并释放膨胀层，允许它松弛而恢复平整状态。因此本发明在记录过程中有效地清除数据突起，并具有直接重写的能力。
如果使用一个“原”光盘，亦即从未记录过的光盘，信号处理器52在线54上将接收不到来自信号接收器50和读出光探测器45的可以理解的数据因此进入自同步模式以实现正确的记录。
除了没有信号置于线78上以外，与记录过程分开的清除过程是与上面所述的记录过程相同的。这样，写入驱动器80和写入激光器20便不起作用。这导致单一的清除光束照射在光盘上，它与已经显现在光盘上的数据同步。由于没有写入光束来使膨胀层膨胀，加热的保持层4将软化和释放任何数据突起16，使它们恢复其松弛的、平整的状态。一个不调制、不同步的清除光束也能用于同样的目的。
信号接收器、信号处理器、写入驱动器和倒相放大器都是本技术领域里的技术人员所熟知的那些信号接收器、处理器、写入驱动器和倒相放大器。
表1列出了可用于这里所述的发明的各种市场上能买到的元件。
表1
元件    型号和制造厂
写入二极管20    型号SDL-5410由光谱二极管厂制造
读出二极管22    与写入二极管相同
分束器24    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
1/4波片30    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
分束器36    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
光探测器48    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
信号接收器50    洛基山Z频道伺服放大器
信号处理器52    模拟器件厂    ADCP-2100
伺服单元60    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
倒相放大器62    泰勒达因-费尔布莱克厂    TP0032
伺服单元64    来自奥林匹斯    TAOHS-LC3
倒相放大器70    泰勒达因-费尔布莱克厂    TP0032
驱动器82    曼勒斯-格里奥特二极管激光驱动器
06    DLD001
在本发明的另一个实施例中，存储媒质设置在一刚性基片上，通过使一记录光束穿过基片，光学数据就能被记录于该存储媒质中，通过使一读出光束反射回来穿过基片进入一探测系统，能从该存储媒质中读出如此记录的数据。探测系统设计成通过基本上与上述刚性基片光学上等效的一个层读出反射的信号。存储媒质可包括一个膨胀层，它与基片沿着其间交界面光学耦合，并可在受热时膨胀而在其与交界面相反的表面形成突起;一个装置，它用于在膨胀层冷却时保持在膨胀层中形成的突起;以及一个反射层，它反射至少25%的射到其上的光，并且它有足够的弹性，以与上述表面的轮廓一致。保持装置可以是一个保持层，它由具有基本上高于室温的玻璃转变温度的材料构成，因而当温度由室温变化到高于上述玻璃膨胀温度时，它就从玻璃态变换成橡胶状态，保持层可以与上述膨胀层和上述反射层中的至少一层直接耦合，然而保持层可以位于膨胀层和反射层之间，并与两者直接耦合。反射层可将至少约85%的穿过膨胀层的上述读出光束的光穿过膨胀层和基片反射回去。
或者，存储媒质可以被设置在一刚性基片上，通过使一记录光束穿过基片，光学数据就能被记录于该存储媒质中，通过使一读出光束穿过基片反射回来进入一探测系统，就能从该存储媒质中读出如此记录的数据。探测系统设计成能读出通过基本上与上述刚性基片光学上等效的一个层反射的信号。存储媒质包括一个厚度大约为0.5至1.5微米的膨胀层，它与基片沿着其间交界面光学耦合，并可在被加热到大致上高于室温的温度时膨胀而在其与交界面相反的表面形成突起;一个厚度大约为0.25至1.0微米的与膨胀层耦合的保持层，它由具有高于室温的玻璃转变温度的材料构成，因而当温度由室温变化到高于上述玻璃膨胀温度时，它就从玻璃态变换成橡胶状态;一个与保持层耦合的反射层，它可将至少85%的来自穿过膨胀层和保持层的读出光束的光反射回去穿过膨胀层、保持层及基片，并且它有足够的弹性，以与上述保持层的轮廓大致上一致;以及一个在反射层面上的保护层，突起朝着它膨胀，该保护层可由其变形足以容纳突起的材料构成。上述膨胀层和保持层的厚度各约为基片和保持层厚度的1/1000或更小，保持层的厚度约为1.0微米或更小。记录光束和读出光束可分别是在第一波长和第二波长的、基本上单色的光束，而反射层可反射约85%的入射于其上的第一波长和第二波长的光。
膨胀层可以吸收至少约40%的、穿过它和反射回来再穿过那里的第一波长的光，或吸收低于约90%的、穿过它并被反射回来再穿过那里的第一波长的光。或者，膨胀层吸收至少50%的、穿过它和反射回来再穿过那里的第一波长的光，并透射至少约60%的、穿过它和反射回来再穿过那里的第二波长的光。在另外一个实施例里，膨胀层吸收约50%至约85%的、入射于其上的上述第一波长的光，透射至少约80%的，入射于其上的上述第二波长的光。
称之为径迹的一个延伸区域可被用来存储光学数据，沿着径迹一段的交界面部分可被移位而伸突到基片之中，以在沿着径迹的交界面里形成高度变化的二进制序列。在一个实施例里，伸突部分的高度约等于膨胀层厚度的0.1至3.0倍，或者，约等于膨胀层厚度的0.5至2.0倍。多个二进制序列可沿着上述径迹以一定的间隔安置。径迹的长度可由一连串的子长度组成，每一个子长度对应于标准小型光盘上的一帧，并具有一个头端和一个尾端，在每一个子长度的头端设置一个预选的二进制序列。沿着径迹可设置多个二进制序列。这些二进制序列代表代码指令以使径迹的运动与探测系统同步。沿着径迹可设置多个二进制序列，这些二进制序列代表与沿着径迹长度的二进制序列的间距有关的代码信息。沿着径迹设置的二进制序列也可以代表行将记录在径迹上的数据的代码索引。
一种在置于一刚性基片上的光学数据存储媒质上记录数据的方法可包括：（a）使一束预定波长的光穿过基片;（b）使从上述基片射出的光穿过与基片光学耦合的膨胀层，膨胀层吸收部分预定波长的光，并随着温度上升而膨胀;（c）使透过膨胀层的光从一可变形的反射层反射回来穿过膨胀层，使得膨胀层通过由此吸收的光加上在步骤（b）里吸收的光所产生的热量而膨胀，从而在其离开基片的表面形成一突起;并在反射表面形成一与此突起一致的形变;（d）通过来自膨胀层的热传导加热一与该反射层耦合的、具有远高于室温的玻璃转变温度的保持层，使保持层的温度上升到高于该玻璃转变温度，以许可突起使保持层变形;（e）使上述变形的保持层冷却到玻璃转变温度以下，以保持膨胀层里的上述突起。保持层可与膨胀层光学耦合，并位于膨胀层和反射层之间。保持层可吸收部分入射于其上的预定波长的光。步骤（e）部分地可通过将来自保持层的能量扩散到一吸热层里而实现，吸热层散热的速率比膨胀层快。膨胀层可吸收至少40%的入射于其上的预定波长的光。膨胀层可吸收低于90%的入射于其上的预定波长的光，或者吸收约50%至85%的入射于其上的预定波长的光。该预定的波长可称为第一波长，保持层可吸收第二预定波长的光，膨胀层对于第二预定波长的光基本上是透明的。
应该清楚地理解，上面的描述旨在说明本发明而非限制本发明的范围，例如，在描述中虽然使用激光器作为辐射能源，然而其他的能源也可使用，这对于本技术领域内的技术人员是显而易见的。此外，也可以使用清除光束和写入光束起与上面所描述的相反的作用，亦即，写入光束可基本上连续地射向媒质，而清除光束可响应待记录的数据而被调制。因而本发明的范围应该并不局限于上述方面，而应该决定于所附的权利要求书，以及应可扩展到它们有权扩展的全部等效的范围。

Claims (91)

1、一种记录和清除系统，其特征在于，它包括：
一种具有第一层膨胀层和第二层保持层的记录媒质，上述第二层适于在第一光束停止加热上述第一层时保持上述第一种物质处于一显著地变形的状态，以及
用于驱动上述第一光束和一第二光束的装置，上述第二光束加热上述第二层，上述第一光束在一所需的时刻驱动，上述第二光束在上述第一光束中止前停止驱动。
2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括用于响应一读出信号将一读出光束射向上述第一层的装置。
3、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述读出光束和上述第二光束是同一光束。
4、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括用于监控上述第二光束的反射、因而使数据能从上述媒质读出的装置。
5、按照权利要求2所述的装置，其特在于，上述第二光束响应于上述读出信号而被驱动。
6、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述读出光束和上述第一光束彼此间旋转约90°。
7、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述读出光束和上述第一光束具有不同的波长。
8、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述读出光束和上述第一光束射在上述媒质上。
9、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述读出光束和上述第一光束分开约2微米。
10、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括用于将上述第二光束和上述第一光束保持在指定的径迹里的装置。
11、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，它还包括用于将上述第二光束和上述第一光束保持在指定的径迹里的装置，上述用于保持的装置还包括发射与上述第二光束同轴的清除跟踪光束的激光器，以及一个用于跟踪上述清除跟踪光束的光探测器。
12、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述第二光束是根据上述读出光束调制的。
13、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，上述第一光束是根据上述读出光束调制的。
14、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，先前记录的数据位是通过上述读出光束探测的，如果在上述先前记录数据位的地点不再需要该位，则通过上述第二光束清除。
15、按照权利要求2所述的装置，其特征在于，它还包括使上述读出光束和上述第一光束停止以清除在上述媒质上的数据的装置。
16、一种记录媒质，其特征在于，它包括：
一个第一层，上述第一层当受热时形成可探测出的变形;
一个第二层，它是邻近上述第一层的反射层;以及
一个第三层，它邻近上述第二层，与上述第一层隔着第二层相对，当上述第一层冷却时，上述第三层保持显著的变形。
17、一种记录媒质，其特征在于，它包括：
一个第一层，上述第一层当受热时形成可探测出的变形;
一个第二层，它是邻近上述第一层的绝热层;以及
一个第三层，它邻近上述第二层，隔着第一层与上述第一层相对，当上述第一层冷却时，上述第三层保持显著的变形。
18、按照权利要求16所述的一种媒质，其特征在于，上述第一层内的变形是通过上述第三层保持的。
19、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，它还包括一刚性基片，上述基片附在选自包括上述第一层和上述第三层的组合中的一层上。
20、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，它还包括一保护层，上述保护层附在选自包括上述第一层和上述第三层的组合中的一层上。
21、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第一层在650nm到850nm的波长范围内的吸收度在约20%和40%之间。
22、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第一层的热膨胀系数约大于1×10-4/℃。
23、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第一层的热膨胀系数约大于5×10-4/℃。
24、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第一层的热膨胀系数约大于7.5×10-4/℃。
25、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第一层的玻璃转变温度约低于30℃。
26、按照权利要求16所述的媒质，其特征在于，反射层由选自铝、铜、银、金、铟、铋的易熔合金、锡的合金、镉的合金，或它们的组合物这样一些材料中的一种材料制成。
27、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第三层的玻璃转变温度约高于50℃。
28、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，第三层的玻璃转变温度约在75℃至125℃之间。
29、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，第三层的热导率至少约为2.5×10-4Cal/（（cm/℃）（sec/cm））。
30、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，第一和第二层由选自橡胶，丁基橡胶、硅橡胶、天然橡胶、苯乙烯-聚丁橡胶、聚合物、醋酸纤维素、醋酸纤维素-丁酸酯、聚苯乙烯、聚砜酰胺、聚碳酸酯、硝酸纤维素、聚（乙基-丙烯酸酯）、聚（乙烯丁缩酸）、芳香族化合物、聚酯、聚酰胺、丙烯酸的聚合物、聚醋酸乙烯脂、硅树脂、醇酸树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物、氯乙烯-乙烯醋酸纤维素共聚物、硝化纤维素、乙基纤维素和聚乙烯乙醇、明胶、酪素、蛋白朊和二氢松香乙醇，以及它们的组合物的材料制成。
31、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，上述第三层是环氧树脂。
32、按照权利要求16或17所述的媒质，其特征在于，在冷却时，第一层回复到大致上不变形的状态。
33、一种制造记录媒质的方法，其特征在于，它包括下列步骤：
提供一基片，上述基片由一种刚性的透明物质构成;
将第一层附着于上述基片上，上述第一层由当受热时形成一可探测出的形变的材料构成;
将第二层即反射层附着于第一层，以及
将第三层附着于第二层，当上述第一层冷却时，上述第三层至少保持部分形变。
34、按照权利要求33所述的方法，其特征在于：（a）附着第一层的步骤是加上一种具有约大于8.5×10-4/℃的热膨胀系数和约低于30℃的玻璃转变温度的材料的步骤，（b）附着第三层的步骤是加上一种具有约高于50°的玻璃转变温度的材料的步骤。
35、按照权利要求33所述的方法，其特征在于，附着第二层的步骤是加上一种选自镓、铝、铜、银、金、铟、铋的易熔合金、锡的合金、镉的合金、或它们的组合物这样一些材料中的一种材料。
36、一种记录媒质，其特征在于，它通过下列步骤制造：
提供一基片，上述基片由一种刚性的透明材料构成;
在上述基片上附着一第一层，上述第一层由当加热时形成一可探测出的形变的材料构成;
在上述第一层上附着一第二层即反射层;以及
在上述第二层上附着第三层，当上述第一层冷却时，上述第三层至少保持部分形变。
37、按照权利要求36所述的记录媒质，其特征在于，（a）附着第一层的步骤是加上一种热膨胀约大于8.5×10-4/℃、玻璃转变温度约低于30℃的材料的步骤，（b）附着第三层的步骤是加上一种具有约大于50℃的玻璃转变温度的材料的步骤。
38、光学记录媒质的一套组件，其特征在于，它包括：
第一层，当对上述第一层加热时，它形成一可探测出的形变，上述第一层具有约大于7.5×10-4/℃的热膨胀系数和约低于30℃的玻璃转变温度。
适于附着到上述第一层的第二层，即反射层，以及  适于附着于上述第二层的第三层，上述第三层具有约高于50℃的玻璃转变温度。
39、一种在记录媒质上记录和消除信息的方法，其特征在于，它包括下列步骤：
将记录光束照射在记录媒质的膨胀层上，上述记录媒质还包括一保持层，上述记录光束加热上述膨胀层的一部分，从而使其膨胀;以及
响应一清除信号，将清除光束照射在上述保持层上，上述清除光束至少加热上述保持层的一部分。
40、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，它还包括在上述保持层和上述膨胀层之间设置一个反射层的步骤。
41、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，上述清除光束和记录光束是同时照射在媒质上的。
42、按照权利要求求39所述的方法，其特征在于，它还包括将一读出光束照射在上述保持层上、从而探测记录于其上的数据的步骤。
43、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，上述读出光束超前于上述写入光束射在上述记录媒质上。
44、按照权利要求41所述的方法，其特征在于，上述读出光束和上述写入光束彼此分开约2微米。
45、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，写入光束和清除光束维持在上述记录媒质的一共同径迹上。
46、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束基本上连续不断地照射在记录媒质上一个位于上述写入光束之前的位置。
47、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，记录光束基本上连续不断地照射在记录媒质上一个位于上述清除光束之前的位置。
48、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束是根据上述读出光束调制的。
49、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，，清除光束是根据所记录的数据调制的。
50、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，先前记录的位是通过上述读出光束探测的，如果在上述先前记录位的地点不再需要该数据位，则通过上述清除光束清除。
51、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束和写入光束同时照射在媒质上，并且清除光束是根据待记录的数据调制的。
52、按照权利要求39所述的方法，其特征在于，清除光束基本上是与写入光束同时开始照射在记录媒质上，而在清除光束停止照射后，上述写入光束继续照射在媒质上。
53、一种光学记录媒质，其特征在于，它包括：
一个第一层，即膨胀层，上述膨胀层吸收第一种波长的光;
一个第二层，即绝热层，上述第二层是邻接上述第一层的、软性和有展性的层;
一个第三层，即保持层，它邻接上述第二层并隔着第二层与上述第一层相对;以及
一个第四层，即反射层，它邻接上述第三层，并隔着第三层与上述第二层相对。
54、一种光学记录媒质，其特征在于，它包括：
一个由第一种材料形成的第一层;
一个由第二种材料形成的第二层，它邻接并附着于上述第一种材料形成的层;
一个由第三种材料形成的第三层，它邻接并附着于上述第二层;
上述第二层是由一种反射的并有展性的材料形成的;
上述第一和第三层相配合作为一种媒质，当上述第一种材料被来自上述第一光源的光辐射加热而上述第三种材料被来自一第二光源的光辐射加热时，通过上述第一种材料的热膨胀在上述媒质中形成可用光探测出的形变;
上述 第一层、第二层和第三层相互间结合得足以使上述第三层在上述第二光源中断时仍能保持上述第一层处于形变状态。
55、一种可擦光学记录媒质，其特征在于，它包括：
一个由第一种材料形成的第一层;
一个由第二种材料形成的第二层，它邻接并附着于上述第一层;
一个由第三种材料形成的第三层，它邻接并附着于上述第二层;
上述第二层是由一种反射的并有展性的、强度不高的材料形成的，从而使上述第一层当由于被来自一光源的光辐射局部加热而膨胀和在上述光源中断时收缩的时候得以保持形变;
上述第一层和第三层作为一种媒质，用以在其中形成和清除一种可用光探测出的形变，这是通过：
上述第一光源使上述第一层热膨胀，上述第一、第二和第三种材料相互间结合得足以使上述第三种材料在上述第一光源中断时能保持上述第一种材料处于形变状态，以及
当上述第三种材料被来自第二光源的光辐射加热时，上述第一层收缩。
56、一种光学记录媒质，其特征在于，它包括：
一个由第一种材料形成的第一层;
一个由第二种材料形成的第二层，它邻接并附着于上述第一层;
一个由第三种材料形成的第三层，它邻接并附着于上述第三种材料形成的层;
形成上述第二层的材料是反射的、绝热的和有展性的材料，以及
上述第一种第三层由于上述第二层的反射和绝热性能而彼此热隔绝。
57、一种可擦光学记录媒质，其特征在于，它包括：
一个第一聚合物层;
一个由金属的、有展性的材料形成的反射层，它邻接并附着于上述第一层聚合物层;
一个由第二种聚合物材料形成的第三聚合物层，它邻接并附着于上述第二种物质构成的层;
上述第二种金属材料层强度不高，从而使上述第一聚合物层当由于被第一光源局部加热而膨胀时得以保持形变;
上述第一和第三聚合物层一起作为一种媒质，用以在其中形成一种可用光探测和可用光清除的形变，这是通过：
当上述第一种聚合物材料被来自上述第一光源的光辐射加热，并且第二光源照射在上述第三层上时，上述第一种聚合材料热膨胀，上述第一、第二和第三种材料相互间结合得足以使上述第三种聚合物材料在上述第一种聚合物材料冷却到其松弛之前，冷却到其玻璃态，保持上述第一种聚合物材料处于形变状态;以及
当上述第三种聚合物材料被来自上述第二光源的光辐射加热时，上述第一种聚合物材料收缩。
58、一种设置在一刚性基片上的存储媒质，其特征在于，通过使一记录光束穿过上述基片而能使光学数据记录于其中，并且通过读出光束能读出所记录的数据，该读出光束被反射后通过所述基片进入一探测系统，上述探测系统设计成能读出反射而穿过一个与上述刚性基片在光学上基本上等效的层的信号，上述存储媒质包括：
一个膨胀层，它与上述基片沿着其间的交界面光学耦合，并且在受热时能膨胀而在其与上述交界面相反的表面形成突起;
一种用于在上述膨胀层冷却时在该膨胀层上保持所形成的突起的装置;以及
一个反射层，它至少反射25%的照射于其上的光，并且它有足够的弹性，以形成与上述表面的轮廓相一致的轮廓。
59、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持装置是一个保持层，它由具有远高于室温的玻璃转变温度的材料形成，因而它在温度由室温度变化到高于上述玻璃转变温度时从玻璃态变换成橡胶状态。
60、按照权利要求59所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持层与上述膨胀层和上述反射层中的至少一层直接耦合。
61、按照权利要求59所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持层位于上述膨胀层和上层反射层之间，并分别与它们直接耦合。
62、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，它还包括在其面上的一个保护层，上述突起向着它伸突，上述保护层由可显著变形的材料形成，以容纳上述突起。
63、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述反射层至少将穿过上述膨胀层的读出光束的光的85%反射回去通过上述膨胀层和上述基片。
64、一种设置在一刚性基片上的存储媒质，其特征在于，通过使一记录光束穿过上述记录媒质能使光学数据记录于其中，通过经由上述记录媒质反射而进入一探测系统的读出光束能读出记录于其中的数据，上述探测系统设计成能读出反射而通过一个与上述刚性基片光学上基本等效的层反射的信号，上述存储媒质包括：
一个厚度约为0.5至1.5微米的膨胀层，它与上述基片沿着其间的交界面光学耦合，它在被加热到远高于室温的温度时可膨胀而在其与上述交界面相反的表面形成突起;
一个厚度约为0.25至1.0微米的保持层，它与上述膨胀层光学耦合，它由一种具有远高于室温的玻璃转变温度的材料构成，因而在温度由室温变化到高于上述玻璃转变温度时，它从玻璃态变换为橡胶状态;
一个与上述保持层耦合的反射层，它至少将穿过上述膨胀层和保持层的上述读出光束的85%反射回去，穿过上述膨胀层和保持层以及上述基片，并且它有足够的弹性以形成与上述保持层的轮廓大体上一致的轮廓;以及
一个在反射层面上的保护层，上述突起向着它伸突，上述保护层由可变形到足以容纳上述突起的材料形成;
上述膨胀层和上述保持层的厚度各自约为上述基片和上述保护层厚度的1/1000或更小，而上述保持层的厚度约为1.0微小或更小。
65、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述记录光束和上述读出光束分别是第一波长的和第二波长的、基本上单色的光束，上述反射层至少反射约75%的入射于其上的上述第一波长的光和上述第二波长的光。
66、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述记录光束和上述读出光束分别是第一波长和第二波长的、基本上单色的光束，上述反射层至少反射85%的入射于其上的上述第一波长的光和上述第二波长的光。
67、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述膨胀层至少吸收约40%穿过它和反射回来再穿过那里的、上述第一波长的光。
68、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述膨胀层吸收低于约90%的穿过它并被反射而再经过它的具有上述第一波长的光。
69、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述膨胀层至少吸收约50%的穿过它和被反射回来再穿过那里的、上述第一波长的光，并且透射至少60%的穿过它和被反射回来再穿过那里的，上述第二波长的光。
70、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述膨胀层吸收约50%至85%的入射于其上的第一种波长的光，透射至少约80%的入射于其上的第二种波长的光。
71、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，上述记录光束和上述读出光束分别是第一波长和第二波长的、基本上单色的光束，上述反射层至少反射约85%的入射于其上的上述第二波长的光，上述保持装置是一个吸收第三波长的光的保持层，上述膨胀层对于上述第三波长的光基本上是透明的，上述保持层由一种具有远高于室温的玻璃转变温度的材料构成，因而在温度由室温变化到高于上述玻璃转变温度时，它从玻璃态变换为橡胶状态，并且上述膨胀层对于上述第三波长的光基本上是透明的。
72、按照权利要求71所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持层至少吸收约40%的入射至其上的、上述第三波长的光。
73、按照权利要求71所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持层至少吸收约50%的入射于其上的、上述第三波长的光。
74、按照权利要求71所述的一种存储媒质，其特征在于，上述保持层和上述保护层的热导率各自至少约为2.5×10-4Cal/（（cm2/℃（Sec/cm））。
75、按照权利要求58所述的一种存储媒质，其特征在于，称之为径迹的一个延伸的区域被指定用来存储光学数据，沿着上述径迹一段的交界面部分被移位而伸突到上述基片中，以在沿着上述径迹的上述交界面里形成高度变化的二进制序列。
76、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，上述伸突部分的高度约等于膨胀层厚度的0.1倍至3.0倍。
77、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，上述伸突部分的高度约等于上述膨胀层厚度的0.5至2.0倍。
78、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，它包括多个沿着上述径迹以一定间隔设置的上述二进制序列。
79、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，上述径迹的长度是由一连串的子长度组成的，每一个子长度对应于标准小型光盘上的一帧，并具有一个头端和一个尾端，在上述每个子长度的头端设置一个预定的上述二进制序列。
80、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，它包括沿着上述径迹设置的多个上述二进制序列，上述二进制序列代表使上述径迹的运动与探测系统同步的代码指令。
81、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，它包括沿着上述径迹设置的多个上述二进制序列，上述二进制序列代表与沿着上述径迹长度的上述二进制序列的间距有关的代码信息。
82、按照权利要求75所述的一种光学数据存储媒质，其特征在于，它包括多个沿着上述径迹设置的上述二进制序列，上述二进制序列代表行将记录在上述径迹上的数据的代码索引。
83、一种在置于一刚性基片上的光学数据存储媒质上记录数据的方法，其特征在于，它包括：
（a）使一束预定波长的光穿过上述基片;
（b）使从上述基片出射的光穿过与基片光学耦合的膨胀层，上述膨胀层吸收部分上述预定波长的光，并随着温度上升而膨胀;
（c）使透过上述膨胀层的光从一可变形的反射层反射回来再穿过膨胀层，使得膨胀层通过由此吸收的光加上在步骤（b）里吸收的光所产生的热而膨胀，从而在其远离上述基片的表面上形成一突起，并在上述反射表面形成与上述突起轮廓相一致的形变;
（d）通过来自上述膨胀层的热传导加热一与上述反射层耦合的保持层，上述保持层有一玻璃转变温度，以许可上述突起使该处的保持层变形。
（e）使上述保持层在如此变形时冷却到上述玻璃转变温度以下，以保持上述膨胀层里的上述突起。
84、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述保持层与膨胀层光学耦合，并位于上述膨胀层和上述反射层之间。
85、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述保持层吸收部分入射于其上的上述预定波长的光。
86、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，步骤（e）部分地是通过将来自上述保持层的能量扩散到一吸热层里而实现的，该吸热层消散热量的速率比上述膨胀层快。
87、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨胀层至少吸收40%的入射于其上的上述波长预定的光。
88、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨胀层吸收低于90%的入射于其上的上述波长预定的光。
89、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述膨胀层吸收约50%至85%的入射于其上的上述波长预定的光。
90、按照权利要求83所述的方法，其特征在于，上述预定波长被称为第一预定波长，上述保持层吸收第二预定波长的光，上述膨胀层对于第二预定波长的光基本上是透明的。
91、一种在设置于一刚性基片上的光学数据存储媒质上记录数据的方法，其特征在于，它包括：
（a）使一束第一预定波长的光穿过上述基片;
（b）使从上述基片出射的光穿过与基片光学耦合的膨胀层，上述膨胀层吸收约50%至85%的入射到其上的上述第一预定波长的光，而对于第二预定波长的光基本上是透明的，并且它随着温度升高而膨胀;
（c）使透过上述膨胀层的光穿过一与膨胀层耦合的保持层，它吸收入射于其上的上述第二预定波长的光，上述保持层的玻璃转变温度远高于环境温度;
（d）使透过上述保持层的光从一可变形的反射层反射而再穿过上述保持层和膨胀层，使得膨胀层通过由此吸收的光加上在步骤（b）里吸收的光所产生的热而膨胀，因而在上述膨胀层的远离上述基片的表面形成一突起，并通过来自上述膨胀层的热传导和直接加热使上述保持层的温度上升到高于上述玻璃转变温度，以许可上述突起使上述保持层产生与它一致的形变;
（e）通过使消散热量的速率比上述膨胀层快的吸热层从上述保持层中吸收热，使上述保持层在如此变形时冷却到上述玻璃转变温度以下，以保持在上述膨胀层里的上述突起。
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