CN1036652A - 具有空间可变能量吸收率的光学数据存储媒质 - Google Patents

Abstract

各种工艺的光学数据存贮媒质，包括具有多层不 同光吸收率和具有用来帮助跟踪的槽的媒质层，都通 过光吸收率差别与各层间界面的高度变化(从而各层 的相对厚度)相结合而得到改进，结果是一种在媒质 中以空间方式改变它们吸收能量的手段。这种改进 对记录和读出都带来了一系列的好处，包括有助于聚 集入射记录光束所产生的热量、提高记录和读出的跟 踪灵敏度、以及使媒质具有一定的格式以引导记录和 读出。

Description

本发明涉及通过响应于光能量的吸收而记录数据的光学数据存储媒质，特别是解决关于在能量被吸收时使其聚集和把所记录的信号集中在信号径迹上的问题。

光学数据存储媒质这一技术涉及很多材料和信号机制（机理），包括在媒质生产前进行记录的媒质（“只读”）、数据可直接记录并永久固定在其上（“一次性写入”）的媒质、以及既可记录又可消去的（“可擦或可抹去”）媒质。光信号一般包括三类：反射、透射和吸收。这些信号可以用各种方法产生，包括在媒质的某些层上形成凹点（或凸点）或小孔，使用光学密度变化材料（如照相胶卷、光致抗蚀剂、以及光聚合物，这些材料在吸收光线时其光学密度发生变化）、相变材料（在吸收光线后发生从晶态至非晶态的转变或相反）、磁-光材料（通过在磁场中进行局部加热来改变磁化方向从而记录信号）、以及烧蚀薄膜（其中所记录的图案导致光幅度调制）。

这些技术中的不少是热-光记录的例子，其中，来自激光器的光线聚焦在媒质中特定深度处一个很小的、通常受衍射限制的点上，聚焦后的光线的能量加热这一点，使之产生起存储数据作用的变化。

媒质的结构将视所要记录在其上或制造中所要制入结构的信号的类型而有所不同，光学媒质通常具有多层结构，其中，有些在层与层之间具有一定轮廓线的（如凹槽或凹点）界面，以作为信号源或引导读出或记录光束使其保持在径迹上的手段，另一些由不同吸收率的层构成。

包括不同吸收率的层结构的光学数据存储媒质的例子见1985年4月3日公布的题为“可擦去的光学数据存储媒质以及用于在该媒质上记录数据的方法和装置”的欧洲专利申请出版物第136070号（光学数据公司），另外，在与此同一天提交的美国专利申请第    号，发明人为布·克拉克、简·芬尼根和罗·格拉，让与这里同一受让人的题为“用于基片入射记录的光学数据存储媒质”一文中也有所叙述。在这些媒质中，二进制的光学数据作为凹点或凸点出现在一个平的反射面上，该反射面可以是不同折射率的两层之间的部分反射界面，或是一个完全反射表面，如金属薄膜。通过使激光束经过凹点或凸点并监视反射光的强度来读出数据，每一凹点或凸点改变光束的光路，由此当与第二束光（不是经凹点或凸点反射）混合时通过相消干涉或通过凹点或凸点弯曲部分引起的散射来降低反射光的强度。

数据记录过程中这些凹点和凸点的形成与媒质的结构有关，媒质结构中有一层膨胀层同一保持层相结合，膨胀层从高强度的记录光束中吸收能量，并随着温度的升高而膨胀，向一面凸起，保持层被加热后从玻璃态转变成橡胶态，冷却后又回到玻璃态，这两层是这样设置的，即，保持层与膨胀层一起被加热，变为橡胶态，并一起凸起，但在膨胀层冷却到足以使凸起（凸点）缩回之前保持层就已因冷却而回到其玻璃态，这样，保持层就使该凸起（凸点）保持下来，作为构成数据的凹点或凸点。数据的擦去是由一仅被保持层所吸收的擦去光束来实现的，被吸收的光束把保持层加热至其橡胶态，由膨胀层中的弹性力和保持层中的粘弹性力使这两层恢复平坦。

在这些或其他热-光记录媒质上记录数据的困难之一是，记录器中受衍射限制的光学系统把媒质中的光束限制得必须具有一定的宽度，在某些情形下，光束大于所希望的记录径迹，特别是在如上所述的多层媒质时更是如此，在上述多层媒质结构中，相邻两层的光吸收率是不同的，因此，随着层的深度的增加，较强吸收率的一层中发生能量的淀积（吸收），而且，不仅是热-光层中较大吸收率的一层，热-光层中吸收率较小（或零）的一层，或媒质中的其它层也是如此。在后一种情形下，吸收率较强的层次起着滤光器的作用。

在采用有槽的界面作为跟踪手段的多层媒质中还遇到另一些困难。这些媒质中，是通过监视由界面反射回来的光线强度来实现跟踪的。槽的深度是这样考虑的：从槽的顶部反射的光线和从槽的底部反射的光线组成一总的反射，并采用重叠槽的两边的宽光束或用在槽上和偏离槽的一组光束，使总的反射强度随这（些）光束在径迹上集中的程度如何而改变。在界面两侧的折射率非常接近的媒质中，反射是很微弱的，因此跟踪机构的灵敏度相应受到限制。

本发明是对上述各类媒质的改进。本发明使界面高度变化（即，界面两侧的两层的相对厚度的变化）与该两层在光吸收率之间的差异相结合。这一结合有许多优点，具体取决于应用本发明的媒质的类型，以及高度变化本身的类型和构造。

例如，高度变化可以采取重迭在径迹上的槽或隆起部分的形式。在具有不同吸收率的层的媒质中，高度变化可以在径迹区域的较强吸收率的热-光活性层中形成隆起，使该层增厚以产生更大的光吸收，由此在这些区域中产生更大的能量吸收。这样，就增大了信号能量在径迹中聚焦的程度。在较强吸收率层是滤光器而不是热-光活性的媒质中，也可得到类似的结果：高度变化将形成在槽中而不是在隆起处，使径迹上的区域较薄，允许更多的能量经槽而达到热-光活性层，同样赋予了附加的空间控制。在具有不止一层热-光活性层且每一层中的能量都被吸收的媒质中，隆起或槽提供了一种控制手段。在已经具有用于跟踪的槽但吸收率相同的媒质中，附加的吸收率的差异增大了径迹区域和非径迹区之间反射光强度的差异，由此提高了跟踪的灵敏度。

或者，高度变化可以采取沿一段径迹的一系列不连续的隆起或下凹的形式。这些隆起或下凹可被安排成不同的序列以为该媒质提供记录期间所用的格式，并且当媒质上在记录其它数据时作为一种引导或样板以便在媒质上产生类似的数据序列。由这些隆起或下凹产生的数据序列可在记录数据的重放期间以与标准密纹唱片的格式序列同样的方式作为格式使用。

此外，两类高度变化也可以包含在同一媒质中。

本发明进一步的优点和实施例将通过下列描述而变得更为明显。

图1是一光盘的平面图，作为一种可采用本发明的光学数据存储媒质的例子;

图2是图1中媒质沿径向截下的横截面图;

图3a是表示已有技术的媒质的放大的横截面图，也是沿图1中标出的径向截下;

图3b是与图3a相同的视图，所不同的是其中的媒质是本发明范围内的媒质;

图4是图1中的媒质沿数据径迹之一的圆周形方向截下的截面图;

图5与图4是同一媒质和同一图，不同的是记录光束已通过媒质。

作为实践和本发明用途的一个例子，将给出本发明如何用于一特定类型光学数据存储媒质的详细说明，该媒质是上面仔细叙述过的媒质。

在本发明的这一特定实施例中，膨胀层离开保持层的一边的面上是有槽而不是平坦的，槽位于长的径迹的每一边，凸点和凹点沿径迹形成。当然，在光存储盘中，径迹成螺线形曲线，类似于唱片中的槽。槽沿着径迹螺线的长度上伸展，形成了它自己的螺线，当沿存储盘的径向截下时，就形成了交替出现的槽。

这些槽的作用是按记录光束聚焦在槽上还是径迹上来区分记录光束通过膨胀层的距离。较厚的径迹区域比较薄的槽区吸收更多的光能。相应地，任何通过径迹区域或从径迹区域反射的光（双程）都比通过槽区的透射光和反射光的强度要小。

这一强度差别在好几方面是有用的。例如，可用作跟踪的引导，以使记录光束在记录期间集中在径迹上。它还许可在径迹区域使用较厚的膨胀层（这样可有较大的吸收），当使用宽于径迹的记录光束时总反射无任何损失。这在跟踪和聚焦控制两方面都是很有用的。而且，它还有助于记录期间在反射面（界面或金属薄膜）上形成小而显著的标记。

本发明特别适合用于上述也包括反射层的媒质，以及适合于各层按下列次序排列的媒质：基板、膨胀层、保持层、反射层。在该媒质上，数据记录和读出两者都是通过射进基板的光束来实现的。但是，本发明也适合于其它安排，包括那些光束不是从基板入射的安排。

还可以包括如上所述的沿径迹上的一段段的格式型序列，当记录光束通过其上时，这些隆起或下凹可以转化为反射光层中的变形。

这些特点以及工作情形在附图中有详细的说明。

图1表示尺寸和形状类似于传统密纹唱片的存储盘形式的光学数据存储媒质，其后的附图表示该盘的截面，沿径向12和圆周方向13的截面。从这些附图可以看出，存储盘由平行于图1平面的各层形成，图中截面图未按比例画出。

图2表示沿图1线条12的径向截面。图中画出的各层是基板21、膨胀层22、保持层23、反射层24、以及保护层25。箭头26表示激光束入射的方向，对记录、读出和抹去光束来说方向都是相同的。这些层的厚度可以不同。不过，典型地，基板21为密纹唱片规格所要求的厚度，保护层25为几十微米数量级的厚度，而膨胀层22、保持层23和反射层24均为1微米的数量级或更小。

本发明的槽出现在基板21和膨胀层22之间的界面27上。槽的取向当然取决于观察它们的角度，但每一槽28可被看作是具有一个凸起部和一个凹下部，按照图2的取向，凸起部是向下的，凹下部是向上的。换句话说，槽28的凸起部伸入膨胀层22，槽间界面较高的区域29可看作是径迹区域，因为它们与数据将沿其记录的反射面24的区域垂直对准。

在本发明的另一实施例中，界面较低的区域28可作为径迹区域，数据记录在紧贴其下位于反射面24上的区域，而不是对那些紧贴着高界面区域29下的区域。在低界面区域下记录的好处是，区域29下膨胀层22的邻近区域中所出现的较大吸收可阻碍横向热传输，由此有助于把数据记录聚集在反射面上较窄的区域内。

数据记录期间这些槽的作用可从各个层次的性质来理解。

基板是硬质的透明材料，基本上能允许来自所有三束-记录、读出和抹去的光束全部透过，基板足够厚和硬，以便为媒质提供结构的牢度，并在记录和重放期间温度的全部范围内保持不变。特别是，基板要在膨胀层中膨胀力的作用下基本不变形。

膨胀层22由能吸收记录光束波长的光的材料形成。膨胀层仅部分地吸收该波长由此允许记录光束两次通过。吸收的程度可以不同，但一般来说，两次通过约吸收40%或更多将会得到最好的结果，在较好的实施例中，两次通过（双程）吸收至少约40%，但少于90%，在最佳实施例中，吸收率约从50%至85%。此外，膨胀层对擦去光束波长至少是部分可透过的。尽管这也是变化很大的，但在大多数应用中，对该波长的透过率至少为约60%，最好是至少约80%，这样会得到最好的结果。约50%的两次通过（双程）吸收有助于在膨胀层中产生一几乎恒定温度的材料柱，消除了单次通过记录时膨胀层中出现的高的温度梯度，这就增进了标记的形成和清晰度。

膨胀层可进一步按高热膨胀系数分类，特别是当与媒质的其它层次比较时是如此。20℃时约1×10^-4℃^-1以上的系数是较好的，更好的是大于5×10^-4℃^-1，大于约7.5×10^-4℃^-1则是最好的。

此外，膨胀材料在室温或近于室温下呈橡胶状态，即，弹性系数高到可在记录期间易于膨胀而不超过其膨胀上限的程度，当处于环境温度时，膨胀层材料接近其玻璃态转变温度，该温度最好低于30℃，由于基板的刚性，膨胀层只能在离开基板的方向上膨胀，形成向下延入保持层的凸起点。

保持层23具有一系列与膨胀层不同的特性。保持层能吸收擦去光束波长的光，擦去光束与记录光束的波长是互不重迭的。保持层对擦去光束波长的吸收一般至少约40%，较好地为至少约50%。此外，保持层材料能透过记录光束的波长，通常至少约60%。在某些较好的实施例中，保持层材料也部分地吸收记录光束，最好是至少吸收约20%。

保持层也有玻璃态转变温度，此温度大于室温。它可以低于膨胀层在数据记录期间达到的温度。但是，保持层直接加热时（通过吸收记录光束的光），也可以不要求这一点。通常，这一玻璃态转变温度的范围约从50℃至200℃，最好是从约75℃至约125℃。在大于这一玻璃态转变温度时，材料呈橡胶状态，具有足够的弹性，足以使其按照膨胀层中产生的形变发生变形，而不超过其弹性限度。

在本发明再一个实施例中，保持层具有大的热传导系数，使其通过来自膨胀层的传导升温至其玻璃态转变温度以上，大的热传导系数还有助于迅速地向外散热，这样，保持层将在膨胀层中形成凹点之后但尚未回到其未膨胀状态之前冷却而回到其玻璃态。在大多数应用中，热传导系数至少是约2.5×10^-4cal/cm²/℃/sec/cm，最好是至少约5×10^-4cal/cm²/℃/sec/cm。

反射层24用来把通过膨胀层的光反射回去，用于记录及数据检测。反射层是高反射性的，最好是至少反射约85%在记录和读出期间到达它的光线，反射层也可以形变，这样它可以形成代表所记录的数据的凹点的形状，作散射光线之用。

某些这类媒质还包括一个位于凹点下侧的保护层，以避免它们由于同外部物体的接触而造成损坏，保护层的特性是柔软，这样它允许凹点下部的凸起点突入其中。此外，这一柔性层与膨胀层、保持层和反射层相比是较厚的，这样，凸点不致经保护层到达其外表面。保护层最好还具有大的热传导系数，以使其起到散热片的作用，达到在凸点形成之后立即迅速地冷却保持层的目的。在大多数应用中，至少约5×10^-4cal/cm²/℃/sec/cm的热传导系数可以提供最好的结果。

各层次的厚度将按照系统的光学特性加以选择，包括记录、读出和擦去功能。例如为了在数据记录期间保持最小的标记尺寸，激光束在通过膨胀层时应保持尽可能地小。而且，膨胀层的大部分应当处于记录光束的聚焦深度（焦深）中，对具有类似于标准密纹唱机中光学参数的记录系统来说，记录光束受衍射限制，聚焦深度为约1.0-1.5微米。

在这种情形下，膨胀层在径迹区域29中厚度约1微米可获得最好的结果。而且，在保持层处于膨胀层和反射层之间的情形下，如图2所示，保持层应尽可能地薄，因为它位于聚焦深度的中心。保持层的典型厚度是约0.5微米。但是，通常，膨胀层和保持层将尽可能地薄而仍然分别保持其膨胀和保持特性。

基板和保护层要厚得多，基板可以是1毫米数量级或更大，保护层是几十微米数量级，任何给定情形下的实际厚度将取决于各层的相应功能-例如，基板层要足够厚以赋予该媒质以刚性，保护层要足够厚以保护数据突起部分，避免外部损坏。

基板和膨胀层之间界面中形成的槽的尺寸大小视所使用的材料、系统的构造和记录器的光学特性而定，但是，一般来说，槽的深度范围是膨胀层厚度的约0.1至约0.9倍，最好是从约0.3至0.6倍，这样可得到最好的结果。槽的最深处至少约0.15微米是较好的，最好是约0.3微米至0.6微米。槽的几何形状，即横截面的轮廓，可以有所不同，但具有锐角（鲜明的角）的槽是较佳的。径迹区域和一典型槽的壁及底部之间的角度可以不同，但最好是近于90℃。至于槽的宽度，也可以有所不同，但宽度范围在径迹宽度的约0.2至约0.6倍之间是较好的，在约0.3至0.5倍之间则更好。

再次参见图2。在该实施例中槽28代表媒质的非径迹区域，而槽间的区域29代表径迹区域。当记录光束沿箭头26指出的方向进入媒质时，它通过基板21、膨胀层22和保持层23，在反射层24处被反射回来，通过保持层、膨胀层和基板从媒质中出射，供监视之用。穿过非径迹区域（槽28中）的光线在出射之前穿过一段通过膨胀层22的距离b6，即穿过径迹区域29的光线穿过一段通过膨胀层的距离（2a′2b），因为膨胀层能吸收记录光束的波长的光，从径迹区域29出射的反射光的强度就小于非径迹区域出射的反射光的强度，这使得槽28可以以一种类似于在标准密纹唱机中所实现的方法用于跟踪记录光束，即，使其在记录期间保持集中在径迹上。

根据强度差别进行跟踪的技术对本领域中的技术人员来说是熟知的。作为这种技术的一个例子，来自记录激光器的光束可被分为三束-一条主光束和两条侧光束，彼此分开一段距离，典型值为20微米数量级。一条侧光束在前（沿径迹方向），略微偏向主光束的一边，另一条在其后面，略微偏向另一边。这一技术可用于本发明的范围，把主光束集中在径迹上，侧光束则部分处于径迹上，部分处于该径迹每一边的槽上，当侧光束通过膨胀层反射回来时，由于吸收的差别，其强度将根据每一光束在槽上和径迹上的多少而变化。这些反射光束被导入光电探测器，该探测器带有一差动放大器，产生一表示这些光束强度之差的控制信号。

控制信号则控制一个跟踪伺服机构。当三条光束的位置使得侧光束重迭径迹的部分相等时，其强度也相等，控制信号为零。可是，一旦这三个一组的光束偏向一边时，侧光束和径迹的重迭之差就会出现，控制信号根据需要变为正的或负的，使伺服机构横向移动光束，把主光束恢复到径迹之上。

径迹和槽之间用来在光束漂移时产生可检测的变化的反射强度之差不是严格的，可按照所用的系统改变，但是，在大多数应用中，当从槽区出射的反射光强度比从径迹区域出射的反射光强度至少高约25%时，可得到最好的结果。

本发明中槽的进一步作用是把膨胀层中产生的热聚集在狭窄的范围内。这有助于形成一较小的、更明显清晰的突起点，这一现象显示在图3a和3b中。

图3a中所示的横截面表示没有槽的媒质，即，在基板/膨胀层界面中的径迹和非径迹区域之间无高度差。图中的读出光束的方向也由箭头26表示。因为当光首次进入膨胀层22时其强度是最强的，膨胀层中的热能集中在界面27附近。图中所示的曲线30是分级的温度的等温线，最高处31最接近中心。

中心能量顶峰（最高等温线31内）与保持层23之间的距离造成了保持层23中较慢的温度升高速率和通常要在膨胀层22中建立压力的较长的时间内才能使保持层达到其玻璃态转变温度，这样，当保持层23变为橡胶状态时，膨胀层22中的压力分布范围已相当宽，最终的结果是在保持层和反射层中的凸起部分都较宽较浅。

在图3b所示结构中，膨胀层22具有与径迹区29相同的厚度，但在径迹两侧形成槽28处的厚度较小。来自记录光束记录箭头26方向到达的光在膨胀层22中产生与图3a同样数量的热，速度也相同，因为膨胀层22的厚度是相同的。但是，槽28使能量集中在较接近保持层23的地方，这样，保持层的升温非常迅速，在膨胀层如图3a中那样建立压力之前就到达其玻璃态转变温度。结果是在保持层和反射层中形成的是非常清晰的凸起点32。

增强这一效果的另一个因素是基板21和膨胀层22之间在热膨胀性上的差异，后者具有高得多的热膨胀系数。这样，所建立的压力被限制在一个狭窄的、由槽的形状限定的非常清晰的柱中，由此形成一狭窄的、非常清晰的区域。

这些效果总的结果是更明显地聚集和清晰的代表数据位的标记，进而增强了记录的精确性和速度，以及减少了重放中的错误。

图4和5表示沿着径迹的格式型序列形式的界面高度变化应用于这类媒质的情况。这些图是沿图1中循着径迹的线条13得到的盘的一部分的截面图，图未按比例画出。和图2及3中一样，图4和5中的记录光束也是由箭头26表示的。

在记录过程中，光存储盘按箭头40方向朝左旋转，但是，在这些图中，存储盘本身是参考系，由此，图4表示某一时刻当记录光束26入射在图中所示位置时的存储盘部分，图5表示当存储盘转动一小段时间后记录光束入射在图中新的位置上时同一存储盘部分。

这些图中所显示的特点是，在径迹的一段41中，基板21和膨胀层22之间的界面27包含延伸入基板的突起部分42，在这些突起部分和在它们之间的凹陷部分以序列的形式沿着径迹具有不同的长度。这种序列对应于在记录期间由记录系统读出和使用的格式信息，同时也可以转换成在重放期间能够被阅读检测系统读出和使用的形式。该序列是二进制比特序列，其中，突起部分被转换成“开”信号，凹陷部分被转换成“关”信号。

如上所述，基板21对记录和读出光束都是透明的，膨胀层22包含能部分吸收记录光束的染料。在记录期间，记录光束通过所有三层（基板21、膨胀层22和保持层23），在反射层24上反射回来，穿过所有三层从基板出射，由于光被吸收而其强度较进入时为小。但是，从凹陷43出射的光束其强度大于同一光束从突起部分42出射的强度，因为光束所通过的膨胀层22具有较大的深度，导致更多的光被吸收，一个探测出射光束强度的检测器在光存储盘的这一段41转过记录光束26时录下了此强度变化序列。借助于适当的编程，记录系统可以把这些序列用作引导同步和在媒质上附加上数据时进行控制之用。

可是，当入射的光束是读出光束时，基板和膨胀层对之都是透明的，图4中的序列不能被检测出来，因为反射的光束显示不出强度的变化。为了得到在这种读出光束下的可读性，该序列必须转换成在反射层24中散射入射光束的下陷44，由阅读检测系统作为标识读出。

为做到这一点，记录系统可编一程序，以便按照检测到的光束反射中的变化来改变低（无记录）和高（记录）之间的记录光束的强度，这种光束反射的变化是在光束从突起部分42到凹陷43时出现的，反之亦然。例如，记录光束检测器在记录光束（处于低强度）从凹陷54进到突起部分53时记录到强度的下降，在检测到这一下降后，系统提高记录光束强度至记录电平，这样就会引起膨胀层22的膨胀和保持层及反射层中相应的形变，如同上述数据记录时那样。相反，记录光束检测器在记录光束从突起部分进至凹陷时记录到强度的增大，系统就相应地降低记录光束强度以终止膨胀和形变。这样，在基板/膨胀层界面27处的突起序列就作为一种在反射层中形成格式引导的样板，可在通常的重放期间由检测系统读出。

这些突起部分的高度可按照检测系统的灵敏度来选择，因此是随不同系统而改变的。对它们的要求在其它方面并不严格。但是，突起部分的高度范围一般应等于膨胀层厚度的0.1-0.9倍，最好是从约0.3至0.6倍，可得到最佳结果。突起部分的深度以至少约0.15微米为好，最好是约0.3至约0.6微米深。

由突起部分形成的二进制序列可用作记录和重放的格式，例如它们可以安排成类似于标准密纹唱片上所用的同步和控制数据那样，这种数据通常是一个38比特的序列出现在每一密纹唱片的开端，它们也可以作为盘首纹和盘尾纹信号、沿径迹长度指示距离的时间信息码、以及记录在媒质上的索引信息。对专业人员来说，种种可能性都是显而易见的。

用于形成光盘层的材料可根据上面指出的特性来选取，即，透明度、反射率、吸收率、玻璃态转变温度、弹性和热膨胀系数。对反射层以外所有各层来说，较好的材料是非晶体聚合物，这类材料的例子是，橡胶，如丁基橡胶、硅橡胶、天然橡胶和苯乙烯聚丁橡胶;聚合物如醋酸纤维、醋酸-丁酸纤维素、聚苯乙烯、聚砜酰胺、聚碳酸酯、硝酸纤维素、聚（甲基丙烯酸乙酯）、聚（丁乙烯）、芳香聚脂、聚酰胺、丙烯酸聚合物、聚乙烯醋酸、硅树脂、醇酸树脂、苯乙烯丁二烯共聚物、乙烯-氯乙烯醋酸共聚物、硝化纤维素、乙基纤维素以及聚乙烯乙醇;以及如明胶、酪朊、卵清蛋白和二氢枞醇。膨胀层应当由高弹性系数的材料构成，如伸长度大于15%的弹性体和聚合物，最好是伸长度从15%至130%、玻璃态转变温度从室温以下至45℃的柔化环氧树脂。保持层应当由玻璃态转化温度较高的材料构成，即明显地大于50℃，同时伸长度大于5%。最好是玻璃态转变温度从75℃至145℃、伸长度从5%至20%的环氧树脂。

反射层可由任何具有足够弹性和可延展的反射材料构成，以便和从膨胀层突入的凸起点一起膨胀。该材料不应当过份地压迫凸点，以及不要在数次写入和擦去循环后就显得疲劳。这类材料的例子是铝、铜、金和铟，其它例子是各种合金，特别是铋与锡或镉的共晶合金。

各层次的吸收特性可以以传统方法赋予，最好是通过掺入按所吸收波长选择的染料或颜色料，对目标波长的要求不是很严格的，可按照可以得到的激光器的种类而定。波长通常被选择得使记录和擦去波长彼此分开而不重迭。但各媒质层则可以在吸收特性上有部分重合，例如，保持层中的擦去染料可对记录波长有轻微的吸收，这可以导致在记录及擦去期间保持层的直接加热，可获得的激光器的典型波长是680nm、780nm和830nm。可用的染料或颜色料的例子是尼洛辛蓝、苯胺蓝、卡尔科油蓝（Calco    Oil）、佛青蓝、亚甲蓝氯化物、单星蓝、孔雀绿奥兹莱特（Zalate）、苏丹黑BM、Tricon蓝、麦克洛勒斯绿G（Macrolex    Green    G.）、DDC    I-4和IR26。

各层次按照传统的工艺接合在一起，相邻层之间最好是彼此光学耦合，这样，通过一层传播的光乎全部进入相邻层，只有反射层是例外，反射层把到达其上的大部分光反射出去。

本发明的媒质可按传统工艺制作，各层依次涂覆在基板上，刮刀散布工艺、旋转涂覆工艺和金属蒸汽沉积是可被采用的工艺的例子。

上述内容主要是作说明之用。显然，熟悉本领域的专业人员可以对材料、实际的布局、以及各种系统参数进行种种变化，但这些变化都仍然落在本发明的精神实质和范围之内。

Claims (29)

1、一种包括多层的光学数据存储媒质，其中，相邻的第一和第二透光层由一有轮廓的界面分开，以形成所述第一和第二层相对厚度的变化，对该媒质的改进在于，所述的第二层在预先选择的波长范围内具有比所述的第一层更大的每单位深度光吸收率。

2、一种包括多层的光学数据存储媒质，其中，相邻的第一和第二透光层由一界面分开，所述的第二层在预先选择的波长范围内具有比所述的第一层更大的每单位深度光吸收率，对该媒质的改进在于，所述的界面的轮廓形成所述的第一和第二层相对厚度的变化。

3、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括一个被用作存储光学数据并形成一径迹的延伸区域，其中，所述的变化形成一重迭于上述径迹上的、在所述第二层上的延伸隆起部分。

4、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括一个用于存储光学数据并形成一径迹的延伸区域，其中，所述的变化形成一重迭于上述径迹的、在所述第二层中的延伸的槽。

5、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括一用于存储光学数据并且形成为一径迹的延伸区域，其中，所述的变化在重迭于上述径迹的所述第二层中形成一延伸的隆起部分。

6、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括一用于存储光学数据并且形成为一径迹的螺线形区域，其中，所述的变化在重迭于上述径迹上的所述第二层上形成一螺线形隆起部分。

7、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括一用于存储光学数据并形成一径迹的螺线形区域，其中，所述的变化在重迭于上述径迹的所述第二层中形成一螺线形槽。

8、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，进一步包括用于存储光学数据并形成为一径迹的延伸区域，其中，所述的变化形成一系列从所述第二层凸出的不连续的突起部分，并沿径迹排成预先选定的序列。

9、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的第二层是热-光活性层。

10、按照权利要求1或2的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的第一层是硬质基极，所述的第二层当加热后可膨胀，在其对着所述界面的表面上形成突起的部分，所述的光学数据存储媒质进一步包括用来在所述膨胀层冷却之后保持所形成的突起部分的装置。

11、一种光学数据存储媒质，其中，一形成为径迹的延伸区域用于以线状排列形式存储所述光学数据，所述的媒质包括：

一硬质基板，

一膨胀层，沿着与所述基板之间的界面同所述基板按光学要求接合在一起并可在加热下膨胀以在其对着所述界面的表面上形成突起部分，

用于在所述膨胀层冷却之后保持所形成的突起部分的装置，

对该媒质的改进在于，所述的界面的轮廓可以改变所述的基板和所述的膨胀层在所述径迹和径迹相邻区域之间的相对厚度。

12、按照权利要求11的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的硬质基板是透明的，所述的媒质进一步包括一在与所述硬质基板对着的、膨胀层的一侧的反射层，该反射层可以与表面的轮廓形状相一致。

13、按照权利要求11的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的界面的轮廓在所述膨胀层中、所述径迹的每一侧形成一个槽。

14、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的深度范围为所述膨胀层厚度的约0.1至0.9倍。

15、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的深度范围为所述膨胀层厚度的约0.3至约0.6倍。

16、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的深度至少约0.15微米。

17、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的深度约0.3微米至约0.6微米。

18、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的宽度范围约等于所述径迹的宽度的0.2至约0.6倍。

19、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述槽的宽度范围约等于所述径迹的宽度的0.3至约0.5倍。

20、按照权利要求13的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的媒质进一步包括一反射层，该反射层位于所述槽的凸面的一侧，并与所述表面的轮廓基本一致，所述膨胀层可通过吸收被预先选定为记录波长的光而膨胀，所述的槽具有如下深度，即：当记录波长沿所述槽通过所述膨胀层并被所述反射层反射回去，经由所述膨胀层出射时，其光线强度至少比沿着所述径迹处经由所述膨胀层出射的光线强度平均高约25%。

21、一种光学数据存储媒质，其中，形成为径迹的延伸区域用于以线状排列形式存储所述的光学数据，所述的媒质包括：

一硬质透明基板，

一膨胀层，沿着与所述基板之间的界面同所述基板按光学要求接合在一起，并可因吸收预先选定为记录波长的光被加热而膨胀，在其对着所述界面的表面上形成突起的部分，

一在所述表面上与所述膨胀层按光学要求接合在一起并在被加热至室温以上时从玻璃态转变成橡胶态以形成与所述膨胀层轮廓一致形状的保持层，以及，

一贴紧所述保持层并可变形以基本上形成与保持层一致轮廓形状的反射层，

对该媒质的改进在于，所述界面在所述径迹每一侧上有一伸入所述膨胀层至如下深度的槽，即：所述记录波长在所述槽处进入所述膨胀层，由此通过所述保持层并在所述反射层处反射经由所述保持层和膨胀层从膨胀层出射的光线，其强度至少比在所述径迹处进入所述膨胀层并由此透过、反射和出射的光线的强度平均高约25%。

22、按照权利要求11的光学数据存储媒质，其特征在于，所述界面沿所述径迹中一段的部分被形成进入所述基板的突起部分，以沿所径迹段，在所述界面内形成二进制序列的高度变化。

23、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的一段的部分的高度范围等于所述膨胀层厚度的约0.1至约0.9倍。

24、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，所述的一段部分的高度范围等于所述膨胀层厚度的约0.3至0.6倍。

25、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，包括多个沿所述径迹具有一定间距的所述二进制序列。

26、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，所述径迹由一系列小段组成，每一小段相当于一标准密纹唱片的一个单元（小段，每一单元（小段）具有一引导端和一结束端，每一所述的小段的引导端具有一个所述的预先选定的二进制序列。

27、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，沿所述径迹有多个二进制序列，所述二进制序列代表用于使所述径迹的运动与检测系统同步的编码指令。

28、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，沿所述径迹包括多个所述二进制序列，所述的二进制序列代表沿所述径迹长度的所述二进制序列的距离的编码信息。

29、按照权利要求22的光学数据存储媒质，其特征在于，它包括沿所述径迹的二进制序列，所述的二进制序列代表要记录在所述径迹上的数据的编码索引。

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