CN104903960A

CN104903960A - 用于多层光学数据存储的堆叠膜反射层

Info

Publication number: CN104903960A
Application number: CN201380063662.7A
Authority: CN
Inventors: E.P.博登; 史晓蕾
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-09-09
Also published as: CA2893842A1; US20140162013A1; US9099104B2; TW201432676A; US20150071046A1; JP2016506589A; WO2014088834A1; EP2929534A1; KR20160002671A; US8889241B2

Abstract

一种部件，所述部件包括堆叠的交错膜结构，所述膜结构包括光惰性的多个层。交替层掺杂有反饱和吸收(RSA)材料或所述RSA材料位于邻近的惰性层之间。在一些实施方案中，所述惰性交替层具有不同的折射指数。还公开了数据存储装置和生产方法。

Description

用于多层光学数据存储的堆叠膜反射层

相关申请的交叉引用

本申请部分地涉及共同受让的2012年4月30日提交的题为STACKED FILM OPTICAL DATA STORAGE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE(堆叠膜光学数据存储装置及制造方法)的美国申请13/459,840号(代理机构案号253010-1)和2012年7月31日提交的题为STACKED FILM THRESHOLD COMPONENT, DEVICE, AND METHOD OF MANUFACTURE(堆叠膜阈值部件、装置和制造方法)的美国申请13/563,194号(代理机构案号253373-1)，这两个申请的全部内容通过引用结合到本文中来。

发明背景

概括地讲，本发明涉及堆叠膜部件、采用所述部件的装置、制造所述装置和/或所述部件的方法，且在特别的实施方案中，涉及在结合本发明的各方面的装置上记录和/或读出全息图的方法。

微全息数据存储能够在单个盘片中实现大量的数据层以获得高数据容量。在这些数据层中的每一个中，数字数据“0”或“1”表示存在或缺乏微全息图。该微全息图在读出光束照明时充当局部反射器。微全息图的存在或缺乏提供“高”或“低”反射信号，该反射信号提供存储信息。

微全息图的光学记录需要来自具有重叠聚焦区的盘片的两侧的两个反方向传播的聚焦干涉激光束。这两个光束在聚焦区中的干涉引发材料的局部改变，该局部改变产生折射指数调制图案，即微全息图。在动态记录期间，这两个光束的良好对准通常需要五轴伺服系统(five-axix servo system)。另外，在所有这些层中贯穿盘片深度的记录需要良好像差补偿光学系统，其在高数值孔径(numerical aperture)下非常具有挑战性。因此，与在其中仅使用单个聚焦光束来记录和/或读出的常规光学驱动系统中所需要的那些相比较，该光学系统和伺服系统两者更加复杂且昂贵。

提出“预格式化”的概念来解决该问题(参见，例如美国专利第7,388,695号)。在该方案中，在使于光驱中之前，将空白盘片用微全息图层“预格式化”。该“预格式化”步骤是盘片生产中的步骤之一。随后将预格式化的盘片用于光驱中以便记录和读出。该记录通过使用单个聚焦激光束擦除或改变微全息图来进行。用于“预格式化”的系统为高品质的昂贵的双侧微全息图记录系统。

因此，存在对现有光学数据存储结构、制造方法、记录方法和/或读出方法加以改进的当前良机。

发明简述

本发明通过消除对于光学预格式化数据存储装置的需要而克服了上述缺点中的至少一些。更具体地讲，本发明涉及提供堆叠膜部件、装置和制造、记录和/或读出的方法，仅需要使用市售聚合物和反饱和吸收(RSA)染料，而不使用阈值材料(threshold material)。

因此，根据本发明的一方面，部件包括堆叠膜结构，所述堆叠膜结构包括与具有第二折射指数的光惰性的多个层交错的具有第一折射指数的光惰性的多个层，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同；和包括反饱和吸收(RSA)材料的多个层，其中所述多个层中的每一个位于所述具有第一折射指数的光惰性的层中的一个与所述具有第二折射指数的光惰性的层中的一个之间。

根据本发明的另一方面，生产方法包括如下生产方法，其包括：提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；提供具有第二折射指数的光惰性的多个层，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同；将反饱和吸收(RSA)材料施用到所述具有第一折射指数的光惰性的层和所述具有第二折射指数的光惰性的层中的至少一个上；和将所述具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到所述具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得所述具有第一折射指数的光惰性的多个层和所述具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于所述具有第一折射指数的光惰性的层和所述具有第二折射指数的光惰性的层之间的所述RSA材料的部件。

根据本发明的另一方面，部件包括：堆叠膜结构，所述堆叠膜结构包括与光惰性的多个第二层交错的光惰性的多个第一层，另外其中，所述多个第二层掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。

根据本发明的另一方面，生产方法包括：提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；提供具有第二折射指数的光惰性的多个层；所述具有第二折射指数的多个层还包含掺杂在其中的反饱和吸收(RSA)材料；和将所述具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到所述具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得所述具有第一折射指数的光惰性的多个层和所述具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于所述具有第一折射指数的光惰性的层之间的载有掺杂的RSA材料的层的堆叠部件。

本发明的各种其他特征和优势将从以下详述和附图中显而易见。

附图简述

在参考附图阅读以下详述时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将得到更好的理解，在整个附图中，相同的符号表示相同的部分，其中：

图1为根据本发明的一个实施方案堆叠膜部件的一部分的立剖面图；

图2和图3为根据本发明的一个实施方案分别经历记录和读出的图1的堆叠膜部件的一部分的立剖面图；

图4和图5为根据本发明的另一实施方案分别经历记录和读出的堆叠膜部件的一部分的立剖面图；

图6和图7为根据本发明的另一实施方案分别经历记录和读出的堆叠膜部件的一部分的立剖面图；

图8和图9为根据本发明的另一实施方案分别经历记录和读出的堆叠膜部件的一部分的立剖面图；

图10为根据本发明的一个实施方案使用部件的数据存储装置的一部分的立剖面图；

图11为根据本发明的一个实施方案采用生产部件的方法的系统的示意图；

图12为根据本发明的一个实施方案采用生产部件的方法的系统的示意图；

图13为描绘根据本发明的一个实施方案生产部件的方法的流程图；

图14为描绘根据本发明的另一实施方案生产部件的方法的流程图。

发明详述

除非另外定义，否则本文使用的所有科技术语都具有与本发明公开主题相关领域中的普通技术人员之一通常理解的相同的含义。本文使用的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用以区别一个元件与另一元件。术语“一个/种”和“所述/该”并不表示对数量的限制，而是表示存在至少一个所提及的项，并且除非另外指出，否则术语“前”、“后”、“底部”和/或“顶部”只是用来便于描述，而不是限制于任何一个位置或空间定向。

如果公开了范围，则包括涉及相同部件或性质的所有范围的端点且该端点可独立地组合(例如，“至多约25重量%”的范围包括端点和在“约5重量%-约25重量%”范围内的所有中间值等)。结合数量使用的修饰语“约”将所说明的值包括在内且具有由上下文规定的含义(例如，包括与该特定量的测定相关的误差程度)。因此，由术语“约”修饰的值并不一定仅限于所指定的精确值。

本文使用的术语“非线性敏化剂”是指具有与光强度相关的敏感度的材料，即敏感度在较高(记录)强度下高且在较低(读出)强度下低。

本文使用的术语“敏感度”定义为相对于用以用激光照射膜斑的能流(fluence)量所得到的指数变化的量。通常，线性材料和/或线性敏化剂的敏感度不随不同强度而改变。

本文使用的术语“能流”指通过单位面积光束截面的光束能量的量(例如，以焦耳/平方厘米量度)，而术语“强度”指光学辐射通量密度，例如单位时间内通过单位面积光束截面的能量的量(例如，以瓦特/平方厘米量度)。

本文使用的与折射指数改变有关术语“没有改变”指包括经一定持续时间折射指数改变小于约0.05%的材料或材料组合。

本文使用的术语“邻接”指两个或更多个元件彼此物理接触或在这两个或更多个元件之间可存在一个或多个间隙层。也就是说，这两个或更多个元件以产生单一构建体的方式相连。

本文使用的术语“高强度”包括在约50MW/cm²-约500MW/cm²范围内的光。本文使用的术语“低强度”包括在0.1MW/cm²-约30MW/cm²范围内的光。

来看附图，图1描绘根据本发明的一个实施方案堆叠膜结构或结构10的立剖面图。本发明的各方面保证使用市售聚合物和一种或多种反饱和吸收(RSA)材料。也就是说，本发明的各方面是不需要阈值材料的。结构10包括具有第一折射指数的光惰性的多个层12。结构10还包括具有第二折射指数的光惰性的多个层14。层12、14的第一折射指数和第二折射指数是不同的。如所示，具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14构造成使得它们在结构10内交错(interleaved)或交替(alternating)。

如所示，在具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14之间为层20，其中层20包含反饱和吸收(RSA)材料。层或RSA层20可置于具有第一折射指数的光惰性的多个层12和/或具有第二折射指数的光惰性的多个层14上。在任何情况下，最终结构10包括层状结构，其中RSA层20最终位于具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14之间。

对于RSA层20，可使用各种合适的RSA材料。在特别的实施方案中，所使用的RSA材料对具有在约300nm-约800nm范围内的波长的光敏感。在另一特别的实施方案中，所使用的RSA材料对具有在约380nm-约420nm范围内的波长的光敏感。

合适的RSA染料包括而不限于，例如光化学稳定且热稳定的染料，例如金属酞菁染料，例如Irgaphor Ultragreen Mx (自Ciba购得)、铜酞菁、铅酞菁、锌酞菁、铟酞菁、铟四丁基酞菁、镓酞菁、钴酞菁、铂酞菁、镍酞菁、四-4-磺酸根合苯基卟啉根合-铜(II)或四-4-磺酸根合苯基卟啉根合-锌(II)。已知激发这些多种“绿色”RSA染料的合适激光包括绿色激光(例如，532nm)。这些多种绿色RSA染料公开在美国专利申请11/376,545号中，该专利申请现在作为美国专利号7,388,695授权且出于任何和所有目的通过引用的方式全部结合到本文中，前提是不与本文中的教导直接对立。

其他合适的RSA染料包括“蓝色”RSA染料，其能够在用例如405nm波长的入射光化辐射撞击时经历光致激发。若干合适的RSA染料公开在美国专利8,182,967号(代理机构案号236639-1)和美国专利申请案12/551,455号(代理机构案号236540-1)中且出于任何和所有目的通过引用的方式全部结合到本文中，前提是不与本文中的教导直接对立。这些蓝色RSA染料通常包括亚酞菁和铂乙炔基染料。具体实例包括但不限于3,5-二溴苯氧基亚酞菁根合]硼(III)、3-碘苯氧基亚酞菁根合]硼(III)、反-双(三丁基膦)双(4-乙炔基联苯)铂(PPE)、反-双(三丁基膦)双(4-乙炔基-1-(2-苯基乙炔基)苯)铂(PE2)。

作为RSA层20使用的另外合适的RSA染料包括卟啉类化合物等。

具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14可包含对光具有惰性或对光大致具有惰性的任何合适材料或材料组合。用于层12、14的合适材料的实例包括但不限于聚(甲基丙烯酸烷基酯)如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸烷基酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氯乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、其组合等。用于层12、14的合适材料的其他实例包括聚(偏二氟乙烯-共-三氟乙烯)≡PVDF、聚(乙烯基吡咯烷酮)≡PVP、或苯乙烯丙烯腈≡SAN的各种组合物。

应注意到，虽然图1描绘了结构10的一个特定实施方案，但是在不脱离本发明的情况下可采用其他构造。例如，除了位于在层12和层14之间的界面处(如在图1中所示)之外，RSA层20还可另外位于在层14和层12之间的界面处(未在图1中示出)。仅为了说明性目的，可将具有第一折射指数的层12指定为“A”；将具有第二折射指数的层14指定为“B”，且将RSA层20指定为“C”。因此，在本发明的各方面，层12、14和RSA层20的组合或顺序的各种可能的实施方案包括A-C-B-C-A-C-B-C-A；或者，在另一实施方案中，A-C-B-A-C-B-A-C-B-A；或者，B-C-A-B-C-A-B-C-A-B；或者，A-B-A-C-B-A-B-C-A-B-A-C等。

具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14的厚度在某些实施方案中可以相同。在其他实施方案中，具有第一折射指数的光惰性的多个层12和具有第二折射指数的光惰性的多个层14的厚度可以不同。光惰性的多个层12中的每一个的厚度可例如在约20nm-约50nm范围内。与光惰性的其他多个层12、14的厚度相比较，RSA材料层20通常可以忽略。RSA材料层20的厚度可例如小于约5nm。

另外，虽然图1显示具有第一折射指数的光惰性的层12和具有第二折射指数的光惰性的层14的数量分别为5和4，但在不脱离本发明的主旨的情况下，可存在其他数量。例如，具有第一折射指数的光惰性的层12和具有第二折射指数的光惰性的层14可为几乎任何数量，例如包括在结构10中交错的2层至多达约50层。

现在回头看图1，P显示为结构10的一段，如在方程式1中定义为：

P = λ/2n 方程式1

其中n为结构10的n_有效。层12具有第一折射指数n₁和厚度d₁。类似地，层14具有第二折射指数n₂和厚度d₂。以此方式，结构10的部件(例如，12、14)构造成使得满足方程式2：

n₁d₁ + n₂d₂ = λ/2 方程式2

以此方式，堆叠结构10在其配置中为周期性的。根据所采用的特定材料及其相应折射指数，准许不同的材料厚度。

来看图2和图3，显示分别经历记录光束和读出光束的来自图1的实施方案的顺次的立式截面图。在图2中，部件10接收聚焦的记录激光束300，使得光束300在部件10的一部分上在305处撞击。由于施用聚焦的记录激光束300，部件10的部分405由此如在图3中所描绘而被改变。如在图3中示意性显示，RSA材料20的部分22因此被改变。根据使用哪种或哪些RSA材料，选择合适的聚焦记录光束300，该聚焦记录光束300提供RSA材料20的恰当改变，得到改变型式22。在RSA材料上施用记录光束300导致RSA材料发热并产生形变，由此导致破坏界面效应。如在图3中所示，可将聚焦的读出激光束400施用到部件10。如所描绘，根据聚焦的读出激光束400是否施用到接收聚焦的记录光束300的部分405(图2)上，来自部件10的反射光将作出不同的应答。如在图3的左侧部分中所示，由于在已经被改变的部分405上施用读出光束400，反射光410被散射，并且没有显著的信号返回检测器(即，数字“0”)。相比之下，在图3的右侧部分，由于在未被记录光束300改变的部件10的部分上施用读出光束400，反射光420几乎没有散射或者没有散射，并且检测器接收反射信号(即，数字“1”)。

来看图4，描绘根据本发明的一个实施方案的堆叠膜结构或结构110的立剖面图。结构110包括具有第一折射指数的光惰性的多个层24。结构110还包括具有第二折射指数的光惰性的多个层30。层24、30的第一折射指数和第二折射指数是不同的。如所示，具有第一折射指数的光惰性的多个层24和具有第二折射指数的光惰性的多个层30构造成使得它们在结构110内交错或交替。

如所示，具有第二折射指数的光惰性的多个层30掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。作为掺杂剂使用的合适RSA材料在本文中的其他地方讨论。类似地，用于层24、30的合适材料在其他地方关于层12、14讨论。

如在图4中所示，部件110接收聚焦的记录激光束300，使得光束300在部件110的一部分上在305处撞击。由于施用聚焦的记录激光束300，部件110的部分405由此如在图5中所描绘而被改变。如在图5中示意性显示，掺杂的第二层30的部分32因此而被改变。根据在层30中掺杂哪种或哪些RSA材料，选择合适的聚焦记录光束300，该聚焦记录光束300提供第二层30的一种或多种材料的恰当改变，得到改变型式22。在RSA材料上施用记录光束300导致RSA材料发热并产生形变，由此导致破坏界面效应。如在图5中所示，可将聚焦的读出激光束400施用到部件110。如所描绘，根据聚焦的读出激光束400是否施用到接收聚焦的记录光束300的部分405上(图4)，来自部件10的反射光将作出不同的应答。如在图5的左侧部分所示，由于在已经被改变的部分405上施用读出光束400，反射光410被散射。相比之下，在图5的右侧部分，由于在未被记录光束300改变的部件110的部分上施用读出光束400，反射光420几乎没有或没有散射。

总体来看图6-9，描绘了本发明的其他堆叠部件210、310。如在图6中所示，部件210包括堆叠膜结构，所述堆叠膜结构包括与光惰性的多个第二层130交错的光惰性的多个第一层124。光惰性的多个第二层130可包含嵌段共聚物。在一个实施方案中，光惰性的多个第一层124也可包含嵌段共聚物。光惰性的多个第二层130还掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。合适的RSA材料在本文中的其他地方讨论。类似地，用于层124、130的合适材料在其他地方关于层12、14、24、30讨论。

在一个实施方案中，可在包括光惰性的多个第二层130的聚苯乙烯(PS)基料中均匀散射的纳米尺寸的聚环氧乙烷(PEO)晶体。这些粒子可足够小(例如，< 25nm)以防止光散射。然而，在结晶相中，它们增加PEO/PS体积的折射指数。当RSA染料在焦点处吸收能量时，其快速地散热并使该区域中的晶体熔融。在PS中的无定形PEO随后导致在该区域中的折射指数减小。因此，生成折射指数不同的特征性条纹(即，全息图)。以此方式，在光惰性的多个第二层130中使用的RSA染料在嵌段共聚物内充当加热器，使得嵌段共聚物经历相转变。

如在图6中所示，聚焦的记录激光束300施用到结构210的部分305上。根据所使用的特定实施方案和层124、130的相对反射指数及所使用的特定RSA材料，在掺杂层130上施用光束300将改变层130的折射指数，使得层124、130的折射指数相同或类似，且由此在读出时，施用的光穿过部件210的透明区域405(参见图7)并且不返回检测器。折射指数已经改变的部分305包括全息图405。

来看图7，可将聚焦的读出激光束400施用到具有在其上记录的全息图405的部件210。如所描绘，根据聚焦的读出激光束400是否施用到接收聚焦的记录光束300的全息图部分405(图6)上，来自部件210的施用光将作出不同的应答。如在图7的右侧部分上所示，由于在已被记录光束300改变的部件210的部分上施用读出光束400，施用光430几乎没有散射或没有散射。由于在这些部分405中部件210的透明度，光束400穿过部件210并且不反射。

如在图8中所示，部件310包括堆叠膜结构，所述堆叠膜结构包括与光惰性的多个第二层230交错的光惰性的多个第一层224。光惰性的多个第二层230可包含嵌段共聚物。在一个实施方案中，光惰性的多个第一层224也可包含嵌段共聚物。光惰性的多个第二层230还掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。合适的RSA材料在本文中的其他地方讨论。类似地，用于层224、230的合适材料在其他地方关于层12、14、24、30、124、130讨论。

在一个实施方案中，可在包括光惰性的多个第二层130的聚苯乙烯(PS)基料中均匀散射的纳米尺寸的聚环氧乙烷(PEO)晶体。这些粒子可足够小(例如，< 25nm)以防止光散射。然而，在结晶相中，它们增加PEO/PS体积的折射指数。当RSA染料在焦点处吸收能量时，其快速地散热并使在该区域中的晶体熔融。在PS中的无定形PEO随后导致在该区域中的折射指数减小。因此，生成折射指数不同的特征条纹(即，全息图)。以此方式，在光惰性的多个第二层230中使用的RSA染料在嵌段共聚物内充当加热器，使得嵌段共聚物经历相转变。

如在图8中所示，聚焦的记录激光束300施用到结构310的部分305上。根据所使用的特定实施方案和层224、230的相对反射指数及所使用的特定RSA材料，层224、230的折射指数相同或类似。在掺杂层230上施用光束300将改变层230的折射指数，使得层224、230的折射指数最后彼此不同，且由此在读出时，在部件420的区域405中，施用的光400直接反射回到检测器(参见图9)。折射指数已经改变的部分305包括全息图405。在该实施方案中，部分305的加热不太严重并且没有使界面如先前所讨论那样变形。因此，虽然反射指数存在改变，但是光几乎没有散射或没有散射。

来看图9，可将聚焦的读出激光束400施用到具有在其上记录的全息图405的部件310。如所描绘，根据聚焦的读出激光束400是否施用到接收聚焦的记录光束300的全息图部分405(图8)上，来自部件310的施用光将作出不同的应答。如在图9中所示，由于在已被记录光束300改变的部件310的部分上施用读出光束400，反射光420几乎没有散射或没有散射。由于部件310的其他区域(即，非全息图405)的透明度，光束400可穿过部件310并且不反射。

来看图10，显示根据本发明的一个实施方案数据存储装置的一部分和数据存储装置部件的立剖面图。表示为100的数据存储装置包括数据存储装置部件10、110、210、310和其他元件。

数据存储装置100包括具有与其邻接的数据存储装置部件10、110、210、310的基板层44。如所示，邻接数据存储装置部件10、110、210、310的第二侧的可为第二基板层50。第二基板层50还可包括在其中的伺服层(servo layer)46。

数据存储装置100还可包括在装置100的一侧或两侧上的合适阻挡涂层42。对于阻挡涂层42，可使用现在已知或今后开发的任何合适材料。另外，数据存储装置100可包括一个或多个抗刮涂层和抗反射涂层。尽管抗刮涂层和/或抗反射涂层可置于数据存储装置100的两侧上，但这些涂层通常仅施用在数据存储装置100的上侧，因为上侧为自其上对数据存储装置100进行读取和/或写入行为的侧。

因此，本发明的数据存储装置100最终可构造成充当微全息数据存储装置。在一个实施方案中，该微全息数据存储装置可包括盘片。合适的盘片可包括但不限于标准尺寸盘片，例如具有约1.2mm或约100μm的总厚度的盘片(即，“软盘”)。然而，该盘片可构造成包括约100μm-约1.2mm的范围的任何总厚度，例如包括具有100μm、400μm、600μm或1200μm等的总厚度的盘片。

基板层44、50可包括可模制的非感光聚合物塑料基板。在用于基板层44、50的聚合物基料中使用的合适聚合物的特定实例包括但不限于聚(甲基丙烯酸烷基酯)如聚(甲基丙烯酸甲酯) (PMMA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸烷基酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氯乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、其组合等。基板层50还可包括在其中的伺服层46，伺服层46包括凹槽或凹槽层和在该凹槽层上的二向色层。

合适基板层44和50、伺服层46、凹槽层、二向色层的实例在以下参考文献中讨论，但不限于在其中列出的那些材料：在共同受让的美国专利公告2011/0080823、序号12/966,144、题为“Disc Structure For Bit-Wise Holographic Storage(用于以二进制方式全息存储的盘片结构)”(代理机构案号228365-3)；和美国专利8,194,520号，序号12/346,378，题为“Disc Structure For Bit-Wise Holographic Storage(用于以二进制方式全息存储的盘片结构)”(代理机构案号228365-1)。两个文献在此都通过引用整体结合到本文中。

现在参考图11和图12，显示根据本发明的实施方案采用生产数据存储装置部件10、110、210、310的方法的各种系统的示意图。另外，图13和图14的流程图描绘了生产部件的方法，其中可采用在图11和图12中的两个系统。图11和图12分别显示系统500、600的部分。系统500、600可采用多个辊552及其他已知元件(未示出)和粘着装置610以至少构造如所讨论的数据存储装置部件10、110、210、310的层12、14、24、30、124、130、224、230部分。可使用任何合适的粘着装置610，其包括热压机、热轧层合装置610(参见，例如图12)、光学固化剂等。

该方法可包括使用可获得成百上千个层的多层倍增共挤出技术。该方法通常包括将两种单独的聚合物共挤出，这些聚合物穿过一系列模具，这些模具将物流垂直地分流并将其水平散布，进入下一模具。因此，初始的两层增加到2ⁿ⁺¹层，至最多2048层，其中单个层的厚度< 10nm[参见，参考文献：Y. Jin, H. Tai, A. Hiltner, E. Baer, James S. Shirk, Journal of Applied Polymer Science, 第103卷，1834-1841 (2007)。]已经使用该技术以使得所有聚合物熔融加工分布的布拉格反射器激光具有与在本发明的各方面中需要的那些类似的层厚度和空间。[参见参考文献：Kenneth D. Singer, Tomasz Kazmierczak, Joseph Lott, Hyunmin Song, Yeheng Wu, James Andrews, Eric Baer, Anne Hiltner和Christoph Weder, OPTICS EXPRESS 2008，第16卷，第14期，10360]。因此，部件10、110、210、310(例如，层12、14)可一次性制成(例如，制成多个层12、14、24、30、124、130、224、230)并在该方法的最后粘着到其他层，以制造包括可单独地堆叠以制成数据存储装置100的层12、14的数据存储装置100。在其他实施方案中，倍增共挤出技术还包括三层共挤出，因此整个堆叠10、110、210、310可有效地一次性制成并用以随后制成数据存储装置100。

如在图13中表示为700的方法可包括在710处提供具有第一折射指数的光惰性的多个层。类似地，在712处提供具有不同于第一折射指数的第二折射指数的光惰性的多个层。在714处，将RSA材料施用到光惰性(insert to light)的层中的至少一个中。随后，在716处，具有第一折射指数的光的多个层粘着到具有第二折射指数的光的多个层，这些层中的至少一个具有施用在其上的RSA材料，由此形成交错的部件10、110、210、310。

描绘可使用在图12中的系统的生产部件110、210、310的另一方法的流程图在图14中表示为800。系统600可采用辊对辊系统，其包括辊552和适合提供部件110、210、310的多个其他元件(未示出)。

方法800包括在810处提供光惰性的多个第一层。在812处，提供还掺杂有RSA材料的光惰性的多个第二层。在814处，多个第一层和多个第二层(具有RSA)彼此粘着，由此形成交错结构。

在其他实施方案中，部件10、110、210、310和/或其数据存储装置110也可经由多种薄膜辊筒和/或热压机及其组合加工，从而形成片材。另外，在一个实施方案中，多个层12、14和多个其他部件经由在图12中所示的辊对辊系统600传输并对准。粘着可通过粘着装置530、610或类似装置提供。

所述方法中的其他方面可包括但不限于将部件10、110、210、310进一步粘着到一个或多个基板层，其中基板层包括非感光聚合物塑料基板和在其中的伺服层，由此限定数据存储装置。该装置还可切割成预定的尺寸和形状，从而限定合适的数据存储盘片。另外的涂层可施用到该盘片的一侧或两侧，其包括阻挡涂层、抗反射涂层和抗刮涂层。该阻挡涂层通常施用到盘片的两侧，而抗反射涂层和抗刮涂层仅施用到盘片的一侧(读取/写入侧)。

在另一实施方案中，这些多个部件10、110、210、310可经由如关于在图11-14中描绘的系统和方法中讨论的那些类似的装置(例如，辊对辊系统)传输和对准。该对准的多个单元全息图和间隔膜结构或部件可彼此粘着，由此形成一个部件。在该方法中的其他膜加工步骤可包括表面清洁、在涂覆之前处理、加入/除去保护遮蔽膜等。

涂覆装置520可为施用任何合适RSA材料20的任何合适装置，包括但不限于狭模式涂覆、滑涂、幕涂、凹版涂布等。类似地，通过固化装置530提供的固化可为任何合适的固化方式，包括但不限于加热、紫外线固化等。正如所构造的其他数据存储装置一样，在该方法中的其他步骤可例如包括将堆叠膜结构粘着到一个或多个基板层，将该装置切割成预定的尺寸和形状，和/或施用如本文讨论的各种涂层。

另外，虽然本文说明并描述的实施方案可在光学数据存储和检索领域中使用，但是本发明的各方面并不限于此。部件、结合所述部件的装置及生产方法可用于其他技术领域中并且用于其他技术尝试中，包括但不限于其他非线性光学用途，例如可重编程序的布拉格反射器。

因此，根据本发明的一个实施方案，部件包括堆叠膜结构，该堆叠膜结构包括与具有第二折射指数的光惰性的多个层交错的具有第一折射指数的光惰性的多个层，其中第一折射指数与第二折射指数不同；和包括反饱和吸收(RSA)材料的多个层，其中所述多个层中的每一个位于具有第一折射指数的光惰性的多个层中的一个与具有第二折射指数的光惰性的多个层中的一个之间。

根据本发明的另一方面，生产方法包括如下生产方法，其包括：提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；提供具有第二折射指数的光惰性的多个层，其中第一折射指数与第二折射指数不同；将反饱和吸收(RSA)材料施用到具有第一折射指数的光惰性的层和具有第二折射指数的光惰性的层中的至少一个上；和将具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得具有第一折射指数的光惰性的多个层和具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于具有第一折射指数的光惰性的层和具有第二折射指数的光惰性的层之间的RSA材料的部件。

根据本发明的另一实施方案，部件包括：堆叠膜结构，其包括与光惰性的多个第二层交错的光惰性的多个第一层，另外其中所述多个第二层掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。

根据本发明的另一实施方案，生产方法包括：提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；提供具有第二折射指数的光惰性的多个层；所述具有第二折射指数的多个层还包含掺杂在其中的反饱和吸收(RSA)材料；和将具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得具有第一折射指数的光惰性的多个层和具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于具有第一折射指数的光惰性的层之间的载有掺杂的RSA材料的层的堆叠部件。

虽然在本文中仅说明和/或描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多改变和/或变化。虽然论述了个别实施方案，但是本发明涵盖所有那些实施方案的全部组合。应理解的是，随附权利要求旨在涵盖落入本发明的主旨内的所有这样的改变和变化。

Claims

1. 部件，其包括：

堆叠膜结构，其包括与具有第二折射指数的光惰性的多个层交错的具有第一折射指数的光惰性的多个层，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同；和

包含反饱和吸收(RSA)材料的多个层，其中所述多个层中的每一个位于所述具有第一折射指数的光惰性的多个层中的一个与所述具有第二折射指数的光惰性的多个层中的一个之间。

2. 权利要求1的部件，其中所述RSA材料包括金属酞菁、亚酞菁、卟啉和铂乙炔基染料中的至少一种。

3. 权利要求1的部件，其中所述包含RSA材料的多个层还包含粘合剂或载体。

4. 权利要求1的部件，其中所述具有第一折射指数的光惰性的多个层中的每一个具有第一厚度且所述具有第二折射指数的光惰性的多个层中的每一个具有第二厚度，其中所述第一厚度与所述第二厚度不同。

5. 权利要求1的部件，其中所述具有第一折射指数的光惰性的多个层中的每一个和所述具有第二折射指数的光惰性的多个层中的每一个具有相同的厚度。

6. 权利要求1的部件，所述光惰性的多个层中的每一个的厚度在约20nm-约500nm范围内。

7. 权利要求1的部件，其中所述光惰性的多个层的数量为3-50个。

8. 权利要求1的部件，其中所述RSA材料对具有在约300nm-约800nm范围内的波长的光敏感。

9. 权利要求8的部件，另外其中，所述RSA材料对具有在约380nm-约420nm范围内的波长的光敏感。

10. 权利要求1的部件，其中所述光惰性的多个层包含以下各物中的一种：聚(甲基丙烯酸烷基酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸烷基酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟乙烯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、苯乙烯-丙烯腈及其组合。

11. 数据存储装置，其包括：

基板层，其包括可模制的非感光聚合物塑料基板和在其中的伺服层；和

邻接所述基板层的权利要求1的部件。

12. 权利要求11的数据存储装置，其中所述部件包括具有第一折射指数n₁的第一部件和具有第二折射指数n₂的第二部件，其中n₁与n₂不同。

13. 权利要求11的数据存储装置，其还包括在所述数据存储装置的前表面和后表面中的至少一个上的涂层，所述涂层包括阻挡涂层、抗反射涂层和抗刮涂层中的一个。

14. 权利要求11的数据存储装置，其中所述数据存储装置的形状为盘状、正方形和长方形中的一种。

15. 生产方法，其包括：

提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；

提供具有第二折射指数的光惰性的多个层，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同；

将反饱和吸收(RSA)材料施用到所述具有第一折射指数的光惰性的层和所述具有第二折射指数的光惰性的层中的至少一个上；和

将所述具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到所述具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得所述具有第一折射指数的光惰性的多个层和所述具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于所述具有第一折射指数的光惰性的层和所述具有第二折射指数的光惰性的层之间的所述RSA材料的部件。

16. 权利要求15的方法，还包括：

在所述部件的一部分上施用聚焦的记录激光束，由此改变在其上的所述部件。

17. 权利要求16的方法，还包括：

在所述部件上施用聚焦的读出激光束；和

接收来自所述部件的反射光。

18. 部件，其包括：

堆叠膜结构，其包括与光惰性的多个第二层交错的光惰性的多个第一层，另外其中所述多个第二层掺杂有反饱和吸收(RSA)材料。

19. 权利要求18的部件，其中所述多个第二层包含嵌段共聚物材料。

20. 权利要求18的部件，其中所述多个第一层包含嵌段共聚物材料。

21. 权利要求18的部件，其中所述多个第一层和所述多个第二层的厚度相同。

22. 权利要求18的部件，其中所述多个第一层具有第一厚度且所述多个第二层具有第二厚度，其中所述第一厚度与所述第二厚度不同。

23. 权利要求18的部件，其中所述RSA材料对具有在约300nm-约800nm范围内的波长的光敏感。

24. 权利要求23的部件，另外其中，所述RSA材料对具有在约380nm-约420nm范围内的波长的光敏感。

25. 权利要求18的部件，其中所述RSA材料包括金属酞菁、亚酞菁、卟啉和铂乙炔基染料中的至少一种。

26. 权利要求18的部件，其中所述光惰性的多个层包含以下各物中的一种：聚(甲基丙烯酸烷基酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乙烯醇、聚(丙烯酸烷基酯)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟乙烯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、苯乙烯-丙烯腈及其组合。

27. 权利要求18的部件，其中所述光惰性的多个第一层和所述光惰性的多个第二层具有相同的折射指数。

28. 权利要求18的部件，所述光惰性的多个第一层具有第一折射指数且所述光惰性的多个第二层具有第二折射指数，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同。

29. 数据存储装置，其包括：

邻接所述基板层的权利要求18的部件。

30. 生产方法，其包括：

提供具有第一折射指数的光惰性的多个层；

提供具有第二折射指数的光惰性的多个层，所述具有第二折射指数的多个层还包含掺杂在其中的反饱和吸收(RSA)材料；和

将所述具有第一折射指数的光惰性的多个层粘着到所述具有第二折射指数的光惰性的多个层，使得所述具有第一折射指数的光惰性的多个层和所述具有第二折射指数的光惰性的多个层交错，由此形成具有位于所述具有第一折射指数的光惰性的层之间的载有掺杂的RSA材料的层的堆叠部件。

31. 权利要求30的方法，还包括：

32. 权利要求31的方法，还包括：

在所述部件上施用聚焦的读出激光束；和

接收来自所述部件的反射光。

33. 权利要求30的方法，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数不同。

34. 权利要求30的方法，其中所述第一折射指数与所述第二折射指数相同。