CN1097889A - 光记录载体 - Google Patents

Abstract

介绍了一种光记录载体，该光记录载体具有基底 (5)、入射面(7)和记录层(8)。入射面配备有取圆形 或螺旋形槽形式的抗反射花纹结构。由于这种结构， 因而能较有效地利用入射的辐射光束的能量将其写 入记录层上。

Description

本发明涉及用辐射光束写入和/或读取信息的一种光记录载体，该记录载体由透光的基底组成，透光基底有一个辐射光束入射面和一个反面，记录层设在该反面上。

许多周知的光记录载体是由制造厂家在其上提供信息，只能由用户读取这些信息的，例如叫做光盘（CD）的唱盘，叫做光盘式只读存储器（CD-ROM）和激光视盘（LV）等的数据盘都是周知的光记录载体。可在特制的写/读装置中记录并可用读取上述不可记录载体用的相同的阅读装置读取的记录载体有许多用场。这种记录载体通常用以将信息以音频数据或数字数据的形式分配给少量对他们来说制造一盘CD-ROM花费太大的一些客户。但在可读性能方面，已录制的记录载体理应能满足与不可记录载体相同的标准要求。这些要求包括记录层70%或以上的初始反射和60%的对比度。初始反射是记录载体不记录部分的反射，而对比度则是不记录部分与记录部分的反射差除以初始反射。我们知道，制造满足这些要求的可记录的记录载体是很难的。这一点特别是在应用叫做相变材料作为记录层的情况下更是如此。用激光束照射这些材料时，这些材料的晶相或非晶相转变为非晶相或晶相，从而使材料的反射系数发生变化。当在初始反射为70%的记录载体上书写时，最多只有30%的辐射为记录层所吸收。反射是由记录载体入射面上的反射和记录层上的反射引起的。实践证明，采用目前读/写装置通常采用的二极管激光器时，要将书写所需用的能量耦合到记录录层中有困难。

申请号为92203773.4的未预先公开的欧洲专利申请介绍了本说明书开头段落所述且提供了可能解决上述问题的那种记录载体。该记录载体的入射表面敷有一层抗反射被覆层。这种被覆层减小了入射面的反射损失。结果，到达记录层的辐射量增加了，且对写入有利。

但是具这种被覆层的记录载体具有这样的缺点，即用大数值孔径光束对这种记录载体进行读和写时，其读/写质量比起对没有被覆层记录载体的读/写质量差。

本发明的目的是提供这样一种记录载体，书写这种记录载体所需的能量可储存在记录层中，从而提高了读/写质量。

上述目的是通过本说明书开头段落所述的记录载体实现的，按照本发明，该记录载体具有这样的特征，即入射面配备有抗反射的花纹结构。我们知道，具抗反射被覆层的记录载体，其读/写质量之所以变坏是因为被覆层的透射和反射性与辐射的入射角有关所致。在大数值孔径的情况下，靠近入射光束边缘的辐射（此辐射以大的入射角照射）其透过入射面抗反射被覆层的量比沿入射面法线方向上入射的辐射量少。这会改变光束强度在整个横载面上的分布，从而降低光束所形成的光点的质量，进而影响记录载体的读/写质量。我们发现，呈花纹结构形式的抗反射装置，其透射和反射性能与辐射入射角的相关性比被覆层小得多，而且其抗反射作用比单被覆层好。因此这种花纹结构提高了读/写质量和可用来在记录载体上书写的能量的量。

为了对沿入射面法线聚焦的辐射光束起良好的抗反射作用，本发明的记录载体最好具有为样的特征：抗反射的花纹结构符合以下的关系式：

P₂＜ (λ)/(1+NA)

其中P₂为花纹结构在入射面平面的特性尺寸，λ为辐射光束的波长，NA为辐射光束的数值孔径。

如果花纹结构符合下面的关系式时还可以进一步提高入射面的透光能力：

P₂＜ (λ)/(1+NA)

其中n是基底的折射率。花纹结构的特性尺寸是花纹纹路（例如沟槽或突起）的重复周期。若花纹结构的纹路是无规则的，则特性尺寸为重复周期的平均值。

本发明记录载体的一个特定实施例具有这样的特征：抗反射花纹结构的深度大于记录层迹线花纹结构的深度。若符合这个关系，则在阅读过程中会从信息的发放中得出高信噪比的信息信号，同时获得所要求的抗反射性能。

大多数光盘是通过在基底中或基底上雕出迹线花纹结构制造出来的。迹线花纹结构用来在读/写光盘的过程中引导沿纹路扫描光盘所用的辐射光束。迹线花纹结构可以由槽或沟组成，信息即可记录在各沟槽之间。同样，迹线花纹结构也可以由刻成浮雕式的信息区组成，由这些信息区构成扫描光束能加以跟踪的结构。制造形成花纹过程中使用的模具所使用的控制设备适宜将迹线花纹结构绘制成具有一定几何结构的图纹，例如，记录载体是盘形时绘制成同心圆或螺旋形的花纹，记录载体是矩形时绘制成平行直线。若本发明的记录载体还具有这样的特征，即抗反射花纹结构的总对称性与迹线花纹结构的一样，则制造抗反射花纹结构的模具也可以采用制造迹线花纹结构的模具使用的同一个控制设备。这样就大大降低了入射面花纹结构模具有制造成本，因而大大降低了用该模具制出的记录载体的制造成本。迹线花纹结构和抗反射花纹结构在对称性方面相同的记录载体还有这样的好处：轨迹纹路的辐射光束对抗反射花纹结构的照射方向始终可以不变。鉴于花纹结构的特性尺寸小于辐射光束的波长，因而该结构产生的抗反射作用取决于辐射的偏振方向。若光束沿轨迹行进时抗反射花纹结构的取向不变，则在所述行进过程中抗反射作用为不变。这样，在辐射光束的偏振情况已定时，就可以使抗反射花纹结构的形状达到最优的高抗反射作用。

本发明记录载体的一个特定实施例具有这样的特征，即抗反射花纹结构由栅格组成，入射面平面的特性尺寸即为栅格的间距。栅格结构制造起来比较容易，整个记录载体都很均匀。

栅格的沟槽，其横截面最好是矩形，这使其具有良好的抗反射作用。

记录层含相变材料的记录载体上采用花纹结构具有优异的效果。花纹结构符合对CD提出的各项要求的同时，还可以使我们用目前的激光二极管就可以记录这种记录载体。这种记录载体可用目前的激光二极管进行记录，同时符合对标准CD的各项要求。

在基底与记录层之间顺次配置反射层和干涉层可以使信息层具有高的反射作用。

应该指出的是从1986年12月15日第25卷第4期的《应用光学》第4562至4567页上发表了一篇题为“Zero-reflectivity  high  spatial  -freguency  rectangular-groove  dielectric  surface-relief  grat-ings”的文章我们知道有一种抗反射用的花纹结构。但该文章没有公开表面花纹栅格在光记录载体上的应用或这种应用所能获得的好处。

现在参看附图通过举例更详细地说明本发明的内容。附图中：

图1是盘形记录载体上记录层的平面图;

图2示出了沿A-A线截取的记录载体的部分的横截面;

图3示出了记录载体的入射表面。

图1是本发明光记录载体1记录层的平面图。该记录载体呈盘形，中心有一个孔2供承接转动光盘的心轴之用。信息可以或已经录制在呈信息区形式的记录层上，该记录层在光学性能上是和其周围的各层不同的。这些部位的例如折射率可能与周围的不同，因而反射系数也和周围的不同，或者它们可能呈由抗点组成的花纹的形式。信息区配置在轨迹3，3＇中，图中示出了其中的两个轨迹。这些轨迹可以是同心圆，也可以呈螺旋形。各轨迹都有模压的坑点4形式的信息区，这些坑点在一起构成迹线花纹结构。这种结构在分成多个扇区的轨迹上具有包含信息的多个字头。这时就可在连续的各字头中间的轨迹部分模压或写出用户数据。各轨迹的中心线之间的径向间距，即间距P1，是根据诸如扫描记录载体时用的光束的波长和数值孔径之类的参数选取的。

图2是沿A-A线截取的光记录载体1的剖面图。记录载体的基底5可以由例如塑料或玻璃片制成。辐射光束6是在例如美国专利3，376，842所述的那一种光扫描设备中产生的，用辐射光束6可以对记录载体写和/或读取，辐射光束6通过记录载体的入射面进入基底。光束聚焦到记录层8上。在最佳实施例中，记录层埋置在一大堆薄层中。该层堆由部分反射层10、透明干涉层11、记录层8、另一干涉层12和反射层13组成，设置在基底和背面的入射面上。在层堆的侧面，记录载体可被覆上保护被覆层14，这可由有机材料制成。层堆的作用是提高写入记录层8中的信息区的光对比度，而且提高了记录载体总的反射作用。记录层由相变材料制成，这使数据可以写入各纹道没有模压坑点的部分。上述申请号为92203773.4的欧洲专利申请介绍了相变材料的记录性能和提高层堆反射作用的原理。图2的剖面是分别穿过相邻两轨迹3，3＇中的两个模压坑道点16、17截取的。为提高光束的跟随性，在毗邻的各纹道之间可开设呈沟槽18形式的伺服轨迹;伺服轨迹也取沟槽的形式。附图中所示实施例的记录载体是准备用波长780纳米、NA为0.6的扫描光束扫描而设计的。各坑点的深度d1为125纳米，各轨迹的间距为1.2微米。

入射面7上的抗反射花纹结构取栅格的形式，其各沟槽的截面呈三角形，如图2所示。扫描光束采用上述波长为780纳米、NA为0.6的扫描光束时，各槽的间距P2为0.45微米，深度d2为0.4微米。各槽可以是一些同心圆，如图3中所示的那样，也可以取螺旋形的形式，两者在总的对称性方面与记录层上迹线结构一样。为清楚起见，图中坑点16、17和沟槽的尺寸都相对于基底5的厚度加以夸大化了的。

盘的基底5可以用注模法由塑料制成。为达到此目的，为形成基底面对记录层的一侧，控制设备在模具上划出具迹线花纹结构的1.2微米间距的花纹，为形成基底的入射面，控制设备在另一模具上划出具抗反射花纹结构的0.45微米间距的花纹。有两种花纹的这种衬底是通过在两模具之间注塑基底面而在一个生产周期中制取的。

根据本发明而符合光盘标准的各项要求的记录载体，其另一个实施例的参数值如下：P1为1.6微米，d1为125纳米，P2为0.5微米，d2为0.5微米。这种记录载体是准备用波长为780纳米、NA为0.45的光束扫描而设计的。层堆9的组成如下：18纳米的Au反射层10、150纳米的Ta₂O₅干涉层11、20纳米的GeTe记录层8、185纳米的Ta₂O₅干涉层12和100纳米的Au反射层13。带这种层堆的记录载体符合光盘的各项要求。

本发明并不局限于具可记录的配备有图1所示的模压字头和图2和3所示的抗反射栅格的记录层的记录载体。显然，在没有模压字头的记录载体和仅有模压信息的记录载体（即只读记录载体）中同样可以获得抗反射花纹结构的好处。记录层可由任何适宜只读、单写或重写操作的材料制成。入射面上的花纹样式可以具有有任何截面形状（例如正弦形）的沟槽。花纹样式整体的对称性可与记录层上迹线结构的对称性不同，例如，矩形花纹结构和圆形迹线结构。

Claims (8)

1、一种光记录载体，用以借助于辐射光束写和/或读取信息，该记录载体由透光的基底组成，该透光基底有一个辐射光束入射面和一个反面，该反面上设有记录层，其特征在于，入射面上配备有抗反射花纹结构。

2、如权利要求1所述的光记录载体，其特征在于，抗反射花纹结构符合下列关系式：

P₂＜ (λ)/(1+NA)

其中P2是花纹结构在入射面平面中的特性尺寸，λ是辐射光束的波长，NA是辐射光束的数值孔径。

3、如权利要求1或2所述的光记录载体，其特征在于，抗反射花纹结构的深度大于记录层中迹线花纹结构的深度。

4、如权利要求1、2或3所述的光记录载体，其特征在于，记录层上配备有迹线花纹结构，且抗反射花纹的整体对称性与迹线花纹结构的一样。

5、如权利要求1、2、3或4所述的光记录载体，其特征在于，抗反射花纹结构包括栅格，入射面平面内的特性尺寸为栅格的间距。

6、如权利要求5所述的光记录载体，其特征在于，抗反射栅格的沟槽截面为三角形。

7、如1至6任一权利要求所述的光记录载体，其特征在于，记录层含有相变材料。

8、如1至7任一权利要求所述的光记录载体，其特征在于，基底与记录层之间顺次配置有反射层和干涉层。

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