CN1221954C - 初始化光记录介质的记录薄膜的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于通过可以将功率控制在一个预定范围内的激光束入射到多个记录薄膜上并且同时对这些记录薄膜进行晶化和初始化，而能够对包括两个记录层的光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法，每个记录层包括一记录薄膜并且它被形成使得透明中间层介于每对邻近的记录层之间，该用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法包括步骤：设置激光束的功率和激光束的焦点位置使得入射到每个记录薄膜上的激光束的能量等于或高于能够对利用激光束照射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，并将激光束入射到光记录介质的记录薄膜上。根据该方法，能够利用具有简单结构的装置对光记录介质的两个记录层的记录薄膜同时有效地进行晶化和初始化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于初始化光记录介质的记录薄膜的方法和装置以及一种光记录介质，具体地涉及一种用于初始化光记录介质的记录薄膜的方法和装置，其通过具有简单结构的装置和适合的光记录介质，能够同时高效地对光记录介质的多个记录层的记录薄膜进行晶化和初始化，使得多个记录层的记录薄膜能被同时晶化和初始化。
背景技术
光记录介质，例如CD、DVD等已经被广泛地用作为记录数字数据的记录介质。这样的光记录介质需要提高记录大容量数据的能力并且为了提高它的数据记录容量已经提出了各种方案。
这些方案之一就是具有两个记录层的光记录介质并且这样的光记录介质作为适用于只读数据的光记录介质已经被投入实际使用，例如DVD-Video和DVD-ROM。
适用于只读数据的并且设置有两个记录层的光记录介质，是通过将两个基片通过中间层层压在一起而形成的，其中每个基片都具有在其表面上构成记录层的预制的凹坑。
另外，近来已经提出了与可以由用户重写数据的光记录介质相结合的具有两个记录层的光记录介质(参见日本专利申请公开第2001-243655号等)。
具有两个记录层的可重写型光记录介质是通过将记录层经中间层层压在一起而形成的，其中每个记录层包括一夹在介质层(保护层)中间的记录薄膜。
在数据被记录在具有由相变材料形成的记录薄膜的可重写型光记录介质的情况下，通过激光束照射处于晶相的记录薄膜，其中激光束的功率被调制得使其等于比再现功率Pr高的记录功率Pw，从而将通过激光束辐射的记录薄膜区域加热至等于或高于其熔点的温度并且该加热的记录薄膜区域通过将激光束的功率调制为等于比记录功率Pw低的基本功率Pb而被迅速冷却。其结果，被激光束照射的记录薄膜区域被从晶相转变为非晶相，且在记录薄膜上形成了记录标记。由于在其上形成记录标记的记录薄膜区域和记录薄膜空白区域间反射系数的不同，所以利用在其上形成有记录标记的记录薄膜区域和空白区域间反射系数的不同而能再现数据。
虽然在其中未记录数据的记录薄膜因此必然处于晶相，但通过溅射过程等形成的记录薄膜处于非晶相。因此，有必要在将数据记录到记录薄膜之前对记录薄膜进行晶化。该过程通常被称作记录薄膜初始化，并且在执行记录薄膜初始化时，将激光束照射到以非晶相存在的记录薄膜上，从而使记录薄膜结晶。
结果，对具有多个数据记录层的可重写光记录介质的记录薄膜的初始化比只具有一个数据记录层的可重写光记录介质的情况要花费更多的时间。
因此，日本专利申请公开第9-91700号披露了通过采用发射激光束的多个光头或采用具有非常小的数值孔径NA的物镜对多个记录薄膜同时进行初始化的技术方案。
然而，为了根据日本专利申请公开第9-91700号中披露的方法对多个记录薄膜同时进行初始化，由于必须使用多个光头或者因为必须使用具有非常小的数值孔径的物镜而不能获得具有足够功率的激光束，则初始化装置的结构变得复杂。因此，不可能以期望的方式对多个记录薄膜同时进行初始化。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法和装置，其能够利用一种具有简单结构的装置和适合的光记录介质对光记录介质的多个记录层的记录薄膜同时有效地进行晶化和初始化，从而多个记录层的记录薄膜能同时被晶化和初始化。
本发明上面的和其它的目的能通过这样一种方法实现：通过将其功率可以被控制在一个预定范围内的激光束入射到记录薄膜并且同时对记录薄膜进行晶化和初始化，而可以对包括多个记录层的光记录介质的记录薄膜进行初始化，每个记录层包括一记录薄膜并且它被形成使得透明中间层介于每对邻近的记录层之间，该用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法包括步骤：设置激光束的功率和激光束的焦点位置使得入射到每个记录薄膜上的激光束的能量等于或高于能够对利用激光束照射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，并将激光束入射到光记录介质的记录薄膜上。
根据本发明，由于激光束的功率和激光束的焦点位置被设置使得入射到光记录介质的每个记录薄膜上的激光束的能量等于或大于能够对利用激光束所照射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，并且激光束被入射到光记录介质的记录薄膜上，所以使用一单个光头就能同时对多个记录薄膜进行初始化，而不必使用具有小数值孔径NA的物镜。因此，利用具有简单结构的装置就能同时有效的对光记录介质的多个记录薄膜进行晶化和初始化。
在本发明的一个优选的方面中，激光束被聚焦使得其焦点位于透明中间层上。
根据本发明的这个优选方面，由于激光束被聚焦使得其焦点位于透明中间层上，所以入射到每个记录薄膜上的激光束被散焦。因此，由于入射到光记录介质的每个记录薄膜上的激光束的能量能被设置为等于或高于能对用激光束辐射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，所以利用具有简单结构的装置就能同时有效地对光记录介质的多个记录薄膜进行晶化和初始化。
在本发明的另一个优选方面中，通过物镜将激光束聚焦到透明中间层上以使其具有焦深D，从而满足d≥λ/NA2，其中d为透明中间层的厚度，λ为激光束的波长，而NA为物镜的数值孔径。
在本发明的一个优选方面中，光记录介质包括靠近激光束所入射的光入射平面形成的第一记录层、远离光入射平面形成的第二记录层和在第一记录层和第二记录层之间形成的透明中间层，并且该用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法包括步骤：设置激光束的功率和激光束的的焦点位置以满足PL0/A0≥P0和T×PL0/A1≥P1，其中PL0为入射到第一记录层上的激光束的能量，A0为入射到第一记录层上的激光束的光点的面积，A1为入射到第二记录层上的激光束的光点的面积，T为第一记录层的光透射率，P0为对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量，而P1为对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量，并且包括将激光束入射到光记录介质的第一记录层和第二记录层上的步骤。
本发明上面的和其它的目的也能通过这样一种装置来实现：通过将激光束入射到记录薄膜并且同时对记录薄膜进行晶化和初始化，而能对包括多个记录层的光记录介质的记录薄膜进行初始化，每个记录层包括一记录薄膜并且这些记录层被形成使得透明中间层介于每对邻近的记录层之间，该用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置包括：用于发射激光束并在垂直于光记录介质的表面的方向上是可移动的半导体激光器、用于会聚激光束的物镜以及用于控制对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置的整体操作的控制器，控制器被构成以设置从半导体激光器发射的激光束的功率和半导体激光器在垂直于光记录介质的表面的方向上的位置，以使得入射到每个记录薄膜上的激光束的能量等于或高于能够对利用激光束照射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，并将激光束入射到光记录介质的记录薄膜上。
根据本发明，用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置包括一用于发射激光束并且在垂直于光记录介质的表面的方向上可移动的半导体激光器、用于会聚激光束的物镜以及用于控制对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置的整体操作的控制器，并且该控制器被构成以设置从半导体激光器发射的激光束的功率和半导体激光器在垂直于光记录介质的表面的方向上的位置，以使得入射到每个记录薄膜上的激光束的能量等于或高于能够对利用激光束照射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，并将激光束入射到光记录介质的记录薄膜上，因此，使用一单个光头就能同时对多个记录薄膜进行初始化，而不必使用具有小数值孔径NA的物镜。因此，利用具有简单结构的装置就能同时有效地对光记录介质的多个记录薄膜进行晶化和初始化。
在本发明的一个优选方面中，控制器被构成以能够设置半导体激光器在垂直于光记录介质的表面的方向上的位置，使得激光束的焦点位于透明中间层上。
根据本发明的这个优选方面，由于控制器被构成以能够设置半导体激光器在垂直于光记录介质的表面的方向上的位置，使得激光束的焦点位于透明中间层上，所以入射到每个记录薄膜上的激光束被散焦。因此，由于入射到光记录介质的每个记录薄膜上的激光束的能量能被设置为等于或高于用激光束能对辐射的记录薄膜进行晶化和初始化的最小初始化能量，所以利用具有简单结构的装置就能同时有效地对光记录介质的多个记录薄膜进行晶化和初始化。
在本发明的另外的优选方面中，选择半导体激光器和物镜以产生焦深D，以满足d≥λ/NA2，其中d为透明中间层的厚度，λ为激光束的波长，而NA为物镜的数值孔径。
在本发明的一个优选方面中，光记录介质包括靠近激光束所入射的光入射平面形成的第一记录层、远离光入射平面形成的第二记录层和在第一记录层和第二记录层之间形成的透明中间层，并且该用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置进一步包括一个存储器，用于存储对应于每种类型的光记录介质的第一记录层的光透射率T1、用于对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量P0、用于对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量P1、以及在光入射平面和第一记录层之间的光记录介质的光透射率T2，控制器被构成以设置从半导体激光器发射的激光束的功率和半导体激光器在垂直于光入射平面的方向上的位置，使其满足T2×P/A0≥P0和T1×T2×P/A1≥P1，其中P为从半导体激光器发射的激光束的功率，A0为入射到第一记录层上的激光束的光点的面积，以及A1为入射到第二记录层上的激光束的光点的面积。
根据本发明的这个优选的方面，用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置进一步包括一个存储器，用于存储对应于每种类型的光记录介质的第一记录层的光透射率T1、用于对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量P0、用于对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量P1、以及在光入射平面和第一记录层之间的光记录介质的光透射率T2，控制器被构成以设置从半导体激光器发射的激光束的功率和半导体激光器在垂直于光入射平面的方向上的位置，使其满足T2×P/A0≥P0和T1×T2×P/A1≥P1，其中P为从半导体激光器发射的激光束的功率，A0为入射到第一记录层上的激光束的光点的面积，以及A1为入射到第二记录层上的激光束的光点的面积，并且因此，仅通过将光记录介质的类型输入给用于初始化光记录介质的记录薄膜的装置就能自动地和同时对包括在第一记录层中的记录薄膜和包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化。
本发明上面的和其它的目的还能够通过这样一种光记录介质来实现：该光记录介质包括：一基片，和在该基片上按顺序形成的包括一记录薄膜的第二记录层、透明中间层、包括一记录薄膜的第一记录层和光束照射在其上的光透射层，第一记录层和第二记录层被形成以满足0.8≤P0/P1≤1.2，其中T为第一记录层的光透射率，P0为用于对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量，P1为用于对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位面积激光束的最小初始化能量。
在本发明的一个优选的方面中，包括在第一记录层中的记录薄膜和包括在第二记录层中的记录薄膜包括作为主元素的相变材料。
通过下面的结合附图所做出的说明，本发明的上面的和其它的目的和特征将变得更加明显。
附图说明
图1为表示其记录薄膜已经通过记录薄膜初始化装置初始化了的光记录介质的结构的横截面示意图。
图2为表示用于制造为本发明优选实施例的光记录介质的方法的一个步骤的示意图。
图3为表示用于制造为本发明优选实施例的光记录介质的方法的一个步骤的示意图。
图4为表示用于制造为本发明优选实施例的光记录介质的方法的一个步骤的示意图。
图5为表示用于制造为本发明优选实施例的光记录介质的方法的一个步骤的示意图。
图6为表示为本发明优选实施例的并被用于对以非晶相存在的光记录介质的记录薄膜进行初始化的记录薄膜初始化装置的示意图。
图7为图6中由A表示的部分的放大了的横截面示意图。
图8为表示在L0层形成的激光束L的光点S0的形状和在L1层形成的激光束L的光点S1的形状的示意图。
图9为表示通过激光束照射的光记录介质的放大了的横截面示意图。
图10为表示通过激光束照射的光记录介质的放大了的横截面示意图。
具体实施方式
图1为表示其记录薄膜已经通过记录薄膜初始化装置初始化了的光记录介质的结构的横截面示意图。
如图1所示，按照该实施例的光记录介质10包括一盘状支撑基片11、一透明中间层12、一光透射层13、在透明层12和光透射层13之间形成的L0层、在支撑基片11和透明中间层12之间形成的L1层30。
L0层20和L1层30为记录有数据的记录层，即，按照该实施例的光记录介质10包括两个记录层。
L0层20构成靠近光透射层13的记录层，如图1所示，L0层20是通过从支撑基片11的一侧层叠第二介质层21、L0记录薄膜22和第一介质层23形成的。
另一方面，L1层30构成远离光透射层13的记录层，并如图1所示，L1层30是通过层叠反射薄膜31、第四介质层32、L1记录薄膜33和第三介质层34形成的。
支撑基片11用作用于确保光记录介质10所需要的机械强度的支撑。
只要支撑基片11可以实现光记录介质10的支撑，则用于形成支撑基片11的材料并没有特别的限制。该支撑基片11可以由玻璃、陶瓷、树脂或类似物形成。在这些物质中，树脂被优选地用于形成支撑基片11，因为树脂可以容易地成形。适于形成支撑基片11的树脂的示例包括聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、硅树脂、含氟聚合物、丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂、氨基甲酸乙酯树脂等。在这些当中，从容易处理、光学特性等的观点看，聚碳酸酯树脂最适于形成支撑基片11，并且在该实施例中，支撑基片11由聚碳酸酯树脂形成。在该实施例中，由于激光束L1是经过位于与支撑基片11相对的透射层13照射到L0层20和L1层30的，所以对于支撑基片11来说不需要具有光透射性质。
在该实施例中，支撑基片11具有约1.1毫米的厚度。
如图1所示，槽11a和脊11b在支撑基片11的表面上交替形成。当数据将被记录到L1层30或从L1层30再现数据时，槽11a和/或脊11b用作激光束L的导引轨道(track)。
槽11a的深度并没有特别的限制且最好被设置为10nm到100nm。槽11a的间距并没有特别的限制并且最好被设置为0.2μm到0.9μm。
透明中间层12用于使L0层20和L1层30分开一个物理上的和光学上的充分的距离。
如图1所示，槽12a和脊12b在透明中间层12的表面上交替形成。当数据将被记录到L0层20或从L0层20再现数据时，在透明中间层12的表面上形成的槽12a和/或脊12b用作激光束L的导引轨道。
槽12a的深度和槽12a的间距可以被设置为与在支撑基片11的表面上形成的槽11a的深度和间距基本相同。
最好将透明中间层12形成为具有5μm到50μm的厚度，而且更加优选地使其形成为具有10μm到40μm的厚度。
用于形成透明中间层12的材料并没有特别的限制，并且紫外线固化丙烯酸树脂被优选地用于形成透明中间层12。
当数据将被记录到L1层30以及记录在L1层30中的数据被再现时，由于激光束L要经过透明中间层12，则对于透明中间层12来说需要具有足够高的光透射率。
光透射层13用于透射激光束L并且光入射表面13a通过它的一个表面形成。
最好将形成光透射层为具有30μm到200μm的厚度。
用于形成光透射层13的材料并没有特别的限制，并且类似于透明中间层12，紫外线固化丙烯酸树脂被优选地用于形成光透射层13。
当数据将被记录到L1层30以及记录在L1层30中的数据被再现时，由于激光束L要经过透明中间层13，则对于光透射层13来说需要具有足够高的光透射率。
L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33的每一个都是由相变材料形成。利用L0记录薄膜22和L1记录薄膜33处于晶相的情况和它们处于在非晶相的情况下的反射系数的不同，数据被记录到L0记录薄膜23和L1记录薄膜33以及数据被从L0记录薄膜22和L1记录薄膜33再现。
用于形成L0记录薄膜22和L1记录薄膜33的材料并没有特别的限制，但是能够在短时间内从非晶相变换为晶相的材料是优选的以便能够以高速度对数据进行直接重写。具有这样一种特性的材料示例包括SbTe系材料。
作为SbTe系材料，可以单独使用SbTe或者可以使用为了缩短所需的晶化时间并提高光记录介质10的长期存储可靠性而在其中加入了添加物的SbTe系材料。
具体地，最好由组成公式(SbxTe1-x)1-yMy代表的SbTe系材料形成L0记录薄膜22和L1记录薄膜33，其中M为除了Sb和Te之外的元素，x等于或大于0.55并且等于或小于0.9，而y等于或大于0并等于或小于0.25，而更加优选的由上面提到的组成公式表示的SbTe系材料形成L0记录薄膜22和L1记录薄膜33，其中x等于或大于0.65并等于或小于0.85，而y等于或大于0并等于或小于0.25。
而M并没有特别的限制，优选地元素M为从下面构成的组中选出的一个或多个元素：In、Ag、Au、Bi、Se、Al、P、Ge、H、Si、C、V、W、Ta、Zn、Mn、Ti、Sn、Pd、N、O和稀土元素以缩短晶化所需的时间并提高光存储介质10的存储可靠性。特别优选地元素M为从Ag、In、Ge和稀土元素组成的组中选出的一个或多个元素以用于提高光记录介质10的存储可靠性
在数据将被记录到L1层30以及记录在L1中的数据将被再现的情况下，激光束L通过位于靠近光透射层13的L0层20入射到其上。因此，对于L0层20来说需要具有高的光透射率。
如后面将要介绍的，为了同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜进行晶化和初始化，最好将L0层20和L1层30形成为可以满足下列公式：用于晶化和初始化L0层20的L0记录薄膜22所需的每单位时间和单位面积激光束L的最小初始化能量P0、用于晶化和初始化L1层30的L1记录薄膜33和光透射L0层20所需的每单位时间和单位面积激光束L的最小初始化能量P1。
0.8≤P0/P1≤1.2
第一电介质薄膜23和第二电介质薄膜21用作保护L0记录薄膜22的保护层，而第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32用作保护L1记录薄膜33的保护层。
第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32中的每个的厚度并没有特别的限制并且最好具有1nm到200nm的厚度。在第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32中的每个的厚度薄于1nm的情况下，第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32中的每个均不足以用作保护层，并且在后面介绍的初始化处理的过程中会发生断裂且光记录介质10的特性(重复重写特性)在重复直接重写时会降低。另一方面，在第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32中的每个的厚度大于200nm的情况下，就需要很长的时间来形成它，从而降低了光记录介质10的生产率并且由于内应力存在着使L0记录薄膜22和L1记录薄膜33发生断裂的风险。
第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32可以具有单层的结构或者也可以具有包括多个电介质薄膜的多层结构。例如，如果第一电介质薄膜23是由具有不同折射系数的材料形成的两个介电薄膜构成，则光干涉效应可以被增强。
用于形成第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32的材料并没有特别的限制，但最好由Al、Si、Ce、Zn、Ta、Ti等的氧化物、硫化物、氮化物，例如Al2O3、AlN、SiO2、Si3N4、CeO2、ZnS、TaO等或它们的结合物形成第一电介质薄膜23、第二电介质薄膜21、第三电介质薄膜34和第四电介质薄膜32，而更加优选的是它们含有ZnS·SiO2作为主成分。ZnS·SiO2意即ZnS和SiO2的混合物。
包括在L1层30中的反射薄膜31用于反射通过光入射平面13a进入的激光束以便从光入射平面13a发出光并有效地发散由激光束L照射而在L1记录薄膜33中产生的热量。
反射薄膜31最好被形成为具有20nm到200nm的厚度，当反射薄膜31薄于20nm时，它不会发散在L1记录薄膜33中产生的热量。另一方面，当反射薄膜31厚于200nm时，由于需要较长的时间来形成反射薄膜31，则降低了光记录介质10的生产率，并且由于内应力等存在着使反射薄膜31发生断裂的危险。
用于形成反射薄膜31的材料并没有特别的限制，但反射薄膜31最好由具有高导热性的材料，例如Ag和Al形成，而更加优选地由Ag形成。对于反射薄膜31来说，最优选的为包含Ag作为主元素和具有高抗蚀性的诸如为Au、Cu、Pt、Pd、Sb、Ti、Mg之类等的金属作为添加物。
具有上述结构的光记录介质10，例如能以下述方式制造。
图2至4表示根据该实施例的用于制造光记录介质10的方法的步骤。
如图2所示，首先利用压膜(stamper)40通过注模工艺制造在其表面上具有槽11a和脊11b的支撑基片11。
然后，如图3所示，通过气相成长工艺，例如溅射工艺在其上形成有槽11a和脊11b的支撑基片11的基本整个表面上顺序形成反射薄膜31、第四电介质薄膜32、L1记录薄膜33和第三电介质薄膜34，从而形成L1层30。L1记录薄膜33在通过溅射处理等之后通常处在非结晶态。
进一步，如图4所示，通过旋转涂覆法在11层30上涂敷一层紫外线固化树脂以形成涂敷薄膜，并且在它被压膜41覆盖时，通过压膜41用紫外线照射涂敷薄膜，从而在其表面上形成带有槽12a和脊12b的透明中间层12。
然后，如图5所示，通过气相成长工艺，例如溅射工艺在其上形成有槽12a和脊12b的透明中间层12的基本整个表面上顺序形成第二电介质薄膜21、L0记录薄膜22和第一电介质薄膜23，从而形成L0层20。L0记录薄膜22在通过溅射处理等之后通常处于非结晶态。
通过旋转涂敷法，在L0层20上进一步涂敷紫外线固化树脂以形成涂敷薄膜并且用紫外线照射该涂敷薄膜的表面，从而形成光透射层13。
这就完成了具有处在非晶相的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33的光记录介质10′的制造。
由于这样制得的光记录介质10′的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33处于非晶相，那么在将数据记录到L0记录薄膜23和L1记录薄膜33之前，在L0记录薄膜23和L1记录薄膜33上执行初始化处理，从而对L0记录薄膜23和L1记录薄膜33进行初始化。
图6为表示作为本发明优选实施例的并用于对处在非晶相的光记录介质10′的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33进行初始化的记录薄膜初始化装置的示意图。
如图6所示，按照该实施例的记录薄膜初始化装置包括：一用于旋转包括处在非晶相的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33的光记录介质10′的主轴电机51、用于向光记录介质10′发射激光束L的光头60、用于在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向和光记录介质10′的径向移动光头60的光头驱动机构52、以及用于控制主轴电机51和光头驱动机构52的控制器53。
如图6所示，光头60包括用于发射激光束L的半导体激光器61、用于将从半导体激光器61发射的激光束变换为平行光束的准直透镜62、用于将通过准直透镜62发送来的激光束L成形为基本为矩形的光束的圆柱透镜系统63，以及用于将通过圆柱透镜系统传送来的激光束L聚焦到光记录介质10′上的物镜64。
从光头60发射的激光束L的功率可以被控制在预定的范围内，例如1100mW到1350mW。
物镜64最好具有等于或大于0.25的数值孔径NA，更优选地具有等于或大于0.4的数值孔径NA，最优选地具有等于或大于0.6的数值孔径NA。
在该实施例中，选取激光束L的波长λ和物镜64的数值孔径NA以使得通过物镜64会聚的激光束L的焦深D小于透明中间层12的厚度d12。
更加特别地，当具有波长λ的激光束L通过具有数值孔径NA的物镜64被会聚时，焦深D由λ/NA2表示。因此，在该实施例中，选取激光束L的波长λ和物镜64的数值孔径NA以使得d12最好等于或大于λ/NA2，更加优选地等于或大于2λ/NA2，以及最优选地等于或大于4λ/NA2。
当光记录介质10′的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33将被初始化时，包括处于非晶相的L0记录薄膜23和L1记录薄膜33的光记录介质10′首先被设定在记录层初始化装置中。
当光记录介质10′已经被设定在记录层初始化装置中时，控制器53向主轴电机51输出驱动信号，从而使得主轴电机旋转光记录介质10′，同时向光头60输出驱动信号，从而使得它激励半导体激光器61。
结果，激光束L被从半导体激光器61发射向光记录介质10′并通过准直透镜62被转换为平行光束。
为平行光的激光束L入射到圆柱透镜系统63，它将平行光束整形为基本成矩形的光束并通过物镜64聚光到光记录介质10′上。
然后，控制器53向光头驱动机构52输出驱动信号，从而使得它在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上移动光头60，使得光束L的焦点与位于L0层20和L1层30之间的透明中间层12的大致上的中心部分一致。
图7为图6中的A表示的部分的放大了的横截面示意图。
如图7所示，当激光束L被聚焦到透明中间层12的大致中心部分上时在L0层20和L1层30中分别形成光点S0和S1。在该实施例中，因为激光束L的波长λ和物镜64的数值孔径NA被选择使得激光束L的焦深D小于透明中间层12的厚度d12，激光束L的光点S0和S1被散焦。
图8为表示在L0层中形成的激光束L的光点S0的形状(或者在L1层中形成的激光束L的光点S1的形状)的示意图。
如图8所示，由于激光束被圆柱透镜系统63整形为基本成矩形的光束，因此光点S0和S1的短边Ss在与轨道延伸的方向基本一致的方向，即光记录介质10′的圆周方向上延伸，而其长边SL在基本垂直于轨道延伸的方向，即光记录介质10′的径向上延伸。
如上所述，由于激光束被圆柱透镜系统63整形为基本成矩形的光束，那么当光点S0或S1位于激光束L的焦点处时，激光束L的光点S0或S1的短边的长度最长，但激光束L的光点S0或S1的长边的长度是与激光束L的焦点位置无关的常数。
因此，如图8所示，激光束L被入射到L0层20和L1层30的预定数量的轨道上。
另外，激光束L经过L0层20和透明中间层12被入射到L1层30上。因此，假定透明中间层12的光透射率为100％，则每单位时间内入射到L0层20的光点S0上的激光束L的能量PL0、每单位时间内入射到L1层30的光点S1上的激光束L的能量PL1和L0层20的光透射率之间的关系由下面的公式(1)表示：
PL1＝T×PL0 (1)
在上面的公式中，能量PL1和能量PL0的每个都是激光束L的功率的函数。
另一方面，对于用激光束L辐射L0层20的L0记录薄膜22则必须满足下面的公式(2)，从而对其进行晶化和初始化，其中P0为每单位时间和单位面积内对L0层20的L0记录薄膜22进行晶化和初始化所需的激光束L的最小初始化能量。
PL0/A0≥P0 (2)
在上面的公式中，A0为光点S0的面积并且为激光束L的焦点位置的函数。
类似地，对于用激光束L辐射L1层30的L1记录薄膜33则必须满足下面的公式(3)，从而对其进行晶化和初始化，其中P1为每单位时间和单位面积内对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的激光束L的最小初始化能量。
PL1/A1＝T×PL0/A1≥P1 (3)
在上面的公式中，A1为光点S1的面积并且为激光束L的焦点位置的函数。
因此，如果激光束可以被同时入射到L0层20的L0记录薄膜33和L1层30的L1记录薄膜33上使其同时满足公式(2)和(3)时，L0层20的L0记录薄膜33和L1层30的L1记录薄膜33能被同时晶化和初始化。
由于每单位时间内入射到L0层20的光点S0上的激光束L的能量PL0和每单位时间内入射到L1层30的光点S1上的激光束L的能量PL1中的每个都为从半导体激光器61发射来的激光束L的功率的函数，则通过设置激光束L的功率能够提高能量PL0和能量PL1到一个较高的水平。另一方面，激光束L的光点S0的面积A0和激光束L的光点S1的面积A1中的每个都为激光束L的焦点位置的函数。因此，通过控制激光束L的功率和激光束L的焦点位置能够同时对L0层20的L0记录薄膜33和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
尤其是，如果当激光束以某一功率入射到光记录介质10′上并且其焦点位于图8所示的位置时公式(2)和(3)都不满足，则认为激光束L的功率太低并且即使调整了激光束L的焦点位置，也不能同时对L0层20的L0记录薄膜33和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。因此，激光束L的功率被设定至一个较高的水平。
如果在激光束L的功率被设定至一较高的水平后，公式(3)满足而公式(2)仍然不满足，则认为每单位时间内入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积内的激光束L的能量PL1/A1已经提高到等于或大于L1记录薄膜33的最小初始化能量P1，并且L1层30的L1记录薄膜33能被晶化和初始化，但是每单位时间内入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积内的激光束L的能量PL0/A0仍然低于L0记录薄膜22的最小初始化能量P0，并且L0层20的L0记录薄膜22不能被晶化和初始化。因此，如图9所示，光头60在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上被移动，以使激光束L的焦点位于更靠近L0层20的一个位置处。
结果，如图9所示，在L0层20上形成的激光束L的光点S0的面积A0减少而每单位时间内入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积上的激光束L的能量PL0/A0增加，同时在L1层30上形成的激光束L的光点S1的面积A1增大而每单位时间内入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积上的激光束L的能量PL1/A1减少。
相反，如果在激光束L的功率已经被设定至一个较高的水平且公式(2)满足但公式(3)仍然不满足之后，则认为每单位时间内入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积内的激光束L的能量PL0/A0已经提高到等于或大于L0记录薄膜22的最小初始化能量P0，并且L0层20的L0记录薄膜22能被晶化和初始化，但是每单位时间内入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积内的激光束L的能量PL1/A1仍然低于L1记录薄膜33的最小初始化能量P1，并且L1层30的L1记录薄膜33不能被晶化和初始化。因此，如图10所示，光头60在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上被移动，以使激光束L的焦点位于更靠近L1层30的一个位置处。
结果，如图10所示，在L1层30上形成的激光束L的光点S1的面积A1减少而每单位时间内入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积上的激光束L的能量PL1/A1增加，同时在L0层20上形成的激光束L的光点S0的面积A0增大而每单位时间内入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积上的激光束L的能量PL0/A0减少。
因此，如果用于每种类型的光记录介质10′的L0层20的光透射率T、对L0层20的L0记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内的激光束L的最小初始化能量P0、对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内的激光束L的最小初始化能量P1和光透射层13的光透射率可以被提前获得并存储在记录薄膜初始化装置50的存储器(未示出)中，并且在要进行记录薄膜初始化时向记录薄膜初始化装置50输入光记录介质10′的类型，则控制器53能够在存储在该存储器中的数据中读取对应于输入的光记录介质10′的类型的数据，并根据该读取的数据确定激光束L的最佳功率和激光束L在透明中间层12中的最佳焦点位置，即光头60在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上的最佳位置。因此，通过用激光束L照射L0记录薄膜33和L1记录薄膜33而能够同时对L0层20的L0记录薄膜33和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
如上所述，通过调节激光束L在透明中间层12中的焦点位置而能控制对L0层20的L0记录薄膜22进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内的激光束L的最小初始化能量P0和对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内的激光束L的最小初始化能量P1，从而能够同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。因此，在L0记录薄膜22的最小初始化能量P0和L1记录薄膜33的最小初始化能量P1之间的差太大时，就难于调节激光束L在透明中间层12中的焦点位置至这样的一个位置：控制每单位时间内入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积上的激光束L的能量PL0/A0等于或大于L0记录薄膜22的最小初始化能量P0，并控制每单位时间内入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积上的激光束L的能量PL1/A1等于或大于L1记录薄膜33的最小初始化能量P1。因此，最好这样形成L0层20和L1层30，即使得对L0层20的L0记录薄膜22进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内激光束L的最小初始化能量P0、对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积内激光束L的最小初始化能量P1、和L0层20的光透射率满足下列公式：
0.8≤P0/P1≤1.2
在该实施例中，由于L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33包含相同的相变材料并具有相同的构成，所以对L0层20的L0记录薄膜22进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积激光束L的最小初始化能量P0和对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积激光束L的最小初始化能量P1基本彼此相等。因此，通过确定激光束L的功率和光头60在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上的位置使得入射到L0记录薄膜33的光点S0的能量和激光束L的焦点位置满足公式(2)和(4)而能同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
PL0/A0≥P0 (2)
T×PL0/A1≥P0 (4)
当以上述的方式已经确定了从半导体激光器61发射的激光束L的功率和光头60在垂直于光记录介质10′的光入射平面13a的方向上的位置时，则开始对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行初始化的操作，并且控制器53向主轴电机51输出一驱动信号，从而使得主轴电机旋转光记录介质10′，同时向光头60输出一驱动信号以激励半导体激光器61，从而使得激光器61向光记录介质10′发射激光束L。
之后，每当光记录介质10′被转动一周时，控制器53向光头驱动机构52输出一驱动信号，从而使得光头驱动机构52在垂直于光记录介质10′的轨道的纵方向的方向上移动光头60。
结果，L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33的整个表面被同时晶化和初始化。
如上所述，激光束L被整形为基本上是矩形的光束，其长边SL在垂直于轨道的纵方向的方向上延伸，且光束L被入射到光记录介质10′上，而且，与激光束L的焦点位置无关，激光束L被入射到L0层20和L1层30的预定数目的轨道上。因此，每当光记录介质10′被旋转一周时，通过在垂直于光记录介质10′的轨道的纵方向的方向上移动光头60，利用激光束L能够同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
此外，由于激光束L在L0层20和L1层30中被散焦，则激光束L的功率在光点S0和光点S1的外周边部分处不会突然变化。因此，在用激光束L对某个轨道组已经进行了初始化并且光头60在垂直于光记录介质10′的轨道的纵方向的方向上移动以利用激光束L对下一个轨道组进行初始化之后，能够有效地防止在初始化的区域之间形成不平坦的区域。
通过在初始化处理之前和其后将具有其等级与再现功率基本一致的激光束L入射到L0层20和L1层30上并测量L0层20和L1层30的反射系数的变化，能够判断L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33是否已经以期望的方式被初始化了。
当通过这种方式已经完成了对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33的初始化处理时，就获得了一种其上的L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33已经被晶化的光记录介质10。
当在这样制得的光记录介质10上记录数据时，利用其强度被调制的激光束L辐射光透射层13的入射平面13a，并且光束L的焦点被调节至L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33。
当L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33的预定区域通过激光束L的照射被加热至等于或高于相变材料的熔点并快速冷却时，该区域呈现非结晶态。另一方面，当L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33的预定区域通过激光束L的照射被加热至等于或高于相变材料的结晶温度并逐渐冷却时，该区域呈现结晶态。通过L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33的处于非结晶态的区域而形成记录标记。沿轨道方向的记录标记的长度和在记录标记和邻近的记录标记之间的空白区域的长度构成记录在L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33上的数据。
另一方面，当再现记录在光记录介质10上的数据时，用其强度被调制的激光束L照射光透射层13的光入射平面13a，并且激光束L的焦点被调节至L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33上。
由于L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33的反射系数在处在非结晶态的区域和处在结晶态的区域之间是不同的，所以通过检测从L0记录薄膜22或L1记录薄膜33反射的光的量能够再现记录在L0层20的L0记录薄膜22或L1层30的L1记录薄膜33上的数据。
根据本实施例，由于仅通过设置激光束L的功率和激光束L在透明中间层12中的焦点位置使得每单位时间入射到L0层20的L0记录薄膜22的单位面积上的激光束L的能量PL0/A0等于或大于L0记录薄膜22的最小初始化能量P0，并且使每单位时间入射到L1层30的L1记录薄膜33的单位面积上的激光束L的能量PL1/A1等于或大于L1记录薄膜33的最小初始化能量P1，并将激光束L入射到光记录介质10′的L0层20和L1层30上就能同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化，因此使用具有简单结构的记录薄膜初始化装置就能同时有效地对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
此外，根据本实施例，记录薄膜初始化装置50的存储器存储用于每种类型的光记录介质10′的L0层20的光透射率T、对L0层20的L0记录薄膜22进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积的激光束L的最小初始化能量P0、对L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化所需的每单位时间和单位面积的激光束L的最小初始化能量P1和光透射层13的光透射率，并且将控制器53构成为可以在将要实施记录薄膜初始化时在存储在存储器中的数据中读取相应于输入给记录薄膜初始化装置50的光记录介质10′的类型的数据，确定激光束L的最佳功率和激光束L在透明中间层12中的最佳焦点位置，在垂直于光入射平面13a的方向上移动光头60以使其位于最佳位置，并使半导体激光器61向光记录介质10′发射激光束L。因此，仅仅通过向记录薄膜初始化装置50输入光记录介质的类型就能同时对L0层20的L0记录薄膜22和L1层30的L1记录薄膜33进行晶化和初始化。
参照特定的实施例已经对本发明作了表示和描述。然而，应该注意，本发明决不局限于所述结构的细节，而是在不脱离后附权利要求的范围的情况下可以进行变化和修改。
例如，在上述的实施例中，虽然光记录介质10包括含有SbTe系材料的L0记录薄膜22和L1记录薄膜33，但对于光记录介质10来说不是绝对必须包括含有SbTe系材料的L0记录薄膜22和L1记录薄膜33，而光记录介质10可以包括含有其它相变材料的L0记录薄膜和L1记录薄膜。
此外，在上述的实施例中，虽然L0记录薄膜22和L1记录薄膜33包含有相同的相变材料并具有相同的成分，但对于L0记录薄膜22和L1记录薄膜33来说并不是绝对必须包含相同的相变材料并具有相同的成分，且L0记录薄膜22和L1记录薄膜33可以具有不同的成分。
而且，在上述的实施例中，虽然光记录介质10包括L0层和L1层30，即，两个记录层，但对于光记录介质来说并不是绝对必须包括两个记录层，且光记录介质可以包括三个或更多的记录层。在这种情况下，当施行记录薄膜初始化时，激光束L在每个记录层上被散焦。
另外，在上述的实施例中，虽然在透明中间层12上形成第二电介质薄膜，但能够在透明中间层12和第二电介质薄膜21之间形成一半透明层，用于改善记录在L0层20上的数据的再现输出和防止在将数据记录到L0层20上时通过加热损坏透明中间层12。可进一步在半透明层和透明中间层12之间形成一基础保护层，从而能够物理分开半透明层和透明中间层12。
此外，在上述实施例中，虽然在L0层20的第一电介质薄膜23的表面上形成光透射层13，但能够在L0层的第一电介质薄膜23和光透射层13之间形成一具有10nm至200nm的厚度并且由具有比形成第一电介质薄膜23的材料的热导率高的材料制成的透明热辐射层，以改善L0层20的热辐射特性，并且可进一步在透明热辐射层和光透射层13之间设置一具有不同于透明热辐射层的折射系数的的电介质薄膜，以提高光的干涉效应。
而且，在上述实施例中，虽然是在支撑基片11上形成反射薄膜31，但可在反射薄膜31和支撑基片11之间设置一防潮层。
根据本发明，能够提供一种用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法和装置，其能利用具有简单结构的装置和适合的光记录介质对光记录介质的多个记录层的记录薄膜同时有效地进行晶化和初始化，从而能够对多个记录层的记录薄膜同时进行晶化和初始化。
Claims (4)
1.一种对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法，所述光记录介质包括第一记录层、第二记录层和透明中间层，所述第一记录层包括记录薄膜并靠近激光束所入射的光入射平面形成，所述第二记录层包括记录薄膜并远离所述光入射平面形成，所述透明中间层形成在第一记录层和第二记录层中间，所述方法包括通过将其功率可以被控制在一个预定范围内的激光束入射到第一记录层和第二记录层的所述记录薄膜并且同时对第一记录层和第二记录层的所述记录薄膜进行晶化和初始化的步骤，其中所述对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法的特征在于包括下述步骤：通过物镜将激光束聚焦到透明中间层上，使得满足d≥D＝λ/NA2，其中d为透明中间层的厚度，D为焦深，λ为激光束的波长，而NA为物镜的数值孔径；设置激光束的功率使得满足PL0/A0≥P0和T×PL0/A1≥P1，其中PL0为入射到第一记录层上的激光束的能量，A0为入射到第一记录层上的激光束的光点的面积，A1为入射到第二记录层上的激光束的光点的面积，T为第一记录层的光透射率，P0为对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位时间和每单位面积激光束的最小初始化能量，而P1为对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位时间和每单位面积激光束的最小初始化能量；以及将激光束入射到光记录介质的第一记录层和第二记录层上。
2.根据权利要求1的对光记录介质的记录薄膜进行初始化的方法，其中包括在第一记录层中的记录薄膜和包括在第二记录层中的记录薄膜包含有作为主元素的相变材料。
3.一种用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置，所述光记录介质包括第一记录层、第二记录层和透明中间层，所述第一记录层包括记录薄膜并靠近激光束所入射的光入射平面形成，所述第二记录层包括记录薄膜并远离所述光入射平面形成，所述透明中间层形成在第一记录层和第二记录层中间，所述装置包括：适于发射激光束并在垂直于光记录介质的表面的方向上可移动的半导体激光器；用于会聚激光束的物镜；用于控制对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置的总的操作的控制器；存储器，用于对于每种类型的光记录介质存储第一记录层的光透射率T1、对包括在第一记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位时间和每单位面积激光束的最小初始化能量P0、对包括在第二记录层中的记录薄膜进行晶化和初始化所需的每单位时间和每单位面积激光束的最小初始化能量P1、以及在光入射平面和第一记录层之间的光记录介质的光透射率T2，所述对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置特征在于：所述半导体激光器和物镜被选择以产生焦深D，使得满足d≥D＝λ/NA2，其中d为透明中间层的厚度，λ为激光束的波长，而NA为物镜的数值孔径，并且控制器被构成以设置半导体激光器在垂直于光记录介质的表面的方向上的位置使得激光束的焦点位于透明中间层上，并且设置从半导体激光器发射的激光束的功率和半导体激光器在垂直于光入射平面的方向上的位置，使得满足T2×P/A0≥P0和T1×T2×P/A1≥P1，其中P为从半导体激光器发射的激光束的功率，A0为入射到第一记录层上的激光束的光点的面积，A1为入射到第二记录层上的激光束的光点的面积。
4.根据权利要求3的用于对光记录介质的记录薄膜进行初始化的装置，其中包括在第一记录层中的记录薄膜和包括在第二记录层中的记录薄膜包含有作为主元素的相变材料。
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