CN1272204A - 光记录媒体 - Google Patents

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Abstract

介绍一种具有刻槽记录层的光记录媒体。未写标记的结构必须使扫描装置能够按照推挽方法导出径向跟踪误差信号。写标记的结构必须使扫描装置能够按照高频相位检测方法导出径向跟踪误差信号。为此,槽的宽度和深度分别在从0.3到0.6乘以用于扫描记录媒体的辐射光束的波长除以数值孔径的范围和从1/24到1/7乘以波长除以折射率的范围。从在写标记面的轨迹区域上的反射的辐射光束和从标记反射的辐射光束之间的相位差在从0.4到2.0弧度的范围内。

Description

光记录媒体
本发明涉及一种光记录媒体。这种光记录媒体通过具有预定波长和预定数值孔径的辐射光束来写和读信息。它包括一记录层，这个记录层根据辐射光束的照射从第一状态变到第二状态，通过在第一状态的区上的第二状态的写标记代表被记录的信息，这些标记按轨迹排列，轨迹包括有宽度和深度的引导槽，从第一状态的轨迹区域的反射和从第二状态的轨迹上的区的反射存在第一光相位差，该第一光相位差增强了在第一状态的轨迹之间的区和在第一状态的轨迹区域之间的光相位差。
信息可以通过具有光度头的扫描装置储存在这样的记录媒体中。光度头将辐射光束聚焦到媒体中的信息层上，并通过跟踪从轨迹槽得到的信息跟随未写的轨迹。当媒体为盘形时，引导槽是圆形的或螺旋线形的，而以径向跟踪误差信号的形式跟踪信息。当代表要被写信息的信号调制比较高功率的辐射光束时，信息以光可检测的标记形式写在轨迹上。在读期间，辐射光束有比较低的功率，该功率根据从信息层的反射由标记来调制。在读期间可从槽中或从写的信息导出跟踪信息。
从日本专利申请JP-A 5174380中可了解按前文所述的光记录媒体。这种媒体包含嵌入记录层的光薄层的叠层。调整与记录层相邻的叠层的透明层的厚度，以便轨迹的未写区和已写区间的第一光相位差增强了在第一状态的轨迹之间的区和也在第一状态的轨迹区域之间的第二光相位差。这种相位差之间的关系增强了从扫描的标记导出的信息信号。已知的记录媒体的一个缺点在于，当利用从写在信息层的标记导出跟踪信号的所谓推挽方法和相位检测方法时，扫描装置不能合适地跟随轨迹。尤其分别从美国专利No.4057833和No.4785441可了解到导出跟踪信息的推挽方法和相位检测方法。
本发明的一个目的是提供一种光记录媒体，从中，跟踪信息能够按推挽方法从写的标记导出，也能够从写的信息导出。
当按前文所述的记录媒体具有如下特征时可实现此目的。即，引导槽的宽度是在从0.3到0.6乘以波长除以数值孔径的范围；引导槽的深度是在从1/24到1/7乘以波长除以符合辐射光束的折射率的范围；以及，第一光相位差是在从0.4到2.0弧度的范围。引导槽的宽度和相位差的特定数值的组合从写的标记既提供高质量的推挽信号和相位检测信号，提供高质量的信息信号。相位差既加强信息信号又加强推挽信号。最小槽深度为扫描装置将能够从槽中导出高质量的推挽信号提供保证。比最大槽深度深的槽会降低相位检测信号的质量。此外，从较深的槽的相位检测信号特别依赖于辐射光束的散焦。槽的深度按机械深度给出。符合辐射光束的折射率是槽间材料的折射率。如果辐射光束分别经衬底或经保护层入射在记录层上，该材料是透明衬底的或保护层的材料。槽的宽度最好大于为写在记录层上而设计的标记的宽度。
由相位检测方法形成的跟踪信号一般受相对于记录层位置的辐射光束的焦点的轴向位置影响。当辐射光束不在记录层上聚焦时，跟踪信号的幅度会明显减小，甚至改变符号。当第一相位差处于0.4到2.0弧度的范围时，这种影响已减轻。当引导槽的宽度和深度遵守如下关系时，该影响将进一步减轻。即
8.33NA D/n+121 NA/λ-400 NAφ/λ＜w，其中，NA是数值孔径，λ是以纳米为单位的波长，φ是以弧度为单位的第一光相位差，n是折射率，D是以λ/n为单位的深度，以及w是以λ/NA为单位的宽度。
第一光相位差在0.4到1.1弧度的范围是较可取的。具有比这样数值小的相位差的媒体将会显出按由相位检测方法得出的不对称跟踪信号。当辐射光束聚焦在记录层以下和以上时，该不对称性显露出不同的跟踪信号幅度。不对称性的可能量度是(x-y)/(2z)。其中，x是当辐射光束聚焦在高于信息面1μm时的相位检测跟踪误差信号的最大值，y是当辐射光束聚焦在低于信息面1μm时的相位检测跟踪误差信号的最大值，以及z是当辐射光束聚焦在信息面上时相位检测误差信号的最大值。
当在第二状态的轨迹区域的强度反射和在第一状态的轨迹区域的强度反射的比率大于0.15时，会实现相位检测跟踪信号的进一步改善。这样的媒体被称为黑写媒体。所谓的白写媒体，在第一状态的轨迹区域的强度反射和在第二状态的轨迹区域的强度反射的比率最好大于0.15。当强度反射比率对于黑写媒体和白写媒体都在0.3到0.5的范围时，会改善如相位检测方法得出的跟踪信号的对称性。
对于黑写媒体，在第一状态的轨迹区域的强度反射最好大于0.15，以便能够从信息层反射的辐射导出优质的信息。对于白写媒体，在第二状态的轨迹区域的强度反射最好大于0.15。
在信息层上的槽可用于储存诸如用于存取信息的地址这样的信息。可以槽的深度或位置的变动的形式储存这样的信息。那么，槽的深度最好在从1/12到1/7乘以辐射光束的波长除以折射率的范围内。
通过在光薄层的叠层中嵌入记录层和调整这些层的厚度，可以实现媒体的光相位差。当记录层的材料在第一状态有大于3.4的折射率的虚部时，叠层的设计变得更为容易。
记录层的材料最好是相位变化型的。当非晶标记写在结晶层上时，写速度能够比较高。那么，第一状态是结晶状态，而第二状态是非晶状态。
鉴于不预先公开的国际专利申请no.IB97/01470，放弃如下记录载体的权利要求。它们具有的槽深、槽宽、轨迹周期的组合为：40nm、500nm、900nm；55nm、400nm、900nm和51nm、500nm、870nm。都具有1.58的折射率n和670nm的设计波长。
参照下面描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是明显的，并且将被阐明。
在附图中，
图1表示按照本发明的记录媒体的横截面；
图2表示该媒体的记录层的平面面；
图3表示用于扫描按照本发明的媒体的扫描装置；
图4A表示用于形成推挽径向跟踪误差信号的装置的电路；以及
图4B表示用于形成DTD径向跟踪误差信号的装置的电路。
图1表示按照本发明的信息记录媒体1，它为借助具有设计波长和数值孔径的聚焦辐射光束写和读信息而设计。媒体1包括透明衬底2和记录层3。经衬底2入射在记录层上的辐射光束可以扫描记录层。记录层3嵌入在衬底2上的光薄层的叠层4中。叠层从衬底侧起包括透明干涉层5、记录层3、另一个干涉层6和反射层7。由保护层8屏蔽叠层4以防环境干扰。
衬底2包括在其上安排叠层4的侧面上的槽纹。对于盘形媒体，槽纹有圆形或螺旋线形的槽。当从叠层侧面看时形成衬底上凹陷的图中槽纹的部分称为槽9。从相同视点形成升起部分的图中槽纹的部分称为槽脊。在槽顶，即在槽脊面确定槽宽。叠层4中的各层厚度如此小以致衬底2上的槽纹也出现在记录层3里。下面的例子是为在记录媒体的槽9中写而设计的。另一方面，当记录媒体是为在部分10上记录而设计时，按照本发明的关于槽的深度和宽度的最佳参数值同样也适用。但是，图中槽纹的部分9应标记为槽脊，而部分10应标记为槽。
例I
记录媒体的衬底由聚碳酸酯(PC)制成，聚碳酸酯在670nm的设计波长和0.60的数值孔径时有1.58的折射率。干涉层5是具有2.13的折射率的90nm厚的80％ZnS和20％SiO2层。记录层3是30nm厚的GeSb2Te4相变材料层，在非晶状态时有4.26-i 1.69的折射率，在结晶状态时有4.44-i 3.08的折射率。干涉层6是30nm厚的与干涉层5相同材料的层。反射层7是具有1.98-i 7.81的折射率的100nm厚的铝合金层。槽9的机械深度d是55nm，槽的宽度w是450nm，同时槽的间距，为轨迹间距，是740nm。相对单位表示的槽深度D等于dn/λ＝0.130，n为衬底的折射率，相对单位表示的槽宽度W等于w NA/λ＝0.403。
图2示出具有槽9和槽脊10的记录层3的部分。信息写在槽中。记录层3起初在结晶状态。在写期间，在记录层产生非晶区11，称为标记。标记的长度和位置代表在媒体中记录的信息。在非晶状态的记录层的区中的叠层4的强度反射等于0.07。在结晶状态区中叠层4的强度反射等于0.18。于是，非晶反射对结晶反射的比率为0.39。通过聚焦在无槽区的辐射光束测量了两种强度反射。
从在轨迹上且在结晶状态的区反射的辐射，在图2上用“a”表示，同从在轨迹间且也在结晶状态的区“b”反射的辐射相比较在相位上超前1.64弧度。从在轨迹上且在非晶状态的区反射的辐射，在图2上用“c”表示，同从在轨迹上且在结晶状态的区反射的辐射相比较在相位上超前0.6弧度。因此，在标记和标记间区之间的相位差放大了在槽脊和槽之间的相位差。由于不同的处置，在标记处放大了槽的有效深度。
推挽跟踪误差信号有大于具有为最大推挽信号而优化的槽深度的媒体得到的数值的95％的测量最大值。如下述扫描装置所测量的，所谓DTD-2型的相位检测跟踪误差信号在0.1μm焦点径向跟踪偏差具有0.69时钟周期的最大值。跟踪误差信号是在用于写信息在记录媒体上的通道时钟周期上归一化的时差。当该聚焦点有一个焦深的散焦时，跟踪误差信号的变化小于10％。
例II
记录媒体的衬底仍然由聚碳酸酯(PC)制成，聚碳酸酯在670nm的设计波长上有1.58的折射率。叠层具有如图1所示的相同次序的各层。干涉层5是95nm厚的具有2.13折射率的80％ZnS和20％SiO2层。记录层3是25nm厚的GeSb2Te4相变材料层，在非晶状态时有4.26-i 1.69的折射率，在结晶状态时有4.44-i 3.08的折射率。干涉层6是35nm厚的与干涉层5相同材料的层。反射层7是100nm厚的具有1.98-i 7.81的折射率的铝合金层。槽9的深度是35nm，槽的宽度是550nm，以及槽的间距是740nm。
信息以在结晶周围介质中的非晶标记的形式写在槽中。在非晶状态的记录层的区中叠层4的强度反射等于0.05。在结晶状态的区中叠层4的强度反射等于0.16。于是，非晶反射对结晶反射的比率为0.31。两个区都没有槽。
从在轨迹上且在图2的结晶状态“a”的区中反射的辐射同从在轨迹间且也在结晶状态的区中反射的辐射相比较在相位上超前1.04弧度。从在轨迹上且在图2的非晶状态“c”的区中反射的辐射同从在轨迹上且在图2的结晶状态“a”的区中反射的辐射相比较在相位上超前0.7弧度。
推挽跟踪误差信号有大于85％的对于具有为最大推挽信号而优化的槽深度的媒体得到的数值的测量最大数值。相位检测跟踪误差信号在0.1μm的径向跟踪偏差时有0.72时钟周期的数值。当该聚焦点有一个焦深散焦时，跟踪误差信号的变化小于25％。
尽管上述按照本发明的记录媒体的例子涉及非晶标记写在结晶的周围介质中的媒体，但是本发明同样好地适用于结晶标记写在非晶的周围介质中的媒体。本发明不限于在其中信息写在槽中的记录媒体上；本发明也适用在其中信息写在槽间的槽脊上的媒体上。叠层4可以有各种形式。另一反射层可以安排在如图1所示的衬底2和叠层4的干涉层5之间。另外，另一干涉层和反射层可以置入叠层和衬底之间。叠层也可以只包括层3、4和5，这样的叠层非常适于只写一次的媒体。记录层的材料可以是相变材料、染料、或任何其他适于光写入信息的材料。
扫描装置
图3表示适用于按照本发明的从媒体写和读信息的光扫描装置。该图示出包括以凹坑和凸起的形式浮刻的信息记录载体1的部分。经衬底2扫描信息层。该记录载体可以包括多于一个的信息层，被安排得一个在另一个的上面。
该设备包括发射辐射光束13的辐射源12，例如，半导体激光器。物镜系统14将辐射光束聚焦在信息层3上。为简单起见，在图上物镜系统按一个单透镜示出。通过束分离器将由信息层反射的辐射导向检测系统15。束分离器可以是半透明片、衍射光栅，并可以是偏振有关的。检测系统将入射的辐射转换成一个或多个电信号，它们被馈送到电子电路16里以导出代表从记录载体读的信息的信息信号Si和控制信号。一个控制信号是径向跟踪误差信号Sr，代表辐射光束在信息面上形成的光点的中心和在被描述的轨迹的中心线之间的距离。另一个控制信号是聚焦误差信号Sf，代表辐射光束的焦点和信息面之间的距离。这两个误差信号馈送到伺服电路17中，该伺服电路控制辐射光束焦点的位置。在图上，通过响应聚焦误差信号在光轴方向移动物镜系统14来实现聚焦控制，而通过响应径向跟踪误差在横切轨迹方向移动物镜系统来实现径向跟踪。在写期间，通过已被记录的信息调制辐射源的强度。
图4示出检测系统15和与电子电路16有关的部分，后者用于从检测器信号导出径向跟踪误差信号。图4A表示按照推挽方法导出径向跟踪误差信号的电路。该检测系统15包括具有4个对辐射敏感的检测元件A、B、C和D的象限检测器。来自检测器元件A和B的检测器信号在放大器18里被相加和放大。同样地，来自检测器元件C和D的检测器信号在放大器19中被相加和放大。放大器18和19的输出端被接到差分放大器20，形成两个输入信号的差。差分放大器20的输出信号是推挽径向跟踪误差信号Sr(pp)。该误差信号非常适于控制在具有无写标记的轨迹的记录媒体部分的径向跟踪伺服。
图4B表示用于根据高频相位检测方法导出径向误差信号的电路。来自检测系统15中的元件A和C的检测器信号在放大器21里相加和放大。放大器21的输出被馈送到限幅器22里。限幅器检测输入信号同检测电平交叉的电平，从而使输入信号数字化。来自检测系统15中的元件B和D的检测器信号在放大器23里被相加和放大。放大器23的输出端连接到限幅器24。放大器21和23的输出信号在分别馈送到限幅器22和24之前可以用均衡器整形以补偿扫描装置光学系统响应对检测信号的影响。限幅器22和24的数字输出信号馈送到相位比较器25里，相位比较器产生依赖于两个比较器输入的脉冲之间相位的输出信号。比较器25的输出信号由滤波器26低通滤波。滤波器26的输出信号Sr是按照对角时差(DTD)方法导出的径向跟踪误差信号，该方法是相位检测方法的一个具体实施例。这种误差信号非常适于控制在包含写标记的记录媒体部分的径向跟踪伺服。
利用按照其他高频相位检测方法导出的径向跟踪误差信号也能跟随按照本发明的记录媒体上的写标记，例如，图4B所示的模拟型的方法，或尤其从美国专利no.US 4785441了解到的模拟或数字型的相位检测方法。

Claims (10)

1.一种借助于有预定波长和预定数值孔径的辐射光束来写和读信息的光记录媒体，包括记录层，根据辐射光束的照射该记录层从第一状态变到第二状态，在第一状态区域的第二状态中的写标记代表被记录的信息，这些标记安排在包括有宽度和深度的引导槽的轨迹中，从第一状态的轨迹区域的反射和从第二状态的轨迹区域的反射存在第一光相位差，该第一光相位差放大第一状态的轨迹之间的区域和第一状态的轨迹区域之间的光相位差，该光记录媒体的特征是引导槽的宽度在从0.3到0.6乘以波长除以数值孔径的范围，引导槽的深度在从1/24到1/7乘以波长除以符合辐射光束的折射率的范围，以及第一光相位差在从0.4到2.0弧度的范围。
2.按照权利要求1的记录媒体，其中引导槽的宽度和深度遵守
8.33NA D/n+121 NA/λ-400 NAφ/λ＜w，其中，NA是数值孔径，λ是辐射光束的以毫微米为单位的波长，φ是以弧度为单位的第一光相位差，n是折射率，D是以λ/n为单位的深度，w是以λ/NA为单位的宽度。
3.按照权利要求1的记录媒体，其中第二状态的轨迹区域的强度反射和第一状态的轨迹区域的强度反射的比大于0.15。
4.按照权利要求1的光记录媒体，其中第一状态的轨迹区域的强度反射和第二状态的轨迹区域的强度反射的比大于0.15。
5.按照权利要求4的光记录媒体，其中第一状态的轨迹区域的强度反射大于0.15。
6.按照权利要求5的光记录媒体，其中第二状态的轨迹区域的强度反射大于0.15。
7.按照权利要求1的光记录媒体，其中引导槽的深度在从1/12到1/7乘以波长除以折射率的范围。
8.按照权利要求1的光记录媒体，其中记录层包含有在第一状态的折射率的虚部大于3.4的材料。
9.按照权利要求1的光记录媒体，其中记录层包含相位变化材料。
10.按照权利要求9的光记录媒体，其中第二状态是非晶的。
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