CN1723497A - 光学信息记录介质 - Google Patents

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Abstract

一种光学信息记录介质(1)，具有至少一个信息层(100)，该信息层包括透明基底，其中嵌入了具有对称轴的纳米单元(101)，例如纳米管。通过将选定区域(110、120)内的纳米单元的轴定向在相同方向上，可以记录信息。利用具有对应于所述纳米单元方向的偏振方向(p1、p2)的辐射光束，可以从介质中读取信息，从而生成吸收性信息区域(110、120)。这样可以实现高信息密度。

Description

光学信息记录介质
本发明涉及一种光学信息记录介质，其包含至少一个信息层。
本发明还涉及一种用于记录和/或读取这种光学介质的方法和设备。
多种光学信息记录介质都是本领域中公知的，尤其是压缩盘(CD)和数字通用盘(DVD)介质的形式。入射到记录介质上的调制激光束引起了信息层光学特性的变化，随后在读取操作过程中可以光学检测该变化。
例如，EP 1199184A1公开了一种光学记录介质，其在信息记录层中包含多种芳香族化合物或者富勒烯(fullerene)中的任意一种，从而提供了峰值吸收波长为370nm或更小的辐射吸收化合物。通过利用调制激光束扫描信息层，可以选择性地烧掉辐射吸收化合物，以产生一系列的坑和脊，从而记录数字信息。
除了对不同波长的辐射吸收之外，也已经提出了依靠线偏振辐射的平面中的旋转并且检测该旋转来记录和读取数字信息。
US-A5011756中公开了采用所述原理的光学信息记录介质。该介质包括光学异构体，圆偏振辐射可以选择性地对该异构体进行光分解。通过利用圆或者线偏振辐射照射该介质并且检测在该介质的不同位置上吸收的变化，实现了对所记录的信息的读取。
类似，US-A5432032公开了将固有手性烯属发色团用作光学信息记录介质中的光学活性物质。通过利用圆偏振辐射照射该发色团，迫使其经历顺反异构化，从而获得偏振方向的旋转，这种效果可以用于读取所记录的信息。
然而，需要更多的发展来提高该介质的信息密度，通过增加衰减时间来提高其上记录的信息的稳定性，并且通常是找到成本效率更高并且更容易使用该介质的方式。为此，信息层的叠置将非常有吸引力。然而，这很难用普通光学各向异性材料来实现，这是因为这些材料在读取和写入操作过程中需要高精度聚焦。
本发明的目的是提供一种光学记录介质，其适于高信息密度。这种光学记录介质的特征在于该信息层由透明层构成，在该透明层中嵌入了具有对称轴的纳米单元(nano-element)。
纳米单元是对纳米管和纳米线的通称，也称为晶须和小棱镜。纳米单元是具有程度不同的中空的(纳米管)或者填充的(纳米线)柱状或者棱状形状的小物体，其具有在纳米范围内的最小尺寸(例如直径)。这些物体具有对称轴，该轴的方向确定了其中嵌入了这些物体的材料的电学、光学特性，例如吸收特性。下文中只要提到它们的方向，就表示它们的中心圆柱轴或者棱柱轴的方向。
已经描述了多种材料的纳米单元。其中包括磷化铟(InP)的纳米管(X.Duan等人，Nature 409(2001)，66；J.Wang等人，Science 293(2001)，1455-1457)，氧化锌(ZnO)的纳米管(M.Huang等人，Science292(2001)，1897-1899)，砷化镓(GaAs)和磷化镓(GaP)的纳米管(K.Haraguchi等人，Appl.Phys.Lett.，60(1992)，745；X.Duan等人，Nature 409(2001)，66)，碳化硅(SiC)的纳米管(S.Motojima等人，J.Crystal Growth 158(1996)，78-83)，硅(Si)的纳米管(B.Li等人，Physical Review B 59，3，(1999)1645)，氮化硼(BN)的纳米管(W.Han等人，Applied Physics Letters 73，21(1998)3085)，二氯化镍(NiCl2)的纳米管(Y.Rosenfeld Hacohen等人，Nature 395(1998)336)，二硫化钼(MoS2)的纳米管(M.Remskar等人，Surface reviews and Letters，vol.5 no.1(1998)423)，二硫化钨(WS2)的纳米管(R.Tenne等人，Nature 360(1992)444)和碳(C)的纳米管(Iijima，S.，Nature 354(1991)，56-58；EbbesenT W和Ajayan P M，Nature 358(1992)，220)。
尤其是已经详细研究了碳的纳米管。它们是一层和/或多层的主要由石墨(sp2-)结构的碳构成的圆柱状碳结构。实验上已经验证了金属和半导体纳米管的存在。而且，最近已经发现在AlPO4-5单晶的沟道中对准的单壁4埃碳纳米管具有光学各向异性。碳纳米管对于波长在1.5μm到200nm范围内并且偏振方向垂直于管轴的辐射近乎透明。它们对于波长在600nm到至少200nm范围内并且偏振方向平行于管轴的辐射表现出强烈的吸收性(Li Z M等人Phys.Rev.Lett.87(2001)，127401-1-127401-4)。
对于不是由碳构成的纳米管(或纳米线)已经发现了类似的性质。因此纳米管最方便地组合了以下特征。它们根据纳米管相对于所述辐射的偏振方向的定向来吸收宽波长范围的辐射，并且可以机械地和/或通过电场引导和/或稳定纳米管的定向。
因此，纳米管允许通过以下多种方式将信息编码到光学信息记录介质的位置上：
可以通过(预先)限定偏振方向并且将一个或多个纳米管定向在该方向上来记录(编码)数字信息信号。当利用具有该偏振方向的辐射照射这样定向的纳米管时，辐射将被吸收。在一种编码方案中，通过使吸收具有预定偏振方向的偏振辐射的纳米管存在来记录数字“1”-信息位；然后通过使这种纳米管不存在来记录数字“0”信息位。在另一编码方案中，通过使吸收具有预定偏振方向的辐射的纳米管不存在来记录数字“1”-信息位，并且通过使所述吸收具有预定偏振方向的偏振辐射的纳米管存在来记录数字“0”-信息位。
同样，可以利用纳米管将多级信息信号编码在光学信息记录介质中。对于所要编码的每个级，预先确定相应的偏振方向。然后通过使平行于相应预定方向定向的一个或多个纳米管存在(或不存在)来记录给定级的信息信号。因此，通过确定是否存在具有给定定向的纳米管，就可以读取和解码该级别信息。通过提供连续的纳米管定向范围，这种编码和读取原理也可以用于模拟信息信号。
通过将信息数据流分成单独的信息信号，在根据本发明的光学记录介质上为每个信息信号分配单独的位置，并且根据在所述位置所要记录的信息以及根据所选择的编码方案使每个位置存在(或不存在)纳米管，可以将信息数据流记录到该光学记录介质上。这样，根据所要记录的信息建立了吸收线偏振辐射的纳米管的图案。
当记录数字信息时，尤其值得注意的是，对于每个位置而言，具有预定定向的纳米管的存在或不存在可以表示信息信号，而不依赖于具有其它定向的纳米管存在或不存在。因此，根据本发明的记录介质允许在所述介质的每个位置存储两个或更多信息信号(或者两个或更多信息流的信息信号)，前提是所述位置足够大以容纳至少两个纳米管。
例如，利用吸收具有第一偏振方向的线偏振辐射的纳米管的图案可以编码第一信息流的信息信号，通过利用吸收具有第二偏振方向的线偏振辐射的纳米管的图案可以编码第二信息流的信息信号。第二方向定向可以是例如垂直于第一方向。这样，对应于第一和第二信息流的图案有效地重叠，同时在光学上仍然是独立的。因此，根据本发明的光学记录介质可以具有高信息密度。
为了读取编码在根据本发明的光学信息记录介质上的信息，可以使用线偏振或圆偏振的读取辐射束。线偏振辐射仅被适当定向的纳米管吸收，而不会受到其它纳米管的影响。如果利用圆偏振辐射光束来进行读取，具有对应于在该记录介质被照射位置的纳米管定向的偏振方向的光束成分将被吸收。这种吸收可以被测量并且用于重建并解码记录在所述介质上的信息。在这两种情况下，均根据辐射光束扫描的信息层区域中出现的纳米管的顺序来调制来自该光学信息记录介质的辐射强度。通过比较信号处理器中接收调制辐射的探测器的信号与电基准信号，可以确定该吸收。为了消除光学设备中干扰的影响，被信息层反射或透过该信息层的辐射的强度与入射到信息层上的辐射强度进行对比。优选的是，该设备允许区分来自信息层的光束与入射到该层上的光束的不同偏振成分。这允许例如区分对应于如上所述的不同信息流的信息区域的重叠图案。
光学记录介质的信息密度尤其受到携带信息的实体的最小可能尺寸(例如只读介质中的坑或者记录介质中的相变材料的晶粒大小)限制。由于纳米管在一个方向上非常小(例如，碳纳米管具有0.3nm到大约100nm的尺寸)，所以可以将它们压缩为大密度并且它们的尺寸不是对记录介质信息密度的主要限制因素。
此外，纳米管，特别是碳纳米管对于相对于管的方向(各向异性轴)分别垂直和平行偏振的辐射提供了非常大的吸收对比度。例如，如果读取光束的波长为405nm，则可以获得4-80D的吸收对比度(以光学密度0D表示)，而普通的相变材料的对比度为10D。此外，信息层中的小纳米管浓度产生了有用的光学记录介质。
对于宽范围波长而言，不同定向的纳米管的吸收对比度高。此外，由于纳米管的定向选择性显著，利用单一波长的辐射，可以在信息层的相同区域记录和读取两个或更多信息流的信息信号或者两个或更多信息信号。没有必要为每个信息信号提供发射具有单独波长的辐射的辐射源。这就大大简化了记录和读取设备的结构。
本发明的优点还在于提供了一种光学信息记录介质，其不依靠一些光学活性化合物对偏振方向的旋转，而是采用了吸收特性。因此，当读取记录在根据本发明的光学信息记录介质中的信息时(记录信息的方法参见下文)，不再需要检测由记录介质引起的读取光束偏振方向的变化。为了从本发明的介质读取信息，仅仅需要检测透过该记录介质或者从该记录介质反射的辐射强度。这大大有利于使用依靠辐射偏振效应的光学信息记录介质。
此外，纳米管本身很便宜、重量轻并且易于制造和反复利用。通过在光学信息记录介质的信息层中包含纳米管，就使该介质具有了这些优点。
纳米管还非常稳定并且在每天使用光学信息记录介质的情况下不易衰变或外消旋。因此，一旦用于偏振辐射的吸收体图案记录在根据本发明的光学信息记录介质中，则该图案同样非常稳定并且不易衰变。
光学信息记录介质的形状是任意的；特别是，该记录介质可以是盘、带和卡形的。术语“层”不表示将信息层的形状限制为对于带子和盘常见的片状形状，而是泛指用于承载信息的任何块或形状。
当光学记录介质实质上是盘或卡形介质或者具有其中介质最主要延伸的平面的其它形状时，纳米管可以位于该平面内或者垂直于该平面定向。Li等(Science 274(1996)，1701)和Ren等(Science 282(1998)，1105)已经证明了碳纳米管可以垂直于表面生长；碳纳米管也可以化学附着于表面上(Z.Liu等，Langmuir 16，no.8(2000)，3569)；对于其它纳米管类型，也描述了垂直于表面的制造和/或涂敷(参见以上)。此外，通过喷雾沉积可以将纳米管涂敷到表面上，并且如果需要，随后可以通过流动对准定向纳米管(B.Vigolo等，Science 290(2000)，1331；H.Shimoda等，“Self assembly of CNTs”，Advanced Materials 14 no.12(2002)，899)。可用于纳米管的不同涂敷或沉积方法允许垂直于光学信息记录介质的表面定向碳纳米管，尤其是平行于照射介质的辐射方向定向纳米管。
透明基底至少对普通光学信息记录介质使用的波长，即大约785nm、650nm和/或405nm，是光学透明的。然而，优选的是，该基底对紫外范围内的较短波长是透明的，例如290-230nm。在这个波长范围内，可以在信息层中形成更小的读取和/或写入束斑，从而可以写入和读取更小的信息承载区域，因此可以达到更高的信息密度。
优选的是，纳米管是碳纳米管。碳纳米管最有利地结合了将在光学记录介质中利用纳米管推断出的上述优点。在下文中，对于纳米管的全部参考可以与对碳纳米管的参考互换，反之亦然，除非以其它方式明确阐述。
在本发明的优选实施例中，信息层的纳米管是单壁纳米管，尤其是单壁碳纳米管。单壁纳米管，尤其是单壁碳纳米管表现出特别显著的光学各向异性，从而增强了本发明的光学信息记录介质的固有优点。
信息层的纳米管可以相对于其各自相邻的纳米管对准或者随机定向。此外，信息层可以包括相对于其各自相邻的纳米管具有两个或更多取向的纳米管。这对于在所述信息层的一个位置上记录两个或更多个信息信号是十分有利的。
还可以优选将纳米管在信息层的预定信息区域中平行排列。这种结构尤其适用于带或条型记录介质，这种介质在记录或读取光头旁边移动。在记录或读取光头的视场中，纳米管的定向基本上不改变。因此，有利于专用记录和/或读取设备的构建和维护。
在光学信息记录介质中，纳米管可以相对于光学信息记录介质的中心(旋转)轴辐射状排列。在这种介质中，强烈吸收在径向上偏振的辐射，而基本上不吸收垂直于径向偏振的辐射。这种光学记录介质尤其适于结合光盘读取和/或写入设备使用。在这种设备中，辐射光源和/或探测器在介质上径向移动和/或该介质围绕所述轴旋转，从而寻址不同信息轨道和轨道内的连续区域。当旋转所述介质时，或者当径向移动辐射源和/或探测器时，在辐射源和/或探测器的视场中的纳米管的定向保持不变。这样，利用单一偏振方向的辐射可以记录和/或读取信息。这有助于光学信息记录和/或读取设备的构建和维护。
在另一实施例中，光学信息记录介质包括两个或更多个分开的信息层，每个信息层包括纳米管。因此，每个信息层是如上所述的信息层。每个信息层可以用于在其上记录两个或更多个信息图案。
在另一实施例中，每个信息层的纳米管在专用于每个单独的信息层的方向上定向。因此，通过选择记录和/或读取光束的偏振方向，可以寻址信息层。例如，在包含两个信息层的光学记录介质中，第一信息层的纳米管可以在第一方向上对准，第二信息层的纳米管可以在第二方向上对准，第二方向垂直于第一方向。利用偏振方向平行于第一方向的辐射光束，以便仅第一信息层的纳米管表现出最高的吸收率，而第二信息层的纳米管具有很小或者零吸收率，从而从该介质的第一信息层中读取信息或将信息记录到该信息层。为了从第二信息层中读取信息或者将信息记录到该信息层，使用了偏振方向平行于第二信息层(即垂直于寻址第一信息层所需的方向)的纳米管的辐射光束，使得仅第二信息层的纳米管表现出最高的吸收率，而第一信息层的纳米管表现出很小或者零吸收率。因此可以将第一和第二信息层看作在光学上相互独立的。可以引入其它层，只要不同层之间的串扰小于一层中的对比度。通过改变入射到信息层上的光束的焦平面，可以进一步限制信息层之间的串扰。
该光学信息记录介质可以包括用于反射透过信息层的辐射的反射层，使得该辐射两次通过信息层并且来自吸收区域的辐射与来自其周围区域的辐射之间的对比度提高。如果所述光学信息记录介质中的信息层数量大于1，优选的是在最后一个信息层之后包括反射层，以便辐射两次透过所有信息层。
也可以将反射层置于两个信息层之间，从而限制或阻挡照射一个信息层的辐射照射其它信息层。实际上，由此产生了具有两个面的光学记录介质，其中反射层将一个表面的(多个)信息层与其它表面的(多个)信息层遮挡开。
该反射层也可以是偏振敏感的，即仅反射具有预定偏振方向的辐射。该反射层可以由例如Ag纳米颗粒制成。依赖于偏振的反射层可以置于两个信息层之间，从而仅反射具有给定偏振方向的辐射。如果邻接的信息层包含定向成吸收被反射层反射的那一类型辐射的纳米管，这是尤其有利的。由此增强了单个信息层的吸收对比度。偏振敏感反射层可以与每个信息层单独结合使用。
出于实际考虑，光学信息记录介质优选包括透明覆盖层。该覆盖层可以保护一个或多个信息层免受机械损伤，并且使灰尘颗粒、手印等距离该(多个)信息层足够远，以便它们不能影响信息的读取或记录。
在本发明的光学信息记录介质的特别优选实施例中，信息层材料在低于30℃的温度下基本上是固态的。这增强了纳米管定向的稳定性。因此，有效冻结纳米管并且防止纳米管意外改变其定向。此外，优选的是，如果所述介质包括不止一个信息层，则光学信息记录介质的所有信息层在低于30℃的温度下基本上为固态。为了获得所述固态，可以将在低于30℃的温度下基本上是固态的透明材料用于信息层。通过将信息层的纳米管置于固态表面上并且利用范德瓦尔斯力或胶将纳米管附着于固体表面，也可以实现该固态。在本发明的范围内，如果信息层在30℃以下(含30℃)的粘度至少为10Pa(100泊)，更优选的是高于20Pa，进一步优选的是高于50Pa(500泊)，则将信息层视为基本上为固态。当粘度低于10Pa时，该信息层可以视为基本上液化了。优选的是，达到80℃时，更为优选的是达到100℃时，该信息层基本是固化的。这增强了在光学信息记录介质的正常使用条件下信息层纳米管定向的稳定性。
信息层在一个温度下基本上是固态的，在另一温度下可以液化，则可以通过使纳米管能够重新定向，来使用该光学信息存储介质进行改写操作，如下所述。
在另一优选实施例中，信息层可以在纳米管没有严重破坏的温度下液化。如果透明层在其它情况下基本上是固态的，则通过降低透明层的粘度，可以使具有透明层的信息层液化。因此，没有必要液化或者改变信息层纳米管的结构完整性。通常，纳米管可以经受100℃的温度；例如，碳纳米管在800-1000℃时严重破坏。液化可以重新定向被液化的信息层的纳米管，从而允许擦除和改写信息层的液化区域。在特别的优选实施例中，一个或多个信息层在液化之后可以再次固化，以便重新获得纳米管定向的稳定性。
信息层的透明材料是从包括熔化温度或玻璃化温度低于800℃的玻璃、丙烯酸热塑性塑料和石蜡的组中选择的。这种透明基底有利于实现在低于30℃的温度下基本上为固态的信息层。这些基底还允许实现在纳米管(特别是碳纳米管)没有被严重破坏的温度下可液化的信息层，并且该信息层在液化之后可以重新固化。
对于一些用途，优选的是光学信息记录介质进一步包括一个或多个散热层，尤其是金属散热层和介电层。优选的是，散热层之一或者唯一的散热层接近光学信息记录介质的表面或者位于该表面处。散热层起到散热的作用，该热量可能是由利用聚焦辐射光束照射信息层，从而将热量聚焦到信息层的小位置引起的，而相邻位置受热较少。该散热层也可以与反射层相同。
其中在一个或多个信息层中存在碳纳米管的光学信息记录介质优选还包括接近纳米管的氧化剂成分。这样，可以轻易地局部烧掉已经吸收了具有预定偏振方向的辐射的信息层的纳米管。这个实施例尤其适于一次性写入光学信息记录介质，这是因为烧掉纳米管的区域不再吸收用于从记录介质读取信息的偏振辐射。适当的是从包括硝酸盐、氧化物、过氧化物、硫氧化物、BaO2和Ag2O的组中选出的氧化剂成分。此外，当透明基底和覆盖层(如果存在)是多孔的时，优选的是使由烧纳米管产生的任何气体从该介质逸出。
取代烧掉纳米管，它们也可以是合金，从而溶解于金属层中。因此有利的是在根据本发明的信息记录介质中提供一种金属层。尤其适合的金属是铁(Fe)、钼(Mo)、镍(Ni)、钴(Co)、钨(W)、钒(V)、铬(Cr)、钛(Ti)、铌(Nb)和锰(Mn)。该金属层可以与反射层相同。取代形成合金的金属，还可以使用硅。
通过将碳纳米管从其正常的sp2-结构转变为类金刚石的sp3-结构，可以局部去除碳纳米管(B.Wei等，Journal of Materials ScienceLetters 13，5(1997)，402；B.Wei等，Carbon 36，7-8(1998)，997)。在sp3结构中，它们不再具有显著的辐射吸收性。根据本发明的另一方面，提供了一种用于在光学信息记录介质上记录信息的光学信息记录设备，该设备包括：
a)用于提供辐射光束的辐射源，以及用于根据将要记录到信息层中的信息调制辐射光束的装置。这种设备的特征在于，用于在信息轨道的选定区域中修改纳米单元的装置，该区域是由将要记录的信息确定的，使得在所述信息轨道中生成了信息区域。
该设备允许采用根据本发明的光学信息记录介质带来的优点。如果该设备包括用于提供具有不同偏振方向的光束的装置，则其允许调整光束的偏振方向以适应纳米管的不同定向。例如，如上所述，该记录介质可以包括两个信息层，这两个信息层的不同之处在于它们的纳米管具有不同的定向。为了寻址特定的信息层，赋予该光束对应于所述信息层中的纳米管定向的偏振方向。
辐射源提供的辐射光束可以具有足以烧掉纳米管的能量。通过这样去除在选定位置处的信息层中具有特定定向的纳米管，可以在信息层中形成根据将要记录的信息的吸收区域的图案。
当使用具有给定偏振方向的辐射光束时，仅去除吸收该偏振方向的辐射的纳米管，而在相同位置最后存在的其它纳米管不受影响。
另一优选实施例中，该记录设备进一步包括用于加热信息层以允许所述信息层液化的装置。利用这种设备，通过在信息层的受热区域中重新定向纳米管来进行记录。优选的是，该加热装置是由辐射源构成的，该辐射源提供功率足以实现所述液化的辐射。特别优选的是用于加热信息层的装置允许液化信息层的选定位置，同时使其它位置未液化。
这种光学记录设备还包括用于定向纳米单元的装置，该装置允许重新定向一个或多个信息层的纳米管，以便在所述信息层中生成和/或擦除吸收区域的图案。通过对纳米管直接施加力，或者将一个或多个纳米管装入固态基质的颗粒中并且施加力以定向其中放置有纳米管的颗粒，就可以重新定向纳米管。尤其是，可以将信息层的纳米管放置在沸石颗粒中。
在这种记录设备的一个实施例中，用于定向纳米管的装置包括用于向信息层上施加电场的装置。近来已经显示了可以通过电泳的方法在直流电场中和交流电场中定向碳纳米管(Yamamoto K等，J.Phys.D：Appl.Phys 31(1998)：L34-L36)。当信息层的纳米管装入固态基质的颗粒中，例如沸石颗粒中时，该电场可以用于定向其中放置有纳米管的颗粒。
在所述记录设备的另一实施例中，用于定向纳米管的装置包括用于使用线偏振辐射照射信息层的装置。这种辐射也可以用于局部加热信息层，以允许所述信息层液化。辐射光束，尤其是激光束可以在信息层中提供局部电场，从而在所述信息层的受照射区域的纳米管中产生电偶极动量(electric dipole momentum)。因此受照射区域的纳米管将相对于照射辐射的偏振方向对准。优选的是，用于提供线偏振辐射的装置也允许改变所述辐射的偏振方向。这允许在任意方向上定向纳米管。
当在液化信息层中重新定向纳米管时，有利的是在信息层的重新固化过程中也施加重新定向力(特别是电场)。从而可以防止在信息层的重新固化之前纳米管的随机定向。
根据另一方面，本发明还提供了一种用于从如上所述的光学信息记录介质中读取信息的光学信息读取设备，其包括
用于提供读取辐射光束的辐射源；
用于将读取光束聚焦为信息层上的读取光点的装置，以及
用于将来自所述信息层的读取辐射束转变为电信号的探测器装置。该设备的特征在于辐射源提供线偏振光束以及该探测器装置是偏振敏感的。
如果预先不知道所要读取的信息层中纳米管的定向，例如当已经将多级信息编码到信息层上时，可以利用圆偏振辐射照射该介质。
为了读取信息，在轨道方向上具有尺寸小于读取光点的信息区域的信息层，可以使用读取设备，其特征在于探测装置包括比较装置，以用于比较在连续的时刻获得的探测器信号，这些连续时刻间隔至少等于使读取光点和记录介质相对移动等于所述区域尺寸的距离所需的时间间隔。
该读取设备依赖于灰度级读取和对信息层的上覆位置的吸收或反射特性的比较。因此允许解码由包含信息区域的纳米单元表示的信息，所述信息区域小于被照射位置。
根据又一方面，本发明提供了一种制备如上所述的用于记录信息的光学信息记录介质的方法。这种方法包括通过在信息层上存在电场的情况下在其整个表面上连续加热信息层材料而使全部纳米单元的对称轴对准在同一方向上。
本发明还提供了一种将信息记录到上述任意类型的光学信息记录介质中的方法，所述方法包括修改信息轨道的选定区域中的纳米单元、使得在所述轨道中生成信息区域的步骤，所述选定区域是由所要记录的信息确定的。
当使用这种方法时，在信息层中形成第一(信息)区域的图案，其吸收具有特定偏振方向的辐射，该区域与不吸收该辐射的第二区域交替，在该图案中编码了信息。
在该图案的区域中，仅擦除或去除吸收具有特定偏振方向的辐射的纳米管，同时保持吸收具有另一偏振方向的辐射的纳米管。因此，这种区域可以包括不止一种图案，由此在每个图案中，存储了不同信号或者同一信号或节目(例如视频、音频或数据)的不同部分。图案彼此之间的不同之处在于其吸收区域吸收具有不同偏振的辐射。
可选择的是，可以选择性地去除信息层的一个区域中所有类型的纳米管，而不管其各自的吸收特性。由此编码的图案非常易于读取，这是因为关于读取光束偏振方向的精度的要求可以相当低。而且，对于记录，与基于它们的取向选择性地除去纳米管相比，更简单的是去除给定区域中的全部纳米管。当使用具有对准的纳米管(例如径向或平行对准的碳纳米管)的光学信息记录介质时，尤其简单的是去除给定区域中的全部纳米管，这是因为它们基本上定向在一个方向上。
通过毁坏吸收纳米管，例如通过烧掉它们，可以修改(擦除)它们。出于这个目的，适当的氧化剂可以包含在信息层中，并且可以容易地选择透明层材料的温度特性和温度一致性。优选的是，氧化剂成分接近于纳米管，因此它们可以最大程度地支持烧掉过程。
通过重新定向吸收具有特定偏振方向的纳米管，也可以修改它们。而吸收具有另一偏振方向的纳米管可以或多或少保持不受影响。对于记录，通过使用纳米管重新定向可以改写光学信息存储介质，即多次记录和擦除介质，而在通过毁坏纳米管进行记录的介质中，仅可以一次写入信息。通过在纳米管自身上或者在包含纳米管的颗粒上施加重新定向力，可以重新定向纳米管。
优选通过向信息层施加电场来依照所要记录的信息实施纳米管的重新定向。则纳米管在电场矢量方向上对准。
还可以利用线偏振辐射光束来依照所要记录的信息实施纳米管的重新定向，该(电磁)辐射在纳米管中感应出了电场，从而迫使纳米管对应于光束偏振方向对准。
利用重新定向的纳米管记录信息的方法的非常实际的一个实施例包括以下步骤：
a)提供包括信息层的光学信息记录介质，该信息层包含纳米管，该层材料在30℃以下的温度时是固态的；
b)根据所要记录的信息局部加热信息层，以实现受热区域中信息层的局部液化，从而允许纳米管重新定向，以及
c)重新定向受热区域中的纳米管以形成区域的图案，其吸收线偏振辐射。
这种方法将可液化的信息层带来的优点与纳米管的重新定向所固有的优点相结合。特别有效的是在已经对各个位置的纳米管进行重新定向之后冷却信息层的每个液化位置，使得信息层在被冷却的位置基本上变为固体。这个附加的步骤通过将纳米管冻结在其重新定向的位置，防止了纳米管定向的随机变化，从而增强了记录在信息层上的信息的稳定性。
本发明还涉及一种利用在信息层中聚焦成读取光点的读取辐射光束并且探测来自信息层的调制辐射，从具有包含纳米管的信息层的光学信息记录介质读取信息的方法。这种方法的特征在于使用了在预定方向上线偏振的读取光束，并且检测来自信息层并且具有预定偏振方向的辐射的强度变化。
为了读取在轨道方向上尺寸小于读取光点的信息区域，本方法进一步的特征在于将在连续的时刻获得的探测器信号值相互比较，这些连续时刻间隔至少等于使读取光点和介质相对移动等于所述区域尺寸的距离所需的时间间隔。
这种灰度级解码允许解码由小于受照射位置的定向纳米管区域表示的信息。本文以上描述的读取设备允许实施这种读取方法。
参照下文中描述的实施例，通过非限定性实例来描述并了解本发明的这些及其它方面。
在附图中：
图1表示了盘形光学信息记录介质的示意透视图；
图2表示了读取操作过程中光学信息记录介质的示意横截面图；
图3表示了具有两个信息层的光学信息记录介质的示意横截面图；
图4表示了利用线偏振辐射光束进行写入操作过程中光学信息记录介质的示意横截面图；
图5表示了利用电场进行写入操作过程中光学信息记录介质的示意横截面图；
图6表示了根据本发明的光学信息记录和读取设备的简图；
图7表示了根据本发明的光学信息读取设备的简图；
图8表示了一小部分CD和DVD信息结构的顶视图；
图9表示了一小部分DVD结构和在相邻信息轨道中具有不同类型的纳米单元的信息结构。在这些附图中相应的元件用相同的附图标记表示。
图1所示的光学信息记录介质1是盘形的并且具有中心孔5。在图1中仅表示了该介质的一个面2。光学信息记录介质1包括由其上部面3表示的信息层，并且该信息层位于透明材料的覆盖层之下。介质的面2表示覆盖层的前表面。该覆盖层可以具有足够的厚度，以起到信息层基底的作用并且使灰尘颗粒、污点、划痕等保持远离信息层，以使得它们不能影响介质的读取和记录。该信息层3由透明层构成，其包括大量碳纳米管4，在图1中仅表示了其中的一部分。纳米管以及纳米管之间的中间区域共同构成了信息层的信息结构。
信息层3的碳纳米管4相对于旋转轴径向对准，即介质的对称轴，就是中心孔5的中心轴。此外，相邻的碳纳米管4大致平行排列，从而形成了局部(在预定区域中)平行排列的碳纳米管阵列。
图2表示了一小部分光学信息记录介质1的示意横截面图。本图和图3-5的记录介质1是任意的类型，例如圆盘或带。记录介质1包括透明基底12和信息层100，该基底12起到保护层的作用并且具有前表面11。反射层18可以设置在信息层之下。具有背面15的保护层19可以覆盖该反射层或者信息层。信息层包括大量区域110和120，它们可以与常规记录载体，例如压缩盘(CD)或者数字通用盘(DVD)中的坑和中间区域相比。在图2中的箭头17表示的扫描方向上，将信息编码到连续的区域110、120中。纳米管在连续区域110、120中的定向由图2中的短线和点表示。所述线表示纳米管的轴平行于附图平面，该点表示所述轴垂直于该平面。
辐射源(未示出)发出的线偏振辐射光束50被物镜系统聚焦成信息层100上的扫描光点，该物镜系统由单个透镜20表示。辐射光束50在强度没有显著损失或者其偏振方向没有变化的情况下通过基底12并且入射到信息层100的区域110上。如果辐射光束50的偏振方向p1平行于区域110中纳米管的排列方向，则这些纳米管将吸收该光束的辐射。区域120中的纳米管的排列方向垂直于偏振方向p1，它们不吸收光束50的辐射。如果辐射光束50的偏振方向p2垂直于区域100中纳米管的排列方向，则这些纳米管不会吸收光束50的辐射，而区域120中的纳米管将吸收光束50的辐射。通过在区域10和120上扫描光束50，该光束的强度根据两种区域的连续性被调制。可以由设置在信息层下的辐射敏感探测器来探测光束的调制，该调制表示编码在信息层中的信号。
然而，优选的是，反射层18设置在信息层下。该层将已经透过信息层100的光束辐射50反射回信息层100。被反射的辐射沿着入射光束50的路径往回传播。这就产生了以下优点，辐射光源和探测器设置在记录载体的同侧，并且读取设备的光学元件，例如物镜，既用于入射光束又用于反射光束。在反射时读取光学记录介质的设备的设计在本领域中是公知的，并且此处不必描述。在反射时读取本发明的记录载体，从而在介质中包括反射层18的记录载体的重要优点在于辐射两次通过信息层，从而增强了纳米管的吸收效果。因此，提高了接收反射和调制辐射的探测器提供的电信号的调制深度，这意味着提高了信噪比。
如本文中以上注意到的，来自反射或透射介质的记录介质的调制辐射光束入射到辐射敏感检测器上，其将调制光束转变为表示编码在信息层中的信号的电信号。按照公知的方式可以处理该信号，从而重建存储在介质中的例如视频或音频节目或者数据。可以将辐射光源提供的光束强度用作基准。在这种情况下，将来自接收调制光束的探测器的信号提供给比较装置，该比较装置还与接收辐射光源提供的一部分光束的第二探测器耦合。
可以按照与图2的介质相同的方法读取图3-5的光学记录介质。
图3表示了部分光学记录介质10的示意横截面图，其具有两个信息层100、100’。现在，信息层100和100’中的碳纳米管101和101’彼此相对定向，使得第一信息层100中的碳纳米管101不会吸收第二信息层100’中的碳纳米管101’所吸收的辐射。通过选择照射记录介质10的辐射光束的偏振方向，可以选择单个信息层100、100’用于读取和写入。例如，(a)情况下辐射光束50’的偏振方向是这样的(p2；垂直于图面)，其辐射仅仅被第二信息层100’中的碳纳米管101’吸收并且基本上不受影响地穿过第一信息层100。(b)情况下的辐射光束50的偏振方向是这样的(p1；平行于图面)，其辐射仅仅被第一信息层100中的碳纳米管101吸收并且基本上不受影响地穿过第二信息层100’。
图4示意性地表示了写入或改写包含纳米管的光学记录介质的方法的第一实施例。该介质的信息层包括其中嵌入了纳米管的透明层105。该透明层在室温到100℃时基本上为固体，但是在更高的温度下可以液化。纳米管和其轴的方向在该层中是冻结的。为了在信息层中写入或改写信息，层105应当局部液化，以便纳米管在局部可以移动。然后应定位或重新定位纳米管。
为了液化将要写入信息位的区域中的层105，可以使用辐射光束50，优选激光束。用于写入(改写)的辐射光束强度通常大于用于读取的强度，这是因为前者需要加热信息层。物镜系统20将光束50聚焦为信息层中的小写入光点，该光点可以具有比1微米小的多的直径。在这个光点中聚集了足够的能量以加热信息层，前体是所述能量被吸收了。利用嵌入信息层中的纳米管来实现吸收。光束辐射应具有偏振方向平行于纳米管的轴的成分。如果已知了这些轴的初始方向，则可以调整光束50的偏振方向以适应这个初始方向，使得所有光束50的辐射都可以用于加热信息层。如果光束50的初始方向是未知的，则可以使用圆偏振光束50，该光束至少具有在需要方向上的偏振成分。
利用与信息层100相邻的散热层60、61来消散辐射光束50提供给信息层的小区域的热量。因此，热量不通过透明基底105消散，并且仍然位于受照射区域110。该热量造成该区域中的基底材料的液化，从而使纳米管自由，因此可以改变纳米管的轴的方向。在本写入方法的实施例中，这种改变也是利用导向辐射光束实现的，该光束与加热光束50相似。因此，利用了导向束的辐射是具有电场矢量的电磁辐射这个事实。与该矢量有关的电场引起了照射区域内每个纳米管的电偶极动量。现在，迫使每个所述的纳米管与所述场矢量对准，即与导向光束的偏振方向对准。
在已经充分加热区域之后，可以将写入光束的强度切换到较低的水平，例如等于用于读取已被写入的记录介质的读取光束的强度。信息层材料冷却并且重新固化，从而使纳米管的新方向在该材料中冻结。电场和具有需要的偏振方向的光束应当继续出现，直到材料固化到纳米管不能够再移动的程度为止。
所述加热光束和导向光束可以由一个光束构成，其偏振方向可以在用于加热信息层的对应于纳米管的初始方向的第一方向与用于在受热区域中导向或定向纳米管的第二方向之间切换。第二方向对应于用于读取介质的辐射光束的偏振方向。可以以相对于写入光点在瞬间被扫描的信息层轨道上的扫描速度而言较大的频率切换写入光束的强度和偏振方向。该切换频率可以选择成很高，使得在切换周期中，即用于加热和在受热区域中定向纳米管所需的时间间隔的总和中，扫描光点在扫描方向17上移动的距离小于写入光点尺寸。从而允许写入信息区域，即在这些区域中定向纳米管，这些区域在扫描方向上小于写入光点在该方向上的尺寸。这样，有些类似于将信息写入磁光记录介质中的方法(通过快速切换磁场)，并且可以相当大地提高信息密度(每长度单位或表面上的信息区域数目)。在图4中表示了快速光束切换写入方法，其中由附图标记130、131表示了贝壳形的信息区域。
利用读取光点可以读取这种信息区域，该读取光点至少在扫描方向上比写入光点小。在读取过程中，通过使用比写入过程中的数值孔径更大的物镜和/或比写入过程中波长更短的辐射，可以获得这种更小的读取光点。优选的是，为了读取如图4所示的记录介质，使用尺寸与写入光点相当或相等的读取光点。在读取过程中的任意时刻，读取光点覆盖了多个信息区域130、131，并且通过130类型的区域和131类型的区域在读取光点所覆盖的区域内的分布来确定反射辐射的强度。通过在任意时刻将读取光束的强度或者探测器提供的信号电平与在前时刻的这些参数的值进行比较，可以重新找到编码在该记录介质中的高密度信息结构内的信号。由于读取过程中尤其是包含辐射光源的光头和探测器以及记录介质发生相对移动，所述任意时刻对应于信息层平面中的任意位置。
图5表示了用于在包含纳米管的记录载体中写入或改写信息的方法的第二实施例。在本方法中，同样将辐射光束50用于加热信息层中的区域110，使得该区域中的材料液化，从而可以重新定向纳米管。现在，纳米管的重新定向是通过由适合的电极结构提供的外部电场实现的，该结构例如图5所示的具有四个电极81、82、83和84(四极)的结构。该电场迫使受热区域的纳米管与电场线对准，由此该对准方向以及局部场方向对应于将用于读取信息的光束的偏振方向。和图4所示的方法一样，在图5所示的方法中，也是通过切换光束50的强度来进行信息编码。电场是稳定的并且可以在整个写入过程中都存在。这个场的范围不严格，这是因为该场仅重新定向受热区域中的纳米管，而没有重新定向其它未受热区域中的纳米管。在写入过程中的任意时刻仅加热一个区域。
在图5中，表示了以下情况，同时并且在相同方向上重新定向具有写入光点尺寸的区域内的所有纳米管。在已经重新定向了第一区域中的纳米管之后，关闭写入光束50或者将其移动到重复加热和重新定向步骤的第二区域。同时，信息层的第一区域中的材料冷却并且固化，使得新的纳米管定向冻结。还可以利用图4所示的方法来实施这种逐个区域的写入。另一方面，图5所示的方法也允许通过快速切换外部电场来写入贝壳形信息区域(如图4所示)。因此，将其间电场具有预定方向的时间间隔选择为基本上小于写入光点在等于该光点尺寸的距离上移动所需的时间间隔。
图6表示了根据本发明的光学信息记录和读取设备的实施例的非常概略的示意图。该设备包括操纵辐射光源550以控制该光源提供的辐射光束50的强度的控制单元500，该光源550优选为激光器。利用偏振控制单元554可以控制光束的偏振态。辐射光束50被引导到分束器552，该分束器552将辐射光束反射到记录介质1。该介质是盘形的并且放置在旋转装置510上。按照本文中以上描述的方式从该光学信息记录介质反射的辐射通过分束器552并且入射到辐射敏感探测器555，其将入射辐射转变为电信号。
为了在记录介质1中记录信息，控制单元500从计算机接收信息流(未示出)，例如视频节目、音频节目或者数据流，并且将所述流转变为适于辐射光源550的信号。例如，根据该信息流来调制通过激光二极管输送的电流，并由此调制该激光器提供的辐射光束强度。如果需要，可以改变光束的偏振。例如，如果必须写入具有未知的纳米管初始定向的记录介质，则偏振控制单元554包括四分之一波面，该波面将线偏振光束转变为圆偏振光束。该单元554还可以包括偏振旋转器，其将线偏振光束的偏振方向旋转90°。
具有适当偏振方向并且经过强度调制(即表现出按时间交替的高功率级别和低功率级别的写入光束)的写入光束，擦除或改变记录介质的信息层区域中存在的纳米管的定向，如本文中以上讨论的。通过利用旋转装置510旋转该记录介质，即在切向(扫描方向)上移动写入光点，可以写入信息轨道。通过将写入光点和记录介质彼此相对地在径向上移动，可以写入整个信息层。
在记录设备中，将分束器用于允许检验该写入过程。记录介质反射的写入光束辐射在加热时间间隔内表现出强度降低。如果使该辐射经由分束器552到达探测器555，则可以在该时间间隔(因此在信息层中的该位置处)控制该辐射，使得足够的能量被吸收以加热信息层材料并允许重新定向纳米管。这些时间间隔可以与提供给设备500的数据流中相应的间隔相比或者与提供给辐射光源550的信号中的该时间间隔相比。为了控制刚刚写入的区域的最终状态，可以使用具有恒定强度水平和适当偏振方向的辐射光束。
为了读取记录在光学信息记录介质1上的信息，使用了强度比写入光束低得多的读取光束50，使得该读取光束在信息平面中形成的读取光点不能加热信息层。读取光束的偏振方向应当与信息承载区域的纳米管定向对应。如果读取光束入射到该区域上，则一部分光束辐射被吸收，使得记录该区域的位置处的记录介质反射的读取光束强度显著降低。辐射敏感探测器555可以检测到强度的降低。通过使读取光点和介质在切向(扫描方向)和径向上彼此相对移动，可以分别确定一个信息轨道中和所有信息轨道中的吸收和非吸收区域的连续性。这样，可以重新获得按所述连续性编码的信号或节目。利用探测器555和相关电子电路可以进行信息获取，该探测器555提供根据被瞬间扫描的吸收和非吸收区域的连续性变化的信号，所述电子电路本身是本领域公知的，不需要在此处描述。
在某些情况下，有利的是，将来自探测器555的信号与基准信号进行比较，以防止读取信号受到读取设备中可能发生的任意事件的影响，例如辐射光源提供的光束突然下降或者导致辐射强度长期降低的光源的老化。
图7表示了允许进行这种比较的读取设备的实施例。本实施例与图6所示的实施例的区别仅仅在于其包括比较单元560。将来自探测器555的信号提供给该单元560的第一输入端，并且将表示光束50的实际强度的信号提供给该单元的第二输入端。如果该比较单元检测到所述信号之间的差别，则可以将该差别用来在进一步处理探测器信号之前校正该信号。
除了提高轨道方向上的信息密度之外，本发明还允许提高径向(或者更广泛地，垂直于轨道方向的方向)上的信息密度。图8分别表示了一小部分CD信息结构(上部)和DVD信息结构(下部)的SEM照片。只读结构是相位结构并且在介质基底中包括坑、凹陷，所述坑分别沿着CD结构和DVD结构中的轨道t1和t2排列。对于CD信息结构而言，轨道间距d1，即相邻轨道的中心线(hart line)之间的距离当前为1.6μm，并且对于DVD结构而言，轨道间距d2为0.74μm。最小的坑长度对于CD结构来说约为0.8μm，对于DVD结构来说约为0.4μm。这两种信息结构都包括轨道之间的信息较少的脊。所述脊对于避免相邻轨道之间的串扰是必要的。没有具有给定宽度的轨道的情况下，由于全部信息区域(即坑)都是相同类型并且利用相同类型的读取光束进行读取，以及读取光点的强度分布延伸区域比轨道宽度宽，所以会出现这种串扰。
如果信息区域由包括在第一方向上对准的纳米管的第一类型的区域构成，利用具有第一偏振方向的读取光束读取所述区域，则可以在前面的脊中形成包括在第二方向上对准的纳米管的第二类型的信息区域。应当利用具有第二偏振方向的读取光束来读取第二类型的区域。在图9中表示了这个概念。该图的左半部表示了具有轨道t2以及轨道之间的脊L的常规DVD结构。图9的右半部表示了新的信息结构，其中轨道包括第一种信息区域IA1。前面的脊现在包括第二种信息区域IA2并且已经成为信息轨道t3。IA2区域与IA1区域的不同之处在于其纳米管在另一方向上对准并且所吸收的辐射的偏振方向不同于IA1区域所吸收的辐射的偏振方向。
提供具有不同类型的信息区域的相邻轨道的概念可以用于：
-通过在现有轨道之间插入额外的信息轨道提高信息密度，如本文中以上所述的；
-减少信息结构中的串扰，其中相邻信息轨道之间的距离小并且对于读取光点的强度分布是关键的，
-降低一个或多个非寻址信息层对于在记录介质的信息层寻址的辐射光束的吸收率，该记录介质包括不止一个信息层。
本发明还可以用于提高能够读取具有两个或多个类型的信息区域的记录介质的数据率。如果信息区域的类型相互不同之处在于每个类型的区域中的纳米管的定向不同于其它类型区域中的定向，如果读取光束包括对应于信息区域类型数目的多个偏振成分，则可以相互独立地并且以可忽略的串扰来读取它们。每种偏振成分应当对应于一种不同类型的信息区域中的纳米管定向，使得其仅可以读取这一种的信息区域。如果使用了这种选项，则来自记录介质的调制读取光束应当例如通过偏振滤光器按照其不同的偏振成分分开。利用编码在全部属于这种成分的类型的信息区域中的信息，来调制这些成分中的每一种。对于每个读取光束成分来讲，将独立的探测器用于将光学调制转变为电信号。可以并行地处理来自不同探测器的信号并且最终结合为一个信号。
在一个信息平面中可以存在不同类型的信息区域，由此相邻的轨道具有不同类型的信息区域。在具有多个信息层的记录载体中，所述信息层的相互距离小使得每个层保持在物镜系统的焦点深度内，每个信息层可以具有不同类型的信息区域，即在这个区域内的纳米管具有不同的定向。例如可以利用圆偏振读取光束，并行地或者同时地读取信息层。
在以上说明书中，已经借助纳米管解释了本发明。然而，也可以利用纳米线来实现本发明。纳米管是圆柱形的，通常是中空的管。其具有弯折的二维晶体结构，大部分是六边形平面。纳米管的电子结构确定了其吸收特性，其电子结构主要是由其手性、材料、壳(壁)的数量、管的直径和晶体结构中的缺陷确定的。术语“手性”涉及化合物分子中存在的非对称性。手性分子不能叠置在其镜像上。纳米线，也称作纳米纤维或晶须，其为细的实心线，它们具有三维晶体结构，通常表现出优选的生长方向。通过选择线直径以及线材料的化学成分可以控制纳米线的电子特性，该电子特性决定了吸收特性。整体成分确定了晶体结构，并且可能出现的材料的化学掺杂和结构缺陷决定了纳米线的电学和光学特性。
纳米管和纳米线对于波长大于其直径的辐射所表现出来的吸收取决于辐射的偏振。对于纳米线，吸收的偏振对比度可以高达80。
在寻址具有多个这种信息层的光学记录介质的信息层的情况下，如果所有层都表现出相似的吸收特性，那么非被寻址层对辐射光束的吸收会成为问题。如果在记录介质中重复具有不同吸收特性的信息层的叠层以获得大量的信息层，也可能出现这种问题。例如，对于不同信息层利用具有不同直径的纳米线，可以解决该问题。直径是确定纳米线对其呈吸收性的波长带的中心波长的参数之一。该中心波长取决于纳米线材料的电带隙。例如，以下材料具有以下中心波长(在括号中并以nm为单位)：InAs(3400)、GaAs(919)、GaN(371)、InP(984)、CdSe(730)、CdS(517)、ZnS(335)、ZnSe(460)和ZnO(338)。因此，纳米线的材料成分是确定纳米线吸收波长的参数之一，从而可以用于选择该波长。
可以用来选择纳米线的吸收波长的另一参数是纳米线的直径；实际上，具有较小直径的纳米线具有较长的吸收波长。通过在每个信息层中包括具有另一直径或另一化学成分，或者更概括地，具有另一吸收波长的纳米线，可以在光学记录介质中叠置多个这种层，由此利用辐射光束可以寻址每个信息层，而不会过多地受到其它信息层吸收的影响。如果将纳米管用于不同的信息层中，通过将不同的材料用于不同信息层的纳米管，可以解决寻址特定信息层的光束被其它信息层吸收的问题。
碳纳米管对辐射的吸收与辐射波长无关。这表示这种材料可以用于几代光学记录系统，这些系统使用不断减小的波长，从红光到紫外光，例如290nm。而且碳纳米管材料因为其纯净，所以便宜、易于制造、重量轻并且环保。
本发明不限于存储或者将要存储到记录介质上的特定种类的信息或者特定波长。

Claims (44)

1.一种光学信息记录介质，包括至少一个信息层，其特征在于该信息层由其中嵌入了具有对称轴的纳米单元管的透明层构成。
2.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于该纳米单元是纳米线。
3.根据权利要求1所述的光学信息记录介质，其特征在于该纳米单元是纳米管。
4.根据权利要求3所述的光学信息记录介质，其特征在于该纳米管是碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的光学信息记录介质，其特征在于该纳米管是单壁纳米管。
6.根据权利要求3、4或5所述的光学信息记录介质，其特征在于该信息层的材料在低于30℃的温度下基本上是固体。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的光学信息记录介质，其特征在于该信息层的材料在低于纳米管被破坏的温度下可液化。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的光学信息记录介质，其特征在于该信息层的材料是从包括熔化温度或玻璃化温度低于800℃的玻璃、丙烯酸热塑性塑料和石蜡的组中选择的。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的光学信息记录介质，其特征在于该信息层的材料包括接近纳米管放置的氧化剂成分。
10.根据权利要求10所述的光学信息记录介质，其特征在于该氧化剂成分是从包括硝酸盐、氧化物、过氧化物、硫氧化物、BaO2和Ag2O的组中选出的。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的光学信息记录介质，其中信息层的平面分成信息轨道，每个轨道包括多个连续的区域，其特征在于在包括多个纳米单元的区域中，所有纳米单元的对称轴对准在一个方向上。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的光学信息记录介质，其具有盘的形状，其特征在于信息轨道的径向对准区域的纳米单元是径向对准的。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的光学信息记录介质，其具有编码在信息区域中的信息，其特征在于在相邻信息轨道之间存在脊，并且这些轨道的信息区域包括相同类型的纳米单元。
14.根据权利要求1-12中任一项所述的光学信息记录介质，其具有编码在信息区域中的信息，其特征在于相邻信息轨道的信息区域包括不同类型的纳米单元。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的光学信息记录介质，其包括至少两个信息层，其特征在于每个信息层的信息轨道中的信息区域包括与其它信息层的相应信息轨道中的信息区域中存在的纳米单元不同类型的纳米单元。
16.根据权利要求14或15所述的光学信息记录介质，其特征在于不同类型的纳米单元相互之间的不同之处在于它们的对称轴具有不同的定向。
17.根据权利要求14或15所述的光学信息记录介质，其特征在于不同类型的纳米单元相互之间不同之处在于它们具有不同的化学成分。
18.根据权利要求14或15所述的光学信息记录介质，其特征在于不同类型的纳米单元相互之间不同之处在于它们垂直于对称轴的尺寸不同。
19.光学记录设备，用于在根据权利要求1所述的光学信息记录介质中记录信息，包括：
用于提供辐射光束的辐射源单元；
用于根据所要记录的信息调制光束的装置，其特征在于用于在信息轨道的选定区域中修改纳米单元的装置，所述区域是由将要记录的信息确定的，使得在所述轨道中生成信息区域。
20.根据权利要求19所述的光学记录设备，其特征在于用于修改的装置包括用于破坏选定区域中的纳米单元的装置。
21.根据权利要求19所述的光学记录设备，其特征在于辐射源单元包括辐射源以及用于改变辐射光束偏振的装置。
22.根据权利要求19或21所述的光学记录设备，其特征在于用于修改的装置包括用于加热光学信息记录介质的信息层从而使该信息层液化的装置。
23.根据权利要求22所述的光学记录设备，其特征在于用于加热的装置是通过辐射光束构成的。
24.根据权利要求19和21-23中任一项所述的光学记录设备，其特征在于用于修改的装置包括用于重新定向纳米单元的装置。
25.根据权利要求22所述的光学记录设备，其特征在于用于重新定向纳米单元的装置包括用于在信息记录介质的信息层上施加电场的装置。
26.根据权利要求24所述的光学记录设备，其特征在于用于重新定向纳米单元的装置是通过辐射光束构成的，所述辐射光束为线偏振光束。
27.用于从根据权利要求1所述的光学信息记录介质中读取信息的光学读取设备，包括
用于提供读取辐射光束的辐射源单元；
用于将读取光束聚焦为信息层中的读取光点的装置，以及
用于将来自所述信息层的读取光束辐射转变为电信号的探测器装置，其特征在于辐射源单元提供线偏振光束，并且该探测器装置是偏振敏感的。
28.根据权利要求27所述光学读取设备，用于读取信息区域，所述信息区域在轨道方向上的尺寸小于读取光点，其特征在于该探测装置包括比较装置，用于比较在连续的时刻获得的探测器信号，这些连续的时刻之间的时间间隔至少等于使读取光点和记录介质相对移动等于所述区域尺寸的距离所需的时间间隔。
29.一种制备根据权利要求1所述的用于在其上记录信息的光学信息记录介质的方法，其特征在于通过在信息层上存在电场的情况下连续加热信息层材料的全部表面而使全部纳米单元的对称轴对准在同一方向上。
30.一种将信息记录到根据权利要求1所述的光学信息记录介质中的方法，其利用了根据所要记录的信息调制的辐射光束，其特征在于修改信息轨道的选定区域中的纳米单元，所述区域是由所要记录的信息确定的，使得在所述轨道中生成信息区域。
31.根据权利要求30所述的记录方法，其特征在于所述的修改包括破坏选定区域中的纳米单元。
32.根据权利要求28所述的记录方法，其特征在于所述的修改包括重新定向选定区域中的纳米单元。
33.根据权利要求32所述的记录方法，其特征在于重新定向纳米单元包括以下步骤：
a)加热选定区域，以使信息层材料液化，和
b)将每个液化区域中存在的所有纳米管的对称轴对准在相同方向上。
34.根据权利要求33所述的记录方法，其特征在于利用辐射光束来进行加热。
35.根据权利要求33或34所述的记录方法，其特征在于利用信息层上的电场来实现纳米单元的重新定向。
36.根据权利要求33或34所述的记录方法，其特征在于利用辐射光束来实现纳米单元的重新定向，所述辐射光束为线偏振光束。
37.从根据权利要求1所述的光学信息记录介质读取信息的方法，该方法利用聚焦成该介质的信息层中的读取光点的读取辐射光束来读取所述信息，并且检测来自信息层的调制辐射，其特征在于使用了在预定方向上线偏振的读取光束，以及检测来自信息层的具有预定偏振方向的辐射的强度变化。
38.根据权利要求37所述的读取方法，用于读取具有交替的不同类型信息轨道的信息平面，这些轨道的相互不同之处在于它们分别包括不同类型的纳米单元，其特征在于将不同类型的读取辐射用于读取不同类型的轨道并且独立检测不同类型的调制辐射。
39.根据权利要求37所述的读取方法，用于读取具有不同类型信息层的记录介质，这些层的相互不同之处在于它们分别包括不同类型的纳米单元，其特征在于将不同类型的读取辐射用于读取不同类型的信息层，以及独立检测不同类型的调制辐射。
40.根据权利要求38或39所述的读取方法，其特征在于同时使用和检测不同类型的读取辐射。
41.根据权利要求38、39或40所述的读取方法，其特征在于所述类型的读取辐射的相互不同之处在于它们具有不同的线偏振方向。
42.根据权利要求38、39或40所述的读取方法，其特征在于所述类型的读取辐射的相互不同之处在于它们具有不同的波长。
43.根据权利要求40所述的读取方法，其特征在于使用了圆偏振读取辐射。
44.根据权利要求37-43中任一项所述的读取方法，用于读取信息区域，所述信息区域在轨道方向上的尺寸小于读取光点，其特征在于将在连续的时刻获得的探测器信号值相互比较，这些连续的时刻之间的时间间隔至少等于使读取光点和记录介质相对移动等于所述区域尺寸的距离所需的时间间隔。
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