CZ2005413A3 - Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat - Google Patents
Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2005413A3 CZ2005413A3 CZ20050413A CZ2005413A CZ2005413A3 CZ 2005413 A3 CZ2005413 A3 CZ 2005413A3 CZ 20050413 A CZ20050413 A CZ 20050413A CZ 2005413 A CZ2005413 A CZ 2005413A CZ 2005413 A3 CZ2005413 A3 CZ 2005413A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- storage medium
- optical storage
- optical
- wavelength
- photochromic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
- G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
- G11B7/24035—Recording layers
- G11B7/24038—Multiple laminated recording layers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0045—Recording
- G11B7/00455—Recording involving reflectivity, absorption or colour changes
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/005—Reproducing
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
- G11B7/0055—Erasing
- G11B7/00552—Erasing involving colour change media
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
- G11B7/128—Modulators
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1384—Fibre optics
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/14—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam specially adapted to record on, or to reproduce from, more than one track simultaneously
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
- G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
- G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
Abstract
Vynález se týká optického paměťového mediaa zařízení pro zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media. Optické paměťové medium je tvořeno vícevrstvou strukturou střídajících se polymerových vrstev aditivovaných fotochromní látkou a vrstev meaditivovaných fotochromní látkou. Neaditivovaná vrstva slouží jako vlnovod, přičemž zápis a mazání dat se provádí řízenými změnami refrakčního koeficientu v lokálních oblastech působením záření vhodné vlnové délky v aditivovaných vrstvách. Čtení dat se provádí zavedením záření čtecí vlnové délky do vlnovodové vrstvy optického paměťového media bez fotochromního media a zjišťováním změn luminiscence v místechse změněným refrakčním koeficientem ve vrstvě optického paměťového media s fotochromním materiálem. Zařízení pro záznam, mazání a čtení dat se skládá ze zdroje záření tří vlnových délek, systému pro přenos záření, tříkanálového systému pro nezávislou modulacizáření, systému pro zaostřování záření pro zápis a mazání s kolmým a vertikálním pohybem vůči vrstvám optického paměťového media a systému pro osvětlení vrstev bez fotochromní látky optického paměťového media ze strany s možností pohybu v rovině kolmé vůči vrstvám bez fotochromního materiálu optického paměťového media. Zařízení podle tohoto vynálezu mohou být používání ve všech oblastech výpočetní techniky, kde se požaduje ukládání velkých objemů dat s možností jejich úprav. Zařízení lze používat i pro záznam, ukládání a přehrávání video- a audiosouborů.
Description
Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat
Oblast techniky
Vynález se týká optického paměťového media a optického zařízení pro zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media. Tato media a zařízení se mohou využívat ve všech oblastech výpočetní techniky, kde je požadováno ukládám velkých objemů dat s možností provádět v nich opravy. Další možností využití je záznam, ukládání a přehrávání video- a audiosouborů.
Dosavadní stav techniky
Je známé optické paměťové medium a postup jeho výroby podle US Pat. No. 6728154 z 27. 4. 2004. Toto třírozměrné médium se skládá z matice, obvykle sklo nebo krystal a iontů kovů vzácných zemin. Záznam je prováděn ozářením laserem 108 - 1017 W/cm3 v trvání ÍO'10 s. Vlivem ozáření přejdou ionty vzácných zemin do luminiscenčního stavu. Čtení informace se provádí vybuzením luminiscence iontů pri ozáření laserem příslušné vlnové délky. K nevýhodám tohoto řešení patří potřeba vysokých energií laserového záření spolu s krátkým trváním, což vede k poklesu rychlostí záznamu informací, a dále nutnost přesného nastavení polohy laserového paprsku v objemu záznamového média při chybějící možnosti ukotvení.
Dále je známá třírozměrná optická paměť podle US Pat. No. 5268862 ze 7. 12. 1993, založená na fotochromním materiálu, typicky spyrobenzopyranu vázaném ve třírozměrné polymerní matici. Materiál má dva stabilní stavy - spyropyran a merocyanin, přičemž přechod mezi nimi je iniciován dvoufotonovou absorpcí pri vlnové délce 532 nm. K ozáření se v tomto případě používají dva laserové paprsky podél dvou navzájem kolmých os. Tímto způsobem se dosahuje prostorového potahování v třírozměrném objemu média: ke konverzi fotochromní látky dochází pouze v průsečíku obou paprsků Druhá forma této fotochromní látky pod vlivem záření o vlnové délce 1064 nm fluoreskuje, po takovém ozáření média lze tedy zaznamenanou informací přečíst tak, že se vyhledají fluoreskující místa. Mazání se provádí zahřátím média jako celku nebo lokálně, např. ozářením paprskem 2,12 pm. Nevýhody této metody jsou podobné předešlým. Vzhledem k tomu, že zapisovací proces je dvoufotonový, musí být zdroje záření schopné vysokého Špičkového výkonu, takže pracují na poměrně nízkých frekvencích. Nutnost umístit dva navzájem kolmé paprsky na přesné místo v trojrozměrném médiu omezuje rozměry voxelů na jednotky nebo desítky mikrometrů, zatímco možností zaostřování sahají až do submikrometrových oblastí. Dále jsou i značné nároky na homogennost a vysokou optickou kvalitu povrchu média, což lze poměrně snadno splnit v případě skleněných nebo krystalových matic. Naproti tomu u polymerů je dosažení podobné kvality při hromadné výrobě problematické, případně znamená nárůst nákladů.
Dále je známá optická volumetrická paměť (US Pat. No. 6045888 ze 4. 4. 2000), která obsahuje dvoufotonovou záznamovou složku smíchanou se signální složkou obsahující médium, které fluoreskuje pouze v „zapsaném“ stavu za jednofotonové absorpce Čtecího záření. Pro zlepšení lze přidat i komponentu provádějící konverzí záznamového záření na kratší vlnovou délku potřebnou k provedení záznamu. Záznam na médium se děje po „odstavcích“ prostřednictvím prostorové modulace zapisujícího paprsku. Záznamové médium má vícevrstvou strukturu, v níž se pravidelně střídají fotocitlivé a nefotocitlivé vrstvy, k jejichž výběru dochází buď změnou polohy paměťového média v prostoru nebo úpravou ohniskové vzdálenosti čtecí/zapisovací hlavy. Necitlivé vrstvy mohou představovat optické vlnovody, jimiž se šíří zářeni „čtecí“ vlnové délky. Výběr vrstvy ke čtení se v takovém případě děje nasměrováním záření právě do ní. Nevýhody jsou opět podobné předešlým: použití dvoufotonového média a z toho plynoucí potřeba vysoce výkonných zdrojů záření. Fluorescence, používaná pro čtení, klade omezení na rozměry voxelů, aby signál při procesu „čtení“ mohl mít přijatelnou intenzitu. Použití vlnovodu pro výběr čtecí vrstvy sice řeší problém s umístěním „čtecího“ paprsku do správné polohy, avšak při šíření vlnovodem musí světlo pronikat dělicí vrstvou o tloušťce poloviny vlnové délky. To má za následek, že potřebný objem fluorescenčního materiálu lze získat pouze za cenu nárůstu příčných rozměrů voxelu a tím i snížení hustoty záznamu.
Je nutno konstatovat, že všechna zařízení pro třírozměrnou optickou paměť na bázi fotoclffomního média až dosud popsaná v literatuře mají společnou nevýhodu související s fyzikálními charakteristikami principů ukládání informací v podobě oblastí se změněným absorpčním indexem nebo oblastí, kde je látka převedena do luminiscenční formy. V současné době technologie umožňuje zaostřit světelný paprsek do oblasti s geometrickými rozměry 0,5 * 0,5 * 0,5 (v jednotkách vlnové délky), přičemž účinnost transformace energie záznamového paprsku na fotochromní efekt je menší než 100%. Typická hodnota kvantového výtěžku pro dlouhodobě stálé fotochromní sloučeniny je asi 0,05 - 0,1 [Yongchao Liang, Alexander S. Dvomikov, Peter M. Rentzepis, A novel non-destructible readout molecular memory - Optics communication, 223(2003), 61 - 66], absorpční index ve spektrálním maximu nepřesahuje 1-2 cm'1 [Satoshi Kawata, Yoshimasa Kawata, Three-dimensional optical data storage using photochromic materials. - Chem. Rev. 2000, 100, 1777 - 1788]. Tím je omezena potřebná úroveň čtecího signálu v minimálním objemu voxelu. Dále je třeba připomenout, Že v procesu čtení založeném na detekci procházejícího záření ve spektrálním maximu dochází u jednofotonových médií k částečnému mazání informačních bitů, pročež je potřeba používat světlo o vlnové délce z okraje absorpčního pásma [Satoshi Kawata, Yoshimasa Kawata, Three-dimensional optical data storage using photochromic materials. Chem. Rev. 2000, 100, 1777 - 1788], Z těchto důvodů musí být v praxi objem voxelu zvýšen násobkem desítek i stovek. Aby byly tyto nedostatky vyloučeny, musí být zařízení založeno na odlišném přístupu ke čtení informací.
Nejnadějnější metodou se zdá být konfokálni mikroskopie [A. Toriumi, J. M. Herrmann, S. Kawata, Nondestructive readout of a three-dimensional photochromic optical memory with a near-infrared differential phase-contrast microscope. - Optics letters, v. 22 (1997), #8, 555 557] založená na detekci rozdílného refrakčního koeficientu v zapsané fotochromní oblasti. Přes svou vysokou citlivost a možnost použití jednofotonových médií (protože k detekci se používá záření ze samého okraje absorpčního pásma, které nezpůsobuje přechod média z jednoho stavu do druhého), není tato metoda zdaleka prosta nevýhod. Hlavní problémy způsobuje právě její zmíněná vysoká citlivost, protože se detekují nejen fázové nerovnoměrnosti záznamu, ale i veškeré optické nerovnoměrnosti disku včetně proměnlivé tloušťky kolem poloviny vlnové délky světla použitého pro čtení. Praktická použitelnost této metody je tak vyloučena, protože metoda vyžaduje výrobu medii - disků s takovou optickou přesností, která je ekonomicky neúnosná.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje optické paměťové medium, jehož podstata spočívá v tom že sestává ze střídajících se vrstev opticky transparentního materiálu, kde první vrstva je aditivována fotochromní látkou a druhá vrstva bez fotochromní látky má refrakční koeficient ni, opticky transparentní fotochromně aditivovaná látka může existovat ve dvou formách: forma I s refrakčním koeficientem Π2, forma Π s refrakčním koeficientem na, přičemž uvedené koeficienty splňují vztahy m> m a n3<= n3, přičemž přechod fotochromní látky z formy I na formu Π se děje působením světelného záření vlnové délky λι a přechod fotochromní látky z formy Π na formu I se děje působením světelného záření vlnové délky λ2.
Zařízení pro zápis, mazáni a čteni dat vícevrstvého optického paměťového media je tvořeno zdrojem světelného záření tří různých vlnových délek λι, la, a la odděleně pro zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media, které prochází třikanálovým modulačním systémem pro nezávislou modulaci záření o různých vlnových délkách, přičemž světelné záření o vlnové délce λι pro zápis, a světelné záření o vlnové délce λ: pro mazáni dat optického paměťového media vstupuji paralelně a kolmo vůči vrstvám optického paměťového media prostřednictvím optického zaostřovaciho systému do optického paměťového media, přičemž optický zaostřovací systém zajišťuje pohyb světelného záření o vlnové délce λι pro zápis a světelného zářeni o vlnové délce la Pro mazání dat optického paměťového media paralelně vůči vrstvám optického paměťového media a světelné záření s vlnovou délkou la pro čtení dat optického paměťového media se přivádí do optického systému zajišťujícího pohyb světelného záření s vlnovou délkou λ3 v rovině kolmé vůči vrstvám optického paměťového media, za účelem osvitu příslušné vrstvy optického paměťového media bez fotochromní látky ze strany, přičemž část světelného záření s vlnovou délkou λ3> dopadající na oblast vrstvy optického paměťového media s fotochromní látkou, ve které byl změněn refrakční koeficient Π3, vychází touto oblastí se změněným refrakčním koeficientem m a dopadá do zaostřovaciho optického systému a dále postupuje optickým děličem do optického fotodekodéru, ze kterého je elektrický signál předáván k dalšímu zpracováni
U zařízení pro zápis, mazání a čtení dat vícevrstvého optického paměťového media lze zajistit paralelní čtení použitím dalších paralelních zaostřovacích optických systémů .
U zařízení pro záznam, mazání a čtení vícevrstvého optického paměťového media lze v další variantě jako zdroje záření s vlnovou délkou λ3 pro čtení dat optického paměťového media použít matrici zdrojů záření s optickým systémem pro zaostřováni světelného záření o počtu zdrojů, který odpovídá počtu vrstev bez fotochromního materiálu optického paměťového media, přičemž zdroje záření jsou uspořádány tak, aby byla vždy jedním zdrojem osvícena jedna vrstva optického paměťového media bez fotochromního materiálu, přičemž přepínání osvitu jednotlivých vrstev se uskutečňuje přepínáním jednotlivých zdrojů světelného záření o vlnové délce λ3 v matrici zdrojů záření.
Zařízeni pro záznam, mazání a čtení dat optického paměťového media podle vynálezu využívá při své realizaci stávající mechaniky umožňující pohyb, například rotaci optického paměťového media.
Optické paměťové medium a zařízeni pro zápis, výmaz a čtení dat optického paměťového media řeší problém konstrukce optického disku s maximální hustotou záznamu ve vrstvě díky nezávislosti informačního signálu na počátečním objemu média, přičemž intenzita čtecího signálu je dána výhradně vyzařovaným výkonem „čtecího“ signálu a je nezávislá na koncentraci a objemu fotochromní látky. Zlepšení výkonu předkládaného optického paměťového media spočívá ve znásobení paměťové kapacity faktorem úměrným počtu vrstev aditivovaných fotochromní látkou. Navrhovaný disk umožňuje zvýšit kapacitu výměnných pamětí na stovky Gb
Efektivita implementace předkládaného disku je velmi vysoká. To je způsobeno :
a) možností rozšířit třídu médií používaných pro aktivní vrstvy (jednofotonové, dvoufotonové fotochromní sloučeniny)
b) prakticky neohramčeným počtem záznamových vrstev, omezeným pouze praktickou hloubkou zaostřování optického objektivu systému pro čtení-mazání-zápis
c) poměrně nízkými nároky na optickou kvalitu povrchu a na rovnoměrnost média
d) vyloučením efektu přeslechu mezi jednotlivými vrstvami v procesu čtení
Výhody zařízení podle vynálezu souvisejí sjeho základním rysem, zavádí se struktura vlnovodu fotochromních látek s podstatně rozdílným refrakčním koeficientem mezí jejich dvěma stabilními stavy.
Technicky se tohoto výsledku dosahuje vytvořením struktury vlnovodu v pasivním médiu ohraničeném dvěma vrstvami fotochromních látek, do nichž se informace zapisují v podobě polí voxelů se změněným refrakčním koeficientem. Pasivní vrstva s vlnovodovou strukturou je osvětlována světelným zdrojem příčně ze strany. Světlo se šíří vlnovodem a rozptyluje se na voxelech s indukovanou změnou refrakČního koeficientu.
Optická paměťová media na bázi struktury vlnovodu, tvořené vrstvou pasivní látky mezi dvěma vrstvami obsahujícími fotochromní média, jejichž refrakční koeficient se mění při přechodu z jedné izomemí formy v druhou nebyly ve zdrojích vědecké a technické literatury nalezeny.
Proveditelnost navrhovaného zařízení byla zkoumána teoretickým přístupem založeným na řešení optického problému šíření světla vlnovodem s poruchami indexu lomu na hranicích a následně testována experimentálně. Byla potvrzena platnost základních atributů pro dosažení technického dle řešeného předkládaným zařízením.
Zařízení podle vynálezu pro zápis, mazání a čtení vícevrstvého optického paměťového media, využívá pro pohyb (rotaci) optického paměťového madia již existujících mechanik pro DVD, proto se pro průmyslové využití nevyžaduje zásadní změna konstrukce technického řešení těchto mechanik, ale pouze jejich rozšíření. Průmyslového využití se dosáhne náhradou dosavadní snímací jednotky s jednou vlnovou délkou za jednotku s třemi vlnovými délkami nebo za soubor tří jednotek, přičemž základní konstrukční principy systému regulace a záznamu zůstávají nezměněny.
Výroba zařízení pro zápis, mazání a čtení dat za využití vícevrstvého optického paměťového media podle vynálezu, ve srovnání s analogickými zařízeními, nevyžaduje žádné zvláštní Špičkové technologie pro výrobu pamětí s kvalitou optických zařízení. Je předpoklad, že náklady na hromadnou výrobu optickým paměťových medií podle vynálezu budou srovnatelné s náklady na výrobu běžných CD a DVD. I výroba nahraných vícevrstvých disků technologickými postupy hromadné výroby běžných disků je možná.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález je dále objasněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno uspořádání vrstev vícevrstvého optického paměťového media jednostranného a dvoustranného, na obr. 2
a) je schematicky znázorněn osvit příslušné vrstvy bez fotochromního materiálu optického paměťového media a na obr. 2b) je schematicky znázorněn zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media, na obr. 3 je blokově znázorněno zařízení pro záznam, mazání a čtení dat optického disku ve verzi se zdrojem světelného záření o třech vlnových délkách a na obr. 4 je blokově znázorněno zařízení pro záznam, mazání a čtení dat optického paměťového disku ve verzi, kdy zdrojem světelného záření s vlnovou délkou λ3 pro čtení dat je matrice zdrojů o počtu zdrojů rovnajících se počtu vrstev bez fotochromního materiálu optického disku.
Příklady provedení vynálezu
Optické paměťové medium je v příkladu provedení ve tvaru vícevrstvého optického disku, který sestává z vrstev a a γ adrtivovaných fotochromní látkou s refrakěním koeficientem m, je-li fotochromní látka ve stavu I, a n3, je-li ve stavu Π, a z vrstvy β bez fotochromní látky, s refrakěním koeficientem m, přičemž refrakční koeficienty splňují vztahy ;
ni>n2 a tyOib (1)
Absorpce záření pro čtení dat s vlnovou délkou λ3 je ve všech vrstvách zanedbatelná. Vrstvy jsou na sebe kladeny střídavě s dodržením periodicity. Tloušťka vrstvy β je 10 - 100 pm, tloušťka vrstev a, a γ 1 - 3 pm Optický disk může být jednostranný nebo dvoustanný. Jednostranný vícevrstvý disk má vrstvy α, β a γ a další vrstvy se přidávají směrem od vrstev α, β a γ jen na jednu stranu jako δ nebo e nikoliv na obě strany. V případě, kdy má disk vrstvy α, β γ a ε se jako vrstva α může použit polymerní substrát s refrakční koeficientem n2. Dvoustranný vícevrstvý disk obsahuje vrstvy α, β a γ a další vrstvy se přidávají na obě strany od vrstev α, β a γ , na jednu jako δ na druhou stranu jako ε (obr. 1). Pro zajištění mechanické pevnosti může být doprostřed disku vložen polymemí substrát. Při větším počtu vrstev je však mechanická pevnost díky polymerům vrstev α a γ dostatečná i bez tohoto opatření. Princip režimu „čtení“ vícevrstvého optického paměťového media se zakládá na vlnovodovém efektu při osvětlení z příčné strany zářením vlnové délky λ3 a uhlu divergence <= 2Θ ve vrstvě β (obr. 1), kdy dochází k totálnímu odrazu světla na hranicích vrstev s různým refakčním koeficientem a tedy k šíření pouze ve vrstvě β. Hodnota úhlu O musí splňovat vztah <= Θ <= (sin V(ni2 - Π22))-’ (2)
Toto šíření je schematicky znázorněno na obr. 2a.
Při osvětlení nějaké oblasti vrstvy α nebo γ obsahující fotochromní meteriál zářením o vlnové délce λι proběhne transformace fotochromní látky z formy I na formu Π , čímž se refrakční koeficient změní na tb. Takovou oblast lze považovat za fázovou poruchu na hranici dvou sousedních vrstev, na níž bude celkový odraz narušen. V takovém případě se světlo vlnové délky λ3 šířící se vlnovodovou vrstvou β bez fotochromní látky (obr. 1) buď zlomí a vrstvu opustí, jestliže příčný rozměr oblasti se změněným refrakěním koeficientem převýší tloušťku vrstvy aditivované fotochromní látkou, anebo se v této oblasti rozptýlí, jestliže příčný rozměr oblasti se změněným refrakěním koeficientem je menší než tloušťka vrstvy aditivované fotochromní látkou, a vlnovodovou vrstvu i v tomto případě rovněž opustí.
V obou případech bude tato oblast v optickém systému s velkou světelností a krátkým ohniskem pozorovatelná jako jasnější body na jednotvárném nekontrastnim pozadí, které je tvořeno mnohonásobným rozptylem na příležitostných nerovnoměrnostech. Konfokální parametr optického systému musí mít hodnotu 0,1-násobku tloušťky vlnovodové vrstvy.
Mazání dat se provádí osvětlením požadované oblasti fotochromní látky (stav s refrakční m koeficientem n3) světlem o vlnové délce λα . Tím je iniciován přechod fotochromní látky do formy I s refrakčním koeficientem Π2_
Zařízení pro zápis, mazání a čtení dat optického disku 7 je v příkladném provedení znázorněno v první variantě na obr. 3 a obsahuje jako droj světelného záření I laser na bázi krystalu NdiYVfl·» s konverzí do druhé a čtvrté harmonické, takže laser vyzařuje na vlnových délkách λι (1,064 pm), λα (0,532 pm) a λ3 (0,266 pm). Toto světelné záření vstupuje do děliče 2 vytvořeného z vlnovodů ve tvaru Y (optická vlákna) nebo integrovaných optických spojů. Dělič 2 má tři výstupy a na každém z nich je přítomno pouze světelné záření jedné vlnové délky λμ λα nebo λ3. Dále záření vstupuje do tříkanálového elektricky řízeného optického modulačního systému 3, rovněž na bázi vláknové optiky nebo integrovaných optických prvků. Tento optický modulační systém 3 zajišťuje nezávislou modulaci světelného záření každé jednotlivé vlnové délky Záření vlnových délek λμ λα postupuje dále vazebním prvkem 4 , vlnovodem ve tvaru Y, ale v opačném zapojení a přes dělič 5 pokračuje optickým vláknem na vstup do zaostřovacího optického systému 6 s velkou světelností. Optický zaostřovací systému 6 zajišťuje pohyb světelného záření paralelně vůči vrstvám optického disku, tj ve směru poloměru rotujícího optického disku 7.
Záření o vlnové délce λ3 se přivádí na vstup optického systému 8, který zajišťuje splnění geometrických parametrů paprsku podle vztahu (2) a nastavení polohy paprsku na vrstvy vícevrstvého optického disku bez obsahu fotochromní látky z postranního směru. Záření o vlnové délce λ3 se po osvitu vrstvy vícevrstvého optického paměťového media bez fotochromní látky šíří touto vrstvou jako vlnovodem a v místech, kde byl v sousední vrstvě, aditivované fotochromní látkou, změněn její refrakční koeficient 113, se láme a částečně rozptyluje. Tato část světelného záření o vlnové délce λβ dopadající na oblast vrstvy optického disku 7 s fotochromním materiálem, ve které byl změněn refrakční koeficient ημ vychází touto oblastí se změněným refrakčním koeficientem 113 a dopadá do zaostřovacího optického systému 6 a dále postupuje optickým děličem 5 do optického fotodekodéru 9, který detekuje přečtenou informaci na základě amplitudy signálu a tento elektrický signál je z optického fotodekodéru 9 předáván k dalšímu zpracování
Použitím paralelních zaostřovacích optických systémů 6, lze umožnit paralelní čtení.
Zařízení pro zápis, mazání a čtení dat optického disku 7 je v dalším provedení schematicky znázorněno na obr 4. U této varianty je jako zdroje světelného záření i pro světelné záření o vlnové délce λ3 pro čtení dat optického paměťového disku použita matrice s optickým systémem pro zaostřování světelného záření o počtu zdrojů, jejichž počet odpovídá počtu vrstev bez fotochromního materiálu optického paměťového disku /7/, a uspořádaných tak, aby byla vždy jedním zdrojem osvícena jedna vrstva optického paměťového disku /7/ bez fotochromního materiálu, přičemž přepínání osvitu jednotlivých vrstev se uskutečňuje přepínáním jednotlivých zdrojů světelného záření I o vlnové délce λ3 v matrici.
Průmyslová využitelnost
Optické paměťové medium a zařízení pro zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media podle vynálezu se mohou využívat ve všech oblastech výpočetní techniky, kde je požadováno ukládání velkým objemů dat s možností provádět v nich opravy. Další možností využití je záznam, ukládání a přehrávání video - a audiosouborů
Claims (4)
1. Vícevrstvé optické paměťové medium, vyznačující se tím, že sestává ze střídajících se vrstev opticky transparentního materiálu, kde jedna vrstva je adítivována fotochromní látkou a druhá vrstva bez fotochromní látky má refrakční koeficient m, přičemž opticky transparentní fotochromně aditivovaná látka může existovat ve dvou formách, ve formě I s refrakčním koeficientem 1¾ a ve formě Π srefrakčním koeficientem n?, přičemž uvedené koeficienty splňují vztahy m> 02 a m<= n3, přičemž přechod fotochromní látky z formy I na formu Π se děje působením světelného záření vlnové délky λι a přechod fotochromní látky z formy II na formu I se děje působením světelného záření vlnové délky Á2 ,
2 Zařízení pro zápis, mazání a čtení dat vícevrstvého optického paměťového media, vyznačující se tím, že je tvořeno zdrojem /1/ světelného záření tři různých vlnových délek λι, λα, a λ3 odděleně pro zápis, mazání a čtení dat optického paměťového media /7/, které prochází trikanálovým modulačním systémem /3/ pro nezávislou modulaci záření o různých vlnových délkách, přičemž světelné zářeni o vlnové délce λι pro zápis, a světelné záření o vlnové délce λ: pro mazání dat optického paměťového media /7/ vstupuje paralelně a kolmo vůči vrstvám optického paměťového media /7/ prostřednictvím optického zaostřovacího systému /6/, do optického paměťového media /7/, přičemž optický zaostřovací systém /6/ zajišťuje pohyb světelného záření o vlnové délce λ] pro zápis a světelného záření o vlnové délce λα pro mazání dat optického paměťového media /7/ paralelně vůči vrstvám optického paměťového media /7/ a
světelné záření s vlnovou délkou λ3 pro čtení dat optického paměťového media se přivádí do optického systému /8/, umonující pohyb tohoto světelného záření s vlnovou délkou λ3 v rovině kolmé vůči vrstvám optického paměťového media M, za účelem osvitu příslušné vrstvy bez fotochromní látky optického paměťového media /7/ a dále část světelného záření s vlnovou délkou λ3 dopadající na oblast vrstvy optického paměťového media /7/ s fotochromní látkou, ve které byl změněn refrakční koeficient Π3, vychází touto oblastí se změněným refrakčním koeficientem n3 a dopadá do zaostřovacího optického systému /6/ a dále postupuje optickým děličem /5/ do optického fotodekodéru /9/, ze kterého je detekovaný elektrický signál předáván k dalšímu zpracování.
3. Zařízení pro zápis, mazání a čtení dat vícevrstvého optického paměťového media, podle nároku 2, vyznačující se tím,že za použití dalších paralelních zaostřovacích optických systémů /6/ lze zajistit paralelní čteni.
4. Zařízení pro zápis, mazání a čtení dat vícevrstvého optického paměťového media, podle nároku2. a3, vyznačující se tím, že jako zdroje záření /1/s vlnovou délkou λ3 pro čtení dat optického paměťového media /7/ je použita matrice zdrojů záření s optickým systémem pro zaostřování světelného záření, o počtu zdrojů, jejichž počet odpovídá počtu vrstev bez fotochromního materiálu optického paměťového media /7/, a uspořádaných tak, aby byla vždy jedním zdrojem osvícena jedna vrstva optického paměťového media /7/ bez fotochromního materiálu, přičemž přepínání osvitu jednotlivých vrstev se uskutečňuje přepínáním jednotlivých zdrojů světelného záření o vlnové délce λ3 v matrici.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050413A CZ2005413A3 (cs) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat |
| EP06761636A EP1924991A2 (en) | 2005-06-24 | 2006-06-23 | Optical storage medium and optical device for writing, deletion and reading of data |
| PCT/CZ2006/000044 WO2006136118A2 (en) | 2005-06-24 | 2006-06-23 | Optical storage medium and optical device for writing, deletion and reading of data |
| CNA2006800227926A CN101366086A (zh) | 2005-06-24 | 2006-06-23 | 光存储介质和用于写入、删除和读取数据的光设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050413A CZ2005413A3 (cs) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2005413A3 true CZ2005413A3 (cs) | 2007-01-31 |
Family
ID=37570792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20050413A CZ2005413A3 (cs) | 2005-06-24 | 2005-06-24 | Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1924991A2 (cs) |
| CN (1) | CN101366086A (cs) |
| CZ (1) | CZ2005413A3 (cs) |
| WO (1) | WO2006136118A2 (cs) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2405219C1 (ru) | 2009-09-28 | 2010-11-27 | Эверхост Инвестментс Лимитед | Многослойный оптический диск |
| CN114121090A (zh) * | 2020-08-31 | 2022-03-01 | 华为技术有限公司 | 一种数据读写装置及电子设备 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5268862A (en) * | 1989-04-25 | 1993-12-07 | The Regents Of The Unversity Of California | Three-dimensional optical memory |
| US5472759A (en) * | 1993-12-16 | 1995-12-05 | Martin Marietta Corporation | Optical volume memory |
| AU2001284682A1 (en) * | 2000-07-31 | 2002-02-13 | Trid Store Ip, L.L.C. | Method for data reading/writing using an optical carrier with pattern information pits |
| CA2363279C (en) * | 2001-11-16 | 2012-11-06 | Utar Scientific Inc. | Waveguide multilayer holographic data storage |
| KR100429537B1 (ko) * | 2002-01-24 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 에스-지 방식으로 꼬여진 인장선을 구비한 옥내용 광케이블 |
| CN1187745C (zh) * | 2002-10-11 | 2005-02-02 | 南京师范大学 | 叠层光波导三维数据存储器及单光束记录和读取方法 |
| JP2006522425A (ja) * | 2003-03-18 | 2006-09-28 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 熱クロミックまたはフォトクロミック材料を有する光情報担体 |
-
2005
- 2005-06-24 CZ CZ20050413A patent/CZ2005413A3/cs unknown
-
2006
- 2006-06-23 WO PCT/CZ2006/000044 patent/WO2006136118A2/en active Application Filing
- 2006-06-23 EP EP06761636A patent/EP1924991A2/en not_active Withdrawn
- 2006-06-23 CN CNA2006800227926A patent/CN101366086A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2006136118A3 (en) | 2007-08-30 |
| EP1924991A2 (en) | 2008-05-28 |
| WO2006136118A2 (en) | 2006-12-28 |
| CN101366086A (zh) | 2009-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6801348B2 (en) | Method and system for recording of information on a holographic medium | |
| US20040081033A1 (en) | Multiple layer optical storage device | |
| US8169879B2 (en) | Optical recording system to record information with light | |
| Walker et al. | A new dimension | |
| US7848205B2 (en) | Information-recording medium and optical information-recording/reproducing device | |
| US6556531B1 (en) | Multi-layered holographic read-only memory and data retrieval method | |
| WO2006051765A1 (ja) | 情報記録媒体及び光学情報記録再生装置 | |
| CN102456360A (zh) | 使用并行光源进行并行按位全息数据存储的方法 | |
| CZ2005413A3 (cs) | Optické paměťové medium a optické zařízení pro zápis, mazání a čtení dat | |
| Hu et al. | Two-stage optical recording: photoinduced birefringence and surface-mediated bits storage in bisazo-containing copolymers towards ultrahigh data memory | |
| Orlic et al. | Resolution-limited optical recording in 3D | |
| JP4199731B2 (ja) | 光記録媒体、光情報処理装置および光記録再生方法 | |
| CN111508534B (zh) | 基于纳米光刻光盘的偏振平衡测量读取方法及装置 | |
| CN1160736C (zh) | 叠层光波导三维数据存储器及双光束记录和读取方法 | |
| Cai et al. | Two-photon three-dimensional optical storage of a new pyrimidine photobleaching material | |
| Day et al. | Review of optical data storage | |
| JP2006073123A (ja) | 近接場光スライダ及び近接場光記録再生装置 | |
| JP2005285162A (ja) | 光記録情報記録媒体 | |
| JPH02210626A (ja) | 光記録再生装置 | |
| Takamori et al. | Dual-layer energy-gap-induced super-resolution read-only-memory disc using ZnO film | |
| JPH0378697B2 (cs) | ||
| JP2004109871A (ja) | 光記録型積層導波路ホログラム媒体、ホログラム記録方法およびホログラム再生方法 | |
| Vedavathi et al. | STUDY OF DEVELOPMENT ISSUES IN 3D OPTICAL STORAGE DEVICES | |
| Gu et al. | Fabrication of optical waveguide multilayer storage devices | |
| US20050213486A1 (en) | Optical recording medium and manufacturing method thereof |