ES2284055T3 - Medio de almacenamiento optico de datos de doble fila de grabacion unica. - Google Patents
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Abstract
Medio (10) de almacenamiento óptico de datos de doble pila para grabación de una sola escritura utilizando un haz (9) de radiación convergente que tiene una longitud de onda lambda de aproximadamente 655 nm y que entra a través de una cara (8) de entrada del medio (10) durante la grabación, comprendiendo: - al menos un sustrato (1, 7) presente en un lado del mismo, - una primera pila (6) de grabación, denominada L0, que comprende una capa de grabación L0 de tipo de una sola escritura, presentando primera dicha pila de grabación L0 un valor de reflexión óptica RL0 y un valor de transmisión óptica TL0, - una segunda pila 3 de grabación, denominada L1, que comprende una capa de grabación L1 de tipo de una sola escritura, presentando dicha segunda pila de grabación L1 un valor de reflexión óptica efectivo RR1eff, estando dicha primera pila de grabación presente en una posición más próxima a la cara de entrada que la segunda pila de grabación, - una capa (4) de separador transparente intercalada entre las pilas (3, 6) de grabación, caracterizado porque 0, 12 <= RL0 <= 0, 18 y 0, 12 <= RR1eff >= 0, 18.
Description
Medio de almacenamiento óptico de datos de doble
fila de grabación única.
La invención se refiere a un medio de
almacenamiento óptico de datos de doble pila (dual stack)
para grabación de una sola escritura utilizando un haz de radiación
convergente que tiene una longitud de onda \lambda de
aproximadamente 655 nm y que entra a través de una cara de entrada
del medio durante la grabación, comprendiendo:
- -
- al menos un sustrato presente en un lado del mismo,
- -
- una primera pila de grabación, denominada L0, que comprende una capa de grabación de tipo L0 de una sola escritura, presentando primera dicha pila de grabación L0 un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de transmisión óptica T_{L0},
- -
- una segunda pila de grabación, denominada L1, que comprende una capa de grabación L1 de tipo de una sola escritura, presentando dicha segunda pila de grabación L1 un valor de reflexión óptica efectivo R_{L1eff},
estando dicha primera pila de grabación presente
en una posición más próxima a la cara de entrada que la segunda
pila de grabación,
- -
- una capa de separador transparente intercalada entre las pilas de grabación.
Una realización de un medio de grabación óptico
tal como se describe en el párrafo de introducción se conoce por la
solicitud de patente japonesa JP-11066622.
Recientemente, el disco versátil digital
(Digital Versatile Disk, DVD) ha ganado cuota de mercado como
un medio con una capacidad de almacenamiento de datos mucho mayor
que el CD. Este formato está disponible en una versión de sólo
lectura (ROM), grabable (R) y una regrabable (RW). Para DVD grabable
y regrabable, existen actualmente varios formatos competidores: DVD
+ R, DVD-R para grabables y DVD + RW,
DVD-RW, DVD-RAM para regrabables.
Un asunto para los formatos de DVD tanto grabables como regrabables
es la capacidad limitada y, por lo tanto, el tiempo de grabación,
ya que sólo hay presentes medios de pila única con una capacidad
máxima de 4,7 GB. Obsérvese que para DVD-Vídeo, que
es un disco ROM, los medios de capa doble con capacidad de 8,5 GB, a
los que se hace referencia a menudo como DVD-9, ya
tienen una considerable cuota de mercado. En consecuencia, los DVD
grabables y regrabables con capacidad de 8,5 GB son muy
deseados.
Una de las preocupaciones más importantes para
DVD + RW y DVD + R es obtener compatibilidad retroactiva con los
reproductores de DVD-ROM/DVD-vídeo
existentes. Se espera que el DVD + R de doble capa, que está
desarrollándose actualmente, pueda lograr una alta compatibilidad
con medios DVD-ROM de doble capa existentes; se ha
demostrado en experimentos una reflexión efectiva desde ambas capas
de más del 18% y una modulación de señal del 60% como requiere el
DVD-ROM-DL. Obsérvese que la
expresión "doble capa" y "doble pila" se utilizan a menudo
de manera intercambiable. De hecho, cuando se escribe doble capa,
en realidad se quiere decir doble pila. Lo mismo se aplica para las
expresiones "pila única" y "capa única".
Para obtener un medio DVD grabable de doble pila
que sea compatible con la norma DVD-ROM de doble
capa (= doble pila), la reflectividad efectiva tanto de la capa
superior L0 como de la capa inferior L1 debería de ser de al menos
del 18%, es decir, el nivel de reflexión óptica efectiva mínimo para
cumplir la especificación es R_{min} = 0.18. Reflexión óptica
efectiva significa que la reflexión se mide como la parte de la luz
efectiva que regresa desde el medio cuando, por ejemplo, ambas pilas
L0 y L1 están presentes y centrándose en L0 y L1, respectivamente.
La reflexión mínima R_{min} = 0,18 es un requisito para la norma
DVD-ROM de doble capa (Dual Layer, DL).
Puede esperarse que, de manera similar a los
medios de pila única, la velocidad de grabación también pasará a
ser un asunto muy importante para los medios DL. Especialmente,
puesto que la capacidad doblada implica tiempo de espera doblado
para los usuarios antes de que se grabe un disco completo, por
tanto, una futura carrera por la velocidad de los medios DL puede
ser incluso más importante que la actual para medios de capa única
(SL). Un asunto recurrente en la carrera por la velocidad es la
potencia de escritura necesaria. Para discos de una sola escritura
basados en tintes, hay una relación casi lineal entre velocidad de
grabación y potencia láser necesaria. Por lo tanto, la velocidad
máxima está limitada por las capacidades de los diodos láser
existentes (o futuros). Obviamente, el punto de partida para una
futura carrera por la velocidad de DL en el futuro es bastante
desfavorable cuando los medios 2,4X actualmente desarrollados ya
requieren potencia de escritura bastante alta. Como referencia para
una previsión de potencia disponible se puede tomar una unidad de
disco 4X actual que tiene una potencia de salida máxima de 30 mW y
la futura unidad de disco 8X, que se espera que tenga más de 40 mW
de potencia máxima. Para permitir ciertos márgenes, por ejemplo el
calentamiento en la unidad de disco, variaciones de medios,
variación de la sensibilidad en función de la longitud de onda,
etc., la potencia de escritura nominal para medios de capa única 4X
y 8X debería ser considerablemente inferior a este valor, es decir
<15 mW para 2,4X, <19 mW para 4X y <30 mW para 8X.
Obsérvese que, debido a limitaciones mecánicas, la carrera de
velocidad para los DVD se limitará a grabación 16X para la que la
potencia de escritura estimada es 50 mW. Empíricamente, la
dependencia de la potencia de escritura del DVD + R de capa única
en el factor X de velocidad de grabación viene dada mediante
P_{SL}(X) = 2,73*X + 8,24 (en mW), véase la figura 2.
Basándose en el actual estado de la investigación DVD +
R-DL, la potencia de escritura a una velocidad de
grabación de 2,4X se espera que se sitúe en el intervalo de 25 mW a
35 mW (objetivo = 30 mW), es decir, la potencia de escritura
esperada para DVD + R de doble capa 2,4X es dos veces superior a la
del DVD + R de capa única: P_{DL} = 2*P_{SL}. Significa que el
punto de partida (desde el punto de vista de la potencia) de la
carrera por la velocidad de DVD + R de doble capa es muy
desfavorable, véase la figura 2.
El problema con los DVD + R-DL
es que hay casi el doble de capacidad de almacenamiento pero una
limitación en la velocidad de grabación disponible. Por ejemplo, el
DVD + R de capa única puede grabarse ahora a 8X, mientras que el
DVD + R-DL está limitado a 2,4X. Sería muy favorable
para la aceptación de los DVD + R-DL, si el DVD +
R-DL pudiera seguir el ritmo de la carrera por la
velocidad de los DVD + R de capa única. Los actuales medios DVD +
R-DL son demasiado insensibles para poder
mantenerse en esta carrera por la velocidad debido a las limitación
de potencia láser.
Un objetivo de la invención es proporcionar un
medio de almacenamiento óptico de datos de doble pila del tipo
mencionado en el párrafo de introducción, que tiene una sensibilidad
de grabación mejorada.
Este objetivo se logra con el medio de
almacenamiento óptico de datos según la invención que se caracteriza
porque 0,12 \leq R_{L0} \leq 0,18 y 0,12 \leq R_{L1eff}
\leq 0,18. El solicitante ha encontrado que, cuando los
parámetros de reflexión se sitúan en este intervalo, se logra un
buen equilibrio entre fuerza de señal de la información escrita
leída y la sensibilidad de la capa de grabación. Estos intervalos de
reflexión efectiva son aceptables para lograr compatibilidad de
lectura en un alto porcentaje de reproductores de DVD existentes.
Obsérvese que, en la actualidad, un intervalo de reflectividad de
este tipo no puede lograrse en un DVD de doble pila regrabable (RW)
basándose en, por ejemplo, tecnología de cambio de fase.
Dicha mayor sensibilidad permite una mayor
velocidad de escritura sin la necesidad de potencias láser mayores.
Es especialmente ventajoso cuando 0,15 \leq R_{L0} \leq 0,18 y
0,15 \leq R_{L1eff} \leq 0,18. Este intervalo tiene la
ventaja de que un medio que cumpla esta condición se reproducirá,
con un alto grado de probabilidad, en reproductores de DVD
antiguos, porque está muy cerca del límite inferior de la
especificación DVD-ROM DL. Evidentemente, para
garantizar una total compatibilidad con los medios
DVD-ROM de doble capa existentes, se requiere un
nivel de reflexión mínimo del 18%. Por otro lado, desde el punto de
vista del hardware parece que, en la práctica, las unidades de
disco y reproductores de DVD-ROM pueden tratar
niveles de reflexión mucho menores. Un test de capacidad de
reproducción inicial de medios DVD de doble capa de reflexión
"baja" muestra que aproximadamente un 75% de una selección de
reproductores disponibles actualmente puede reproducir adecuadamente
discos con un 13% de reflexión. Como se ha dicho, en el intervalo
de reflexión del 15 al 18 %, ese porcentaje es incluso mayor.
Además, puede esperarse que con mejoras de, por ejemplo, unidades de
captación óptica (optical pick-up unit, OPU)
para reproductores de DVD, se reproduzcan discos de baja reflexión
más fácilmente en el futuro cercano.
La reflexión y la transmisión de pilas L0 se
sintoniza principalmente mediante variación del espesor d_{L0M}
del espejo semitransparente, por ejemplo Ag o una aleación de Ag, y
en menor medida por la capacidad de absorción del tinte. Por
ejemplo, para el caso de Ag resulta que, sobre el intervalo de
interés de espesor de Ag, la reflexión y la transmisión dependen de
manera aproximadamente lineal del espesor de Ag; para el diseño de
pilas actualmente utilizado, se encuentran las siguientes
relaciones:
T_{L0}(d_{L0Ag}) = -3,7*d_{L0Ag} +
105 (en %) y R_{L0}(d_{L0Ag}) = 2*
d_{L0Ag}-8,8 (en %), obsérvese que d_{L0Ag} se
mide en nanómetros, véase la figura 4. La contribución del espesor
de la primera capa de grabación (tinte) a la absorción total de la
pila L0 es bastante pequeña. Por tanto, la reflexión y la
transmisión de L0 están determinadas en gran medida por la elección
del espesor de la aleación de Ag. Desafortunadamente, el gran
porcentaje de potencia láser incidente que se disipa directamente en
el espejo semitransparente no contribuye a la grabación de la capa
de tinte: el calor generado en el espejo no fluye hacia el tinte
debido a la muy baja conductividad térmica de este último y a la
muy alta conductividad térmica del primero. Esto implica que sobre
un gran intervalo de valores R_{L0} (y T_{L0}), la potencia de
escritura necesaria para L0 se mantiene constante de manera
notable, véase la figura 3.
Una gran reflexión de L1 sólo puede lograrse en
combinación con una elevada transmisión de L0, porque la reflexión
efectiva de L1 depende cuadráticamente de T_{L0}:R_{L1eff} =
R_{L1}*T_{L0}^{2}. Resulta ventajoso que R_{L0} sea
sustancialmente igual a R_{L1eff}. De esta manera, se observa una
reflexión equilibrada desde ambas pilas del medio por un haz de
radiación de lectura de una unidad de disco óptica. Preferiblemente,
las reflexiones efectivas de L0 y L1 son iguales, es decir,
R_{L1eff} = R_{L0}, y por tanto la absorción máxima permitida
en L1 está limitada a A_{L1max} =
1-R_{L0}/T_{L0}^{2}. En realidad, A_{L1max}
será inferior porque la reflexión de L1 también está influenciada
por efectos de difracción. La potencia de escritura para L1 en un
disco de doble capa será proporcional a
(A_{L1}*T_{L0})^{-1}. Con esto en mente, es posible
estimar la dependencia de la potencia de escritura de L1 con el
nivel de reflexión efectiva R_{eff} del disco de doble capa,
dado que para R_{L1eff} = 18%, la potencia de escritura
P_{L1},eff = 30 mW.
Al utilizar la relación experimental para
T_{L0} y R_{L} dada anteriormente, una reflexión efectiva
equilibrada de L0 y L1, y suponiendo que A_{L1} =
1-R_{L1}, se ha encontrado que con una reflexión
efectiva del 12%, la potencia de escritura necesaria para L1 podría
dividirse por la mitad, es decir, ¡ser de la misma magnitud que
para los medios de capa única! Se observa que la sensibilidad de L0
puede mejorarse utilizando un tinte con un mayor valor de absorción
k. Los cálculos muestran que la sensibilidad cada vez mayor de L0
implica que, en la práctica, puede lograrse una transmisión de
aproximadamente el 60%.
Una T_{L0} del 60% o más puede lograrse cuando
la primera pila de grabación comprende una primera capa reflectante
con un espesor d_{L0M} y un coeficiente de absorción k_{L0M} y
la capa de grabación L0 tiene un coeficiente de absorción k_{L0R}
y un espesor d_{L0R} y siendo (k_{L0R}*d_{L0R} + k_{L0M}*
d_{L0M}) < 0,08*\lambda. Esto puede deducirse de la figura
9, en la que la cifra T_{L0} se calcula para dos tintes
diferentes, tinte 1 y tinte 2. Para estos dos tintes, se muestra k
en función de la longitud de onda en la figura 7.
Para equilibrar la reflexión efectiva y la
sensibilidad de las dos capas, resulta favorable cuando la segunda
pila de grabación comprende una segunda capa reflectante y que la
capa de grabación L1 tiene un coeficiente de absorción K_{L1R} y
en que la reflexión intrínseca R_{L1} de la segunda pila de
grabación está en el intervalo de 0,30 a 0,60 y en que 0,075 <
K_{L1R} < 0,25. La relación entre reflexión y espesor de tinte
se ilustra adicionalmente en la figura 12 para valores de k de 0,05,
0,15 y 0,25, respectivamente, suponiendo dos parámetros de
nivelación diferentes (L = 0,375, L = 0,3). El parámetro de
nivelación L se define como
(d_{surcodetinte}-d_{pasodetinte})/d_{G},
fórmula en la que d_{surcodetinte} es el espesor de la capa
(tinte) de grabación en el surco (= d_{R}), d_{pasodetinte} es
el espesor de la capa (tinte) en un paso y d_{G} es la profundidad
del surco previo. Para la pila L1 del medio de almacenamiento
óptico de datos de doble pila según la invención, está presente una
segunda capa reflectante en un lado de la capa de grabación L1 de
tipo de una sola escritura más alejado de la cara de entrada. En
una realización, la segunda capa reflectante es metálica y tiene un
espesor d_{LIM}>25 nm y preferiblemente el espesor de la capa
de tinte d_{L1R} se encuentra en el intervalo de 0 < d_{L1R}
\leq 3\lambda/4n_{L1R}. Este último intervalo es el intervalo
de un medio de una sola escritura de pila única convencional.
Cuando d_{LIM} es inferior a 25 nm la reflectividad puede volverse
demasiado baja. La pila inferior L1 de un medio DVD de doble pila
grabable debería tener alta reflectividad en la longitud de onda
del haz de radiación para poder volver a leer datos grabados a
través de la pila anterior L0.
En una realización, la primera capa reflectante
tiene un espesor d_{L0M} \leq 16 nm, preferiblemente d_{L0M}
\leq 12 nm y comprende principalmente uno seleccionado de entre
Ag, Au o Cu. Para esta pila, se coloca una primera capa reflectante
relativamente delgada entre el tinte y el separador. La primera capa
reflectante sirve como una capa semitransparente para aumentar la
reflectividad. Deben especificarse un espesor máximo y un material
adecuado para mantener la transmisión de la primera capa reflectante
metálica suficientemente elevada. Para la capa metálica pueden
utilizarse, por ejemplo, de Ag, Au, Cu y también Al, o aleaciones de
los mismos, o dopados con otros elementos. Para obtener una pila
suficientemente transparente, el espesor preferido de la primera
capa reflectante es como se ha especificado anteriormente.
Preferiblemente, k_{L0R} > 0,025, más
preferiblemente > 0,050. Aumentando la k de la capa de grabación
L0 puede lograrse una mayor sensibilidad. La contribución del
espesor (tinte) de la primera capa de grabación a la absorción
total de la pila L0 es bastante pequeña. Por tanto, la reflexión y
la transmisión de L0 se determinan en gran medida por la elección
del espesor de Ag (aleación de Ag). Por lo tanto, usar un tinte con
una mayor absorción aumentará la sensibilidad de la pila de
grabación L0, con efectos adversos menores en la transmisión y en
la reflexión.
La presente invención puede aplicarse a todos
los formatos de DVD grabable (R) de doble capa. El material del
tinte de las capas de grabación tiene, intrínsecamente, una elevada
transmisión en la longitud de onda \lambda de grabación. Los
tintes típicos que pueden utilizarse son de tipo cianina, de tipo
azo, de tipo escuarilio, u otro material de tinte orgánico que
presente las propiedades deseadas.
En el medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila, pueden estar presentes surcos de guía para guiar el haz
de radiación tanto en la pila L0 como en L1. Un surco de guía para
la pila L0 se proporciona normalmente en el sustrato más cercano a
la cara de entrada.
En una realización, se proporciona un surco (G)
de guía para L1 en la capa de separador transparente. Esta
realización se denomina tipo 1.
En otra realización, se proporciona un surco (G)
de guía para L1 en el sustrato. Esta realización se denomina
tipo 2.
tipo 2.
La invención se dilucidará en mayor detalle con
referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra un diagrama esquemático de
una realización del medio de almacenamiento óptico de datos según
la invención, que incluye las dos pilas L0 y L1;
la figura 2 muestra la dependencia de la
potencia de escritura con respecto a la velocidad de grabación para
DVD + R de capa única (círculos) y DVD+R de doble capa (cuadrado) y
la dependencia estimada para DVD + R de doble capa con un nivel de
reflexión del 18% (línea discontinua);
la figura 3 muestra la fluctuación frente a
potencia de escritura para pilas L0 que tienen diferente reflexión.
Círculos: 7% de reflexión, cuadrados: 9% de reflexión, cruces: 18%
de reflexión;
la figura 4 muestra la dependencia de la
transmisión de L0 (cuadrados) y la reflexión de L0 (rombos) del
espesor de la aleación de Ag para un diseño de pila específico, es
decir, profundidad de surco = 140 nm, anchura de surco = 300 nm,
espesor de tinte en el surco = 80 nm, tinte lX AZO;
la figura 5 muestra la dependencia de la
potencia de escritura teórica de L1 con la reflexión efectiva de L0
y L1;
la figura 6 muestra la capacidad de reproducción
de medios de DVD de doble capa que tienen un nivel de reflexión
reducido en reproductores de DVD existentes;
la figura 7 muestra el coeficiente de absorción
k en función de \lambda para dos tintes usados en DVD + R
(DL);
las figuras 8-1 y
8-2 muestran la reflexión (R_{L0}), la modulación
(M_{L0}), la transmisión (T_{L0}) calculadas y el producto de
la modulación por la reflexión (R_{L0}*M_{L0}) para una pila L0
en función del espesor de Ag;
la figura 9 muestra la transmisión T_{L0}
hacia L0 en función de (k_{L0R}*d_{L0R} +
k_{L0M}*d_{L0M})/\lambda;
la figura 10 muestra un medio de almacenamiento
óptico de datos de tipo 1;
la figura 11 muestra un medio de almacenamiento
óptico de datos de tipo 2;
la figura 12 muestra la reflexión intrínseca de
L1, en función del espesor del tinte para valores de k de 0,05,
0,15 y 0,25, respectivamente, suponiendo dos parámetros de
nivelación diferentes (L = 0,375, L = 0,3).
En la figura 1 se muestra un medio 10 de
almacenamiento óptico de datos de doble pila para grabación
utilizando un haz 9 de radiación convergente, por ejemplo un haz
láser, que presenta una longitud de onda de 655 nm. El haz 9 láser
entra a través de una cara 8 de entrada del medio 10 durante la
grabación. El medio 10 comprende un sustrato 7 que presenta en un
lado del mismo una primera pila 6 de grabación denominada L0, que
comprende una capa 5 de grabación L0 de tipo de una sola escritura
que tiene un índice de refacción complejo ñ_{L0} =
n_{L0}-i.k_{L0} y que tiene un espesor
d_{L0}. La primera pila de grabación L0 tiene un valor de
reflexión óptica R_{L0} y un valor de transmisión óptica
T_{L0}. Está presente una segunda pila 3 de grabación denominada
L1 que comprende una capa de grabación L1 de tipo de una sola
escritura que tiene un índice de refracción complejo ñ_{L1} =
n_{L1}-i.k_{L1} y que tiene un espesor d_{L1}.
La segunda pila de grabación L1 tiene un valor de reflexión óptica
R_{L1} y un valor de transmisión óptica T_{L1}. Los parámetros
ópticos se miden todos en la longitud de onda de haz láser. La
primera pila 6 de grabación está presente en una posición más
cercana a la cara 8 de entrada que la segunda pila 3 de grabación.
Una capa 4 de separador transparente está intercalada entre las
pilas 2 y 6 de grabación. La capa 4 de separador transparente tiene
un espesor sustancialmente mayor que la profundidad del foco del
haz 9 de radiación convergente. Las pilas se sintonizan de tal
manera que cumplen los siguientes requisitos 0,12 \leq R_{L0}
\leq 0,18 y 0,12 \leq R_{L1eff} \leq 0,18, en que
R_{L1eff} es la reflexión efectiva desde la pila 3 de grabación en
la cara 8 de entrada, después de pasar dos veces por la pila 6 de
grabación, R_{L0} es sustancialmente igual a R_{L1eff}.
Una descripción más detallada:
Medio de tipo 1 (véase la figura 10), con pila
L0: 80 nm tinte azo en surco/12 nm aleación de Ag y pila L1: 100 nm
de tinte azo/120 nm aleación de Ag. El separador 4 transparente
tiene un espesor de 55 \mum. La reflexión óptica R_{L0} de L0
es del 15%, la transmisión T_{L0} de L0 es del 61%, la reflexión
efectiva R_{L1eff} (a través de L0) de L1 es del 15%. Usando
tintes como capa de grabación, tintes que son relativamente
transparentes en la longitud de onda de grabación láser, pueden
fabricarse pilas de grabación con elevada transmisión adecuadas
para medios de múltiples pilas. Este es normalmente el caso en los
medios ópticos de una sola escritura tales como
CD-R y DVD + R. La pila L0 tiene un surco de guía
con una profundidad de 145 nm y una anchura de 325 nm (FWHM). La
pila L1 tiene un surco de guía G con una profundidad de 170 nm y una
anchura de 370 nm (FWHM). El surco G de guía se proporciona en la
capa 4 de separador transparente.
La capa de grabación L0 es un tinte azo con un
espesor de 80 nm, que tiene un índice de refracción ñ_{L0} =
2,45-i.0,08. La longitud de onda \lambda del haz
9 láser convergente es de aproximadamente 655 nm.
(k_{L0R}*d_{L0R} + k_{L0M}*d_{L0M})/\lambda = (0,08*80 +
3,75*12)/655 = 0,078, que es de hecho inferior a 0,08.
Pueden obtenerse valores de reflexión similares
utilizando Au, Cu o aleaciones de estos metales como material de la
capa reflectante.
En la figura 2 se muestra la dependencia de la
potencia de escritura máxima P_{wmax} con la velocidad de
grabación para DVD + R de capa única (círculos), así como P_{wmax}
para DVD + R de doble capa (cuadrado) a 2,4X y la dependencia
estimada para DVD + R de doble capa (línea discontinua) con un nivel
de reflexión del 18%. Es evidente que se requiere una potencia de
escritura P_{w} relativamente elevada para un medio de grabación
de una sola escritura de doble pila (18% de reflexión) de este tipo
a mayores velocidades de grabación, es decir, 4x (14 m/s) o más. A
una velocidad 8X se requieren 60 nW, que es más de lo que está
disponible en este momento en las grabadoras y unidades de disco de
consumo. Por tanto, es evidente que hay una necesidad de un medio
DVD + R de doble capa más sensible.
En la figura 3 se muestra la fluctuación media
frente a potencia de escritura para pilas L que tienen diferente
reflexión. La fluctuación media es una medida para la desviación de
la posición de marcas escritas de su posición óptima. La
fluctuación media es mínima a la potencia de escritura óptima.
Círculos: 7% de reflexión, cuadrados: 9% de reflexión, cruces: 18%
de reflexión. Puede observarse que sobre un amplio intervalo de
valores R_{L0}, la potencia de escritura óptima se mantiene
notablemente constante.
En la figura 4 se muestra la dependencia de la
transmisión de T_{L0} de L0 (cuadrados) y la reflexión R_{L0}
de L0 (rombos) con el espesor de Ag para un diseño de pila
específico, es decir, profundidad de surco = 140 nm, anchura de
surco = 300 nm, espesor de tinte en el surco = 80 nm, tinte lX AZO.
La reflexión y la transmisión de pilas L0 se sintoniza
principalmente por la variación del espesor d_{L0M} del espejo
semitransparente, por ejemplo Ag o aleación de Ag, y en menor
medida mediante la capacidad de absorción k del tinte. Por ejemplo,
para el caso de Ag resulta que, sobre el intervalo de interés de
espesor de Ag, la reflexión y la transmisión dependen de manera
aproximadamente lineal del espesor de Ag; para el diseño de pilas
actualmente utilizado, se encuentran las siguientes relaciones:
T_{L0}(d_{L0Ag}) = -3,7*d_{L0Ag} + 105 (en %) y
R_{L0}(d_{L0Ag}) = 2* d_{L0Ag}-8,8 (en
%), obsérvese que d_{L0Ag} se mide en
nanómetros.
nanómetros.
En la figura 5 se muestra la dependencia teórica
de la potencia de escritura de L1: P_{L1norm} con la reflexión
efectiva de L0 y L1. Una elevada reflexión de L1 puede lograrse sólo
en combinación con una elevada transmisión de L0, porque la
reflexión efectiva R_{L1eff} de L1 depende cuadráticamente de
T_{L0}:R_{L1eff} = R_{L1}*T_{L0}^{2}. Dado que,
preferiblemente, la reflexión de L0 y L1 está equilibrada, es decir,
R_{L1eff} = R_{L0}, la absorción máxima permitida en L1 está
limitada a A_{L1max} = 1-R_{L0}/T_{L0}^{2}.
En realidad, A_{L1max} será inferior porque la reflexión de L1
también está influenciada por efectos de difracción. P_{L1norm}
en un disco de doble capa será proporcional a
(A_{L1}*T_{L0})^{-1}. Con esto en mente, es posible
estimar la dependencia de la potencia de escritura de L1 con el
nivel de reflexión efectiva R_{eff} del disco de doble capa, dado
que para R_{L1eff} = 18%, la potencia de escritura P_{L1eff} =
30 mW.
Cuando las relaciones experimentales para
T_{L0} y R_{L0} dadas anteriormente:
T_{L0}(d_{L0Ag}) = -3,7*d_{L0Ag} + 105 (en %) y
R_{L0}(d_{L0Ag}) = 2* d_{L0Ag}-8,8 (en
%), y las suposiciones de que A_{L1} = 1-R_{L1}
y R_{L0} = R_{L1eff} se utilizan, se encuentra que con un nivel
de reflexión efectiva R_{L1eff} del 12%, la potencia de escritura
óptima necesaria para la capa de grabación L1 se divide por la
mitad, es decir, es de la misma magnitud que para medios de capa
única. Se observa que la sensibilidad de L0 puede mejorarse usando
un tinte con un valor de absorción k mayor, con efectos adversos
pequeños en la reflexión y la transmisión de L0. Los cálculos
muestran que en la práctica puede lograrse una transmisión de
aproximadamente del 60%.
En la figura 6 se muestra la capacidad de
reproducción de medios de DVD de doble capa que tienen un nivel de
reflexión reducido en reproductores de DVD existentes. La capacidad
de reproducción se define como el porcentaje de reproductores de
DVD existentes que leerán correctamente los datos del medio
insertado.
En la figura 7 se muestra el coeficiente de
absorción k en función de \lambda para dos tintes usados en DVD +
R (DL). El tinte 2 tiene un mayor valor de absorción k que el tinte
1.
En la figura 8 se muestran la reflexión, la
modulación, la transmisión calculadas y el producto de la modulación
por la reflexión para una pila L0 en función del espesor de Ag para
el tinte 1 y el tinte 2.
En la figura 9 se muestra la transmisión
T_{L0} en función de (k_{L0R}*d_{L0R} +
k_{L0M}*d_{L0M})/\lambda. Puede conseguirse un T_{L0} de
más del 60% cuando (k_{L0R}*d_{L0R} +
k_{L0M}*d_{L0M})/\lambda < 0,08.
En la figura 10 se muestra un medio denominado
de tipo 1. Una pila de grabación óptica (L0), semitransparente
ópticamente en una longitud de onda láser, se aplica a un sustrato 7
transparente con surcos previos. Una capa 4 de separador
transparente está unida la pila L0. La capa 4 de separador o bien
contiene surcos (G) previos para L1 o bien se registran surcos (G)
previos para L1 en la capa 4 de separador después de la aplicación
a L0. La segunda pila de grabación L1 está depositada sobre la capa
4 de separador con surcos. Finalmente, se aplica un sustrato
1
opuesto.
opuesto.
En la figura 11 se muestra un medio denominado
de tipo 2. Una pila de grabación óptica (L0), semitransparente
ópticamente en la longitud de onda láser, se aplica a un sustrato 7
transparente con surcos previos. Una segunda pila de grabación
óptica L1, reflectante a la longitud de onda láser, se aplica a un
segundo sustrato 1 transparente con ranuras (G) previas. Este
sustrato 1 con L2 está unido al sustrato 7 con L0 con una capa 4 de
separador transparente en medio. El espesor preferido de la capa de
separador para ambos tipos de disco es de 40 \mum a 70
\mum.
En la figura 12 se muestra la reflexión
intrínseca de L1, R_{L1}, en función del espesor del tinte d_{R}
para valores de k de 0,05, 0,15 y 0,25, respectivamente, suponiendo
dos parámetros de nivelación diferentes (L = 0,375, L = 0,3).
Las pilas propuestas en este documento no se
limitan al uso en DVD + R-DL y pueden aplicarse a
cualquier medio de grabación óptica basado en tintes orgánicos (de
múltiples pilas). El espesor y los intervalos constantes ópticos
especificados, sin embargo, son de tal manera que cumplen los
requisitos para una pila L0 y L1 de un medio DVD +
R-DL. Ha de observarse que la grabación real de
marcas no tiene lugar necesariamente en el surco G, sino que puede
tener lugar en el área entre surcos, a los que también se hace
referencia como "en paso". En este caso, el surco G de guía
tan solo sirve como medio de seguimiento automático con el punto de
grabación del haz de radiación real presente en paso.
Debería observarse que las realizaciones
anteriormente mencionadas ilustran más que limitan la invención, y
que los expertos en la técnica podrán diseñar numerosas
realizaciones alternativas sin alejarse del alcance de las
reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, cualquier
indicación de referencia dispuesta entre paréntesis no se
interpretará como limitación de la reivindicación. La palabra
"comprendiendo" no excluye la presencia de elementos o etapas
distintos de los enumerados en una reivindicación. La palabra
"un" o "una" delante de un elemento no excluye la
presencia de una pluralidad de tales elementos. El mero hecho de que
se enumeren ciertas medidas en diferentes reivindicaciones
mutuamente dependientes no indica que no pueda usarse una
combinación de estas medidas como ventaja.
Claims (11)
1. Medio (10) de almacenamiento óptico de datos
de doble pila para grabación de una sola escritura utilizando un
haz (9) de radiación convergente que tiene una longitud de onda
\lambda de aproximadamente 655 nm y que entra a través de una
cara (8) de entrada del medio (10) durante la grabación,
comprendiendo:
- -
- al menos un sustrato (1, 7) presente en un lado del mismo,
- -
- una primera pila (6) de grabación, denominada L0, que comprende una capa de grabación L0 de tipo de una sola escritura, presentando primera dicha pila de grabación L0 un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de transmisión óptica T_{L0},
- -
- una segunda pila 3 de grabación, denominada L1, que comprende una capa de grabación L1 de tipo de una sola escritura, presentando dicha segunda pila de grabación L1 un valor de reflexión óptica efectivo R_{R1eff},
estando dicha primera pila de grabación presente
en una posición más próxima a la cara de entrada que la segunda
pila de grabación,
- -
- una capa (4) de separador transparente intercalada entre las pilas (3, 6) de grabación,
caracterizado porque
0,12 \leq R_{L0} \leq 0,18 y 0,12 \leq
R_{R1eff} \leq 0,18.
2. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según la reivindicación 1, en el que 0,15 \leq
R_{L0} \leq 0,18 y 0,15 \leq R_{R1eff} \leq 0,18.
3. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en
el que R_{L0} es sustancialmente igual a R_{L1eff}.
4. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3,
en el que la primera pila de grabación comprende una primera capa
(5) reflectante con un espesor d_{L0M} y un coeficiente de
absorción k_{L0M} y la capa de grabación L0 tiene un coeficiente
de absorción k_{L0R} y un espesor d_{L0R} y en que
(k_{L0R}*d_{L0R} + k_{L0M}* d_{L0M}) <
0,08*\lambda.
5. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3 ó
4, en el que la segunda pila de grabación comprende una segunda capa
(2) reflectante y la capa de grabación L1 tiene un coeficiente de
absorción K_{L1R} y en que la reflexión intrínseca R_{L1} de la
segunda pila de grabación está en el intervalo de 0,30 a 0,60 y en
que 0,075 < K_{L1R} < 0,25.
6. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, en
el que la primera capa (5) reflectante tiene un espesor d_{L0M}
\leq 16 nm y comprende principalmente uno seleccionado de entre
Ag, Au o Cu.
7. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según la reivindicación 6, en el que la primera capa (5)
reflectante tiene un espesor d_{L0M} \leq 12 nm.
8. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en
el que k_{L0R} > 0,025.
9. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según la reivindicación 8, en el que k_{L0R} >
0,050.
10. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en
el que se proporciona un surco (G) de guía para L1 en la capa (4) de
separador transparente.
11. Medio de almacenamiento óptico de datos de
doble pila según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en
el que se proporciona un surco (G) de guía para L1 en el sustrato
(1).
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