MXPA06012050A - Sistema de almacenamiento de datos opticos para registro y/o lectura y medio de almacenamiento de datos opticos para su uso en tal sistema. - Google Patents

Sistema de almacenamiento de datos opticos para registro y/o lectura y medio de almacenamiento de datos opticos para su uso en tal sistema.

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MXPA06012050A
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MX
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optical
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MXPA06012050A
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Sjoerd Stallinga
Martinus B Van Der Mark
Ferry Zijp
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Koninkl Philips Electronics Nv
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Abstract

La presente invencion se refiere al registro optico del campo proximo de capas multiples utilizando una abertura numerica moderada (NA) que es superior a la tecnica de una sola capa de la primera superficie con una NA elevada (NA = 2.0). El uso de capas espaciadoras delgadas y muy planas limita la aberracion esferica debido a la diferencia en la profunda de la capa. Las capas espaciadoras delgadas pueden tener un indice de refraccion elevado a causa de que su espesor permite una absorcion relativamente elevada constante. Esto hace posible en un principio un sistema de m capas, por ejemplo m = 4, con NA = 1.6, que puede incluir una capa de cubierta protectora plana. Ademas, se describe un medio para su uso en tal sistema.

Description

enfocado es acoplado por la onda evanescente y se acopla en el medio de almacenamiento óptico durante el registro/lectura. La invención se refiere además a un medio de almacenamiento de datos ópticos, adecuado para su uso en tal sistema. Una medida típica para el tamaño del punto enfocado o la resolución óptica en los sistemas de registro ópti-co está dada por w = ?/(2??), en donde ? es la longitud de onda en el aire y la abertura numérica del lente está definida como NA = sen T. En la figura 1A, una configuración incidente del aire está dibujada en la cual la capa de almacenamiento de -datos está en la superficie del medio de almacenamiento de datos; así llamada primera superficie de almacenamiento de datos . En la figura IB, una capa de cubierta con un índice n de refracción protege la capa de almacenamiento de datos a. o. de las ralladuras y del polvo. De estas figuras se infiere que la resolución óptica permanece sin cambio si una capa de cubierta es aplicada sobre la parte superior de la capa de almacenamiento de datos . Por una parte, en la capa de cubierta, el ángulo de abertura interna ?' es más pequeño y por consiguiente la abertura numérica interna NA' es reducida, pero también la longitud de onda en el medio ?' es más corta por el mismo factor n0. Es deseable tener una resolución óptica elevada a causa de que mientras más elevada sea la resolución óptica, más datos pueden ser almacenados sobre la misma área del medio. Los métodos ^dirigidos "hacia"" adelante del incremento de la resolución óptica involucran el ensanchamiento del ángulo de abertura del rayo enfocado a costa de la complejidad del lente, el estrechamiento de los márgenes de inclinación permisibles del disco, etc., o la reducción de la longitud de onda, en el aire es decir el cambio de color del rayo láser de exploración. Otro método propuesto de reducción del tamaño -del punto enfocado en un sistema de disco óptico involucra el uso de un lente de sumergimiento sólido (SIL) . En su forma más simple, el SIL es una semiesfera centrada sobre la capa de almacenamiento de datos, véase la figura 2A, de modo que el punto enfocado esté sobre la interfaz entre el SIL y la capa de datos . En combinación con una capa de cubierta del mismo índice de refracción, n0'= nSiL el SIL es una sección cortada tangencialmente de una esfera que está colocada sobre la capa de cubierta con su centro (virtual) colocado nuevamente sobre la capa de almacenamiento, véase la figura 2B. El principio de operación del SIL es que el mismo reduce la longitud de onda en la capa de almacenamiento por un factor nSiL< el índice de refracción del SIL, sin cambiar el ángulo de abertura T. La razón es que la refracción de la luz en el SIL está ausente puesto que toda la luz se introduce a ángulos rectos hacia la superficie del SIL, compárense la figura IB y la figura 2A. El ancho del hueco de aire es típicamente de 25-40 nm (pero al menos menor que 100 nm) y no está dibujado a escala. El espesor de la capa de cubierta típicamente es de varios micrones pero tampoco está dibujado a escala. Muy importante, pero no mencionado hasta este punto, es que existe un hueco de aire muy delgado entre el SIL y el medio de registro. Esto permite la rotación libre del disco de registro con respecto al objetivo del registrador (lente mas SIL) . Este hueco de aire debe ser mucho más pequeño -que una longitud de onda óptica, típicamente debe ser menor que ?10 de tal modo que el así llamado acoplamiento evanescente de la luz en el SIL con respecto al disco y le regreso al SIL todavía sea posible. El intervalo sobre el cual sucede esto es llamado el régimen del campo próximo. Fuera de este régimen, a huecos de aire más grandes, la reflexión interna total atrapará la luz dentro del SIL y la enviará de regreso al rayo láser. Las ondas abajo del ángulo crítico en el SIL con respecto a la interfaz del aire se propagan a través del hueco de aire sin desvanecimiento, mientras que aquellas arriba del ángulo crítico llegan a ser evanescentes en el hueco de aire y muestran un desvanecimiento exponencial con el ancho del hueco. En el ángulo crítico NA = 1. Para un ancho -de hueco más grande, toda la luz arriba del ángulo crítico se refleja desde la superficie próxima del SIL por una reflexión interna total (TIR) , véanse las figuras 3A y 3B. -Aquí, NA0 es la abertura numérica del lente sin que el SIL esté presente. En ambos de estos diseños de lente, la reflexión interna total ocurre para NA > 1 si el hueco de aire es demasiado ancho. Si el hueco de aire es suficientemente delgado, las ondas evanescentes lo hacen hacia el otro lado y en el disco transparente llegan a propagarse nuevamente. Nótese que si el índice de refracción del disco transparente es más pequeño que la abertura numérica, n0' < NA, algunas ondas permanecen desvaneciéndose y que efectivamente NA = n0' . Para una longitud de onda de 405 nm, como es el estándar para el disco óptico de Rayo Azul (BD) , el hueco de aire máximo es de aproximadamente 40 nm, lo cual es una distancia de trabajo libre muy pequeña (FWD) cuando se compara con el registro óptico convencional. El hueco de aire del campo próximo entre la capa de datos y el lente de sumergimiento sólido (SIL) debe ser mantenido constante dentro de 5 nm o menor (preferentemente constante dentro de 2 nm o menor) para proporcionar un acoplamiento evanescente suficientemente estable. En el registro del disco duro, una solución basada en una corredera que descansa sobre un soporte de aire pasivo es utilizada para mantener tal hueco de aire pequeño. En el registro óptico, -en -donde el medio de registro debe ser removible del medio de impulso, el uso de un lubricante está limitado y el nivel de contaminación del disco -es más grande, por lo que se requiere entonces una solución a base de un accionador, activo, para controlar el hueco de aire. Para este fin, una señal de error ' del hueco debe ser extraída, preferentemente desde la señal de datos ópticos ya reflejada por el medio óptico. Tal señal puede ser encontrada y una señal de error del hueco típica está dada en la figura 4. Nótese que es una práctica común en el caso de que un SIL del campo próximo sea utilizado, definir la abertura numérica como NA = nSiL sen T, la cual puede ser más grande que 1 (T es el ángulo del rayo marginal) , aunque el ángulo de abertura ?' < p/2 y NA'= Sen ?' < 1 dentro de la capa de cubierta . Nótese además que en el caso de que una capa de cubierta sea utilizada, la capa de almacenamiento de los datos NO está de hecho en el campo próximo. Allí existe sólo un acoplamiento evanescente de las ondas desde el SIL con respecto a la capa de cubierta combinada con una abertura numérica grande dentro de la capa de cubierta. Un nombre más apropiado para este tipo de almacenamiento óptico podría ser "Almacenamiento Optico de Acoplamiento Evanescente Constante" o CECOS. En el caso del registro óptico del campo próximo verdadero, los datos pueden estar representados por una estructura superficial que no sólo modula la intensidad reflejada total sino que también tiene influencia directa en la -cantidad de acoplamiento evanescente entre el disco que lleva los datos y el objetivo. En el caso de CECOS, este acoplamiento evanescente es mantenido en un valor constante y los datos están representados por estructuras de amplitud o de fase en la capa de almacenamiento de datos, común para las presentes técnicas de almacenamiento de datos ópticos . En la figura 4 se muestra una medición (tomada de Ref [1]) de las cantidades de luz reflejada para los estados de polarización tanto paralelo como perpendicular con respecto al rayo de entrada colimado, polarizado linealmente, desde una superficie óptica plana y transparente ("disco") con un índice de refracción de 1.48. El estado de polarización perpendicular es adecuado como una señal de error del hueco de aire para el sistema de registro óptico del campo próximo. Estas mediciones están muy de acuerdo con la teoría. El acoplamiento evanescente llega a ser perceptible abajo de 200 nm, la luz desaparece en el "disco", y la reflexión total se reduce casi linealmente hasta un mínimo en el contacto. Esta señal lineal puede ser utilizada como una señal de error para un sistema de servomecanismo de circuito cerrado del hueco de aire. Las oscilaciones en la polarización horizontal son provocadas -por la reducción del número de bordes dentro de NA = 1 con un espesor del hueco decreciente. Más detalles acerca de un sistema de disoo óptico del campo próximo, típico, pueden ser encontrados en la Ref. \2] . Para objetivos del registrador pti-co, ya sea a base de una corredera o- a base de un accionador, que tienen una distancia de trabajo pequeña, típicamente menor que 50 µp?, ocurre la contaminación de la superficie óptica más cercana al medio de almacenamiento. Esto se debe a la re-condensación del · agua y otros materiales inmediatamente después que la misma ha sido desorbida desde el medio de almacenamiento a causa de la temperatura de la superficie elevada, típicamente 250 °C para el registro Magneto Optico (MO) y 650 °C para el registro de Cambio de Fase (PC) que resulta de la potencia del rayo láser elevada y la temperatura requerida para la escritura de los datos en, o aún la lectura de los datos desde, la capa de registro de los datos. Por último, la contaminación conduce al • mal funcionamiento del sistema de almacenamiento de datos ópticos, debido a la fuga por ejemplo, de señales de control del servomecanismo del sistema de enfocamiento y rastreo. Este problema es a. o. descrito en las solicitudes de patente y en las patentes dadas en las Ref. [3]-[5]. El problema llega a ser más severo para los siguientes casos: humedad elevada, potencia elevada -del rayo láser, capacidad de reflexión óptica baja del medio de almacenamiento, conductividad térmica baja del medio de almacenamiento, distancia de trabajo pequeña y temperatura superficial elevada. Una solución conocida al problema es proteger la superficie óptica próxima del objetivo del registrador de la capa de datos por una capa de cubierta térmicamente aislante sobre el medio de almacenamiento. Una invención basada en esta enseñanza está dada por ejemplo en la Ref . [4]. Proporcionar el medio de almacenamiento óptico del campo próximo con una capa de cubierta tiene la ventaja adicional de que la suciedad y las raspaduras ya no tendrán una influencia directa sobre la capa de datos. Sin embargo, colocando una capa de cubierta sobre un sistema óptico del campo próximo, surgen nuevos problemas, los cuales conducen a que se tomen nuevas medidas. Algunas de estas medidas han sido descritas en la solicitud de patente europea presentada simultáneamente por el presente solicitante con los números -de referencia PHNL040460 y PHNL040461, y conducen a una enseñanza adicional importante, la cual es el objeto de la presente descripción de la invención: la factibilidad del registro del campo próximo de capas múltiples. Algunas ventajas de una capa de oubierta delgada y ultraplana son descritas aquí posteriormente. Con respecto a la inclinación del disco, la introducción de una capa de cubierta puede provocar una aberración conocida como "coma" . Esta es una primera razón por la cual cualquier capa de cubierta debe tener un espesor limitado, pero no es de interés aquí . Normalmente, el hueco de aire del campo próximo entre la capa de .datos y el lente -de sumergimiento -sólido (SIL) debe ser mantenido constante dentro de 5 nm o menor para proporcionar __un acoplamiento evanescente suficientemente estable. En el caso de que una capa de cubierta sea utilizada, el hueco de aire está localizado entre la capa de cubierta y el SIL, véase la figura 2B. Nuevamente, el hueco de aire debe ser mantenido constante dentro de 5 nm. Claramente, la longitud focal del SIL debe tener un desplazamiento para compensar el espesor de la capa de cubierta de tal modo que se garantice que la capa de datos esté en el foco todo el tiempo. Nótese que el índice de refracción de la capa de cubierta, si es más pequeño que el índice -de refracción del SIL, -determina la abertura numérica máxima posible del si-stema. Para obtener un aislamiento térmico suficiente, el espesor de la capa de cubierta dieléctrica debe ser mayor que aproximadamente 0.5 µp?, pero preferentemente es del orden de 2-10 µ??. Tomado conjuntamente, esto significa que por el control del ancho del hueco de aire solamente, la variación del espesor de la capa de cubierta Ah debe ser (mucho) más pequeña que la profundidad focal Af ~ ??/(2??2) (la profundidad focal real dentro de un medio es ?/4/{?- (n2-NA2) 1/2] = ??/(2??2)) para garantizar que la capa de datos esté en el foco: Ah. < Af, véase la figura 5. Si tomamos la longitud de onda ? = 405 nm y la abertura numérica NA = 1.6, se encuentra que Af ~ 80 nm. •Para las capas recubiertas -por rotación -de un espesor de varios micrones, este es del orden de un porcentaje <de variación del espesor sobre el área de los datos totales del disco, lo cual parece de una exactitud desafiante. Sin embargo, parece que va a ser posible fabricar capas recubiertas por rotación con las especificaciones requeridas: espesor de varios micrones y una variación del espesor menor que 30 nm, véase por ejemplo la figura 6 y las Refs. [9] y [10] . La capa de cubierta es muy plana sobre los 28 mm externos que representan casi el 80 % del área de datos. Este resultado es notable puesto que el fluido no fue administrado en el centro del disco (puesto que existe un orificio) sino a un radio de 18.9 mm. Usualmente esto conduce a un resultado que es altamente no homogéneo, con el -espesor de la capa de cubierta en los bordes mucho más elevado que en la parte media. Sin embargo, en este caso se utilizó un gradi-ente térmico para sintonizar la viscosidad del fluido durante el proceso de centrifugación como una función del radio del disco. Se pueden hacer capas mucho más delgadas, las cuales tienen espesores de solamente una fracción de un micrón, por ejemplo, por técnicas de deposición catódica o de sol-gel de los compuestos inorgánicos . El uso de los compuestos inorgánicos para capas más gruesas, en el intervalo de 1-3 micrones o mayor, es impráctico desde el punto de vista de procesamiento y del costo. También será probable que la acumulación de tensión en tales capas probablemente provoque la curvatura del disco.
En resumen, se puede concluir que: - Una capa de cubierta es necesaria contra la contaminación y las ralladuras. - Una capa de cubierta con un espesor más delgado que 1 um es necesaria para el aislamiento térmico en el caso del registro óptico de un campo próximo, en particular un sistema de cambio de fase. - El valor del índice de refracción de la cubierta debe ser mayor que el valor úe NA. Los materiales depositados catódicamente (inorgánicos) pueden tener un índice de refracción muy elevado, pero las capas de cubierta depositadas catódicamente, más delgadas que 1 um, no son posibles sobre los discos ópticos, principalmente debido al tiempo de procesamiento y a la curvatura del disco como un resultado de la tensión. - Es posible recubrir con rotación las capas de cubierta poliméricas más delgadas que 1 um, pero los polímeros poseen un índice de refracción más bajo que algunos materiales inorgánicos, lo que limita la NA a aproximadamente 1.6. En el caso del almacenamiento óptico de capas múltiples, las capas de datos son intercaladas entre capas espaciadoras . Estas capas espaciadoras tienen muchas propiedades en común con la capa de cubierta. Esta descripción de la invención es principalmente acerca de las propiedades -de las capas espaciadoras, y el asunto de la capa de cubierta sirve como una introducción a las enseñanzas principales. Ahora se describe el almacenamiento de datos ópticos de capas múltiples. A la misma densidad de los datos por capa, los sistemas de almacenamiento de datos ópticos de capas múltiples con m capas (m > 1) ofrecen aproximadamente m veces más capacidad de almacenamiento que un sistema de una sola capa (m=l) . Los ejemplos de tales sistemas son las versiones de la capa doble (m=2) del Disco de Video Digital (DVD) y los sistemas de disco de Rayo Azul (BD) . En estos sistemas, las capas de datos están separadas por una capa así llamada -capa espadadora que tiene un espesor de aproximadamente 45 micrones en el caso -del DVD y de 25 micrones en el caso del BD. En la figura 7, se proporciona un ejemplo de un sistema óptico del campo próximo de capa doble. La capa de datos más cercana a la unidad de recepción óptica, llamada L0, es parcialmente transparente. La distancia óptima de la separación h entre las capas de datos es determinada por al menos cuatro criterios : 1. Las curvas S del foco de las capas -de datos -deben estar separadas (garantizado para el ancho h) : 2. La diafonía coherente entre las capas (la interferencia de sus reflexiones mutuas sobre el -detector) provoca una modulación de la señal de RF con una profundidad de la modulación ?. Este efecto debe ser suficientemente bajo para asegurar que la "configuración del ojo" sea separada en tajadas a un nivel constante (se reduce con el incremento de h a causa de la cantidad de luz desde la otra capa - una que no esté siendo leída - sobre el detector se reduce con el incremento de h) . Si Rm,eff es la capacidad de reflexión efectiva de la m/ésima capa y toda la luz es colectada por el detector, la profundidad de la modulación está dada aproximadamente por (véase Ref . [6]) : 3. La diafonía incoherente desde el código del -canal sobre la capa fuera del foco debe ser suficientemente pequeña. Este es el ruido extra que resulta de la variación de la configuración de datos en el punto fuera del foco sobre la otra capa. El ruido incoherente es inversamente proporcional al tamaño del punto y por consiguiente se reduce con el incremento de -h, a causa de que más datos sobre la otra capa son promediados debido al área iluminada más grande para h más grande. 4. La aberración esférica debida a la profundidad diferente de las capas debe ser mantenida suficientemente pequeña para asegurar la calidad limitada .de la difracción del foco del rayo láser sobre ambas capas . La misma se incrementa con el incremento de h, y esto pone un límite superior a h. Claramente, el criterio anterior coloca el espesor de la capa espaciadora dentro del límite. Para una lectura adicional véase por ejemplo la Ref. [6]. Nótese que la idea del registro óptico del campo próximo de capas múltiples ha sido mencionada ocasionalmente en la literatura Ref. [7] (de capas múltiples) y la Ref. [8] (doble capa) . Posteriormente se puede observar que un nuevo régimen de escalamiento puede ser explotado para el almacenamiento de datos ópticos del campo próximo. Además, se puede concluir que: - El valor del índice de refracción de las capas espaciadoras debe ser mayor que el valor de NA. Los materiales depositados catódicamente (inorgánicos) pueden tener un índice de refracción muy elevado, pero las capas espaciadoras depositadas catódicamente con un espesor del orden de un micrón o mayor no son posibles sobre discos ópticos, principalmente debido al tiempo de procesamiento y a la curvatura dlel disco -como un resultado de la tensión. - Es posible recubrir con rotación las capas espaciadoras poliméricas del espesor adecuado pero los polímeros poseen un índice de refracción inferior -que algunos materiales inorgánicos lo cual limita la NA a aproximadamente 1.6. Sobre el problema de la aberración esférica: Considérese un rayo convergente de luz que se hace que se hace que sea enfocado perfectamente en el aire. Si una placa paralela plana es -colocada en el rayo, tanto desplazará el foco a lo largo del eje óptico como introducirá una cierta cantidad de aberración esférica. El disco de Rayo Azul (BD) es un estándar de registro óptico del campo próximo {FF) que utiliza la luz azul con una longitud de onda de 405 nm y una abertura numérica NA = 0 . 85 . La aberración esférica para BD es de 10 p??/µ?? de la raíz cuadrada promedio (RMS) de la diferencia de la ruta óptica (OPD) . Para el disco de Rayo Azul de capa doble, el espesor de la capa espadadora es de 25 jim, por consiguiente la cantidad total de aberración esférica adquirida que va desde una de las capas de almacenamiento de datos hasta la otra, es de 250 ???. La compensación de cualquier aberración particular es necesaria en el caso de que la misma exceda aproximadamente + 20 ??? de modo que la aberración total del sistema de registro permanece muy abajo de 71 p??, la cantidad más allá de la cual los dispositivos ópticos ya no serán considerados limitados por la difracción y el foco empieza a hacerse -borroso. Una regla práctica conocida {de la teoría de aberración paraxial) es que la cantidad >de la aberración esférica es escalada proporcionalmente con el espesor de la capa y con 1-a NA hasta la potencia de cuatro. En el caso de un registro óptico del campo próximo <NF) azul, con NA = 1 . 6 , se podría esperar (1.6/0.85) = 12.6 veces más aberración esférica que para el disco de Rayo Azul, que parece demasiado grande para corregir el mismo espesor de la capa espadadora de 25 µ??. En efecto, el escalamiento con NA es más complicado que lo sugerido por la regla práctica mencionada anteriormente (véase por ejemplo la Ref . [14]) . En la figura 8, está dado el escalamiento apropiado. Se puede observar que para los sistemas del campo alejado, el índice de refracción de la capa de cubierta es de una influencia pequeña con respecto a la aberración esférica. El valor de la aberración esférica para BD (NA = 0.85) está indicado. Para un registro de campo próximo de capas múltiples, los tres problemas principales que van a ser resueltos se refieren a: - La diafonía entre las capas de almacenamiento de datos - La absorción óptica de las capas espadadoras y las capas -de cubierta debido a sus índices de refracción elevados . - La aberración esférica debida a las diferentes profundidades ópticas de cada una de las capas espadadoras. Es un objeto de la invención proporcionar un sistema de almacenamiento de datos ópti-cos, del tipo mencionado en el párrafo de abertura, en el cual la lectura y el registro confiable de datos son logrados utilizando un lente de sumergimiento sólido del -campo próximo. Es un objeto adicional proporcionar un medio de almacenamiento de jdatos ópticos, para su uso en tal sistema. El primer objeto ha sido logrado de acuerdo con la invención por un sistema de almacenamiento de datos ópticos, el cual está caracterizado porque cualquiera de hj es mayor que y NA < nj y Na < n0 y b > 10, preferentemente b > 15, y la suma de todas las hj es más pequeña que en donde n y k respectivamente son las partes real e imaginaria promedio de los índices de refracción de todas las capas espaciadoras, ponderadas con el espesor de cada capa espaciadora en donde kj es la parte imaginaria del índice de refracción ¾ de la capa espaciadora y f es la transmisión de pasada doble solicitada del rayo marginal del haz de radiación enfocado. La enseñanza es que se requieren -capas espaciadoras que son tanto delgadas como - planas para hacer factible el registro del campo próximo de capas múltiples. Además, se tiene la enseñanza de que tales capas pueden ser hechas, cuando las mismas se puedan realizar, de modo que existan propiedades precisas, y que los materiales pudieran ser utilizados (véase la Ref . [10]) . También existen las enseñanzas en que consecuencias tiene esto para el sistema de registro óptico . Existen dos regímenes en los cuales el efecto de la diafonía coherente en el registro óptico de capas múltiples puede ser reducido substancialmente. El primer régimen es bien conocido y se aplica al estándar de registro óptico de DVD y BD: las capas de almacenamiento de datos ópticos «stán bien separadas por una capa espaciadora "gruesa". Sobre su área total, esta capa espaciadora no es necesariamente muy plana comparada con la longitud de onda del rayo láser utilizado para explorar el disco. La nueva enseñanza es que existe un segundo régimen para el cual el efecto de la diafonía coherente es suprimido. Parece factible fabricar capas espaciadoras con una característica plana requerida mucho mejor que una cuarta parte de la longitud de onda si estas capas son suficientemente "delgadas". Si la abertura numérica es grande, el ruido como una consecuencia de la diafonía incoherente de -otras capa-s de almacenamiento de datos es todavía lo suficientemente pequeño para permitir capas espadadoras delgadas . Las aberturas numéricas muy grandes son la razón principal para utilizar un registro del campo próximo, por consiguiente las capas espadadoras delgada y plana se abren hasta un nuevo régimen para esta técnica en particular. La enseñanza adicional es que las capas delgadas tienen ventajas adicionales. La primera ventaja adicional es que las capas delgadas tienen una menor atenuación óptica debido a la absorción de la luz, lo cual permite una absorción intrínseca más elevada del material de la capa. Esto es aún más benéfico puesto que esto va junto con un índice de refracción más elevado del material de la capa. La segunda ventaja adicional es que si las capas espadadoras delgadas son utilizadas, la distancia mutua entre las capas de almacenamiento de datos es pequeña, y por consiguiente la diferencia en la ruta óptica a través del medio de almacenamiento de capas múltiples cuando la luz es enfocada sobre las diferentes capas, es relativamente pequeña. Una diferencia de la ruta óptica más pequeña significa que la cantidad de aberración esférica como un resultado de esta diferencia de la ruta también es más pequeña. En particular, parece que bajo circunstancias prácticas, por ejemplo un sistema de almacenamiento de -datos ópticos del campo próximo de 4 capas, es factible.
En una modalidad del sistema de registro y lectura óptico m = 2 corresponde a un medio con una capa espaciadora. En otra modalidad, la variación del espesor ??? de cualquier capa espaciadora sobre el medio completo satisface el siguiente criterio: Preferentemente, NA s más grande que 1.5, el cual es el caso para la mayoría de los sistemas de registro óptico del campo próximo. En una modalidad alternativa del sistema, es reemplazada por la siguiente fórmula y el índice de refracción del lente de sumergimiento solido nSn, es ns, y el índice de refracción de cualquiera de las capas espaciadoras es n : en la cual las variables tienen el siguiente significado: y WRMS es la aberración esférica del frente de la onda de la raíz cuadrada promedio máxima que todavía puede ser corregida. Véase también "Compact description of substrate-related aberrations in high numerical-aperture optical disk readout" , Applied Optics, vol. 44, pp. 849-858 (20?5) . El valor de h. limitado por la cantidad tolerable máxima de la aberración esférica de acuerdo con la siguiente restricción WRMS < 250 p??, preferentemente < €0 ???, más prefere temente < 15 p??. El objeto adicional ha sido logrado por un medio de almacenamiento de datos ópticos para el registro y la lectura utilizando un haz de radiación -enfocado que tiene una longitud de onda ? y una abertura numérica NA, que comprende al menos: - m capas de almacenamiento de -datos en donde m > 2, una capa de cubierta -que es transparente al haz -de radiación enfocado, la capa de cubierta tiene un espesor h0 y un índice de refracción n0, las capas de almacenamiento de datos están separadas por m-1 capas espaciadoras que tienen espesores respectivos h e índices de refracción n-¡, en donde = 1,..., m-1, caracterizado porque, cualquiera de hj es mayor que y NA < n3- y NA < n0 y b > 10, preferentemente b > 15, y la suma de todas las hj es más pequeña que en donde n y k, respectivamente, son las partes real e imaginaria promedio de los índices de refracción de todas las capas espaciadoras, ponderadas con el espesor de cada una de las capas espaciadoras : en -donde k es l-a parte imaginaria del índice de refracción ¾¦ de la capa espadadora y f es la transmisión de doble pasada requerida por el rayo marginal del haz de radiación enfocado. Preferentemente f > 0.50, más preferentemente f > 0.80 y más preferentemente f > 0.90. El requerimiento sobre la aberración esférica se lee entonces y el requerimiento de la absorción se lee en donde f es la intensidad mínima requerida después de la doble pasada a través del montón de capas . En una modalidad del medio de almacenamiento de datos ópticos m=2 corresponde a un medio con una capa espaciadora. En otra modalidad, la variación del espesor Ah de cualquier capa espaciadora sobre el medio -completo satisface el siguiente criterio: irás preferentemente : Ah l-(NA/n,)2 . Preferentemente ¾ es mayor que 1.5, más preferentemente 1.6, más preferentemente 1.7. Esto tiene la ventaja de que el beneficio total de una NA elevada > 1.5 puede ser utilizada sin la limitación de la reflexión interna total . Alternativamente, en otra modalidad, max es reemplazada por la siguiente fórmula y el índice de refracción del lente de sumergimiento sólido nSIL es n y el índice de refracción de cualquiera de las capas espaciadoras es nj : en la cual las variables, teniendo el significado de algunos promedios de aberración sobre la pupila del lente, están dadas por y RMS es la aberración esférica del frente de la onda de la raíz cuadrada promedio máxima que todavía puede ser corregida. El valor de hmax está limitado por la cantidad tolerable máxima de aberración esférica de acuerdo con las siguientes restricciones V¡ms < 250 p??, prefere temente < 60 p??, más preferentemente < 15 p??. En una modalidad del medio de almacenamiento de -datos ópticos, las capas espaciadoras comprenden una poliimi-da substancialmente transparente para el haz de radiación. Preferentemente la poliimida es curable con UV. La invención será explicada ahora con mayor detalle con referencia a las figuras en las cuales : La figura 1A y la figura IB respectivamente, muestran un objetivo de registro óptico de campo alejado normal y un disco de almacenamiento de datos sin capa de cubierta y con capa de cubierta, la figura 2A y la figura 2B respectivamente, muestran un objetivo de registro óptico del campo próximo y el disco de almacenamiento de datos sin la -capa de cubierta y con la capa de cubierta, la figura 3A y la figura 3B respectivamente, muestran dos ejemplos principales del diseño del lente del campo próximo: el lente con SIL hemisférico que tiene NA = nSiL NAo y el lente con SIL superior hemisférico .el cual tiene NA = nsa:il2 NA0, la figura 4 muestra una medición de la cantidad total de la luz reflejada para los estados de polarización paralelo y perpendicular al estado de polarización del haz de irradiación, y la suma de ambos, la figura 5 muestra que la variación del espesor de la capa de cubierta puede ser más grande o más pequeña que la profundidad focal, la figura 6 muestra un ejemplo de una capa recubierta con rotación, un recubrimiento duro de silicona que se puede curar con UV, las figuras 7A-7B muestran que en un medio de almacenamiento de datos ópticos de doble capa, las capas de datos, L0 y L , están separadas por una capa espaciadora .de espesor h. La capa de cubierta tiene -el espesor h0. En la figura 7A el rayo láser es enfocado sobre la capa superior L0, en la figura 7B el mismo es enfocado sobre la capa inferior Li, la figura 8 muestra el escalamiento de la aberración esférica (diferencia de la ruta óptica) para la abertura numérica contra el almacenamiento óptico del campo alejado, azul, la figura 9 muestra que el espesor de la capa espaciadora puede ser más grande o más pequeño que una cuarta parte -de la longitud de onda, la fi=gura 10 muestra que el punto sobre la capa fuera del foco contiene muchas longitudes de corrida de datos, la figura 11A y la figura 11B muestran que en un medio de almacenamiento de datos ópticos de capas múltiples, las capas de datos están separadas por una capa espaciadora de espesor h, la figura 12 muestra que la señal de CCT para el espesor h del espaciador entre 0.5 y 6 um para el caso del campo alejado ? = 0.405 µp?, NA = 0.85, y n = 1.62, la figura 13 muestra la señal de CCT para el espesor h del espaciador entre 0 y 3 |im para el caso -del campo próximo ? = 0.405 |im, NA = 1.5, y n = 1.62. El espesor mínimo como es escalado de DVD ICCT es hmin = 1.63, la figura 14 muestra el espacio del parámetro de aberración esférica escalado hasta el índice n de refracción del espaciador para el espesor del espaciador mínimo h^n como es escalado del DVD ICC entre 0 y 20 um para el caso del campo próximo ? = 0.405 um, NA entre 0.5, la figura 15 muestra la aberración esférica para los dispositivos ópticos del campo próximo con un lente de sumergimiento sólido (SIL) de germanato de bismuto (BGO) . La aberración esférica está provista para tres valores del índice de refracción de la capa -de cubierta. El valor más bajo es obtenido para el índice de refracción más elevado de la -capa de cubierta, la figura 16 muestra la aberración esférica para los dispositivos ópticos del campo próximo con un lente de sumergimiento sólido (SIL) de germanato de bismuto (BGO) para diferentes índices de refracción del SIL. La aberración esférica es más baja si el SIL y la capa de cubierta tienen la diferencia más pequeña en el índice de refracción, la figura 17A y la figura 17B respectivamente, muestran el principio de operación de un accionador doble en el caso de un almacenamiento óptico de capas múltiples cuando la primera capa de almacenamiento está en el foco (figura 17A) y el hueco de aire es mantenido constante por el movimiento del objetivo como un todo y cuando la cuarta capa de almacenamiento está en el foco (figura 17B) , la figura 18 muestra un diseño de lente de capa doble, que comprende un primer lente (superior) y un SIL. El SIL se hace cónico para permitir una inclinación del disco de 2 mrad o 0.12°. La posición del primer lente puede ser cambiada con respecto al SIL, la figura 19 muestra un acercamiento del disco óptico del foco sobre L0 del diseño de lente de capa doble de la figura 18, la figura 20 muestra una sección transversal de una modalidad posible de un accionador del lente doble para el campo próximo. El mismo está basado sobre el diseño de HNA .(NA elevada) para DV , véase la Ref . [11], la figura 21 muestra que el desenfoque puede ser obtenido moviendo el lente con respecto al SIL, la figura 22 muestra que el desenfoque también puede ser obtenido moviendo el lente colimador de rayo láser con respecto al objetivo, la figura 23 muestra un elemento óptico conmutable basado en un material de electrohumectación (EW) o de cristal líquido (LC) que puede ser utilizado para ajus-tar la longitud focal del sistema óptico. También es posible compensar simultáneamente una cierta cantidad de aberración esférica de esta manera; y la figura 24 muestra un elemento óptico conmutable basado en la electrohumectación o un material -de cristal líquido puede ser utilizado' para ajustar la longitud focal 3el sistema óptico. Aquí el mismo es colocado entre el primer lente y el SIL. También es posible compensar simultáneamente una cierta cantidad de aberración esférica de esta manera. El almacenamiento de datos ópticos de capas múltiples puede tener una capacidad de datos más elevada que la técnica de una sola capa. - Más capas de datos implican que más capas espaciadoras sean requeridas - las capas espadadoras deben ser a. o. revestibles por rotación, esto implica un polímero, - una abertura numérica elevada NA requiere -un índice de refracción n elevado, - n elevado implica una absorción elevada k, - una k elevada requiere un espaciado h pequeño de la capa de datos, - la diafonía requiere capas espaciadoras muy planas, - un espaciado pequeño de las capas de datos permite un medio de datos de capas múltiples a causa de la aberración esférica y la absorción óptica permanecen ambas dentro de ciertos límites. Esto cierra el círculo. Escalamiento del espesor de la capa espaciadora en el caso del almacenamiento de datos ópticos del campo próximo Si el espesor de la capa de cubierta es mucho más pequeño que la profundidad focal Af « ??/ (2NA2) y también la variación del espesor de la capa espaciadora es mucho más pequeña que Ahj = ?/(4?3·) (obsérvese que Ah ~ Af) , entonces la señal del error del hueco puede ser utilizada para controlar tanto el hueco como el foco, por consiguiente, no existe necesidad de la señal de error del foco del tipo de las curvas S, y por consiguiente, no tienen que ser separadas. Si se requiere, el foco y las señales descentradas de la aberración esférica pueden ser derivadas de, por ejemplo, la modulación de RF. Realmente, si la variación del espesor de la capa espaciadora -es mucho más pequeña .que Ahj= ?/(4¾), una cuarta parte de una longitud de onda en el medio de la capa espadadora, entonces no existe una modulación de interferencia de la inter-capa sobre la señal de RF, véase la figura 9. Si la variación del espesor es lo suficientemente pequeña, A « ?/(4?), un régimen de parámetro muy útil para el registro óptico es introducido. Con respecto a la diafonía coherente, nótese que si la variación del espesor de la capa espaciadora Ahj es muy pequeña, parece beneficioso elegir el espesor de la capa espaciadora de tal modo que ocurra un mínimo de interferencia. Para el caso más simple de una abertura numérica pequeña en donde la totalidad de la luz se propaga casi a ángulos rectos hasta las capas de almacenamiento de datos, esto podría implicar que las capas espadadoras tienen un espesor que es un múltiplo de número entero impar i de un cuarto de longitud de onda en el material de la capa espaciadora: hj = i /(4nj). Para un índice de refracción n = 1.70 y una longitud de onda 7^ac = 405 nm, esto podría implicar espesores de ihj « 60i nm, por ejemplo h = 1.37 |Jm para i = 23. En el caso de una abertura numérica elevada, como es considerado aquí, en combinación -con un espesor de la capa espaciadora que se extiende a un número substancial de cuartas partes de las longitudes de onda (i = 23 en el ejemplo) , existe un gran número de bordes de interferencia concéntricos. La intensidad integral de la luz sobre el detector desde -estos bordes, los cuales están alternando entre la interferencia constructiva y destructiva, tiende a promediarse, lo cual implica que la profundidad ? de la modulación de la diafonía coherente será reducida ampliamente para la abertura numérica elevada. En efecto, si m,eff es la capacidad de reflexión efectiva de la capa m/ésima y toda la luz es colectada por el detector, la profundidad de la modulación está dada aproximadamente por: Para una abertura numérica grande, el -espesor exacto de la capa espadadora solamente tendrá un efecto pequeño. Esto deja al ruido incoherente del código del canal sobre la capa fuera del foco como el parámetro de escalamiento más importante. El ruido como un resultado de la diafonía incoherente puede ser estimado por la determinación del número de longitudes de la corrida en el punto fuera del foco sobre la capa adyacente. En la figura 10, el tamaño del punto sobre L0 es estimado cuando el foco está sobre El tamaño del punto A sobre L0 es una función de la abertura numérica Aint interna con respecto a la capa espaciadora, o el ángulo T del rayo marginal interno. A = 7i(htan0)2 si la longitud de bits del canal es T, entonces <T> es de una longitud de la corrida promedio. El número de longitudes de la corrida N<T> iluminada en el lado de afuera del punto del foco es en donde se ha despreciado la estructura del surco del disco. Nótese que el espaciado del surco es casi igual a la longitud de la corrida promedio (para DVD 740 nm, un factor de 1.156 y para BD 320 nm, un factor de 1.290). Nótese también que el área entre los surcos tiene una capacidad de reflexión constante. El ruido incoherente total depende de la relación de la capacidad de reflexión efectiva de las capas L0 y la profundidad de la modulación de las marcas de los datos y la raíz cuadrada de 1/N<T>. Si N<T>, n es el número mínimo de longitud de corridas para obtener una diafonía incoherente suficientemente baja, entonces el espesor mínimo de la capa espadadora está dado por: En la tabla I, el escalamiento del espesor de la capa espadadora está provisto para algunos valores del índice de refracción *de la capa espadadora, la abertura numérica elegida y la longitud -de la corrida escalada hasta el valor de BD. Los casos para DVD y BD se utilizaron para calcular un valor aparentemente adecuado para N<T>,min utilizando el valor para h, el espesor de la capa espadadora conocido. Los números calculados son impresos con negritas, los valores asumidos están impresos de manera normal . Los números con negritas en la última columna proporcionan el espesor requerido mínimo de la capa espaciadora para cinco diferentes conjuntos de parámetros del sistema del campo próximo. Es claro que típicamente hmin < 2 um. Todos los ejemplos dados son para la longitud de onda azul de 405 nm excepto para la hilera inferior, la cual proporciona un ejemplo para el ultravioleta. Este ejemplo muestra que aún en los casos extremos, el espesor mínimo de la capa espaciadora no es mucho más pequeño que un micrón.
Tabla I: Escalamiento del espesor de la capa espaciadora con un ruido incoherente ??3? (nm) n NA <T> <T>/T N<T>, min h (um) (nm) DVD 660 0,60 640 4.8 2543 45 BD 405 0.85 248 " 3.3 12603 25 BNF1.45 405 1.60 1.45 145 3.3 2543 1.93 BNF1.52 405 1.60 1.52 139 3.3 2543 1.30 BNF1.60 405 1.70 1.60 132 3.3 2543 1.37 BNF1.65 405 1.73 1.-65 128 3.3 2543 1.15 UVNF2.42 290 2.55 2.42 62 3.3 2543 0.59 Un ejemplo de diseño, tomando en cuenta la absorción Podría ser probable calcular la absorción óptica del rayo marginal, que por una parte tiene la longitud de la ruta óptica más larga D = 2h/cos T en el material espaciador, y por otra parte es la más importante a causa de que determina la resolución óptica. Si f = I/I0 es la fracción de intensidad o transmisión relativa, se tiene con ??9?/(4p} la longitud de absorción del material, se puede encontrar - ln/ = La parte imaginaria del índice de refracción deduce por: Para el diseño del sistema, la abertura numérica interna NAint es determinada por la elección del ángulo T del rayo marginal interno, véase la figura 10. Subsiguientemente, la NA (externa) es determinada por el índice de refracción n de las capas . Por la elección de la fraoci-ón de transmisión total permisible mínima f del rayo marginal, se puede calcular un espesor óptimo (total) hopt de la(s) capa(s) . espadadora (s) . Este óptimo es un trueque entre la atenuación k y la diafonía incoherente. El siguiente ejemplo es realista: 1) Elíjase T = 70°, n = 1.70, f = 80 % y una longitud de onda ?ß? = 405 nm, entonces las siguientes reglas de diseño de la capa espaciadora son encontradas : 2) Tome el ángulo del rayo marginal interno T = 70°: NAint= sen T = 0.94, NA = nsen T = 1.60, 3) El escalamiento de la longitud de corrida promedio del disco de rayo azul con la abertura numérica proporciona <T> = 210.8/NA. Esto, junto con N<T> = 2543, el número promedio de longitudes de la corrida en el punto fuera del foco para DVD, produce el espesor óptimo: hopt = 6.0xl0~6 Vn2-NA2)/NA2 = 1.37 |Jm 4) La transmisión total del rayo marginal f = 80 %, tomado a un espesor óptimo -es l-doble pasada a NA máximo) : k80%= €.0 x 10~4 NA2/n = 9.0 x 10~4 Nótese que si, por ejemplo, / = 90 % entonces k90% = 0.47 k80%. Resumiendo lo sobresaliente de -este ejemplo, se encuentra que la capa espaciadora tiene un espesor óptimo de h0pt = 1.37 |im. La capa espaciadora debe estar hecha de un material que realmente pueda ser depositado sobre un disco con este espesor. El recubrimiento con rotación de un polímero ofrece la velocidad y exactitud de procesamiento requeridos así como una característica plana suficientemente elevada (?? < 20 nm) y posiblemente una tensión suficientemente baja sobre el substrato (la tensión elevada podría doblar el disco haciendo la superficie dura para seguir a la distancia muy pequeña requerida para el objetivo óptico) . El material debe tener un índice de refracción n = 1.70 y una absorción de k = 9.0 x 10"4. Los materiales poliméricos con especifi-caciones en este intervalo de parámetros ya existen, véase la referencia [16]. Si la absorción real del material elegido podría ser inferior que este valor, debe existir una material -que tenga un índice de refracción más elevado (posiblemente una versión modificada del polímero elegido) , lo cual podría soportar por consiguiente una abertura numérica más elevada, y la cual podría tener un coeficiente de absorción más elevado iue corresponde exactamente con la condición anterior. En un sistema de capas múltiples basado en los parámetros dados en el ejemplo anterior, por ej-emplo con 4 capas y una capa de cubierta, el cual podría tener un espesor total de 7 µp?, la absorción es k = 1.8 x 10~4. El diámetro máximo del punto sobre la capa de cubierta es 39 m cuando la capa inferior está en el foco.
Ejemplo de un sistema de 4 capas En las figuras 11A y 11B es mostrado un medio de almacenamiento de datos ópticos de capas múltiples. En este ejemplo, las 4 capas Lo, L2 y L3, están separadas por capas espadadoras de espesores hi, h2 y h3, respectivamente. La capa de cubierta tiene el espesor h0. En la figura 11A, el rayo láser es enfocado sobre la capa superior, en la figura 11B el mismo es enfocado sobre la capa inferior. Nótese que la distancia de separación entre las capas de almacenamiento es tomada desigual (hi ? h2 ? h3 = i en este caso) , lo cual previene el enfoque indirecto sobre una capa de almacenamiento mientras que se lee otra capa, por ejemplo si se pudiera tomar hi = h2 = h3 entonces, mientras que se lee L3, la reflexión de L2 podría provocar un foco fantasma sobre Li conduciendo a una diafonía incoherente extra. Esto es a causa de que los datos sobre la capa fantasma no están promediados sobre un punto grande . Por consiguiente en las figuras 11A y 11B, un sistema de almacenamiento de datos ópticos para el registro y/o la lectura utilizando un haz de radiación, por ejemplo un rayo láser que tiene una longitud de onda ? = 405 nm, -es mostrado. El rayo láser es enfocado sobre una capa de almacenamiento de datos de un medio de almacenamiento de datos ópticos . El sistema comprende además: - el medio que tiene 4 (m=4) capas de almacenamiento de datos y una capa de cubierta que es transparente al rayo láser enfocado. La capa de cubierta tiene un espesor h0 = 3.0 µp? y un índice de refracción n0 = 1.6. Las capas de almacenamiento de datos están separadas por 3 capas espaciadoras (m-1) que tienen espesores respectivos hi = 2.0 µp?, h2= 4.0 µ?t? y h3 = 2.0 µ?? y los índices de refracción ?3· = 1.60 y k3- = 1.4 x 10"4 (que corresponden a f = 0.80) en donde j = 1, 2 ó 3, - una cabeza óptica, con un objetivo que tiene una abertura numérica NA = 1.44, el objetivo incluye un lente de sumergimiento sólido (SIL) que está adaptado para el registro/lectura a una distancia de trabajo libre más pequeña que ?/10= 40.5 nm desde una superficie más externa del medio y arreglado sobre el lado de la capa de cubierta del medio de almacenamiento de datos ópticos. Desde el lente de sumergimiento sólido, el rayo láser enfocado es acoplado por el acoplamiento de la onda evanescente en el medio de almacenamiento óptico durante el registro/lectura. Cualquiera de hj es mayor que y NA < rij = 1.62 y NA < n0 y b > 10, y la suma de todas las hj es más pequeña que y f = en donde n y k respectivamente son las partes real e imaginaria promedio de los índices de refracción de todas las capas espaciadoras, ponderadas con el espesor de cada capa espaciadora : en donde kj es la parte imaginaria del índice de refracción n-¡ de la capa espaciadora y f es la transmisión de doble pasada solicitada del rayo marginal del haz de radiación enfocado.
Otro conjunto posible de parámetros a una NA de 1.52 es h0 = 3.0 y ¾ = 1.3 µ??, h2 = 2.6 pm y ha = 1.3 |im y los índices de refracción ¾ = 1.60 y kj = 1.3 x 1CT4 (que corresponde a f = 0.80) en donde j = 1, 2 ó 3. La variación del espesor ?? de cualquier capa espaciadora sobre el medio completo satisface el siguiente criterio : El almacenamiento de datos ópticos del campo próximo de capas múltiples es posible a causa de que se pueden utilizar capas delga-das espaciadoras y -de cubierta. Una posible jerarquía de razonamiento se da enseguida: - a causa de que las capas de cubierta y espaciadora son delgadas, las mismas se pueden hacer muy planas. - a causa de que las capas espaciadoras son muy planas, las capas de almacenamiento pueden ser colocadas estrechas conjuntamente sin efectos negativos de la diafonía coherente (es decir las capas espaciadoras pueden ser delgadas) . - a causa de que las capas espaciadoras son delgadas, la aberración esférica de capa a capa es pequeña. - a causa de que las capas son delgadas, las mismas se deja que tengan un coeficiente de absorción óptica k más elevado para una atenuación máxima dada, lo cual a su vez permite un índice de refracción n más elevado (como un resultado de la ley de Kramers-Kronig (fundamental) que relaciona las partes real e imaginaria del índice de refracción por un razonamiento de causalidad) . - a causa de que el índice de refracción es más elevado, ¡el espesor de la capa puede ser aún más pequeño! - a causa de que el índice de refracción es más elevado, la NA es más elevada y por consiguiente la capacidad de los datos es más elevada cuadráticamente . Registro de campo próximo (NF) de doble capa: diafonía coherente (In) , absorción óptica y límites de aberración esférica para el espesor de la capa espaciadora Considérese un sistema de capa doble con la longitud de onda ?, la -abertura numérica NA, el espesor h de la capa espaciadora, y el índice de refracción n de la capa espadadora. La reflexión de las dos capas se supone que va a ser igual en amplitud y fase. Los bordes de interferencia en la pupila se promedian aparte del borde en el centro de la pupila y del borde en el contorno de la pupila. El promedio de los bordes sobre la abertura de colección del lente objetivo conduce a un término en la señal de abertura central, normalizado por la amplitud de la señal, que ocasiona la diafonía coherente (CCT) : en donde Qm es el ángulo polar del rayo marginal en la capa espaciadora, y en donde senc(X) = sen (x)/x. La periodicidad del término eos es ?/? (l+cos0m) , la cual es aproximadamente ?/2? si NA es suficientemente pequeña, y esto se debe a la diferencia -de la longitud de la ruta 2h . La periodicidad que aparece -en el término sene está relacionada con la diferencia <le fase entre el borde central y el exterior y tiene una periodicidad ?/?(1-cosOm) , la cual está relacionada con la profundidad focal dentro de la capa espaciadora, es decir el perfil de intensi-dad axial es: la cual tiene su primer cero en z = ?/? (l-cosOm) . Para una NA suficientemente pequeña se encontró que la profundidad focal ?/?(1-??????) es aproximadamente 2??/??2. Una gráfica de la señal de CCT para el caso del campo alejado ? = 0.405 um, NA = 0.85, n = 1.62 es mostrada en la figura 12. En este caso, el factor eos oscila mucho más rápido que el factor sene. La dependencia de la señal de CCT sobre el .espesor de la capa espadadora es minimizada por lo tanto en los puntos cero de la función sene. Estos son encontrados si la diferencia de la longitud de la ruta 2h es un número entero i veces la profundidad focal /n(l-cos0m) . Para el caso del campo próximo, la periodicidad del factor eos es comparable con la periodicidad del factor sene, dado para ? = 0.405 µ???, NA = 1.5, n = 1.62, una gráfica semejante a la figura 13. Claramente, la receta previa (2h = ??/? (l-cos6m) ) ya no es útil de ninguna manera. Una receta diferente no es directa así. Por ejemplo, la dependencia del espesor de la capa espadadora h es mínima si h es elegido de tal modo que la señal de CCT sea mínima o máxima. Los requerimientos para la característica plana son, por ejemplo, que la variación ?? debe ser suficientemente pequeña comparada con la más pequeña de las dos periodicidades, ?/?(1+??e?p?) , es decir: Ah= ½—— 8«(l+cos(0B) la cual evalúa h con respecto a Ah < 23 nm. El espesor mínimo de la capa espaciadora como es escalado desde el DVD de capa doble, que toma en cuenta el ruido debido a los datos aleatorios en la capa fuera del foco (diafonía incoherente, ICCT) , es: y NA < ¾ y NA < n0 y b > 10, preferentemente b > 15. Un primer espesor máximo, práctico, de la capa espaciadora es a. o. requerido por la absorción del material espaciador (otra razón es la uniformidad del espesor, absoluta, que es me or para las capas más delgadas) . Para una transmisión total del rayo marginal de f = 80 % (doble pasada a ?p,) , se encuentra: Zmtk en donde n y k respectivamente son las partes real e imaginaria de los índices de refracción de todas las capas espaciadoras, ponderadas con el espesor de cada capa espaciadora: en donde kj es la parte imaginaria del índice de refracción de la capa espadadora y f es la transmisión de doble pasada requerida por el rayo marginal del haz de radiación enfocado, k está relacionado con el coeficiente de extinción por 8 lnl0 Es importante señalar que los materiales con un índice de refracción elevado n también tienen una k elevada. A partir de lo anterior se deduce que k < 6 x 10~4 NA2/n = 8.3 X 1CT4. Esta regla es para la mayoría de los materiales orgánicos (es decir, polímeros que se pueden recubrir por rotación) en el caso de que se requiera que n > 1.7. Otro espesor de la capa espaciadora, máximo, práctico, es requerido por la cantidad de la aberración esférica inducida por la capa espaciadora cuando -el foco del rayo láser es movido desde una capa de datos hasta la siguiente capa de datos. Desde un punto de vista práctico, utilizando elementos ópticos variables adicionales en la ruta de luz, es posible corregir para solamente una cantidad limitada de la aberración esférica, del orden de aproximadamente 250 miliondas RMS (raíz cuadrada promedio) . La aberración residual esférica sobre cada capa debe ser menor que aproximadamente +_ 30 miliondas RMS para garantizar una aberración total suficientemente baja -de la ruta de luz total .
Para un lente y un haz de abertura numérica NA enfocado desde un medio con un índice de refracción ¾ (el SIL) en una capa de índice de refracción n2 y, la aberración esférica de la onda frontal de RMS por el -espesor h está dada por en la cual las variables (que tienen el significado de algunos promedios de aberración sobre la pupila del lente) están -dadas por (/ )-/ ^2' Estas ecuaciones pueden ser escaladas con respecto al índice de refracción de la capa espadadora, por ejemplo por la introducción de los parámetros m' = ns/nj y s' = NA/n . En la figura 14, la aberración esférica para algunos valores de m' está dada para un espesor hmin como se encuentra a partir de la diafonía incoherente del DVD. El eje horizontal superior proporciona nesPaciaciorhniin = nhmin como se encontró a partir de la diafonía incoherente del DVD, la cual es una función simple de s'= NA/n-¡, el eje horizontal inferior. Un valor de 60 p?? RMS de aberración esférica es justo tolerable para un sistema de doble capa. Equivalentemente, un valor de 15 p?? RMS de aberración esférica es justo tolerable para un sistema de 4 capas . En ambos casos se obtiene un máximo de + 30 ??? RMS de aberración esférica por capa. Como se puede observar de la figura 14, una relación pequeña mj es preferida: m' < 1.2 o preferentemente m' < 1.02. La tabla II proporciona la aberración esférica de RMS para algunos valores de la NA y tanto la capa espaciadora n2 como el índice de refracción del SIL ns. Una capa espaciadora típica puede tener un espesor de 1.4 mieras y un índice de refracción nj = 1.7. Si el índice de refracción de SIL ns = 1.9, la tabla muestra que la aberración esférica es A40= WRHS = 36.95x1.4/2 = + 26 miliondas . Nótese .que .esto si-gnifica que no se requiere ningún medio de compensación de la aberración esférica adicional en el ejemplo dado.
Tabla II. : Aberración esférica (G??/µt?) RMS (A40) a ? = 405 nm n2 1.60 1.70 1.73 (espaciador) NA 1.45 1.50 1.55 1.55 1.60 1.65 1.55 1.60 1.65 ni (SIL) 2.210 42.83 58.68 84.76 43.49 59.31 85.36 36.59 48.90 67.80 2.086 38.98 53.85 78.67 38.13 52.59 76.85 31.41 42.42 59.62 1.900 30.63 43.18 64.89 26.03 36.95 56.34 19.72 27.35 39.92 Aberración esférica en el caso del almacenamiento de datos ópticos del campo próximo Se mostrará que la cantidad de aberración esférica para un sistema óptico de campo próximo de capas múltiples, debido a la capa de cubierta y las capas espaciadoras, puede ser mantenida dentro de límites aceptables (véase también la referencia [14] ) . Una aberración total de 71 p?? OPD RMS se considera que va a ser una difracción limitada. La aberración esférica debe ser distintivamente menor que este número. En el sistema de BD, la aberración esférica total es 250 p?? OPD RMS, y se requiere la compensación activa por ejemplo, por una celda de cristal líquido. Parece razonable suponer jue es posible compensar una cantidad de 250 ?t?? OPD RMS de aberración esférica en los sistemas de campo próximo, y será utilizada como un punto de referencia. En la figura 15 , la aberración esférica a la longitud de onda azul (405 nm) es mostrada para los dispositivos ópticos del campo próximo con un lente de sumergimiento sólido (SIL) de germanato de bismuto (BGO) . La aberración esférica está dada para tres valores del índice de refracción de la capa de cubierta. Se muestra que el valor más bajo es obtenido para el índice de refracción más elevado de la capa de cubierta. Para un índice de refracción n = 1.7, y la abertura numérica NA = 1.6, se encuentra 60 p??/µ?? OPD RMS de aberración esférica. Esto limita el espesor del montón de capas múltiples (la capa de cubierta más las -capas espaciadoras) a aproximadamente 250/60 - 4.2 µp?. En la figura 16, la aberración esférica en la longitud de onda azul (405 nm) es mostrada para los dispositivos ópticos del campo próximo con un lente de sumergimiento sólido hecho de SF66 con un índice de refracción n = 2.007 y un cristal con un índice de refracción n = 1.9. La aberración esférica está dada para dos valores del índice de refracción de la capa de cubierta. Para un índice de refracción de la capa -de cubierta n = 1.7, esto limita el espesor del montón de capas múltiples a aproximadamente 250/36 ~ 70 µ??. Esto podría ser suficiente para fabricar un disco de 4 capas con capas espaciadoras de 1.37 |om y una capa de cubierta de 1.5 jjm. Los resultados tanto de la figura 15 como de la fi-gur-a 16 muestran que el valor más bajo es obtenido para -el índice de refracción más elevado de la capa de cubierta. Nótese que el escalamiento de la aberración esférica para el disco del campo próximo (NF) no es directamente intuitivo si los valores del campo alejado (FF) son conocidos, véase la figura 8 , en donde se encuentra para el disco de rayo azul (a la misma longitud de onda) un valor de 10 p??/µp? OPD RMS, el cual para una capa espaciadora de 25 µ?? se multiplica hasta 25 pm x 10 ???/µ??? = 250 ??? para un disco de rayo azul de doble capa. Los datos en la figura 15 y la fi-gura 16 , que fueron calculados utilizando los resultados teóricos de la Ref [14] , muestran valores mucho más bajos para la aberración esférica que los que la extrapolación de los datos en la figura 8 podrían haber sugerido (la aberración parece -que diverge más allá de NA = 1 ) . Esto puede ser rastreado de regreso hasta el hecho evidente que es el ángulo T en lugar de la abertura numérica NA = n sen T el que -determina la aberración (véanse también la remarcación hecha alrededor de la abertura numérica con relación a la figura 3 ) . Los datos mostrados en la figura 15 y la figura 16 también sugieren que la diferencia del índice de refracción entre SIL y la cubierta se debe hacer pequeña para obtener -una aberración esférica baja, y que los valores inferiores de 30 p?/µp? OPD RMS deben ser posibles . Esto es observado más claramente en la figura 14 , en donde para m = 1 se encuentra 50 = 0. El espesor de la capa espaciadora típicamente será menor que 2 µ??, la cual se multiplica a 2 60 ??? para un disco del campo próximo de doble capa. En el caso de que el índice de refracción de la capa de cubierta polimérica y la capa espaciadora sea elegido para que sea n = 1.7, el SIL debe tener preferentemente un índice de refracción de n = 1.7 también. Para obtener una abertura numérica elevada del objetivo, puede ser deseable sin embargo un valor más elevado del índice de refracción de SIL. Ejemplo: Sistema del campo próximo para capa doble NA = 1.6 sobre una sola capa NA = 2.0 Asuntos de interés para la doble capa NA ~ 1.6: - la variación del espesor crítico para la capa de cubierta y la capa espaciadora, - la ruta de luz y la complejidad del lente objetivo (salto del foco, aberración esférica) , - la disponibilidad de los polímeros que se pueden recubrir por rotación con un índice de refracción elevado {n > 1.7) . El primero de los asuntos anteriores ha sido resuelto al inicio de esta descripción de la invención, los otros dos serán descritos posteriormente. Ninguno de estos asuntos parece ser un problema fundamental . Beneficios para una capa doble NA ~ 1.6: Comparado -con -un sistema de una sola capa NA = 2.?, un sistema de capa doble con NA = 1.6 puede tener 28 % más capacidad. Espaciado polimérico para NA = 1.6 comparado con el espaciador depositado catódicamente para NA = 2.0: + capas con varios espesores de |im no son un problema con los polímeros + espaciadores poliméricos anchos provocan una tensión muy pequeña (menos flexión del disco) + recubrimiento por rotación mucho más rápido que la deposición catódica. Cubierta polimérica para NA ~ 1.6 comparada con la cubierta depositada catódicamente para NA ~ 2.0: + polímeros tienen una conductividad térmica inferior, esto implica una temperatura superficial inferior sobre el disco de cambio de fase + capas con diversos espesores de um no son un problema con los polímeros + cubiertas de polímero grueso provocan una tensión muy pequeña (menor flexión del disco) + recubrimiento por rotación mucho más rápido que la deposición catódica + sensibilidad reducida a ralladuras pequeñas. Dimensiones de las muescas y canales para NA ~ 1.6 comparado con NA « 2.0: + creación del -disco matriz más fácil y más rápido + duplicación más fácil + margen de des-rastreo más grande, 1.25 x ganancia de DC más pequeña para el servomecanismo + efectos de cambio de fase más grandes comparado con los cristalitos de cambio de fase + difracción más eficiente para el punto polarizado de TE (y TM) . Beneficios de lentes objetivo NA ~ 1.6 comparado con lentes de NA « 2.0: + hueco de aire más grande (40 nm contra 25 nm) permitido para la misma eficiencia de acoplamiento de NF + error del hueco de aire residual más grande + márgenes de fabricación del lente más anchos + punto más grande para NA = 1.6: mayor potencia de lectura que NA *= 2.0 (mejor SNR) + frecuencia de corte TF 1.25 x más pequeña: ruido medio menos integrado, mejor SNR. Control del foco estático Dado que el espesor total h de la capa de cubierta y un número m de capas espadadoras tienen una variación del espesor suficientemente pequeña, A = Ahí + -?3¾ + ... + Ahm, y que su espesor combinado varía en menos de 20-50 nm, se propone una corrección estática de la longitud focal para compensar las variaciones del espesor de la capa de cubierta más la capa espadadora, combinadas, además de la corrección del hueco de aire dinámico. El propósito es que la capa de datos (de almacenamiento) esté en el foco y al mismo tiempo el hueco de aire entre el "SIL y la capa de cubierta sea mantenido constante de modo que sea garantizado un acoplamiento evanescente apropiado. La posición del objetivo óptico debe ser ajustada de acuerdo con alguna señal de error del hueco para mantener el ancho del hueco constante hasta dentro de menos de 5 mm. Una capa de cubierta y una capa espadadora combinadas con una variación del espesor substancialmente menor que tanto el ancho focal como una cuarta parte de la longitud de onda en la capa espaciadora, eliminan la necesidad del control del foco dinámico del objetivo que es requerida de otra manera además del servomecanismo para el hueco, véase la solicitud de patente europea presentada simultáneamente por el presente con el número de referencia PHNL040460. Sólo un control del foco estático y una corrección de la aberración esférica para adaptarse a la variación de disco a disco es deseable. Esto puede ser realizado optimizando la profundidad de modulación de una señal conocida, por ejemplo desde un surco delantero. Por -ejemplo, un lente objetivo comprende dos elementos que pueden ser desplazados axialmente para ajustar la longitud focal -del par sin cambiar substancialmente el hueco de aire. El hueco de aire puede ser ajustado entonces moviendo el objetivo como un todo, véanse las figuras 17A y 17B. El hueco de aire es mantenido constante (el SIL controlado para que siga la superficie del disco) pero por el lente es desplazado para alcanzar el foco sobre la cuarta capa del almacenamiento. En general, permanecerá una cierta cantidad de aberración esférica permitirá, en algunos -casos, el diseño óptimo del sistema de lentes, la combinación de la capa de cubierta y la capa espaciadora, satisfarán los requerimientos del sistema, en otros casos el ajuste activo de la aberración esférica será requerido y se tendrán que tomar medidas adicionales . Nótese que la solicitud de patente europea presentada simultáneamente por el presente solicitante con los números de referencia PHNL040460 y PHNL040461, no sólo aplican a un sistema óptico de una sola capa, sino también a un sistema óptico de capas múltiples . índice de refracción elevado de los polímeros: un ejemplo de n > 1.7 Los polímeros de índice -de refracción elevado existen con un índice -de refracción tan elevado como n = 1.9, véanse por ejemplo los materiales hechos por Brewer Science Inc. Los compuestos más interesantes para la solicitud de la presente invención parece que vienen de las así llamadas poliimi-das . La absorción -óptica de la luz a una longitud de onda de 405 nm es elevada, pero para algunos materiales es lo suficientemente baja para que sea aplicable dentro del régimen del espesor como está indicado por esta descripción de la invención. El material debe tener un índice de refracción n = 1 . 70 y una absorción de k = 9 . 0 x 10~4 . Los materiales poliméricos con especificaciones en este intervalo de parámetros ya existen, véase la Ref . [16] . Para la conversión entre las cantidades de absorción k (la parte imaginaria del índice de refracción) y a (el coeficiente de extinción) se puede utilizar la siguiente ecuación: a= Ank MQ =0.289— (crn1} ^ 1 metros. ? ? Lente objetivo NF de capa doble: ejemplo de diseño óptico NA = 1 . 5 Este diseño, utilizado aquí como un ejemplo de factibilidad, se hizo por el solicitante, véanse la figura 19 y la figura 20 . Parámetros supuestos para el diseño: - Lente moldeado de vidrio para longitud de onda de 405 nm - NA = 1 . 5 - espesor de la capa de cubierta 3 um (n = 1 .62 ) - Espesor de la capa espaciadora 3 |im (n = 1 .62 ) - salto del foco desde la capa de datos L0 hasta Li con un hueco de aire constante.
El salto del foco requiere: - cambio de la posición colimadora, - cambio de la distancia entre el primer lente y SIL. Foco sobre L0: NA = 1.50,· OPD = 0 ??? R S, Dist. del conjugado = infinito Foco sobre La: NA = 1.53, OPD = 14 t?? RMS, Dist. del conjugado = -78 MI . Tolerancias para 15 p?? OPD RMS: campo: ?f= 0.22°, descentramiento del eje de SIL: Ar = 7 µp?, espesor de SIL: At = 12 um, descentramiento asférico: Ar = 1.0 µp?. La tolerancia del espesor de BGO SIL es muy grande, el margen de descentramiento asférico es estrecho pero factible. Este ejemplo muestra que un lente del campo próximo de doble capa es factible. Ejemplos típicos de lentes, correctores y rutas de luz {véase también PHNL040460) Un accionador de lente doble ha sido diseñado, véase la fig. 20 y ref. [11], el cual tiene un motor Lorentz para ajustar la distancia entre los dos lentes dentro del objetivo registrador. El montaje de un lente -como un todo se ajusta dentro del accionador. El accionador de lente doble consiste de dos bobinas que son enrolladas en direcciones opuestas, y dos magnetos magnetizados radialmen e. Las bobinas son enrolladas alrededor del sujetador del lente objetivo y este sujetador es suspendido en dos muelles . Una corriente a través de las bobinas en combinación con el campo de dispersión de los dos magnetos conducirá a una fuerza vertical que moverá el primer lente objetivo hacia o apartándose del SIL. Un diseño del campo próximo puede parecer semejante al dibujo en la figura 21. Las modalidades alternativas con respecto a una mostrada en las figuras 11, 17, 18, 20 y 21 para cambiar la posición focal del sistema comprenden, por ejemplo, el ajuste del lente colimador de rayo láser, véase la figura 22, o un elemento óptico conmutable basado en el material cristalino líquido o la electrohumectación, véanse las figuras 23 y 24 y también la Ref. [7]. Estas medidas, por supuesto, pueden ser tomadas simultáneamente. Referencias [1] Ferry Zijp y Yourii V. Martynov, "Static tester for characterization of optical near-field coupling phenomena", in Optical Storage and Information Processing, Proceedings of SPIE 4081, pp. 21-27 (2000). [2] Kimihiro Saito, Tsutomu Ishimoto, Takao ondo, Ariyoshi Nakaoki, Shin Masuhara, Motohiro Furuki y Masanobu Yamamoto, "Readout Method for Read Only Memory Signal and Air Gap Control Signal in a Near Field Optical Dis-c System", Jpn. J. Appl. Phys. 41, pp. 1898-1902 (2002). [3] Martin van der Mark y 'Gavin Phillips, " (Squeaky clean) Hydrophobic disk and objetive", (2002); véase la publicación de solicitud patente internacional WO 2004/008444-A2 (PHNL0200666).. [4] Bob van Someren; Ferry Zijp; Hans van Kesteren y Martin van der Mark, "Hard coat protective thin cover layer stack media and system", véase la publicación de la solicitud de patente internacional 2004/008441-A2 (2002) (PHNL0200667) . [5] TeraStor Corporation, San José, California, USA, "Head including a heating element for reducing signal distortion in data storage systems", US 6,0-69,853 (8 de enero, 1999) . [6] Wim Koppers, Pierre Woerlee, Hubert Martens, Ronald. van den Oetelaar y Jan Bakx, "Finding the optirnal focus-offset for writing dual layer DVD+R/+RW: Optimised on pre-recorder data", (2002); véase la publicación de la solicitud de patente internacional WO 2004/086382-Al . [7] Tom D. Milster, Y. Zhang, S- Park y J-S. Kim, "Advanced lens design for bit-wise volumetric optical data storage", resumen técnico p. 270-271, ISOM 2003. [8] Imation Corporation, Oakdale, MN (USA) , "Rewritable Optical Data Storage Disk Having Enhanced Flatness", US 6,238,763. [9] F. Zijp, R. J. M. Vullers, H. W. van Kesteren, M. B. van der Mark, C. A. van den Heuvel, B. van Someren, y C. A.
Verschuren, "A Zero-Fiel-d MAMMOS recording system ith a blue láser, NA = 0.95 lens, fast magneti-c coil and thin -cover layer", OSA Topical Meeting: Optical Data Storage, - Vancouver, 11-14 de mayo .del 2003. [10] Piet Vromans, ODTC, Philips, véase la publicación de la solicitud de patente internacional WO 2004/-064055-A1. [11] Y. V. Martynov, B. H. W. Hendriks, F. Zijp, J. Aarts, J.-P. Baartman, G. van Rosmalen J. J. H. B. Schleipen y H. van Houten, "High numerical aperture optical recording: Active tilt correction or thin cover layer?", Jpn. J. Appl . P ys . vol. 38 (1999) pp. 1786-1792. [12] Borrado [13] B. J. Feenstra, S. Kuiper, S. Stallinga, B. H. W. Hendriks, R. M. Snoeren, "Variable focus lens", véase la publicación de la solicitud de patente internacional WO 2003/069380-A1. S. Stallinga, "Optical scanning device ith a selective optical diaphragm", patente US 6707779 Bl. [14] Several optical wavefront aberration compensators: S. Stallinga, "Optical scanning device", véase la publicación de la solicitud de patente internacional WO 2004/029949-A2. B. H. W. Hendriks, J. E . de Vries, S. Stallinga, "Optical scanning device" , véase la publicación de la solicitud de patente internacional WO 2003/049095-A2 ,A3. B. H. W. Hendriks, S. Stallinga, H. van Houten, "Optical scanning device", patente US 6567365 Bl. J.J. Vrehen, J. Wals, S. Stallinga, "Optical -Scanning head" , Patente US 65S6717 B2.
[15] K. Osato, S. Kai, Y. Takemoto, T. Nakao, . Nakagawa, A. ouc iyama, K. Aratani, "Phase Transition Mastering for Blu Ray ROM disc", OSA Topical Meeting: MDl, Optical Data Storage, Vancouver, 11-14 de mayo del 2003. [16] Tony Flaim, Yubao Wang, y Ramil Mercado (Brewer Science Inc . ) "High Refractive Index Polymer Coatings for Optoelectronics Applications", SPIE Proceedings of Optical Systems Design 2003. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos para registro y/o lectura, que utiliza un haz de radiación que tiene una longitud de onda ?, enfocado sobre una capa de almacenamiento de datos de un medio de almacenamiento de datos ópticos, que comprende: - el medio que tiene m capas de almacenamiento de datos donde m > 2 y una capa de cubierta que es transparente con respecto al haz de radiación enfocado, la capa de cubierta tiene un espesor o y un índice de refracción n0, las capas de almacenamiento de datos están separadas por m-1 capas espaciadoras que tienen espesores respectivos hj e índices de refracción nj, en donde j= 1,..., m-1, - una cabeza óptica, con un objetivo que tiene una abertura numérica NA, el objetivo incluye un lente de sumergimiento sólido que está adaptado para registrar/Leer a una distancia de trabajo libre más pequeña que ?/10 desde una superficie más externa del medio y arreglado sobre el lado de la -capa de cubierta del medio de almacenamiento de -datos ópticos, y desde la cual el lente de sumergimiento sólido con el haz de radiación enfocado es acoplado por el acoplamiento de la onda evanescente en el medio de almacenamiento óptico durante el registro/lectura, caracterizado porque, cualquiera de hj es mayor que y NA < nj y NA < n0 y b > 10, preferentemente b > 15, y la suma de todas las hj es más pequeña que en donde n y k respectivamente son las partes real e imaginaria promedio de los índices de refracción de todas las capas espadadoras, ponderadas con el espesor de cada capa espadadora: en donde kj es la parte imaginaria del índice de refracción n de la capa espaciadora y f es la transmisión de doble pasada requerida del rayo marginal del haz de radiación enfocado . 2. Un sisfcema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porgue m = 2 corresponde a un medio con una capa espadadora.
  3. 3. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porgue la variación del espesor Ah de cualquier capa espaciadora sobre el medio total satisface el siguiente criterio : ? Ah <
  4. 4. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la variación del espesor Ah. de cualquier capa espaciadora sobre el medio completo satisface el siguiente criterio:
  5. 5. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3, ó 4, caracterizado porque NA es más grande que 1.5.
  6. 6. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualqui-era de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque max es reemplazado por la siguiente fórmula y el índice de refracción del lente de sumergimiento sólido nSIL es ns y el índice de refracción de -cualquiera de las capas .espadadoras es nj : en la cual las variables tienen el siguiente gnificado : (//)-/ * · y RMS es la aberración esférica de la onda frontal de la raíz cuadrada promedio máxima. -
  7. 7. Un sistema de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque WRMS < 250 ???, preferentemente < 60 ???, más preferentemente < 15 p??.
  8. 8. Un medio de almacenamiento de datos ópticos para registro y lectura utilizando un haz de radiación enfocado -que tiene una longitud de onda ? y una abertura numérica NA que comprende al menos: - m capas de datos de almacenamiento en donde m > 2, xana capa de cubierta que es transparente al haz de radiación enfocado, la capa de cubierta tiene un espesor h0 y un índice de refracción no, las capas de almacenamiento de datos están separadas por m-l capas espaciadores que tienen espesores respectivos h e índices de refracción ¾, en donde j= 1,..., m-l, caracterizado porque, cualquiera de ]¾,..., hm-i es mayor que y NA < nj y NA < n0 y b > 10, preferentemente b > 15, y la suma de todas las hj es más pequeña que "° Snnk en donde n y k respectivamente son las partes real e imaginaria promedio de los índices de refracción de todas las capas espadadoras, ponderadas con el espesor de cada capa espadadora en 'donde k es la parte imaginaria del índice de refracción n de la -capa espadadora y f es la transmisión -de doble pasada requerida del rayo marginal del haz de radiación enfocado. _____
  9. 9. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque m = 2 corresponde a un medio con un capa espaciadora.
  10. 10. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque la variación del espesor ?? de cualquier capa espaciadora sobre el medio completo satisface el siguiente criterio:
  11. 11. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la variación del espesor ?? de cualquier capa espaciadora sobre el medio completo satisface el siguiente criterio:
  12. 12. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8, 9, 10 u 11, caracterizado porque n es mayor que 1.5.
  13. 13. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8-12, caracterizado porque hmax es reemplazado por la siguiente fórmula y el ndi-ce de refracción del lente de sumergimiento sólido nSiL es ns/ y el índice de refracción de cualquiera de las capas espaciadoras es n : cual las variables tienen el siguiente (//)-»/ Y RMS es la aberración esférica del frente de la onda de la raíz cuadrada promedio máxima.
  14. 14. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque WRMS < 250 ???, preferentemente < 60 p??, más preferentemente < 15 p??.
  15. 15. un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8-14, caracterizado porque las capas espaciadoras comprenden una poliimida substancialmente transparente al haz de radiación.
  16. 16. Un medio de almacenamiento de datos ópticos de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la poliimida se puede curar con rayos UV.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073053A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Tdk Corp 光記録媒体
JP4622454B2 (ja) 2004-10-28 2011-02-02 Ｔｄｋ株式会社 多層光記録媒体
WO2007066258A2 (en) * 2005-12-06 2007-06-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Air gap servo for optical recording
JP4994178B2 (ja) * 2006-10-10 2012-08-08 パナソニック株式会社 光記録媒体、情報記録または再生方法、および情報記録または再生装置
WO2008047741A1 (fr) 2006-10-20 2008-04-24 Panasonic Corporation Dispositif d'enregistrement/reproduction optique d'informations, procédé d'enregistrement/reproduction optique d'informations et circuit de commande
EP2051251A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-22 Bayer MaterialScience AG Disc shaped high density recording medium
EP2256728B1 (en) * 2008-03-18 2012-09-05 Panasonic Corporation Optical recording/reproduction method, optical recording/reproduction device and program
JP5307128B2 (ja) * 2008-05-23 2013-10-02 パナソニック株式会社 光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズ
KR20100049973A (ko) * 2008-11-04 2010-05-13 삼성전자주식회사 호환형 근접장 광 기록/재생장치
US20100118685A1 (en) 2008-11-12 2010-05-13 Yoshiaki Komma Optical recording medium, manufacturing method for optical recording medium, information recording/reproducing method and information recording/reproducing device
WO2010055646A1 (ja) 2008-11-12 2010-05-20 パナソニック株式会社 光記録媒体及び光情報装置
WO2010055645A1 (ja) * 2008-11-13 2010-05-20 パナソニック株式会社 光記録媒体及び光情報装置
TWI416275B (zh) * 2010-06-11 2013-11-21 Ind Tech Res Inst 曝光系統及其調校方法
KR102133320B1 (ko) * 2015-10-09 2020-07-14 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 검사 및 계측을 위한 방법 및 장치

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125750A (en) * 1991-03-14 1992-06-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical recording system employing a solid immersion lens
US7286153B1 (en) * 1991-10-11 2007-10-23 Hitachi, Ltd. Three-dimensional recording and reproducing apparatus
US5497359A (en) * 1994-08-30 1996-03-05 National Business Machines Corporation Optical disk data storage system with radiation-transparent air-bearing slider
JPH08315404A (ja) * 1995-05-18 1996-11-29 Sony Corp 光学ピックアップ装置
US6192022B1 (en) * 1997-05-23 2001-02-20 U.S. Philips Corporation Focusing a light beam more than thirty focal depths from the aplanatic point with a plano-convex lens
US7221632B2 (en) * 2001-07-12 2007-05-22 Burstein Technologies, Inc. Optical disc system and related detecting methods for analysis of microscopic structures
KR100633590B1 (ko) * 2002-02-25 2006-10-16 송태선 광기록매체의 두께 편차를 보상할 수 있는 광픽업 장치
JP2004227622A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Toshiba Corp 光記録媒体および光記録再生方法
JP2008508652A (ja) * 2004-07-27 2008-03-21 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 光学走査装置のための初期焦点最適化
WO2007117082A2 (en) * 2006-04-11 2007-10-18 Lg Electronics Inc. Recording and reproducing apparatus, recording and reproducing method, and method of determining type of recording medium
JP2009535753A (ja) * 2006-04-25 2009-10-01 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 近接場光記録装置と、近接場光記録装置を動作させる方法

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