UA77213C2

UA77213C2 - Method of multilevel multilayer optical recording and optical reading of information

Info

Publication number: UA77213C2
Application number: UA20040503663A
Authority: UA
Inventors: Viktor Volodymyrovyc Demiokhin
Original assignee: Do Regional Branch Of The Acad; Viktor Volodymyrovyc Demiokhin
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2006-11-15

Abstract

The proposed method of multilevel multilayer optical recording and optical reading of information by laser radiation consists in applying multilevel coating layers with phase microrelief between the information layers of a transparent optical disk, which contain pits filled with photochrome, and arranging each element of the signalogram over the corresponding pit filled with photochrome. The number of the coating layers with phase microrelief may differ from the number of the information layers. The formation of the phase microrelief of each multilevel coating layer is accomplished by using holograms, which a synthesized by a computer, which present geometric microrelief or microrelief of the refraction coefficient, and laser radiation with a wavelength that, for the purpose to prevent distortions when recoding signals, differs from the wavelength used in forming pits. The reading of signals from the information layers and the reading of signalograms are accomplished at different laserradiation wavelengths. The proposed method allows the capacity of an optical disk to be increased.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до обчислювальної техніки, зокрема, до техніки запису й відтворення інформації оптичним 2 випромінюванням і може бути використаний при записі на оптичних носіях інформації комп'ютерів, пристроїв аудіо- і відеозапису.The invention relates to computer technology, in particular, to the technology of recording and reproducing information by optical 2 radiation and can be used for recording on optical data carriers of computers, audio and video recording devices.

Є відомий спосіб багаторівневого оптичного запису за допомогою фазового кодування побітової інформації у вигляді геометричного мікрорельєфу і/або мікрорельєфу показника переломлення світла, що дозволяє записати в кожнім елементі сигналограми порядку 10біт двійкових даних. Мікронеоднорідності, за допомогою яких здійснюється багаторівневий запис, мають 2 градацій оптичних товщин пі, де п - показник переломлення, | - товщина шару |1)Ї. Для вимірів фази або оптичної різниці ходу інтерферуючих хвиль такого запису використовуються інтерференційні мікроскопи з модуляцією фази опорної хвилі (2) чи гетеродинне детектування світлових імпульсних сигналів ІЗ). Число інформаційних шарів при цьому досягає К-7.There is a known method of multi-level optical recording using phase coding of bitwise information in the form of geometric microrelief and/or microrelief of the refractive index of light, which allows recording in each element of the signalgram the order of 10 bits of binary data. Microinhomogeneities, with the help of which multi-level recording is carried out, have 2 gradations of optical thickness pi, where n is the refractive index, | - layer thickness |1)Й. To measure the phase or the optical difference of the course of interfering waves of such recording, interference microscopes with modulation of the phase of the reference wave (2) or heterodyne detection of light pulse signals (IR) are used. At the same time, the number of information layers reaches K-7.

Цей спосіб не дозволяє записати великий об'єм інформації через те, що число інформаційних шарів 79 обмежене.This method does not allow recording a large amount of information due to the fact that the number of information layers 79 is limited.

Є відомий спосіб багаторівневого оптичного запису за допомогою фазового кодування побітової інформації у вигляді геометричного мікрорельєфу і/або мікрорельєфу показника переломлення світла. На органічний фотополімерний матеріал шару впливають за допомогою променя записуючого лазера визначеної довжини хвилі й потужності. У результаті змінюється оптична товщина мікрообласті |З).There is a known method of multi-level optical recording using phase coding of bit information in the form of geometric microrelief and/or microrelief of the refractive index of light. The organic photopolymer material of the layer is affected by a recording laser beam of a certain wavelength and power. As a result, the optical thickness of the microregion |Ж) changes.

Однак відомий спосіб також не дозволяє-значно збільшити інформаційну ємність оптичних носіїв інформації.However, the known method also does not allow to significantly increase the information capacity of optical media.

Найбільш близьким по технічній сутності і результату є спосіб багатошарового оптичного однорівневого запису інформації за допомогою дії променя записуючого лазера визначеної довжини хвилі і потужності на заповнені фотохромом елементи-піти інформаційних шарів прозорого оптичного диска (Рісогезсепі Мийіауег різкК, ЕМО). Лазерний промінь направляють в елемент-піт, заповнений фотохромом таким чином, що в осередку с 29 утворюється несуча інформацію структура, інформація якої зчитується при її опроміненні збуджуваним Ге) флуоресценцію опроміненням. |4, 5).The closest in terms of technical essence and result is the method of multi-layer optical one-level recording of information using the action of a recording laser beam of a certain wavelength and power on photochromic-filled pit elements of the information layers of a transparent optical disk (Risogezhsepi Miyiaueg zadikK, EMO). The laser beam is directed into the pit element filled with photochrome in such a way that an information-carrying structure is formed in cell c 29, the information of which is read when it is irradiated with excited He) fluorescence irradiation. |4, 5).

Однак цей спосіб також не дозволяє записувати на одному оптичному диску великий об'єм інформації через те, що кожний елемент-піт несе лише один біт двійкової інформації.However, this method also does not allow recording a large amount of information on one optical disk, due to the fact that each pit element carries only one bit of binary information.

Задачею винаходу є удосконалення відомого способу багатошарового запису інформації шляхом доповнення о його способом багаторівневого фазового запису для підвищення інформаційної ємності прозорого оптичного -- диска.The task of the invention is to improve the known method of multi-layer recording of information by supplementing it with the method of multi-level phase recording to increase the information capacity of a transparent optical disc.

Поставлена задача вирішується таким чином. У відомому способі запису інформації, за допомогою дії см променя записуючого лазера визначеної довжини хвилі і потужності на заповнені фотохромом елементи-піти ї- інформаційних шарів прозорого оптичного диска, відповідно до винаходу, між цими шарами і/або на поверхні оптичного диска формують багаторівневі шари з фазовим мікрорельєфом, кожний елемент сигналограми якого - розташовують над елементом-пітом з фотохромом, а зчитування інформації з заповнених фотохромом елементів-пітів і елементів сигналограми фазового запису здійснюють на різних довжинах хвиль променя зчитуючого лазера. « дю Переважно, фазовий мікрорельєф кожного багаторівневого шару формують методом -о компьютерно-синтезованих голограм у вигляді геометричного мікрорельєфу і/або мікрорельєфу показника с переломлення світла. :з» Головним чином фазовий мікрорельєф кожного багаторівневого шару формують за допомогою записуючого лазера з довжиною хвилі, відмінною від довжини хвилі записуючого лазера, що діє на заповнені фотохромом елементи-піти для виключення перекручувань запису на них. -1 395 Крім того, число шарів із фазовим мікрорельєфом може не збігатися з числом шарів із фотохромом.The task is solved as follows. In a known method of recording information, with the help of the cm beam of a recording laser of a certain wavelength and power on the photochromic-filled pit elements of the information layers of a transparent optical disc, according to the invention, between these layers and/or on the surface of the optical disc, multi-level layers are formed with phase microrelief, each signalogram element of which is placed above a pit element with photochrome, and reading information from pit elements filled with photochromic elements and signalogram elements of phase recording is carried out at different wavelengths of the laser beam. Preferably, the phase microrelief of each multi-level layer is formed by the method of computer-synthesized holograms in the form of a geometric microrelief and/or a microrelief of the index of refraction of light. Mainly, the phase microrelief of each multi-level layer is formed with the help of a recording laser with a wavelength different from the wavelength of the recording laser acting on the pit elements filled with photochromic to eliminate distortions of recording on them. -1 395 In addition, the number of layers with phase microrelief may not coincide with the number of layers with photochrome.

Поставлена задача досягається об'єднанням двох способів запису (багаторівневого фазового запису і -і багатошарового флуоресцентного запису) в одному прозорому диску. При цьому шари багаторівневого запису юю розташовують із зовнішніх сторін оптичного флуоресцентного диска і/або в прошарках між інформаційними шарами ЕМО так, щоб елементи сигналограми багаторівневого запису були розташовані над елементами-пітами - 70 ЕМО. їхній поперечний розмір не перевищує поперечний розмір елементів-пітів. со Сумісність двох технологій запису визначається насамперед розрізненням світлових сигналів фотохрому і мікронеоднорідностей. При висвітленні лазером, що зчитує, флуоресцентні піти випромінюють світло, трохи зрушене у червону область стосовно випромінювання лазера (на 30-БОнм). Унаслідок цього вдається легко розрізнити розсіяний сигнал лазера й флуоресценцію матеріалу диска, що приймається за логічну одиницю. 59 Таким чином, сканування світлових сигналів мікронеоднорідностей необхідно провадити на довжинах хвиль, неThe task is achieved by combining two recording methods (multi-level phase recording and multi-layer fluorescent recording) in one transparent disc. At the same time, the layers of the multi-level recording are placed on the outer sides of the optical fluorescent disk and/or in the interlayers between the information layers of the EMO so that the signalogram elements of the multi-level recording are located above the pit elements - 70 EMO. their transverse size does not exceed the transverse size of pit elements. The compatibility of the two recording technologies is primarily determined by the distinction between light signals of photochromic and micro-inhomogeneities. When illuminated by a reading laser, fluorescent pits emit light that is slightly red-shifted relative to the laser radiation (by 30 BOnm). As a result, it is possible to easily distinguish between the scattered laser signal and the fluorescence of the disk material, which is taken as a logical unit. 59 Thus, scanning of light signals of microinhomogeneities must be carried out at wavelengths, no

ГФ) пересічних із світловими сигналами флуоресценції. 7 Сутність винаходу пояснюється кресленням, на якому зображений розріз носія із записом інформації згідно запропонованого способу з одним шаром багаторівневого фазового запису й одним шаром флуоресцентного запису, /див. Фіг./. бо Заповнений фотохромом елемент-піт 1 флуоресцентного шару 2 розміщений під елементом сигналограми З фазового запису багаторівневого шару 4. Елементи сигналограми З зображені, для наочності, із різною геометричною висотою ПП, п», пз, але оптична неоднорідність може досягатися як зміною геометричної висоти, так і локальними змінами показника переломлення світла. Джерело лазерного випромінювання позначене позицією 5, фотоприймач для зчитування інформації - 6. бо Спосіб здійснюють таким чином. На флуоресцентний шар 2 наносять інформаційний багаторівневий шар 4 таким чином, щоб елементи сигналограми З розміщувались над елементами-пітами 1. Мікрорельєф кожного багаторівневого шару наносять прецизійним лазерним фотопобудовником. При записі М біт у кожнім елементі сигналограми мікрорельєф містить 2" градацій оптичної товщини пі. У випадку т шарів флуоресцентного запису 1 К шарів багаторівневого запису виграш в інформаційній ємності стосовно ємності ЕМО дорівнює М.К/т1.HF) intersected with fluorescence light signals. 7 The essence of the invention is explained by the drawing, which shows a cross-section of a carrier with information recording according to the proposed method with one layer of multi-level phase recording and one layer of fluorescent recording, /see Fig./. because the photochrome-filled element-pit 1 of the fluorescent layer 2 is placed under the element of the signalogram C of the phase recording of the multi-level layer 4. The elements of the signalogram C are depicted, for clarity, with different geometric heights PP, p", pz, but optical inhomogeneity can be achieved as a change in geometric height, and local changes in the refractive index of light. The source of laser radiation is indicated by position 5, the photoreceiver for reading information - 6. Because the method is carried out in this way. An informative multi-level layer 4 is applied to the fluorescent layer 2 in such a way that the elements of the signalogram C are placed above the pit elements 1. The microrelief of each multi-level layer is applied with a precision laser photobuilder. When recording M bits in each element of the signalogram, the microrelief contains 2" gradations of optical thickness pi. In the case of t layers of fluorescent recording, 1 K layers of multi-level recording, the gain in information capacity in relation to EMO capacity is equal to MK/t1.

Фазовий мікрорельєф кожного багаторівневого шару формують за допомогою записуючого лазера з довжиною хвилі, відмінною від довжини хвилі записуючого лазера, що впливає на заповнені фотохромом елементи-піти для виключення перекручувань запису на них.The phase microrelief of each multi-level layer is formed using a recording laser with a wavelength different from the wavelength of the recording laser, which affects the pit elements filled with photochromic to eliminate distortions of recording on them.

При кількості шарів багаторівневого запису к-7, інформаційній ємності одного елементу сигналограми М-10 і 70 кількості шарів флуоресцентного запису т-10 одержимо восьмикратне збільшення інформаційної ємності оптичного диска.With the number of layers of multi-level recording k-7, the information capacity of one signalogram element M-10 and the number of layers of fluorescent recording t-10, we obtain an eightfold increase in the information capacity of the optical disk.

Для відтворення багаторівневої інформації може бути використаний метод гетеродинного детектування імпульсних світлових сигналів. При вимірі фази відповідної просторової гармоніки хвилі, розсіяної на неоднорідностях фазовомодульованого середовища важливу роль буде грати апріорно відома інформація про 75 розсіювання на різних елементах сигналограми, яка зберігається в пам'яті пристрою, що зчитує. Зчитування інформації з заповнених фотохромом елементів-пітів і елементів сигналограми фазового запису здійснюють на різних довжинах хвиль променя зчитуючого лазера Для розширення діапазону оптичних довжин шляху, використовуваних при багаторівневому записі, може бути застосована лазерна технологія виготовлення дифракційних оптичних елементів |6), що дозволяє одержувати, наприклад, у І ОМУ-склі, глибини від 0 до десятків довжин хвиль використовуваного "світла. При такому діапазоні пі для усунення невизначеності у визначенні знака, величини й порядку інтерференції, що виникають у місцях розривів хвильового фронту на уступі, може бути використаний алгоритм І71.To reproduce multi-level information, the method of heterodyne detection of pulsed light signals can be used. When measuring the phase of the corresponding spatial harmonic of the wave scattered on the inhomogeneities of the phase-modulated medium, an important role will be played by a priori known information about 75 scattering on different elements of the signalogram, which is stored in the memory of the reading device. Reading of information from pit elements filled with photochromic elements and signalogram elements of phase recording is carried out at different wavelengths of the beam of the reading laser. To expand the range of optical path lengths used in multi-level recording, the laser technology of manufacturing diffraction optical elements |6) can be applied, which allows obtaining for example, in I OMU-glass, the depth is from 0 to tens of wavelengths of the used "light. With such a range of pi, the I71 algorithm can be used to eliminate the uncertainty in determining the sign, magnitude, and order of interference that occur in the places of wavefront breaks on the ledge .

Джерела інформації. 1. Демехин В.В. Метод записи К бит (К»2) в одном злементе сигналограммь! нелинейного носителя Ге информации при "одноцветном" считьіваний // Реєстрація,зберігання и обробка даних, 2000. - 7.2, Мо4. - С.7-11. (5) 2. Тьічинский В.П. Когерентная фазовая микроскопия внутриклеточньїх процессов // УФН, 2001. - Т.171, Моб. -Sources. 1. Demekhin V.V. The method of recording K bits (K»2) in one signalgram element! non-linear carrier of Ge information with "one-color" reading // Registration, storage and processing of data, 2000. - 7.2, Mo4. - P.7-11. (5) 2. Tichinsky V.P. Coherent phase microscopy of intracellular processes // UFN, 2001. - T.171, Mob. -

С.649-662.P.649-662.

З. Твердохлеб П.Е., Штейнберг И.Ш., Щепеткин Ю.А. Способ гетеродинного детектирования импульсньх световьїх сигналов // Автометрия, 1999. - Моб. - С.41-51. со 4. На пороге квантовой зрь // Компьютерньєе вести. - 2001. - Мо39. С.13-18. - 5. пер://пацка.геїїв.ги/07/0111/07111012. літі 6. В.П. Коронкевич, В.П. Корольков, А.Г. Полещук. Лазернье технологии в дифракционной оптике // ЄМZ. Tverdokhleb P.E., Shteinberg I.Sh., Shchepetkin Yu.A. The method of heterodyne detection of pulsed light signals // Avtometriya, 1999. - Mob. - P.41-51. so 4. On the threshold of quantum vision // Computer news. - 2001. - Mo39. P.13-18. - 5. per://patska.geiyiv.gy/07/0111/07111012. summer 6. V.P. Koronkevich, V.P. Korolkov, A.G. Poleschuk Laser technologies in diffraction optics // EM

Автометрия, 1998. - Моб, С.5-26. м 7. Н.П. Шестаков, В.Ф. Шабанов. Интерференционнье измерения перепадов микрорельефа // Автометрия, 1999. - МоБ5., - С.34-40. -Avtometriya, 1998. - Mob, P.5-26. m 7. N.P. Shestakov, V.F. Shabanov. Interference measurements of microrelief differences // Avtometriya, 1999. - MoB5. - P.34-40. -

Claims

The formula of the invention "

1. The method of multi-level multi-layer optical recording and reading of information is carried out using the action of a beam of a recording laser of a certain wavelength and power on the pitted elements of the information layers of a transparent optical disc filled with photochrome c, which is distinguished by the fact that between these layers "" and/or multi-level layers with phase microrelief are formed on the surface of the optical disc, each signalogram element of which is placed above a pit element with photochromic, and reading information from pit elements filled with photochromic elements and signalogram elements of phase recording is carried out at different wavelengths of the -I beam of the reading laser.

2. The method according to claim 1, which differs in that the phase microrelief of each multi-level layer is formed - by the method of computer-synthesized holograms in the form of a geometric microrelief and/or a microrelief of the refractive index of light. tsu 5 Z.

The method according to claim 1, which differs in that the phase microrelief of each multi-level layer is formed using a recording laser with a wavelength different from the wavelength of the recording laser acting on these photochromic-filled pit elements to eliminate distortions of recording on them.

4. The method according to claim 1, which differs in that the number of layers with phase microrelief may not coincide with the number of layers with photochrome. F) name) 60 b5