WO2001008141A2 - Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher - Google Patents

Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher Download PDF

Info

Publication number
WO2001008141A2
WO2001008141A2 PCT/EP2000/004667 EP0004667W WO0108141A2 WO 2001008141 A2 WO2001008141 A2 WO 2001008141A2 EP 0004667 W EP0004667 W EP 0004667W WO 0108141 A2 WO0108141 A2 WO 0108141A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molecules
polymer carrier
refractive index
information
data memory
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/004667
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001008141A3 (de
Inventor
Jörn LEIBER
Bernhard MÜSSIG
Stefan Stadler
Original Assignee
Tesa Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tesa Ag filed Critical Tesa Ag
Priority to JP2001513150A priority Critical patent/JP2003505819A/ja
Priority to EP00936782A priority patent/EP1198794B1/de
Priority to US10/048,122 priority patent/US6714437B1/en
Priority to DE50001810T priority patent/DE50001810D1/de
Publication of WO2001008141A2 publication Critical patent/WO2001008141A2/de
Publication of WO2001008141A3 publication Critical patent/WO2001008141A3/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/002—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier
    • G11B7/0025—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the shape or form of the carrier with cylinders or cylinder-like carriers or cylindrical sections or flat carriers loaded onto a cylindrical surface, e.g. truncated cones
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045—Recording
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/242—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers
    • G11B7/244—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only
    • G11B7/245—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of recording layers comprising organic materials only containing a polymeric component
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
    • G11B7/253—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates
    • G11B7/2533—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of substrates comprising resins
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
    • G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/252—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers

Definitions

  • the invention relates to a method for writing information into a data memory with an optical information carrier and a data memory.
  • DE 298 16 802 describes a data storage device with an optical information carrier which contains a polymer carrier in the form of a polymer film.
  • a polymer carrier in the form of a polymer film.
  • the polymer film is spirally wound in several layers on a winding core, an adhesive layer being located between adjacent layers. Information can be written into the data memory by locally heating the polymer film with the aid of a write beam from a data drive.
  • the energy stored in the production of films in polypropylene by biaxial stretching is in fact due to local heating released the write beam (short laser pulses), the polymer film material contracting locally and therefore changing its refractive index at the locations exposed to the write beam. This leads to a local change in the reflectivity (the reflectivity) at the interface of the polymer film, which can be detected with the aid of a reading beam in the data drive.
  • the winding core can be optically transparent and have a cutout in its center, which serves to accommodate the writing and reading device of a data drive. The read and write device is moved relative to the data memory while the data memory is at rest, so that the data memory does not have to be balanced with regard to a rapid rotational movement.
  • an absorber is used in the known data storage device, which is in the adhesive layer is included.
  • the absorber is disadvantageous because it also weakens the reading beam. This has a disruptive effect, particularly in the case of multilayer systems such as the previously known data memory.
  • it is desirable that the achievable change in the refractive index is even greater in order to obtain a stronger signal from the reading beam.
  • the method according to the invention is used to write information into a data memory with an optical information carrier which has a polymer carrier.
  • atoms and / or molecules which change the refractive index are introduced into the polymer carrier at locations of the polymer carrier assigned to individual information units, depending on the information to be entered.
  • the atoms and / or molecules which change the refractive index and which are located in the area of the polymer carrier provided for storing an information unit cause a change in the refractive index.
  • the result of this is a local change in the reflectivity (reflectivity) at the interface or interfaces of the polymer support with an adjacent medium. This can be detected with the aid of a reading beam which is reflected at the point in question depending on the information entered, that is to say the local content of atoms and / or molecules which change the refractive index.
  • a polymer film (polymer film), for example, is suitable as a polymer carrier.
  • the information units are formed in the polymer carrier by changing the optical properties in a region with a preferred size of less than 1 ⁇ m.
  • the information can be stored in binary form, ie the local reflectivity only takes two values at the location of an information unit. In other words, if the reflectivity For example, a "1" is stored at the position of the information carrier under consideration, and if it is below this threshold value or below another, lower threshold value, a "0" accordingly. However, it is also conceivable to save the information in several gray levels. This is possible if the optical properties of the polymer carrier can be changed in a targeted manner at the point of an information unit by a defined setting of the refractive index, without saturation being achieved in the process.
  • the atoms and / or molecules which change the refractive index are diffused into the polymer support, preferably by local heating.
  • the atoms and / or molecules that change the refractive index can originate from a layer that is applied to the polymer carrier.
  • the layer or the adjacent polymer carrier is heated in the area in question, so that the atoms and / or molecules that change the refractive index migrate out of the layer and into the polymer carrier can diffuse.
  • the signals detected by a reading beam are particularly clear since the atoms and / or molecules which change the refractive index practically all change in the Polymer carrier.
  • the atoms and / or molecules in the rest of the layer that change the refractive index can therefore have no disruptive influence.
  • no new or further information can be written into the data memory.
  • the atoms and / or molecules that change the refractive index have different optical properties in the molecular environment of the polymer carrier than in the layer in which they are usually stored in a matrix in a higher concentration and, depending on the embodiment, in a matrix.
  • the interface of the polymer carrier opposite the interface between the polymer carrier and the layer also plays a role, the reflectivity of which is mainly influenced by the atoms and / or molecules changing the refractive index diffused into the polymer carrier and not by the remaining layer located on the other side of the polymer carrier ,
  • Another possibility of introducing the atoms and / or molecules which change the refractive index into the polymer carrier is to implant them into the polymer carrier by means of particle beams.
  • the information to be entered can be entered, for example, using a focused write beam.
  • a focused laser beam can be used as the writing beam, which locally heats a layer applied to the polymer carrier with atoms and / or molecules that change the refractive index, so that atoms and / or molecules that change the refractive index diffuse into the polymer carrier from there.
  • a particle beam in an implantation procedure can also be used as a writing beam.
  • the polymer carrier can be placed behind a mask, which is provided with a pattern according to the information to be entered.
  • a source in front of the mask for example a heat radiation source or a light source, the radiation of which is corresponding penetrates the pattern of the mask to the polymer support or a layer with refractive index-changing atoms and / or molecules on the polymer support, or a source of particle radiation to implant refractive index-changing atoms and / or molecules in accordance with the pattern of the mask in the polymer support.
  • the information to be entered is entered by irradiation with infrared light, e.g. using a write beam or mask, as mentioned earlier.
  • the infrared light (thermal radiation) directed at the area for storing an information unit causes local heating, which leads to a diffusion of atoms and / or molecules that change the refractive index into the polymer carrier.
  • Infrared light in the wavelength range around 1.5 ⁇ m is particularly suitable, because the material of the polymer carrier (e.g. polypropylene, see below) usually has a relatively strong absorption there, which is due to harmonics of the C-H stretching vibration.
  • a large number of different atoms and / or molecules are conceivable as atoms and / or molecules that change the refractive index.
  • the selection depends, for example, on the compatibility with the polymer support, the size of the effect to be achieved (i.e. the desired change in the refractive index), the optical properties in the spectral range of the reading beam used to read the information, etc.
  • Halogen-containing molecules are particularly suitable as highly polarizable molecules. So chlorine and bromine increase with theirs large polarizability the refractive index. Resins and oligomers in particular come into consideration as halogen-containing materials for a layer with molecules that change the refractive index and are applied to the polymer support. In the field of acrylates in particular, there are a large number of commercially available, partially or fully halogenated monomers.
  • Aromatic molecules can also be used as highly polarizable molecules.
  • the refractive index of hydrocarbons can be adjusted via the aromaticity; Aromatics have significantly higher refractive indices than saturated hydrocarbons. Particularly large effects can be achieved with aromatic molecules containing halogen.
  • low-polarizable molecules as atoms and / or molecules that change the refractive index, i.e. Molecules that have a low polarizability and therefore a low refractive index compared to the polymer carrier. Because such molecules also have a relatively strong effect on the optical properties of the polymer carrier when they are introduced there for the storage of information. For example, the refractive index of a medium decreases when hydrogen is replaced by fluorine.
  • the method according to the invention for writing information into a data memory can be carried out in a particularly advantageous manner in connection with two types of data memories.
  • One type of data storage device has an optical information carrier with information that has already been entered, which has a polymer carrier.
  • the polymer carrier contains atoms and / or molecules that change the refractive index at locations assigned to individual information units, depending on the information entered.
  • the data memory can be written by the manufacturer in one of the ways explained above. If the atoms and / or molecules that change the refractive index consist of one If the layer applied to the polymer support has been diffused into the polymer support and this layer has subsequently been removed, no new or further information can be entered into the data memory by the user, at least not according to the method according to the invention.
  • the second type of data memory according to the invention has an optical information carrier which has a polymer carrier, the polymer carrier being provided with a layer which contains atoms and / or molecules which change the refractive index. These can be diffused into the polymer carrier by local heating. Such a data store can therefore be written by the user; however, the data or part of the data may already have been entered by the manufacturer.
  • the atoms and / or molecules which change the refractive index preferably have highly polarizable molecules, such as, for example, halogen-containing molecules or aromatic molecules, or else slightly polarizable molecules, as explained above.
  • the polymer carrier is provided with a layer which contains atoms and / or molecules that change the refractive index
  • an absorber is assigned, which is designed to at least partially absorb a write beam and at least partially locally heat the heat generated in the process Deliver layer and / or the polymer carrier.
  • the absorber can be contained, for example, in the layer, in the polymer carrier or in an adhesion layer adjacent to the polymer carrier. It facilitates the absorption of a writing beam and thus the local heating necessary for the diffusion of the atoms and / or molecules that change the refractive index.
  • the heating can also be carried out by irradiation with infrared light, for example in the wavelength range around 1.5 ⁇ m, as already explained.
  • a polymer carrier such as polypropylene has one - due to harmonics of the CH stretching vibration relatively strong absorption. In this way, an additional absorber can be dispensed with.
  • the information carrier preferably has a plurality of polymer carrier layers, through which information units can be read out from a preselected polymer carrier layer and possibly written into a preselected polymer carrier layer.
  • An adhesive layer can be arranged between adjacent polymer carrier layers in order to fix the polymer carrier layers to one another.
  • An air bubble-free acrylate adhesive is suitable as an adhesive, e.g. is crosslinked chemically or by UV or electron radiation. If the refractive index of the adhesive layer deviates only slightly from the refractive index of the polymer carrier, disturbing reflections of a reading beam or write beam at a boundary layer between a polymer carrier layer and an adjacent adhesive layer are minimized. It is particularly advantageous if the difference in refractive indices is less than 0.005.
  • refractive indices can, however, be used to format the data memory. It is conceivable that a layer containing atoms and / or molecules that change the refractive index (see above) has adhesive properties, so that an additional adhesive layer can be omitted.
  • Plate material can be used as the polymer carrier.
  • the polymer carrier can also have a polymer film, for example made of biaxially oriented polypropylene (BOPP).
  • BOPP biaxially oriented polypropylene
  • the information carrier is wound up in a spiral manner, an adhesive layer preferably being provided between adjacent polymer film layers.
  • 10 to 30 layers of polymer film can be wound up, but also more or less.
  • an adhesive layer can have a thickness in the range between 1 ⁇ m and 40 ⁇ m, preferably less than 25 ⁇ m or around 2 ⁇ m.
  • the data storage device with a spiral-wound information carrier preferably has an optically transparent winding core which has a cutout in its central area.
  • a reading device and optionally a writing device of a drive matched to the data storage device in the cutout in the central area of the winding core and to move it for reading or writing information relative to the data storage device while the data storage device is at rest.
  • a stationary data storage has the advantage that it does not have to be balanced in order to enable high rotation speeds, which has a favorable effect on the production costs.
  • FIG. 1 shows in parts (a), (b) and (c) schematic representations of various steps in carrying out the method according to the invention for writing information into a data memory with an optical information carrier and
  • FIG. 2 shows a data memory according to the invention, which has an information carrier wound in a spiral on a winding core, in a schematic perspective
  • FIG. 1 shows various steps of an exemplary embodiment for a method for writing information into a Data storage with an optical information carrier illustrated.
  • the optical information carrier has a polymer carrier 1, which can be designed as a polymer film.
  • the atoms and / or molecules that change the refractive index can make up the entire layer 2, but they can also be embedded in a matrix made of a carrier material.
  • FIG. 1 (a) shows how the layer 2 with the underlying polymer carrier 1 is locally heated at three different locations with the aid of a focused laser beam 3 serving as a write beam.
  • the size of a heated area corresponds approximately to the size that is provided for storing an information unit.
  • the focus of the writing beam 3 has a size (depending on the geometric shape of the focus, for example, diameter or side length) of approximately 1 ⁇ m or less.
  • the write beam 3 can be directed to these locations one after the other.
  • simultaneous heating of all three locations is also conceivable, which can be achieved, for example, by using several write beams, by irradiating a mask or by projecting an image corresponding to the desired heating pattern onto layer 2.
  • FIG. 1 (b) As a result of the local heating, atoms and / or molecules which change the refractive index diffuse from the layer 2 into the polymer carrier 1 at the three points under consideration, which is illustrated in FIG. 1 (b).
  • the locations of the polymer carrier 1 with an increased concentration of atoms and / or molecules that change the refractive index are denoted by 4 in FIG. 1 (b). In these areas, the polymer carrier 1 has a changed refractive index, which leads to a change in the reflectivity at the boundary layers of the polymer carrier 1 leads and can be detected by a read beam in a drive matched to the data memory.
  • Figure 1 (c) shows as a further step of the method that the rest of the layer 2 is removed after the information has been entered, for example with the aid of a solvent or etchant.
  • the atoms and / or molecules that change the refractive index can only show an effect at the locations of the polymer carrier 1 assigned to the individual information units and only in accordance with the information content entered, which enables an easy-to-detect reading signal.
  • the process step illustrated in FIG. 1 (c) can also be omitted, so that the remaining layer 2 remains on the polymer carrier 1.
  • the optical properties of the polymer carrier 1 are changed to a sufficient extent by the diffusion of the atoms and / or molecules which change the refractive index at the locations exposed to the write rays 3, so that a difference to other locations can still be detected with the aid of a reading device.
  • This variant of the method has the advantage that a data store in which the layer 2 remains on the polymer carrier 1 can also be written by a user with the aid of an inexpensive data drive. This also applies in the event that the data memory has several layers of a polymer carrier 1 provided with a layer 2, as explained in more detail below with reference to FIG. 2.
  • Highly polarizable molecules such as halogen-containing molecules, aromatics or aromatic halogen-containing molecules are particularly suitable as atoms and / or molecules that change the refractive index.
  • the refractive index is high in these cases.
  • the following table shows the refractive index n for some compounds in liquid form in the light of the sodium D line at 20 ° C.
  • Resins and oligomers are particularly suitable as halogen-containing materials.
  • halogen-containing materials for example, in the field of acrylates, a variety of partially and fully halogenated monomers are commercially available.
  • the polymer carrier can have a polymer film made of biaxially oriented polypropylene (BOPP) or polyethylene terephthalate (PET). But they are also polymer films made from undrawn material conceivable because the introduction of the information is based on a different principle than that described in the aforementioned DE 298 16 802. For example, films made of polymethyl methacrylate (PMMA), COC (a cycloolefinic copolymer sold by Hoechst) or a material sold by Nippon Zeon under the name Zeonex can be used. The three latter materials are completely amorphous (so they contain no crystallites) and are therefore very transparent.
  • BOPP biaxially oriented polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PMMA is, besides a low price, the chemical relationship to halogenated acrylate varnishes, which can be applied as a layer with molecules that change the refractive index.
  • COC and Zeonex have increased temperature stability.
  • the glass transition temperatures for PMMA be about 105 C C for COC about 135 ° C and for Zeonex about 135 ° C.
  • Chlorinated or brominated methacrylates or acrylates are advantageous as materials for the layer with atoms and / or molecules that change the refractive index, especially if they have already been slightly polymerized, i.e. as so-called oligomers, e.g. Pentabromophenyl acrylate and pentabromophenyl methacrylate.
  • oligomers e.g. Pentabromophenyl acrylate and pentabromophenyl methacrylate.
  • the latter compounds also contain an aromatic phenyl group. If a local reduction in refractive index is desired as an optical effect for information storage, appropriate fluorinated methacrylates or acrylates can be used, e.g.
  • Pentadecafluorooctyl acrylate or pentadecafluorooctyl methacrylate Epoxy resins are also conceivable, e.g. from 2,2 ', 6,6' tetrabromobisphenol A and an epoxy component, e.g. Epichlorohydrin.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a data store D and a write and read device S of a drive matched to the data store D.
  • the data memory D has a number of layers 10 of a polymer film 11 serving as an information carrier, onto which a layer is applied, not shown separately in FIG. 2, which contains molecules that change the refractive index.
  • the polymer film 11 with the layer mentioned is spirally on an optically transparent, sleeve-shaped winding core. For the sake of clarity, the winding core is not shown in FIG. 2; it is located within the innermost layer 10.
  • the individual layers 10 of the polymer film 11, including the layer with molecules that change the refractive index are shown in FIG.
  • FIG. 2 As concentric circular rings, although the layers 10 are formed by spiral-like winding of the coated polymer film 11.
  • An adhesive layer 12 is arranged between adjacent layers 10 of the coated polymer film 11. For reasons of clarity, the adhesion layers 12 are shown in FIG. 2 in a thickness that is not to scale.
  • the polymer film 11 itself consists of biaxially oriented polypropylene (BOPP) and was pretensioned in both surface directions before the winding. In the exemplary embodiment, it has a thickness of 35 ⁇ m; other thicknesses in the range from 10 ⁇ m to 100 ⁇ m or thicknesses outside this range are also conceivable.
  • the layer with molecules that change the refractive index on the polymer film 11 has a thickness of 1 ⁇ m in the exemplary embodiment, although other thicknesses are also possible. In the exemplary embodiment, it consists of a resin containing chlorine or bromine.
  • the adhesive layers 12 are free of gas bubbles and, in the exemplary embodiment, consist of acrylate adhesive with a thickness of 23 ⁇ m, preferred layer thicknesses being between 1 ⁇ m and 40 ⁇ m. (If necessary, the adhesive layers can be omitted if the layer containing the refractive index-changing molecules has adhesive properties.)
  • the data storage D has twenty layers 10 of the coated polymer film 11 and an outer diameter of approximately 30 mm. The height of the winding cylinder is 19 mm. A different number of layers 10 or other dimensions are also possible. The number of windings or layers 10 can be, for example, between ten and thirty, but can also be greater than thirty.
  • the writing and reading device S arranged in the interior of the winding core contains a writing and reading head 20 which can be rotated with the aid of a mechanism 21 in the directions of the arrows shown and moved axially back and forth.
  • the write and read head 20 has optical elements, with the aid of which a light beam (for example of the wavelength 630 nm or 532 n) generated by a laser not shown in FIG. 2 can be focused on the individual layers 10 of the coated polymer film 11. Since the read and write head 20 is moved by means of the mechanism 21, it can completely scan all layers 10 of the data memory D. In the exemplary embodiment, the data memory D is at rest.
  • the laser in the exemplary embodiment is operated with a beam power of approximately 1 mW.
  • the laser beam serves as a write beam and is focused on a preselected layer 10 of the coated polymer film 11 so that the beam spot is less than 1 ⁇ m, the light energy being introduced in the form of short pulses of approximately 10 ⁇ s duration.
  • the energy of the write beam is absorbed in the radiation spot, which leads to local heating of the polymer film 11 and the layer applied thereon with molecules that change the refractive index, and thus to diffusion of the molecules that change the refractive index into the polymer film 11.
  • the refractive index and reflectivity change locally.
  • the writing beam is defocused in the layers adjacent to the layer 10 under consideration of the coated polymer film 11, so that the adjacent layers of the coated polymer film 11 are only slightly heated locally and the stored information is not changed there.
  • the laser In order to read stored information from the data memory D, the laser is operated in the continuous wave mode (CW mode). Depending on the stored information, the reading beam focused on the desired location is reflected, and the intensity of the reflected beam is detected by a detector in the writing and reading device S.
  • CW mode continuous wave mode
  • the data memory can also be of an embodiment that is not writable by the user. In this case, it contains information units registered by the manufacturer. A write function in the data drive of the user is then unnecessary.

Landscapes

  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger, der einen Polymerträger (1) aufweist, werden an einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen des Polymerträgers (1) in Abhängigkeit von der einzugebenden Information brechzahländernde Atome und/oder Moleküle (4) in den Polymerträger (1) eingebracht.

Description

Datenspeicher und Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger sowie einen Datenspeicher.
In der DE 298 16 802 ist ein Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger beschrieben, der einen Polymerträger in Form einer Polymerfolie enthält. Als Material für die Polymerfolie werden Polymethylmethacrylat sowie ein von der Beiersdorf AG unter der Bezeichnung "Tesafilm kristallklar" vertriebener Polymerfilm genannt, der biaxial orientiertes Polypropylen aufweist. Bei diesem Datenspeicher ist die Polymerfolie in mehreren Lagen spiralartig auf einen Wickelkern aufgewickelt, wobei sich zwischen benachbarten Lagen jeweils eine Adhäsionsschicht befindet. In den Datenspeicher lassen sich Informationen einschreiben, indem die Polymerfolie mit Hilfe eines Schreibstrahls eines Datenlaufwerks lokal erwärmt wird. Die bei der Folienherstellung im Polypropylen durch biaxiale Verstreckung gespeicherte Energie wird nämlich bei der lokalen Erwärmung durch den Schreibstrahl (kurze Laserpulse) wieder freigegeben, wobei sich das Polymerfolienmaterial lokal zusammenzieht und daher an den dem Schreibstrahl ausgesetzten Stellen seine Brechzahl ändert. Dies führt zu einer lokalen Änderung des Reflexionsver- ögens (der Reflektivitä ) an der Grenzfläche der Polymerfolie, was mit Hilfe eines Lesestrahls in dem Datenlaufwerk erfaßt werden kann. Durch Fokussieren des Schreibstrahls oder Lesestrahls läßt sich Information gezielt in eine vorgewählte Lage des Informationsträgers einschreiben bzw. daraus auslesen. Der Wickelkern kann optisch transparent sein und in seinem Zentrum eine Aussparung aufweisen, die zum Aufnehmen der Schreib- und Leseeinrichtung eines Datenlaufwerks dient . Dabei wird die Schreib- und Leseeinrichtung relativ zu dem Datenspeicher bewegt, während der Datenspeicher ruht, so daß der Datenspeicher nicht im Hinblick auf eine schnelle Rotationsbewegung ausgewuchtet zu sein braucht.
Um die Leistung des Schreibstrahls effektiv in Wärme umzuwandeln und auf diese Weise eine lokale Änderung der Brechzahl in der Größenordnung von 0,2 zu erzielen, die für das Speichern von Information ausreichend ist, wird bei dem vorbekannten Datenspeicher ein Absorber eingesetzt, der in der Adhäsionsschicht enthalten ist. Der Absorber ist jedoch nachteilig, da er auch den Lesestrahl abschwächt. Dies wirkt sich insbesondere bei mehr- lagigen Systemen wie dem vorbekannten Datenspeicher störend aus . Zudem ist es wünschenswert, daß die erzielbare Änderung der Brechzahl noch größer ist, um von dem Lesestrahl ein stärkeres Signal zu erhalten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, für einen Datenspeicher mit einem optischen Informations räger, der einen Polymerträger aufweist, verbesserte Möglichkeiten zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch Datenspeicher mit den Merkmalen der Ansprüche 11 und 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger, der einen Polymerträger aufweist. Dabei werden an einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen des Polymerträgers in Abhängigkeit von der einzugebenden Information brechzahländernde Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger eingebracht .
Die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle, die sich in dem für das Speichern einer Informationseinheit vorgesehenen Bereich des Polymerträgers befinden, bewirken eine Änderung der Brechzahl . Die Folge davon ist eine lokale Änderung des Reflexionsvermögens (der Reflektivität ) an der Grenzfläche oder den Grenzflächen des Polymerträgers zu einem benachbarten Medium. Dies kann mit Hilfe eines Lesestrahls erfaßt werden, der an der betrachteten Stelle in Abhängigkeit von der eingegebenen Information, also dem lokalen Gehalt an brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen, reflektiert wird. Durch das Einbringen der brechzahländernden Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger können die optischen Eigenschaften des Polymerträgers effektiv und in definierter Weise verändert werden. So lassen sich zum Beispiel lokale Brechzahländerungen in der Größenordnung von 0,2 und mehr erzielen, was für das Auslesen der eingegebenen Daten zum Beispiel mit Hilfe eines Lesestrahls ausreicht. Als Polymerträger eignet sich zum Beispiel eine Polymerfolie (Polymerfilm) .
In dem Polymerträger werden die Informationseinheiten durch Änderung der optischen Eigenschaften in einem Bereich mit einer bevorzugten Größe von weniger als 1 μm ausgebildet. Dabei kann die Information binär gespeichert werden, d.h. die lokale Reflektivität nimmt an der Stelle einer Informationseinheit nur zwei Werte an. Anders ausgedrückt, wenn die Reflektivität oberhalb eines festgelegten Schwellenwerts liegt, ist an der betrachteten Stelle des Informationsträgers zum Beispiel eine "1" gespeichert, und wenn sie unterhalb dieses Schwellenwerts oder unterhalb eines anderes, niedrigeren Schwellenwerts liegt, entsprechend eine "0". Es ist aber auch denkbar, die Information in mehreren Graustufen abzuspeichern. Dies ist möglich, wenn sich die optischen Eigenschaften des Polymerträgers an der Stelle einer Informationseinheit durch definiertes Einstellen der Brechzahl auf gezielte Weise verändern lassen, ohne daß dabei eine Sättigung erreicht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger eindiffundiert, und zwar vorzugsweise durch lokale Erwärmung. Dabei können die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle einer Schicht entstammen, die auf dem Polymerträger aufgetragen ist. Um die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle an der Stelle einer Informationseinheit in den Polymerträger einzubringen, wird dabei die Schicht oder der daran angrenzende Polymerträger in dem betreffenden Bereich erwärmt, so daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle aus der Schicht herauswandern und in den Polymerträger eindiffundieren können. Da aus Nachbarbereichen, die nicht erwärmt werden, keine brechzahländernden Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger eindiffundieren, kann in dem Polymerträger auf diese Weise eine räumliche Verteilung brechzahländernder Atome und/oder Moleküle angeordnet werden, die dem Muster der einzugebenden Information entspricht.
Wenn die restliche Schicht, aus der die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle stammen, nach dem Eingeben der Information von dem Polymerträger entfernt wird, sind die von einem Lesestrahl erfaßten Signale besonders deutlich, da sich die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle praktisch alle in dem Polymerträger befinden. Von brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen in der restlichen Schicht kann also kein störender Einfluß ausgehen. Nachdem die restliche Schicht entfernt ist, kann in den Datenspeicher aber keine neue oder weitere Information geschrieben werden. Es ist aber nicht zwingend notwendig, nach dem Eingeben von Information die restliche Schicht von dem Polymerträger zu entfernen. Denn die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle haben in der molekularen Umgebung des Polymerträgers andere optische Eigenschaften als in der Schicht, in der sie in der Regel in höherer Konzentration und je nach Ausführungsform in einer Matrix gelagert sind. Eine Rolle spielt auch die der Grenzfläche zwischen dem Polymerträger und der Schicht gegenüberliegende Grenzfläche des Polymerträgers, deren Reflektivität vorwiegend durch die in den Polymerträger eindiffundierten brechzahländernden Atome und/oder Moleküle beeinflußt wird und nicht von der auf der anderen Seite des Polymerträgers befind- liehen restlichen Schicht.
Eine andere Möglichkeit, die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger einzubringen, besteht darin, sie mittels Teilchenstrahlen in den Polymerträger zu implantieren.
Die einzugebende Information kann zum Beispiel mittels eines fokussierten Schreibstrahls eingegeben werden. Als Schreibstrahl läßt sich zum Beispiel ein fokussierter Laserstrahl verwenden, der eine auf den Polymerträger aufgetragene Schicht mit brechzah- ländernden Atomen und/oder Molekülen lokal erwärmt, so daß brechzahländernde Atome und/oder Moleküle von dort aus in den Polymerträger eindiffundieren. Auch ein Teilchenstrahl bei einem Implantationsverfahren läßt sich als Schreibstrahl anwenden.
Eine andere Möglichkeit zum Beschreiben des Polymerträgers besteht darin, die einzugebende Information großflächig unter Verwendung einer Maske einzugeben. In diesem Fall kann der Polymerträger hinter einer Maske plaziert werden, die mit einem Muster gemäß der einzugebenden Information versehen ist. Vor der Maske befindet sich eine Quelle, zum Beispiel eine Wärmestrahlungsquelle oder eine Lichtquelle, deren Strahlung entsprechend dem Muster der Maske zu dem Polymerträger oder einer Schicht mit brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen auf dem Polymer- träger durchdringt, oder eine Quelle für Teilchenstrahlung, um brechzahländernde Atome und/oder Moleküle entsprechend dem Muster der Maske in den Polymerträger zu implantieren.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die einzugebende Information durch Bestrahlung mit infrarotem Licht eingegeben, z.B. unter Verwendung eines Schreibstrahls oder einer Maske, wie bereits erwähnt. Das auf den Bereich für die Speicherung einer Informationseinheit gerichtete infrarote Licht (Wärmestrahlung) bewirkt eine lokale Erwärmung, die zu einer Diffusion von brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen in den Polymerträger führt. Besonders geeignet ist infrarotes Licht im Wellenlängenbereich um 1,5 μm, denn das Material des Polymerträgers (z.B. Polypropylen, siehe unten) weist dort nämlich in der Regel eine relativ starke Absorption auf, was durch Oberschwingungen der C-H-Streckschwingung bedingt ist.
Als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle ist eine Vielzahl verschiedener Atome und/oder Moleküle denkbar. Die Auswahl richtet sich zum Beispiel nach der Verträglichkeit mit dem Polymerträger, nach der Größe des zu erzielenden Effekts (d.h. der gewünschten Änderung der Brechzahl), den optischen Eigenschaften im spektralen Bereich des zum Lesen der Information verwendeten Lesestrahls, usw.
Besonders vorteilhaft ist es, als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle stark polarisierbare Moleküle zu verwenden. Sie haben eine relativ große Brechzahl und beeinflussen daher die optischen Eigenschaften des Polymerträgers relativ stark, wenn sie dort eingebracht sind.
Als stark polarisierbare Moleküle besonders geeignet sind halogenhaltige Moleküle . So erhöhen Chlor und Brom mit ihrer großen Polarisierbarkeit die Brechzahl . Als halogenhaltige Materialien für eine auf den Polymerträger aufgetragene Schicht mit brechzahländernden Molekülen kommen insbesondere Harze und Oligomere in Frage . Gerade im Bereich der Acrylate existiert eine Vielzahl von kommerziell erhältlichen, teilweise oder vollständig halogenisierten Monomeren.
Auch aromatische Moleküle lassen sich als stark polarisierbare Moleküle verwenden. Die Brechzahl bei Kohlenwasserstoffen kann über die Aromatizität eingestellt werden; Aromaten besitzen deutlich höhere Brechzahlen als gesättigte Kohlenwasserstoffe. Besonders große Effekte lassen sich mit halogenhaltigen aromatischen Molekülen erzielen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle gering polarisierbare Moleküle zu verwenden, d.h. Moleküle, die im Vergleich zu dem Polymerträger eine niedrige Polarisierbarkeit und daher eine kleine Brechzahl haben. Denn auch solche Moleküle zeigen eine verhältnismäßig starke Wirkung auf die optischen Eigenschaften des Polymer- trägers , wenn sie dort zur Speicherung von Information eingebracht sind. So nimmt zum Beispiel die Brechzahl eines Mediums ab, wenn darin Wasserstoff durch Fluor ersetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher läßt sich in besonders vorteilhafter Weise in Verbindung mit zwei Arten von Datenspeichern ausführen.
Eine Art des erfindungsgemäßen Datenspeichers hat einen optischen Informationsträger mit bereits eingegebener Information, der einen Polymerträger aufweist. Dabei enthält der Polymerträger an einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen in Abhängigkeit von der eingegebenen Information brechzahländernde Atome und/oder Moleküle. Der Datenspeicher kann vom Hersteller in einer der oben erläuterten Weisen beschrieben werden. Falls dabei die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle aus einer auf dem Polymerträger aufgetragenen Schicht in den Polymerträger eindiffundiert wurden und anschließend diese Schicht entfernt wurde, kann vom Benutzer keine neue oder weitere Information in den Datenspeicher eingegeben werden, zumindest nicht gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die zweite Art des erfindungsgemäßen Datenspeichers hat einen optischen Informationsträger, der einen Polymerträger aufweist, wobei der Polymerträger mit einer Schicht versehen ist, die brechzahländernde Atome und/oder Moleküle enthält. Diese sind durch lokale Erwärmung in den Polymerträger eindiffundierbar . Ein derartiger Datenspeicher kann also vom Benutzer beschrieben werden; die Daten oder ein Teil der Daten kann aber auch bereits vom Hersteller eingegeben worden sein.
Die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle weisen vorzugsweise stark polarisierbare Moleküle, wie zum Beispiel halogenhal- tige Moleküle oder aromatische Moleküle, oder auch gering polarisierbare Moleküle auf, wie oben erläutert.
Wenn der Polymerträger mit einer Schicht versehen ist, die brechzahländernde Atome und/oder Moleküle enthält, ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Schicht ein Absorber zugeordnet, der dazu eingerichtet ist, einen Schreibstrahl zumindest teilweise zu absorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an die Schicht und/oder den Polymerträger abzugeben. Der Absorber kann zum Beispiel in der Schicht, im Polymerträger oder in einer dem Polymerträger benachbarten Adhäsionsschicht enthalten sein. Er erleichtert die Absorption eines Schreibstrahls und damit die für die Diffusion der brechzahländernden Atome und/oder Moleküle erforderliche lokale Erwärmung. Alternativ (oder auch zusätzlich) kann die Erwärmung auch durch Bestrahlung mit infrarotem Licht, z.B. im Wellenlängenbereich um 1,5 μm erfolgen, wie bereits erläutert. Ein Polymerträger wie z.B. aus Polypropylen weist dort nämlich - bedingt durch Oberschwingungen der C-H-Streckschwingung - eine relativ starke Absorption auf. Damit kann gegegenenfalls auf einen zusätzlichen Absorber verzichtet werden.
Vorzugsweise weist der Informationsträger mehrere Polymer- trägerlagen auf, durch die hindurch Informationseinheiten aus einer vorgewählten Polymerträgerlage auslesbar und gegebenenf lls in eine vorgewählte Polymerträgerlage schreibbar sind. Zwischen benachbarten Polymerträgerlagen kann jeweils eine Adhäsionsschicht angeordnet sein, um die Polymerträgerlagen untereinander zu fixieren. Als Adhäsionsmittel eignet sich zum Beispiel ein luftblasenfreier Acrylatkleber, der z.B. chemisch oder durch UV- bzw. Elektronenstrahlung vernetzt wird. Wenn die Brechzahl der Adhäsionsschicht nur geringfügig von der Brechzahl des Polymerträgers abweicht, werden störende Reflexionen eines Lesestrahls oder Schreibstrahls an einer Grenzschicht zwischen einer Polymerträgerlage und einer benachbarten Adhäsionsschicht minimiert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Unterschied der Brechzahlen kleiner als 0,005 ist. Ein bestehender Unterschied der Brechzahlen kann jedoch zum Formatieren des Datenspeichers genutzt werden. Es ist denkbar, daß eine brechzahländernde Atome und/oder Moleküle enthaltende Schicht (siehe oben) adhäsive Eigenschaften aufweist, so daß eine zusätzliche Adhäsionsschicht entfallen kann.
Als Polymerträger kann Plattenmaterial verwendet werden. Der Polymerträger kann aber auch eine Polymerfolie aufweisen, zum Beispiel aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) . Wenn als Polymerträger eine Polymerfolie eingesetzt wird, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Informationsträger spiralartig aufgewickelt, wobei zwischen benachbarten Polymerfolienlagen vorzugsweise jeweils eine Adhäsionsschicht vorgesehen ist. So können zum Beispiel 10 bis 30 Polymerfolienlagen aufgewickelt sein, aber auch mehr oder weniger. Bei einer Dicke der Polymerfolie zwischen 10 μm und 100 μm, vorzugsweise unter 50 μm oder um 35 μm, läßt sich die Information auf unterschiedlichen Polymerfolienlagen mit Hilfe von zum Beispiel aus der DVD-Technologie bekannten Lese- und Schreibeinrichtungen gut auflösbar voneinander trennen. Eine Adhäsionsschicht kann zum Beispiel eine Dicke im Bereich zwischen 1 μm und 40 μm haben, vorzugsweise unter 25 μm oder um 2 μm.
Der Datenspeicher mit spiralartig aufgewickeltem Informationsträger hat vorzugsweise einen optisch transparenten Wickelkern, der in seinem Zentralbereich eine Aussparung aufweist. In diesem Fall ist es möglich, in der Aussparung im Zentralbereich des Wickelkerns eine Leseeinrichtung und optional eine Schreibeinrichtung eines auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerks anzuordnen und zum Lesen bzw. zum Schreiben von Information relativ zu dem Datenspeicher zu bewegen, während der Datenspeicher ruht. Ein ruhender Datenspeicher hat den Vorteil, daß er nicht ausgewuchtet sein muß, um hohe Rotationsgeschwindigkeiten zu ermöglichen, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt .
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1 in den Teilen (a), (b) und (c) schematische Darstellungen verschiedener Schritte bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schreiben von Informa- tion in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger und
Figur 2 einen erfindungsgemäßen Datenspeicher, der einen spi- ralartig auf einen Wickelkern aufgewickelten Informa- tionsträger aufweist, in schematischer perspektivischer
Darstellung, wobei innerhalb des Wickelkerns Teile eines auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerks angeordnet sind.
In Figur 1 sind verschiedene Schritte eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher mit einem optischen Informationsträger veranschaulicht.
Der optische Informationsträger weist einen Polymerträger 1 auf, der als Polymerfolie gestaltet sein kann. Auf dem Polymerträger 1 ist eine dünne Schicht 2 aufgetragen, die brechzahländernde Atome und/oder Moleküle enthält. Dabei können die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle die gesamte Schicht 2 ausmachen, sie können aber auch in eine Matrix aus einem Trägermaterial eingebettet sein.
Figur l(a) zeigt, wie die Schicht 2 mit dem darunterliegenden Polymerträger 1 an drei verschiedenen Stellen mit Hilfe eines als Schreibstrahl dienenden fokussierten Laserstrahls 3 lokal erwärmt wird. Dabei entspricht die Größe eines erwärmten Bereichs ungefähr der Größe, die zum Speichern einer Informationseinheit vorgesehen ist. Typischerweise hat der Fokus des Schreibstrahls 3 eine Größe (je nach geometrischer Form des Fokus zum Beispiel Durchmesser oder Seitenlänge) von ca. 1 μm oder darunter. Um die Erwärmung an den drei in Figur l(a) gezeigten Stellen durchzuführen, kann der Schreibstrahl 3 nacheinander auf diese Stellen gerichtet werden. Es ist aber auch eine gleichzeitige Erwärmung aller drei Stellen denkbar, was zum Beispiel durch Verwendung mehrerer Schreibstrahlen, durch Bestrahlung einer Maske oder durch Projektion eines dem gewünschten Erwärmungsmuster entsprechenden Bildes auf die Schicht 2 erreicht werden kann.
Infolge der lokalen Erwärmung diffundieren an den drei betrachteten Stellen brechzahländernde Atome und/oder Moleküle aus der Schicht 2 in den Polymerträger 1, was in Figur l(b) veranschaulicht ist. Die Stellen des Polymerträgers 1 mit erhöhter Konzentration an brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen sind in Figur l(b) mit 4 bezeichnet. In diesen Bereichen hat der Polymerträger 1 eine veränderte Brechzahl, was zu einer Änderung der Reflektivität an den Grenzschichten des Polymerträgers 1 führt und von einem Lesestrahl in einem auf den Datenspeicher abgestimmten Laufwerk erfaßt werden kann .
Figur l(c) zeigt als weiteren Schritt des Verfahrens, daß der Rest der Schicht 2 nach dem Eingeben der Information entfernt wird, zum Beispiel mit Hilfe eines Löse- oder Ätzmittels. In diesem Fall können die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle nur an den einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen des Polymerträgers 1 und nur entsprechend dem eingegebenen Informationsinhalt einen Effekt zeigen, was ein leicht zu erfassendes Lesesignal ermöglicht.
Der in Figur l(c) veranschaulichte Verfahrensschritt kann aber auch entfallen, so daß die restliche Schicht 2 auf dem Polymer- träger 1 verbleibt. Die optischen Eigenschaften des Polymerträgers 1 werden nämlich durch das Eindiffundieren der brechzahländernden Atome und/oder Moleküle an den den Schreibstrahlen 3 ausgesetzten Stellen in ausreichendem Maße verändert, so daß ein Unterschied zu anderen Stellen mit Hilfe einer Leseeinrichtung noch erfaßbar ist. Diese Variante des Verfahrens hat den Vorteil, daß ein Datenspeicher, bei dem die Schicht 2 auf dem Polymer- träger 1 verbleibt, auch von einem Benutzer mit Hilfe eines preisgünstigen Datenlaufwerks beschrieben werden kann. Dies gilt auch für den Fall, daß der Datenspeicher mehrere Lagen eines mit einer Schicht 2 versehenen Polymertragers 1 aufweist, wie unten anhand von Figur 2 näher erläutert .
Als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle sind insbesondere stark polarisierbare Moleküle wie halogenhaltige Moleküle, Aromaten oder aromatische halogenhaltige Moleküle geeignet. Infolge der generell großen Polarisierbarkeit ist in diesen Fällen die Brechzahl hoch. Die folgende Tabelle zeigt für einige in flüssiger Form vorliegende Verbindungen die Brechzahl n im Licht der Natrium-D-Linie bei 20 °C.
Figure imgf000015_0001
Als halogenhaltige Materialien kommen besonders Harze und Oligomere in Frage. Im Bereich der Acrylate zum Beispiel ist eine Vielfalt von teilweise und vollständig halogenierten Monomeren kommerziell erhältlich.
Es folgen einige Beispiele für Materialien für den Polymerträger 1 und weitere Beispiele für brechzahländernde Moleküle in der Schicht 2.
Der Polymerträger kann eine Polymerfolie aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) oder Polyethylenterephtalat (PET) aufweisen. Es sind aber auch Polymerfolien aus nicht verstrecktem Material denkbar, weil das Einbringen der Information auf einem anderen Prinzip beruht, als in der eingangs erwähnten DE 298 16 802 beschrieben ist. So können zum Beispiel Folien aus Polymethylmethacrylat (PMMA), COC (einem von Hoechst vertriebenen cycloole- finischen Copolymer) oder einem von Nippon Zeon unter der Bezeichnung Zeonex vertriebenen Material angewandt werden. Die drei letzteren Materialien sind völlig amorph (sie enthalten also keine Kristallite) und daher sehr transparent. Ein Vorteil von PMMA ist neben einem günstigen Preis die chemische Verwandschaft zu halogenierten Acrylatlacken, die als Schicht mit brechzahländernden Molekülen aufgebracht werden können. COC und Zeonex weisen demgegenüber eine erhöhte Temperaturstabilität auf . So betragen die Glasübergangstemperaturen für PMMA etwa 105 CC, für COC etwa 135 °C und für Zeonex etwa 135 °C .
Als Materialien für die Schicht mit brechzahländernden Atomen und/oder Molekülen sind zum Beispiel chlorierte oder bromierte Methacrylate oder Acrylate vorteilhaft, insbesondere, wenn sie schon etwas anpolymerisiert sind, also als sogenannte Oligomere, z.B. Pentabromphenylacrylat und Pentabromphenylmethacrylat . Letztere Verbindungen enthalten neben dem Brom auch noch eine aromatische Phenylgruppe . Wenn als optischer Effekt zur Informa- tionsspeicherung eine lokale Brechzahlerniedrigung erwünscht ist, können entsprechende fluorierte Methacrylate oder Acrylate eingesetzt werden, z.B. Pentadecafluoroctylacrylat oder Pentadecafluoroctylmethacrylat. Denkbar sind auch Epoxidharze, die z.B. aus 2,2' ,6,6' -Tetrabrombisphenol A und einer Epoxykomponente , z.B. Epichlorhydrin, gefertigt werden.
Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Datenspeicher D und eine Schreib- und Leseeinrichtung S eines auf den Datenspeicher D abgestimmten Laufwerks. Der Datenspeicher D weist eine Anzahl von Lagen 10 einer als Informationsträger dienenden Polymerfolie 11 auf, auf die eine in Figur 2 nicht separat gezeigte Schicht aufgetragen ist, die brechzahländernde Moleküle enthält. Die Polymerfolie 11 mit der genannten Schicht ist spiralartig auf einen optisch transparenten, hülsenförmigen Wickelkern aufgewickelt. Der Wickelkern ist in Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt; er befindet sich innerhalb der innersten Lage 10. Zur besseren Veranschaulichung sind die ein- zelnen Lagen 10 der Polymerfolie 11 einschließlich der Schicht mit brechzahländernden Molekülen in Figur 2 als konzentrische Kreisringe gezeigt, obwohl die Lagen 10 durch spiralartiges Wickeln der beschichteten Polymerfolie 11 ausgebildet sind. Zwischen benachbarten Lagen 10 der beschichteten Polymerfolie 11 ist jeweils eine Adhäsionsschicht 12 angeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Adhäsionsschichten 12 in Figur 2 in nicht maßstäblich vergrößerter Dicke eingezeichnet.
Die Polymerfolie 11 selbst besteht im Ausführungsbeispiel aus biaxial orientiertem Polypropylen (BOPP) und wurde vor dem Wik- keln in beiden Flächenrichtungen vorgespannt. Im Ausführungsbei- spiel hat sie eine Dicke von 35 μm; andere Dicken im Bereich von 10 μm bis 100 μm oder auch außerhalb dieses Bereichs liegende Dicken sind ebenfalls denkbar. Die Schicht mit brechzahländernden Molekülen auf der Polymerfolie 11 hat im Ausführungsbeispiel eine Dicke von 1 μm, wobei auch andere Dicken möglich sind. Sie besteht im Ausführungsbeispiel aus einem chlor- oder bromhaltigen Harz. Die Adhäsionsschichten 12 sind gasblasenfrei und bestehen im Ausführungsbeispiel aus Acrylatkleber, bei einer Dicke von 23 μm, wobei bevorzugte Schichtdicken zwischen 1 μ und 40 μm liegen. (Gegebenenfalls können die Adhäsionsschichten entfallen, wenn die die brechzahländernden Moleküle enthaltende Schicht adhäsive Eigenschaften aufweist.) Im Ausführungsbeispiel hat der Datenspeicher D zwanzig Lagen 10 der beschichteten Polymerfo- lie 11 und einen Außendurchmesser von etwa 30 mm. Die Höhe des Wickelzylinders beträgt 19 mm. Eine andere Anzahl von Lagen 10 oder andere Abmessungen sind ebenfalls möglich. Die Anzahl der Wicklungen oder Lagen 10 kann zum Beispiel zwischen zehn und dreißig liegen, aber auch größer als dreißig sein. Die im Innenraum des Wickelkerns angeordnete Schreib- und Leseeinrichtung S enthält einen Schreib- und Lesekopf 20, der mit Hilfe einer Mechanik 21 in den Richtungen der eingezeichneten Pfeile gedreht und axial hin- und herbewegt werden kann . Der Schreib- und Lesekopf 20 weist optische Elemente auf, mit deren Hilfe ein von einem in Figur 2 nicht dargestellten Laser erzeugter Lichtstrahl (zum Beispiel der Wellenlänge 630 nm oder 532 n ) auf die einzelnen Lagen 10 der beschichteten Polymerfolie 11 fokussiert werden kann. Da der Schreib- und Lesekopf 20 mit Hilfe der Mechanik 21 bewegt wird, kann er alle Lagen 10 des Datenspeichers D vollständig abtasten. Im Ausführungsbeispiel ruht dabei der Datenspeicher D. Er braucht also nicht im Hinblick auf eine hohe Rotationsgeschwindigkeit ausgewuchtet zu sein (und muß auch nicht abgewickelt oder umgespult werden), im Gegensatz zu dem Schreib- und Lesekopf 20. Der Übersichtlichkeit halber sind in Figur 2 die zum Auswuchten des Schreib- und Lesekopfs 20 vorgesehenen Elemente nicht gezeigt. Der erwähnte Laser befindet sich außerhalb des Schreib- und Lesekopfs 20 und ist stationär; der Laserstrahl wird über optische Elemente in den Schreib- und Lesekopf 20 gelenkt.
Zum Speichern oder Einschreiben von Information in den Datenspeicher D wird der Laser im Ausführungsbeispiel mit einer Strahlleistung von etwa 1 mW betrieben. Der Laserstrahl dient dabei als Schreibstrahl und wird auf eine vorgewählte Lage 10 der beschichteten Polymerfolie 11 fokussiert, so daß der Strahlfleck kleiner als 1 μm ist, wobei die Lichtenergie in Form kurzer Pulse von etwa 10 μs Dauer eingebracht wird. Die Energie des Schreibstrahls wird in dem Ξtrahlfleck absorbiert, was zu einer lokalen Erwärmung der Polymerfolie 11 und der darauf aufgetragenen Schicht mit brechzahländernden Molekülen und damit zu einer Diffusion der brechzahländernden Moleküle in die Polymerfolie 11 führt. Dadurch ändern sich lokal die Brechzahl und die Re- flektivität. Beim Schreibvorgang ist der Schreibstrahl in den zu der betrachteten Lage 10 der beschichteten Polymerfolie 11 benachbarten Lagen defokussiert, so daß die benachbarten Lagen der beschichteten Polymerfolie 11 lokal nur geringfügig erwärmt werden und dort die gespeicherte Information nicht verändert wird.
Um gespeicherte Information aus dem Datenspeicher D auszulesen, wird der Laser im Continuous-Wave-Modus (CW-Modus) betrieben. In Abhängigkeit von der gespeicherten Information wird der auf die gewünschte Stelle fokussierte Lesestrahl reflektiert, und die Intensität des reflektierten Strahls wird von einem Detektor in der Schreib- und Leseeinrichtung S erfaßt.
Der Datenspeicher kann auch von einer Ausführungsform sein, die vom Benutzer nicht beschreibbar ist. In diesem Fall enthält er vom Hersteller eingeschriebene Informationseinheiten. Eine Schreibfunktion im Datenlaufwerk des Benutzers erübrigt sich dann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspei- eher (D) mit einem optischen Informationsträger, der einen
Polymerträger (1) aufweist, wobei an einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen ( 4 ) des Polymertragers ( 1 ) in Abhängigkeit von der einzugebenden Information brechzahländernde Atome und/oder Moleküle in den Polymerträger ( 1 ) eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle in den Polymer- träger (1) eindiffundiert werden, vorzugsweise durch lokale Erwärmung.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle einer Schicht (2) entstammen, die auf dem Polymerträger (1) aufgetragen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die restliche Schicht (2) nach dem Eingeben der Information von dem Polymerträger (1) entfernt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle mittels Teilchenstrahlen in den Polymerträger implantiert werden.
6. Verf hren nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekenn- zeichnet, daß die einzugebende Information durch Bestrahlung mit infrarotem Licht eingegeben wird.
7. Verf hren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die einzugebende Information mittels eines fokussierten Schreibstrahls (3) eingegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzugebende Information großflächig unter Verwendung einer Maske eingegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle stark polarisierbare Moleküle verwendet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als stark polarisierbare Moleküle halogenhaltige Moleküle verwendet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als stark polarisierbare Moleküle aromatische Moleküle verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als brechzahländernde Atome und/oder Moleküle gering polarisierbare Moleküle verwendet werden.
13. Datenspeicher, mit einem optischen Informationsträger mit eingegebener Information, der einen Polymerträger (1) aufweist, wobei der Polymerträger (1) an einzelnen Informationseinheiten zugeordneten Stellen (4) in Abhängigkeit von der eingegebenen Information brechzahländernde Atome und/- oder Moleküle enthält.
14. Datenspeicher, mit einem optischen Informationsträger, der einen Polymerträger (1) aufweist, wobei der Polymerträ- ger (1) mit einer Schicht (2) versehen ist, die brechzahländernde Atome und/oder Moleküle enthält, die durch lokale Erwärmung in den Polymerträger (1) eindiffundierbar sind.
15. Datenspeicher nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich- net, daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle stark polarisierbare Moleküle aufweisen.
16. Datenspeicher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die stark polarisierbaren Moleküle halogenhaltige Moleküle aufweisen.
17. Datenspeicher nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die stark polarisierbaren Moleküle aromatische Moleküle aufweisen.
18. Datenspeicher nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich- net, daß die brechzahländernden Atome und/oder Moleküle gering polarisierbare Moleküle aufweisen.
19. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 14 bis 18 in Verbindung mit Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schicht (2) ein Absorber zugeordnet ist, der dazu eingerichtet ist, einen Schreibstrahl zumindest teilweise zu absorbieren und die dabei erzeugte Wärme zumindest teilweise lokal an die Schicht (2) und/oder den Polymerträger (1) abzugeben .
20. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger mehrere Polymer- trägerlagen (10) aufweist, durch die hindurch Informationseinheiten aus einer vorgewählten Polymerträgerlage (10) aus- lesbar und gegebenenfalls in eine vorgewählte Polymerträgerlage (10) schreibbar sind.
21. Datenspeicher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Polymerträgerlagen (10) jeweils eine Adhäsionsschicht (12) angeordnet ist.
22. Datenspeicher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechzahl der Adhäsionsschicht (12) nur geringfügig von der Brechzahl des Polymerträgers (11) abweicht.
23. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Pol merträger eine Polymerfolie (11) aufweist.
24. Datenspeicher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationsträger (11) spiralartig aufgewickelt ist.
25. Datenspeicher nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen optisch transparenten Wickelkern, der in seinem Zentralbe- reich eine Aussparung aufweist.
26. Verwendung eines Datenspeichers nach Anspruch 25 in einem darauf abgestimmten Laufwerk, das eine Leseeinrichtung (S) und optional eine Schreibeinrichtung (S) aufweist, wobei die Leseeinrichtung (S) und die optionale Schreibeinrichtung (S) in der Aussparung im Zentralbereich des Wickelkerns angeordnet sind und zum Lesen bzw. Schreiben von Information relativ zu dem Datenspeicher (D) bewegt werden, während der Datenspeicher (D) ruht.
PCT/EP2000/004667 1999-07-26 2000-05-23 Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher WO2001008141A2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001513150A JP2003505819A (ja) 1999-07-26 2000-05-23 データメモリに情報を書き込むデータメモリおよび方法
EP00936782A EP1198794B1 (de) 1999-07-26 2000-05-23 Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher
US10/048,122 US6714437B1 (en) 1999-07-26 2000-05-23 Data memory and method for writing information in a data memory
DE50001810T DE50001810D1 (de) 1999-07-26 2000-05-23 Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19935775.7 1999-07-26
DE19935775A DE19935775A1 (de) 1999-07-26 1999-07-26 Datenspeicher und Verfahren zum Schreiben von Information in einen Datenspeicher

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2001008141A2 true WO2001008141A2 (de) 2001-02-01
WO2001008141A3 WO2001008141A3 (de) 2001-08-09

Family

ID=7916565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/004667 WO2001008141A2 (de) 1999-07-26 2000-05-23 Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6714437B1 (de)
EP (1) EP1198794B1 (de)
JP (1) JP2003505819A (de)
DE (2) DE19935775A1 (de)
ES (1) ES2192526T3 (de)
WO (1) WO2001008141A2 (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19932902A1 (de) 1999-07-12 2001-01-25 Beiersdorf Ag Datenspeicher
DE10008328A1 (de) * 2000-02-23 2002-01-31 Tesa Ag Datenspeicher
DE10028113A1 (de) * 2000-06-07 2001-12-20 Beiersdorf Ag Datenspeicher
DE10039374A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Eml Europ Media Lab Gmbh Holographischer Datenspeicher
DE10039372C2 (de) * 2000-08-11 2003-05-15 Tesa Scribos Gmbh Holographischer Datenspeicher
DE10039370A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-28 Eml Europ Media Lab Gmbh Holographischer Datenspeicher
DE10060235A1 (de) * 2000-12-05 2002-06-13 Tesa Ag Verwendung eines Packbands als holographischer Datenträger
DE10128901A1 (de) * 2001-06-15 2002-12-19 Tesa Ag Verfahren zum Eingeben von Information in einen optisch beschreibbaren und auslesbaren Datenspeicher
DE10128902A1 (de) * 2001-06-15 2003-10-16 Tesa Scribos Gmbh Holographischer Datenspeicher
DE102009021381A1 (de) * 2009-05-14 2010-11-18 Tesa Se Optisch detektierbares Klebeband mit verminderten Glanzeigenschaften

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0352194A1 (de) * 1988-07-22 1990-01-24 Schlumberger Industries Verfahren, Vorrichtung und Medium für die Aufzeichnung von Informationen
US5289407A (en) * 1991-07-22 1994-02-22 Cornell Research Foundation, Inc. Method for three dimensional optical data storage and retrieval
WO2000017864A1 (de) * 1998-09-19 2000-03-30 Beiersdorf Ag Optischer datenspeicher

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3603268A1 (de) * 1986-02-04 1987-09-24 Roehm Gmbh Verfahren zur reversiblen, optischen datenspeicherung (iii)
DE3906521A1 (de) * 1989-03-02 1990-09-13 Basf Ag Verfahren zum auslesen von informationen, die in duennen polymerschichten gespeichert sind
JP3431386B2 (ja) 1995-03-16 2003-07-28 株式会社東芝 記録素子およびドリフト移動度変調素子
US5627817A (en) 1995-05-08 1997-05-06 International Business Machines Corporation Optical disk data storage system with multiple write-once dye-based data layers
US6017618A (en) * 1997-10-29 2000-01-25 International Business Machines Corporation Ultra high density storage media and method thereof
US6450642B1 (en) * 1999-01-12 2002-09-17 California Institute Of Technology Lenses capable of post-fabrication power modification

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0352194A1 (de) * 1988-07-22 1990-01-24 Schlumberger Industries Verfahren, Vorrichtung und Medium für die Aufzeichnung von Informationen
US5289407A (en) * 1991-07-22 1994-02-22 Cornell Research Foundation, Inc. Method for three dimensional optical data storage and retrieval
WO2000017864A1 (de) * 1998-09-19 2000-03-30 Beiersdorf Ag Optischer datenspeicher

Also Published As

Publication number Publication date
EP1198794B1 (de) 2003-04-16
EP1198794A2 (de) 2002-04-24
ES2192526T3 (es) 2003-10-16
WO2001008141A3 (de) 2001-08-09
US6714437B1 (en) 2004-03-30
JP2003505819A (ja) 2003-02-12
DE50001810D1 (de) 2003-05-22
DE19935775A1 (de) 2001-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1112570B1 (de) Optischer datenspeicher
EP1307881B1 (de) Holographischer datenspeicher, seine verwendung und verfahren zur dateneingabe
EP1323158B1 (de) Holographischer datenspeicher
DE19932899C2 (de) Datenspeicher und Verwendung des Datenspeichers in einem Laufwerk
EP1198794A2 (de) Datenspeicher und verfahren zum schreiben von information in einen datenspeicher
EP1395985A1 (de) Holographischer datenspeicher
EP1287523A1 (de) Datenspeicher
EP1264307A1 (de) Datenspeicher
DE19932900C2 (de) Datenspeicher, Verfahren zur Herstellung des Datenspeichers und Verwendung des Datenspeichers in einem Laufwerk
EP1196916B1 (de) Datenspeicher
WO2001008144A1 (de) Optischer datenspeicher und seine verwendung
DE10028086C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Datenspeichers
EP1214710A1 (de) Datenspeicher
DE10029702A1 (de) Datenspeicher
WO2002103690A1 (de) Verfahren zum eingeben von information in einen optisch beschreibbaren und auslesbaren datenspeicher
DE102004058979A1 (de) Datenspeichersystem

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
AK Designated states

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A3

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000936782

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10048122

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000936782

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2000936782

Country of ref document: EP