專利名稱：光學(xué)信息記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其包含至少一個(gè)信息層。
本發(fā)明還涉及一種用于記錄和/或讀取這種光學(xué)介質(zhì)的方法和設(shè)備。
多種光學(xué)信息記錄介質(zhì)都是本領(lǐng)域中公知的，尤其是壓縮盤(CD)和數(shù)字通用盤(DVD)介質(zhì)的形式。入射到記錄介質(zhì)上的調(diào)制激光束引起了信息層光學(xué)特性的變化，隨后在讀取操作過(guò)程中可以光學(xué)檢測(cè)該變化。
例如，EP 1199184A1公開(kāi)了一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其在信息記錄層中包含多種芳香族化合物或者富勒烯(fullerene)中的任意一種，從而提供了峰值吸收波長(zhǎng)為370nm或更小的輻射吸收化合物。通過(guò)利用調(diào)制激光束掃描信息層，可以選擇性地?zé)糨椛湮栈衔铮援a(chǎn)生一系列的坑和脊，從而記錄數(shù)字信息。
除了對(duì)不同波長(zhǎng)的輻射吸收之外，也已經(jīng)提出了依靠線偏振輻射的平面中的旋轉(zhuǎn)并且檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)來(lái)記錄和讀取數(shù)字信息。
US-A5011756中公開(kāi)了采用所述原理的光學(xué)信息記錄介質(zhì)。該介質(zhì)包括光學(xué)異構(gòu)體，圓偏振輻射可以選擇性地對(duì)該異構(gòu)體進(jìn)行光分解。通過(guò)利用圓或者線偏振輻射照射該介質(zhì)并且檢測(cè)在該介質(zhì)的不同位置上吸收的變化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)所記錄的信息的讀取。
類似，US-A5432032公開(kāi)了將固有手性烯屬發(fā)色團(tuán)用作光學(xué)信息記錄介質(zhì)中的光學(xué)活性物質(zhì)。通過(guò)利用圓偏振輻射照射該發(fā)色團(tuán)，迫使其經(jīng)歷順?lè)串悩?gòu)化，從而獲得偏振方向的旋轉(zhuǎn)，這種效果可以用于讀取所記錄的信息。
然而，需要更多的發(fā)展來(lái)提高該介質(zhì)的信息密度，通過(guò)增加衰減時(shí)間來(lái)提高其上記錄的信息的穩(wěn)定性，并且通常是找到成本效率更高并且更容易使用該介質(zhì)的方式。為此，信息層的疊置將非常有吸引力。然而，這很難用普通光學(xué)各向異性材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)檫@些材料在讀取和寫入操作過(guò)程中需要高精度聚焦。
本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)記錄介質(zhì)，其適于高信息密度。這種光學(xué)記錄介質(zhì)的特征在于該信息層由透明層構(gòu)成，在該透明層中嵌入了具有對(duì)稱軸的納米單元(nano-element)。
納米單元是對(duì)納米管和納米線的通稱，也稱為晶須和小棱鏡。納米單元是具有程度不同的中空的(納米管)或者填充的(納米線)柱狀或者棱狀形狀的小物體，其具有在納米范圍內(nèi)的最小尺寸(例如直徑)。這些物體具有對(duì)稱軸，該軸的方向確定了其中嵌入了這些物體的材料的電學(xué)、光學(xué)特性，例如吸收特性。下文中只要提到它們的方向，就表示它們的中心圓柱軸或者棱柱軸的方向。
已經(jīng)描述了多種材料的納米單元。其中包括磷化銦(InP)的納米管(X.Duan等人，Nature 409(2001)，66；J.Wang等人，Science 293(2001)，1455-1457)，氧化鋅(ZnO)的納米管(M.Huang等人，Science292(2001)，1897-1899)，砷化鎵(GaAs)和磷化鎵(GaP)的納米管(K.Haraguchi等人，Appl.Phys.Lett.，60(1992)，745；X.Duan等人，Nature 409(2001)，66)，碳化硅(SiC)的納米管(S.Motojima等人，J.Crystal Growth 158(1996)，78-83)，硅(Si)的納米管(B.Li等人，Physical Review B 59，3，(1999)1645)，氮化硼(BN)的納米管(W.Han等人，Applied Physics Letters 73，21(1998)3085)，二氯化鎳(NiCl2)的納米管(Y.Rosenfeld Hacohen等人，Nature 395(1998)336)，二硫化鉬(MoS2)的納米管(M.Remskar等人，Surface reviews and Letters，vol.5 no.1(1998)423)，二硫化鎢(WS2)的納米管(R.Tenne等人，Nature 360(1992)444)和碳(C)的納米管(Iijima，S.，Nature 354(1991)，56-58；EbbesenT W和Ajayan P M，Nature 358(1992)，220)。
尤其是已經(jīng)詳細(xì)研究了碳的納米管。它們是一層和/或多層的主要由石墨(sp2-)結(jié)構(gòu)的碳構(gòu)成的圓柱狀碳結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)驗(yàn)證了金屬和半導(dǎo)體納米管的存在。而且，最近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在AlPO4-5單晶的溝道中對(duì)準(zhǔn)的單壁4埃碳納米管具有光學(xué)各向異性。碳納米管對(duì)于波長(zhǎng)在1.5μm到200nm范圍內(nèi)并且偏振方向垂直于管軸的輻射近乎透明。它們對(duì)于波長(zhǎng)在600nm到至少200nm范圍內(nèi)并且偏振方向平行于管軸的輻射表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收性(Li Z M等人Phys.Rev.Lett.87(2001)，127401-1-127401-4)。
對(duì)于不是由碳構(gòu)成的納米管(或納米線)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了類似的性質(zhì)。因此納米管最方便地組合了以下特征。它們根據(jù)納米管相對(duì)于所述輻射的偏振方向的定向來(lái)吸收寬波長(zhǎng)范圍的輻射，并且可以機(jī)械地和/或通過(guò)電場(chǎng)引導(dǎo)和/或穩(wěn)定納米管的定向。
因此，納米管允許通過(guò)以下多種方式將信息編碼到光學(xué)信息記錄介質(zhì)的位置上可以通過(guò)(預(yù)先)限定偏振方向并且將一個(gè)或多個(gè)納米管定向在該方向上來(lái)記錄(編碼)數(shù)字信息信號(hào)。當(dāng)利用具有該偏振方向的輻射照射這樣定向的納米管時(shí)，輻射將被吸收。在一種編碼方案中，通過(guò)使吸收具有預(yù)定偏振方向的偏振輻射的納米管存在來(lái)記錄數(shù)字“1”-信息位；然后通過(guò)使這種納米管不存在來(lái)記錄數(shù)字“0”信息位。在另一編碼方案中，通過(guò)使吸收具有預(yù)定偏振方向的輻射的納米管不存在來(lái)記錄數(shù)字“1”-信息位，并且通過(guò)使所述吸收具有預(yù)定偏振方向的偏振輻射的納米管存在來(lái)記錄數(shù)字“0”-信息位。
同樣，可以利用納米管將多級(jí)信息信號(hào)編碼在光學(xué)信息記錄介質(zhì)中。對(duì)于所要編碼的每個(gè)級(jí)，預(yù)先確定相應(yīng)的偏振方向。然后通過(guò)使平行于相應(yīng)預(yù)定方向定向的一個(gè)或多個(gè)納米管存在(或不存在)來(lái)記錄給定級(jí)的信息信號(hào)。因此，通過(guò)確定是否存在具有給定定向的納米管，就可以讀取和解碼該級(jí)別信息。通過(guò)提供連續(xù)的納米管定向范圍，這種編碼和讀取原理也可以用于模擬信息信號(hào)。
通過(guò)將信息數(shù)據(jù)流分成單獨(dú)的信息信號(hào)，在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)上為每個(gè)信息信號(hào)分配單獨(dú)的位置，并且根據(jù)在所述位置所要記錄的信息以及根據(jù)所選擇的編碼方案使每個(gè)位置存在(或不存在)納米管，可以將信息數(shù)據(jù)流記錄到該光學(xué)記錄介質(zhì)上。這樣，根據(jù)所要記錄的信息建立了吸收線偏振輻射的納米管的圖案。
當(dāng)記錄數(shù)字信息時(shí)，尤其值得注意的是，對(duì)于每個(gè)位置而言，具有預(yù)定定向的納米管的存在或不存在可以表示信息信號(hào)，而不依賴于具有其它定向的納米管存在或不存在。因此，根據(jù)本發(fā)明的記錄介質(zhì)允許在所述介質(zhì)的每個(gè)位置存儲(chǔ)兩個(gè)或更多信息信號(hào)(或者兩個(gè)或更多信息流的信息信號(hào))，前提是所述位置足夠大以容納至少兩個(gè)納米管。
例如，利用吸收具有第一偏振方向的線偏振輻射的納米管的圖案可以編碼第一信息流的信息信號(hào)，通過(guò)利用吸收具有第二偏振方向的線偏振輻射的納米管的圖案可以編碼第二信息流的信息信號(hào)。第二方向定向可以是例如垂直于第一方向。這樣，對(duì)應(yīng)于第一和第二信息流的圖案有效地重疊，同時(shí)在光學(xué)上仍然是獨(dú)立的。因此，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)記錄介質(zhì)可以具有高信息密度。
為了讀取編碼在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)上的信息，可以使用線偏振或圓偏振的讀取輻射束。線偏振輻射僅被適當(dāng)定向的納米管吸收，而不會(huì)受到其它納米管的影響。如果利用圓偏振輻射光束來(lái)進(jìn)行讀取，具有對(duì)應(yīng)于在該記錄介質(zhì)被照射位置的納米管定向的偏振方向的光束成分將被吸收。這種吸收可以被測(cè)量并且用于重建并解碼記錄在所述介質(zhì)上的信息。在這兩種情況下，均根據(jù)輻射光束掃描的信息層區(qū)域中出現(xiàn)的納米管的順序來(lái)調(diào)制來(lái)自該光學(xué)信息記錄介質(zhì)的輻射強(qiáng)度。通過(guò)比較信號(hào)處理器中接收調(diào)制輻射的探測(cè)器的信號(hào)與電基準(zhǔn)信號(hào)，可以確定該吸收。為了消除光學(xué)設(shè)備中干擾的影響，被信息層反射或透過(guò)該信息層的輻射的強(qiáng)度與入射到信息層上的輻射強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比。優(yōu)選的是，該設(shè)備允許區(qū)分來(lái)自信息層的光束與入射到該層上的光束的不同偏振成分。這允許例如區(qū)分對(duì)應(yīng)于如上所述的不同信息流的信息區(qū)域的重疊圖案。
光學(xué)記錄介質(zhì)的信息密度尤其受到攜帶信息的實(shí)體的最小可能尺寸(例如只讀介質(zhì)中的坑或者記錄介質(zhì)中的相變材料的晶粒大小)限制。由于納米管在一個(gè)方向上非常小(例如，碳納米管具有0.3nm到大約100nm的尺寸)，所以可以將它們壓縮為大密度并且它們的尺寸不是對(duì)記錄介質(zhì)信息密度的主要限制因素。
此外，納米管，特別是碳納米管對(duì)于相對(duì)于管的方向(各向異性軸)分別垂直和平行偏振的輻射提供了非常大的吸收對(duì)比度。例如，如果讀取光束的波長(zhǎng)為405nm，則可以獲得4-80D的吸收對(duì)比度(以光學(xué)密度0D表示)，而普通的相變材料的對(duì)比度為10D。此外，信息層中的小納米管濃度產(chǎn)生了有用的光學(xué)記錄介質(zhì)。
對(duì)于寬范圍波長(zhǎng)而言，不同定向的納米管的吸收對(duì)比度高。此外，由于納米管的定向選擇性顯著，利用單一波長(zhǎng)的輻射，可以在信息層的相同區(qū)域記錄和讀取兩個(gè)或更多信息流的信息信號(hào)或者兩個(gè)或更多信息信號(hào)。沒(méi)有必要為每個(gè)信息信號(hào)提供發(fā)射具有單獨(dú)波長(zhǎng)的輻射的輻射源。這就大大簡(jiǎn)化了記錄和讀取設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于提供了一種光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其不依靠一些光學(xué)活性化合物對(duì)偏振方向的旋轉(zhuǎn)，而是采用了吸收特性。因此，當(dāng)讀取記錄在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中的信息時(shí)(記錄信息的方法參見(jiàn)下文)，不再需要檢測(cè)由記錄介質(zhì)引起的讀取光束偏振方向的變化。為了從本發(fā)明的介質(zhì)讀取信息，僅僅需要檢測(cè)透過(guò)該記錄介質(zhì)或者從該記錄介質(zhì)反射的輻射強(qiáng)度。這大大有利于使用依靠輻射偏振效應(yīng)的光學(xué)信息記錄介質(zhì)。
此外，納米管本身很便宜、重量輕并且易于制造和反復(fù)利用。通過(guò)在光學(xué)信息記錄介質(zhì)的信息層中包含納米管，就使該介質(zhì)具有了這些優(yōu)點(diǎn)。
納米管還非常穩(wěn)定并且在每天使用光學(xué)信息記錄介質(zhì)的情況下不易衰變或外消旋。因此，一旦用于偏振輻射的吸收體圖案記錄在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中，則該圖案同樣非常穩(wěn)定并且不易衰變。
光學(xué)信息記錄介質(zhì)的形狀是任意的；特別是，該記錄介質(zhì)可以是盤、帶和卡形的。術(shù)語(yǔ)“層”不表示將信息層的形狀限制為對(duì)于帶子和盤常見(jiàn)的片狀形狀，而是泛指用于承載信息的任何塊或形狀。
當(dāng)光學(xué)記錄介質(zhì)實(shí)質(zhì)上是盤或卡形介質(zhì)或者具有其中介質(zhì)最主要延伸的平面的其它形狀時(shí)，納米管可以位于該平面內(nèi)或者垂直于該平面定向。Li等(Science 274(1996)，1701)和Ren等(Science 282(1998)，1105)已經(jīng)證明了碳納米管可以垂直于表面生長(zhǎng)；碳納米管也可以化學(xué)附著于表面上(Z.Liu等，Langmuir 16，no.8(2000)，3569)；對(duì)于其它納米管類型，也描述了垂直于表面的制造和/或涂敷(參見(jiàn)以上)。此外，通過(guò)噴霧沉積可以將納米管涂敷到表面上，并且如果需要，隨后可以通過(guò)流動(dòng)對(duì)準(zhǔn)定向納米管(B.Vigolo等，Science 290(2000)，1331；H.Shimoda等，“Self assembly of CNTs”，Advanced Materials 14 no.12(2002)，899)。可用于納米管的不同涂敷或沉積方法允許垂直于光學(xué)信息記錄介質(zhì)的表面定向碳納米管，尤其是平行于照射介質(zhì)的輻射方向定向納米管。
透明基底至少對(duì)普通光學(xué)信息記錄介質(zhì)使用的波長(zhǎng)，即大約785nm、650nm和/或405nm，是光學(xué)透明的。然而，優(yōu)選的是，該基底對(duì)紫外范圍內(nèi)的較短波長(zhǎng)是透明的，例如290-230nm。在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，可以在信息層中形成更小的讀取和/或?qū)懭胧撸瑥亩梢詫懭牒妥x取更小的信息承載區(qū)域，因此可以達(dá)到更高的信息密度。
優(yōu)選的是，納米管是碳納米管。碳納米管最有利地結(jié)合了將在光學(xué)記錄介質(zhì)中利用納米管推斷出的上述優(yōu)點(diǎn)。在下文中，對(duì)于納米管的全部參考可以與對(duì)碳納米管的參考互換，反之亦然，除非以其它方式明確闡述。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，信息層的納米管是單壁納米管，尤其是單壁碳納米管。單壁納米管，尤其是單壁碳納米管表現(xiàn)出特別顯著的光學(xué)各向異性，從而增強(qiáng)了本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的固有優(yōu)點(diǎn)。
信息層的納米管可以相對(duì)于其各自相鄰的納米管對(duì)準(zhǔn)或者隨機(jī)定向。此外，信息層可以包括相對(duì)于其各自相鄰的納米管具有兩個(gè)或更多取向的納米管。這對(duì)于在所述信息層的一個(gè)位置上記錄兩個(gè)或更多個(gè)信息信號(hào)是十分有利的。
還可以優(yōu)選將納米管在信息層的預(yù)定信息區(qū)域中平行排列。這種結(jié)構(gòu)尤其適用于帶或條型記錄介質(zhì)，這種介質(zhì)在記錄或讀取光頭旁邊移動(dòng)。在記錄或讀取光頭的視場(chǎng)中，納米管的定向基本上不改變。因此，有利于專用記錄和/或讀取設(shè)備的構(gòu)建和維護(hù)。
在光學(xué)信息記錄介質(zhì)中，納米管可以相對(duì)于光學(xué)信息記錄介質(zhì)的中心(旋轉(zhuǎn))軸輻射狀排列。在這種介質(zhì)中，強(qiáng)烈吸收在徑向上偏振的輻射，而基本上不吸收垂直于徑向偏振的輻射。這種光學(xué)記錄介質(zhì)尤其適于結(jié)合光盤讀取和/或?qū)懭朐O(shè)備使用。在這種設(shè)備中，輻射光源和/或探測(cè)器在介質(zhì)上徑向移動(dòng)和/或該介質(zhì)圍繞所述軸旋轉(zhuǎn)，從而尋址不同信息軌道和軌道內(nèi)的連續(xù)區(qū)域。當(dāng)旋轉(zhuǎn)所述介質(zhì)時(shí)，或者當(dāng)徑向移動(dòng)輻射源和/或探測(cè)器時(shí)，在輻射源和/或探測(cè)器的視場(chǎng)中的納米管的定向保持不變。這樣，利用單一偏振方向的輻射可以記錄和/或讀取信息。這有助于光學(xué)信息記錄和/或讀取設(shè)備的構(gòu)建和維護(hù)。
在另一實(shí)施例中，光學(xué)信息記錄介質(zhì)包括兩個(gè)或更多個(gè)分開(kāi)的信息層，每個(gè)信息層包括納米管。因此，每個(gè)信息層是如上所述的信息層。每個(gè)信息層可以用于在其上記錄兩個(gè)或更多個(gè)信息圖案。
在另一實(shí)施例中，每個(gè)信息層的納米管在專用于每個(gè)單獨(dú)的信息層的方向上定向。因此，通過(guò)選擇記錄和/或讀取光束的偏振方向，可以尋址信息層。例如，在包含兩個(gè)信息層的光學(xué)記錄介質(zhì)中，第一信息層的納米管可以在第一方向上對(duì)準(zhǔn)，第二信息層的納米管可以在第二方向上對(duì)準(zhǔn)，第二方向垂直于第一方向。利用偏振方向平行于第一方向的輻射光束，以便僅第一信息層的納米管表現(xiàn)出最高的吸收率，而第二信息層的納米管具有很小或者零吸收率，從而從該介質(zhì)的第一信息層中讀取信息或?qū)⑿畔⒂涗浀皆撔畔?。為了從第二信息層中讀取信息或者將信息記錄到該信息層，使用了偏振方向平行于第二信息層(即垂直于尋址第一信息層所需的方向)的納米管的輻射光束，使得僅第二信息層的納米管表現(xiàn)出最高的吸收率，而第一信息層的納米管表現(xiàn)出很小或者零吸收率。因此可以將第一和第二信息層看作在光學(xué)上相互獨(dú)立的?？梢砸肫渌鼘?，只要不同層之間的串?dāng)_小于一層中的對(duì)比度。通過(guò)改變?nèi)肷涞叫畔由系墓馐慕蛊矫?，可以進(jìn)一步限制信息層之間的串?dāng)_。
該光學(xué)信息記錄介質(zhì)可以包括用于反射透過(guò)信息層的輻射的反射層，使得該輻射兩次通過(guò)信息層并且來(lái)自吸收區(qū)域的輻射與來(lái)自其周圍區(qū)域的輻射之間的對(duì)比度提高。如果所述光學(xué)信息記錄介質(zhì)中的信息層數(shù)量大于1，優(yōu)選的是在最后一個(gè)信息層之后包括反射層，以便輻射兩次透過(guò)所有信息層。
也可以將反射層置于兩個(gè)信息層之間，從而限制或阻擋照射一個(gè)信息層的輻射照射其它信息層。實(shí)際上，由此產(chǎn)生了具有兩個(gè)面的光學(xué)記錄介質(zhì)，其中反射層將一個(gè)表面的(多個(gè))信息層與其它表面的(多個(gè))信息層遮擋開(kāi)。
該反射層也可以是偏振敏感的，即僅反射具有預(yù)定偏振方向的輻射。該反射層可以由例如Ag納米顆粒制成。依賴于偏振的反射層可以置于兩個(gè)信息層之間，從而僅反射具有給定偏振方向的輻射。如果鄰接的信息層包含定向成吸收被反射層反射的那一類型輻射的納米管，這是尤其有利的。由此增強(qiáng)了單個(gè)信息層的吸收對(duì)比度。偏振敏感反射層可以與每個(gè)信息層單獨(dú)結(jié)合使用。
出于實(shí)際考慮，光學(xué)信息記錄介質(zhì)優(yōu)選包括透明覆蓋層。該覆蓋層可以保護(hù)一個(gè)或多個(gè)信息層免受機(jī)械損傷，并且使灰塵顆粒、手印等距離該(多個(gè))信息層足夠遠(yuǎn)，以便它們不能影響信息的讀取或記錄。
在本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的特別優(yōu)選實(shí)施例中，信息層材料在低于30℃的溫度下基本上是固態(tài)的。這增強(qiáng)了納米管定向的穩(wěn)定性。因此，有效凍結(jié)納米管并且防止納米管意外改變其定向。此外，優(yōu)選的是，如果所述介質(zhì)包括不止一個(gè)信息層，則光學(xué)信息記錄介質(zhì)的所有信息層在低于30℃的溫度下基本上為固態(tài)。為了獲得所述固態(tài)，可以將在低于30℃的溫度下基本上是固態(tài)的透明材料用于信息層。通過(guò)將信息層的納米管置于固態(tài)表面上并且利用范德瓦爾斯力或膠將納米管附著于固體表面，也可以實(shí)現(xiàn)該固態(tài)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如果信息層在30℃以下(含30℃)的粘度至少為10Pa(100泊)，更優(yōu)選的是高于20Pa，進(jìn)一步優(yōu)選的是高于50Pa(500泊)，則將信息層視為基本上為固態(tài)。當(dāng)粘度低于10Pa時(shí)，該信息層可以視為基本上液化了。優(yōu)選的是，達(dá)到80℃時(shí)，更為優(yōu)選的是達(dá)到100℃時(shí)，該信息層基本是固化的。這增強(qiáng)了在光學(xué)信息記錄介質(zhì)的正常使用條件下信息層納米管定向的穩(wěn)定性。
信息層在一個(gè)溫度下基本上是固態(tài)的，在另一溫度下可以液化，則可以通過(guò)使納米管能夠重新定向，來(lái)使用該光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行改寫操作，如下所述。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，信息層可以在納米管沒(méi)有嚴(yán)重破壞的溫度下液化。如果透明層在其它情況下基本上是固態(tài)的，則通過(guò)降低透明層的粘度，可以使具有透明層的信息層液化。因此，沒(méi)有必要液化或者改變信息層納米管的結(jié)構(gòu)完整性。通常，納米管可以經(jīng)受100℃的溫度；例如，碳納米管在800-1000℃時(shí)嚴(yán)重破壞。液化可以重新定向被液化的信息層的納米管，從而允許擦除和改寫信息層的液化區(qū)域。在特別的優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)信息層在液化之后可以再次固化，以便重新獲得納米管定向的穩(wěn)定性。
信息層的透明材料是從包括熔化溫度或玻璃化溫度低于800℃的玻璃、丙烯酸熱塑性塑料和石蠟的組中選擇的。這種透明基底有利于實(shí)現(xiàn)在低于30℃的溫度下基本上為固態(tài)的信息層。這些基底還允許實(shí)現(xiàn)在納米管(特別是碳納米管)沒(méi)有被嚴(yán)重破壞的溫度下可液化的信息層，并且該信息層在液化之后可以重新固化。
對(duì)于一些用途，優(yōu)選的是光學(xué)信息記錄介質(zhì)進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)散熱層，尤其是金屬散熱層和介電層。優(yōu)選的是，散熱層之一或者唯一的散熱層接近光學(xué)信息記錄介質(zhì)的表面或者位于該表面處。散熱層起到散熱的作用，該熱量可能是由利用聚焦輻射光束照射信息層，從而將熱量聚焦到信息層的小位置引起的，而相鄰位置受熱較少。該散熱層也可以與反射層相同。
其中在一個(gè)或多個(gè)信息層中存在碳納米管的光學(xué)信息記錄介質(zhì)優(yōu)選還包括接近納米管的氧化劑成分。這樣，可以輕易地局部燒掉已經(jīng)吸收了具有預(yù)定偏振方向的輻射的信息層的納米管。這個(gè)實(shí)施例尤其適于一次性寫入光學(xué)信息記錄介質(zhì)，這是因?yàn)闊艏{米管的區(qū)域不再吸收用于從記錄介質(zhì)讀取信息的偏振輻射。適當(dāng)?shù)氖菑陌ㄏ跛猁}、氧化物、過(guò)氧化物、硫氧化物、BaO2和Ag2O的組中選出的氧化劑成分。此外，當(dāng)透明基底和覆蓋層(如果存在)是多孔的時(shí)，優(yōu)選的是使由燒納米管產(chǎn)生的任何氣體從該介質(zhì)逸出。
取代燒掉納米管，它們也可以是合金，從而溶解于金屬層中。因此有利的是在根據(jù)本發(fā)明的信息記錄介質(zhì)中提供一種金屬層。尤其適合的金屬是鐵(Fe)、鉬(Mo)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鎢(W)、釩(V)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、鈮(Nb)和錳(Mn)。該金屬層可以與反射層相同。取代形成合金的金屬，還可以使用硅。
通過(guò)將碳納米管從其正常的sp2-結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轭惤饎偸膕p3-結(jié)構(gòu)，可以局部去除碳納米管(B.Wei等，Journal of Materials ScienceLetters 13，5(1997)，402；B.Wei等，Carbon 36，7-8(1998)，997)。在sp3結(jié)構(gòu)中，它們不再具有顯著的輻射吸收性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于在光學(xué)信息記錄介質(zhì)上記錄信息的光學(xué)信息記錄設(shè)備，該設(shè)備包括a)用于提供輻射光束的輻射源，以及用于根據(jù)將要記錄到信息層中的信息調(diào)制輻射光束的裝置。這種設(shè)備的特征在于，用于在信息軌道的選定區(qū)域中修改納米單元的裝置，該區(qū)域是由將要記錄的信息確定的，使得在所述信息軌道中生成了信息區(qū)域。
該設(shè)備允許采用根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄介質(zhì)帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。如果該設(shè)備包括用于提供具有不同偏振方向的光束的裝置，則其允許調(diào)整光束的偏振方向以適應(yīng)納米管的不同定向。例如，如上所述，該記錄介質(zhì)可以包括兩個(gè)信息層，這兩個(gè)信息層的不同之處在于它們的納米管具有不同的定向。為了尋址特定的信息層，賦予該光束對(duì)應(yīng)于所述信息層中的納米管定向的偏振方向。
輻射源提供的輻射光束可以具有足以燒掉納米管的能量。通過(guò)這樣去除在選定位置處的信息層中具有特定定向的納米管，可以在信息層中形成根據(jù)將要記錄的信息的吸收區(qū)域的圖案。
當(dāng)使用具有給定偏振方向的輻射光束時(shí)，僅去除吸收該偏振方向的輻射的納米管，而在相同位置最后存在的其它納米管不受影響。
另一優(yōu)選實(shí)施例中，該記錄設(shè)備進(jìn)一步包括用于加熱信息層以允許所述信息層液化的裝置。利用這種設(shè)備，通過(guò)在信息層的受熱區(qū)域中重新定向納米管來(lái)進(jìn)行記錄。優(yōu)選的是，該加熱裝置是由輻射源構(gòu)成的，該輻射源提供功率足以實(shí)現(xiàn)所述液化的輻射。特別優(yōu)選的是用于加熱信息層的裝置允許液化信息層的選定位置，同時(shí)使其它位置未液化。
這種光學(xué)記錄設(shè)備還包括用于定向納米單元的裝置，該裝置允許重新定向一個(gè)或多個(gè)信息層的納米管，以便在所述信息層中生成和/或擦除吸收區(qū)域的圖案。通過(guò)對(duì)納米管直接施加力，或者將一個(gè)或多個(gè)納米管裝入固態(tài)基質(zhì)的顆粒中并且施加力以定向其中放置有納米管的顆粒，就可以重新定向納米管。尤其是，可以將信息層的納米管放置在沸石顆粒中。
在這種記錄設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，用于定向納米管的裝置包括用于向信息層上施加電場(chǎng)的裝置。近來(lái)已經(jīng)顯示了可以通過(guò)電泳的方法在直流電場(chǎng)中和交流電場(chǎng)中定向碳納米管(Yamamoto K等，J.Phys.DAppl.Phys 31(1998)L34-L36)。當(dāng)信息層的納米管裝入固態(tài)基質(zhì)的顆粒中，例如沸石顆粒中時(shí)，該電場(chǎng)可以用于定向其中放置有納米管的顆粒。
在所述記錄設(shè)備的另一實(shí)施例中，用于定向納米管的裝置包括用于使用線偏振輻射照射信息層的裝置。這種輻射也可以用于局部加熱信息層，以允許所述信息層液化。輻射光束，尤其是激光束可以在信息層中提供局部電場(chǎng)，從而在所述信息層的受照射區(qū)域的納米管中產(chǎn)生電偶極動(dòng)量(electric dipole momentum)。因此受照射區(qū)域的納米管將相對(duì)于照射輻射的偏振方向?qū)?zhǔn)。優(yōu)選的是，用于提供線偏振輻射的裝置也允許改變所述輻射的偏振方向。這允許在任意方向上定向納米管。
當(dāng)在液化信息層中重新定向納米管時(shí)，有利的是在信息層的重新固化過(guò)程中也施加重新定向力(特別是電場(chǎng))。從而可以防止在信息層的重新固化之前納米管的隨機(jī)定向。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明還提供了一種用于從如上所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中讀取信息的光學(xué)信息讀取設(shè)備，其包括用于提供讀取輻射光束的輻射源；用于將讀取光束聚焦為信息層上的讀取光點(diǎn)的裝置，以及用于將來(lái)自所述信息層的讀取輻射束轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的探測(cè)器裝置。該設(shè)備的特征在于輻射源提供線偏振光束以及該探測(cè)器裝置是偏振敏感的。
如果預(yù)先不知道所要讀取的信息層中納米管的定向，例如當(dāng)已經(jīng)將多級(jí)信息編碼到信息層上時(shí)，可以利用圓偏振輻射照射該介質(zhì)。
為了讀取信息，在軌道方向上具有尺寸小于讀取光點(diǎn)的信息區(qū)域的信息層，可以使用讀取設(shè)備，其特征在于探測(cè)裝置包括比較裝置，以用于比較在連續(xù)的時(shí)刻獲得的探測(cè)器信號(hào)，這些連續(xù)時(shí)刻間隔至少等于使讀取光點(diǎn)和記錄介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)等于所述區(qū)域尺寸的距離所需的時(shí)間間隔。
該讀取設(shè)備依賴于灰度級(jí)讀取和對(duì)信息層的上覆位置的吸收或反射特性的比較。因此允許解碼由包含信息區(qū)域的納米單元表示的信息，所述信息區(qū)域小于被照射位置。
根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供了一種制備如上所述的用于記錄信息的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的方法。這種方法包括通過(guò)在信息層上存在電場(chǎng)的情況下在其整個(gè)表面上連續(xù)加熱信息層材料而使全部納米單元的對(duì)稱軸對(duì)準(zhǔn)在同一方向上。
本發(fā)明還提供了一種將信息記錄到上述任意類型的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中的方法，所述方法包括修改信息軌道的選定區(qū)域中的納米單元、使得在所述軌道中生成信息區(qū)域的步驟，所述選定區(qū)域是由所要記錄的信息確定的。
當(dāng)使用這種方法時(shí)，在信息層中形成第一(信息)區(qū)域的圖案，其吸收具有特定偏振方向的輻射，該區(qū)域與不吸收該輻射的第二區(qū)域交替，在該圖案中編碼了信息。
在該圖案的區(qū)域中，僅擦除或去除吸收具有特定偏振方向的輻射的納米管，同時(shí)保持吸收具有另一偏振方向的輻射的納米管。因此，這種區(qū)域可以包括不止一種圖案，由此在每個(gè)圖案中，存儲(chǔ)了不同信號(hào)或者同一信號(hào)或節(jié)目(例如視頻、音頻或數(shù)據(jù))的不同部分。圖案彼此之間的不同之處在于其吸收區(qū)域吸收具有不同偏振的輻射。
可選擇的是，可以選擇性地去除信息層的一個(gè)區(qū)域中所有類型的納米管，而不管其各自的吸收特性。由此編碼的圖案非常易于讀取，這是因?yàn)殛P(guān)于讀取光束偏振方向的精度的要求可以相當(dāng)?shù)?。而且，?duì)于記錄，與基于它們的取向選擇性地除去納米管相比，更簡(jiǎn)單的是去除給定區(qū)域中的全部納米管。當(dāng)使用具有對(duì)準(zhǔn)的納米管(例如徑向或平行對(duì)準(zhǔn)的碳納米管)的光學(xué)信息記錄介質(zhì)時(shí)，尤其簡(jiǎn)單的是去除給定區(qū)域中的全部納米管，這是因?yàn)樗鼈兓旧隙ㄏ蛟谝粋€(gè)方向上。
通過(guò)毀壞吸收納米管，例如通過(guò)燒掉它們，可以修改(擦除)它們。出于這個(gè)目的，適當(dāng)?shù)难趸瘎┛梢园谛畔又校⑶铱梢匀菀椎剡x擇透明層材料的溫度特性和溫度一致性。優(yōu)選的是，氧化劑成分接近于納米管，因此它們可以最大程度地支持燒掉過(guò)程。
通過(guò)重新定向吸收具有特定偏振方向的納米管，也可以修改它們。而吸收具有另一偏振方向的納米管可以或多或少保持不受影響。對(duì)于記錄，通過(guò)使用納米管重新定向可以改寫光學(xué)信息存儲(chǔ)介質(zhì)，即多次記錄和擦除介質(zhì)，而在通過(guò)毀壞納米管進(jìn)行記錄的介質(zhì)中，僅可以一次寫入信息。通過(guò)在納米管自身上或者在包含納米管的顆粒上施加重新定向力，可以重新定向納米管。
優(yōu)選通過(guò)向信息層施加電場(chǎng)來(lái)依照所要記錄的信息實(shí)施納米管的重新定向。則納米管在電場(chǎng)矢量方向上對(duì)準(zhǔn)。
還可以利用線偏振輻射光束來(lái)依照所要記錄的信息實(shí)施納米管的重新定向，該(電磁)輻射在納米管中感應(yīng)出了電場(chǎng)，從而迫使納米管對(duì)應(yīng)于光束偏振方向?qū)?zhǔn)。
利用重新定向的納米管記錄信息的方法的非常實(shí)際的一個(gè)實(shí)施例包括以下步驟a)提供包括信息層的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，該信息層包含納米管，該層材料在30℃以下的溫度時(shí)是固態(tài)的；b)根據(jù)所要記錄的信息局部加熱信息層，以實(shí)現(xiàn)受熱區(qū)域中信息層的局部液化，從而允許納米管重新定向，以及c)重新定向受熱區(qū)域中的納米管以形成區(qū)域的圖案，其吸收線偏振輻射。
這種方法將可液化的信息層帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)與納米管的重新定向所固有的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合。特別有效的是在已經(jīng)對(duì)各個(gè)位置的納米管進(jìn)行重新定向之后冷卻信息層的每個(gè)液化位置，使得信息層在被冷卻的位置基本上變?yōu)楣腆w。這個(gè)附加的步驟通過(guò)將納米管凍結(jié)在其重新定向的位置，防止了納米管定向的隨機(jī)變化，從而增強(qiáng)了記錄在信息層上的信息的穩(wěn)定性。
本發(fā)明還涉及一種利用在信息層中聚焦成讀取光點(diǎn)的讀取輻射光束并且探測(cè)來(lái)自信息層的調(diào)制輻射，從具有包含納米管的信息層的光學(xué)信息記錄介質(zhì)讀取信息的方法。這種方法的特征在于使用了在預(yù)定方向上線偏振的讀取光束，并且檢測(cè)來(lái)自信息層并且具有預(yù)定偏振方向的輻射的強(qiáng)度變化。
為了讀取在軌道方向上尺寸小于讀取光點(diǎn)的信息區(qū)域，本方法進(jìn)一步的特征在于將在連續(xù)的時(shí)刻獲得的探測(cè)器信號(hào)值相互比較，這些連續(xù)時(shí)刻間隔至少等于使讀取光點(diǎn)和介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)等于所述區(qū)域尺寸的距離所需的時(shí)間間隔。
這種灰度級(jí)解碼允許解碼由小于受照射位置的定向納米管區(qū)域表示的信息。本文以上描述的讀取設(shè)備允許實(shí)施這種讀取方法。
參照下文中描述的實(shí)施例，通過(guò)非限定性實(shí)例來(lái)描述并了解本發(fā)明的這些及其它方面。
在附圖中

圖1表示了盤形光學(xué)信息記錄介質(zhì)的示意透視圖；圖2表示了讀取操作過(guò)程中光學(xué)信息記錄介質(zhì)的示意橫截面圖；圖3表示了具有兩個(gè)信息層的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的示意橫截面圖；圖4表示了利用線偏振輻射光束進(jìn)行寫入操作過(guò)程中光學(xué)信息記錄介質(zhì)的示意橫截面圖；圖5表示了利用電場(chǎng)進(jìn)行寫入操作過(guò)程中光學(xué)信息記錄介質(zhì)的示意橫截面圖；圖6表示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄和讀取設(shè)備的簡(jiǎn)圖；圖7表示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息讀取設(shè)備的簡(jiǎn)圖8表示了一小部分CD和DVD信息結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖9表示了一小部分DVD結(jié)構(gòu)和在相鄰信息軌道中具有不同類型的納米單元的信息結(jié)構(gòu)。在這些附圖中相應(yīng)的元件用相同的附圖標(biāo)記表示。
圖1所示的光學(xué)信息記錄介質(zhì)1是盤形的并且具有中心孔5。在圖1中僅表示了該介質(zhì)的一個(gè)面2。光學(xué)信息記錄介質(zhì)1包括由其上部面3表示的信息層，并且該信息層位于透明材料的覆蓋層之下。介質(zhì)的面2表示覆蓋層的前表面。該覆蓋層可以具有足夠的厚度，以起到信息層基底的作用并且使灰塵顆粒、污點(diǎn)、劃痕等保持遠(yuǎn)離信息層，以使得它們不能影響介質(zhì)的讀取和記錄。該信息層3由透明層構(gòu)成，其包括大量碳納米管4，在圖1中僅表示了其中的一部分。納米管以及納米管之間的中間區(qū)域共同構(gòu)成了信息層的信息結(jié)構(gòu)。
信息層3的碳納米管4相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸徑向?qū)?zhǔn)，即介質(zhì)的對(duì)稱軸，就是中心孔5的中心軸。此外，相鄰的碳納米管4大致平行排列，從而形成了局部(在預(yù)定區(qū)域中)平行排列的碳納米管陣列。
圖2表示了一小部分光學(xué)信息記錄介質(zhì)1的示意橫截面圖。本圖和圖3-5的記錄介質(zhì)1是任意的類型，例如圓盤或帶。記錄介質(zhì)1包括透明基底12和信息層100，該基底12起到保護(hù)層的作用并且具有前表面11。反射層18可以設(shè)置在信息層之下。具有背面15的保護(hù)層19可以覆蓋該反射層或者信息層。信息層包括大量區(qū)域110和120，它們可以與常規(guī)記錄載體，例如壓縮盤(CD)或者數(shù)字通用盤(DVD)中的坑和中間區(qū)域相比。在圖2中的箭頭17表示的掃描方向上，將信息編碼到連續(xù)的區(qū)域110、120中。納米管在連續(xù)區(qū)域110、120中的定向由圖2中的短線和點(diǎn)表示。所述線表示納米管的軸平行于附圖平面，該點(diǎn)表示所述軸垂直于該平面。
輻射源(未示出)發(fā)出的線偏振輻射光束50被物鏡系統(tǒng)聚焦成信息層100上的掃描光點(diǎn)，該物鏡系統(tǒng)由單個(gè)透鏡20表示。輻射光束50在強(qiáng)度沒(méi)有顯著損失或者其偏振方向沒(méi)有變化的情況下通過(guò)基底12并且入射到信息層100的區(qū)域110上。如果輻射光束50的偏振方向p1平行于區(qū)域110中納米管的排列方向，則這些納米管將吸收該光束的輻射。區(qū)域120中的納米管的排列方向垂直于偏振方向p1，它們不吸收光束50的輻射。如果輻射光束50的偏振方向p2垂直于區(qū)域100中納米管的排列方向，則這些納米管不會(huì)吸收光束50的輻射，而區(qū)域120中的納米管將吸收光束50的輻射。通過(guò)在區(qū)域10和120上掃描光束50，該光束的強(qiáng)度根據(jù)兩種區(qū)域的連續(xù)性被調(diào)制。可以由設(shè)置在信息層下的輻射敏感探測(cè)器來(lái)探測(cè)光束的調(diào)制，該調(diào)制表示編碼在信息層中的信號(hào)。
然而，優(yōu)選的是，反射層18設(shè)置在信息層下。該層將已經(jīng)透過(guò)信息層100的光束輻射50反射回信息層100。被反射的輻射沿著入射光束50的路徑往回傳播。這就產(chǎn)生了以下優(yōu)點(diǎn)，輻射光源和探測(cè)器設(shè)置在記錄載體的同側(cè)，并且讀取設(shè)備的光學(xué)元件，例如物鏡，既用于入射光束又用于反射光束。在反射時(shí)讀取光學(xué)記錄介質(zhì)的設(shè)備的設(shè)計(jì)在本領(lǐng)域中是公知的，并且此處不必描述。在反射時(shí)讀取本發(fā)明的記錄載體，從而在介質(zhì)中包括反射層18的記錄載體的重要優(yōu)點(diǎn)在于輻射兩次通過(guò)信息層，從而增強(qiáng)了納米管的吸收效果。因此，提高了接收反射和調(diào)制輻射的探測(cè)器提供的電信號(hào)的調(diào)制深度，這意味著提高了信噪比。
如本文中以上注意到的，來(lái)自反射或透射介質(zhì)的記錄介質(zhì)的調(diào)制輻射光束入射到輻射敏感檢測(cè)器上，其將調(diào)制光束轉(zhuǎn)變?yōu)楸硎揪幋a在信息層中的信號(hào)的電信號(hào)。按照公知的方式可以處理該信號(hào)，從而重建存儲(chǔ)在介質(zhì)中的例如視頻或音頻節(jié)目或者數(shù)據(jù)?？梢詫⑤椛涔庠刺峁┑墓馐鴱?qiáng)度用作基準(zhǔn)。在這種情況下，將來(lái)自接收調(diào)制光束的探測(cè)器的信號(hào)提供給比較裝置，該比較裝置還與接收輻射光源提供的一部分光束的第二探測(cè)器耦合。
可以按照與圖2的介質(zhì)相同的方法讀取圖3-5的光學(xué)記錄介質(zhì)。
圖3表示了部分光學(xué)記錄介質(zhì)10的示意橫截面圖，其具有兩個(gè)信息層100、100’?，F(xiàn)在，信息層100和100’中的碳納米管101和101’彼此相對(duì)定向，使得第一信息層100中的碳納米管101不會(huì)吸收第二信息層100’中的碳納米管101’所吸收的輻射。通過(guò)選擇照射記錄介質(zhì)10的輻射光束的偏振方向，可以選擇單個(gè)信息層100、100’用于讀取和寫入。例如，(a)情況下輻射光束50’的偏振方向是這樣的(p2；垂直于圖面)，其輻射僅僅被第二信息層100’中的碳納米管101’吸收并且基本上不受影響地穿過(guò)第一信息層100。(b)情況下的輻射光束50的偏振方向是這樣的(p1；平行于圖面)，其輻射僅僅被第一信息層100中的碳納米管101吸收并且基本上不受影響地穿過(guò)第二信息層100’。
圖4示意性地表示了寫入或改寫包含納米管的光學(xué)記錄介質(zhì)的方法的第一實(shí)施例。該介質(zhì)的信息層包括其中嵌入了納米管的透明層105。該透明層在室溫到100℃時(shí)基本上為固體，但是在更高的溫度下可以液化。納米管和其軸的方向在該層中是凍結(jié)的。為了在信息層中寫入或改寫信息，層105應(yīng)當(dāng)局部液化，以便納米管在局部可以移動(dòng)。然后應(yīng)定位或重新定位納米管。
為了液化將要寫入信息位的區(qū)域中的層105，可以使用輻射光束50，優(yōu)選激光束。用于寫入(改寫)的輻射光束強(qiáng)度通常大于用于讀取的強(qiáng)度，這是因?yàn)榍罢咝枰訜嵝畔印Ｎ镧R系統(tǒng)20將光束50聚焦為信息層中的小寫入光點(diǎn)，該光點(diǎn)可以具有比1微米小的多的直徑。在這個(gè)光點(diǎn)中聚集了足夠的能量以加熱信息層，前體是所述能量被吸收了。利用嵌入信息層中的納米管來(lái)實(shí)現(xiàn)吸收。光束輻射應(yīng)具有偏振方向平行于納米管的軸的成分。如果已知了這些軸的初始方向，則可以調(diào)整光束50的偏振方向以適應(yīng)這個(gè)初始方向，使得所有光束50的輻射都可以用于加熱信息層。如果光束50的初始方向是未知的，則可以使用圓偏振光束50，該光束至少具有在需要方向上的偏振成分。
利用與信息層100相鄰的散熱層60、61來(lái)消散輻射光束50提供給信息層的小區(qū)域的熱量。因此，熱量不通過(guò)透明基底105消散，并且仍然位于受照射區(qū)域110。該熱量造成該區(qū)域中的基底材料的液化，從而使納米管自由，因此可以改變納米管的軸的方向。在本寫入方法的實(shí)施例中，這種改變也是利用導(dǎo)向輻射光束實(shí)現(xiàn)的，該光束與加熱光束50相似。因此，利用了導(dǎo)向束的輻射是具有電場(chǎng)矢量的電磁輻射這個(gè)事實(shí)。與該矢量有關(guān)的電場(chǎng)引起了照射區(qū)域內(nèi)每個(gè)納米管的電偶極動(dòng)量。現(xiàn)在，迫使每個(gè)所述的納米管與所述場(chǎng)矢量對(duì)準(zhǔn)，即與導(dǎo)向光束的偏振方向?qū)?zhǔn)。
在已經(jīng)充分加熱區(qū)域之后，可以將寫入光束的強(qiáng)度切換到較低的水平，例如等于用于讀取已被寫入的記錄介質(zhì)的讀取光束的強(qiáng)度。信息層材料冷卻并且重新固化，從而使納米管的新方向在該材料中凍結(jié)。電場(chǎng)和具有需要的偏振方向的光束應(yīng)當(dāng)繼續(xù)出現(xiàn)，直到材料固化到納米管不能夠再移動(dòng)的程度為止。
所述加熱光束和導(dǎo)向光束可以由一個(gè)光束構(gòu)成，其偏振方向可以在用于加熱信息層的對(duì)應(yīng)于納米管的初始方向的第一方向與用于在受熱區(qū)域中導(dǎo)向或定向納米管的第二方向之間切換。第二方向?qū)?yīng)于用于讀取介質(zhì)的輻射光束的偏振方向。可以以相對(duì)于寫入光點(diǎn)在瞬間被掃描的信息層軌道上的掃描速度而言較大的頻率切換寫入光束的強(qiáng)度和偏振方向。該切換頻率可以選擇成很高，使得在切換周期中，即用于加熱和在受熱區(qū)域中定向納米管所需的時(shí)間間隔的總和中，掃描光點(diǎn)在掃描方向17上移動(dòng)的距離小于寫入光點(diǎn)尺寸。從而允許寫入信息區(qū)域，即在這些區(qū)域中定向納米管，這些區(qū)域在掃描方向上小于寫入光點(diǎn)在該方向上的尺寸。這樣，有些類似于將信息寫入磁光記錄介質(zhì)中的方法(通過(guò)快速切換磁場(chǎng))，并且可以相當(dāng)大地提高信息密度(每長(zhǎng)度單位或表面上的信息區(qū)域數(shù)目)。在圖4中表示了快速光束切換寫入方法，其中由附圖標(biāo)記130、131表示了貝殼形的信息區(qū)域。
利用讀取光點(diǎn)可以讀取這種信息區(qū)域，該讀取光點(diǎn)至少在掃描方向上比寫入光點(diǎn)小。在讀取過(guò)程中，通過(guò)使用比寫入過(guò)程中的數(shù)值孔徑更大的物鏡和/或比寫入過(guò)程中波長(zhǎng)更短的輻射，可以獲得這種更小的讀取光點(diǎn)。優(yōu)選的是，為了讀取如圖4所示的記錄介質(zhì)，使用尺寸與寫入光點(diǎn)相當(dāng)或相等的讀取光點(diǎn)。在讀取過(guò)程中的任意時(shí)刻，讀取光點(diǎn)覆蓋了多個(gè)信息區(qū)域130、131，并且通過(guò)130類型的區(qū)域和131類型的區(qū)域在讀取光點(diǎn)所覆蓋的區(qū)域內(nèi)的分布來(lái)確定反射輻射的強(qiáng)度。通過(guò)在任意時(shí)刻將讀取光束的強(qiáng)度或者探測(cè)器提供的信號(hào)電平與在前時(shí)刻的這些參數(shù)的值進(jìn)行比較，可以重新找到編碼在該記錄介質(zhì)中的高密度信息結(jié)構(gòu)內(nèi)的信號(hào)。由于讀取過(guò)程中尤其是包含輻射光源的光頭和探測(cè)器以及記錄介質(zhì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)，所述任意時(shí)刻對(duì)應(yīng)于信息層平面中的任意位置。
圖5表示了用于在包含納米管的記錄載體中寫入或改寫信息的方法的第二實(shí)施例。在本方法中，同樣將輻射光束50用于加熱信息層中的區(qū)域110，使得該區(qū)域中的材料液化，從而可以重新定向納米管。現(xiàn)在，納米管的重新定向是通過(guò)由適合的電極結(jié)構(gòu)提供的外部電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)例如圖5所示的具有四個(gè)電極81、82、83和84(四極)的結(jié)構(gòu)。該電場(chǎng)迫使受熱區(qū)域的納米管與電場(chǎng)線對(duì)準(zhǔn)，由此該對(duì)準(zhǔn)方向以及局部場(chǎng)方向?qū)?yīng)于將用于讀取信息的光束的偏振方向。和圖4所示的方法一樣，在圖5所示的方法中，也是通過(guò)切換光束50的強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行信息編碼。電場(chǎng)是穩(wěn)定的并且可以在整個(gè)寫入過(guò)程中都存在。這個(gè)場(chǎng)的范圍不嚴(yán)格，這是因?yàn)樵搱?chǎng)僅重新定向受熱區(qū)域中的納米管，而沒(méi)有重新定向其它未受熱區(qū)域中的納米管。在寫入過(guò)程中的任意時(shí)刻僅加熱一個(gè)區(qū)域。
在圖5中，表示了以下情況，同時(shí)并且在相同方向上重新定向具有寫入光點(diǎn)尺寸的區(qū)域內(nèi)的所有納米管。在已經(jīng)重新定向了第一區(qū)域中的納米管之后，關(guān)閉寫入光束50或者將其移動(dòng)到重復(fù)加熱和重新定向步驟的第二區(qū)域。同時(shí)，信息層的第一區(qū)域中的材料冷卻并且固化，使得新的納米管定向凍結(jié)。還可以利用圖4所示的方法來(lái)實(shí)施這種逐個(gè)區(qū)域的寫入。另一方面，圖5所示的方法也允許通過(guò)快速切換外部電場(chǎng)來(lái)寫入貝殼形信息區(qū)域(如圖4所示)。因此，將其間電場(chǎng)具有預(yù)定方向的時(shí)間間隔選擇為基本上小于寫入光點(diǎn)在等于該光點(diǎn)尺寸的距離上移動(dòng)所需的時(shí)間間隔。
圖6表示了根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)信息記錄和讀取設(shè)備的實(shí)施例的非常概略的示意圖。該設(shè)備包括操縱輻射光源550以控制該光源提供的輻射光束50的強(qiáng)度的控制單元500，該光源550優(yōu)選為激光器。利用偏振控制單元554可以控制光束的偏振態(tài)。輻射光束50被引導(dǎo)到分束器552，該分束器552將輻射光束反射到記錄介質(zhì)1。該介質(zhì)是盤形的并且放置在旋轉(zhuǎn)裝置510上。按照本文中以上描述的方式從該光學(xué)信息記錄介質(zhì)反射的輻射通過(guò)分束器552并且入射到輻射敏感探測(cè)器555，其將入射輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。
為了在記錄介質(zhì)1中記錄信息，控制單元500從計(jì)算機(jī)接收信息流(未示出)，例如視頻節(jié)目、音頻節(jié)目或者數(shù)據(jù)流，并且將所述流轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于輻射光源550的信號(hào)。例如，根據(jù)該信息流來(lái)調(diào)制通過(guò)激光二極管輸送的電流，并由此調(diào)制該激光器提供的輻射光束強(qiáng)度。如果需要，可以改變光束的偏振。例如，如果必須寫入具有未知的納米管初始定向的記錄介質(zhì)，則偏振控制單元554包括四分之一波面，該波面將線偏振光束轉(zhuǎn)變?yōu)閳A偏振光束。該單元554還可以包括偏振旋轉(zhuǎn)器，其將線偏振光束的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。
具有適當(dāng)偏振方向并且經(jīng)過(guò)強(qiáng)度調(diào)制(即表現(xiàn)出按時(shí)間交替的高功率級(jí)別和低功率級(jí)別的寫入光束)的寫入光束，擦除或改變記錄介質(zhì)的信息層區(qū)域中存在的納米管的定向，如本文中以上討論的。通過(guò)利用旋轉(zhuǎn)裝置510旋轉(zhuǎn)該記錄介質(zhì)，即在切向(掃描方向)上移動(dòng)寫入光點(diǎn)，可以寫入信息軌道。通過(guò)將寫入光點(diǎn)和記錄介質(zhì)彼此相對(duì)地在徑向上移動(dòng)，可以寫入整個(gè)信息層。
在記錄設(shè)備中，將分束器用于允許檢驗(yàn)該寫入過(guò)程。記錄介質(zhì)反射的寫入光束輻射在加熱時(shí)間間隔內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)度降低。如果使該輻射經(jīng)由分束器552到達(dá)探測(cè)器555，則可以在該時(shí)間間隔(因此在信息層中的該位置處)控制該輻射，使得足夠的能量被吸收以加熱信息層材料并允許重新定向納米管。這些時(shí)間間隔可以與提供給設(shè)備500的數(shù)據(jù)流中相應(yīng)的間隔相比或者與提供給輻射光源550的信號(hào)中的該時(shí)間間隔相比。為了控制剛剛寫入的區(qū)域的最終狀態(tài)，可以使用具有恒定強(qiáng)度水平和適當(dāng)偏振方向的輻射光束。
為了讀取記錄在光學(xué)信息記錄介質(zhì)1上的信息，使用了強(qiáng)度比寫入光束低得多的讀取光束50，使得該讀取光束在信息平面中形成的讀取光點(diǎn)不能加熱信息層。讀取光束的偏振方向應(yīng)當(dāng)與信息承載區(qū)域的納米管定向?qū)?yīng)。如果讀取光束入射到該區(qū)域上，則一部分光束輻射被吸收，使得記錄該區(qū)域的位置處的記錄介質(zhì)反射的讀取光束強(qiáng)度顯著降低。輻射敏感探測(cè)器555可以檢測(cè)到強(qiáng)度的降低。通過(guò)使讀取光點(diǎn)和介質(zhì)在切向(掃描方向)和徑向上彼此相對(duì)移動(dòng)，可以分別確定一個(gè)信息軌道中和所有信息軌道中的吸收和非吸收區(qū)域的連續(xù)性。這樣，可以重新獲得按所述連續(xù)性編碼的信號(hào)或節(jié)目。利用探測(cè)器555和相關(guān)電子電路可以進(jìn)行信息獲取，該探測(cè)器555提供根據(jù)被瞬間掃描的吸收和非吸收區(qū)域的連續(xù)性變化的信號(hào)，所述電子電路本身是本領(lǐng)域公知的，不需要在此處描述。
在某些情況下，有利的是，將來(lái)自探測(cè)器555的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，以防止讀取信號(hào)受到讀取設(shè)備中可能發(fā)生的任意事件的影響，例如輻射光源提供的光束突然下降或者導(dǎo)致輻射強(qiáng)度長(zhǎng)期降低的光源的老化。
圖7表示了允許進(jìn)行這種比較的讀取設(shè)備的實(shí)施例。本實(shí)施例與圖6所示的實(shí)施例的區(qū)別僅僅在于其包括比較單元560。將來(lái)自探測(cè)器555的信號(hào)提供給該單元560的第一輸入端，并且將表示光束50的實(shí)際強(qiáng)度的信號(hào)提供給該單元的第二輸入端。如果該比較單元檢測(cè)到所述信號(hào)之間的差別，則可以將該差別用來(lái)在進(jìn)一步處理探測(cè)器信號(hào)之前校正該信號(hào)。
除了提高軌道方向上的信息密度之外，本發(fā)明還允許提高徑向(或者更廣泛地，垂直于軌道方向的方向)上的信息密度。圖8分別表示了一小部分CD信息結(jié)構(gòu)(上部)和DVD信息結(jié)構(gòu)(下部)的SEM照片。只讀結(jié)構(gòu)是相位結(jié)構(gòu)并且在介質(zhì)基底中包括坑、凹陷，所述坑分別沿著CD結(jié)構(gòu)和DVD結(jié)構(gòu)中的軌道t1和t2排列。對(duì)于CD信息結(jié)構(gòu)而言，軌道間距d1，即相鄰軌道的中心線(hart line)之間的距離當(dāng)前為1.6μm，并且對(duì)于DVD結(jié)構(gòu)而言，軌道間距d2為0.74μm。最小的坑長(zhǎng)度對(duì)于CD結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)約為0.8μm，對(duì)于DVD結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)約為0.4μm。這兩種信息結(jié)構(gòu)都包括軌道之間的信息較少的脊。所述脊對(duì)于避免相鄰軌道之間的串?dāng)_是必要的。沒(méi)有具有給定寬度的軌道的情況下，由于全部信息區(qū)域(即坑)都是相同類型并且利用相同類型的讀取光束進(jìn)行讀取，以及讀取光點(diǎn)的強(qiáng)度分布延伸區(qū)域比軌道寬度寬，所以會(huì)出現(xiàn)這種串?dāng)_。
如果信息區(qū)域由包括在第一方向上對(duì)準(zhǔn)的納米管的第一類型的區(qū)域構(gòu)成，利用具有第一偏振方向的讀取光束讀取所述區(qū)域，則可以在前面的脊中形成包括在第二方向上對(duì)準(zhǔn)的納米管的第二類型的信息區(qū)域。應(yīng)當(dāng)利用具有第二偏振方向的讀取光束來(lái)讀取第二類型的區(qū)域。在圖9中表示了這個(gè)概念。該圖的左半部表示了具有軌道t2以及軌道之間的脊L的常規(guī)DVD結(jié)構(gòu)。圖9的右半部表示了新的信息結(jié)構(gòu)，其中軌道包括第一種信息區(qū)域IA1。前面的脊現(xiàn)在包括第二種信息區(qū)域IA2并且已經(jīng)成為信息軌道t3。IA2區(qū)域與IA1區(qū)域的不同之處在于其納米管在另一方向上對(duì)準(zhǔn)并且所吸收的輻射的偏振方向不同于IA1區(qū)域所吸收的輻射的偏振方向。
提供具有不同類型的信息區(qū)域的相鄰軌道的概念可以用于-通過(guò)在現(xiàn)有軌道之間插入額外的信息軌道提高信息密度，如本文中以上所述的；-減少信息結(jié)構(gòu)中的串?dāng)_，其中相鄰信息軌道之間的距離小并且對(duì)于讀取光點(diǎn)的強(qiáng)度分布是關(guān)鍵的，-降低一個(gè)或多個(gè)非尋址信息層對(duì)于在記錄介質(zhì)的信息層尋址的輻射光束的吸收率，該記錄介質(zhì)包括不止一個(gè)信息層。
本發(fā)明還可以用于提高能夠讀取具有兩個(gè)或多個(gè)類型的信息區(qū)域的記錄介質(zhì)的數(shù)據(jù)率。如果信息區(qū)域的類型相互不同之處在于每個(gè)類型的區(qū)域中的納米管的定向不同于其它類型區(qū)域中的定向，如果讀取光束包括對(duì)應(yīng)于信息區(qū)域類型數(shù)目的多個(gè)偏振成分，則可以相互獨(dú)立地并且以可忽略的串?dāng)_來(lái)讀取它們。每種偏振成分應(yīng)當(dāng)對(duì)應(yīng)于一種不同類型的信息區(qū)域中的納米管定向，使得其僅可以讀取這一種的信息區(qū)域。如果使用了這種選項(xiàng)，則來(lái)自記錄介質(zhì)的調(diào)制讀取光束應(yīng)當(dāng)例如通過(guò)偏振濾光器按照其不同的偏振成分分開(kāi)。利用編碼在全部屬于這種成分的類型的信息區(qū)域中的信息，來(lái)調(diào)制這些成分中的每一種。對(duì)于每個(gè)讀取光束成分來(lái)講，將獨(dú)立的探測(cè)器用于將光學(xué)調(diào)制轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)?？梢圆⑿械靥幚韥?lái)自不同探測(cè)器的信號(hào)并且最終結(jié)合為一個(gè)信號(hào)。
在一個(gè)信息平面中可以存在不同類型的信息區(qū)域，由此相鄰的軌道具有不同類型的信息區(qū)域。在具有多個(gè)信息層的記錄載體中，所述信息層的相互距離小使得每個(gè)層保持在物鏡系統(tǒng)的焦點(diǎn)深度內(nèi)，每個(gè)信息層可以具有不同類型的信息區(qū)域，即在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的納米管具有不同的定向。例如可以利用圓偏振讀取光束，并行地或者同時(shí)地讀取信息層。
在以上說(shuō)明書中，已經(jīng)借助納米管解釋了本發(fā)明。然而，也可以利用納米線來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。納米管是圓柱形的，通常是中空的管。其具有彎折的二維晶體結(jié)構(gòu)，大部分是六邊形平面。納米管的電子結(jié)構(gòu)確定了其吸收特性，其電子結(jié)構(gòu)主要是由其手性、材料、殼(壁)的數(shù)量、管的直徑和晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷確定的。術(shù)語(yǔ)“手性”涉及化合物分子中存在的非對(duì)稱性。手性分子不能疊置在其鏡像上。納米線，也稱作納米纖維或晶須，其為細(xì)的實(shí)心線，它們具有三維晶體結(jié)構(gòu)，通常表現(xiàn)出優(yōu)選的生長(zhǎng)方向。通過(guò)選擇線直徑以及線材料的化學(xué)成分可以控制納米線的電子特性，該電子特性決定了吸收特性。整體成分確定了晶體結(jié)構(gòu)，并且可能出現(xiàn)的材料的化學(xué)摻雜和結(jié)構(gòu)缺陷決定了納米線的電學(xué)和光學(xué)特性。
納米管和納米線對(duì)于波長(zhǎng)大于其直徑的輻射所表現(xiàn)出來(lái)的吸收取決于輻射的偏振。對(duì)于納米線，吸收的偏振對(duì)比度可以高達(dá)80。
在尋址具有多個(gè)這種信息層的光學(xué)記錄介質(zhì)的信息層的情況下，如果所有層都表現(xiàn)出相似的吸收特性，那么非被尋址層對(duì)輻射光束的吸收會(huì)成為問(wèn)題。如果在記錄介質(zhì)中重復(fù)具有不同吸收特性的信息層的疊層以獲得大量的信息層，也可能出現(xiàn)這種問(wèn)題。例如，對(duì)于不同信息層利用具有不同直徑的納米線，可以解決該問(wèn)題。直徑是確定納米線對(duì)其呈吸收性的波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)的參數(shù)之一。該中心波長(zhǎng)取決于納米線材料的電帶隙。例如，以下材料具有以下中心波長(zhǎng)(在括號(hào)中并以nm為單位)InAs(3400)、GaAs(919)、GaN(371)、InP(984)、CdSe(730)、CdS(517)、ZnS(335)、ZnSe(460)和ZnO(338)。因此，納米線的材料成分是確定納米線吸收波長(zhǎng)的參數(shù)之一，從而可以用于選擇該波長(zhǎng)。
可以用來(lái)選擇納米線的吸收波長(zhǎng)的另一參數(shù)是納米線的直徑；實(shí)際上，具有較小直徑的納米線具有較長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)。通過(guò)在每個(gè)信息層中包括具有另一直徑或另一化學(xué)成分，或者更概括地，具有另一吸收波長(zhǎng)的納米線，可以在光學(xué)記錄介質(zhì)中疊置多個(gè)這種層，由此利用輻射光束可以尋址每個(gè)信息層，而不會(huì)過(guò)多地受到其它信息層吸收的影響。如果將納米管用于不同的信息層中，通過(guò)將不同的材料用于不同信息層的納米管，可以解決尋址特定信息層的光束被其它信息層吸收的問(wèn)題。
碳納米管對(duì)輻射的吸收與輻射波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。這表示這種材料可以用于幾代光學(xué)記錄系統(tǒng)，這些系統(tǒng)使用不斷減小的波長(zhǎng)，從紅光到紫外光，例如290nm。而且碳納米管材料因?yàn)槠浼儍?，所以便宜、易于制造、重量輕并且環(huán)保。
本發(fā)明不限于存儲(chǔ)或者將要存儲(chǔ)到記錄介質(zhì)上的特定種類的信息或者特定波長(zhǎng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)信息記錄介質(zhì)，包括至少一個(gè)信息層，其特征在于該信息層由其中嵌入了具有對(duì)稱軸的納米單元管的透明層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該納米單元是納米線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該納米單元是納米管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該納米管是碳納米管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該納米管是單壁納米管。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該信息層的材料在低于30℃的溫度下基本上是固體。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該信息層的材料在低于納米管被破壞的溫度下可液化。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-7中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該信息層的材料是從包括熔化溫度或玻璃化溫度低于800℃的玻璃、丙烯酸熱塑性塑料和石蠟的組中選擇的。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-8中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該信息層的材料包括接近納米管放置的氧化劑成分。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于該氧化劑成分是從包括硝酸鹽、氧化物、過(guò)氧化物、硫氧化物、BaO2和Ag2O的組中選出的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其中信息層的平面分成信息軌道，每個(gè)軌道包括多個(gè)連續(xù)的區(qū)域，其特征在于在包括多個(gè)納米單元的區(qū)域中，所有納米單元的對(duì)稱軸對(duì)準(zhǔn)在一個(gè)方向上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其具有盤的形狀，其特征在于信息軌道的徑向?qū)?zhǔn)區(qū)域的納米單元是徑向?qū)?zhǔn)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其具有編碼在信息區(qū)域中的信息，其特征在于在相鄰信息軌道之間存在脊，并且這些軌道的信息區(qū)域包括相同類型的納米單元。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其具有編碼在信息區(qū)域中的信息，其特征在于相鄰信息軌道的信息區(qū)域包括不同類型的納米單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其包括至少兩個(gè)信息層，其特征在于每個(gè)信息層的信息軌道中的信息區(qū)域包括與其它信息層的相應(yīng)信息軌道中的信息區(qū)域中存在的納米單元不同類型的納米單元。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于不同類型的納米單元相互之間的不同之處在于它們的對(duì)稱軸具有不同的定向。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于不同類型的納米單元相互之間不同之處在于它們具有不同的化學(xué)成分。
18.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)，其特征在于不同類型的納米單元相互之間不同之處在于它們垂直于對(duì)稱軸的尺寸不同。
19.光學(xué)記錄設(shè)備，用于在根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中記錄信息，包括用于提供輻射光束的輻射源單元；用于根據(jù)所要記錄的信息調(diào)制光束的裝置，其特征在于用于在信息軌道的選定區(qū)域中修改納米單元的裝置，所述區(qū)域是由將要記錄的信息確定的，使得在所述軌道中生成信息區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于修改的裝置包括用于破壞選定區(qū)域中的納米單元的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于輻射源單元包括輻射源以及用于改變輻射光束偏振的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或21所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于修改的裝置包括用于加熱光學(xué)信息記錄介質(zhì)的信息層從而使該信息層液化的裝置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于加熱的裝置是通過(guò)輻射光束構(gòu)成的。
24.根據(jù)權(quán)利要求19和21-23中任一項(xiàng)所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于修改的裝置包括用于重新定向納米單元的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于重新定向納米單元的裝置包括用于在信息記錄介質(zhì)的信息層上施加電場(chǎng)的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光學(xué)記錄設(shè)備，其特征在于用于重新定向納米單元的裝置是通過(guò)輻射光束構(gòu)成的，所述輻射光束為線偏振光束。
27.用于從根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中讀取信息的光學(xué)讀取設(shè)備，包括用于提供讀取輻射光束的輻射源單元；用于將讀取光束聚焦為信息層中的讀取光點(diǎn)的裝置，以及用于將來(lái)自所述信息層的讀取光束輻射轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的探測(cè)器裝置，其特征在于輻射源單元提供線偏振光束，并且該探測(cè)器裝置是偏振敏感的。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述光學(xué)讀取設(shè)備，用于讀取信息區(qū)域，所述信息區(qū)域在軌道方向上的尺寸小于讀取光點(diǎn)，其特征在于該探測(cè)裝置包括比較裝置，用于比較在連續(xù)的時(shí)刻獲得的探測(cè)器信號(hào)，這些連續(xù)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔至少等于使讀取光點(diǎn)和記錄介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)等于所述區(qū)域尺寸的距離所需的時(shí)間間隔。
29.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在其上記錄信息的光學(xué)信息記錄介質(zhì)的方法，其特征在于通過(guò)在信息層上存在電場(chǎng)的情況下連續(xù)加熱信息層材料的全部表面而使全部納米單元的對(duì)稱軸對(duì)準(zhǔn)在同一方向上。
30.一種將信息記錄到根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)中的方法，其利用了根據(jù)所要記錄的信息調(diào)制的輻射光束，其特征在于修改信息軌道的選定區(qū)域中的納米單元，所述區(qū)域是由所要記錄的信息確定的，使得在所述軌道中生成信息區(qū)域。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的記錄方法，其特征在于所述的修改包括破壞選定區(qū)域中的納米單元。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的記錄方法，其特征在于所述的修改包括重新定向選定區(qū)域中的納米單元。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的記錄方法，其特征在于重新定向納米單元包括以下步驟a)加熱選定區(qū)域，以使信息層材料液化，和b)將每個(gè)液化區(qū)域中存在的所有納米管的對(duì)稱軸對(duì)準(zhǔn)在相同方向上。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的記錄方法，其特征在于利用輻射光束來(lái)進(jìn)行加熱。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的記錄方法，其特征在于利用信息層上的電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)納米單元的重新定向。
36.根據(jù)權(quán)利要求33或34所述的記錄方法，其特征在于利用輻射光束來(lái)實(shí)現(xiàn)納米單元的重新定向，所述輻射光束為線偏振光束。
37.從根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)信息記錄介質(zhì)讀取信息的方法，該方法利用聚焦成該介質(zhì)的信息層中的讀取光點(diǎn)的讀取輻射光束來(lái)讀取所述信息，并且檢測(cè)來(lái)自信息層的調(diào)制輻射，其特征在于使用了在預(yù)定方向上線偏振的讀取光束，以及檢測(cè)來(lái)自信息層的具有預(yù)定偏振方向的輻射的強(qiáng)度變化。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的讀取方法，用于讀取具有交替的不同類型信息軌道的信息平面，這些軌道的相互不同之處在于它們分別包括不同類型的納米單元，其特征在于將不同類型的讀取輻射用于讀取不同類型的軌道并且獨(dú)立檢測(cè)不同類型的調(diào)制輻射。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的讀取方法，用于讀取具有不同類型信息層的記錄介質(zhì)，這些層的相互不同之處在于它們分別包括不同類型的納米單元，其特征在于將不同類型的讀取輻射用于讀取不同類型的信息層，以及獨(dú)立檢測(cè)不同類型的調(diào)制輻射。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的讀取方法，其特征在于同時(shí)使用和檢測(cè)不同類型的讀取輻射。
41.根據(jù)權(quán)利要求38、39或40所述的讀取方法，其特征在于所述類型的讀取輻射的相互不同之處在于它們具有不同的線偏振方向。
42.根據(jù)權(quán)利要求38、39或40所述的讀取方法，其特征在于所述類型的讀取輻射的相互不同之處在于它們具有不同的波長(zhǎng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求40所述的讀取方法，其特征在于使用了圓偏振讀取輻射。
44.根據(jù)權(quán)利要求37-43中任一項(xiàng)所述的讀取方法，用于讀取信息區(qū)域，所述信息區(qū)域在軌道方向上的尺寸小于讀取光點(diǎn)，其特征在于將在連續(xù)的時(shí)刻獲得的探測(cè)器信號(hào)值相互比較，這些連續(xù)的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔至少等于使讀取光點(diǎn)和記錄介質(zhì)相對(duì)移動(dòng)等于所述區(qū)域尺寸的距離所需的時(shí)間間隔。
全文摘要
一種光學(xué)信息記錄介質(zhì)(1)，具有至少一個(gè)信息層(100)，該信息層包括透明基底，其中嵌入了具有對(duì)稱軸的納米單元(101)，例如納米管。通過(guò)將選定區(qū)域(110、120)內(nèi)的納米單元的軸定向在相同方向上，可以記錄信息。利用具有對(duì)應(yīng)于所述納米單元方向的偏振方向(p1、p2)的輻射光束，可以從介質(zhì)中讀取信息，從而生成吸收性信息區(qū)域(110、120)。這樣可以實(shí)現(xiàn)高信息密度。
文檔編號(hào)G11C13/02GK1723497SQ200380105544
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月10日
發(fā)明者R·庫(kù)特, C·T·H·F·里伊登鮑姆, R·F·M·亨德里克斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司