專利名稱：光記錄介質(zhì)和利用光記錄介質(zhì)的記錄和/或重放方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用有機(jī)材料的分子取向變化造成的雙折射變化來記錄和/或重放信息信號(hào)的新型光記錄介質(zhì)。本發(fā)明還涉及利用這種記錄介質(zhì)的記錄和/或重放方法和裝置。
迄今為止，在相變記錄膜的情況下，通過染料的凹坑或凸頂/凹槽進(jìn)行的相位差調(diào)制、在非晶和結(jié)晶相之間進(jìn)行的反射率差調(diào)制，或通過光磁克爾效應(yīng)進(jìn)行的偏振檢測(cè)，已經(jīng)作為光盤記錄和/或重放原理被公知。
可記錄光盤內(nèi)的記錄系統(tǒng)是熱感記錄，其基本原理是，在特定臨界溫度發(fā)生記錄膜的狀態(tài)變化，從而記錄該變化。在這種情況下記錄和/或重放信號(hào)為非線性，因此適于記錄二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。
同時(shí)公知的有，使用光敏材料的光記錄系統(tǒng)，公知的如光子模式。該系統(tǒng)在記錄后的存儲(chǔ)穩(wěn)定性、讀取穩(wěn)定性以及重復(fù)使用壽命方面有一些缺點(diǎn)，因此，至今尚未找到克服所有這些問題的解決方案。
同時(shí)，在光記錄領(lǐng)域內(nèi)，最近的發(fā)展趨勢(shì)是光源的波長(zhǎng)更短、物鏡的數(shù)值孔徑(NA)更高。因此，已有報(bào)道，通過藍(lán)紫光源和物鏡與NA=0.85的數(shù)值孔徑結(jié)合，能夠在直徑12cm的光盤上實(shí)現(xiàn)20GB大的記錄容量。然而，這可以說預(yù)示著通過所謂的遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行的記錄和/或重放接近了其理論限值。
在克服這種限制的方法中，其中一個(gè)方法是利用適合于線性記錄和/或重放的記錄材料來實(shí)現(xiàn)多值記錄。
但是，目前習(xí)慣使用的熱感記錄是一個(gè)非線性記錄系統(tǒng)，從而難以實(shí)現(xiàn)多值記錄。
從這方面考慮，熱感記錄系統(tǒng)的記錄材料，如用作相變記錄材料的金屬基材料，或光磁記錄材料，并不理想。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)線性記錄和/或重放的新型光記錄介質(zhì)，以及使用這種新型光記錄介質(zhì)的記錄和/或重放方法和裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的研究，并且得出結(jié)論，即通過使用有機(jī)材料作為記錄材料能夠構(gòu)成一個(gè)新型的光記錄系統(tǒng)，該有機(jī)材料根據(jù)光照度改變其分子取向，從而顯示出雙折射特性。
基于這種發(fā)現(xiàn)完成的本發(fā)明提供了一種光記錄介質(zhì)，該光記錄介質(zhì)具有一個(gè)記錄層，記錄層包括一種分子取向根據(jù)偏振光照度而改變的有機(jī)材料。
本發(fā)明還提供一種記錄和/或重放方法，該方法包括照射偏振光到記錄層，記錄層包括作為記錄材料的有機(jī)材料，用于改變其分子取向從而記錄信息信號(hào)，并讀取分子取向變化導(dǎo)致的雙折射變化，分子取向隨入射光偏振狀態(tài)的改變而變化。
本發(fā)明還提供了一種利用包括記錄層的光記錄介質(zhì)作為記錄介質(zhì)的記錄和/或重放裝置，該記錄層包含一種其分子取向根據(jù)偏振光照度而變化的有機(jī)材料。該裝置包括用于在所說的記錄層上照射作為記錄光的預(yù)知置偏振光的記錄光學(xué)系統(tǒng)，和用于檢測(cè)照射在所說的記錄層上重放光的偏振狀態(tài)的重放光學(xué)系統(tǒng)。
如上所述，本發(fā)明的基本原理是根據(jù)光照度改變分子取向從而出現(xiàn)雙折射的有機(jī)材料被用作記錄材料。
利用有機(jī)材料中的分子取向變化的該記錄系統(tǒng)顯示線性特性，從而根據(jù)取向的程度和角度獲得不同的輸出，從而能夠進(jìn)行多值記錄。
根據(jù)本發(fā)明，能夠構(gòu)成一種與普通系統(tǒng)完全不同的光學(xué)記錄系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的有價(jià)值的作用，能夠產(chǎn)生比磁光盤大的重放信號(hào)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)與照射光的量成正比，因此，通過與如多值記錄的結(jié)合，確保了線性記錄和/或重放以及高密度記錄。通過有機(jī)材料，能夠進(jìn)行高質(zhì)量的轉(zhuǎn)錄記錄和擦除。由于通過旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行涂覆能夠制備這種有機(jī)材料，能夠明顯地降低制造成本。此外，通過選擇記錄膜的取向方向和與尋跡方向有關(guān)的偏振方向的結(jié)合，能夠改變信號(hào)電平以符合系統(tǒng)的要求。另外，通過改變偏振方向，能夠利用相同的波長(zhǎng)執(zhí)行讀取和寫入。


圖1是反式-順式重排狀態(tài)的示意圖。
圖2是利用本發(fā)明的一個(gè)光盤的說明性結(jié)構(gòu)的示意性立體圖。
圖3是初始狀態(tài)(隨機(jī)狀態(tài))和取向狀態(tài)的示意性平面圖。
圖4示出了記錄和/或重放光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)例子。
圖5示出了記錄和/或重放光學(xué)系統(tǒng)的另一個(gè)例子。
圖6示出了記錄和/或重放光學(xué)系統(tǒng)的又一個(gè)例子。
圖7示出了記錄和/或重放光學(xué)系統(tǒng)的再一個(gè)例子。
圖8是一個(gè)曲線圖，示出了有機(jī)薄膜厚度和檢測(cè)光的量之間的關(guān)系。
圖9是一個(gè)曲線圖，示出了介質(zhì)薄膜厚度和檢測(cè)光量之間的關(guān)系。
本發(fā)明的光記錄介質(zhì)、記錄和/或重放系統(tǒng)以及記錄和/或重放裝置的優(yōu)選實(shí)施例將被參考附圖詳細(xì)描述。
首先，解釋本發(fā)明中的記錄和/或重放原理。
目前已經(jīng)公知有一種材料，當(dāng)被光照射時(shí)其分子取向改變，顯示出雙折射。
例如，當(dāng)被偏振紫外光照射時(shí)，通過硅烷化偶氮苯衍生物獲得的液晶材料從分子軸在垂直于基面的方向上排列的同型取向(homeotropic)變換到分子軸平行于基面排列的同類(homogeneous)取向，因此，出現(xiàn)雙折射。這被稱為平面外(out-of-plane)取向。
在其側(cè)鏈上有偶氮苯的丙烯酸脂聚合物具有平行于基片取向的液晶晶格點(diǎn)，并被稱為側(cè)鏈型。當(dāng)被線性偏振可見光照射時(shí)，通過光電場(chǎng)，這種材料的分子在直角旋轉(zhuǎn)到偏振方向，從而，統(tǒng)計(jì)上地，材料近似地顯示出雙折射，同時(shí)同類取向被改變。
在這些材料中，光導(dǎo)致偶氮苯的反式和順式-形式的異構(gòu)化。
圖1示出了向反式和順式-形式的異構(gòu)化反應(yīng)。這里，具有顯示光活動(dòng)性的側(cè)鏈(發(fā)色團(tuán))A和顯示光穩(wěn)定性的側(cè)鏈(介晶單元(mesogen))B的有機(jī)材料被作為一個(gè)例子。
發(fā)色團(tuán)A和介晶單元B是側(cè)鏈，其每個(gè)具有一個(gè)偶氮苯部分，發(fā)色團(tuán)A和介晶單元B的化學(xué)結(jié)構(gòu)作為例子如下面的化學(xué)結(jié)構(gòu)式1和2所示(化學(xué)結(jié)構(gòu)式1)
(化學(xué)結(jié)構(gòu)式2)
在上述異構(gòu)化反應(yīng)中，發(fā)色團(tuán)A在線性偏振光的照射下經(jīng)受從反式-形式A-1到順式-形式A-2的異構(gòu)化反應(yīng)。注意，對(duì)于偶氮苯，反式-形式A-1處于穩(wěn)定狀態(tài)，并且，當(dāng)被線性偏振光照射時(shí)，經(jīng)受一個(gè)反式-順式異構(gòu)化反應(yīng)，之后返回到反式-形式。
雖然可以展望利用順式-反式異構(gòu)化造成的吸收光譜的改變來進(jìn)行記錄，由于在可逆性和記錄狀態(tài)穩(wěn)定性中遇到問題，在實(shí)際光記錄介質(zhì)的實(shí)現(xiàn)過程中遇到了困難。
因此，本發(fā)明在分子取向改變的同時(shí)利用雙折射來記錄和/或重放。
下面解釋偶氮苯衍生物對(duì)光的取向和伴隨的雙折射變化機(jī)理。
首先，在光入射之前，偶氮苯的反式-形式更具熱穩(wěn)定性。因此，反式-形式占有優(yōu)勢(shì)。此外，由于反式-形式的自由體積更小，對(duì)旋轉(zhuǎn)不敏感并且更穩(wěn)定。這意味著，如果用于光記錄，偶氮苯具有更高的讀取穩(wěn)定性。
如果光入射到偶氮苯上，引起光致異構(gòu)化反應(yīng)，從而氮-苯通過光電場(chǎng)經(jīng)受取向。
具體地，當(dāng)具有電場(chǎng)分量的偏振光平行于偶氮苯分子時(shí)，偶氮苯吸收光，從而經(jīng)受到順式-形式的變換。這種狀態(tài)不穩(wěn)定，從而偶氮苯立即回復(fù)到反式-形式。但是，如果光連續(xù)地入射，發(fā)生進(jìn)一步的激勵(lì)，從而產(chǎn)生共振，維持順式-形式的狀態(tài)。當(dāng)在順式-形式時(shí)，自由體積被改變并對(duì)旋轉(zhuǎn)敏感。另一方面，由于偶氮苯不響應(yīng)垂直于其分子的的電場(chǎng)分量，分子被定向在垂直于入射線性偏振光方向上的狀態(tài)最終代表穩(wěn)定狀態(tài)。因此，偶氮苯被定向到該狀態(tài)。
由于取向的偶氮苯分子顯示出液晶特性，它在沿分子軸的方向上顯示出很強(qiáng)的雙折射性能。因此，由于取向狀態(tài)的差別，折射率產(chǎn)生很大的變化。
同時(shí)，如果側(cè)鏈(介晶單元)被引入高分子材料，著眼于穩(wěn)定引起光致異構(gòu)化反應(yīng)的偶氮苯(發(fā)色團(tuán))，偶氮苯(發(fā)色團(tuán))的穩(wěn)定性被提高。介晶單元被結(jié)合到是發(fā)色團(tuán)的偶氮苯，隨其移動(dòng)并被類似地取向到發(fā)色團(tuán)以使其穩(wěn)定。注意，取向狀態(tài)的穩(wěn)定性大大高于普通光敏材料的穩(wěn)定性。
本發(fā)明利用該原理作為光記錄介質(zhì)的記錄和/或重放的原理。
圖2示出了使用上述記錄和/或重放原理的光盤的說明性結(jié)構(gòu)。
光盤被來自基片2側(cè)邊的記錄光或重放光照射，從而進(jìn)行記錄和/或重放。在該光盤1中，記錄材料層3、反射層4和保護(hù)層5順序地形成在基片2上。
基片2通過注入模制諸如聚碳酸脂(PC)或無定形聚烯烴(APO)材料形成，用于尋跡的導(dǎo)向槽或凹坑如地址凹坑形成在其表面上。
作為用于制造具有導(dǎo)向槽或凹坑的基片的選擇性方法，可以使用一種所謂的的2P方法。通過可UV光固化樹脂可以在平面基片如玻璃基片上形成前述圖案。
為了形成記錄材料層3，一種溶解在有機(jī)溶劑內(nèi)的記錄材料被一滴一滴提供到基片2。通常，通過旋涂的方法記錄材料在一個(gè)大的速度被甩出，從而被均勻地涂覆在基片2的信號(hào)區(qū)域上。如果溶解了記錄材料的有機(jī)溶劑影響基片2，在旋轉(zhuǎn)之前基片可能通過不能溶解在有機(jī)溶劑內(nèi)的材料被表面處理。
記錄材料是這樣一種有機(jī)材料，如果被光照射，經(jīng)受分子取向的變化，從而顯示出雙折射。例如，這樣一種高分子材料，其顯示出液晶特性，并且其中偶氮苯衍生物被引入其側(cè)鏈如發(fā)色團(tuán)和介晶單元中。
溶劑被弄干，隨后通過汽相沉積或噴涂形成反射層4。為了最終形成光盤，例如可UV光固化樹脂形成的保護(hù)層5被涂覆以保護(hù)反射層4不被如氧化。
基于下面的概念設(shè)置涂覆厚度也就是說，如果記錄材料的完全取向狀態(tài)下雙折射率為Δn，當(dāng)△n×(記錄材料層厚度t)=λ(重放光的波長(zhǎng))/4時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制因數(shù)，其中Δn=ne-no，折射率ne和no分別為特殊光折射率和普通光折射率。但是，該值不考慮在反射層4和基片2之間的多干涉，從而，實(shí)際上，在薄膜厚度稍微偏離上述值時(shí)調(diào)制因數(shù)變成最大值。另一方面，在一個(gè)用于檢測(cè)透射光的系統(tǒng)中，薄膜厚度為λ/2Δn時(shí)調(diào)制因數(shù)最大，其中檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)與中間的光盤彼此面對(duì)排列。因此，如果記錄材料層3的厚度不大于λ/2Δn，就足夠了。但是，由于薄膜厚度等于零時(shí)不可能進(jìn)行記錄，記錄材料層3的厚度為0＜t≤λ/2Δn。
如果考慮記錄和/或重放，根據(jù)記錄材料層3的記錄之前的取向狀態(tài)是否允許為隨機(jī)取向狀態(tài)或被設(shè)置為沿圓周排列的導(dǎo)向槽均勻一致取向的狀態(tài)，記錄和/或重放光學(xué)系統(tǒng)有所不同。
參考圖3，如箭頭所示，直接在涂覆后的分子取向不是恒定而是隨機(jī)的(圖3A)。如果相反地線性偏振光只照射在中間軌跡上(相鄰凹槽G之間確定的平面區(qū)域)，分子被定向在軌跡方向上(圖3B)。注意，中間狀態(tài)持續(xù)直到實(shí)現(xiàn)完全定向，并且通過可變照射光量能夠控制該狀態(tài)的程度。在該中間狀態(tài)，異構(gòu)化雙折射率Δn同樣假定一個(gè)中間值，從而信號(hào)輸出假定一個(gè)相應(yīng)的中間值，從而實(shí)現(xiàn)多值記錄。
對(duì)于用于記錄的取向狀態(tài)，可以使用各種結(jié)合。例如，這樣的一個(gè)調(diào)制系統(tǒng)，其中，隨機(jī)狀態(tài)(非取向的狀態(tài))為0而完全取向的狀態(tài)為1或者一個(gè)系統(tǒng)，其中，取向的角度被調(diào)制而完全取向的狀態(tài)被保持。
對(duì)于多值記錄，可以使用兩個(gè)系統(tǒng)，即調(diào)制取向程度的系統(tǒng)和改變?nèi)∠蚪嵌榷∠虺潭缺３植蛔兊南到y(tǒng)。
根據(jù)這些記錄系統(tǒng)需要使用各種不同的光學(xué)系統(tǒng)。
因此，以下解釋在使用本發(fā)明的記錄和/或重放裝置中的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
圖4到6示出了基本光學(xué)系統(tǒng)的說明性結(jié)構(gòu)。這些光學(xué)系統(tǒng)基本上具有很多與CD或DVD光學(xué)系統(tǒng)共同之處。也就是說，來自激光二極管LD的光被準(zhǔn)直儀轉(zhuǎn)變成平行光束，然后平行光束經(jīng)分束器BS落在物鏡L上。穿透光盤1的透明基片并被信號(hào)面反射的光被分束器BS反射，落在光電檢測(cè)器PD上以用象散法進(jìn)行聚焦檢測(cè)。光電檢測(cè)器PD基本上檢測(cè)HF信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)或?qū)ほE誤差信號(hào)。該光學(xué)系統(tǒng)與CD或DVD光學(xué)系統(tǒng)不同之處在于用來檢測(cè)雙折射的偏振光系統(tǒng)。
具體地說，圖4所示光學(xué)系統(tǒng)被用于檢測(cè)隨機(jī)狀態(tài)下和取向狀態(tài)下的信號(hào)量差別。一個(gè)λ/4板11被插入，實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制因數(shù)，在信號(hào)重放中圓形偏振光照射在光盤1上。當(dāng)記錄材料層3的薄膜厚度按如下方式設(shè)置時(shí)實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制因數(shù)當(dāng)重放光被光盤反射時(shí)雙折射的相應(yīng)軸之間的相位差等于π。如果記錄材料層在這種情況下被取向，光盤相當(dāng)于一個(gè)λ/4板+反射膜。
如果，在這種結(jié)構(gòu)中，光點(diǎn)中的分子取向是隨機(jī)的，光盤1僅相當(dāng)于一個(gè)反射膜，從而反射的光和從前一樣為圓形偏振光被反射。當(dāng)光再次穿過λ/4板時(shí)，它處在垂直于入射光的線性偏振光的狀態(tài)下，并被信號(hào)檢測(cè)光電檢測(cè)器PD反射。如果光點(diǎn)中的分子被取向，光盤相當(dāng)于λ/4板+反射膜，從而反射光是方向與入射光相反的圓形偏振光，并且當(dāng)光再次穿過λ/4板11時(shí)，它成為與入射光方向相同的線性偏振光，并且不能到達(dá)信號(hào)檢測(cè)光電檢測(cè)器。雖然，取向角度是任意的，在光盤中角度需要被統(tǒng)一。在其中光盤的雙折射率給出一個(gè)小于π的相位的薄膜結(jié)構(gòu)情況下，例如在記錄材料層的薄膜厚度較薄的情況下，再次穿過λ/4板11之后的偏振光是橢圓形或圓形偏振光，同時(shí)再次入射到光電檢測(cè)器上的光量被減弱。如果取向是在中間狀態(tài)，保持同樣的情況。但是，在這種情況下，檢測(cè)光量能夠在多個(gè)級(jí)別被調(diào)制，實(shí)現(xiàn)多值記錄。
記錄和擦除按如下方式執(zhí)行由于初始狀態(tài)為隨機(jī)狀態(tài)，該狀態(tài)被假定為一個(gè)擦除狀態(tài)。在記錄中，照射線性偏振光以取向記錄材料層分子。為了重新擦除，通過使圓形偏振的光被入射，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機(jī)取向。因此，該光學(xué)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成線性偏振光和圓形偏振光可以被按圖4所示方式入射。如果在該光學(xué)系統(tǒng)中，如圖4所示，λ/4板11被插入或拆除，與其相匹配并具有相同功能的調(diào)制元件被用于高速調(diào)制到線性或圓形偏振光，重寫成為可能。調(diào)制元件可能是這樣的元件由于利用了如液晶裝置，它能夠電力地改變光的相位。
在圖4中，記錄光學(xué)系統(tǒng)和重放光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)被獨(dú)立地示出。但是，實(shí)際上，記錄和重放系統(tǒng)共同使用相同的光拾取器。例如，即使記錄光波長(zhǎng)與重放光波長(zhǎng)不同，通過唯一的光拾取器借助于激光偶合器把兩個(gè)光束引導(dǎo)到相同的光路并且通過把每一個(gè)光學(xué)分量與兩個(gè)波長(zhǎng)關(guān)聯(lián)，可影響記錄和/或重放。
用于記錄和/或重放的激光可以是400到780nm的波長(zhǎng)。例如，記錄激光可以是短波長(zhǎng)激光，如GaN半導(dǎo)體激光，它能夠被設(shè)計(jì)為400nm的波長(zhǎng)。重放激光可以是長(zhǎng)波激光，如GaAs半導(dǎo)體激光，波長(zhǎng)為650nm或780nm，目前被用在DVD或CD中。
光波長(zhǎng)能夠被適當(dāng)?shù)剡x擇以滿足記錄材料層的波長(zhǎng)特性。在這種情況下，低吸收的波長(zhǎng)最好被用于重放，但是記錄需要吸收到特定程度。在利用相同波長(zhǎng)進(jìn)行記錄和/或重放時(shí)，在使用波長(zhǎng)處的吸收系數(shù)能夠被適當(dāng)?shù)剡x擇以改變記錄和/或重放中的光強(qiáng)。
如果在該光學(xué)調(diào)制系統(tǒng)中擦除和記錄分別對(duì)應(yīng)于隨機(jī)和取向的狀態(tài)，重放光學(xué)系統(tǒng)可以如圖5所示構(gòu)成。
圖5所示光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于圖4的光學(xué)系統(tǒng)減去λ/4板11。光盤1被線性偏振光照射。
在這種情況下，用于記錄的取向方向?yàn)橄鄬?duì)于用于重放的偏振平面傾斜45°。也就是說，用于記錄的偏振平面相對(duì)于用于重放的偏振平面旋轉(zhuǎn)45°。
通過這種設(shè)置，在反射時(shí)重放光的偏振平面沒有在擦除狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)，因此沒有到達(dá)光電檢測(cè)器。在記錄狀態(tài)，由于光盤1相當(dāng)于λ/4板加反射表面，偏振平面被旋轉(zhuǎn)90°。因此，反射光被引入光電檢測(cè)器PD進(jìn)行檢測(cè)。
在這種情況下，相同的光學(xué)拾取裝置可以被用于記錄和重放。然而，在這種情況下，它需要使用具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)偏振平面的機(jī)構(gòu)和一個(gè)把線性偏振光轉(zhuǎn)換成圓形偏振光的機(jī)構(gòu)的調(diào)制元件。可使用這樣的一個(gè)元件，象上述例子一樣，它能夠通過液晶電力地改變光的相位。
通過改變?nèi)∠虻某潭饶軌驅(qū)崿F(xiàn)多值記錄，如圖4所示的情況。通過相對(duì)于重放光的偏振平面把取向角度設(shè)置到0°和45°之間的一個(gè)中間角度，同時(shí)取向程度保持相同，也能夠?qū)崿F(xiàn)多值記錄。在中間角度的情況下，偏振光為橢圓形或圓形偏振的光，同時(shí)通過偏振光橫穿偏振分束器PBS，被檢測(cè)的光量在中間狀態(tài)。也就是說，通過使用幾個(gè)級(jí)別的取向角度能夠?qū)崿F(xiàn)多值記錄。注意，取向程度和取向角度能夠被同時(shí)改變。
圖6示出了在完全取向狀態(tài)下記錄和重放都被實(shí)現(xiàn)的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的例子。通過分別在擦除狀態(tài)下把取向角度設(shè)置到0°以及在記錄狀態(tài)下相對(duì)于重放光偏振平面把取向角度設(shè)置到0°和到45°能夠?qū)崿F(xiàn)最大調(diào)制。也就是說，如果取向方向相對(duì)于重放光偏振平面為0°，檢測(cè)光的偏振與入射光相同，因此光不能到達(dá)光電檢測(cè)器PD。如果取向方向相對(duì)于重放光偏振平面為45°，光盤相當(dāng)于λ/4板加反射膜。因此，檢測(cè)光的偏振平面相對(duì)于重放光的偏振平面被旋轉(zhuǎn)90°，并完全入射到光電檢測(cè)器PD上。如果取向的程度在0°到45°之間，檢測(cè)光分別為橢圓或圓形偏振光，就象圖5所示光學(xué)系統(tǒng)的情況，從而獲得中間輸出，實(shí)現(xiàn)多值記錄。
在圖6所示的光學(xué)系統(tǒng)中，線性偏振光被用于記錄和擦除。明確地，記錄和擦除通過使用旋轉(zhuǎn)其偏振面的元件實(shí)現(xiàn)。雖然在本例這使用了一個(gè)λ/2板12，和圖4和5所示光學(xué)系統(tǒng)一樣，通過使用高速調(diào)制元件也能夠?qū)崿F(xiàn)重寫。
光學(xué)系統(tǒng)也可以按如下方式構(gòu)成在該光學(xué)系統(tǒng)中，如圖4到6所示，當(dāng)光盤相當(dāng)于λ/4板加反射膜時(shí)，包括多反射作用，實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制。然而，如果希望減小記錄材料層的厚度，需要增加雙折射率Δn。相反地，對(duì)于雙折射率Δn的值較小的情況，當(dāng)光盤相當(dāng)于λ/4板加反射膜時(shí)記錄材料層的薄膜厚度較厚，甚至偶爾比聚焦深度更厚。
盡管在記錄材料層厚度減小的情況，為了實(shí)現(xiàn)足夠的調(diào)制因數(shù)，可以使用下面的光學(xué)系統(tǒng)。
首先，光盤1被設(shè)置為λ/8板加反射膜。這可以通過使薄膜厚度為當(dāng)光盤相當(dāng)于λ/4板加反射膜時(shí)厚度的一半來實(shí)現(xiàn)。
記錄和擦除完全使分子取向，以調(diào)制取向角，象圖6所示情況一樣。但是，在這種情況下，取向角在0到90°被調(diào)制。
在檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中，λ/8板13被設(shè)置，其軸與取向軸排成直線，如圖7所示。
通過這種設(shè)置，如果取向?yàn)?0°，并且調(diào)節(jié)λ/8板13，物鏡相當(dāng)于λ/8板+λ/8板+反射膜，同時(shí)入射線性偏振光被旋轉(zhuǎn)90°落在光電檢測(cè)器PD上。如果取向?yàn)?°，物鏡相當(dāng)于λ/8板-λ/8板+反射膜，這樣的話反射膜功能沒有顯示出來，從而入射線性偏振光既沒有被旋轉(zhuǎn)也沒有入射在光電檢測(cè)器PD上。
以此方式，獲得類似于圖6的信號(hào)。如果角度在0和90°之間，檢測(cè)光在中間水平，那么多值記錄同樣是可能的。
通過上述光盤和偏振光學(xué)系統(tǒng)，能夠構(gòu)成記錄和/或重放系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，記錄不是象在普通相位變化材料或光磁記錄材料中那樣的熱模式記錄，而是光子模式記錄。
如上所述，本發(fā)明利用普通光和特殊光在雙折射有機(jī)薄膜(記錄材料層)中的折射率不同來進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，并且，如檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的具體例子所示，當(dāng)反射光相位偏離普通光的入射光軸π或π/2時(shí)，以及特殊光的這種情況時(shí)，分別對(duì)應(yīng)于物鏡相當(dāng)于λ/4板加反射膜和λ/8板加反射膜的情況，獲得最大調(diào)制因數(shù)。當(dāng)反射膜與膜厚度為λ/4Δn和λ/8Δ的有機(jī)薄膜相鄰設(shè)置時(shí)實(shí)現(xiàn)這種情況。但是，如果雙折射率保持不變而折射率大大不同，那么普通光和特殊光的多干涉效果在介質(zhì)薄膜鄰近有機(jī)薄膜形成的情況下不同。
可以利用這種情況提供一種光盤，可以實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制因數(shù)，同時(shí)薄膜厚度為膜厚度較薄的有機(jī)薄膜。
也就是說，多干涉的效果可以按如下方式顯現(xiàn)首先，入射光為線性偏振光，偏振板被安置在檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)中，從而其偏振傳輸軸與入射偏振面成直角(正交尼科爾排列)，以觀察檢測(cè)光(參考圖5的檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng))。
在有機(jī)薄膜+反射膜結(jié)構(gòu)的情況下，這里沒有設(shè)置介質(zhì)膜，反射光量如圖8所示。
這里，普通光折射率、特殊光折射率和消光系數(shù)被分別設(shè)置為1.5、2.0和0.04，同時(shí)有機(jī)薄膜的膜厚度被標(biāo)注在橫坐標(biāo)上，用來指示其變化。同時(shí)，光波長(zhǎng)為633nm。
對(duì)于零膜厚度的有機(jī)薄膜，自然沒有反射光與特殊光軸的相位偏移，從而缺少檢測(cè)光。隨著有機(jī)薄膜膜厚度的增加，光電檢測(cè)器上入射光的量增加，對(duì)于λ/4Δn成為最大值。因而，為了通過該結(jié)構(gòu)獲得最大調(diào)制因數(shù)，要求λ/4Δn的膜厚度。
如果雙折射Δn小，需要增加有機(jī)薄膜的厚度。但是，由于會(huì)聚光的聚焦深度被限制，可以設(shè)置薄膜厚度的上限。由于記錄原理僅僅是通過光照射，有機(jī)薄膜吸收的任何熱量都需要快速地散發(fā)到反射膜。如果有機(jī)薄膜吸收光，那么光沒有穿透較大厚度的膜，使得僅能在光入射一側(cè)表面進(jìn)行記錄。
由于這些原因，實(shí)際上有機(jī)薄膜的膜厚度盡可能地小。
為了通過較薄膜厚度實(shí)現(xiàn)類似調(diào)制因數(shù)，有效的方式是把有機(jī)薄膜與介質(zhì)薄膜一起形成夾層復(fù)合結(jié)構(gòu)。在這種情況下，期望基片折射率與介質(zhì)薄膜折射率不同。
圖9示出了在一個(gè)光盤中介質(zhì)薄膜的膜厚度改變的情況下調(diào)制因數(shù)的變化，該光盤的有機(jī)薄膜的膜厚度為120nm。
對(duì)于有機(jī)薄膜的膜厚度為120nm的該光盤，膜厚度不大于λ/4Δn的一半。
有機(jī)薄膜的光學(xué)參量如圖8所示，SiN(n=2)和玻璃(n=1.46)被分別用作介質(zhì)薄膜和基片的材料。該光盤的結(jié)構(gòu)為SiN(1)、SiN(2)和反射膜(Al100nm)沉積在基片上。在圖9中，各曲線的數(shù)字表示SiN(2)的薄膜厚度。
從圖9可以看出，通過適當(dāng)選擇作為介質(zhì)薄膜的SiN膜的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)較大檢測(cè)光量。
例如，無SiN(2)時(shí)，通過厚度為120nm的有機(jī)薄膜只能獲得0.34的檢測(cè)光。相反地，對(duì)于120nm的SiN(1)和20nm的SiN(2)，可以獲得0.51的檢測(cè)光。在普通光和特殊光之間相位偏移到π的情況下，調(diào)制因數(shù)為0.58，如圖8的300nm的薄膜厚度所示。
如果有機(jī)薄膜的膜厚度為120nm，相位能夠?qū)崿F(xiàn)不到但接近于π。
在圖7所示的光學(xué)系統(tǒng)的情況下，通過單純?cè)O(shè)計(jì)檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)，在相位偏移為前一個(gè)例子的一半時(shí)實(shí)現(xiàn)最大調(diào)制因數(shù)。在這種情況下，顯然，SiN特有的多干涉效果有效工作，因此能夠通過小于λ/8Δn的薄膜厚度實(shí)現(xiàn)足夠的調(diào)制因數(shù)。
權(quán)利要求
1．一種光記錄介質(zhì)，它包括記錄層，記錄層包括一種有機(jī)材料，有機(jī)材料的分子取向隨偏振光的照射而變化。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄介質(zhì)，其中所說的有機(jī)材料的分子取向隨反式-順式重排結(jié)構(gòu)變化而改變；以及所說的記錄層的雙折射率隨所說的有機(jī)材料的分子取向的變化而改變。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的光記錄介質(zhì)，其中所說的有機(jī)材料是液晶系統(tǒng)的材料。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的光記錄介質(zhì)，其中所說的有機(jī)材料包括偶氮苯衍生物。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄介質(zhì)，其中對(duì)于完全取向時(shí)所說的記錄層的雙折射率Δn以及對(duì)于重放光的波長(zhǎng)λ，記錄層的厚度t不大于λ/2Δn。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄介質(zhì)，進(jìn)一步包括一個(gè)基片，所說的記錄層形成在所說的基片上，在所說的基片面向記錄層的一個(gè)側(cè)面上有導(dǎo)向凹槽和/或凹坑。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的光記錄介質(zhì)，進(jìn)一步包括形成在所說的基片上的第一介質(zhì)薄膜；形成在所說的記錄層上的第二介質(zhì)薄膜；形成在所說的第二介質(zhì)層上的反射膜；所說的介質(zhì)薄膜的折射率與基片的折射率不同。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的光記錄介質(zhì)，進(jìn)一步包括形成在所說的反射膜上的保護(hù)膜。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的光記錄介質(zhì)，其中對(duì)于完全取向時(shí)所說的記錄層的雙折射率Δn以及對(duì)于重放光的波長(zhǎng)λ，記錄層的厚度t不大于λ/4Δn，以及介質(zhì)薄膜的厚度被設(shè)置為使得在平行于雙折射普通光的軸入射的光和平行于雙折射特殊光的軸入射的光的反射光束之間的相位偏移將接近π。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的光記錄介質(zhì)，其中對(duì)于完全取向時(shí)所說的記錄層的雙折射率Δn以及對(duì)于重放光的波長(zhǎng)λ，記錄層的厚度t不大于λ/8Δn，以及介質(zhì)薄膜的厚度被設(shè)置為使得在平行于雙折射普通光的軸入射的光和平行于雙折射特殊光的軸入射的光的反射光束之間的相位偏移將接近π/2。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的光記錄介質(zhì)，其中記錄層的有機(jī)材料的分子取向方向被排列為平行于導(dǎo)向凹槽的方向，該狀態(tài)是初始化的狀態(tài)。
12．一種記錄和/或重放方法，包括步驟向包括有機(jī)材料的記錄層照射偏振光；在所說的記錄層上記錄信息信號(hào)以改變有機(jī)材料的分子取向；以及讀取分子取向改變引起的雙折射率的變化，分子取向隨入射光偏振狀態(tài)變化而改變。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的記錄和/或重放方法，其中進(jìn)行所說的記錄時(shí)使用的光源的波長(zhǎng)比所說的讀取時(shí)的波長(zhǎng)短。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的記錄和/或重放方法，其中進(jìn)行記錄使得包括在所說的記錄層內(nèi)的有機(jī)材料的取向程度將有多個(gè)級(jí)別，以實(shí)現(xiàn)多值記錄。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的記錄和/或重放方法，其中進(jìn)行記錄使得包括在所說的記錄層內(nèi)的有機(jī)材料的取向角度將有多個(gè)級(jí)別，以實(shí)現(xiàn)多值記錄。
16．根據(jù)權(quán)利要求12的記錄和/或重放方法，其中所說的記錄層形成在透明基片上，其中信息信號(hào)被從透明基片的側(cè)面記錄和/或讀取。
17．一種用于在光記錄介質(zhì)上記錄或從光記錄介質(zhì)讀取的記錄和/或重放裝置，所說的光記錄介質(zhì)具有一個(gè)包括有機(jī)材料的記錄層，有機(jī)材料的分子取向隨偏振光的照射而變化；所說的裝置包括用于在所說的記錄層上照射作為記錄光的預(yù)置偏振光的記錄光學(xué)系統(tǒng)；和用于檢測(cè)入射在所說的記錄層上的重放光的偏振狀態(tài)的重放光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的記錄光學(xué)系統(tǒng)和所說的重放光學(xué)系統(tǒng)分別具有光源，用于記錄的所說的光源的波長(zhǎng)比用于重放的所說的光源的波長(zhǎng)短。
19．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的記錄光學(xué)系統(tǒng)和/或重放光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)用于聚焦和/或?qū)ほE的伺服機(jī)構(gòu)。
20．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的記錄光學(xué)系統(tǒng)和/或重放光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)偏振元件，能夠電力地控制偏振方向和偏振類別。
21．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層厚度被設(shè)置為使得輸出光的相位相對(duì)于入射光在雙折射軸之間移動(dòng)接近于π；所說的重放光學(xué)系統(tǒng)被構(gòu)造為用于對(duì)在非取向狀態(tài)下入射的光和在取向狀態(tài)下入射的光產(chǎn)生不同的輸出。
22．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的光學(xué)記錄介質(zhì)的記錄層厚度被設(shè)置為使得輸出光的相位相對(duì)于入射光在雙折射軸之間移動(dòng)接近于π；所說的記錄光學(xué)系統(tǒng)能夠在0°和45°之間控制有機(jī)材料的分子取向方向；以及根據(jù)取向的方向，所說的重放光學(xué)系統(tǒng)向入射到記錄層的光產(chǎn)生不同的輸出。
23．根據(jù)權(quán)利要求17的記錄和/或重放裝置，其中所說的光記錄介質(zhì)的記錄層厚度被設(shè)置為使得輸出光的相位相對(duì)于入射光在雙折射軸之間移動(dòng)接近于π/2；所說的記錄光學(xué)系統(tǒng)能夠在0°和90°之間控制有機(jī)材料的分子取向方向；以及根據(jù)取向的方向，所說的重放光學(xué)系統(tǒng)向入射到記錄層的光產(chǎn)生不同的輸出。
全文摘要
一種能夠以光子模式進(jìn)行線性記錄的光記錄介質(zhì)。一種根據(jù)光照改變分子取向從而顯示出雙折射特性的有機(jī)材料被用作記錄材料。例如,具有作為記錄材料的有機(jī)材料的記錄層隨有機(jī)材料的分子取向的變化而改變雙折射率,反式－順式重排引起有機(jī)材料分子取向的變化。利用有機(jī)材料的分子取向變化的記錄系統(tǒng)具有線性特性,并根據(jù)例如取向的程度或角度給出不同的輸出,從而能夠進(jìn)行多值記錄。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1287355SQ0011874
公開日2001年3月14日 申請(qǐng)日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月23日
發(fā)明者山本真伸, 安田章夫, 佐飛裕一 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社, 索尼國(guó)際(歐洲)有限公司