專利名稱：光信息記錄介質(zhì)及其記錄方法和制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信息記錄介質(zhì)，具體地說(shuō)，涉及便于進(jìn)行高密度記錄且具有高耐久性的光信息記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
激光盤(CD)和數(shù)字通用盤(DVD)是現(xiàn)在已知處于實(shí)際應(yīng)用的光信息記錄介質(zhì)的典型實(shí)例。然而，當(dāng)今高度信息化的社會(huì)要求光信息記錄介質(zhì)實(shí)現(xiàn)更高的記錄密度。光信息介質(zhì)的記錄密度可以通過(guò)減小用于讀寫的光束的波長(zhǎng)來(lái)增大。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，正在開(kāi)發(fā)利用藍(lán)色激光來(lái)寫數(shù)據(jù)的藍(lán)光光盤(blue ray disc)。然而，用于記錄的激光束的波長(zhǎng)的減小是有限度的，因此人們?cè)噲D使用各種其它記錄方法來(lái)提高光信息記錄介質(zhì)的記錄密度(參考非專利文獻(xiàn)1OPTRONICS，(2001)，No.11，pp.149-154)。
如廣泛知道的那樣，在當(dāng)前使用的只讀音樂(lè)CD上進(jìn)行記錄是僅通過(guò)使用壓模在塑料基底內(nèi)形成坑(微小的凹陷)來(lái)得以實(shí)施的。對(duì)于一個(gè)坑，以坑的形成與否的形式來(lái)寫下表示1或0的1比特?cái)?shù)據(jù)。特定坑的數(shù)據(jù)是1還是0由讀取激光束的反射光的強(qiáng)度差來(lái)確定。也就是，當(dāng)將諸如0和1的二進(jìn)制信號(hào)記錄在典型的CD內(nèi)時(shí)，僅存在兩級(jí)坑深度，其包含表示坑不存在的零深度。
在這點(diǎn)上，人們正在進(jìn)行通過(guò)將坑深度改變?yōu)榫哂卸鄠€(gè)等級(jí)來(lái)使多級(jí)光盤進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的嘗試。例如，如圖4中的圖所示意性示出的那樣，如果存在包括零級(jí)的四個(gè)坑深度等級(jí)，那么由于讀取光束的反射率依賴于坑深度，可以從沿讀取光束的掃描方向排列的多個(gè)坑獲得四個(gè)等級(jí)的反射率。這意味著可以用單個(gè)坑表示值0、1、2和3中之一。這等價(jià)于在單個(gè)坑內(nèi)記錄2比特?cái)?shù)據(jù)。
人們還進(jìn)行了使全息存儲(chǔ)器進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的嘗試(參考非專利文獻(xiàn)2O plus E，vol.25，No.4，2003，pp.385-390)。原則上，全息存儲(chǔ)器可以在三維記錄介質(zhì)內(nèi)記錄三維數(shù)據(jù)。這種全息存儲(chǔ)器能夠?qū)⒍囗?yè)二維數(shù)據(jù)作為疊堆來(lái)存儲(chǔ)。另外，可以逐頁(yè)地寫和再現(xiàn)二維數(shù)據(jù)。
圖5和圖6的示意性立體圖分別示出了在全息記錄介質(zhì)上寫數(shù)據(jù)的方法和重現(xiàn)寫在該介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的方法。作為這種全息記錄介質(zhì)的材料，使用通過(guò)照射光能夠提高其折射率的摻鐵鈮酸鋰(Fe:LiNbO3)或光聚合物。
例如，如圖5所示，當(dāng)寫數(shù)據(jù)時(shí)，將包含二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32的物光束33通過(guò)透鏡34投影到全息記錄介質(zhì)31上。其間，將與物光束33成特定角度的參考光束35投影到全息記錄介質(zhì)31上。通過(guò)投影在全息記錄介質(zhì)31上的物光束33和參考光束35之間的干涉而形成的全息圖被記錄為全息記錄介質(zhì)31內(nèi)的折射率變化。也就是，對(duì)應(yīng)于一頁(yè)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32可以在單個(gè)步驟中記錄在全息記錄介質(zhì)31內(nèi)。
如圖6所示，為了再現(xiàn)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，僅將用于記錄的參考光束35施加到全息記錄介質(zhì)31上。然后將由全息記錄介質(zhì)31中的全息圖衍射得到的再現(xiàn)光束36通過(guò)投影透鏡37作為再現(xiàn)的圖案38投影到諸如電荷耦合裝置(CCD)的二維圖像拾取裝置上。
在這種全息記錄介質(zhì)31中，通過(guò)改變參考光束35的照射角度或波長(zhǎng)可以堆疊和記錄不同頁(yè)的數(shù)據(jù)。通過(guò)將與用于記錄的參考光束條件相同的參考光束用作讀出光束，可以逐頁(yè)地單獨(dú)再現(xiàn)所記錄的數(shù)據(jù)。應(yīng)當(dāng)注意，這種全息存儲(chǔ)器可以將二維圖像(諸如圖畫和照片)作為頁(yè)數(shù)據(jù)(page data)記錄和再現(xiàn)。
另外，專利文獻(xiàn)1(日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.11-345419)和非專利文獻(xiàn)3(OPTRONICS，2001，No.11，pp.143-148)披露了一種具有平面型單模波導(dǎo)堆疊結(jié)構(gòu)的集成光波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器。
圖7是在專利文獻(xiàn)1中披露的集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例的示意性截面圖。這種集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器包括多個(gè)覆層11-1，11-2…，和11-n以及插入在這些覆層之間的多個(gè)芯層12-1，12-2，…和12-n-1。每個(gè)疊層單元，即覆層/芯層/覆層，對(duì)于具有對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的激光束13起平面型單模波導(dǎo)的作用。一個(gè)平面型波導(dǎo)能夠記錄一頁(yè)二維數(shù)據(jù)。激光束13通過(guò)透鏡14所進(jìn)入的平面型波導(dǎo)的端面形成與該波導(dǎo)平面成45°角的反射面15。
為了再現(xiàn)存儲(chǔ)在特定平面型波導(dǎo)內(nèi)的頁(yè)數(shù)據(jù)，通過(guò)(柱面)透鏡14將再現(xiàn)激光束13聚焦到該特定平面型波導(dǎo)的反射線18(其沿與圖7的紙平面正交的方向延伸)上。從反射線18導(dǎo)入平面型波導(dǎo)的受導(dǎo)引光束16以平面的方式在波導(dǎo)內(nèi)傳播并被光散射部分(全息圖)19部分地散射。在這種情況下，如果散射部分具有周期性，那么存在這樣的方向，其中被各個(gè)散射部分散射的光的相位在該方向上相干，并且被散射的光沿該方向形成衍射光束17，然后射出該平面型波導(dǎo)，形成全息圖像20。通過(guò)用CCD等裝置捕捉全息圖像20，能夠讀出信息。此處，全息圖像20作為與波導(dǎo)平面成特定角度的衍射光束17來(lái)顯現(xiàn)；因此，可以將全息圖像20投影到CCD上，而不需要投影透鏡。
另外，可以利用透鏡14調(diào)節(jié)激光束13的聚焦位置，以便能夠?qū)ζ渲袀鞑ス獾钠矫嫘筒▽?dǎo)進(jìn)行切換，并且能夠獨(dú)立地讀出記錄在單個(gè)平面型波導(dǎo)內(nèi)的頁(yè)信息。注意，與所需要的信息相對(duì)應(yīng)的光散射部分19的圖案能夠由計(jì)算機(jī)確定(參考非專利文獻(xiàn)3)。
圖8是示出用于制造圖7所示的集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器的方法的一個(gè)實(shí)例的示意性截面圖。在本方法中，例如，通過(guò)旋涂在玻璃基底21上形成8μm厚度的UV固化型樹(shù)脂層22，并且通過(guò)施加UV光23進(jìn)行固化。UV固化型樹(shù)脂層22起覆層的作用。
例如，通過(guò)旋涂在UV固化型樹(shù)脂層22上形成1.7μm厚度的聚(甲基丙烯酸甲酯)層(PMMA層)24。例如，使其表面上具有間距為0.46μm的線性凹凸的輥?zhàn)?5在PMMA層24上滾動(dòng)，以便將凹凸圖案轉(zhuǎn)移到PMMA層24上。PMMA層24起芯層的作用。將形成在芯層表面內(nèi)的凹凸圖案用作周期性光散射部分并且根據(jù)將要被記錄的信息通過(guò)計(jì)算機(jī)預(yù)先確定。
另外，將以下一系列四個(gè)步驟重復(fù)10次UV固化型樹(shù)脂層涂敷/UV曝光/PMMA層涂敷/滾動(dòng)，最后進(jìn)行一次UV固化型樹(shù)脂層的涂敷和UV曝光。以這種方式，能夠制造其內(nèi)堆疊了十層平面型波導(dǎo)的集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器。
專利文獻(xiàn)1日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)No.11-345419非專利文獻(xiàn)1OPTRONICS，(2001)，No.11，pp.149-154非專利文獻(xiàn)2O plus E，vol.25，No.4，2003，PP.385-390非專利文獻(xiàn)3OPTRONICS，(2001)，No.11，pp.143-148發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問(wèn)題基于上述多級(jí)光盤，利用壓模將微坑精確地調(diào)節(jié)到具有多級(jí)深度是不容易的。換句話說(shuō)，生產(chǎn)能夠根據(jù)微坑的多級(jí)深度的變化而精確地探測(cè)到多級(jí)反射率的多級(jí)光盤是不容易的。
在上述全息存儲(chǔ)器中，主要將鈮酸鋰或光聚合物用作記錄材料。然而，由鈮酸鋰構(gòu)成的全息存儲(chǔ)器具有低的感光度和窄的記錄動(dòng)態(tài)范圍。另外，由于存儲(chǔ)器發(fā)生劣化，其中重復(fù)讀出操作造成記錄數(shù)據(jù)丟失，因此由鈮酸鋰構(gòu)成的全息存儲(chǔ)器需要高成本并且具有短的壽命。然而另一方面，光聚合物具有在記錄前后體積收縮的問(wèn)題。換句話說(shuō)，如果記錄材料膨脹或收縮，那么在全息圖內(nèi)的衍射柵格的節(jié)距改變，并且這改變了衍射的條件。因此，使用用于記錄的參考光束不再能夠讀出數(shù)據(jù)。另外，由于光束照射引起的折射率變化Δn小到0.04或更小，因此光聚合物同樣不能擴(kuò)大記錄的動(dòng)態(tài)范圍。
在上述集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器中，使用了由PMMA構(gòu)成的芯層和由UV固化型樹(shù)脂構(gòu)成的覆層。光散射部分由能夠填充PMMA芯層表面內(nèi)的小凹陷的UV固化型樹(shù)脂構(gòu)成。換句話說(shuō)，由于PMMA和UV固化型樹(shù)脂之間的折射率差Δn而使光散射。此處，PMMA的折射率為1.492，UV固化型樹(shù)脂的折射率為1.480。也就是，PMMA和UV固化型樹(shù)脂之間的折射率差Δn僅為0.012。這樣小的折射率差Δn不足以形成光散射部分。另外，UV固化型樹(shù)脂層可能隨著時(shí)間的推移而劣化。
根據(jù)在現(xiàn)有的技術(shù)中的光信息記錄介質(zhì)的情況，本發(fā)明的主要目的在于以低成本提供一種易于記錄高密度信息并具有優(yōu)異的耐久性的光信息記錄介質(zhì)。
解決問(wèn)題的方法根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的光信息記錄介質(zhì)包括設(shè)置在基底上的類金剛石碳(DLC)層，其中，通過(guò)用能量束對(duì)選自多個(gè)記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行照射以提高該被照射的記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的DLC層的折射率，來(lái)將信息記錄到光信息記錄介質(zhì)上。
通過(guò)所述能量束的照射，在任意的所選記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率能夠被提高到多個(gè)預(yù)定折射率等級(jí)中的任意一個(gè)值。
在將信息記錄到這種光信息記錄介質(zhì)上的方法中，可以用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)金屬薄膜掩模圖案照射DLC層，該金屬薄膜掩模圖案包含與需要提高折射率的記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口，以便提高這些記錄點(diǎn)區(qū)域中的DLC層的折射率。在這種記錄方法中，可以用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)金屬薄膜掩模圖案進(jìn)一步照射所述DLC層，該金屬薄膜掩模圖案包含開(kāi)口，該開(kāi)口對(duì)應(yīng)于選自其折射率已提高的所述記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域，以便進(jìn)一步提高所選的這些記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率，并且該步驟可以被重復(fù)一次或多次。
在將信息記錄到光信息記錄介質(zhì)上的方法中，可以包括用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)能量束吸收掩模來(lái)照射DLC層的步驟，該能量束吸收掩模具有與記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的局部多級(jí)變化的厚度，以便提高在這些記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的DLC層的折射率，并且隨著記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的折射率等級(jí)變高，該能量束吸收層的厚度可以局部地減小。
根據(jù)另一實(shí)施方案的光信息記錄介質(zhì)包括設(shè)置在基底上的DLC層，其中通過(guò)保存由全息圖在所述DLC層內(nèi)形成的折射率經(jīng)調(diào)制的結(jié)構(gòu)，來(lái)將信息記錄在該光信息記錄介質(zhì)上，該全息圖是通過(guò)使被用作物光束的UV射線和被用作參考光束的另外的UV射線照射所述DLC層而產(chǎn)生的，其中所述物光束包含將要被記錄的信息。
本發(fā)明的又一實(shí)施方案提供一種集成波導(dǎo)型的全息光信息記錄介質(zhì)，其包含交替堆疊的多個(gè)覆層和多個(gè)DLC層，其中每個(gè)所述DLC層存儲(chǔ)的信息各不相同，并且每個(gè)所述DLC層具有與其所記錄的信息相對(duì)應(yīng)的周期性光散射部分，并且每個(gè)所述的周期性光散射部分包含折射率已提高的微區(qū)域。
一種制造這種集成波導(dǎo)型的光信息記錄介質(zhì)的方法包括以下步驟(a)在用作覆層的半透明基底上沉積DLC層；(b)用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)包括與周期性光散射部分相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口的金屬薄膜掩模圖案照射該DLC層，以便提高這些開(kāi)口區(qū)域內(nèi)的DLC層的折射率，由此形成周期性的光散射部分；(c)堆疊多對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(a)和(b)的覆層和DLC層；以及(d)將另一覆層堆疊在露出的最頂層的DLC層上。
應(yīng)當(dāng)注意，DLC層優(yōu)選通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD來(lái)沉積。
本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，由于通過(guò)用能量束照射高耐久性的DLC層而能夠獲得大的折射率變化，因此可以以低成本提供一種易于記錄高密度信息并且具有優(yōu)異的耐久性的包含DLC記錄層的光信息記錄介質(zhì)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的制造光信息記錄介質(zhì)的方法的示意性截面圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的制造光信息記錄介質(zhì)的方法的示意性截面圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方案的制造光信息記錄介質(zhì)的方法的示意性截面圖。
圖4是示出在多級(jí)光盤中多個(gè)具有不同深度的坑的反射率的不同的示意性圖。
圖5是示出在全息記錄介質(zhì)上寫數(shù)據(jù)的操作的示意性立體圖。
圖6是示出從全息記錄介質(zhì)讀出數(shù)據(jù)的操作的示意性立體圖。
圖7是示出集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例的示意性截面圖。
圖8是示出用于制造圖7所示的集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器的方法的實(shí)例的示意性截面圖。
附圖標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
1玻璃基底；2DLC記錄層；3玻璃基底；4、4a和4b金屬薄膜掩模圖案；5能量束；11-1至11-n覆層；12-1至12-n-1芯層；13再現(xiàn)激光束；14透鏡；15反射表面；16受導(dǎo)引光束；19光散射部分(全息圖)；20再現(xiàn)的全息圖像；21玻璃基底；22UV固化型樹(shù)脂層；23UV光；24聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)層；25用于形成光散射部分的輥?zhàn)樱?1全息記錄介質(zhì)；32二維數(shù)據(jù)；33物光束；34透鏡；35參考光束；36再現(xiàn)光束；37透鏡；38再現(xiàn)的二維數(shù)據(jù)實(shí)施本發(fā)明的最佳方式在完成本發(fā)明期間，本發(fā)明者已經(jīng)確定半透明的類金剛石碳(DLC)薄膜的折射率可以通過(guò)施加能量束來(lái)提高。這種DLC薄膜能夠通過(guò)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(CVD)在諸如硅基底、玻璃基底、聚合物基底之類的基底上形成。通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD獲得的半透明DLC薄膜通常具有大約1.55的折射率。
離子束、電子束、X射線、紫外(UV)射線、同步加速器輻射(SR)光等可以用作提高DLC薄膜的折射率的能量束。應(yīng)當(dāng)注意，SR光通常包含從UV光到X射線的寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波。
例如，通過(guò)在800keV加速電壓下注入5×1017/cm2劑量的He離子，可以將折射率變化提高到大約Δn＝0.65。通過(guò)以相同的方式注入H、Li、B、C等離子來(lái)對(duì)折射率進(jìn)行調(diào)制也是可能的。另外，通過(guò)施加光譜范圍在0.1nm至130nm的SR光，可以將折射率變化提高到大約Δn＝0.65。例如，通過(guò)采用脈沖周期為100Hz的248nm KrF激基激光束以每脈沖160mW/mm2的照射密度進(jìn)行脈沖照射，可以將折射率變化提高到大約Δn＝0.22。應(yīng)當(dāng)注意，通過(guò)用諸如ArF(193nm)、XeCl(308nm)或XeF(351nm)之類的激基激光束或Ar激光束(488nm)進(jìn)行照射，可以以相同的方式對(duì)折射率進(jìn)行調(diào)制。顯然的是，通過(guò)用能量束對(duì)DLC薄膜進(jìn)行照射而產(chǎn)生的折射率變化明顯比用光對(duì)現(xiàn)有的光聚合物薄膜進(jìn)行照射而產(chǎn)生的折射率變化(大約Δn＝0.04或更小)更大。
(第一實(shí)施方案)圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造光信息記錄介質(zhì)的方法和記錄信息的方法的示意性截面圖。在第一實(shí)施方案中，通過(guò)已知的等離子體CVD方法在玻璃基底1上沉積例如1μm厚度的DLC層2。例如，通過(guò)氣相沉積在另一玻璃基底3上沉積鉻薄膜，并用分檔器進(jìn)行曝光(stepper exposure)和進(jìn)行蝕刻以形成圖案化的鉻薄膜，用作金屬薄膜掩模圖案4。該金屬薄膜掩模圖案4包括與多個(gè)記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)微開(kāi)口。
將由此制備的金屬薄膜掩模圖案4放置在DLC層2上。然后，例如，將波長(zhǎng)為250nm、能量密度為20mW/mm2的UV射線5通過(guò)金屬薄膜掩模圖案4施加到DLC層2上大約一小時(shí)。結(jié)果，在DLC薄膜沉積之后，DLC層2中由金屬薄膜掩模圖案4遮擋而防止UV射線5照射的記錄點(diǎn)區(qū)域保持例如n0＝1.55的原始折射率。對(duì)于用通過(guò)金屬薄膜掩模圖案4內(nèi)的開(kāi)口的UV射線5照射的記錄點(diǎn)區(qū)域，其折射率可以提高到大約n1＝1.70。
以這種方式，在DLC層2內(nèi)形成具有兩級(jí)折射率(即n0和n1)的記錄點(diǎn)區(qū)域，由此記錄二進(jìn)制信號(hào)。通過(guò)用再現(xiàn)光束照射該光信息記錄介質(zhì)，在記錄點(diǎn)區(qū)域反射或穿過(guò)該記錄點(diǎn)區(qū)域的光量根據(jù)折射率n0和n1而改變，由此讀出以二進(jìn)制形式記錄的信息。
(第二實(shí)施方案)在本發(fā)明的第二實(shí)施方案中，在包含DLC層的光信息記錄介質(zhì)中進(jìn)行多級(jí)記錄。在第二實(shí)施方案中，如圖1中所示的第一實(shí)施方案那樣首先進(jìn)行二進(jìn)制記錄。
然后，如圖2中的示意性截面圖所示，將第二金屬薄膜掩模圖案4a設(shè)置在DLC層2上。第二金屬薄膜掩模圖案4a包含與選自其折射率已增加到n1的記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的微開(kāi)口。通過(guò)第二金屬薄膜掩模圖案4a用UV射線5對(duì)DLC層4再次進(jìn)行照射。
結(jié)果，對(duì)于用通過(guò)第二金屬薄膜掩模圖案4a的開(kāi)口的UV射線5照射的記錄點(diǎn)區(qū)域，其折射率進(jìn)一步從n1提高到n2。以這種方式，可以記錄三進(jìn)制信號(hào)。從上述顯然可知，通過(guò)附加的金屬薄膜掩模圖案重復(fù)UV照射，進(jìn)行進(jìn)一步的多級(jí)記錄是可能的。
(第三實(shí)施方案)圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造光信息記錄介質(zhì)的方法的示意性截面圖。同樣，在第三實(shí)施方案中，通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD在玻璃基底1上沉積DLC層2。
然而，在DLC層2上沉積鉻薄膜，并用分檔器進(jìn)行曝光和進(jìn)行蝕刻以形成圖案化的鉻薄膜，用作金屬薄膜掩模圖案4b。在這種情況下，在兩步或更多步中用分檔器進(jìn)行曝光和進(jìn)行蝕刻，使得在圖3所示的實(shí)例中，金屬薄膜掩模圖案4b在與多個(gè)記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的多個(gè)微區(qū)域中的厚度以包含零的三個(gè)等級(jí)變化。通過(guò)該金屬薄膜掩模圖案4b用UV射線5對(duì)DLC層4進(jìn)行照射。
盡管UV射線5不能穿過(guò)金屬薄膜掩模圖案4b內(nèi)的最厚區(qū)域，但是UV射線5可以部分地穿過(guò)較薄的區(qū)域。例如，250nm的UV射線可以部分地穿過(guò)大約60nm或更小厚度的鉻薄膜。換句話說(shuō)，金屬薄膜掩模圖案4b用作能量束吸收層，該能量束吸收層根據(jù)與記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的微區(qū)域的多級(jí)變化的厚度吸收能量束。因此，通過(guò)金屬薄膜掩模圖案4b用UV射線5照射DLC層4，在DLC層2內(nèi)形成具有三個(gè)不同折射率等級(jí)的記錄點(diǎn)區(qū)域，由此能夠進(jìn)行三進(jìn)制記錄。
自然地，其穿透本領(lǐng)比UV的穿透本領(lǐng)更強(qiáng)的X射線、離子束或電子束可以部分地穿過(guò)明顯更厚的金屬薄膜，并且可以與具有更多級(jí)厚度的金屬薄膜掩模圖案4b一起使用，由此能夠進(jìn)行多級(jí)記錄。應(yīng)當(dāng)注意，根據(jù)透過(guò)激發(fā)光束的量的設(shè)計(jì)，除鉻以外，諸如金、鎳或鎢之類的金屬也可以適用于制造金屬掩模。
(第四實(shí)施方案)如參考圖5和圖6所描述的情況那樣，在第四實(shí)施方案的光信息記錄介質(zhì)中，將二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)全息地記錄在DLC記錄層內(nèi)。也就是，將通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD沉積在玻璃基底上的具有大約1μm厚度的DLC層用作圖5中的全息記錄介質(zhì)31。另外，對(duì)沉積在玻璃基底上的鉻薄膜用分檔器進(jìn)行曝光和進(jìn)行蝕刻，以形成表示二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的金屬薄膜掩模圖案，并且將該金屬薄膜掩模圖案用作圖5中的二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32。
例如，將能量密度為20mW/mm2的、250nm的UV射線用作穿過(guò)鉻薄膜內(nèi)的二維數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)32的物光束33，并且使該物光束透過(guò)透鏡34投影到全息記錄介質(zhì)31上。其間，將用作參考光束35的UV射線施加到由DLC構(gòu)成的全息記錄介質(zhì)31上，并且通過(guò)物光束33和參考光束35之間的干涉而形成的全息圖被記錄為DLC記錄介質(zhì)31內(nèi)的反射率的變化。
為了再現(xiàn)以這種方式記錄的數(shù)據(jù)，僅將在記錄期間用作參考光束35的UV射線施加到由DLC構(gòu)成的全息記錄介質(zhì)31上。使被記錄介質(zhì)31內(nèi)的全息圖衍射出的UV射線再現(xiàn)光束36透過(guò)投影透鏡37作為再現(xiàn)的圖案38投影到二維圖像拾取元件例如CCD上。
(第五實(shí)施方案)在本發(fā)明的第五實(shí)施方案中，制造集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器。在第五實(shí)施方案中，如圖1所示的情況那樣，例如，通過(guò)已知的等離子體CVD方法在具有100nm厚度的玻璃基底1上沉積例如100nm厚度的DLC層2。通過(guò)氣相沉積在另一玻璃基底3上沉積鉻薄膜，并用分檔器進(jìn)行曝光和進(jìn)行蝕刻，以形成圖案化的鉻薄膜，用作金屬薄膜掩模圖案4。該金屬薄膜掩模圖案4對(duì)應(yīng)于單頁(yè)數(shù)據(jù)，并且包括多個(gè)線性微開(kāi)口，其周期性對(duì)應(yīng)于圖7所示的周期性光散射部分(全息圖)19。這些線性微開(kāi)口可以被認(rèn)為沿與圖1的紙平面正交的方向延伸。
將由此制備的金屬薄膜掩模圖案4放置在DLC層2上。然后，例如，將波長(zhǎng)為250nm、能量密度為20mW/mm2的UV射線5通過(guò)金屬薄膜掩模圖案4施加到DLC層2上大約一小時(shí)。結(jié)果，在DLC薄膜沉積之后，DLC層2中由金屬薄膜掩模圖案4遮擋而防止UV射線5照射的記錄點(diǎn)區(qū)域保持例如n0＝1.55的原始折射率。與此不同的是，例如，對(duì)于用通過(guò)金屬薄膜掩模圖案4內(nèi)的開(kāi)口的UV射線5照射的周期線性區(qū)域，其折射率可以提高到大約n1＝1.70。
將四十對(duì)包含與單頁(yè)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的全息圖的DLC層2與玻璃基底1堆疊，并且將具有100μm厚度的另一玻璃基底1堆疊在最頂層的DLC層2的表面上。以這種方式，生產(chǎn)具有大約4mm厚度的集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器。在第五實(shí)施方案中制備的該集成波導(dǎo)全息存儲(chǔ)器通過(guò)與上面參考圖7所述的方法相同的方法讀取。
工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)用能量束照射高耐久性的DLC層能夠產(chǎn)生大的折射率變化；由此，能夠以低成本提供包含DLC記錄層的光信息記錄介質(zhì)，該光信息記錄介質(zhì)易于記錄高密度信息并且具有高耐久性。
權(quán)利要求
1.一種光記錄介質(zhì)，該光記錄介質(zhì)包含設(shè)置在基底上的類金剛石碳(DLC)層，其中，通過(guò)用能量束照射選自多個(gè)記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域以提高該被照射的記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率，來(lái)將信息記錄到該光信息記錄介質(zhì)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光記錄介質(zhì)，其中通過(guò)所述能量束的照射，在任意的所選記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率能夠被提高到多個(gè)預(yù)定折射率等級(jí)中的任意一個(gè)值。
3.一種用于將信息記錄到根據(jù)權(quán)利要求1所述的光信息記錄介質(zhì)上的方法，該方法包括用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)金屬薄膜掩模圖案照射所述DLC層，該金屬薄膜掩模圖案包含與需要提高折射率的所選記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口，以便提高這些記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于將信息記錄到所述光信息記錄介質(zhì)上的方法，該方法還包括用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)金屬薄膜掩模圖案照射所述DLC層，該金屬薄膜掩模圖案包含開(kāi)口，該開(kāi)口對(duì)應(yīng)于選自其折射率已提高的所述記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域，以便進(jìn)一步提高所選的這些記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率，其中，本步驟被重復(fù)一次或多次。
5.一種將信息記錄到權(quán)利要求2所述的光信息記錄介質(zhì)上的方法，該方法包括用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)能量束吸收掩模來(lái)照射所述DLC層的步驟，該能量束吸收掩模具有與所選記錄點(diǎn)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的局部多級(jí)變化的厚度，以便提高這些記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率，其中，所述能量束吸收層的厚度隨著所選記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的折射率等級(jí)變高而局部地降低。
6.一種光信息記錄介質(zhì)，該光信息記錄介質(zhì)包含設(shè)置在基底上的DLC層，其中通過(guò)保存由全息圖在所述DLC層內(nèi)形成的折射率經(jīng)調(diào)制的結(jié)構(gòu)，來(lái)將信息記錄在該光信息記錄介質(zhì)上，該全息圖是通過(guò)使被用作物光束的UV射線和被用作參考光束的另外的UV射線照射所述DLC層而產(chǎn)生的，其中所述物光束包含將要被記錄的信息。
7.一種集成波導(dǎo)型的光信息記錄介質(zhì)，該光信息記錄介質(zhì)包含交替堆疊的多個(gè)覆層和多個(gè)DLC層，其中每個(gè)所述DLC層存儲(chǔ)的信息各不相同，并且每個(gè)所述DLC層具有與其所記錄的信息相對(duì)應(yīng)的周期性光散射部分，并且每個(gè)所述的周期性光散射部分包含折射率已提高的微區(qū)域。
8.一種用于制造權(quán)利要求7所述的光信息記錄介質(zhì)的方法，該方法包括以下步驟(a)在用作所述覆層的半透明基底上沉積所述DLC層；(b)用選自UV射線、X射線、離子束和電子束中的能量束通過(guò)金屬薄膜掩模圖案照射所述DLC層，該金屬薄膜掩模圖案包含與所述周期性光散射部分相對(duì)應(yīng)的開(kāi)口，以便提高所述開(kāi)口區(qū)域內(nèi)的所述DLC層的折射率，由此形成所述周期性光散射部分；(c)堆疊多對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(a)和(b)的所述覆層和所述DLC層；以及(d)將另一覆層堆疊在露出的最頂層的所述DLC層上。
9.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1、2、6和7中的任意一項(xiàng)所述的光信息記錄介質(zhì)的方法，其中通過(guò)等離子體增強(qiáng)CVD沉積所述DLC層。
全文摘要
本發(fā)明以低成本提供一種易于記錄高密度信息并且具有優(yōu)異的耐久性的光信息記錄介質(zhì)。該光信息記錄介質(zhì)包括沉積在基底(1)上的類金剛石碳(DLC)層(2)，其中，通過(guò)用能量束(5)照射選自多個(gè)記錄點(diǎn)區(qū)域中的記錄點(diǎn)區(qū)域以提高被照射的記錄點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的DLC層(2)的折射率，來(lái)將信息記錄到所述光信息記錄介質(zhì)上。
文檔編號(hào)G11B7/0065GK1989462SQ20058002541
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月28日
發(fā)明者后利彥, 織田一彥, 松浦尚 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社