Оптическая среда хранения

 

Изобретение относится к накоплению информации. Оптическая среда хранения содержит подложку, выполненную из стекла, поликарбоната, полиметилметакрилата (ПММА) и смолы на основе акрилата, имеющую структуру шероховатости о шагом между дорожками 0,3-0,4 мкм и глубину канавки 50-800 ангстрем. На подложке сформирован отражающий слой, выполненный из алюминия, никеля, меди, платины, серебра или золота и имеющий толщину 500-2000 ангстрем, первый диэлектрический слой, сформированный на отражающем слое, выполненный из Si₃N₄ или ZnS-SiO₂ и имеющий толщину 100-400 ангстрем, записывающий слой, сформированный на первом диэлектрическом слое, выполненный из TbFeCo, NdTbFeCo или TbFe и имеющий толщину 150-400 ангстрем, второй диэлектрический слой, сформированный на записывающем слое, выполненный из Si₃N₄ или ZnS-SiO₂ и имеющий толщину 300-800 ангстрем, защитный слой, сформированный на втором диэлектрическом слое, выполненный из оптически прозрачного неорганического материала или органического материала и имеющий толщину 5-100 мкм, и смазочную пленку, сформированную на защитном слое, имеющую толщину 1-3 нм и не вступающую в химическую реакцию с защитным слоем. 12 ил.

Настоящее изобретение относится к оптической среде хранения в поле ближней зоны и оптической системе хранения данных, имеющей фокусирующую оптическую систему и, в частности, к оптической среде хранения, которая используется совместно с оптическим снимателем, имеющим фокусирующую оптическую систему в поле ближней зоны, например твердотельную иммерсионную оптическую систему или твердотельную иммерсионную линзу, и к оптической системе хранения данных в поле ближней зоны для осуществления записи и/или считывания информации в отношении оптической среды хранения.

В оптической системе хранения данных оптический сниматель, имеющий твердотельную иммерсионную оптическую систему или твердотельную иммерсионную линзу, осуществляет запись и/или считывание информации в отношении оптической системы хранения данных, используя поле ближней зоны, образованное между твердотельной иммерсионной оптической системой или твердотельной иммерсионной линзой и оптической системой хранения данных.

Фиг.1 и 2 показывают существующий оптический диск, используемый в качестве оптической системы хранения данных, где фиг.1 показывает, что существующий оптический диск используется совместно с оптической системой хранения данных, имеющей катадиоптрическую твердотельную иммерсионную оптическую систему, и фиг.2 показывает, что существующий оптический диск используется совместно с оптической системой хранения данных, имеющей твердотельную иммерсионную линзу преломляющего типа.

Согласно фиг.1 световой пучок 1, излучаемый блоком 10 пропускания и приема света, отражается от отражающего зеркала 12 и падает на катадиоптрическую твердотельную иммерсионную оптическую систему 14. Скользящий контакт 16, поддерживающий твердотельную иммерсионную оптическую систему 14, аэродинамически перемещает твердотельную иммерсионную оптическую систему по воздушной опоре, порождаемой относительным движением между оптической средой 18 хранения данных, например оптическим диском, и скользящим контактом 16. В результате между твердотельной иммерсионной оптической системой 14 и защитным слоем 183 оптической среды 18 хранения данных образуется воздушный зазор. Промежуток воздушного зазора, т.е. расстояние между находящимися друг напротив друга поверхностями твердотельной иммерсионной оптической системы 14 и оптической среды 18 хранения данных, поддерживается, например, в пределах одной длины волны используемого света. Предпочтительно, чтобы он поддерживался значительно меньшим, чем одна длина волны используемого света. Катадиоптрическая твердотельная иммерсионная оптическая система 14 преломляет и отражает световой пучок 1, падающий от отражающего зеркала 12, и образует пятно пучка, сфокусированное на ее поверхности, находящейся напротив оптической среды 18 хранения данных. Пятно пучка образует поле ближней зоны в воздушном зазоре между твердотельной иммерсионной оптической системой 14 и поверхностью оптической среды 18 хранения.

Оптическая система хранения данных, показанная на фиг.2, включает в себя фокусирующую линзу 24 объектива и преломляющую твердотельную иммерсионную линзу 26 вместо катодиоптрической твердотельной иммерсионной оптической системы 14, показанной на фиг.1. Блок 20 пропускания и приема света излучает световой пучок 1, имеющий оптимизированный диаметр для линзы 24 объектива. Отражающее зеркало 22 отражает световой пучок 1, излучаемый блоком 20 пропускания и приема света, по направлению к линзе 24 объектива. Линза 24 объектива фокусирует световой пучок 1, падающий от отражающего зеркала 22, на твердотельную иммерсионную линзу 26. Пятно пучка, сфокусированное на твердотельной иммерсионной линзе 26, образует поле ближней зоны между поверхностью, находящейся напротив оптической среды 18 хранения, и защитным слоем 183 в оптической среде 18 хранения. Линза 24 объектива и твердотельная иммерсионная линза 26 поддерживаются скользящим контактом 28. Скользящий контакт 28 аэродинамически перемещает твердотельную иммерсионную линзу 26 и образует воздушный зазор, имеющий интервал в пределах одной длины волны используемого света, между твердотельной иммерсионной линзой 26 и оптической средой 18 хранения подобно скользящему контакту 16, показанному на фиг.1.

В оптической системе хранения данных, показанной на фиг.1 или 2, пятно пучка образуется на участке формирования поля ближней зоны, являющемся заранее определенным положением на поверхности твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26, которая находится напротив оптической среды 18 хранения. В общем случае система, показанная на фиг.1 или 2, использует конечное пятно луча, соответствующее числовой апертуре (ЧА), равной по крайней мере, единице, для записи или считывания информации в отношении оптической среды 18 хранения. В случае, когда используемый свет имеет длину волны λ, составляющую 650 нм, световой пучок, который образует пятно пучка на участке формирования поля ближней зоны, проходит воздушный зазор с интервалом приблизительно 110 нм и защитный слой 183 толщиной 70-90 нм и переносится к записывающему слою оптической среды 18 хранения. Записывающий слой располагается между защитным слоем 183 оптической среды 18 хранения и подложкой 181. Световой пучок, отраженный от записывающего слоя, пропускается через защитный слой 183 и воздушный зазор и переносится к твердотельной иммерсионной оптической системе или твердотельной иммерсионной линзе 26.

Вообще, согласно законам преломления и полного отражения свет, попадающий в большую числовую апертуру, полностью отражается от излучающей поверхности твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26, т.е. участок формирования поля ближней зоны является оптической пропускающей поверхностью, примыкающей к среде 18 хранения. Поэтому в случае, когда промежуток воздушного зазора больше длины волны λ используемого света, оптическая среда 18 хранения размещается на участке, находящемся за пределами ближнего поля. Таким образом, свет, попадающий в большую числовую апертуру, не участвует в образовании пятна пучка на оптической среде 18 хранения. Иными словами, числовая апертура светового пучка, участвующего в образовании пятна пучка в оптической среде 18 хранения, становится меньше “1” при прохождении через воздушный зазор. В результате размер пятна светового пучка, сфокусированного на среде 18 хранения, при свете, проходящем через воздушный зазор, имеющий промежуток, больший, чем длина волны используемого света, становится больше, чем размер пятна пучка, образованного на участке формирования поля ближней зоны твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26. Однако в случае, когда промежуток воздушного зазора достаточно меньше, чем одна длина волны используемого света, предпочтительно λ/4, размер пятна светового пучка, падающего на оптическую среду 18 хранения, приближается к размеру пятна пучка, образованного на участке формирования поля ближней зоны. Поэтому при таком условии оптическая система хранения данных, показанная на фиг.1 или 2, может записывать или считывать информацию с высокой плотностью в отношении записывающего слоя оптической среды 18 хранения, используя твердотельную иммерсионную оптическую систему 14 или твердотельную иммерсионную линзу 26.

Фиг.3 показывает участок формирования поля ближней зоны между поверхностью твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26 и защитным слоем 183 оптической среды 18 хранения. Интервал РСЗ (расстояние от системы до защитного слоя) от поверхности твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26, находящейся напротив оптической среды 18 хранения, до защитного слоя 183, точнее до записывающего слоя, становится меньше одной длины волны используемого света, и записывающий слой в среде 18 хранения размещается в пределах расстояния, обеспечивающего эффект поля ближней зоны.

Вариант существующего оптического диска излагается в патенте США №5470627. В том случае, когда вышеупомянутый существующий оптический диск является, например, магнитооптическим диском, диск включает в себя отражающий слой, первый диэлектрический слой, записывающий слой и второй диэлектрический слой, которые последовательно располагаются на обычной подложке. Отражающий слой делается из металла, например алюминия, толщиной 500-1000 ангстрем (50-100 нм). Первый диэлектрический слой делается из нитрида алюминия или нитрида кремния толщиной 150-400 ангстрем (15-40 нм). Записывающий слой делается из сплава редкоземельных металлов и металлов переходной группы, например TbFeCo, толщиной 150-500 ангстрем (15-50 нм). Наконец, защитный слой делается из нитрида кремния Si₃N₄ толщиной 400-800 ангстрем (40-80 нм).

Однако в случае, когда используется вышеописанный существующий оптический диск, оптическая система хранения данных сталкивается со следующими двумя проблемами. Эти проблемы в равной степени имеют место и в системе хранения данных, включающей в себя твердотельную иммерсионную оптическую систему 14, и в системе хранения данных, включающей в себя твердотельную иммерсионную линзу 26. Поэтому для удобства объяснения эти проблемы будут описаны в связи с существующим оптическим диском и твердотельной иммерсионной линзой 26.

Прежде всего, проблема, состоящая в том, что световой пучок, отраженный от записывающего слоя на существующем оптическом диске, имеющем вышеозначенную структуру, содержит шум, обусловленный интерференцией, будет описана со ссылкой на фиг.4 и 5. Фиг.4 показывает твердотельную иммерсионную линзу 26, имеющую показатель преломления 1.8. На фиг.4 “свет, отраженный от воздушного зазора (ПВ)” (пучок воздушного), иллюстрирует световой пучок, полностью отраженный от участка формирования поля ближней зоны твердотельной иммерсионной линзы 26 и воздушного зазора между твердотельной иммерсионной линзой 26 и оптической средой 18 хранения, и “свет, отраженный от записывающего слоя (ПЗ)” (пучок записывающего), иллюстрирует световой пучок, отраженный от записывающего слоя в оптической среде 18 хранения. В случае, когда твердотельная иммерсионная линза 26 имеет показатель преломления 1.8, угол полного отражения, составляющий 56.3 градуса на твердотельной иммерсионной линзе 26 соответствует числовой апертуре 0.83. Фиг.5 показывает характеристики угол-коэффициент отражения твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26 в отношении трех интервалов воздушного зазора. На фиг.5 кривые (а) показывают характеристики угол-коэффициент отражения в отношении интервала воздушного зазора 50 нм, кривые (b) показывают характеристики угол-коэффициент отражения в отношении интервала воздушного зазора 100 нм и кривые (с) показывают характеристики угол-коэффициент отражения в отношении интервала воздушного зазора 150 нм. Среди кривых с (а) по (с) кривые, обозначенные как “++”, показывают характеристики угол-коэффициент отражения в отношении p-поляризованного светового пучка, а кривые, обозначенные “-” (сплошной линией), показывают характеристики угол-коэффициент отражения в отношении s-поляризованого светового пучка. Угол, откладываемый по горизонтальной оси, указывает угол падения светового пучка, проходящего в воздушный зазор из твердотельной иммерсионной линзы 26. Например, в случае, когда интервал воздушного зазора, существующего между оптической средой 18 хранения и твердотельной иммерсионной линзой 26, становится больше, чем длина волны используемого света, часть светового пучка, имеющего угол, больший, чем угол полного отражения 56.3 градуса, в частности часть светового пучка, входящего в более высокую числовую апертуру, например числовую апертуру 1.2 или более из светового пучка, проходящего от твердотельной иммерсионной линзы 26 к среде 18 хранения, не пропускается через воздушный зазор, а полностью отражается на участке формирования поля ближней зоны или внутри воздушного зазора. Как можно видеть из фиг.5, показывающей коэффициент отражения в отношении числовой апертуры 1.5, свет, отраженный от воздушного зазора ПВ, имеет относительно высокий коэффициент отражения. Кроме того, поскольку воздушный зазор и записывающий слой расположены очень близко друг к другу, между светом, отраженным от воздушного зазора (ПВ), и светом, отраженным от записывающего слоя (ПЗ), происходит интерференция. В конечном итоге свет, отраженный от воздушного зазора (ПВ), действует как шум в отношении света, отраженного от записывающего слоя (ПЗ).

Теперь со ссылкой на фиг.6 будет описана проблема, обусловленная оптической средой 18 хранения, которая делается при высокой плотности. В случае, когда оптическую среду 18 хранения изготавливают как оптическую среду хранения высокой плотности, для записи в ней информации на подложке 181 создают канавки или выемки шириной 100-150 нм. Отражающий слой или записывающий слой, на который фактически записывается информация, в свою очередь наносят на канавки или выемки посредством процесса покрытия. Кроме того, на записывающем слое образуют защитный слой 183 толщиной 150-200 нм. Согласно фиг.6 структура шероховатости 185, образованная в виде канавок или выемок на подложке 181, показана в форме клина или колодца. Поскольку глубина записывающего слоя, покрытого защитным слоем 183, больше, чем ширина канавок или выемок, световой пучок 1, падающий из твердотельной иммерсионной оптической системы 14 или твердотельной иммерсионной линзы 26 на оптическую среду 18 хранения, не достигает канавок или выемок, точнее записывающего слоя, но отражается вблизи внутренней стороны поверхности защитного слоя 183. В результате оптическая система хранения данных не может осуществлять запись и/или считывание информации в отношении среды 18 хранения высокой плотности.

Для решения вышеозначенных проблем настоящее изобретение ставит перед собой задачу создать оптическую среду хранения, включающую в себя оптический пропускающий слой, имеющий желаемую толщину между твердотельной иммерсионной оптической системой или твердотельной иммерсионной линзой и записывающим слоем, образованным в оптической среде хранения таким образом, чтобы вышеописанный свет, отраженный от воздушного зазора, не действовал как шум в отношении света, отраженного от записывающего слоя, с целью совместного использования с оптическим снимателем, имеющим твердотельную иммерсионную оптическую систему или твердотельную иммерсионную линзу для записи или считывания информации.

Другая задача настоящего изобретения состоит в создании оптической системы хранения данных, включающей в себя оптический сниматель для записи информации на оптическую среду хранения или считывания информации оттуда.

Для решения поставленной задачи согласно настоящему изобретению предоставляется оптическая среда хранения для хранения в ней информации, используемая совместно с оптическим снимателем, имеющим фокусирующую оптическую систему, оптическая среда хранения содержит записывающий слой и защитный слой, в котором расстояние между оптической поверхностью, находящейся напротив фокусирующей оптической системы, и записывающим слоем меньше, чем длина волны используемого света, а толщина защитного слоя больше, чем длина волны используемого света.

Для решения поставленной задачи согласно изобретению также предоставляется оптическая среда хранения для хранения в ней информации, используемая совместно с оптическим снимателем, имеющим фокусирующую оптическую систему для формирования поля ближней зоны, оптическая среда хранения содержит оптический пропускающий слой, имеющий толщину, большую, чем одна длина волны используемого света, и записывающий слой, который наносится на одну поверхность, находящуюся напротив другой поверхности оптического пропускающего слоя, находящейся напротив фокусирующей оптической системы.

Для решения поставленной задачи согласно настоящему изобретению предоставляется также оптическая система хранения данных для записи или считывания информации в отношении оптической среды хранения с использованием оптического снимателя, оптическая система хранения данных содержит оптический сниматель, включающий в себя фокусирующую линзу, формирующую поле ближней зоны, и оптический пропускающий слой, имеющий толщину, большую, чем одна длина волны используемого света, и оптическую среду хранения, включающую в себя записывающий слой, который наносится на одну поверхность, находящуюся напротив другой поверхности оптического пропускающего слоя, находящейся напротив фокусирующей линзы.

Согласно настоящему изобретению предоставляется также оптическая система хранения данных для записи или считывания информации в отношении оптической среды хранения с использованием оптических снимателей, оптическая система хранения данных, содержащая оптические сниматели, включающие в себя первый и второй оптические сниматели, включающие в себя фокусирующую оптическую систему, формирующую поле ближней зоны, и оптическую среду хранения, включающую в себя единую оптическую среду хранения, содержащую первый оптический пропускающий слой, имеющий одну поверхность, находящуюся напротив первого оптического снимателя, второй оптический пропускающий слой, имеющий одну поверхность, находящуюся напротив второго оптического снимателя, и первый и второй записывающие слои, которые соответственно наносятся на другую поверхность первого оптического пропускающего слоя и на другую поверхность второго оптического пропускающего слоя, в которой первый и второй оптические пропускающие слои имеют толщину, большую, чем одна длина волны используемого света, а расстояние между находящимися напротив друг друга поверхностями фокусирующей оптической системы и оптического пропускающего слоя становится меньше, чем одна длина волны используемого светового пучка.

Задачи и иные преимущества настоящего изобретения станут более очевидными благодаря подробному описанию структур и операций согласно настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 показывает существующую оптическую систему хранения данных, включающую в себя для этого существующий оптический диск и катадиоптрическую твердотельную иммерсионную линзу;

фиг.2 показывает существующую оптическую систему хранения данных, включающую в себя для этого существующий оптический диск и твердотельную иммерсионную линзу преломляющего типа;

фиг.3 показывает участок формирования поля ближней зоны оптической системы хранения данных, показанной на фиг.1 или 2;

фиг.4 является видом для объяснения света, отраженного от воздушного зазора, и света, отраженного от записывающего слоя, которые порождаются в системе, показанной на фиг.2;

фиг.5 является графическим видом, показывающим характеристики угол-коэффициент отражения, соответствующие изменениям воздушного зазора в оптической системе хранения данных, показанной на фиг.1 или 2;

фиг.6 является видом для объяснения случая, когда структура шероховатости, образованная на подложке оптической среды хранения, не обнаруживается оптическим снимателем в оптической системе хранения данных, показанной на фиг.1 или 2;

фиг.7 показывает оптическую систему хранения данных, отвечающую первому варианту реализации настоящего изобретения, которая используется совместно с оптической системой хранения данных, включающей в себя катадиоптрическую твердотельную иммерсионную линзу;

фиг.8 показывает оптическую систему хранения данных, отвечающую второму варианту реализации настоящего изобретения, которая используется совместно с оптической системой хранения данных, включающей в себя пропускающую твердотельную иммерсионную линзу;

фиг.9 является видом для объяснения случая, когда структура шероховатости, образованная на подложке оптического диска, обнаруживается оптическим снимателем в оптической системе хранения данных, показанной на фиг.8;

фиг.10 показывает оптическую систему хранения данных, отвечающую третьему варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.11 показывает иерархическую структуру оптического диска, отвечающую первому варианту реализации настоящего изобретения;

фиг.12 является графическим видом, показывающим изменение силы слипания при относительном движении с глубиной текстурирования в оптическом диске, показанном на фиг.11.

Преимущественные варианты реализации настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых элементы, имеющие одни и те же числовые обозначения, выполняют одни и те же функции.

Согласно фиг.7 оптическая система хранения данных, отвечающая первому варианту реализации настоящего изобретения, включает в себя оптический сниматель, имеющий блок 10 пропускания и приема света, отражающее зеркало 12, катадиоптрическую твердотельную иммерсионную оптическую систему 64, скользящий контакт 66 и оптическую среду 68 хранения. Поскольку элементы, показанные на фиг.7, осуществляют те же оптические функции, что и элементы, имеющие те же ссылочные номера, показанные на фиг.1, их подробное описание будет опущено.

Оптическая среда 68 хранения включает в себя подложку 681, оптически прозрачный защитный слой 685 и записывающий слой, расположенный между подложкой 681 и защитным слоем 686, который, в общем случае, имеет форму диска. В случае перезаписываемой оптической среды 68 хранения записывающий слой образуется путем покрытия поверхности подложки 681 оптически чувствительным материалом. Оптическая среда 68 хранения изготавливается таким образом, что световой пучок, излучаемый из катадиоптрической твердотельной иммерсионной оптической системы 64, пропускается защитным слоем 686, имеющим оптическую характеристику пропускания, и образует на записывающем слое минимизированное пятно пучка. В отличие от существующей среды 18 хранения, имеющей тонкий защитный слой 183, оптическая среда 68 хранения имеет защитный слой 686, более толстый, чем длина волны используемого света. Между защитным слоем 686 и твердотельной иммерсионной оптической системой 64 имеется воздушный зазор. Поэтому поверхность твердотельной иммерсионной оптической системы 64, обращенная к отражающему зеркалу 12, имеет асферическую поверхность, образующую на записывающем слое оптической среды 68 хранения минимизированное пятно пучка, принимая во внимание толщину и показатель преломления защитного слоя 686.

Альтернативно катадиоптрическая твердотельная иммерсионная оптическая система 64 изготавливается в форме и из материала, аналогичных форме и материалу твердотельной иммерсионной оптической системы 14, показанной на фиг.1. Согласно вышеописанному форма является слегка измененной с учетом того, что толщина подложки больше одной длины волны используемого света.

Световой пучок 1, проходя от отражающего зеркала 12 к твердотельной иммерсионной линзе 64, преломляется и отражается в твердотельной иммерсионной линзе 64 и образует пятно пучка в центре поверхности, находящейся напротив защитного слоя 686 среды 68 хранения, как показано на фиг.7. Скользящий контакт 66 аэродинамически удерживает твердотельную иммерсионную линзу 64 на расстоянии от поверхности среды 68 хранения благодаря относительному движению вращающейся среды 68 хранения и скользящего контакта 66 и образует воздушную опору между находящимися напротив друг друга поверхностями среды 68 хранения и скользящего контакта 66. В данном случае промежуток воздушного зазора, имеющего место между поверхностями твердотельной иммерсионной линзы 64 и защитного слоя 686, поддерживается меньшим длины волны, которой обладает используемый свет, т.е. светового пучка 1, излучаемого из блока 10 пропускания и приема света. В оптимальном случае, если промежуток воздушного зазора поддерживается меньшим, чем 1/4 длины волны, явление интерференции снижается, чтобы тем самым получить великолепное соотношение сигнал/шум.

Световой пучок, падающий на среду 68 хранения, проходит через оптически прозрачный защитный слой 686 и достигает записывающего слоя. Таким образом, в случае, когда оптическая среда 68 хранения изготовлена в виде оптической среды хранения высокой плотности, т.е. оптическая среда 68 хранения данных имеет канавки или выемки шириной 100-150 нм и защитный слой 686 толщиной 150-200 нм, глубина от поверхности среды 68 хранения, обращенной к воздушному зазору, до канавок или выемок становится больше, чем ширина канавок или выемок. Таким образом, система, показанная на фиг.7, может записывать или считывать информацию в отношении оптической среды хранения высокой плотности.

Фиг.8 показывает оптическую систему хранения данных, отвечающую второму варианту реализации настоящего изобретения. Система, показанная на фиг.8, включает в себя линзу 74 объектива, преломляющую твердотельную иммерсионную линзу 76 и скользящий контакт 78, вместо твердотельной иммерсионной оптической системы 64 и скользящего контакта 66, показанных на фиг.7. Фиг.9 является увеличенным видом оптической среды 88 хранения и твердотельной иммерсионной линзы 76, показанных на фиг.8.

Линза 74 объектива фокусирует световой пучок, падающий от отражающего зеркала 22 на преломляющую твердотельную иммерсионную линзу 76. Согласно этому варианту реализации в отличие от вышеописанной среды 68 хранения оптическая среда 88 хранения включает в себя подложку 881, имеющую оптическую характеристику пропускания, на одной поверхности, находящейся напротив твердотельной иммерсионной линзы 76, и защитный слой 883 на другой поверхности, удаленной от твердотельной иммерсионной линзы 76. Канавки или выемки для записи информации образуются на подложке 881 оптической среды 88 хранения. Структура шероховатости 885, образованная канавками или выемками, образованными на оптической пропускающей подложке 881, иллюстрируется в виде клина или колодца, вогнутого по направлению к подложке 881, как показано на фиг.9.

Твердотельная иммерсионная линза 76 образует на записывающем слое оптической среды 88 хранения оптимизированное пятно пучка в центре поверхности твердотельной иммерсионной линзы 76, находящейся напротив среды 88 хранения, с использованием светового пучка, падающего от линзы 74 объектива. В этом случае линза 74 объектива и твердотельная иммерсионная линза 76 образуют пятно пучка, обеспечивая числовую апертуру, равную по крайней мере единице, на вышеописанной поверхности твердотельной иммерсионной линзы 76. Скользящий контакт 78 удерживает твердотельную иммерсионную линзу 76 на поверхности вращающейся среды 88 хранения и поддерживает интервал воздушного зазора между поверхностями твердотельной иммерсионной линзы 76 и подложки 881 равным 1/4 или менее длины волны светового пучка, излучаемого блоком 20 пропускания и приема света.

В случае, когда интервал воздушного зазора составляет 1/4 или более длины волны используемого света, световой пучок, обеспечивающий числовую апертуру, равную единице или более, полностью отражается от воздушного зазора, когда световой пучок, образующий пятно пучка на поверхности твердотельной иммерсионной линзы 76, находящейся напротив среды 88 хранения, проходит через воздушный зазор. Таким образом, только световой пучок, обеспечивающий числовую апертуру, меньшую единицы, переносится к оптической среде 88 хранения. Размер пятна светового пучка, достигающего среды 88 хранения, становится относительно большим. Однако, когда промежуток воздушного зазора становится меньшим чем 1/4 длины волны используемого света, световой пучок с числовой апертурой единица или более переносится к среде 88 хранения и размер пятна пучка становится малым. Кроме того, поскольку структура шероховатости 885, в которой образуется записывающий слой, удалена от воздушного зазора по сравнению с существующей оптической средой хранения, свет, отраженный от записывающего слоя, защищается от интерференции, обусловленной светом, отраженным от воздушного зазора. Таким образом, оптическая система хранения данных, показанная на фиг.8, может записывать или считывать информацию в отношении оптической среды 88 хранения с прекрасным соотношением сигнал/шум. На фиг.9 сплошная стрелка обозначает “свет, отраженный от записывающего слоя”, отраженный от записывающего слоя среды 88 хранения, а пунктирная стрелка обозначает “свет, отраженный от воздушного зазора”, отраженный от поверхности твердотельной иммерсионной линзы 76, воздушного зазора и подложки 881.

Фиг.10 показывает оптическую систему хранения данных в соответствии с третьим вариантом реализации настоящего изобретения. Система, показанная на фиг.10, включает в себя двустороннюю оптическую среду 90 хранения. Оптическая среда 90 хранения изготавливается таким образом, что подложки 681 двух листов оптических сред 68 хранения, показанных на фиг.7, соседствуют друг с другом или соприкасаются друг с другом. В противном случае среда 90 хранения изготавливается таким образом, что защитные слои 883 двух листов оптических сред 88 хранения, показанных на фиг.8, соседствуют друг с другом или соприкасаются друг с другом или два листа оптических сред хранения объединяются в один, после чего остается только один защитный слой 883. Система, показанная на фиг.10, включает в себя пару блоков 20 пропускания и приема света, отражающие зеркала 22, линзы 74 объектива, твердотельные иммерсионные линзы 76 и скользящие контакты 78 для оптической среды 90 хранения. Поскольку специалист может понять работу системы, показанной на фиг.10, из вышеописанных вариантов реализации, подробное ее описание опущено.

Поскольку изготовление оптической системы хранения данных для записи и/или считывания информации в отношении оптической среды 90 хранения, показанной на фиг.10, с использованием системы, показанной на фиг.7 или 8, также очевидно рядовому специалисту, подробное его описание опущено.

Согласно вышеописанному первому варианту реализации толщина защитного слоя 686 может становиться, в принципе, сколь угодно большой, но этого достаточно, чтобы воздушный зазор между твердотельной иммерсионной оптической системой 64 и защитным слоем 686 был меньше одной длины волны используемого света. Однако, учитывая практическую толщину и числовую апертуру, определяющие размер светового пятна, толщина защитного слоя 686 может составлять хотя бы от нескольких микрон до нескольких сотен микрон. Например, толщина подложки универсального цифрового диска (УЦД) составляет 0.6 мм, т.е. 600 мкм. Ясно, что вышеозначенная толщина обеспечивает большую практичность.

Кроме того, хотя оптическая ось твердотельной иммерсионной оптической системы 64 или твердотельной иммерсионной линзы 76 не перпендикулярна к поверхности оптической среды 68 или 88 хранения, а наклонена к ней, если расстояние между частью твердотельной иммерсионной оптической системы 64 или твердотельной иммерсионной линзы 76, наиболее удаленной от поверхности оптической среды 68 или 88 хранения, и поверхностью оптической среды 68 или 88 хранения находится в пределах длины волны используемого света, световой пучок, отраженный от внутренней поверхности воздушного зазора или от внутренней поверхности среды хранения между воздушным зазором и записывающим слоем, не действует, как шум, в отношении светового пучка, отраженного от записывающего слоя. В частности, если размер светового пучка, сфокусированного твердотельной иммерсионной оптической системой 64 или твердотельной иммерсионной линзой 76, поддерживается равным 0.1-0.2 мм в момент прохождения через поверхность оптической среды 68 или 88 хранения, можно достичь прекрасных характеристик записи или воспроизведения в отношении оптической среды 68 или 88 хранения, имеющей на своей поверхности пыль или повреждение.

Фиг.11 показывает иерархическую структуру оптического диска, который реализует оптическую среду 68 хранения, показанную на фиг.7. Оптический диск, показанный на фиг.11, является магнитооптическим диском высокой плотности, имеющим емкость записи 20 Гбайт или более, который включает в себя подложку 681 и отражающий слой 682, первый диэлектрический слой 683, записывающий слой 684, второй диэлектрический слой 685, защитный слой 686 и смазочную пленку 687, которые поочередно наносятся на подложку 681. Подложка 681 делается из стекла, поликарбоната, ПММА и смолы на основе акрилата и имеет структуру шероховатости с шагом между дорожками 0.3-0.4 мкм и глубиной канавки 50-800 ангстрем (5-80 нм). Отражающий слой 682 делается из алюминия (Аl), никеля (Ni), меди (Сu), платины (Pt), серебра (Аg) и золота (Аu) и имеет толщину 500-2000 (50-200 нм). Первый и второй диэлектрические слои 683 и 685 делаются из Si₃N₄, ZnS-SiO₂ и т.п. Первый диэлектрический слой 683 имеет толщину 100-400 ангстрем (10-40 нм) и второй диэлектрический слой 684 имеет толщину 300-800 ангстрем (30-80 нм). Записывающий слой 684 делается из TbFeCo, NdTbFeCo, TbFe и т.п. с целью осуществления магнитооптической записи и имеет толщину 150-400 ангстрем (15-40 нм). Защитный слой 686 может делаться либо из оптически прозрачного неорганического материала, либо из органического материала. Согласно этому варианту реализации защитный слой 686 делается нанесением смолы на основе акрилата центрифугированием и имеет толщину 5-100 мкм. Поверхность защитного слоя 686 обрабатывается текстурированием с целью снижения слипания, именуемого трением покоя. Интервал между выпуклостями в процессе текстурирования составляет 20-60 мкм и глубина текстурирования или высота выпуклости составляет 5-50 ангстрем (0.5-5 нм). Смазочная пленка 687, образованная на защитном слое 686, имеет толщину 1-3 нм и является смазкой, которая не вступает в химическую реакцию с защитным слоем 686 и сделана из ПФПЭ (перфторополиэфира). В качестве смазки используется Fomblin Z Dol или Fomblin 2001, которые используются в жестких дисках. В качестве раствора, смешиваемого со смазкой, используется Galden SV.

Согласно фиг.12 в случае, когда поверхность оптического диска не подвергается текстурированию, происходит слипание. Однако в случае, когда осуществляется текстурирование, имеющее глубину 5 ангстрем (0.5 нм) или более, слипание снижается.

В настоящем изобретении была использована твердотельная иммерсионная оптическая система или твердотельная иммерсионная линза. Однако рядовому специалисту очевидно, что вместо твердотельной иммерсионной оптической системы или твердотельной иммерсионной линзы можно использовать обычную фокусирующую оптическую систему, если воздушный зазор между излучающей поверхностью оптической системы и защитным слоем среды хранения меньше, чем одна длина волны используемого света, и толщина защитного слоя больше, чем длина волны используемого света.

Согласно вышеописанным вариантам реализации отражающее зеркало 12 или 22 играет роль переносчика светового пучка, излучаемого из блока 10 или 20 пропускания и приема света, на твердотельную иммерсионную линзу и переносчика светового пучка, падающего от твердотельной иммерсионной линзы, на блок пропускания и приема света. Таким образом, вместо отражающего зеркала можно использовать различные оптические элементы, которые могут изменять оптический путь, например призму.

Согласно вышеописанному оптическая система хранения данных, отвечающая настоящему изобретению, использует оптическую среду хранения, толщина пропускающего слоя которой, помещенного между излучающей поверхностью фокусирующей оптической системы, например твердотельной иммерсионной оптической системы или твердотельной иммерсионной линзы, и записывающим слоем больше, чем длина волны используемого света. Таким образом, согласно настоящему изобретению световой пучок, отраженный от внутренней поверхности воздушного зазора или от внутренней поверхности среды хранения, находящейся между воздушным зазором и записывающим слоем, не действует как шум в отношении светового пучка, отраженного от записывающего слоя. Кроме того, поскольку согласно настоящему изобретению толщину защитного слоя или подложки, которая становится внешней поверхностью оптической среды хранения, можно увеличивать, можно точно записывать или считывать информацию в отношении оптической среды хранения, имеющей пыль или повреждение.

Формула изобретения

Оптическая среда хранения, содержащая подложку, выполненную из стекла, поликарбоната, полиметилметакрилата (ПММА) и смолы на основе акрилата, и имеющую структуру шероховатости с шагом между дорожками 0,3 - 0,4 мкм и глубину канавки 50 - 800 ангстрем, отражающий слой, сформированный на подложке, выполненный из алюминия, никеля, меди, платины, серебра или золота и имеющий толщину 500-2000 ангстрем, первый диэлектрический слой, сформированный на отражающем слое, выполненный из Si₃N₄ или ZnS-SiO₂ и имеющий толщину 100-400 ангстрем, записывающий слой, сформированный на первом диэлектрическом слое, выполненный из TbFeCo, NdTbFeCo или TbFe и имеющий толщину 150-400 ангстрем, второй диэлектрический слой, сформированный на записывающем слое, выполненный из Si₃N₄ или ZnS-SiO₂ и имеющий толщину 300-800 ангстрем, защитный слой, сформированный на втором диэлектрическом слое, выполненный из оптически прозрачного неорганического материала или органического материала и имеющий толщину 5-100 мкм, и смазочную пленку, сформированную на защитном слое, имеющую толщину 1-3 нм и не вступающую в химическую реакцию с защитным слоем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12