專利名稱：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，更特別地涉及基于光學(xué)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng) 和方法，以及全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法被認(rèn)為是很值得利用的。體積全息記錄系統(tǒng)通常使用兩個(gè)反 向傳播的激光或光束在感光性全息介質(zhì)內(nèi)會(huì)聚以形成干涉圖案。這種干涉圖案引起全息介 質(zhì)折射率的改變或調(diào)制。其中一條光束響應(yīng)于將被編碼的數(shù)據(jù)而被調(diào)制，由此所形成的干 涉圖案在強(qiáng)度和相位方面對(duì)調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。所記錄的強(qiáng)度和相位信息稍后可以響應(yīng)于 未調(diào)制的光束或基準(zhǔn)光束的再引入而被檢測(cè)到，由此將被編碼的數(shù)據(jù)再現(xiàn)為反射。傳統(tǒng)的“基于頁面”的全息存儲(chǔ)器具有平行地、以二維陣列或“頁面”的方式被寫 在全息介質(zhì)中的數(shù)據(jù)。希望提供一種相對(duì)簡(jiǎn)單、便宜并且魯棒的全息存儲(chǔ)器系統(tǒng)。還期望基于位 (bit-oriented)的全息存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一起使用的系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)具有至少一個(gè)溝槽接 近該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的表面以及在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的多個(gè)卷，該系統(tǒng)包括物鏡；第一跟 蹤誤差檢測(cè)器，該第一跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到該物鏡并且響應(yīng)來自該至少一個(gè)溝槽的 反射；第一致動(dòng)器，該第一致動(dòng)器被耦合到該第一跟蹤誤差檢測(cè)器并且響應(yīng)于該第一跟蹤 誤差檢測(cè)器；第二跟蹤誤差檢測(cè)器，該第二跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到該物鏡并且響應(yīng)來 自在至少一些卷中所包含的微全息圖的反射；以及第二致動(dòng)器，該第二致動(dòng)器被耦合到該 第二跟蹤誤差檢測(cè)器并且響應(yīng)于該第二跟蹤誤差檢測(cè)器；其中該第一和第二致動(dòng)器相配合 以選擇性地定位該物鏡從而將光束聚焦到該多個(gè)卷中的一個(gè)目標(biāo)卷上。


通過考慮結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的如下詳細(xì)說明，本發(fā)明將更容易理 解，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，并且圖1示出用于使用反向傳播的光束在介質(zhì)中形成全息圖的配置；圖2示出用于使用反向傳播的光束在介質(zhì)中形成全息圖的替換配置；圖3示出用于使用反向傳播的光束在介質(zhì)中形成全息圖的替換配置；圖4示出用于使用反向傳播的光束在介質(zhì)中形成全息圖的替換配置；圖5示出用于使用反向傳播的光束在介質(zhì)中形成全息圖的替換配置；圖6示出光強(qiáng)度圖案；圖7示出對(duì)應(yīng)于圖6的強(qiáng)度圖案在線性介質(zhì)中的折射率調(diào)制；圖8示出當(dāng)衍射效率隨著記錄溫度和讀取溫度之差變化時(shí)的全息圖的期望布拉格(Bragg)失諧；圖9示出當(dāng)衍射效率隨著角度的改變變化時(shí)的全息圖的期望布拉格失諧；圖10A-10B分別示出在實(shí)質(zhì)上線性的光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)中光強(qiáng)度和相應(yīng)折射率的改 變；圖10C-10D分別示出在實(shí)質(zhì)上非線性的光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)中光強(qiáng)度和相應(yīng)折射率的 改變；圖11A-11B分別示出在實(shí)質(zhì)上線性的光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)中光強(qiáng)度和相應(yīng)折射率的改 變；圖11C-11D分別示出在實(shí)質(zhì)上非線性的光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)中光強(qiáng)度和相應(yīng)折射率的 改變；圖12示出期望的微全息圖反射率與折射率調(diào)制的關(guān)系。圖13A和13B分別示出期望的溫度上升曲線在不同時(shí)間與位置的關(guān)系；圖14A和14B分別示出期望的折射率改變與上升溫度的關(guān)系，以及相應(yīng)的微全息 圖讀取和寫入模式；圖15A-15C分別示出將材料溫度升高到依賴于相應(yīng)的光流量的臨界溫度所需要 的入射光束的能量和標(biāo)準(zhǔn)化線性吸收之間的期望關(guān)系，和使用反向飽和吸收器的光束腰和 間距之間的期望關(guān)系，以及使用反向飽和吸收器的透射和流量之間的期望關(guān)系；圖16A和16B分別示出介質(zhì)中期望的反向傳播光束曝光，以及相應(yīng)的溫度增加；圖16C示出對(duì)應(yīng)于圖16A和16B的溫度增加的期望折射率改變；圖17A示出在25°C和160°C時(shí)的鄰硝基二苯乙烯(ortho-nitrostilbene)的標(biāo)準(zhǔn) 化透射與時(shí)間的關(guān)系；圖17B示出鄰硝基二苯乙烯的量子效率改變與溫度的關(guān)系；圖17C示出在25 °C和160 °C時(shí)二甲氨基二硝基二苯乙烯 (dimethylaminodinitrostilbene)的吸收與波長(zhǎng)的關(guān)系；圖18示出跟蹤和聚焦檢測(cè)器的配置；圖19A-19C分別示出模擬的折射率曲線的等高線；圖20示出將入射激光束射入全息記錄介質(zhì)的區(qū)域的截面圖；圖21A-21C分別示出對(duì)應(yīng)于圖19A-19C的圓形微全息圖的模擬的近場(chǎng)分布(z =-2 u m)；圖22A-22C分別示出對(duì)應(yīng)于圖21A-21C的近場(chǎng)分布的遠(yuǎn)場(chǎng)分布；
圖23A-23C分別示出模擬的折射率曲線的等高線；
圖24A-24C分別示出對(duì)應(yīng)于圖23A-23C的圓形微全息圖的模擬的近場(chǎng)分布
圖25A-25C分別示出對(duì)應(yīng)于圖24A-24C的近場(chǎng)分布的遠(yuǎn)場(chǎng)分布；
圖26A-26D分別示出跟蹤和聚焦檢測(cè)器配置和示例性的感測(cè)條件；
圖27示出聚焦和跟蹤伺服系統(tǒng)；
圖28示出具有交替方向螺旋軌道的格式化；
圖29示出各種軌道的開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)；
圖30示出包含實(shí)質(zhì)上圓形的微全息圖的格式化；
圖31示出包含被拉伸的微全息圖的格式化；
圖32示出離軸微全息圖的記錄；圖33示出離軸微全息圖的反射；圖34A-34C分別示出離軸微全息圖的記錄和讀??；圖35示出用于制備主微全息介質(zhì)的配置；圖36示出用于由主微全息介質(zhì)制備共軛主微全息介質(zhì)的配置；圖37示出用于由共軛主微全息介質(zhì)制備分布式微全息介質(zhì)的配置；圖38示出用于由母微全息介質(zhì)制備分布式微全息介質(zhì)的配置；圖39示出通過改變預(yù)格式化的微全息圖陣列對(duì)數(shù)據(jù)的記錄；圖40示出用于讀取基于微全息圖陣列的存儲(chǔ)器設(shè)備的配置；圖41A和41B分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)；圖42示出圖41A和41B所示的實(shí)施例中可能發(fā)生的未配準(zhǔn)；圖43示出跟蹤系統(tǒng)的方框圖，該跟蹤系統(tǒng)適用于與圖41A和41B所示的實(shí)施例一 起使用，并用于解決圖42所示的潛在的未配準(zhǔn)；圖44示出雙級(jí)致動(dòng)器，該雙級(jí)致動(dòng)器適用于與圖43所示的實(shí)施例一起使用；以及圖45示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于調(diào)節(jié)讀取微全息圖的功率的流程圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解，本發(fā)明的附圖和描述被簡(jiǎn)化以展示對(duì)清楚理解本發(fā)明很重要的元件， 而出于簡(jiǎn)潔的目的去掉許多存在于典型全息方法和系統(tǒng)中的其它元件。然而，因?yàn)檫@些元 件在本領(lǐng)域是公知的，而且因?yàn)檫@些元件對(duì)更好地理解本發(fā)明并無幫助，因此本文不提供 對(duì)此類元件的闡釋。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本文所公開的內(nèi)容指向所有此類改變和修 正。概述體積式光學(xué)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有滿足高容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的潛力。不同于傳統(tǒng)的光盤存儲(chǔ)格 式，諸如致密盤(CD)和數(shù)字通用盤(DVD)格式，在傳統(tǒng)的光盤存儲(chǔ)格式中數(shù)字信息被存儲(chǔ) 在一個(gè)(或最多兩個(gè))反射層中，而根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，數(shù)字內(nèi)容被存儲(chǔ)為在多個(gè)卷中 局部折射率交替改變，該多個(gè)卷在存儲(chǔ)介質(zhì)中以垂直堆疊的、橫向取向的軌道的方式設(shè)置。 每一個(gè)軌道可以限定一個(gè)相應(yīng)橫向取向的、例如徑向取向的層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一個(gè)或一組數(shù)據(jù)位可以被編碼為獨(dú)立的微全息圖，其中 每個(gè)微全息圖實(shí)質(zhì)上包含在相應(yīng)的一個(gè)卷中。在一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)介質(zhì)采用注 射成形的熱塑性盤的形式，且展示出一個(gè)或多個(gè)非線性功能特征。該非線性功能特征可以 體現(xiàn)為折射率改變，該折射率改變是經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰康姆蔷€性函數(shù)，該經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰恐T如是入射光強(qiáng) 度或能量或加熱等。在這樣的實(shí)施例中，通過在介質(zhì)的給定卷中產(chǎn)生干擾帶，一個(gè)或多個(gè)數(shù) 據(jù)位可以被選擇性地編碼到該卷中作為隨后可以檢測(cè)出的折射率調(diào)制。因此，三維的、分子 的、光敏的折射率改變矩陣可以因此被用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，該非線性功能特征可以建立閾值能量響應(yīng)條件，如果低 于該閾值能量響應(yīng)條件，則不發(fā)生折射率的實(shí)質(zhì)性改變；如果高于該閾值能量響應(yīng)條件，則 產(chǎn)生可測(cè)量到的折射率改變。按照這種方式，通過射入具有低于該閾值的傳遞能量的光束 能夠讀取或再現(xiàn)所選擇的卷，以及通過使用具有高于該閾值的傳遞能量的光束寫入或擦除
5所選擇的卷。因此，可以建立密集的卷矩陣，該卷矩陣中的每一個(gè)實(shí)質(zhì)上可以在其中具有或 不具有微全息圖。每個(gè)微全息圖被體現(xiàn)為具有不同折射率的子區(qū)域的交替改變的圖案，該 子區(qū)域與用于寫入該微全息圖的反向傳播光束的干涉帶相對(duì)應(yīng)。隨著離目標(biāo)卷一諸如被編 碼位的中心一的距離變大，該折射率調(diào)制快速衰減，而該卷也被壓縮(pack)得更加密集。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在特定卷中的折射率改變可以由局部加熱圖案引起，該 局部加熱圖案對(duì)應(yīng)于穿過該卷的反向傳播的激光束的干涉帶。在一個(gè)實(shí)施例中，折射率改 變由熱塑性介質(zhì)的無定形狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)之間的密度差所致。通過熱激發(fā)介質(zhì)的目標(biāo)卷在 其中干涉帶上的子卷，可以在該目標(biāo)卷中選擇性地引起從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。 可替換地，通過在該介質(zhì)的目標(biāo)卷的子卷中的化學(xué)變化，也可以引起折射率改變，該化學(xué)變 化諸如是在位于該目標(biāo)卷中的染料內(nèi)或染料中所含的催化劑內(nèi)發(fā)生的化學(xué)變化。這樣的化 學(xué)變化也可以選擇通過使用熱激發(fā)來弓I起。利用非線性響應(yīng)的介質(zhì)的配置可以很好地適用于提供基于位(與基于頁面相反) 的微全息介質(zhì)以及使用單個(gè)緊密聚焦的光束、聚焦的、輕微聚焦的或非聚焦反射的光束的 系統(tǒng)。該配置所提供的益處包括改善記錄光學(xué)元件的未對(duì)準(zhǔn)的容許偏差以及提供更簡(jiǎn)單、 低成本的微全息系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在微全息系統(tǒng)中可以使用帶有小曲率 或零曲率的反射元件。數(shù)據(jù)記錄盤的一個(gè)表面可以用作反射元件(帶有或不帶有反射覆蓋 層)。例如，具有低曲率特征的注射成形的熱塑性介質(zhì)可以被模制為介質(zhì)表面并且能夠 被鍍以金屬和用于產(chǎn)生反射以及用于跟蹤。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱塑性介質(zhì)可以被模 制成將輕微彎曲的元件組合到盤中，然后該盤可以被用于產(chǎn)生具有更高功率密度的反射。 這些特征可以很好地適用于跟蹤，例如在DVD上的溝槽。另外，一個(gè)或多個(gè)元件可以被用于 校正該被反射的光束。例如，彎曲的鏡面可以用于產(chǎn)生準(zhǔn)直光束以及液晶單元可以用于補(bǔ) 償由于進(jìn)入不同層而產(chǎn)生的路徑長(zhǎng)度差?；蛘?，用作衍射元件的全息層可被設(shè)置在該介質(zhì) 的表面附近，以提供對(duì)該光束的校正。外部鏡面或該盤的表面可以被用于產(chǎn)生該反射。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在不同層的數(shù)據(jù)讀出可以是不同的。因?yàn)榉瓷湓诓煌瑢?上具有不同的像差(aberration)，該像差可以在聚焦過程中用于層的索引。所述盤的背面 設(shè)計(jì)可以用于對(duì)被反射光束提供更好的控制以便增加有效光柵強(qiáng)度。適合使用多層覆蓋層 和/或表面結(jié)構(gòu)(類似于顯示膠片結(jié)構(gòu))。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，吸收傾斜的入射光束并 反射垂直光束的設(shè)計(jì)還可以被用于減小噪聲并且控制微全息圖的取向。另外，微全息圖的 光柵強(qiáng)度對(duì)于不同的層來說不必相同。功率編排可以被用于在不同層上的記錄。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，使用一個(gè)聚焦光束和一個(gè)平面波光束在閾值材料中記錄 微全息圖可以是有效的。雖然該方法可以利用兩個(gè)輸入光束，但對(duì)準(zhǔn)要求沒有傳統(tǒng)方法嚴(yán) 格，而微全息圖取向和強(qiáng)度在不同的層之間保持很好的控制和一致性。讀出信號(hào)也可以被 更好地預(yù)測(cè)。一位全息圖相對(duì)于其它全息技術(shù)，一位微全息圖對(duì)于光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在參考 圖1，所示出的是使用反向傳播光束在介質(zhì)中形成全息圖的示例性配置100。其中，微全息 記錄由兩個(gè)反向傳播光束110，120相干涉以在記錄介質(zhì)130的卷140中生成帶而產(chǎn)生。干 涉可通過在記錄介質(zhì)140中的例如期望位置的目標(biāo)卷上以接近衍射極限的直徑(諸如約1
6微米(ym)或更小)來聚焦光束110，120獲得?？梢允褂糜糜诠馐?10的傳統(tǒng)透鏡115和 用于光束120的透鏡125來聚焦光束110，120。雖然示出了簡(jiǎn)化透鏡，但復(fù)合透鏡的形式當(dāng) 然可以被使用。圖2示出使用反向傳播光束在支持全息圖的介質(zhì)中形成全息圖的替換配置200。 在配置200中，透鏡125被曲面鏡220所取代，使得光束110的聚焦反射120與光束110本 身發(fā)生干涉。配置100，200需要透鏡115，125或透鏡115和曲面鏡220相對(duì)于彼此的高精 度的對(duì)準(zhǔn)。因此，使用該配置的微全息記錄系統(tǒng)受限于穩(wěn)定、無振動(dòng)的環(huán)境，諸如那些組合 了傳統(tǒng)高精度定位級(jí)的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，聚焦反射的、輕微聚焦反射的或非聚焦反射的光束(相 對(duì)于反向傳播聚焦光束)可以被用于記錄。圖3示出使用反向傳播光束在介質(zhì)中形成全息 圖的替換配置300。配置300使用來自鏡面320的光束110的非聚焦反向傳播反射310。在 所示的實(shí)施例中，鏡面320基本上為平面鏡的形式。圖4示出使用反向傳播光束在介質(zhì)中形成全息圖的替換配置400。配置400使用 來自鏡面420的光束110的輕微聚焦反向傳播反射410。配置400的所示的實(shí)施例還包括 光學(xué)路徑長(zhǎng)度校正元件425，該光學(xué)路徑長(zhǎng)度校正元件425可以采用例如液晶單元、玻璃楔 子或楔子對(duì)的形式。圖5示出使用反向傳播光束在介質(zhì)中形成全息圖的另一替換配置500。類似于配 置300 (圖3)，配置500使用基本上平面的反射面。然而，配置500使用介質(zhì)130本身的一 部分520來提供光束110的反射510。部分520可采用介質(zhì)130的可反射的(諸如金屬涂 覆的)背面、介質(zhì)130中的反射層、或在介質(zhì)130中一個(gè)或多個(gè)實(shí)際上形成反射面的全息 圖，它們?nèi)孔鳛榉窍拗菩缘氖纠?。在配?00，400和500中，光束110在目標(biāo)卷或目標(biāo)區(qū)域上具有比光束310，410 和510更小的光斑大小以及更大的功率密度，使得通過更小的光斑尺寸來驅(qū)動(dòng)微全息圖的 尺寸。兩個(gè)光束之間功率密度的差異的潛在缺陷是在干涉圖案中產(chǎn)生基礎(chǔ)(pedestal)或 DC分量。這樣的基礎(chǔ)或DC分量消耗材料130的相當(dāng)大一部分的記錄容量(動(dòng)態(tài)范圍)，其 中材料130在經(jīng)驗(yàn)曝光強(qiáng)度下呈現(xiàn)線性的折射率改變。圖6示出反向傳播光束的經(jīng)驗(yàn)光強(qiáng)度隨著位置變化而變化，因而形成干涉帶。如 圖7所示，在線性響應(yīng)材料中，折射率隨著相對(duì)于 的經(jīng)驗(yàn)光強(qiáng)度線性改變，因此(相對(duì)) 非聚焦光束在一個(gè)卷中比在對(duì)應(yīng)于期望全息圖的目標(biāo)卷中消耗更大的動(dòng)態(tài)范圍，因而減小 了其它卷和微全息圖的可能的反射。動(dòng)態(tài)范圍還貫穿整個(gè)介質(zhì)深度地被消耗，其中該反向 傳播光束也以法向入射(例如參見圖1和2)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在全息圖的形成過程中，通過使用對(duì)經(jīng)驗(yàn)功率密度展現(xiàn) 非線性響應(yīng)的記錄材料，在受影響的卷而非目標(biāo)卷中這樣的動(dòng)態(tài)范圍的消耗被減輕。換句 話說，將展現(xiàn)非線性記錄性質(zhì)的介質(zhì)與微全息方法一起使用。該材料的非線性記錄性質(zhì)被 用于促進(jìn)與光強(qiáng)度成非線性關(guān)系的記錄(例如平方的，立方的，或閾值類型的)，使得記錄 實(shí)際上僅在高于一定光強(qiáng)度時(shí)才發(fā)生。該材料的這樣的非線性記錄特性減小或消除了無地 址卷中動(dòng)態(tài)范圍的消耗，并且有助于減小微全息圖尺寸、進(jìn)而目標(biāo)卷尺寸。圖10A-B和11A-B示出線性記錄介質(zhì)的記錄特性，而圖10C-D和11C-D示出閾值 類型的非線性記錄介質(zhì)的記錄特性。更具體地，圖10A-10D示出如圖1和2所示的兩個(gè)聚焦的、反向傳播光束的干涉產(chǎn)生光強(qiáng)度的調(diào)制，其中位置0 (位于-0. 5和0. 5中間)對(duì)應(yīng)于 沿著兩個(gè)聚焦光束的介質(zhì)厚度的焦點(diǎn)。在介質(zhì)具有線性記錄特性的情況下，將產(chǎn)生如圖10B 所示的折射率調(diào)制，該折射率調(diào)制遵循圖10A中所示的強(qiáng)度曲線。雖然折射率調(diào)制可最終 在位置0附近最大化，但是可注意到該折射率調(diào)制基本上沿著材料的整個(gè)厚度延伸，并且 不受限于例如圖10B中的位置取值(橫坐標(biāo))，使得由此形成的微全息圖實(shí)質(zhì)上并不包含 在介質(zhì)的特定卷中，其中多個(gè)卷以一層在另一層上的方式堆疊。另一方面，在展示非線性或 閾值特性的記錄介質(zhì)中(閾值條件在圖10D中示出)，記錄1010實(shí)質(zhì)上僅在達(dá)到閾值條件 1020的卷中發(fā)生，使得由此形成的微全息圖基本上包含在特定卷中，其中多個(gè)卷以一層在 另一層上的方式堆疊。圖10D示出微全息圖誘導(dǎo)帶延伸大約3 ym。如圖11A-11D所示，微 全息圖的橫向尺寸中展示出類似的特征。綜上所述，通過使用閾值類型的非線性材料，減輕 了介質(zhì)的非目標(biāo)卷的動(dòng)態(tài)范圍的不期望的消耗。雖然閾值類型非線性材料僅出于解釋目的而被討論，但是應(yīng)該理解一階近似 值、即折射率調(diào)制的調(diào)幅隨著線性響應(yīng)材料中的光強(qiáng)度的變化成線性變化(圖10A-10B， 11A-11B)。因此，盡管具有記錄閾值的材料是特別期望的，對(duì)曝光展現(xiàn)非線性光學(xué)響應(yīng)的材 料也將顯著減輕在其它受影響的卷中的動(dòng)態(tài)范圍的消耗，在所述曝光中折射率調(diào)制的調(diào)幅 改變，例如像大于1的功率(或功率的組合)。再回到閾值類型非線性材料，并且再次參考圖10C-D和11C-D，在這種情況下，基 本上僅當(dāng)入射能量密度或功率密度1015高于閾值1020時(shí)，通過經(jīng)歷光學(xué)誘導(dǎo)折射率改變 1010，閾值響應(yīng)介質(zhì)才起作用。低于閾值1020，該介質(zhì)基本上不經(jīng)歷折射率的改變。其中的 一個(gè)反向傳播光束、例如用于記錄的被反射的光束可以被聚焦(圖1和2)、輕微聚焦(圖 4)或甚至不聚焦(圖3和5)。雖然如此，使用這樣的閾值響應(yīng)材料具有減輕聚焦容許偏差 要求的作用。這樣做的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是反射設(shè)備可以被組合到該介質(zhì)中、諸如盤中，所述介質(zhì) 類似于圖5所示的當(dāng)前的表面技術(shù)光學(xué)存儲(chǔ)設(shè)備?，F(xiàn)在參考圖8和9，與較大的基于頁面的全息圖相反，使用較小的微全息圖改善了 對(duì)于溫度波動(dòng)和角度未對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)容許偏差。圖8示出全息圖的期望布拉格失諧(oc 171， 其中L是全息圖長(zhǎng)度)與記錄溫度和讀取溫度之差的關(guān)系。附圖標(biāo)記810對(duì)應(yīng)于微全息圖 的期望性能，而附圖標(biāo)記820對(duì)應(yīng)于基于頁面的全息圖的期望性能。圖9示出全息圖的期 望布拉格失諧(& 1/L，其中L是全息圖長(zhǎng)度)與角度改變的關(guān)系。附圖標(biāo)記910對(duì)應(yīng)于微 全息圖的期望性能，而附圖標(biāo)記920對(duì)應(yīng)于基于頁面的全息圖的期望性能。僅作為非限制性的、進(jìn)一步的解釋，以接近衍射極限大小聚焦的入射光束可以以 輕微聚焦或根本不聚焦的方式被反射，使得被反射的光束相對(duì)于該反向傳播的、被聚焦的 入射光束未被聚焦(或輕微聚焦)。該反射元件可以在盤的表面，并且可以采用例如平面鏡 或輕微曲面鏡的形式。如果在聚焦光束和反射之間產(chǎn)生某種程度的未對(duì)準(zhǔn)，干涉圖案將被 該聚焦光束的位置所驅(qū)動(dòng)，在該位置上反射光束具有其相前的相對(duì)大的曲率。當(dāng)聚焦點(diǎn)相 對(duì)于反射光束移動(dòng)時(shí)，該大的曲率將產(chǎn)生小的功率密度變化。非線性響應(yīng)材料示例1光致聚合物已經(jīng)被推薦為全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的介質(zhì)的候選?；诠庵戮酆衔锏慕橘|(zhì)具 有合理的折射率改變和在位于玻璃襯底之間的類似凝膠狀態(tài)下記錄的靈敏度。然而，期望 提供一種諸如壓模盤的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。另外，光致聚合物系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件、即環(huán)境光線是敏感的，并且經(jīng)常需要在記錄過程前、在記錄過程中甚至有時(shí)在記錄過程后進(jìn)行特殊處理。同樣 期望消除這些缺點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，聚合物相變材料被用作全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，在該聚合物 相變材料中折射率調(diào)制通過曝光于光束下來引入。在一個(gè)實(shí)施例中，折射率的可檢測(cè)變化 由熱誘導(dǎo)在材料的無定形成分和結(jié)晶成分之間的局部改變而產(chǎn)生。這為使用小的能量來誘 導(dǎo)大的折射率調(diào)制作提供潛在的準(zhǔn)備。該種材料還可以提供閾值條件，其中低于閾值的光 學(xué)曝光能量對(duì)材料的折射率具有小的影響或基本上沒有影響，而高于該閾值的光學(xué)曝光能 量則導(dǎo)致可檢測(cè)的折射率改變。更特別地，在注射成形的、環(huán)境穩(wěn)定的、熱塑性襯底中，相變可誘導(dǎo)聚合物材料可 以提供具有高的靈敏度(S > 500或更多cm/J)的大的折射率改變(An >0.01)。另外，這 種材料還有潛力使用實(shí)質(zhì)上閾值響應(yīng)的記錄過程，即能夠使相同波長(zhǎng)的激光用于讀取和寫 入兩者，同時(shí)防止暴露于環(huán)境光線下會(huì)損害所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，可檢測(cè)的折射 率改變與共聚物熱塑性襯底中的成分之一的無定形狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)之間的折射率差相對(duì) 應(yīng)。通過將共聚物提升到溶化溫度(TJ以上并迅速冷卻，或?qū)υ摬牧洗慊鹨哉T導(dǎo)該材料先 前的結(jié)晶成分冷卻成無定形狀態(tài)，能夠制備該襯底?，F(xiàn)在還參考圖14A和14B，光束在材料的目標(biāo)卷中發(fā)生干涉以局部加熱該材料中 對(duì)應(yīng)于干涉帶的子卷，作為在此處的能量吸收的結(jié)果。一旦局部溫度升高到臨界溫度、例 如玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)(圖14A)之上，該材料的結(jié)晶成分就會(huì)溶化并隨后冷卻到無定形的狀 態(tài)，導(dǎo)致相對(duì)于該材料中其它結(jié)晶狀態(tài)的卷的折射率改變。該臨界溫度可替換地在納米域 成分材料的溶化溫度(TJ附近。不管怎樣，如果入射光束的能量不足以將該材料的溫度升 高到該臨界溫度之上，基本上就不會(huì)變化發(fā)生。這在圖14B中示出，其中高于臨界值F it的 光流量導(dǎo)致相變，該相變導(dǎo)致全息圖的寫入，以及低于該臨界值F it的光流量實(shí)質(zhì)上不導(dǎo) 致這樣的相變，因此適合于讀取被記錄的全息圖，并因此再現(xiàn)所記錄的數(shù)據(jù)。為了進(jìn)一步解釋的非限制性目的，臨界值由Fcm = LX p XcpX AT給出，其中L
是微全息圖的長(zhǎng)度或深度，P是材料密度，cp是材料比熱，以及AT是經(jīng)驗(yàn)溫度改變(即
Tfl；，其中Tg為玻璃轉(zhuǎn)變溫度，T0為材料的環(huán)境溫度)。作為示例，其中使用密度為1. 2g/
cm3并且比熱為1. 2J/(K g)的聚碳酸酯，微全息圖的長(zhǎng)度為5X10_4cm，以及溫度改變?yōu)?
。轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰啃g(shù)語，達(dá)到臨界流量Fem所需要的能量(Ecm)為
其中A是全息圖的橫向面積，wQ是光束腰。提供Ecm所 需要的聚焦能量EfS^^T^^；唭中e_al為透射率
a。為該材料的線性吸收，a NL是該材料的非線性吸收，F(xiàn)是最大入射光流量，L是微全息圖
的長(zhǎng)度。傳遞給該材料以提供所需的聚焦能量Ef的入射能量Ein為
其中e_aL為透射率，a = a J a』，c^為該材料的線性吸收，a m是該材料的非線性吸收， F是最大入射光流量，L是微全息圖的長(zhǎng)度，以及D是該材料的深度(或長(zhǎng)度)(例如介質(zhì)盤 的厚度)。現(xiàn)在還參考附圖15A-15C，假設(shè)光束腰wQ為0.6X10_4cm，全息圖的橫向面積A為5. 65X 10_9cm2。還假設(shè)微全息圖的深度L為5X 10_4cm，以及材料D(例如整個(gè)介質(zhì)盤)的 深度為1mm，入射能量EIN和a的預(yù)測(cè)關(guān)系在圖15A中示出。進(jìn)一步假設(shè)材料線性吸收a ^ 為0. 0181/cm,以及材料非線性吸收a m為lOOOcm/J (材料的長(zhǎng)度還為.1cm)，透射率和流 量之間的預(yù)測(cè)關(guān)系在圖15B中示出。使用這些同樣的假設(shè)，光束腰和間距之間的預(yù)測(cè)關(guān)系 以及標(biāo)準(zhǔn)化吸收和間距和之間的預(yù)測(cè)關(guān)系在圖15C中示出。一貫地，如圖16A和16B所示，該共聚物材料介質(zhì)的反向傳播光束曝光將以確定 的折射率調(diào)制的形式寫入微全息圖，該確定的折射率調(diào)制對(duì)應(yīng)于因在此結(jié)晶聚合物的納米 區(qū)域的形成或破壞而導(dǎo)致的反向傳播光束干涉帶。即，相的改變/分離機(jī)構(gòu)產(chǎn)生基于結(jié)晶 納米區(qū)域的形成或破壞的折射率調(diào)制，該結(jié)晶納米區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上小于所使用的光的波長(zhǎng)。使 用兩個(gè)反向傳播光束來預(yù)測(cè)圖16B的值，其中每個(gè)光束都具有75mW的入射單束功率(P1 = P2), a = 20cm-1和1ms的曝光時(shí)間(T)。所預(yù)測(cè)的結(jié)果得到的形成微全息圖的折射率改變 (An = 0. 4)在圖16C中示出。如圖可見，實(shí)質(zhì)上僅當(dāng)局部加熱超過閾值條件(例如溫度超 過150°C )時(shí)，由一系列對(duì)應(yīng)于反向傳播光束的干涉帶的折射率改變所體現(xiàn)的微全息圖才 產(chǎn)生，使得閾值記錄條件產(chǎn)生。作為非限制性的示例，可用的合適的聚合物包括呈現(xiàn)局部結(jié)晶性的均聚物、由無 定形和結(jié)晶聚合物組成的均聚物的混和物、和包括隨機(jī)和嵌段共聚合物的各種共聚物合成 物、以及帶有或不帶有均聚物的共聚物的混和物。僅作為非限制性的示例，這樣的材料適用 于在3微米(microns)深度的量級(jí)上存儲(chǔ)全息圖。該材料的線性吸收可以是高的，致使材 料不透明并限制靈敏度。響應(yīng)于光學(xué)吸收染料的熱誘導(dǎo)反應(yīng)很好地適用于將光反應(yīng)機(jī)構(gòu)與折射率改變機(jī) 構(gòu)分隔開，由此能夠潛在地實(shí)現(xiàn)高的靈敏度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱誘導(dǎo)過程可以為光 學(xué)誘導(dǎo)的折射率改變提供非線性響應(yīng)機(jī)制。該種機(jī)制或閾值條件能夠使同樣波長(zhǎng)的光束分 別以低功率和高功率用于數(shù)據(jù)的讀取和記錄。這種特征還防止環(huán)境光線實(shí)質(zhì)上損害所存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù)。具有反飽和吸收(RSA)特性的染料是有用的，其中吸收與流量有關(guān)并且隨著流量 的增加而增加。因而，吸收在光束聚焦處最高，這意味著背景線性吸收很小，最終得到接近 透明的材料。作為非限制性的示例，這樣的染料的示例包括卟啉和酞菁染料。另外，無定形/結(jié)晶共聚物很好地適用于在諸如盤的注射成形熱塑性襯底中提供 所期望的特性。熱塑性材料的使用使得數(shù)據(jù)在不需要顯著后處理的情況下能夠被記錄在穩(wěn) 定的襯底中，使得通過該單個(gè)共聚物材料本身提供折射率改變、靈敏度、穩(wěn)定性以及“定影 (fixing) ”。而且，通過選擇共聚物成分，大于傳統(tǒng)光致聚合物的折射率調(diào)制可能是可行的。 該材料的靈敏度可取決于所使用的染料的光學(xué)吸收特性。在公知的反飽和吸收染料的情況 下，可以獲得是傳統(tǒng)全息光致聚合物2-3倍的靈敏度。在數(shù)據(jù)被記錄后需要很少后處理或 不需要后處理的情況下，閾值條件還提供以相同的波長(zhǎng)讀取和寫入數(shù)據(jù)的能力。這與光致 聚合物相反，光致聚合物在數(shù)據(jù)記錄后通常需要整個(gè)襯底被曝光以使系統(tǒng)完全固化。最終， 相對(duì)于光致聚合物的凝膠狀態(tài)，在數(shù)據(jù)記錄之前共聚物襯底可以處于熱塑性狀態(tài)。與光致 聚合物相比，熱塑狀態(tài)材料本身可以注射成形而且不需要被容納在例如容器或載體中，因 此這有利地簡(jiǎn)化了介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，無定形/結(jié)晶共聚物可以被用于支持光學(xué)誘導(dǎo)的 相變和作為結(jié)果的折射率調(diào)制。線性吸收染料可以與無定形/結(jié)晶相變材料一起使用以將光能轉(zhuǎn)化為溫度升高。反飽和吸收染料可以被使用以有效地產(chǎn)生溫度升高。光學(xué)激活可以 通過染料和能夠使閾值條件應(yīng)用于折射率改變的相變/相位分離材料與折射率變化誘導(dǎo) 分離開。作為進(jìn)一步說明，在某些嵌段共聚物成分中，由于共聚物的屬性，個(gè)體聚合物相自 發(fā)地分離成規(guī)則排列的區(qū)域結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)不像聚合物混和物那樣肉眼可見地生長(zhǎng)。這種 現(xiàn)象由Sakurai在《TRIP》，第三卷，1995年，第90頁以及以后中討論。組成該共聚物的個(gè) 體聚合物取決于溫度可以呈現(xiàn)無定形和/或結(jié)晶特性。個(gè)體聚合物的重量比可趨于指示互 相分離的微相(micro-phase)是否形成球體、圓柱體或薄層?？梢允褂萌缦鹿簿畚锵到y(tǒng)其 中在短時(shí)(或延時(shí))加熱到高于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和個(gè)體嵌段的溶化溫度(TJ時(shí)，兩個(gè)相 都是無定形的。在冷卻到低溫時(shí)，其中的一個(gè)相結(jié)晶，同時(shí)保持初始微相的形狀。該現(xiàn)象的 示例在2001年，Macromolecules，34，第6649頁及以后中由Hung等人所記述的聚環(huán)氧乙烷 /聚苯乙烯嵌段共聚物中示出。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，聚環(huán)氧乙烷/聚苯乙烯嵌段共聚物 可以采用例如75% /25%的比例。例如，光化學(xué)穩(wěn)定的和熱穩(wěn)定的染料，諸如酞菁染料，如銅酞菁、鉛酞菁、鋅酞菁、 銦酞菁、銦四丁基酞菁、鎵酞菁、鈷酞菁、鉬酞菁、鎳酞菁、四-4-磺?；交策；~ (II) (tetra-4-sulfonatophenylporphyrinato-copper (II))或四 _4_ 石黃酉先基苯基口卜H|木酉先 基鋅(II) (tetra-4-sulfonatophenylporphyrinato-zinc (II))可以被添加到這類共聚物 并注射成形為直徑為120mm的盤。該成形將共聚物的溫度升高到聚苯乙烯的玻璃轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)以及聚環(huán)氧乙烷的溶化溫度(TJ之上，因此產(chǎn)生具有微相分離的無定形的材料。盤的 冷卻，例如將盤淬火到大約30°C導(dǎo)致聚環(huán)氧乙烷相在整個(gè)材料中結(jié)晶。其中結(jié)晶區(qū)域的區(qū) 域大小足夠地小，諸如小于100納米(例如< lOOnm)，光將不會(huì)被該介質(zhì)散射，并且甚至在 厚的襯底中該介質(zhì)仍保持透明。通過在盤的例如目標(biāo)卷那樣的特定區(qū)域上干涉兩個(gè)激光束 (或光束和該光束的反射)，數(shù)據(jù)被記錄到該材料中。在曝光于一個(gè)或多個(gè)記錄光束(例如高功率激光束)的情況下，染料在于涉帶上 吸收強(qiáng)光，瞬間將盤的相應(yīng)區(qū)域或卷中的溫度升高到高于聚環(huán)氧乙烷相的溶化溫度(TJ的 點(diǎn)。這導(dǎo)致該區(qū)域變?yōu)閷?shí)質(zhì)上無定形的，與周圍材料中的結(jié)晶區(qū)域相比產(chǎn)生不同的折射率。 隨后，出于讀取所記錄的微全息圖并再現(xiàn)作為微全息圖反射的相應(yīng)數(shù)據(jù)的目的而在低能量 激光束下曝光并不導(dǎo)致材料的任何實(shí)質(zhì)改變，其中使用不將聚合物加熱到高于個(gè)體聚合物 的\或! 的激光功率。因此，提供了諸如閾值響應(yīng)之類的非線性光學(xué)響應(yīng)的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 介質(zhì)，該全系數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)基本上長(zhǎng)期穩(wěn)定并且經(jīng)過多次讀取后也是穩(wěn)定的。雖然球體、圓柱體和薄層都是常見的結(jié)構(gòu)，但其它排列可以形成并且達(dá)到同樣好 的效果。各種嵌段共聚物，包括聚碳酸酯/聚酯嵌段共聚物，可以替換地被使用并且允許結(jié) 晶區(qū)域的不同的形成溫度以及結(jié)晶區(qū)域被破壞的溫度。在用于吸收輻射并產(chǎn)生熱量的染料 采用反飽和吸收體的形式的情況下，可以導(dǎo)致可精確確定何處受熱的良好控制。微全息圖 的橫向延伸可以顯著地小于聚焦激光束的腰的直徑。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過使用非 線性記錄介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)限制或消除在所記錄的微全息圖之外的記錄材料的動(dòng)態(tài)范圍的消 耗，因而增加每個(gè)微全息圖的反射率以及由此增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。閾值材料還可以提供另外的益處，即比線性材料對(duì)于記錄更加靈敏。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可 以表現(xiàn)為對(duì)微全息系統(tǒng)的更高的可獲得的記錄數(shù)據(jù)率。另外，由介質(zhì)的閾值特征所導(dǎo)致的逐步的折射率調(diào)制可以用于使微全息圖產(chǎn)生比使用線性材料時(shí)更小的反射。然而，對(duì)于數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用來說，反射率可以保持足夠高。現(xiàn)在還參考圖12，預(yù)期反射率將隨著折射率調(diào)制 的增加而增加。還預(yù)期熱擴(kuò)散不應(yīng)呈現(xiàn)出不適當(dāng)?shù)膯栴}。還考慮到在全息圖形成過程中的 熱擴(kuò)散，并且預(yù)期溫度圖案依照反向傳播激光束的干涉帶、即曝光圖案。為了保持折射率圖 案中的干涉帶，熱擴(kuò)散實(shí)質(zhì)上可以被限制在達(dá)到相變溫度的干涉帶之間的區(qū)域。圖12中的 曲線1210對(duì)應(yīng)于線性響應(yīng)材料，并且圖12中的曲線1220對(duì)應(yīng)于閾值響應(yīng)材料?，F(xiàn)在參考 圖13A和13B，所示出的是期望的溫度上升曲線與位置的關(guān)系。因此，預(yù)期從目標(biāo)卷到周圍 卷的熱泄漏不應(yīng)該將周圍卷的溫度升高到閾值溫度1020。非線性材料示例2根據(jù)本發(fā)明的另一配置，聚合物基質(zhì)中的有機(jī)染料可以被用于支持折射率改變 (An)以實(shí)現(xiàn)全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其中相對(duì)于該聚合物基質(zhì)有機(jī)染料具有大的諧振增強(qiáng)折射率。 在這種情況下，在特定區(qū)域或目標(biāo)卷中對(duì)染料的漂白可以被用于產(chǎn)生全息術(shù)的折射率梯 度。通過光束在介質(zhì)中發(fā)生干涉以漂白特定區(qū)域，可以寫入數(shù)據(jù)。然而，在干涉光穿過整個(gè) 介質(zhì)(即使僅對(duì)特定區(qū)域漂白)并且存在對(duì)漂白輻射的線性響應(yīng)(即使光強(qiáng)度在聚焦區(qū)域 最高，并在此產(chǎn)生最大漂白)的情況下，相對(duì)低級(jí)的染料預(yù)期在整個(gè)被入射的介質(zhì)中被漂 白。因此，在數(shù)據(jù)被寫入多個(gè)層之后，不需要的額外的漂白預(yù)期在線性記錄介質(zhì)中發(fā)生。這 可能最終限定能夠被寫入到介質(zhì)中的數(shù)據(jù)層的數(shù)量，而該數(shù)據(jù)層的數(shù)量又限制該線性記錄 介質(zhì)的整個(gè)存儲(chǔ)容量。為了具有對(duì)于商業(yè)應(yīng)用來說有用的靈敏度，從記錄介質(zhì)需要具有高的量子效率 (QE)這一認(rèn)識(shí)引出了另一個(gè)關(guān)注點(diǎn)。QE指撞擊將產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的光反應(yīng)元件的光子 的百分比并且是設(shè)備靈敏度的度量。具有高QE的材料通常受到所存儲(chǔ)的全息圖、進(jìn)而數(shù)據(jù) 的迅速漂白，甚至在使用低功率讀取激光時(shí)也是如此。一貫地，數(shù)據(jù)在線性響應(yīng)介質(zhì)中實(shí)質(zhì) 上變成不可讀之前，該數(shù)據(jù)只能被讀取有限的次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，非線性光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)被用于克服這些缺點(diǎn)。另外，代替光 致聚合物，基于熱塑性的材料解決方案可以用在全息系統(tǒng)中用以提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和再現(xiàn)。這 可以在過程、處理和存儲(chǔ)以及與各種全息技術(shù)兼容方面具有益處。作為進(jìn)一步的解釋，熱塑性材料中的窄帶吸收染料可以被用于全息光學(xué)數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)。可以認(rèn)為剛性聚合物網(wǎng)絡(luò)對(duì)于某些光化學(xué)反應(yīng)來說減小量子性能(QE)。因此，根據(jù)本發(fā) 明的一個(gè)方面，聚合網(wǎng)狀物的局部加熱，諸如加熱到在熱塑性材料的Tg之上或附近的溫度， 對(duì)于增加該材料的局部QE是有用的，諸如增加到> 100倍。此改進(jìn)以有利于全息光學(xué)數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)的方式直接增強(qiáng)該材料的靈敏度。另外，該改進(jìn)還提供選通過程或閾值過程，其中在該 介質(zhì)的離散的熔化區(qū)域中染料分子比在周圍無定形材料中的染料分子經(jīng)歷更快的光化學(xué) 反應(yīng)——這又在不顯著影響其它層的情況下促進(jìn)在介質(zhì)的多個(gè)實(shí)際層(virtual layers) 上的寫入。換句話說，能夠不在有害地導(dǎo)致其它卷被顯著漂白的情況下實(shí)現(xiàn)讀取和寫入。現(xiàn)在參考附圖17A-17C，包含聚合物基質(zhì)的鄰硝基二苯乙烯(o-nitrostilbenes) 可以被用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。導(dǎo)致鄰硝基二苯乙烯被漂白的光化學(xué)反應(yīng)是熟知的，并且在例 如 Splitter 和 Calvin，J0C，1955，第 20 卷，第 1086-1115 頁中被討論。后來 McCulloch 利用這類化合物通過將該染料漂白以形成覆層材料來在薄膜應(yīng)用中產(chǎn)生波導(dǎo)(參見， Macromolecules, 1994，第 27 卷，第 1697-1702 頁)。McCulloch 記述了在聚甲基丙烯酸甲
12酯(PMMA)基質(zhì)中特定的鄰硝基二苯乙烯的QE為0.000404。然而，他指出同樣的染料在稀 釋的己烷溶液中在同樣的漂白波長(zhǎng)下所具有的QE為0. lLMcCulloch還推測(cè)這種差異是因 為在從薄的聚合物膜到己烷溶液過程中入最大值(lambda max)中的藍(lán)移(hypsochromic shift)。這可能涉及遷移效應(yīng)，因?yàn)樵趧傂跃酆衔镏朽徬趸揭蚁┑姆€(wěn)定構(gòu)造由于最初 的周環(huán)反應(yīng)(pericyclic reaction)而可能沒有被適當(dāng)?shù)貙?duì)齊。圖17A示出指示在25°C 和160°C時(shí)用100mW、532nm的激光進(jìn)行漂白的數(shù)據(jù)。增強(qiáng)可能是因?yàn)樵黾拥倪w移、或由于 更高的溫度而簡(jiǎn)單加快的反應(yīng)動(dòng)力或者兩者的組合。與圖17A —致，圖17B示出在高于大 約65°C時(shí)預(yù)期所討論的基質(zhì)具有增強(qiáng)的QE。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，鄰硝基二苯乙烯染料 與聚碳酸酯基質(zhì)一起被用于提供類似于PMMA材料的性能，但稍微更高的QE是可能的。然而應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這類染料。更確切地，本發(fā)明考慮使用在室溫或室 溫附近的固態(tài)聚合物基質(zhì)中具有足夠低QE的任何光活性染料材料，并且在加熱時(shí)呈現(xiàn)QE 的增加，諸如QE的指數(shù)增加。這是為非線性記錄機(jī)構(gòu)提供的。應(yīng)該理解，只要QE變得顯著 地增強(qiáng)，該加熱不需要將溫度升高至超過玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)或該嫁人可能將溫度升高至超 過Tg。這樣的光活性染料的QE可以在聚合物基質(zhì)的包含實(shí)質(zhì)上均勻分布的染料的特定區(qū) 域內(nèi)被增強(qiáng)。在聚碳酸酯基質(zhì)的情況下，通過將包含光活性染料的聚碳酸酯基質(zhì)加熱到高 于其Tg，可以獲得漂白率的增長(zhǎng)。該漂白率的增長(zhǎng)可以在> 100倍的量級(jí)上。可選地，除了被添加到聚碳酸酯基質(zhì)中、如鄰硝基二苯乙烯中的光反應(yīng)染料之外， 第二熱穩(wěn)定和光化學(xué)穩(wěn)定的染料還可以被添加到該基質(zhì)中起到光吸收體的作用，以在反向 傳播激光束的焦點(diǎn)處的干涉帶上產(chǎn)生局部加熱。例如染料濃度、激光功率和在該焦點(diǎn)的時(shí) 間可被用于將所期望的溫度調(diào)節(jié)到所希望的高于基質(zhì)的Tg或在基質(zhì)的Tg附近的范圍。在 該實(shí)施例中，用于光漂白的第一和第二波長(zhǎng)的光在基質(zhì)的大致相同區(qū)域內(nèi)被同時(shí)聚焦。因 為期望該材料受熱區(qū)域的靈敏度比周圍冷卻的剛性聚合物區(qū)域的更高(參見圖17A)，例如 為大于100倍的量級(jí)，所以使用具有對(duì)周圍區(qū)域顯著小的漂白影響的相對(duì)低功率的光束可 以在受熱的目標(biāo)卷上快速記錄信息。因此，前面已記錄的區(qū)域或還沒有記錄數(shù)據(jù)的區(qū)域都 經(jīng)歷最小限度的漂白，因而減輕了在這些區(qū)域中不希望的動(dòng)態(tài)范圍消耗并且允許在整個(gè)介 質(zhì)中寫入更多層數(shù)據(jù)。同樣地，通過以具有用于為寫入而加熱特定區(qū)域的激光波長(zhǎng)的相對(duì) 低的功率來進(jìn)行讀取，在讀出過程中無意的染料漂白也可以被減輕?？商鎿Q地，單波長(zhǎng)或 一個(gè)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光可以被用于加熱和漂白，使得僅一個(gè)波長(zhǎng)的光(或一個(gè)范圍內(nèi)的波 長(zhǎng))而不是兩個(gè)不同波長(zhǎng)的光被使用。盡管多種染料適用于作為熱穩(wěn)定和光化學(xué)穩(wěn)定的染料來用于局部加熱的目的，但 表現(xiàn)非線性的染料可證實(shí)是特別合適的。被稱為反飽和吸收體(RSA)、也被稱為激發(fā)態(tài)吸收 體的這類染料是特別具有吸引力的。這些包括多種金屬酞菁和富勒烯染料，它們?cè)诠庾V的 一部分中通常具有的非常弱的吸收可以很好地與該染料的其它強(qiáng)吸收分離開，雖然如此但 是當(dāng)光的強(qiáng)度超過閾值水平時(shí)形成強(qiáng)的瞬時(shí)三-三吸收(triplet-triplet absorption) 0 對(duì)應(yīng)于使用延伸的二甲氨基二硝基二苯乙烯的非限制性示例的數(shù)據(jù)在圖17C中示出。與此 相一致，所期望的是一旦在組合了二甲氨基二硝基二苯乙烯的介質(zhì)中反向傳播光束的干涉 帶上光強(qiáng)超過閾值，該染料在聚焦點(diǎn)上強(qiáng)烈吸收并可以快速將該材料的相應(yīng)卷加熱到高的 溫度。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，熱選通事件被用于使相對(duì)低的能量能夠?qū)?shù)據(jù)寫入介 質(zhì)的目標(biāo)卷(因而呈現(xiàn)增加的靈敏度)，同時(shí)使得在該介質(zhì)其它卷中的不希望的由曝光誘
13導(dǎo)的反應(yīng)最小。跟蹤和聚焦在一個(gè)實(shí)施例中，微全息圖沿著在多個(gè)垂直堆疊的層中徑向延伸的螺旋軌道存儲(chǔ) 在體積式介質(zhì)中，其中該介質(zhì)采用旋轉(zhuǎn)的盤的形式(參見例如28和30)。光學(xué)系統(tǒng)將光束 聚焦到該介質(zhì)中的特定的目標(biāo)卷中，以檢測(cè)其上微全息圖的存在與否，以便再現(xiàn)或讀出事 先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或在該目標(biāo)卷上產(chǎn)生干涉帶以產(chǎn)生微全息圖。因此，為了數(shù)據(jù)寫入以及再現(xiàn) 光束照射，目標(biāo)卷被準(zhǔn)確地定位是很重要的。
在一個(gè)實(shí)施例中，入射光束的反射的空間特征被用于幫助對(duì)包含介質(zhì)的微全息圖 陣列的所選擇的卷進(jìn)行精確定位。如果目標(biāo)卷、例如微全息圖是焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的或偏離軌道 的，則通過可預(yù)側(cè)方式所反射的圖像不同于來自焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的且在軌道上的微全息圖的反 射。這又可以被監(jiān)測(cè)并用于控制致動(dòng)器以精確定位特定卷。例如，來自焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)時(shí)微全 息圖的反射的大小與焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)時(shí)的微全息圖是不同的。另外，與來自恰當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的微全息圖 的反射相比，未對(duì)準(zhǔn)的微全息圖的反射被拉伸了，諸如實(shí)質(zhì)上是更加橢圓的。作為進(jìn)一步的解釋，在上面所討論的材料系統(tǒng)中，(與傳統(tǒng)的CD和DVD技術(shù)不同) 沒有覆蓋金屬的層被用于反射入射的讀取光束。如圖18所示，包含在介質(zhì)1820中的微全 息圖1810反射讀取光束1830到位于一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(例如透鏡)1850周圍的環(huán)形檢 測(cè)器1840。光學(xué)元件1850將光束1830聚焦在對(duì)應(yīng)于微全息圖1810的目標(biāo)卷中，使得該微 全息圖1810產(chǎn)生入射到光學(xué)元件1850和環(huán)形檢測(cè)器1840上的反射。在所示的實(shí)施例中， 光學(xué)元件1850將反射傳送到數(shù)據(jù)再現(xiàn)檢測(cè)器(未示出)。應(yīng)該理解，雖然僅示出單個(gè)微全 息圖1810，但實(shí)際上期望介質(zhì)1820包含位于各個(gè)位置(例如X，Y坐標(biāo)或沿軌道)和在許 多層(例如Z坐標(biāo)或深度平面或偽平面)中的微全息圖陣列。通過使用致動(dòng)器，光學(xué)元件 1850可以被選擇定位到不同目標(biāo)卷，這對(duì)應(yīng)于選擇微全息圖之一。如果微全息圖1810在讀取光束1830的焦點(diǎn)上，則該讀取激光束1830被反射，因 而在光學(xué)元件1850上產(chǎn)生被反射的信號(hào)，該被反射的信號(hào)被傳送到數(shù)據(jù)再現(xiàn)檢測(cè)器。該數(shù) 據(jù)再現(xiàn)檢測(cè)器例如可以采用被定位成用于檢測(cè)光束1830的反射的光電二極管形式。如果 在焦點(diǎn)上沒有呈現(xiàn)微全息圖1810，就沒有相應(yīng)的信號(hào)由數(shù)據(jù)再現(xiàn)檢測(cè)器產(chǎn)生。在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 系統(tǒng)中，被檢測(cè)到的信號(hào)可以被解釋為“1”并且不存在被檢測(cè)到的信號(hào)被解釋為“0”，或反 之亦然?，F(xiàn)在參考圖19A-19C，所示出的是對(duì)應(yīng)于焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)、在軌道上的圓形微全息圖的模 擬反射數(shù)據(jù)，所使用的讀取光束具有入射波長(zhǎng)0. 5 μ m、激光光斑大小D/2 = 0. 5 μ m、左旋 圓偏振、共焦光束直徑ζ/2 = 2. 5μπι以及遠(yuǎn)場(chǎng)半衍射角θ/2 = 11.55° (場(chǎng))或θ/2 = 8.17° (功率)。現(xiàn)在還參考圖20，為了使讀取激光束被微全息圖正確地反射，該激光束應(yīng)該被正 確地聚焦并且橫向居中于微全息圖上。在圖20中，入射光束被示為具有波前2010，該波前 2010的中間部分2030垂直于傳播光軸2020。微全息圖實(shí)際上僅反射匹配某個(gè)方向的波矢 (即k矢量)的光。如圖20所示的被聚焦的高斯光束是具有各種波矢的許多小波的交迭。 該波矢的最大角度由聚焦物鏡的數(shù)值孔徑所確定。因此，并不是所有的波矢都被微全息圖 反射，以至于微全息圖如同濾波器一樣僅反射具有某些波矢的入射光。當(dāng)離開焦點(diǎn)時(shí)，僅入 射光的中心部分與微全息圖交迭。所以，僅中心部分被反射。在此情形下，反射效率的改變 減小。
當(dāng)被聚焦的光束沒有與軌道中的微全息圖合適地對(duì)準(zhǔn)時(shí)，沿垂直于該軌道方向的波矢沒有沿該軌道方向的反射那么強(qiáng)。在此情況下，在近場(chǎng)中該光束沿垂直于該軌道方向 被拉伸，而在遠(yuǎn)場(chǎng)中該光束沿此方向被擠壓。因此，可以提供分離的跟蹤全息圖。圖21A-21C示出對(duì)應(yīng)于圖19A-19C的圓形微全息圖的模擬的近場(chǎng)分布(ζ =-2 μ m)。圖21A示出數(shù)據(jù)再現(xiàn)光束在1 = 7 = 0且2 = 0.01處被射入介質(zhì)。圖21B示出 由χ = 0. 5的偏移所導(dǎo)致的偏離軌道條件的反射。圖21C示出由ζ = 1. 01的偏移所導(dǎo)致的 焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)或偏離焦點(diǎn)條件的反射。因此，在焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)條件下，光束效率減小，而在偏離 軌道條件下，反射被空間扭曲?，F(xiàn)在還參考圖22A-22C，所分別示出的是對(duì)應(yīng)于圖21A-21C 的近場(chǎng)分布的遠(yuǎn)場(chǎng)分布。圖22A示出在χ = y = 0且ζ = 0. 01處射入介質(zhì)的數(shù)據(jù)再現(xiàn)光 束在X方向和Y方向提供模擬遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角(全)，在所示的情況下沿X方向和Y方向都是 11.88°。圖22B示出由χ = 0.5的偏移所引起的偏離軌道條件的反射導(dǎo)致在X方向和Y方 向上不同的遠(yuǎn)場(chǎng)分布角度，在所示的情況下在X方向上為4. 6°，在Y方向上為6. 6°。最 后，圖22C示出由ζ = 1. 01的偏移所引起的焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)或偏離焦點(diǎn)條件的反射導(dǎo)致在X方 向和Y方向上模擬遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角(全)，在所示的情況下在X方向和Y方向上都為9. 94°。因 此，微全息圖充當(dāng)k空間(k-space)濾波器，使得遠(yuǎn)場(chǎng)斑點(diǎn)在偏離軌道條件下為橢圓形的， 并且遠(yuǎn)場(chǎng)斑點(diǎn)在焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)條件下將會(huì)更小。應(yīng)該理解，微全息圖不必是圓形的。例如可以使用橢圓形全息圖。現(xiàn)在還參考 23A-23C，類似于圖19A-19C的模擬，所示出的是對(duì)應(yīng)于焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)、在軌道上的橢圓形微全 息圖的模擬，使用的讀取光束具有入射波長(zhǎng)0. 5 μ m、激光光斑大小D/2 = 0. 5 μ m、左旋偏 振、Rayleigh范圍ζ/2 = 2. 5 μ m以及遠(yuǎn)場(chǎng)半衍射角θ/2 = 11.55° (場(chǎng))或θ/2 = 8. 17° (功率)。圖24A-24C示出對(duì)應(yīng)于圖23A-23C的橢圓形微全息圖的模擬的近場(chǎng)分布(ζ =-2 μ m)。圖24A示出在1 = 7 = 0且2 = 0.01處射入介質(zhì)的數(shù)據(jù)再現(xiàn)光束。圖24B示 出由χ = 0. 5的偏移所導(dǎo)致的偏離軌道條件的反射。圖24C示出由ζ = 1. 01的偏移所導(dǎo)致 的焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)或偏離焦點(diǎn)條件的反射。因此，在焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)條件下，光束效率減小，而在偏 離軌道條件下，反射被空間扭曲?，F(xiàn)在還參考圖25A-25C，分別示出的是對(duì)應(yīng)于圖24A-24C 的近場(chǎng)分布的遠(yuǎn)場(chǎng)分布。圖25A示出在χ = y = 0且ζ = 0. 01處射入介質(zhì)的數(shù)據(jù)再現(xiàn)光 束提供取決于微全息圖的橢圓度的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散，在所示的情況下沿X方向?yàn)?. 23°，沿Y方向 為6. 17°。圖25B示出由χ = 0.5的偏移所引起的偏離軌道條件的反射導(dǎo)致在X方向和Y 方向上不同的遠(yuǎn)場(chǎng)分布角度，在所示的情況下在X方向上為4.33°，在Y方向上為5.08°。 最后，圖25C示出由ζ = 1.01的偏移所引起的焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)或偏離焦點(diǎn)條件的反射導(dǎo)致在X 方向和Y方向上不同的遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角(全)，在所示的情況下X方向上為5.88°，Y方向上為 5. 00°。因此，橢圓形微全息圖還充當(dāng)k空間濾波器，而且當(dāng)橢圓形微全息圖導(dǎo)致橢圓的 遠(yuǎn)場(chǎng)斑點(diǎn)空間曲線時(shí)，在偏離軌道條件下，被拉伸的方向可以不同，并且遠(yuǎn)場(chǎng)斑點(diǎn)在焦點(diǎn)未 對(duì)準(zhǔn)條件下將是更小的。僅作為非限制性解釋的目的，本發(fā)明還將對(duì)圓形微全息圖進(jìn)行進(jìn)一步討論。使用 如圖26中所示的四極子(quadropole)檢測(cè)器，可以確定沿偏離軌道方向光束的形狀變化 以及光束的空間強(qiáng)度。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，微全息圖反射的空間曲線被用于確定讀取光 束是否對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)和/或在軌道上。這種信號(hào)例如還可以用于將兩種光束聚焦的情形、焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)和偏離軌道分開，并提供反饋信號(hào)以驅(qū)動(dòng)伺服器來校正激光光學(xué)頭的位置。例如，一 個(gè)或多個(gè)將微全息圖反射轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的檢測(cè)器可以被用于檢測(cè)該微全息圖的被反射圖 像的改變，并因此被用于為光學(xué)元件定位致動(dòng)器提供聚焦和跟蹤反饋。各種光檢測(cè)器可以 被用于檢測(cè)該微全息圖的反射。作為示例，一個(gè)或多個(gè)光電二極管可以以傳統(tǒng)的方式被用 于檢測(cè)來自微全息圖的反射。光電二極管的制造和使用是相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知 的。由這些檢測(cè)器所提供的信息被用于對(duì)所述光學(xué)系統(tǒng)中的致動(dòng)器執(zhí)行實(shí)時(shí)控制以保持焦 點(diǎn)和停留在正確的數(shù)據(jù)軌道上。因此該伺服控制系統(tǒng)可以主要針對(duì)激光束在未對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)條件下發(fā)生的兩種情形 第一是當(dāng)激光束沒有聚焦到正確的層中時(shí)，第二是當(dāng)該激光束橫向偏離要讀取的微全息圖 時(shí)；同時(shí)還可以被配置為在噪音源存在時(shí)優(yōu)化跟蹤和聚焦性能。諸如卡爾曼濾波器的評(píng)估 技術(shù)可以被用于推導(dǎo)該系統(tǒng)在過去、現(xiàn)在和將來狀態(tài)的最優(yōu)評(píng)估，以便減小實(shí)時(shí)誤差并減 少讀取和寫入誤差。圖26A-26D示出檢測(cè)器配置或陣列(圖26A)以及各種為確定該系統(tǒng)是否焦點(diǎn)對(duì) 準(zhǔn)或在軌道上的檢測(cè)條件(圖26B-26D)。在一個(gè)實(shí)施例中，四象限檢測(cè)器陣列2600可以被 用于確定該光學(xué)系統(tǒng)是否焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)或偏離軌道。檢測(cè)器陣列2600中的每個(gè)象限檢測(cè)器 2600A，2600B，2600C和2600D產(chǎn)生與反射到該象限檢測(cè)器上的能量的量成比例的電壓。檢 測(cè)器陣列2600組合了光電二極管陣列，其中每個(gè)光電二極管對(duì)應(yīng)于一個(gè)象限，諸如以四極 子檢測(cè)器的形式。在所示的實(shí)施例中，檢測(cè)器陣列2600響應(yīng)于光能量傳播遍及的區(qū)域大于 用于中轉(zhuǎn)(例如聚焦)光束到體積式存儲(chǔ)介質(zhì)中以及中轉(zhuǎn)來自體積式存儲(chǔ)介質(zhì)的反射的聚 焦光學(xué)器件(例如透鏡2620)。例如，四極子檢測(cè)器2600可以被設(shè)置在物鏡后，該物鏡用于 射入并接收來自目標(biāo)卷的反射，以檢測(cè)光束形狀的改變。在圓形微全息圖的情況下，如果被 檢測(cè)的光束形狀是橢圓形的，則可以斷定光束是偏離軌道的，以至于該偏離軌道方向是該 橢圓光束的短軸。如果被檢測(cè)到的光束比期望的小(具有更小的數(shù)值孔徑)，但變化實(shí)質(zhì)上 是對(duì)稱的，則可以斷定該光束是焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的。這些在從體積式介質(zhì)被反射的讀取光束的 空間曲線中檢測(cè)到的改變被用作給驅(qū)動(dòng)聚焦和/或跟蹤的反饋?？蛇x地，更小的透鏡陣列 可以在物鏡周圍使用以聚焦被扭曲的反射信號(hào)。另外，反射光束的傳播角度的改變還用于 指示未對(duì)準(zhǔn)的方向。a代表象限環(huán)形檢測(cè)器2600A-2600D所產(chǎn)生的全部信號(hào)。如果該系統(tǒng)是焦點(diǎn)對(duì) 準(zhǔn)的，如圖26B所示，則焦斑將是圓形的，具有最小尺寸并且產(chǎn)生最少量的信號(hào)amin。當(dāng)a > amin，如圖26C所示，光束斑可以被確定為焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)的。透鏡2620被設(shè)置在檢測(cè)器陣 列2600的中心以使讀取光束穿過并聚焦在微全息圖上。傳統(tǒng)的使a最小的反饋控制機(jī)構(gòu) 可被用于保持微全息圖的聚焦。現(xiàn)在還參考圖26D，如果傳感器頭移動(dòng)偏離軌道，則檢測(cè)到 非對(duì)稱圖案。當(dāng)在軌道上時(shí)，全部四個(gè)象限檢測(cè)器2600A，2600B, 2600C, 2600D接收相等的 能量，使得0 = (1800B+1800D)-(1800A+1800C) =0。因此，條件0興0表示偏離軌道的 條件。作為進(jìn)一步的示例，如果傳感器頭是偏離軌道的并且可變的0 (相對(duì)象限之間的差) 變得更加正或負(fù)，則反射信號(hào)變得被拉伸。傳統(tǒng)的反饋控制機(jī)構(gòu)可以結(jié)合跟蹤伺服器使用， 以通過使0的絕對(duì)值最小化來減小跟蹤誤差。在一個(gè)實(shí)施例中，可以建立時(shí)間基準(zhǔn)以使得 a和0在合適的時(shí)間被采樣。鎖相環(huán)(PLL)可被用于建立該基準(zhǔn)以及形成被采樣的跟蹤 和聚焦控制系統(tǒng)。來自盤的旋轉(zhuǎn)率和當(dāng)前讀取頭的位置的信息還可以被用于產(chǎn)生該系統(tǒng)的
16主時(shí)間基準(zhǔn)τ。諸如偏離中心的盤、盤翹曲和/或丟失數(shù)據(jù)之類的誤差源可以得到補(bǔ)償?？柭?濾波器可以被用于解決誤差源，并且基于過去的信息預(yù)測(cè)被記錄的微全息圖的將來路徑。 螺旋路徑軌跡的標(biāo)準(zhǔn)行進(jìn)也可以被評(píng)估并轉(zhuǎn)發(fā)到跟蹤伺服器。該信息還用于提高跟蹤和聚 焦伺服器的性能，并減小跟蹤和聚焦伺服器的誤差。圖27示出適用于實(shí)施聚 焦和跟蹤控 制的伺服系統(tǒng)2700的方框圖。系統(tǒng)2700包括聚焦和跟蹤路徑評(píng)估器2710，2720，它們?cè)?一個(gè)實(shí)施例中采用傳統(tǒng)卡爾曼濾波器的形式。當(dāng)介質(zhì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，聚焦路徑卡爾曼濾波器2720 使用伺服定時(shí)脈沖(τ )、該介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度、聚焦誤差值(O (期望跟蹤路徑和實(shí)際跟蹤 路徑之差)以及當(dāng)前的觸針(例如讀取頭)位置來提供被評(píng)估的聚焦軌跡。跟蹤路徑卡爾 曼濾波器2720使用伺服定時(shí)脈沖(τ )、該介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)速度、跟蹤誤差值(ε )以及當(dāng)前的 觸針位置來提供被評(píng)估的跟蹤軌跡。系統(tǒng)2700還包括全息圖檢測(cè)、邊緣檢測(cè)、提供鎖相環(huán) (PLL) 2730的伺服定時(shí)脈沖(τ)以及直接與電機(jī)的速度和當(dāng)前觸針位置相關(guān)的電機(jī)定時(shí) 信號(hào)，其中該伺服定時(shí)脈沖(τ)響應(yīng)被檢測(cè)到的全部信號(hào)α而提供伺服定時(shí)脈沖(τ)。 響應(yīng)于象限檢測(cè)器2600A，2600B，2600C，2600D(圖26A)，例如組合差動(dòng)放大器的傳統(tǒng)調(diào)解 電路2740提供該全部信號(hào)α以及在前面討論的信號(hào)β。響應(yīng)于來自聚焦路徑卡爾曼濾波器2710的被評(píng)估的聚焦軌跡、以及伺服定時(shí)脈 沖(τ)、全部信號(hào)α、和來自常規(guī)層和軌道查詢邏輯(未示出)的層查詢命令，聚焦伺服器 2750控制聚焦致動(dòng)器2760。響應(yīng)于來自跟蹤路徑卡爾曼濾波器2720的被評(píng)估的跟蹤軌道、 以及伺服定時(shí)脈沖(τ )、信號(hào)β和來自該常規(guī)層和軌道查詢邏輯(未示出)的軌道查詢命 令，跟蹤伺服器2770控制跟蹤致動(dòng)器2780。實(shí)質(zhì)上，響應(yīng)來自常規(guī)層和軌道查詢邏輯(未 示出)的相應(yīng)的層和軌道查詢命令，致動(dòng)器2760,2780將讀取和/或?qū)懭牍馐ㄎ缓途劢?到介質(zhì)中的頭的目標(biāo)卷中。應(yīng)該理解，通過染料分子的轉(zhuǎn)變所形成的全息圖可被寫入以提供對(duì)應(yīng)于多于二進(jìn) 制量化電平的讀取返回功率的范圍，以便每個(gè)全息圖能夠存儲(chǔ)多于一位的數(shù)據(jù)。在一個(gè)配 置中，這可以通過調(diào)節(jié)寫入功率來完成，該寫入功率又控制所轉(zhuǎn)變的染料分子的百分比。在 另一個(gè)配置中，這可以通過引入多于兩個(gè)量化電平來完成，該量化電平使用多對(duì)緊密設(shè)置 的堆疊的光柵使得這些光柵共享一個(gè)共用軸。在光柵包絡(luò)(envelope)中心之間具有固定 距離的情況下，通過改變?cè)谟涗洉r(shí)兩個(gè)帶圖案之間的相對(duì)相位，可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)，當(dāng)以讀出光 束掃描時(shí)，該結(jié)構(gòu)將對(duì)朝向該檢測(cè)器傳播的衍射光束產(chǎn)生積極的或破壞性的干涉。在該配 置中，如在閾值折射率改變材料中那樣，折射率的改變可以是不連續(xù)的(例如階梯狀)，并 還能夠以稍微增加單個(gè)元件(例如在該實(shí)施例中的光柵對(duì))的大小為代價(jià)產(chǎn)生多個(gè)反射率 層次。此外，當(dāng)閾值材料被用于產(chǎn)生折射率改變時(shí)，光柵的深度(例如沿著寫入/讀取光束 的尺寸)由于光束聚焦區(qū)域的外圍處的閾值截?cái)喽粶p小，所以該兩個(gè)光柵可以被靠近地 設(shè)置以使得單個(gè)(多級(jí))元件所占用的有效體積減小。在另一方面中，當(dāng)讀取微全息圖時(shí)，控制返回功率的改變可以用于減小被檢測(cè)的 微全息圖的動(dòng)態(tài)范圍并且能夠?qū)λ暶鞯奈⑷D的檢測(cè)實(shí)施更加嚴(yán)厲的閾值。這還可以 改善全息介質(zhì)的位誤差率。參照?qǐng)D45所示的示例性結(jié)構(gòu)400，通過調(diào)節(jié)基于待讀取的層的 讀取功率，返回功率的變化被減小。在該示例性實(shí)施例中，盤讀取裝置400接收命令以從盤 控制器460中讀取第η層。該命令導(dǎo)致兩個(gè)動(dòng)作。第一，讀取激光410的功率通過功率調(diào)節(jié)模塊450得到調(diào)節(jié)，使得所期望的從在第n層的深度讀取全息圖所返回的光功率與期望 的從在任意其它層的深度讀取全息圖所返回的光功率基本上相同。第二，深度調(diào)節(jié)光學(xué)元 件430被調(diào)節(jié)以用于將讀取激光410所提供的讀取能量聚焦到第n層的全息圖上。然后， 調(diào)節(jié)了功率和聚焦的激光束425被反射光學(xué)元件440所引導(dǎo)使得該激光束射到盤160的頂 表面上。因此，使用可調(diào)節(jié)功率的激光讀取微全息圖，其中根據(jù)該微全息圖在該激光所照射 的盤的表面下方的深度來調(diào)節(jié)該激光的功率。因此，本文公開一種在螺旋存儲(chǔ)介質(zhì)中聚焦和跟蹤微全息圖的方法。為采樣的跟 蹤和聚焦產(chǎn)生主系統(tǒng)定時(shí)基準(zhǔn)。誤差信號(hào)基于由于偏離軌道條件產(chǎn)生的微全息圖反射不對(duì) 稱和/或由于焦點(diǎn)未對(duì)準(zhǔn)條件而產(chǎn)生的擴(kuò)張所產(chǎn)生。卡爾曼濾波器被用于評(píng)估和校正用于 微全息圖的跟蹤控制伺服的跟蹤路徑誤差?？柭鼮V波器可以被用于校正用于微全息圖的 聚焦控制伺服器中的聚焦路徑誤差。如果數(shù)據(jù)是基于不同層或?qū)优c層之間的改變，則伺服 控制能夠被使用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，來自全息介質(zhì)的表面溝槽的推挽式跟蹤誤差信號(hào)和包含 在介質(zhì)中的體積式全息圖的微分相位跟蹤誤差信號(hào)被結(jié)合起來用于檢測(cè)該介質(zhì)的未配準(zhǔn) 或傾斜。還可以預(yù)期來自體積式全息圖的推挽式跟蹤誤差信號(hào)和來自該體積式全息圖的微 分相位跟蹤誤差信號(hào)可以被結(jié)合起來用于確定傾斜。本發(fā)明的另一個(gè)方面是通過使用音圈 致動(dòng)器和微機(jī)電系統(tǒng)MEMs或壓電致動(dòng)器來增強(qiáng)全息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和傾斜補(bǔ)償功能?，F(xiàn)在還參考圖41A和41B，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所示出的是包括裝置4110和介質(zhì) 盤4120的配置4100。在所示的實(shí)施例中，裝置4110包括分光鏡4130和物鏡4140，該分光 鏡4130和物鏡4140組合起來將被準(zhǔn)直的跟蹤光束4150聚焦到介質(zhì)4120中并且將數(shù)據(jù)寫 入/讀取光束4160分散到介質(zhì)4120中。介質(zhì)4120包括設(shè)置在堆疊的軌道中的多個(gè)卷(圖41B中示出一種如此被指定的 卷4125)。例如，如關(guān)于圖28所討論以及所示出的那樣，這些卷可以設(shè)置在垂直堆疊、徑向 延伸的軌道中?？商鎿Q地，這些卷還可以設(shè)置在多個(gè)垂直延伸、徑向堆疊、類圓柱形的軌道 上。介質(zhì)4120還包括相對(duì)于卷4125來說接近介質(zhì)表面4121的多個(gè)溝槽4122。根據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例，溝槽4122類似于DVD的溝槽，并因此可以被類似地用作DVD溝槽以提供 第一跟蹤逼近以及基礎(chǔ)的控制。圖41A和41B所示的實(shí)施例還包括保護(hù)覆蓋層4123，該保 護(hù)覆蓋層4123也類似于傳統(tǒng)的CD和DVD中的保護(hù)覆蓋層。在示例性配置中，金屬覆蓋層 可以被用于產(chǎn)生來自該溝槽的反射，該金屬覆蓋層類似于用于傳統(tǒng)光盤的從介質(zhì)表面上的 溝槽獲取反射的那些金屬覆蓋層。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，被用在全息介質(zhì)的溝槽上的 覆蓋層可以是對(duì)入射光的不同波長(zhǎng)具有實(shí)質(zhì)上不同響應(yīng)的覆蓋層。例如，使用材料的導(dǎo)致 在跟蹤波長(zhǎng)時(shí)的高反射和在數(shù)據(jù)讀取/記錄波長(zhǎng)時(shí)的低反射(或基本上無反射)的一系列 交替層(例如二色性材料層)，能夠減小在全息介質(zhì)內(nèi)的讀取/寫入和跟蹤過程中的虛反射 (spurious reflection)。通過使用兩個(gè)不同的波長(zhǎng)(一個(gè)用于跟蹤，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)讀取 /記錄)以及在跟蹤波長(zhǎng)時(shí)用高反射而在讀取/記錄波長(zhǎng)時(shí)用低反射響應(yīng)的二色性覆蓋層， 可以獲得更加精確的跟蹤和補(bǔ)償技術(shù)。作為進(jìn)一步、非限制性的解釋，跟蹤光束4150可以是具有大約632nm中心波長(zhǎng)的 準(zhǔn)直光束。跟蹤光束4150通過透鏡4140被聚焦在溝槽4122。光束4150的反射通過透鏡4140收集并且被施加到跟蹤檢測(cè)器4152上，諸如類似于傳統(tǒng)DVD跟蹤檢測(cè)器的檢測(cè)器。 該跟蹤檢測(cè)器可以采用象限檢測(cè)器的形式，例如在A.B. Merchant，“Optical Recording", Addison-ffesley, Reading,Mass. , 1990.中所描述的象限檢測(cè)器。跟蹤檢測(cè)器4152的輸出 可以被用作反饋以控制致動(dòng)器4145，該致動(dòng)器4145相對(duì)于圖43所示的介質(zhì)盤4120定位物 鏡 4140。還參考圖41A和41B，物鏡4140還將數(shù)據(jù)寫入/讀取光束4160聚焦到介質(zhì)4120 上，收集與全息介質(zhì)的給定卷關(guān)聯(lián)的反射，并將該反射施加到檢測(cè)器4167上。光束4160可 具有小于572nm的量級(jí)的中心波長(zhǎng)，并且例如可以是綠色的或藍(lán)色的。在與光束4150結(jié)合 之前，光束4160穿過透鏡4165。與被準(zhǔn)直光束4150相比，透鏡4165導(dǎo)致光束4160發(fā)散。 通過透鏡4160所引入的發(fā)散量與光束4160相對(duì)于光束4150的聚焦點(diǎn)的聚焦深度(AFD) 相關(guān)——認(rèn)識(shí)到否則當(dāng)使用共同的物鏡4140聚焦光束4150,4160時(shí)該聚焦光束4150,4160 的焦點(diǎn)的相對(duì)位置是固定的。AFD可以通過試驗(yàn)方式確定，和/或針對(duì)各種透鏡4165的配 置和位置計(jì)算得出。因此，通過使用響應(yīng)于光束4150檢測(cè)的致動(dòng)器4145來控制透鏡4140 的相對(duì)位置，可以評(píng)估光束4160的焦點(diǎn)的相對(duì)位置。如圖41B所示的情況下，光束4160被聚焦到卷或區(qū)域4125中。在寫入過程中，光 束4160可以與另一光束、如關(guān)于圖1-5所描述的光束相干涉以產(chǎn)生在卷或區(qū)域4125中所 包含的微全息圖。在讀取或數(shù)據(jù)再現(xiàn)過程中，光束4160再次被聚焦到卷4125中。如果卷 4125中存在微全息圖，則產(chǎn)生反射，該反射可通過使用數(shù)據(jù)檢測(cè)器4167、諸如本文所述的 數(shù)據(jù)檢測(cè)器來檢測(cè)到?，F(xiàn)在還參考圖42，其中示出各種介質(zhì)4120的位置，這些位置可以不期望地引導(dǎo)光 束4160聚焦在非卷4125的其它卷中，即使光束4150表現(xiàn)為適當(dāng)?shù)乇痪劢乖谂c卷4125相關(guān) 聯(lián)的溝槽4122上也是如此。在圖42所示的情況下，卷4125被指定為A(zd，0)。如圖所示， 當(dāng)傾斜未對(duì)準(zhǔn)a發(fā)生時(shí)，因?yàn)榻橘|(zhì)4120相對(duì)于垂直于光束4150,4160的位置的傾斜，所以 產(chǎn)生在被光束4140聚焦到的卷的徑向(y)和軸向(z)位置上的偏移(Ay，Az)。作為非 限制性的示例，在相對(duì)于該垂直位置具有1/2度傾斜的情況下，徑向未對(duì)準(zhǔn)(Ay)在300i!m 深度處接近1.6 ym。而且，在相對(duì)于該垂直位置具有1度傾斜的情況下，軸向未對(duì)準(zhǔn)(Az) 可接近30nm。因此，當(dāng)介質(zhì)傾斜時(shí)，可以在介質(zhì)4120中的不同于卷4125的卷上進(jìn)行聚焦， 導(dǎo)致潛在的數(shù)據(jù)記錄和/或再現(xiàn)誤差。因此，除響應(yīng)于溝槽4122檢測(cè)的主致動(dòng)器4145之 外，還希望提供補(bǔ)充的或次要的反饋和控制機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在參考圖43，所示出的是適用于響應(yīng)于溝槽4122檢測(cè)而選擇地定位圖41A中的 物鏡4140的系統(tǒng)4300的方框圖，并且還考慮到諸如由于傾斜所致的潛在的未對(duì)準(zhǔn)。系統(tǒng) 4300包括如關(guān)于圖41A和41B所討論的跟蹤檢測(cè)器4152和寫入/讀取光束檢測(cè)器4167。 推挽式跟蹤誤差檢測(cè)器4310耦合到并響應(yīng)于跟蹤檢測(cè)器4152。檢測(cè)器4310類似于諸如 在 A. B. Merchant, "Optical Recording，，, Addison-ffesley, Reading, Mass. , 1990 中所述的 傳統(tǒng)的DVD推挽式跟蹤誤差檢測(cè)器。主伺服機(jī)構(gòu)(“伺服器”)4320耦合到并響應(yīng)于檢測(cè)器 4310，該主伺服機(jī)構(gòu)4320響應(yīng)檢測(cè)器4310來驅(qū)動(dòng)音圈4330以選擇性地定位物鏡4140。音 圈4330例如可以是類似于用在傳統(tǒng)移動(dòng)頭式盤驅(qū)動(dòng)器中的音圈。在該應(yīng)用中，音圈4330 可以包括相對(duì)輕量的金屬絲線圈，該金屬絲線圈被安裝在由稀土永磁材料所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng) 中。伺服機(jī)構(gòu)4320驅(qū)動(dòng)該音圈，從而定位物鏡。
還參考圖43，第二推挽式和微分相位跟蹤誤差檢測(cè)器4340耦合到并響應(yīng)于跟蹤 寫入/讀取光束檢測(cè)器4167。該推挽式檢測(cè)器和微分相位跟蹤檢測(cè)模塊可以被實(shí)施為由 2 X 2光電檢測(cè)器配置的正交檢測(cè)器，具有例如從第一組兩個(gè)檢測(cè)器輸出的組合信號(hào)和從第 二組兩個(gè)檢測(cè)器輸出的組合信號(hào)以確定這些信號(hào)之間的差。對(duì)于微分相位跟蹤檢測(cè)，對(duì)角 線上的輸出可以相加在一起以獲得相對(duì)相位信息。在該實(shí)施例中，檢測(cè)器4167可以采用圖 27的檢測(cè)器2730的形式。伺服系統(tǒng)2700 (圖27)的其余部分作為次伺服器4360，并且跟蹤致動(dòng)器2780采用 微機(jī)電系統(tǒng)MEMs或壓電致動(dòng)器4370的形式。僅作為示例，致動(dòng)器4370可以采用壓電致動(dòng) 器的形式。在所示的圖43的實(shí)施例中，物鏡4140的定位取決于壓電致動(dòng)器4370，因此也取 決于寫入/讀取光束檢測(cè)器4167。還參考圖43，系統(tǒng)4300可以可選地包括傾斜檢測(cè)器4350。傾斜檢測(cè)器4350可以 響應(yīng)推挽式跟蹤誤差檢測(cè)器4310、推挽式和微分相位跟蹤誤差檢測(cè)器4340來操作以確定 傾斜。音圈致動(dòng)器4330和微機(jī)電系統(tǒng)MEMs/壓電致動(dòng)器4370的組合提供增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)響 應(yīng)和傾斜補(bǔ)償。例如，來自模塊4350的傾斜角度信息可以作為給次伺服器4360的誤差信 號(hào)來操作以驅(qū)動(dòng)用于傾斜補(bǔ)償?shù)闹聞?dòng)器4370。該音圈致動(dòng)器4330提供增強(qiáng)的范圍但以較 長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間為代價(jià)。另一方面，微機(jī)電系統(tǒng)MEMs/壓電致動(dòng)器4370提供快速響應(yīng)但是在 有限的范圍內(nèi)。該組合能夠加速跟蹤和層的轉(zhuǎn)換(或跳躍)以及增強(qiáng)傾斜補(bǔ)償范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，傾斜模塊4350可以被配置為調(diào)解可能沖突的命令，并且壓縮伺 服器4360的操作，從而不與主伺服器4320的操作相沖突。例如，在不具有傾斜檢測(cè)器4350 的情況下，因?yàn)橐羧?330對(duì)定位物鏡4140進(jìn)行寬的校正，壓電致動(dòng)器4370可以引入反向 移動(dòng)，該反向移動(dòng)妨礙主伺服器4320正確地定位該物鏡4140。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，傾斜檢測(cè)器4350可以簡(jiǎn)化地限定壓電致動(dòng)器4370的 操作直到檢測(cè)器4310的輸出指示溝槽4122(圖41A，41B)被適當(dāng)?shù)鼐劢?。此后，可以評(píng)價(jià) 檢測(cè)器4340的輸出，并將該輸出傳給伺服器4360以指明待校正的傾斜誤差。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，傾斜檢測(cè)器4350可以與檢測(cè)器4310,4340聯(lián)合操 作，用于以非競(jìng)爭(zhēng)的、合作的方式操作伺服器4320,4360，諸如在組合了音圈和壓電致動(dòng)器 來選擇性地定位讀取/寫入頭的傳統(tǒng)移動(dòng)頭式硬盤中所發(fā)生的那樣。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，系統(tǒng)4300可以體現(xiàn)為專用集成電路(ASIC)，其可以包括或 不包括例如微處理器。現(xiàn)在還參考圖44，所示出的是雙級(jí)致動(dòng)器4400，該雙級(jí)致動(dòng)器4400可以用于選 擇性地定位物鏡4140。如圖所示，致動(dòng)器4400包括音圈4410和壓電致動(dòng)器4420。致動(dòng) 器4420被安裝在音圈4410上，并且可由音圈4410移動(dòng)。而且，物鏡4140被耦合到致動(dòng)器 4420并且因此也耦合到音圈4410上，并且可由致動(dòng)器4420并且因此也可由音圈4410移 動(dòng)。再次參考圖41A，聚焦校正(如關(guān)于圖27所討論的那樣)可通過調(diào)節(jié)透鏡4165來獲 得。應(yīng)該理解，在此所述的跟蹤和聚焦系統(tǒng)和方法并不限于使用非線性和/或閾值響 應(yīng)材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是對(duì)一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法具有廣泛應(yīng)用，包 括諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的使用線性響應(yīng)材料的那些體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)
20和方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。使用數(shù)據(jù)指示的微全息圖用于跟蹤的可旋轉(zhuǎn)體積式存儲(chǔ)盤的格式化如在此所闡述的那樣，微全息圖可以被存儲(chǔ)在使用多個(gè)垂直的層并且在每層沿著 螺旋軌道的可旋轉(zhuǎn)的盤中。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的格式對(duì)于系統(tǒng)性能和成本可以具有很大的影 響。例如，在相鄰層中微全息圖的相鄰層的鄰近可能導(dǎo)致微全息圖之間的串?dāng)_。這個(gè)問題 隨著盤中層數(shù)的增加而加劇。圖28示出格式2800通過在介質(zhì)上兩個(gè)徑向方向的螺旋中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來克服不同層 之間的數(shù)據(jù)不連續(xù)，該介質(zhì)諸如是可旋轉(zhuǎn)的盤。例如，微全息圖被存儲(chǔ)在向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋中 的一個(gè)層2810上。在該層2810的末端，通過聚焦在盤中的以相反方向旋轉(zhuǎn)的螺旋的另一 層2820，數(shù)據(jù)以最小的間隔連續(xù)。例如2830的相鄰層可以在開始位置和方向上繼續(xù)交替。 以這種方式，傳感器頭返回到先前的螺旋2810開始的位置的時(shí)間被消除。當(dāng)然，如果希望 在與先前的螺旋相同的開始點(diǎn)上開始，當(dāng)檢測(cè)器回到開始點(diǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)可以在先存儲(chǔ)并以所 期望的系統(tǒng)速率被讀出。可替換地，不同組的層具有一個(gè)開始位置和/或前進(jìn)方向，而其它 組的層具有另一開始位置和/或前進(jìn)方向。通過在同一方向上前進(jìn)的螺旋之間提供間隔， 在相鄰層中的反向螺旋還可以減小層與層之間的串?dāng)_量?，F(xiàn)在還參考圖29，串?dāng)_還可以通過改變每個(gè)螺旋的開始點(diǎn)或相位來減小。圖29示 出包括多個(gè)潛在的微全息圖軌道開始/結(jié)束點(diǎn)2910A-2910G的格式2900。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，雖 然八個(gè)(8)軌道開始/結(jié)束點(diǎn)被示出，但任何合適的數(shù)字，更大的或更小的，都可以被使用。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，每層的相位或開始/結(jié)束點(diǎn)可以交替改變。層與層之間的串?dāng)_可 通過改變不同層上的數(shù)據(jù)螺旋的結(jié)束點(diǎn)來減小。即，當(dāng)?shù)谝粚釉邳c(diǎn)2910A開始并且向內(nèi)螺 旋到點(diǎn)2910H，下一層可在點(diǎn)2910H開始并且向外螺旋到點(diǎn)2910D，然后在那里例如向內(nèi)螺 旋的下一層開始。當(dāng)然，也可以使用其它特定的開始/結(jié)束點(diǎn)分組。因此，微全息圖可以以螺旋軌道的形式存儲(chǔ)在層中，該螺旋軌道在不同層上以不 同的方向螺旋以便減小讀取/寫入檢測(cè)器頭移動(dòng)到下一螺旋所需要的時(shí)間，該下一螺旋例 如是下一層的開始點(diǎn)。在間隔期間當(dāng)檢測(cè)器頭從一層移動(dòng)到另一層時(shí)，一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器可以被用于保持一致的數(shù)據(jù)流給用戶或系統(tǒng)。當(dāng)檢測(cè)器頭移動(dòng)到下一螺旋層時(shí)，來自 先前的數(shù)據(jù)層的被存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)可以被讀取。層與層之間的串?dāng)_可以通過相鄰 或不同層上的反向螺旋而減小。層與層之間的串?dāng)_還可以通過改變每層的相位或開始點(diǎn)以 及改變不同層上的數(shù)據(jù)螺旋的結(jié)束點(diǎn)而減小。在不同層上待連續(xù)讀取的該開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn) 可以被間隔開，從而在聚焦到數(shù)據(jù)的下一連續(xù)層上所需的時(shí)間期間避免不必要或擴(kuò)展的數(shù) 據(jù)中斷。在一個(gè)實(shí)施例中，橢圓形微全息圖被用作體積式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的格式。換句話說， 提供自跟蹤微全息圖。有利地，使用橢圓形微全息圖可以允許微全息圖的大小小于在至少 一個(gè)橫向尺寸上的再現(xiàn)激光光斑的大小。為了跟蹤的目的，橢圓形微全息圖被用于通過檢 測(cè)反射形狀來確定軌道取向。基于反射光的微分信號(hào)可被用于增加系統(tǒng)魯棒性?，F(xiàn)在還參考圖30，在一位全息存儲(chǔ)介質(zhì)中，寫入格式微全息圖的方式與寫入數(shù)據(jù) 全息圖的方式一樣，都是通過局部地調(diào)制周期結(jié)構(gòu)中的折射率。微全息圖產(chǎn)生讀取激光束 的部分反射。當(dāng)沒有微全息圖時(shí)，讀取激光穿過局部區(qū)域。通過檢測(cè)反射光，驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生指示內(nèi)容是否為1或0的信號(hào)。在圖30所示的情況下，一位實(shí)質(zhì)上是一個(gè)圓形微全息圖3010， 該圓形微全息圖30410的大小由寫入激光光斑的大小確定。因?yàn)槲⑷D寫入過程遵循激 光的高斯空間曲線，所以微全息圖位的空間曲線也是高斯形式的。高斯曲線趨向于具有實(shí) 質(zhì)上在光束腰(或光斑直徑)外的能量。為了減少來自鄰近位(微全息圖1，2，3，4和5)的 干擾，位間隔(兩個(gè)位之間的間距dt)可能需要為該激光光斑大小的三倍。因此，層上的內(nèi) 容密度實(shí)際上遠(yuǎn)小于CD或DVD層上的內(nèi)容密度。與圓形格式關(guān)聯(lián)的另一可能的缺點(diǎn)與跟 蹤相關(guān)聯(lián)，其中介質(zhì)盤在方向3020上旋轉(zhuǎn)。還參考圖30，期望激光光斑在讀取位1后移動(dòng) 到位2。然而，因?yàn)槲⑷D位1是對(duì)稱的，所以驅(qū)動(dòng)器沒有另外的信息來指示包括位1和 2的軌道3030的方向。因此，該驅(qū)動(dòng)器可使得激光非故意地偏離到另一軌道3040，3050，例 如位4或位5?，F(xiàn)在還參考圖31，為了有助于校正潛在的軌道未對(duì)準(zhǔn)，微全息圖光斑形狀可以為 非圓形或非對(duì)稱形，以使得激光頭可以確定軌道取向。為了使位間隔小于在至少一個(gè)橫 向方向上的讀取激光光斑大小3110，沿著軌道3130，3140，3150形成具有高反射率的橢圓 形微全息圖3120。值得注意的是，相比之下，諸如CD和DVD的單層格式使用橢圓形凹陷 (pit)，該凹陷產(chǎn)生導(dǎo)致相對(duì)低反射率的干涉。為了寫入如圖31所示的格式，介質(zhì)盤被沿著 軌道(諸如3130)旋轉(zhuǎn)并且根據(jù)在局部卷中是希望反射還是不希望反射來開啟或關(guān)閉寫入 激光。換句話說，在曝光過程中該介質(zhì)相對(duì)于該激光光斑是提前的，因此曝光了該介質(zhì)的被 拉伸的部分。橢圓形微全息圖通過寫入激光被開啟的時(shí)間長(zhǎng)度、前進(jìn)或旋轉(zhuǎn)速度以可控制 的長(zhǎng)度被寫入。這有利地用于消除當(dāng)逐點(diǎn)寫入時(shí)使寫入激光快速地以脈沖方式工作的需 要。當(dāng)讀取激光被聚焦在橢圓形微全息圖上時(shí)，該圓形高斯激光光斑在沿軌道取向方向上 具有強(qiáng)于沿著垂直于軌道取向方向上的反射強(qiáng)度。由該微全息圖所反射的信號(hào)不再是完美 的圓形(例如參見圖25A-25C)，并且諸如象限檢測(cè)器的檢測(cè)器可以被用于確定反射光束的 形狀并且因此確定軌道方向，該軌道方向然后被用作反饋以幫助激光頭保持在軌道上。為 了增加系統(tǒng)的靈敏度，還可以結(jié)合傳統(tǒng)的CD/DVD格式方法，諸如通過使用基于反射的微分 信號(hào)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，沿著介質(zhì)內(nèi)部的軌道提供橢圓形微全息圖用于體積式數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)物理格式。該格式微全息圖可以對(duì)數(shù)據(jù)本身編碼，或?qū)︻~外數(shù)據(jù)編碼，所述額外數(shù)據(jù) 可選地記錄在不同位置上、或協(xié)同定位但以與最初的指示數(shù)據(jù)的微全息圖不同的角度和/ 或不同的波長(zhǎng)記錄。在記錄介質(zhì)提供非線性光學(xué)響應(yīng)(即閾值響應(yīng))的情況下，橢圓標(biāo)記 的寬度(短緯度)可以被進(jìn)一步減小，因而進(jìn)一步增加層的容量。應(yīng)該理解，此處所述的格式化系統(tǒng)和方法并不限于使用非線性和/或閾值響應(yīng)材 料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是在一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法中具有廣泛應(yīng)用，包括 諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的使用線性響應(yīng)材料的那些體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和 方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。使用獨(dú)立的全息部件對(duì)可旋轉(zhuǎn)的體積盤格式化可替換地，或除了自跟蹤指示數(shù)據(jù)的微全息圖之外，獨(dú)立的跟蹤元件可以被組合 到介質(zhì)中。在不主動(dòng)聚焦來保持激光光斑被聚焦到正確的層并且保持激光頭在正確的軌道 上的情況下，在介質(zhì)盤中存儲(chǔ)微米和亞微米大小的特征被證實(shí)在商業(yè)上是不實(shí)用的，這至 少部分地是因?yàn)槲锢砩系南拗疲ǖ⒉幌抻诒砻娲植诙群蛣澓邸?br> 22
單層存儲(chǔ)格式(例如CD，DVD)使用反射的非對(duì)稱光束用于聚焦，以及三光束機(jī) 制用于跟蹤。然而，體積式存儲(chǔ)介質(zhì)并不包括介質(zhì)中在數(shù)據(jù)記錄層面上高反射的層。在 可記錄或可重寫的CD和DVD格式版本中，軌道或溝槽是預(yù)制的，因而當(dāng)寫入數(shù)字內(nèi)容時(shí) 激光頭跟隨軌道。美國(guó)公開專利申請(qǐng)?zhí)?001/0030934和2004/0009406以及美國(guó)專利號(hào) 6，512，606——它們中的每一個(gè)的全部公開內(nèi)容都通過全文引用的方式結(jié)合于此——建議 在一位全息介質(zhì)中預(yù)制軌道，以使得激光頭能夠在內(nèi)容寫入過程中跟隨該軌道。該軌道還 可以在讀取過程中被激光頭所跟隨。
在一個(gè)實(shí)施例中，軌道預(yù)制和/或離軸微全息圖被用于對(duì)跟蹤數(shù)據(jù)(例如深度和 半徑位置信息)進(jìn)行編碼。更特別地，在體積式存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)微全息位之前，以離軸微全 息光柵編碼的軌道在該介質(zhì)中的不同深度和位置上被預(yù)記錄。該跟蹤微全息圖可以被取向 為產(chǎn)生入射激光束的法線方向的反射。該取向角與跟蹤微全息圖的深度和半徑相關(guān)，使得 該跟蹤微全息圖用作檢查點(diǎn)。在讀取或?qū)懭脒^程中，該跟蹤微全息圖將入射光反射離開光 學(xué)法向軸，這可以使用例如單獨(dú)的檢測(cè)器來檢測(cè)?；趯?duì)離軸的、成角度的反射的檢測(cè)來確 定在盤中當(dāng)前位置的聚焦深度和半徑。因此，預(yù)制的微全息圖可以被用于為關(guān)于光學(xué)頭位 置的驅(qū)動(dòng)器提供反饋信號(hào)。精確定位級(jí)和寫入激光適用于在全息介質(zhì)中寫入軌道。每個(gè)軌道可以在介質(zhì)內(nèi)以 不同的半徑和/或深度螺旋。當(dāng)然，還可以使用其它配置，包括圓形或基本上同心的軌道。 數(shù)字位通過沿每個(gè)軌道形成微全息圖而被寫入。例如通過聚焦高功率激光以局部地改變介 質(zhì)的折射率，可以形成軌道。該局部的折射率調(diào)制從入射的被聚焦的光產(chǎn)生部分反射到跟 蹤檢測(cè)器并提供有關(guān)該軌道的信息。相反地，如在此所述的那樣，該軌道可以被寫入全息主 體并且可選地復(fù)制到介質(zhì)設(shè)備(例如盤)中。圖32示出盤的形式的介質(zhì)3200可以被旋轉(zhuǎn)以使得寫入或讀取頭跟隨預(yù)編程的軌 道。基本上鄰近于該介質(zhì)的激光頭將光束3210聚焦在局部區(qū)域以促使在該介質(zhì)中寫入該 軌道。光束3210垂直于介質(zhì)。所形成的微全息圖被用于將軌道位置編碼為離軸角度。從 該介質(zhì)的另一側(cè)射入的第二激光束3220與激光束3210 —樣照射到相同的卷上。光束3220 偏離盤的法向軸。兩個(gè)光束3210,3220相干涉并且形成偏離介質(zhì)法向軸的微全息圖3230。 該離軸角可以被用于對(duì)該軌道的物理或邏輯位置、即深度或半徑進(jìn)行編碼。相關(guān)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員可以理解，微全息圖3230的離軸角①取決于光束3220的離軸角①，其中光束 3210垂直于該介質(zhì)3200。因此，通過改變射入的光束3220的角度，可以對(duì)所形成的全息圖 的位置進(jìn)行編碼。光束3210可以采用連續(xù)波的形式以寫入連續(xù)的軌道，或采用脈沖的形式。當(dāng)為脈 沖的形式時(shí)，脈沖重復(fù)率確定在內(nèi)容寫入和/或讀取期間軌道位置被檢查到的頻率?？商?換地，或除此之外，具有可變重復(fù)率或許多脈沖的微全息圖脈沖串可附加于或替代角度相 關(guān)性地被來用于對(duì)軌道位置信息編碼。然而，在使用該微全息圖寫入光束的脈沖使得該脈 沖重復(fù)率或許多脈沖指示軌道位置的情況下，需要讀取多于一個(gè)的跟蹤微全息圖以確定有 用的定位信息。再回到使用角度相關(guān)性的方式上，在內(nèi)容的寫入和讀取過程期間，預(yù)制的離軸微 全息圖3230反射垂直于該介質(zhì)離軸方向的入射激光束3210'以提供關(guān)于該軌道的信息。 可以對(duì)諸如版權(quán)信息之類的其它信息可選地進(jìn)行編碼。在這種情況下，該離軸光束可以在該介質(zhì)中指示位置的角度被調(diào)制以對(duì)這類其它數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼?，F(xiàn)在還參考圖33，當(dāng)垂直 于介質(zhì)軸的入射光束3210'被聚焦到局部預(yù)寫入的跟蹤微全息圖3230上時(shí)，該跟蹤微全 息圖3230部分地反射與用在微全息圖記錄過程中的第二激光束(例如圖32所示的光束 3220)具有類似方向和空間曲線的光作為光束3310。離軸傳感器或傳感器陣列可以被用于 檢測(cè)反射的成角度光束3310并且確定入射光束3210'的聚焦光斑的位置。因此，軌道和/或其它信息可以被編碼到預(yù)制的離軸微全息圖中。在離軸角光束 被用作編碼器的情況下，光學(xué)驅(qū)動(dòng)器可以通過讀取單個(gè)跟蹤微全息圖來確定被聚焦的入射 光束的位置。所收集的信息可以被用于聚焦和跟蹤，例如被提供給類似于圖27中所示的聚 焦/跟蹤系統(tǒng)。例如，該離軸信號(hào)可以被用于確定該入射光是否在適當(dāng)?shù)纳疃纫约斑m當(dāng)?shù)?透鏡是否被用于校正與該深度相關(guān)的球面像差。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)微全息圖可以包括離軸和/或離心的部件?，F(xiàn)在還 參考圖34A，諸如相位掩膜或光柵的全息衍射單元將入射光束分為用于寫入/讀取的主光 束3410和至少一個(gè)用于跟蹤的離軸光束3420。該離軸光束3420的傳播角0與介質(zhì)3400 中的離軸、離心跟蹤微全息圖3430 —致，使得被反射的光束沿著入射離軸光束3420的方向 傳播回來。在這種情形下，可以不需要并非物鏡的額外的集光光學(xué)元件。然而，微全息圖 3430的離軸角0是固定的并且微全息圖脈沖重復(fù)率或脈沖數(shù)調(diào)制的使用對(duì)于索引軌道位 置可能是必需的。圖32-34A示出一個(gè)離軸微全息圖。可替換地，數(shù)據(jù)微全息圖可以以兩個(gè)離軸微全 息圖格式化，每一側(cè)一個(gè)。在圖34B中示出3個(gè)交疊的微全息圖的寫入。該微全息圖數(shù)據(jù) 被參考光束3440和沿與該參考光束同軸方向的反向傳播的數(shù)據(jù)光束3450寫入。兩個(gè)離軸 微全息圖通過相同參考光束3440和離軸寫入光束3460,3470之間的干涉而被寫入。在讀取過程中(圖34C)，參考光束3440'用作讀取光束。該三個(gè)微全息圖已經(jīng)被 存儲(chǔ)在一個(gè)位置中。因此，參考光束3440'將在三個(gè)方向被衍射來自數(shù)據(jù)微全息圖的反 向反射3482，以及來自兩個(gè)離軸微全息圖的側(cè)面反射3484,3486。當(dāng)由兩個(gè)側(cè)面反射形成 的平面垂直于微全息圖數(shù)據(jù)軌道方向時(shí)，該兩個(gè)側(cè)面反射作為用于跟蹤的指示器。應(yīng)該理解，此處所述的跟蹤和聚焦系統(tǒng)和方法并不限于使用非線性和/或閾值響 應(yīng)材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是在一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法中具有廣泛應(yīng)用， 所述體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法包括諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的使用線性響 應(yīng)材料的那些體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。預(yù)記錄介質(zhì)的分批復(fù)制光學(xué)復(fù)制很好地適用于分布大容量數(shù)字信息，其中該數(shù)字信息被以微全息圖的形 式記錄在支持介質(zhì)中。與基于頁面的全息方法相反，對(duì)于使用微全息方法用于光學(xué)復(fù)制的 工業(yè)過程是期望的。使用線性材料的光學(xué)復(fù)制的一個(gè)問題是，在光學(xué)復(fù)制系統(tǒng)中任何不希 望的反射將產(chǎn)生不希望的全息圖。因?yàn)樵诠鈱W(xué)復(fù)制中通常涉及高功率激光，所以那些不希 望的全息圖可能顯著地干擾指示數(shù)據(jù)的和/或格式化的全息圖。另外，記錄在線性材料中 的全息圖的強(qiáng)度將直接與記錄激光束的功率密度的比率成比例。因?yàn)樵摫嚷史浅２煌?， 全息圖將是弱的并且大量的動(dòng)態(tài)范圍(該材料的記錄能力)將被不希望地消耗。再次，這 個(gè)問題能夠通過使用非線性光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)而被解決?，F(xiàn)在參考圖35，36和37，所示出的是適用于與非線性光學(xué)響應(yīng)介質(zhì)一起使用的光學(xué)復(fù)制技術(shù)的實(shí)施。圖35示出用于制備主介質(zhì)的系統(tǒng)，圖36示出用于制備共軛主介質(zhì)的系 統(tǒng)以及圖37示出用于制備拷貝介質(zhì)以例如用于分布的系統(tǒng)。首先參考圖35，所示出的是用 于記錄主介質(zhì)3510的系統(tǒng)3500。在所示的實(shí)施例中，主介質(zhì)3510采用光學(xué)非線性響應(yīng)材 料模制的盤、諸如本文所述的那些盤的形式。主全息介質(zhì)3510通過形成一個(gè)接著一個(gè)的微 全息圖3520的陣列而被記錄。系統(tǒng)3500包括光學(xué)耦合到分光鏡3552的激光器3550。激 光器3550可以采用532nm、lOOmw CW、單縱向模式、腔內(nèi)加倍的二極管泵浦固態(tài)Nd YAG激光 器的形式，其中分光鏡3552采用例如偏振立方體分光鏡的形式。聚焦光學(xué)元件3532,3542 被用于將分離的光束3530，3540聚焦到介質(zhì)3510中的相同卷上，其中光束3530，3540反向 傳播，相干涉并且形成干涉帶圖案，這引起微全息圖形成，如上所述。聚焦光學(xué)元件3532， 3542可以采用例如高數(shù)值孔徑非球面透鏡的形式。光間(shutter) 3554用于選擇性地讓光 束3530穿過介質(zhì)3510，以對(duì)數(shù)據(jù)編碼和/或促使微全息圖3520的有序的形成。光間3554 可以采用例如機(jī)械的、電光的或聲光的光閘形式，所述光閘具有大約2. 5ms的窗口時(shí)間。為了使微全息圖在特定的目標(biāo)卷中形成，聚焦光學(xué)元件3532,3542被驅(qū)動(dòng)以選擇 性地聚焦到離旋轉(zhuǎn)介質(zhì)——諸如盤——3510的中心不同的半徑上。也就是說，聚焦光學(xué) 元件3532，3542以離旋轉(zhuǎn)介質(zhì)——諸如盤——3510的中心不同的半徑橫向地轉(zhuǎn)移聚焦區(qū) 域。該介質(zhì)3510由旋轉(zhuǎn)該介質(zhì)的精確定位級(jí)3556支持，并且允許將聚焦的光束3530，3540 垂直對(duì)準(zhǔn)在介質(zhì)3520中的不同垂直層上。角度定位通過在合適的時(shí)間選擇性地開啟光閘 3554來控制。例如，步進(jìn)電機(jī)或空氣支承軸可被用于旋轉(zhuǎn)介質(zhì)3510，使得該光間可以在對(duì) 應(yīng)于旋轉(zhuǎn)介質(zhì)3510的不同角度位置的各個(gè)時(shí)間被選擇性地開啟和關(guān)閉?，F(xiàn)在參考圖36，所示出的是系統(tǒng)3600的方框圖。系統(tǒng)3600包括光源3610。光源 3610可以采用532nm、90W、lkHz重復(fù)率脈沖的Nd: YAG激光器的形式，例如商業(yè)上可獲得的 Coherent Evolution model 90。光源3610穿過共軛主介質(zhì)3620照射主介質(zhì)3510。在所 示的實(shí)施例中，共軛主介質(zhì)3620采用諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333中所描述的光學(xué)線 性響應(yīng)材料模制盤的形式，該美國(guó)專利的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。通過穿過共軛 主介質(zhì)3620快速將主介質(zhì)3510曝光于光源3610的射線3615下，來自主介質(zhì)3510的反射 與直接來自光源3610的射線相干涉以在共軛主介質(zhì)3620中形成干涉帶圖案。形成在共軛 主介質(zhì)3620中的該全息圖案不同于形成在主介質(zhì)3510中的圖案，但是替代地指示來自主 介質(zhì)3510的反射。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，整個(gè)主介質(zhì)3510和共軛主介質(zhì)3620對(duì)可以被 閃光(flash)同時(shí)曝光，或被分批同時(shí)曝光?？商鎿Q地，如橫向箭頭3618所示，射線3615 可以機(jī)械地掃描主介質(zhì)/共軛主介質(zhì)對(duì)。圖37展示了系統(tǒng)3700。類似于系統(tǒng)3600，系統(tǒng)3700包括光源3710。光源3710可以 采用532nm、90W、lkHz重復(fù)率脈沖的Nd:YAG激光器的形式，例如商業(yè)上可獲得的Coherent Evolution model 90。光源3710穿過分布介質(zhì)3720照射共軛主介質(zhì)3620。在所示的實(shí) 施例中，介質(zhì)3720——如主介質(zhì)3510和共軛主介質(zhì)3620那樣——采用諸如本文所述的光 學(xué)非線性響應(yīng)材料模制盤的形式。更特別地，光源3710發(fā)射射線3715穿過分布介質(zhì)3720 到共軛主介質(zhì)3620中。在共軛主介質(zhì)3620中的折射率改變產(chǎn)生反射，該折射率改變對(duì)應(yīng) 于來自微全息圖陣列3520 (圖35，36)的反射。這些反射再次穿過分布介質(zhì)3720，在那里這 些反射與反向傳播的射線3715相干涉以形成指示微全息圖陣列3730的干涉帶圖案。在光 射線3715和射線3615在方向和波長(zhǎng)上基本相同的情況下，陣列3730對(duì)應(yīng)于陣列3520 (圖35，36)，因此將主介質(zhì)3510復(fù)制為分布介質(zhì)3720。整個(gè)共軛主介質(zhì)3620和分布介質(zhì)3720 對(duì)可以被閃光同時(shí)曝光，或被分批同時(shí)曝光?？商鎿Q地，如橫向箭頭3718所示，射線3715 可以掃描共軛主介質(zhì)/分布介質(zhì)對(duì)。應(yīng)該理解，系統(tǒng)3500，3600和3700僅作為示例，并且設(shè)置中的幾種變化都將產(chǎn)生 類似的結(jié)果。另外，主介質(zhì)、共軛主介質(zhì)和分布介質(zhì)不需要由相同的材料制成，并且可以由 線性和非線性材料的組合制成?？商鎿Q地，主介質(zhì)、共軛主介質(zhì)和分布介質(zhì)都例如可以由閾 值響應(yīng)材料形成。現(xiàn)在還參考圖38，在不同的實(shí)施3800中，最終生成分布介質(zhì)3810的主介質(zhì)可以 采用帶子(tape)的形式，具有孔徑、或孔、或至少基本上透明的區(qū)域?？商鎿Q地，最終生成 分布介質(zhì)3810的主介質(zhì)可以采用空間光調(diào)制器的形式，具有像素或孔徑的二維陣列。在 任一種方式中，系統(tǒng)3800包括激光器3820，該激光器3820可以采用532nm、Q切換的高功 率(諸如90W，1kHz重復(fù)率脈沖的)Nd:YAG激光器的形式，諸如商業(yè)上可獲得的Coherent Evolution model 90。激光器3820被光學(xué)地耦合到分光鏡3830上，該分光鏡可以采用例 如偏振立方體分光鏡的形式。因此，分光鏡3830產(chǎn)生第一光束3830和第二光束3840，該第 一光束3830和第二光束3840以適合形成如上所述指示存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的微全息圖3815陣列的 方式在介質(zhì)3810的特定卷中反向傳播。更特別地，光束3840通過調(diào)節(jié)光學(xué)元件3845被傳 送到介質(zhì)3810中。光束3850通過調(diào)節(jié)光學(xué)元件3855被傳送到介質(zhì)3810中。調(diào)節(jié)光學(xué)元件3845，3855可以采用適合于將激光束轉(zhuǎn)化為一系列或二維陣列的 聚焦光斑的微透鏡陣列的形式。在該透鏡具有高的數(shù)值孔徑的情況下，可以通過將介質(zhì)以 足夠小的增量移動(dòng)使得由曝光產(chǎn)生交錯(cuò)陣列來實(shí)現(xiàn)密集的壓縮。因此，調(diào)節(jié)光學(xué)元件3845， 3855將反向傳播光束3840,3850聚焦到介質(zhì)3810的單層中的二維陣列的聚焦點(diǎn)中。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)方面，該點(diǎn)陣列對(duì)應(yīng)于在整個(gè)層中被記錄的0和1的數(shù)字陣列。因此，通過激 發(fā)激光器3850，由在介質(zhì)3810的單層中形成微全息圖陣列的光斑的干涉帶將所有數(shù)字0或 1構(gòu)成的層記錄在該介質(zhì)3810的單層中。這可以具有特殊的用處，其中該介質(zhì)采用如本文 描述的光學(xué)非線性響應(yīng)材料盤的形式。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，帶子或空間光調(diào)制器3860可以被用于提供記錄在介質(zhì) 3810的單層中的不同數(shù)據(jù)。帶子或空間光調(diào)制器3860可以包括一系列孔徑或孔或孔徑或 孔陣列?？讖降拇嬖诨虿淮嬖诳梢詫?duì)應(yīng)于相應(yīng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字狀態(tài)。也就是說，根據(jù)微全 息圖是否被記錄，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)，缺乏孔徑的區(qū)域選擇性地阻止光束3840。在任一種情況下，每次記錄一層數(shù)據(jù)且僅記錄在記錄介質(zhì)的一個(gè)區(qū)域中。例如，使 用定位級(jí)3870，介質(zhì)3810可以被提前或被旋轉(zhuǎn)多次以記錄整個(gè)層。例如，同樣使用定位級(jí) 3870，該介質(zhì)可以向下或向上移動(dòng)以記錄其它層。因此，可以使用對(duì)主介質(zhì)的大量照射以記錄中間的或共軛的主介質(zhì)。也可以使用 對(duì)主介質(zhì)或共軛主介質(zhì)的大量照射以在分布介質(zhì)中記錄數(shù)據(jù)。帶子或空間光調(diào)制器可以被 用作主介質(zhì)以記錄分布介質(zhì)。而且，被記錄的全息圖的衍射效率(強(qiáng)度)可獨(dú)立于記錄激 光束功率密度的比率。預(yù)格式化的介質(zhì)如上所述，全息介質(zhì)盤可以以指示數(shù)據(jù)狀態(tài)的微全息圖陣列的方式被記錄。這些 陣列可以基本上遍及由光學(xué)非線性或閾值響應(yīng)記錄材料制成的介質(zhì)的所有卷。在一個(gè)實(shí)施
26例中，特定數(shù)據(jù)(例如數(shù)據(jù)的交替改變的狀態(tài))通過擦除或不擦除某個(gè)微全息圖而被記錄 在預(yù)格式化的介質(zhì)中。可以通過使用具有足夠聚焦能量的單激光束將微全息圖的卷提升到 高于閾值條件來實(shí)現(xiàn)擦除，例如加熱到接近組成的聚合物基質(zhì)的??；來實(shí)現(xiàn)擦除。更特別地，數(shù)據(jù)被記錄到預(yù)格式化的介質(zhì)(例如在光學(xué)非線性響應(yīng)材料中指示單 數(shù)據(jù)狀態(tài)的微全息圖陣列，例如全0或全1)可以通過擦除或不擦除所選擇的預(yù)記錄的或預(yù) 格式化的微全息圖來完成。微全息圖可以通過在其上聚焦一個(gè)或多個(gè)激光束來被有效地擦 除。在光束傳遞的能量超過寫入閾值強(qiáng)度的情況下，如在上面所討論的那樣，微全息圖被 擦除。因此，閾值條件可同樣需要被滿足以首先形成目標(biāo)微全息圖。該光束可以從傳統(tǒng)的 二極管激光器中發(fā)出，類似于傳統(tǒng)地用在CD和DVD技術(shù)中所使用的光束。圖39示出系統(tǒng) 3900，其中通過在預(yù)格式化的陣列中聚焦預(yù)先提供的微全息圖并且選擇性地擦除對(duì)應(yīng)于被 寫入的位的那些全息圖，數(shù)據(jù)被單束激光束記錄。更特別地，激光束3910通過聚焦光學(xué)元件3920被聚焦到包含預(yù)制的微全息圖 (未示出)的介質(zhì)3930中的目標(biāo)卷3940上。擦除目標(biāo)全息圖的實(shí)際機(jī)構(gòu)可以與用于首先 形成該全息圖的機(jī)構(gòu)相似。例如，通過使用單入射光束使任意之前不受影響的部分卷單元 (即最初干涉帶之間的區(qū)域)經(jīng)歷折射率改變從而導(dǎo)致帶圖案的破壞，可以擦除預(yù)格式化 的全息圖，因而產(chǎn)生連續(xù)折射率的區(qū)域。此外，由于不需要干涉，激光器不必是單縱向模式， 這使得微全息數(shù)據(jù)設(shè)備的讀取和記錄激光器有利地簡(jiǎn)化以及潛在地相對(duì)廉價(jià)。可選地，序列號(hào)可以被可選地記錄在該介質(zhì)中。例如，該序列號(hào)可以被用于跟蹤可 記錄介質(zhì)的所有權(quán)以促進(jìn)版權(quán)保護(hù)。該序列號(hào)可以以促進(jìn)對(duì)其的光學(xué)檢測(cè)的方式被可選地 記錄。該序列號(hào)可以在使用空間光學(xué)調(diào)制器的數(shù)據(jù)復(fù)制之前、或基本上同時(shí)、或之后被可選 地記錄在介質(zhì)中的預(yù)定區(qū)域內(nèi)。這樣的用于微全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)配置的預(yù)格式化的非線性記錄格式可以促進(jìn)實(shí)現(xiàn)低 成本的微全息記錄系統(tǒng)。在介質(zhì)的單面上具有光學(xué)元件的情況下，還可以使用簡(jiǎn)化的光學(xué) 頭。另外，非單縱向模式激光器可以被用于記錄數(shù)據(jù)。此外，因?yàn)閮H使用單個(gè)光束，也可以 實(shí)現(xiàn)用于微全息系統(tǒng)的振動(dòng)容許偏差記錄系統(tǒng)。應(yīng)該理解，此處所述的預(yù)格式化系統(tǒng)和方法并不限于使用非線性和/或閾值響應(yīng) 材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是在一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法中具有廣泛應(yīng)用，該 體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法包括諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的那些使用線性響 應(yīng)材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。再現(xiàn)微全息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)圖40示出系統(tǒng)4000。系統(tǒng)4000適用于檢測(cè)諸如旋轉(zhuǎn)盤介質(zhì)之類的介質(zhì)中特定區(qū) 域處的微全息圖存在與否。系統(tǒng)4000可以被用于使用本文所述的跟蹤和聚焦機(jī)構(gòu)來選擇 卷。在所示的實(shí)施例中，激光束4010穿過分光鏡4050，通過聚焦光學(xué)元件4020被聚集以射 入介質(zhì)盤4040中的目標(biāo)卷4030。光束4010可以從傳統(tǒng)激光二極管中射出，諸如在⑶和 DVD播放器中所使用的激光二極管。此類激光器可以采用例如基于GaAs或GaN的二極管激 光器的形式。分光鏡4050可以采用例如偏振立方體分光鏡的形式。聚焦光學(xué)元件4020可 以采用例如高數(shù)值孔徑聚焦物鏡的形式。當(dāng)然，其它的結(jié)構(gòu)也是可行的。不管特定情況如何，在微全息圖在目標(biāo)卷4030中存在的情況下，光束4010通過光 學(xué)元件4020被反射回到分光鏡4050。分光鏡4050重新將該反射導(dǎo)向檢測(cè)器4060，該檢測(cè)器4060檢測(cè)反射的存在與否。檢測(cè)器4060可以采用被象限檢測(cè)器所包圍的光電二極管的 形式，該光電二極管諸如是商業(yè)上可獲得的HamamatsuSi Pin photodiode model S6795。應(yīng)該理解，此處所述的數(shù)據(jù)再現(xiàn)系統(tǒng)和方法并不限于使用非線性和/或閾值響應(yīng) 材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是在一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法中具有廣泛應(yīng)用，所 述體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法包括諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的那些使用線性 響應(yīng)材料的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。收益保護(hù)預(yù)記錄光學(xué)介質(zhì)的盜版、甚至隨意復(fù)制是對(duì)娛樂和軟件行業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失 的重要根源。具有高速(諸如高達(dá)177Mbps)數(shù)據(jù)傳輸率的可記錄介質(zhì)的獲得使拷貝包含 具有版權(quán)的音樂或故事片的CD或DVD變得很容易。在軟件行業(yè)中，內(nèi)容提供者經(jīng)常使用產(chǎn) 品激活碼以試圖減少軟件的盜版。然而，盤上的產(chǎn)品激活碼和數(shù)據(jù)并不是唯一相關(guān)聯(lián)的而 且軟件的若干拷貝能夠被安裝在眾多的機(jī)器上，而很少有本法或沒有辦法檢測(cè)多個(gè)拷貝或 防止同時(shí)使用。在傳統(tǒng)的預(yù)記錄光學(xué)介質(zhì)中，諸如CD或DVD中，在注射成形過程期間，通過將相應(yīng) 的數(shù)據(jù)壓印到該介質(zhì)中對(duì)預(yù)記錄的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)制。該過程可以被用于將數(shù)據(jù)從單個(gè)主盤復(fù) 制到幾萬張盤上，這本質(zhì)上就限制了唯一識(shí)別各個(gè)盤的能力。已經(jīng)做出許多嘗試來提供額 外的設(shè)備和過程以在模制過程后標(biāo)記每張盤。然而，這些過程通常需要在模制的盤上記錄 新數(shù)據(jù)或從中擦除數(shù)據(jù)以標(biāo)記該盤。例如已經(jīng)嘗試使用高功率激光器以能被驅(qū)動(dòng)器讀取的 方式“標(biāo)記”該盤。然而，盤上的數(shù)據(jù)比激光聚焦成的光斑小很多，使得這些標(biāo)記通常比該 數(shù)據(jù)大很多并且不易于被驅(qū)動(dòng)器解讀。此外，被用于分布預(yù)記錄的內(nèi)容的傳統(tǒng)的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、諸如DVD通常具有 足夠容量以容納最多兩個(gè)全長(zhǎng)的故事片。通常，內(nèi)容提供者使用該容量來容納同一內(nèi)容的 兩個(gè)不同觀看格式，例如傳統(tǒng)的4:3格式與流行于當(dāng)前的電視模式的16:9格式。根據(jù)本發(fā)明的一位微全息系統(tǒng)可以被用于提供多個(gè)故事片，諸如在單張CD大小 的盤上高達(dá)多于50個(gè)獨(dú)立的故事片。在一個(gè)實(shí)施例中，每一張盤被標(biāo)記有單獨(dú)唯一的識(shí)別 號(hào)，或基本上唯一的識(shí)別號(hào)，該標(biāo)識(shí)號(hào)被嵌入數(shù)據(jù)中并可通過全息驅(qū)動(dòng)器讀取。這通過以光 學(xué)方式復(fù)制全息數(shù)據(jù)變得很容易。唯一識(shí)別每個(gè)大容量盤的能力能夠?qū)崿F(xiàn)一種用于傳送內(nèi) 容的新的商業(yè)模式，例如其中每張盤可以包括多個(gè)故事片，這些故事片被分組為不同類別 (諸如流派，導(dǎo)演，男女主演)。在該實(shí)施例中，消費(fèi)者可以獲得預(yù)記錄盤，諸如通過購(gòu)買方式。成本與向用戶提供 到一個(gè)內(nèi)容要素、諸如一個(gè)故事片的訪問的傳統(tǒng)介質(zhì)相當(dāng)介質(zhì)讓用戶訪問。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)方面，消費(fèi)者可以通過諸如購(gòu)買隨后激活包含在盤上的另外的內(nèi)容、諸如另外的故事 片等。這可以通過內(nèi)容提供者發(fā)布與編碼在特定盤或預(yù)估的(discreet) —組盤上的標(biāo)識(shí) 碼相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)訪問碼來完成。在盤序列號(hào)是不可拷貝的情況下，該訪問碼不適用于觀看 另一個(gè)、不同序列號(hào)的盤上的盜版內(nèi)容。此外，可以鼓勵(lì)消費(fèi)者基于嵌入在格式化可記錄盤上的序列號(hào)拷貝盤(例如通過 再現(xiàn)數(shù)據(jù)和在另一個(gè)類似的介質(zhì)盤上重新復(fù)制)和接收他們自己的訪問碼。以此方式，用 戶到用戶的內(nèi)容發(fā)布可以實(shí)際上得到鼓勵(lì)，同時(shí)為內(nèi)容的擁有者保留收益來源。在一個(gè)實(shí)施例中，一位微全息數(shù)據(jù)可以通過注射成形空白盤并隨后將數(shù)據(jù)通過例如本文所討論的閃光曝光等光學(xué)復(fù)制傳輸?shù)奖P上而被復(fù)制以便大量發(fā)布。在要被復(fù)制的 數(shù)據(jù)的初始曝光期間，在盤上故意留出若干空白區(qū)域。通過對(duì)應(yīng)于標(biāo)識(shí)號(hào)的另外的光學(xué)曝 光，這些區(qū)域被隨后記錄，其中每個(gè)號(hào)對(duì)于每個(gè)盤或一組例如使用空間光調(diào)制器的盤是唯 一的。這些區(qū)域還可以被用于識(shí)別在空白的、預(yù)格式化的盤上的號(hào)碼?；陬A(yù)期的存儲(chǔ)需要和存儲(chǔ)容量，僅作為非限制性的示例，傳統(tǒng)CD大小的含內(nèi)容 的微全息盤可以包含高達(dá)50個(gè)標(biāo)準(zhǔn)清晰度全長(zhǎng)故事片，或10個(gè)高清晰度(HD)全長(zhǎng)電影。 該內(nèi)容可以以多種方式被分組。例如，內(nèi)容提供者可以將電影放置在盤的給定系列內(nèi)，或具 有特定的男女主演的電影內(nèi)，或落入相同流派的電影內(nèi)。當(dāng)為零售而制備時(shí)，盤的序列號(hào)指 示在盤的包裝上或包裝中。當(dāng)消費(fèi)者購(gòu)買該盤時(shí)，該包裝可以包括當(dāng)播放盤時(shí)用戶被提示 輸入的訪問碼。該訪問碼對(duì)應(yīng)于該相關(guān)聯(lián)的被序列化的盤以能夠使用戶觀看該盤上的一 個(gè)、并且僅僅一個(gè)特定的故事片(或不連續(xù)的系列故事片)?？商鎿Q地，用于盤的播放器可 以安裝有硬件/軟件以使得該播放器與使用授權(quán)通信，該使用授權(quán)響應(yīng)于序列號(hào)和可能播 放器的標(biāo)識(shí)碼和當(dāng)前所允許的訪問級(jí)別為播放器提供激活碼。不管怎樣，驅(qū)動(dòng)器或讀取設(shè)備還可以包括存儲(chǔ)器以便當(dāng)訪問碼被輸入時(shí)存儲(chǔ)該訪 問碼，由此故事片的后面的觀看將不需要重新輸入該訪問碼，所述存儲(chǔ)器諸如固態(tài)或磁性 存儲(chǔ)器。用戶可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(諸如因特網(wǎng))或通過電話(例如通過免費(fèi)電話呼叫)來 聯(lián)系內(nèi)容提供者或其代理以獲取另外的對(duì)應(yīng)于盤上包含的其它故事片的激活碼?？商鎿Q 地，播放器可以提示用戶確定該用戶是否愿意購(gòu)買另外的內(nèi)容，諸如在用戶試圖選擇數(shù)據(jù) 內(nèi)容時(shí)。當(dāng)用戶輸入另一激活碼或例如使用授權(quán)提供該碼時(shí)，該播放器可以針對(duì)該盤的序 列號(hào)檢查該碼，并且僅在該碼和序列號(hào)相對(duì)應(yīng)或相關(guān)聯(lián)時(shí)使故事片能夠被播放。因此，訪問 碼對(duì)于特定的盤序列號(hào)是鎖定的，該訪問碼不能被復(fù)制，這使得當(dāng)對(duì)應(yīng)于盤上的故事片的 數(shù)據(jù)被復(fù)制時(shí)，允許訪問該故事片的訪問碼對(duì)于原始盤是特定的并且將不能使其它盤上的 拷貝被播放。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，內(nèi)容本身可以被復(fù)制到例如預(yù)格式化的空白的介質(zhì)盤 上。內(nèi)容提供者甚至可以鼓勵(lì)消費(fèi)者將盤的拷貝提供給其他消費(fèi)者，以允許下游拷貝用戶 被限制訪問該盤的內(nèi)容。每張盤(預(yù)格式化的和預(yù)記錄的)可以被提供有唯一的或基本上 唯一的標(biāo)識(shí)碼。在拷貝期間序列號(hào)不轉(zhuǎn)移。原始介質(zhì)的拷貝的用戶可以聯(lián)系類似于原始介 質(zhì)的用戶的內(nèi)容提供者或代理，并請(qǐng)求對(duì)應(yīng)于或?qū)С鲇诳截惤橘|(zhì)盤的序列號(hào)的訪問碼。以 此方式，在管理相應(yīng)數(shù)字權(quán)利的同時(shí)，內(nèi)容也得到傳播。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，微全息復(fù)制系統(tǒng)可以利用可由微全息驅(qū)動(dòng)器讀取 的方式提供(至少基本上)唯一地序列化每一張盤的能力。例如通過干涉兩個(gè)反向傳播的 激光束可以將微全息圖被記錄在介質(zhì)盤的保留區(qū)域。介質(zhì)盤可以包括多個(gè)內(nèi)容，諸如故事 片或其它內(nèi)容，所述內(nèi)容可以通過諸如購(gòu)買的方式被單獨(dú)訪問。硬件和/或軟件可以被用于比較盤上的訪問碼和序列號(hào)以查看該訪問碼和序列 號(hào)是否相對(duì)應(yīng)。存儲(chǔ)器可以被用于存儲(chǔ)訪問碼，因此內(nèi)容的進(jìn)一步觀看不需要再輸入該訪 問碼。可以提供一種商業(yè)模式，其中新的訪問碼可被購(gòu)買以獲取對(duì)盤上另外的內(nèi)容的訪問。 可以提供一種預(yù)序列化的可記錄的盤，在該盤上內(nèi)容可以被拷貝，以及對(duì)于該盤新的訪問 碼可以被用于訪問所拷貝的內(nèi)容。
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使用包含微全息圖的盤和具有唯一序列號(hào)的讀取驅(qū)動(dòng)器以及能夠使獲取介質(zhì)后 購(gòu)買內(nèi)容的商業(yè)模式可以提供若干優(yōu)點(diǎn)。例如，通過促進(jìn)對(duì)已包含在用戶盤上的另外的內(nèi) 容進(jìn)行購(gòu)買可以產(chǎn)生收益。通過對(duì)包含內(nèi)容的且可記錄的盤進(jìn)行序列編號(hào)以及禁止序列號(hào) 的拷貝可以加強(qiáng)數(shù)字權(quán)利的保護(hù)。通過對(duì)包含內(nèi)容的盤進(jìn)行用戶拷貝和這些盤的后續(xù)的授 權(quán)可以提供內(nèi)容銷售的收益。多個(gè)故事片、專輯或其它內(nèi)容都可以被提供在可獨(dú)立激活的 單個(gè)盤上。應(yīng)該理解，此處所述的收益模式并不限于使用非線性和/或閾值響應(yīng)材料的體積 式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，而是在一般的體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法中具有廣泛應(yīng)用，所述體積式存 儲(chǔ)系統(tǒng)和方法包括諸如美國(guó)專利公開號(hào)20050136333所描述的那些使用線性響應(yīng)材料的 體積式存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法，該美國(guó)專利所公開的全部?jī)?nèi)容通過引用并入本文。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的范圍或精神的情況下 可以對(duì)本發(fā)明的裝置和方法做出變形和改變。本發(fā)明旨在覆蓋此類變形和改變，以及其所 有等價(jià)物。
權(quán)利要求
一種與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一起使用的系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)具有至少一個(gè)接近該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)表面的溝槽以及在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的多個(gè)卷，該系統(tǒng)包括物鏡(4140)；第一跟蹤誤差檢測(cè)器(4310)，該第一跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到該物鏡上并且響應(yīng)于來自該至少一個(gè)溝槽的反射；第一致動(dòng)器(4320)，該第一致動(dòng)器耦合到并且響應(yīng)于該第一跟蹤誤差檢測(cè)器；第二跟蹤誤差檢測(cè)器(4340)，該第二跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到該物鏡上并且響應(yīng)于來自包含在至少一些該卷中的微全息圖的反射；第二致動(dòng)器(4360)，該第二致動(dòng)器耦合到并且響應(yīng)于該第二跟蹤誤差檢測(cè)器；其中該第一致動(dòng)器(4320)和第二致動(dòng)器(4360)協(xié)作以選擇性地定位該物鏡(4140)以將光束聚焦到這些卷的一個(gè)目標(biāo)卷中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該第一致動(dòng)器(4320)包括音圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中該第二致動(dòng)器(4360)包括壓電致動(dòng)器或微機(jī)電系 統(tǒng)MEMs致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中該第二致動(dòng)器(4360)能通過該第一致動(dòng)器 (4320)移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括傾斜檢測(cè)器(4350)，該傾斜檢測(cè)器耦合到該第 一跟蹤誤差檢測(cè)器(4310)和第二跟蹤誤差檢測(cè)器(4340)，以及其中該傾斜檢測(cè)器選擇性 地減少該第二跟蹤誤差檢測(cè)器的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中來自該溝槽的反射具有約632nm的波長(zhǎng)，以及其中 來自該微全息圖的反射具有小于570nm的波長(zhǎng)。
7.一種與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一起使用的方法，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)具有至少一個(gè)接近該數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)介質(zhì)表面的溝槽以及在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的多個(gè)卷，該方法包括檢測(cè)來自該至少一個(gè)溝槽的反射；檢測(cè)來自包含在至少一些卷中的微全息圖的反射；以及響應(yīng)于該被檢測(cè)的溝槽和微全息圖的反射，定位物鏡(4140)以將光束聚焦到這些卷 的一個(gè)目標(biāo)卷中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，根據(jù)該被檢測(cè)的溝槽和微全息圖阿反射來確定介質(zhì)傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中物鏡同時(shí)將第一光束聚焦在該至少一個(gè)溝槽上；以及將第二光束聚焦在這些卷中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在該第二光束被該物鏡聚焦前改變?cè)摰诙?束的發(fā)散度。
全文摘要
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和方法。一種用于與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一起使用的系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)具有至少一個(gè)接近其表面的溝槽以及在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的多個(gè)卷，包括物鏡(4140)；第一跟蹤誤差檢測(cè)器(4310)，該第一跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到物鏡上并且響應(yīng)來自該至少一個(gè)溝槽的反射；第一致動(dòng)器(4320)，該第一致動(dòng)器被耦合到并且響應(yīng)于該第一跟蹤誤差檢測(cè)器；第二跟蹤誤差檢測(cè)器(4340)，該第二跟蹤誤差檢測(cè)器光學(xué)耦合到該物鏡上并且響應(yīng)來自包含在至少一些卷中的微全息圖；以及，第二致動(dòng)器(4360)，該第二致動(dòng)器被耦合到并且響應(yīng)于該第二跟蹤誤差檢測(cè)器；其中該第一和第二致動(dòng)器協(xié)作以選擇性地定位該物鏡以將光束聚焦到這些卷的一個(gè)目標(biāo)卷上。
文檔編號(hào)G11B7/0065GK101866658SQ200911000298
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者B·L·勞倫斯, J·A·F·羅斯, J·E·赫爾希, K·B·威爾斯, P·P·吳, V·P·奧斯特羅弗霍夫, X·施, 任志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:通用電氣公司