專利名稱：光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種數(shù)據(jù)載體，它包括一設(shè)置在基層上的熒光層，其中，熒光層的表面上或者從熒光層的表面到基層上提供有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，并且，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)以直線或彎曲通路設(shè)置或者以這些數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)形成一矩陣的方式成行成列地設(shè)置。本發(fā)明還涉及到一種用于在數(shù)據(jù)載體上生成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的方法。此外，本發(fā)明還涉及到權(quán)利要求8引言部分所述的另一種數(shù)據(jù)載體以及另一種在上述另一種數(shù)據(jù)載體上生成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的方法。最后，本發(fā)明涉及到一種用于形成和檢測上述另一種數(shù)據(jù)載體內(nèi)數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中的熒光激勵的方法。
具體地說，本發(fā)明涉及到WORM或(寫一次可多次讀)的數(shù)字光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置，其中，用高光強的光脈沖將信息寫到薄層上，所說的光脈沖一般是強聚焦的激光束。一旦將數(shù)據(jù)寫到所述薄層上，該薄層就不會還原成原始狀態(tài)，但可通過不會進一步影響薄層物理狀態(tài)的較弱光束多次讀取該薄層。這方面周知的裝置是包含有吸光染料的金屬薄膜或者扁平玻璃或塑料表面或者聚合物薄膜。在大多數(shù)情況下這些薄層設(shè)置在其它薄層例如反射或保護層之間。所說的薄層通過在強寫入光脈沖的作用下發(fā)生變化而將信息存儲起來并構(gòu)成了載體中的實際數(shù)據(jù)存儲層。
當(dāng)前的光學(xué)存儲技術(shù)通常幾乎都只是以寫入數(shù)據(jù)存儲層中的標(biāo)記之間或這些標(biāo)記周圍物質(zhì)之間的反射反差為基礎(chǔ)的。聚焦激光束經(jīng)過上述數(shù)據(jù)存儲層，并且，在激光束通過一寫標(biāo)記時，將所反射的激光光強的變化記錄下來。典型的標(biāo)記可以呈圓形或細長小凹坑的形式，其直徑在0.5至7μm之間。以反射為基礎(chǔ)的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲載體一般使用強反射層，例如使用多層結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)鋁層，其中，數(shù)據(jù)存儲層則調(diào)節(jié)入射到載體上的被反射的光量。
還周知有這樣的數(shù)據(jù)存儲載體，這種載體是以穿過數(shù)據(jù)存儲載體之后的被檢測到的光線的透射反差為基礎(chǔ)的。在這種情況下，數(shù)據(jù)存儲層可以在未知狀態(tài)下有低透光率，而在由強寫光束形成的寫標(biāo)記處具有更大的透明度。另外，也可以是在寫標(biāo)記處的數(shù)據(jù)存儲層由透明的轉(zhuǎn)變成不透明的。
還已知正在研制這樣的數(shù)據(jù)存儲載體，其中，所說的反差基于光線的受激發(fā)射。在讀取數(shù)據(jù)過程中，一個或多個光束掃描數(shù)據(jù)存儲載體，該載體的反應(yīng)則是發(fā)射出其強度與先前在寫階段如何加工該載體有關(guān)的光。所發(fā)射出的光能源于數(shù)據(jù)存儲層中所捕獲的高能狀態(tài)電子的釋放或者所述掃描光束的下變換(down conversion)。還提出了全息數(shù)據(jù)存儲載體，它同時將數(shù)據(jù)存儲到其體內(nèi)和層面上。這方面的一種重要對比機理是以光致的方式改變折射率。
但是，目前大多數(shù)市售光學(xué)數(shù)據(jù)存儲載體是以WORM型數(shù)據(jù)存儲層為基礎(chǔ)的，所說的數(shù)據(jù)存儲層則基于下列范疇之一1)在吸光或反光薄膜上形成開孔，其中，通過燒蝕或融化金屬膜來形成所說的開孔。通?？稍跊]有底部反射器的情況下使用這種數(shù)據(jù)存儲層，并且，當(dāng)在前述開孔形成之后穿過所述開孔的光線消失在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲層或消失在數(shù)據(jù)存儲層后面時，所說的數(shù)據(jù)存儲層會提供反差，從而將一暗標(biāo)記記錄到一強反射基底上，可通過反射來讀所說的基底。假設(shè)數(shù)據(jù)在寫到存儲層上之前只有少量的光線能穿過該數(shù)據(jù)存儲層，則這種數(shù)據(jù)存儲載體還非常適于用透射來讀取。
2)已知有因質(zhì)量轉(zhuǎn)移而形成的拓撲標(biāo)記，例如，在聚合物薄膜上呈熱致凹坑的形式。在寫入過程中，強脈沖被聚合物薄膜上的聚焦光線所吸收，從而使得聚合物材料局部受熱并離開受熱區(qū)。與質(zhì)量轉(zhuǎn)移有關(guān)的物理過程通常是熱塑變形，在某些情況下還可能是蒸發(fā)或燒蝕。結(jié)果是會形成這樣的凹坑，其尺寸和形狀是由數(shù)據(jù)存儲層上寫入?yún)^(qū)內(nèi)的光束的焦點大小、聚合物薄膜的吸收效率、曝光的持續(xù)時間以及用于材料的熱散射和材料轉(zhuǎn)移參數(shù)所限定的。通過記錄穿過聚合物層并從底部反射層反射且經(jīng)由聚合物薄膜返回的入射光的整個反射系數(shù)來讀取數(shù)據(jù)。為了獲得預(yù)定的光吸收屬性，通常用染料對聚合物薄膜進行處理。
3)已知還有其它類似種類的數(shù)據(jù)存儲載體，其中，通過在透明基體材料上嵌入適用于改變數(shù)據(jù)存儲層吸光或反光性質(zhì)的顆粒，可以改變數(shù)據(jù)存儲層的吸光或反光性質(zhì)，或者，用高功率聚焦激光束所產(chǎn)生的熱過程來局部地影響數(shù)據(jù)存儲層的表面，從而使得該表面在照射點上變得更平滑和更具反射性。
在研制光學(xué)數(shù)據(jù)存儲載體時，總的趨勢是逐漸提高數(shù)據(jù)密度。
因此，本發(fā)明的一個目的是獲得一種光學(xué)數(shù)據(jù)存儲載體，其中，數(shù)據(jù)存儲層通過使寫標(biāo)記顯著地變得更小而允許有較大的存儲密度。要求是能生成小于0.4μm并易于讀取的寫標(biāo)記或數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，因而要求數(shù)據(jù)存儲層不能帶有大于0.1μm的顆粒或拓撲結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)存儲層的靈敏度還應(yīng)足夠大從而能使用具有短脈沖持續(xù)時間的光線，以便獲得高空間分辨率并且能使用短的寫脈沖持續(xù)時間，從而相應(yīng)地獲得短的熱擴散長度。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲層，它具有由數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)或?qū)憳?biāo)記構(gòu)成的更密集的圖案，從而獲得有所增加的數(shù)據(jù)密度。這意味著不能使用以材料轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，除非被轉(zhuǎn)移的材料不會以進入相鄰數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所占據(jù)的區(qū)域內(nèi)的方式沉積。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲載體，它能在同一地點存儲若干位，即在每個寫標(biāo)記或每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)存儲若干位。正常的情況是，通常的存儲載體中的寫標(biāo)記或數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)具有這樣的寫標(biāo)記，它在讀取過程中處于對應(yīng)于二進制0或二進制1的兩種可能的狀態(tài)之一。一般是測出數(shù)據(jù)存儲層的反射率和透射率，并且，由一簡單的判別閾值來判定數(shù)據(jù)存儲層的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)位置是否暴露于寫激光脈沖下。因此，這種情況下本發(fā)明的特定目的是提供能存儲多于1位的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)、尤其是提供這樣一種數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，它允許對灰度進行編碼，從而顯著地增加與目前光學(xué)數(shù)據(jù)存儲載體有關(guān)的數(shù)據(jù)存儲密度。這方面應(yīng)該提及的是，業(yè)已就Optex公司所研制的多層存儲層中的電子俘獲進行了試驗，Optex公司宣稱，已可使用對應(yīng)于4位的16個灰度等級?？赏ㄟ^根據(jù)寫入期間所俘獲的電子而產(chǎn)生熒光來讀取上述載體，并且能通過監(jiān)測所述熒光的強度來存儲多級別代碼。
本發(fā)明的最后一個目的是提供一種數(shù)據(jù)存儲載體，其中，可通過改變用來在數(shù)據(jù)存儲層上進行寫操作的光線的入射角度來改變焦點在數(shù)據(jù)存儲層上的位置，因此，能形成一種由數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)構(gòu)成的密集圖案，所述數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)可例如通過設(shè)置在數(shù)據(jù)存儲載體表面上的微透鏡用入射角來尋址，如NO-PS no.90-0443所述。
依照本發(fā)明，用下述的數(shù)據(jù)載體及方法可達到上述及其它目的，所述數(shù)據(jù)載體的特征在于，熒光層基本上包括嵌在透明聚合物基體材料中的熒光染料分子，并且，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)均會按著它所表示的數(shù)據(jù)值使得數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)受熒光激勵射線照射時所發(fā)射的熒光有特定程度的減弱(quenching)，所述熒光減弱的程度要參照一定區(qū)域內(nèi)的原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積則等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積，或者，所述數(shù)據(jù)載體的特征在于，熒光層基本上包括嵌在透明聚合物基體材料中的熒光染料分子，并且，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在受到熒光激勵照射時由數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所發(fā)射的熒光均會按著它所表示的數(shù)據(jù)值而有特定程度的減弱，結(jié)果，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所表示的數(shù)據(jù)對應(yīng)于預(yù)定的多級代碼中特定一級的值，其中，每一級均對應(yīng)于特定的熒光減弱度，所述熒光的減弱度要參照一定區(qū)域內(nèi)的原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積則等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積，并且，所述方法的特征在于，使激光束射向熒光層上的一點，使該點曝光以便在熒光層上的這一點處形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，通過對熒光層和/或設(shè)置在熒光層上的熒光染料分子及任何其它分子的光致作用而形成所說的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，從而，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)會使得該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)受熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光有特定程度的減弱，所述熒光減弱度要參照一定區(qū)域內(nèi)原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積則等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積，或者，所述方法的特征在于，使激光束射向熒光層上的一點，按預(yù)定的調(diào)制過程對激光束進行調(diào)制，所述調(diào)制過程包括對應(yīng)于預(yù)定的多個級別編碼中各個級別的多個調(diào)制步驟，以及，用調(diào)制后的激光束照射上述熒光層上的點，從而在熒光層上的該點處形成一數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，通過對熒光層和/或設(shè)置在熒光層上的熒光染料分子或可能的其它分子的光致作用而形成所說的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，從而，在照射之后，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)會通過對激光束的調(diào)制而使得該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在受到熒光激勵射線照射時發(fā)射出的熒光有特定程度的減弱，所述熒光減弱度對應(yīng)于通過對數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)進行調(diào)制照射時所賦予的數(shù)據(jù)值，該數(shù)據(jù)對應(yīng)于預(yù)定多級編碼中的特定級別的值。
最后，依照本發(fā)明，還提供了這樣一種方法，它可用于讀取本發(fā)明數(shù)據(jù)載體中的一種，并且，該方法的特征在于，使光束射向數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，將光束的波長調(diào)整至數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)的熒光染料分子的光譜響應(yīng)，并且，用設(shè)置在該載體上方或下方一定距離處的檢測器裝置來檢測數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所發(fā)射的熒光，所檢測到的熒光強度對應(yīng)于賦給數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)值，該數(shù)據(jù)表示預(yù)定多級別編碼中的一個級別。
以下結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明，附圖中

圖1是本發(fā)明數(shù)據(jù)載體的概略剖面圖；圖2a，2b以剖面圖的形式概略地說明了在上述數(shù)據(jù)載體中形成一數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)；圖3a，3b以剖面圖的形式概略地說明了在上述數(shù)據(jù)載體中形成一第二數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)；圖4a，4b以剖面圖的形式概略地說明了在上述數(shù)據(jù)載體中形成一第三數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)；圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)載體的一個實施例的概略剖面圖；圖6以剖面圖的形式概略地說明了將若干位存儲到本發(fā)明的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)；圖7以剖面圖的形式概略地說明了將若干位存儲到本發(fā)明的第二數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)；圖8以剖面圖的形式概略地說明了本發(fā)明數(shù)據(jù)載體的一個更為實際的實施例；以及圖9概略地說明了從本發(fā)明數(shù)據(jù)載體中讀取數(shù)據(jù)的原理。
圖1說明了一種數(shù)據(jù)載體，它包括一設(shè)置在基層2上的熒光層。在所述熒光層表面上或者從熒光層表面到前述基層上提供有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)總體上用標(biāo)號3表示。應(yīng)該認識到，從載體的頂部來看時，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3可設(shè)置成直線或彎曲通路，例如在CD盤中那樣是螺旋形地設(shè)置的，或者可以成行成列地設(shè)置，從而形成一矩陣。
熒光層1包括染料分子4(圖2)，這些分子最好嵌在例如由改進型聚甲基丙烯酸甲脂(MPMMA)制成的透明聚合物基底材料內(nèi)。染料分子4例如是若丹明分子。每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3均使得在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3受熒光激勵射線照射(圖6)時發(fā)出的熒光有特定程度的減弱。所述熒光減弱度要參照原始熒光層即數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)之外未用激光照射以形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3的熒光層所發(fā)出的熒光。例如，這種情況下熒光減弱度可參照一定區(qū)域的原始熒光層，所述區(qū)域具有這樣的表面面積，它等于熒光層1表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的面積。數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3所發(fā)射的熒光的減弱度代表著存儲在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)的數(shù)據(jù)值。
例如，在圖1中，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3都表示二進制0或二進制，而各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)間的間隔則可表示二進制1或二進制0，所述間隔中發(fā)出的熒光自然是原始熒光層1發(fā)出的熒光。
可按多種方式將特定的減弱度賦給數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)。這最好如圖2a，2b所示那樣來實現(xiàn)，其中，寫脈沖即激光束入射到熒光層1(圖2a)上，從而使熒光層上的材料軟化和溶化，因此會以熒光層上凹坑的形式形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3(圖2b)。所涉及到的過程可以是熱塑變形、燒蝕或其它熱致轉(zhuǎn)移過程。在用熒光激勵射線來照射熒光層時，凹坑即數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3會有比熒光層1周圍的部分更低的熒光，而熒光的減弱度則基本上取決于熱致凹坑的幾何形狀，實際上取決于例如深度和直徑。
例如，如圖3a，3b所示，還可以通過使激光束射向熒光層1的表面并通過使至少一部分熒光染料分子4遷移出虛線所示的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3(圖3a)從而在分子級別上改變熒光層1的熒光。因此，有較少的染料分子4留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3內(nèi)，如圖3b所示，并且，可相應(yīng)地減小從結(jié)構(gòu)3發(fā)出的熒光的亮度，從而能再次使熒光有特定程度的減弱。減弱度基本上取決于用激光束改變熒光體之前與之后結(jié)構(gòu)3上熒光染料分子的數(shù)量之比。
圖4a，4b說明了如何通過熒光染料分子4與試劑分子5之間的化學(xué)反應(yīng)在熒光層1上形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3，該圖中試劑分子用帶X的圓表示，染料分子4用空圓表示。因此，如圖4b所示，可以獲得這樣的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，其中，熒光層1上的一部分分子是染料分子4和試劑分子5的反應(yīng)生成物6，如涂黑的圓所示，這是因為，反應(yīng)生成物的分子6在受照射時不會發(fā)熒光。由此形成的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3會使熒光有一定程度的減弱，這取決于改變熒光體之后留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的熒光染料分子4的數(shù)量。用激光照射會使所述染料分子4與試劑分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。熟悉本技術(shù)的人們都知道用激光照射會引起多種其它的化學(xué)過程，可提及的一個實例是，可通過官能團(radical)的形成，使染料分子分裂或染料分子重組或者使染料分子與其它分子進行化學(xué)反應(yīng)而使熒光減弱。這方面可參照D.A.Gromov等人的“Efficient Plastic-HostDye-Lasers”，此文載于J.Opt.Soc.Am，Vol2，no.7，1028-10031頁(1985年7月)。
依照本發(fā)明，可以形成這樣的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3，其中，熒光的減弱度對應(yīng)于賦給數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)值，而所述數(shù)據(jù)則對應(yīng)于預(yù)定多級編碼中特定級的值。熒光的減弱度同樣還要參照一定區(qū)域內(nèi)原始熒光層所發(fā)出的熒光，所述區(qū)域?qū)?yīng)于熒光層1上用于數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的區(qū)域。從而，可將多個位存儲到同一個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)。使用兩種不同的熒光減弱度可給出例如二進制編碼，因為，一種減弱度可對應(yīng)于二進制0，第二種減弱度對應(yīng)于二進制1。利用4種不同的減弱度可存儲兩位。但是，可以使用有更多級別的編碼，至少在理論上可得到有效的灰度編碼，例如可通過將有1024級的編碼賦給各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，從而存儲的數(shù)可高達10位。因此，同一個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)能例如存儲數(shù)0-1023，從而相對于例如基于各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中反射/非反射區(qū)即每個區(qū)都由1或0表示的通常WORM型光學(xué)數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)來說可使數(shù)據(jù)密度增加到十倍。通過將數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)用多級別編碼來賦值，可以使用如圖2-4所示的各相同的方法圖2中數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)或凹坑的大小、圖3中留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)染料分子4的數(shù)量、以及圖4中未與試劑分子5進行化學(xué)反應(yīng)從而未失去發(fā)熒光能力的染料分子4的數(shù)量均表示數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3所存儲的數(shù)據(jù)值。
在本發(fā)明用于形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的方法中，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中所存儲的數(shù)據(jù)具有對應(yīng)于預(yù)定多級別編碼中一個級別的值，按預(yù)定的調(diào)制過程來調(diào)制激光束，所述調(diào)制過程包括對應(yīng)于約定多級別編碼中若干級別的多個調(diào)制步驟。通過用具有特定調(diào)制值的激光束來形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3，該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)會有相應(yīng)的減弱度，結(jié)果，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在被熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光會對應(yīng)于分配給該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)值，而所述數(shù)據(jù)則是通過使用用于形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的激光束的預(yù)定調(diào)制值而形成的。在形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3時，可按多個參數(shù)來調(diào)制激光束。最好通過改變脈沖參數(shù)來獲得所說的調(diào)制，調(diào)制值當(dāng)然要與數(shù)據(jù)值相對應(yīng)，所述數(shù)據(jù)是在產(chǎn)生數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3時分配給它的并表示預(yù)定多級別編碼中的特定級別。
如圖5所示，最好在熒光層1表面上設(shè)置一不透明層7，它具有良好的輻射吸收性質(zhì)并能在形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的過程中受激光照射時消失掉。
圖6概略地說明了呈不同尺寸的熱致凹坑形式的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)31-34，從31到34的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)按連續(xù)的次序表示有四個級別的編碼，從而每個結(jié)構(gòu)都能存儲兩位。例如，結(jié)構(gòu)31表示二進制11即3，結(jié)構(gòu)34表示0。
圖7說明了與圖6相同的結(jié)構(gòu)，但每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3即31-34的級別均取決于所形成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的熒光染料分子的數(shù)量。通過使染料分子4遷移出數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)31或者通過染料分子4與其它分子進行反應(yīng)并形成非熒光的反應(yīng)物，可獲得對應(yīng)于預(yù)定多級別編碼中特定級別的預(yù)定數(shù)值。圖7中，用兩個染料分子4概略地說明了數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)31，該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)被賦予了二進制11即3，而數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)34則用八個染料分子4來概略地加以說明并被賦予了值0。與此相似，減弱度從數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)31至數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)34按所使用的編碼中的四個級別而減小，從而各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3最高可存儲兩位。當(dāng)然，應(yīng)該注意，圖6和圖7純粹是示意性的，其目的僅是說明本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲的原理，物理上的實際情況(分子的數(shù)量等)當(dāng)然會有很大不同。
圖8說明了本發(fā)明數(shù)據(jù)載體的一個更為實際的實施例。如前所述，用這里未示出的染料分子4處理過的熒光層1上設(shè)置有吸熱層7，它對熒光層所發(fā)出的熒光射線和用于產(chǎn)生熒光的射線來說均是不透明的。但是，在吸收了用于形成底部數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的射線的地方，不透明層7會消失或變成透明的。熒光層1設(shè)置在透明基層2的上方，所述透明基層就數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3所發(fā)出的熒光射線而言有較高的透射率。如圖8所示，最好在數(shù)據(jù)載體表面上設(shè)置旋光結(jié)構(gòu)(Optically activestructures)101-104，這些旋光結(jié)構(gòu)在圖8中被表示為微透鏡101104并且部分地嵌在粘合層9內(nèi)，而粘合層則設(shè)置在透明分隔層8上。這里將不透明層7設(shè)置在分隔層8與熒光層1之間，但應(yīng)該注意，如果需要的話，可以省掉層7，盡管該不透明層7會因不受熒光激勵光線射線的影響并使數(shù)據(jù)載體在讀取所存儲的數(shù)據(jù)時可增加其抗干擾性而對例如讀取存儲在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3中的數(shù)據(jù)來說有某些優(yōu)點。如上述NO專利申請90-0443號所詳細地說明那樣，微透鏡101-104可由單分散性的球構(gòu)成，以準(zhǔn)確對應(yīng)于一個或多個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的方式在光幾何學(xué)上設(shè)置微透鏡101-104。但是，實際上，通常具有幾十μm直徑的各個微透鏡10會被分配給很多數(shù)量的(例如數(shù)千個)數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，這是因為，與微透鏡的尺寸相比，單個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的尺寸非常小，例如遠在1μm以下。
如本申請人同時提交的挪威專利申請第XX-XXXXX號所詳細說明的那樣，代替使用呈諸如微透鏡之類折射結(jié)構(gòu)形式的旋光結(jié)構(gòu)，所述旋光結(jié)構(gòu)也可以是衍射結(jié)構(gòu)。在如圖8所示那樣用微透鏡101-104和用折射光學(xué)結(jié)構(gòu)這兩種情況下，入射光束不管是用于形成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3的激光還是用于使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3內(nèi)熒光發(fā)光的光輻射都準(zhǔn)確地聚焦于熒光層1上的特定位置，以形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3或聚焦于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3上從而產(chǎn)生用于讀取存儲在其中數(shù)據(jù)的熒光。通過使用具有不同入射角θ的若干光束同時穿過微透鏡10或旋光結(jié)構(gòu)，可以并行地形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，這是因為，通過使用各光束所用的獨立光源，可以很容易彼此獨立地調(diào)制各光束。與此相似，通過同時使用具有相同入射角θ的若干光束來使在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3上產(chǎn)生熒光，可以并行地讀取多個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，這些數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)與所使用的光束數(shù)量相對應(yīng)。但是，這些細節(jié)屬于本發(fā)明范圍之外，上述同時提交的類似挪威專利申請對它們有較詳細的說明。依照本發(fā)明，在讀取所存儲的數(shù)據(jù)時，使用了用于形成和檢測數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上熒光激勵的方法。圖8也在原理上說明了這一點。具有入射角θ的光束投射到微透鏡102上并聚焦于數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)322之一上。熒光激勵光束必須具有調(diào)諧至數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3內(nèi)熒光染料分子4的光譜響應(yīng)的波長。在設(shè)置于數(shù)據(jù)載體上方或下方并有一定距離處的檢測器裝置11內(nèi)檢測因激勵而產(chǎn)生并從數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)射的熒光。圖8和圖9中說明了在檢測器11位于透明基層2下方情況下所發(fā)射的熒光是如何從數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中射出并穿過透明基層的。所檢測到的熒光的強度對應(yīng)于賦給數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)值，該數(shù)據(jù)表示預(yù)定多級別編碼中的一個級別。但是，不存在不將熒光檢測器11′設(shè)置在數(shù)據(jù)載體頂部的理由，這是因為，在這種情況下，發(fā)射自數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的熒光可穿過旋光結(jié)構(gòu)或微透鏡10，從而聚焦到例如光檢測器11′內(nèi)的檢測器部件上。
在讀取所存儲的數(shù)據(jù)即檢測從數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)射的熒光方面，最好通過同時讀取按連續(xù)的次序表示預(yù)定多級別編碼中各級別值的數(shù)據(jù)承載參照結(jié)構(gòu)來校準(zhǔn)或控制所讀取的值。所說的參照結(jié)構(gòu)最好包括在分配給一個旋光結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)量之內(nèi)，這種情況下，應(yīng)參照圖6和圖7，其中可以看出，所示的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3表示用于有四級編碼的參照結(jié)構(gòu)，連續(xù)的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)31-34表示上述可在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存儲高達兩位的四級編碼中的各個狀態(tài)。
在本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體中，并在利用用于形成本發(fā)明數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的方法時，可以獲得非常小的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，這是因為，均勻分布在熒光層1上的染料分子4所給出空間上的界限，最終僅受限于染料分子之間的距離及染料分子的大小。但值得注意的是，其它因素也會影響減小數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的大小或以不利的方式對熒光層產(chǎn)生影響。例如，染料分子的簇集或結(jié)晶會使熒光層成為顆粒結(jié)構(gòu)，如果需要高濃度的染料分子以獲得熒光層上的足夠的熒光強度，則上述顆粒結(jié)構(gòu)就會成為問題。
如果用熱處理來使熒光減弱，則在形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)期間所形成的高溫范圍會起關(guān)鍵作用。取決于熒光層和基層上的脈沖持續(xù)時間及熱遷移參數(shù)，所說的高溫范圍會延伸到直接受照射的體積之外。即使在熒光減弱僅限于熒光層上形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)時受強烈照射的體積的情況下，即在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的體積沒有熱擴散延伸的情況下，也可能必須使用這樣的熒光層，即為了能確保充分地吸光，上述熒光層會變得如此之厚以致會導(dǎo)致數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的位置分辨率的損失。
如上所述，在形成本發(fā)明的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3時，為了使熒光減弱，可以有多種不同的過程，在這些過程中，可原地即在材料沒有明顯地轉(zhuǎn)移一段距離的情況下影響各個染料分子4。眾所周知，例如，在寫光束的焦點區(qū)內(nèi)進行局部加熱之類的多種過程會引起分子層的材料轉(zhuǎn)移。如前所述，這種過程包括官能團的形成、分裂、重組或與聚合物基底材料上相鄰分子的化學(xué)反應(yīng)。由于本發(fā)明不使用象反差形成裝置那樣大的區(qū)域內(nèi)材料轉(zhuǎn)移，故情況不同于用熱塑變形進行寫操作時的情況。這樣，由于不會產(chǎn)生顯著的材料流動，所以，同樣不存在相鄰數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)重疊的問題，結(jié)果，本發(fā)明中可形成非常密集的圖案。
在文獻中已充分說明，來自固定在聚合物基底材料上染料的熒光會因例如在多個階段受強烈照射而有不同程度的減弱，請參閱上述D.A.Gromov等人的文章。在本發(fā)明中，通過在形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)和寫數(shù)據(jù)期間適當(dāng)?shù)乜刂乒饩€的強度和能量，可以獲得熒光層1上數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的多級編碼。在讀取數(shù)據(jù)時，可使用精確的、能在讀取期間生成來自數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的熒光的光脈沖來量化來自數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的剩余熒光，從而指示出數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的多位狀態(tài)。
依照本發(fā)明，可通過例如調(diào)制入射光的強度和脈沖能量而使熒光減弱。用于寫光束的所選定的各調(diào)制參數(shù)之比可以是線性的、非線性的或者是取決于閾值的。作為后者的一個實例，可提及的是，在通過因吸收光而局部加熱從而導(dǎo)致熒光減弱的情況下，熒光減弱在達到閾值溫度之前是不會實現(xiàn)的，例如必須達到熒光層1上聚合物基底材料的玻璃轉(zhuǎn)移溫度才會實現(xiàn)。所以，在本發(fā)明數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的多級編碼的實施過程中，應(yīng)該認識到，對形成上述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的參數(shù)選擇在很大程度上取決于由經(jīng)驗規(guī)定的數(shù)據(jù)。
使用數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的多級編碼時所能獲得的級數(shù)取決于用來形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的設(shè)備，并意味著必須要考慮寫與讀的速度和數(shù)據(jù)存儲載體上的數(shù)據(jù)存儲密度以及用于設(shè)備和數(shù)據(jù)存儲載體的預(yù)定成本。
作為在使用多級編碼中在級數(shù)方面能得到什么結(jié)果的一個實例，參照了用連續(xù)光脈沖對嵌在聚甲基丙烯酸甲脂內(nèi)占噸染料的熒光減弱所做的實驗。曝光度從非常高的水平開始減小，所有的熒光均會在上述非常高的水平上于一個脈沖內(nèi)減弱。業(yè)已觀察到，特定程度的熒光減弱所需的脈沖數(shù)以可重復(fù)的方式與前述曝光度有關(guān)。這方面請參照D.A.Gromov等人的上述文章。按照上述結(jié)果，對多級編碼來說所能獲得的最大狀態(tài)數(shù)在100-2000范圍內(nèi)，也就是說，可在本發(fā)明的各個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3內(nèi)存儲5-10位。作為一種比較，可參照上述以電子俘獲為基礎(chǔ)的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲器(ETOM)，這種存儲器在這方面有特別的相關(guān)性，因為它也是以熒光為基礎(chǔ)的。盡管所使用的材料和存儲原理完全不同于本發(fā)明，但對設(shè)備及熒光檢測的基本限制卻是相似的。讀取ETOM是按十三級來實現(xiàn)的，并且，如前所述，業(yè)已宣稱將以商品化的形式實現(xiàn)十六級即4位存儲。
在從本發(fā)明數(shù)據(jù)載體上的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3中讀取數(shù)據(jù)時，用能產(chǎn)生數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的熒光的較弱光束在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的不同地點照射熒光層。盡管入射的熒光激勵光線從不同方向照射到數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)或熒光層上，但每種情況中數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)出的熒光均會全向地發(fā)射出來(圖9)。盡管數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)射的全部熒光只有較少部分是以能被檢測系統(tǒng)所攔截的方式射出的，但這部分對數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的所有位置和曝光方向來說均是大致相同的。這還包括從數(shù)據(jù)存儲載體后部的反射和透射，所有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)射的熒光均有相同的角強度分布。消除與可變的反射或全反射有關(guān)的問題是使用以熒光為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的一個重要方面。
由于形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3和檢測這些結(jié)構(gòu)發(fā)出的熒光是按兩種不同波長范圍進行的，所以，可以消除在熒光層1之間泄漏出的直射光線以及在數(shù)據(jù)存儲載體內(nèi)對上述光線的誤反射。這一點是通過使用設(shè)置在熒光射線檢測器11上的濾波器和/或通過用有適當(dāng)光譜特性的非熒光染料對數(shù)據(jù)存儲載體的基層2進行處理而實現(xiàn)的。通過在基層上引入吸收物質(zhì)可以減少檢測波長的交擾，從而可以顯著地減弱在遠大于基層厚度的距離上所傳播的熒光。此外，使用熒光層上的不透明層7會在用旋光結(jié)構(gòu)10通過聚焦來檢測熒光時因吸收熒光層界面上的反射或因遮蔽來自相鄰數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的反射或散射熒光而有助于增加本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲載體的抗擾性。
為了形成本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲載體中所使用的薄熒光層2，可以使用多種不同的染料，例如使用香豆素、占噸或噁嗪酮染料以及熱硬化聚合物或熱塑聚合物之類的硬基底材料。在染料溶解于基底材料之后且在基底材料硬化之前，對所說的薄層實施諸如旋轉(zhuǎn)涂敷、靜電噴涂涂敷、刮板涂布涂敷或彎月形涂敷之類的可以用于薄膜的多種涂敷處理。為了獲得數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)3的良好分辨性能，薄層的厚度應(yīng)小于1μm，并且，在使用數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的多層編碼的情況下，必須非常精確地控制染料的密度和薄層的厚度。即使在以與球形微透鏡和相應(yīng)彎曲熒光層相同心的方式使用一彎曲分隔層的情況下，上述要求也完全在當(dāng)前用于大量生產(chǎn)過程的技術(shù)所提供的可能性范圍內(nèi)。
作為一個具體的實例，參照了上述A.D.Gromov等人的文章所述的染料/聚合物系統(tǒng)，其中，在由改進型聚甲基丙烯酸甲脂(MPMMA)構(gòu)成的基底材料內(nèi)嵌有6g若丹明。在用180個強度為1J/cm2(相當(dāng)于10nJ/μm2)的波長為530nm的50ns激光脈沖照射6g若丹明氯化物時，熒光會完全熄滅。將強度增加至1.6J/cm2即對應(yīng)于16nJ/μm2會使得熒光在一個脈沖內(nèi)完全熄滅。這對應(yīng)于等于10mW、聚焦于0.25μm2且脈沖長度為400ns的激光輸出。上述參數(shù)接近目前通常光學(xué)數(shù)據(jù)存儲裝置中所使用的參數(shù)。
最后，應(yīng)該提及的是，如果將本發(fā)明的數(shù)據(jù)載體設(shè)計成如圖8所示的混合層，那么，也可以使用熒光在其中不能減弱的染料/聚合物系統(tǒng)。利用設(shè)置在熒光層4上面基本上不透明的層5，例如帶有能形成小孔形式的金屬層，可以阻止光線到達熒光層，即在寫操作過程中使光線離開不透明層中會受影響的區(qū)域。在讀取過程中，熒光只能在不透明層上所形成的開孔中受激發(fā)射。這種以使用受控?zé)晒饧顬榛A(chǔ)的方法可以使用這樣的可寫層，該可寫層在進行檢測的波長范圍內(nèi)是不發(fā)熒光的，但卻可被照射以形成分別對應(yīng)于二進制0或二進制1的不透明或完全透光的狀態(tài)。可以用按若干狀態(tài)改變透光度(吸光度)的方式照射所說的層，以便能在熒光層上各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中存儲多于一位。四種狀態(tài)或透光度會例如允許存儲2位。這意味著能顯著地擴大用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)載體的選材可能性。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)載體，它包括一設(shè)置在基層上的熒光層，其中，熒光層的表面上或者從熒光層的表面到基層上提供有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，并且，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)以直線或彎曲通路設(shè)置或者這些數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)以形成一矩陣的方式成行成列地設(shè)置，上述數(shù)據(jù)載體的特征在于，所說的熒光層主要包括嵌在透明聚合物基底材料內(nèi)的熒光染料分子，并且，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)均會按它所表示的數(shù)據(jù)值使數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在受熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光有特定程度的減弱，所述熒光減弱度要參照一定區(qū)域內(nèi)的原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積則等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)均通過其減弱度表示二進制0或二進制1，而各個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)之間的空間則通過原始熒光層所發(fā)出的熒光來相應(yīng)地表示二進制1或二進制0。
3.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光層上的光致凹坑，因此，該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的熒光減弱度基本上取決于光致凹坑的幾何形狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光層上的熒光改變區(qū)域，所述熒光改變是通過使至少一部分主要發(fā)熒光的染料分子遷移出數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)而形成的，其結(jié)果是，熒光改變度對應(yīng)于分別在熒光改變以前和以后的用作數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)熒光染料分子數(shù)量之比，從而，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所得到的熒光減弱度基本上取決于在熒光改變之后留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的染料分子的數(shù)量。
5.如權(quán)利要求1或2所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光層上的熒光改變區(qū)域，所述熒光改變是通過使至少一部分主要發(fā)熒光的染料分子發(fā)生化學(xué)變化而形成的，其結(jié)果是，所述染料分子不再發(fā)熒光，并且，熒光改變度對應(yīng)于分別在熒光改變以前和以后的用于數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)熒光染料分子數(shù)量之比，從而所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)獲得的熒光減弱度基本上取決于在熒光改變之后留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的染料分子的數(shù)量。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，化學(xué)變化后的不發(fā)熒光的染料分子是上述主要發(fā)熒光的染料分子與基底材料上的其它分子發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，上述其它分子通過在熒光載體上受控的外部物理影響而與染料分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
7.一種用于在如前述權(quán)利要求之一所述的數(shù)據(jù)載體上形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，使激光束照射熒光層上的一點，其照射方式是在熒光層上的這一點處形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，通過對熒光層和/或設(shè)置在熒光層上的熒光染料分子及可能的其它分子的熱作用而形成所說的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，從而，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)會在該數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)受熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光有特定程度的減弱，所述熒光減弱度要參照一定區(qū)域內(nèi)原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積。
8.一種數(shù)據(jù)載體，它包括一設(shè)置在基層上的熒光層，其中，熒光層的表面上或者從熒光層的表面到基層上具有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，并且，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)以直線或彎曲通路設(shè)置或者成行成列地設(shè)置，使所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)形成一矩陣，上述數(shù)據(jù)載體的特征在于，所說的熒光層主要包括嵌在透明聚合物基底材料內(nèi)的熒光染料分子，并且，每個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)受熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光均會按它所表示的數(shù)據(jù)值而有特定程度的減弱，上述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所表示的數(shù)據(jù)對應(yīng)于預(yù)定多級編碼中的特定級別，在該多級編碼中，每個級別均對應(yīng)于特定程度的熒光減弱，所述熒光減弱度要參照一定區(qū)域內(nèi)的原始熒光層所發(fā)出的熒光，而所述區(qū)域的表面面積等于上述熒光層表面處的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的面積。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述多級編碼是二進制編碼。
10.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述多級編碼是灰度編碼。
11.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光層上的光致凹坑，其結(jié)果是，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的熒光減弱度基本上取決于上述光致凹坑的幾何形狀。
12.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光層上的熒光改變區(qū)域，所述熒光改變是通過使至少一部分主要發(fā)熒光的染料分子遷移出數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)而形成的，其結(jié)果是，熒光改變度對應(yīng)于分別在熒光改變以前和以后的用作數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)熒光染料分子數(shù)量之比，從而，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)得到的熒光減弱度基本上取決于熒光改變之后留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的染料分子的數(shù)量。
13.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)是熒光載體上的熒光改變層，所述熒光改變是通過使至少一部分主要發(fā)熒光的染料分子發(fā)生化學(xué)變化而形成的，其結(jié)果是，所述染料分子不再發(fā)熒光，并且，熒光改變度相當(dāng)于在熒光改變以前和以后分別用于數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)熒光染料分子數(shù)量之比，從而所述數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)獲得的熒光減弱度基本上取決于熒光改變之后留在數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上的染料分子的數(shù)量。
14.如權(quán)利要求13所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，化學(xué)變化后的不發(fā)熒光的染料分子是上述基本上發(fā)熒光的染料分子與基底材料上的其它分子發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，上述其它分子通過發(fā)熒光的載體在受控的外部物理影響下與染料分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
15.如權(quán)利要求8-14之一所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述聚合物基底材料是從聚甲基丙烯酸甲脂之類的熱硬化聚合物或熱塑聚合物中選出的。
16.如權(quán)利要求8-14之一所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述染料分子是從屬于香豆素類，占噸類或噁嗪酮類的染料分子中選出的。
17.如權(quán)利要求8-14之一所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述熒光層的一個表面上設(shè)有射線吸收層，它對上述熒光層所發(fā)出的熒光射線及所述熒光激勵射線來說都是不透明的。
18.如權(quán)利要求8-14之一所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，就數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)所發(fā)出的熒光射線而言，所述基層具有高透光率。
19.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的順序、行或列包括一個或多個參照結(jié)構(gòu)，該參照結(jié)構(gòu)以連續(xù)的次序表示預(yù)定多級編碼中的各級的值。
20.如權(quán)利要求8或17所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，在上述熒光層或上述不透明的射線吸收層的表面上設(shè)有旋光結(jié)構(gòu)。
21.如權(quán)利要求20所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述旋光結(jié)構(gòu)是折射結(jié)構(gòu)并且在光學(xué)幾何形狀上設(shè)置成準(zhǔn)確地與一個或多個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
22.如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述旋光結(jié)構(gòu)是微透鏡，它們部分地嵌在一附著層上，而所述附著層則形成在熒光層上或形成在設(shè)置于熒光層的吸熱層上。
23.如權(quán)利要求8所述的數(shù)據(jù)載體，其特征在于，所述旋光結(jié)構(gòu)是衍射結(jié)構(gòu)并且在光學(xué)幾何形狀上設(shè)置成準(zhǔn)確地與一個或多個數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。
24.一種用于在如權(quán)利要求8-23所述的數(shù)據(jù)載體上形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，使激光束射向熒光層上的一點，按預(yù)定的調(diào)制過程對激光束進行調(diào)制，所述調(diào)制過程包括對應(yīng)于預(yù)定多級別編碼中若干級別的多個調(diào)制步驟，并用調(diào)制后的激光束照射上述熒光層上的點，從而在熒光層上的該點處形成一數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，通過熒光層和/或設(shè)置在熒光層上的熒光染料分子或可能還有其它分子的熱作用而形成所說的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，從而，在照射之后，數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)會通過對激光束的調(diào)制而使得該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在受到熒光激勵射線照射時所發(fā)出的熒光有特定程度的減弱度，所述熒光減弱度對應(yīng)于通過對數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)進行調(diào)制照射所賦予的數(shù)據(jù)值，所述數(shù)據(jù)對應(yīng)于預(yù)定多級別編碼中的特定級別的值。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，就下列參數(shù)即射線發(fā)射器的脈沖持續(xù)時間、脈沖長度、脈沖振幅或脈沖頻率來調(diào)制所述激光束，以便按在形成數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)時賦給該結(jié)構(gòu)的、并且表示預(yù)定多級編碼內(nèi)特定級別的數(shù)據(jù)值成比例的方式選定所說的調(diào)制值。
26.一種用于在權(quán)利要求8-23所述數(shù)據(jù)載體上的數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)中形成并檢測熒光激勵的方法，其特征在于，使光束射向數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)，將該光束的波長調(diào)諧至數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi)的熒光染料分子的光譜響應(yīng)，并且，用設(shè)置在距數(shù)據(jù)載體上方或下方一定距離的檢測器裝置來檢測發(fā)射自數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的熒光，所檢測到的熒光強度對應(yīng)于賦給數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)值，所述數(shù)據(jù)表示預(yù)定多級別編碼中的一個級別。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所檢測到的由數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)發(fā)出的熒光要參照由一個或多個參照結(jié)構(gòu)受激勵而發(fā)出的熒光，所述參照結(jié)構(gòu)以連續(xù)的次序表示預(yù)定多級編碼中各級別的值。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)載體,它包括帶有數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)的熒光層。所述熒光層包括嵌在聚合物基底材料內(nèi)的熒光染料分子。通過使用激光束來創(chuàng)建數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu),這些數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)在它們受到熒光激勵射線照射時所發(fā)的熒光要比從相應(yīng)原始熒光層中發(fā)射出的熒光更低。通過調(diào)制上述激光束,可將若干位存儲到各數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)內(nèi),結(jié)果,所存儲的數(shù)據(jù)值對應(yīng)于多級別編碼中特定級別的值。上述數(shù)值可利用數(shù)據(jù)承載結(jié)構(gòu)上熒光染料分子的熒光激勵來讀取。所述熒光是在一檢測器裝置內(nèi)檢測的,所檢測到的熒光強度對應(yīng)于所存儲的數(shù)據(jù)值。通過這種方式,可將1—10位存儲進小于0.25μm
文檔編號G11B7/24085GK1191035SQ96195608
公開日1998年8月19日 申請日期1996年5月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月23日
發(fā)明者H·G·古德森, P·-E·諾達爾 申請人:奧普蒂科姆公司