CN113826162B - 光学信息存储介质 - Google Patents

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Abstract

一种光学信息存储介质包括衬底和多层聚合物膜。所述多层聚合物膜具有延伸所述多层聚合物膜长度的第一表面和相对的第二表面。所述第二表面粘附到所述衬底的表面。所述多层聚合物膜包括多个共挤交替聚合物活性数据存储层和聚合物缓冲层。

Description

光学信息存储介质
相关申请
本申请要求于2019年3月12日提交的美国16/351,166的优先权，其主题通过引用整体结合于此。
政府资助
本发明是在美国国家科学基金会授予资助第DMR0423914号的政府支持下完成的。美国政府可能对这项发明拥有特定权利。
技术领域
本申请涉及一种光学信息存储介质，并且特别是涉及一种使用聚合物挤出工艺形成的三维多层光学信息存储介质。
背景技术
能够通过曝光而图案化的介质是信息存储的常见表现形式。在最古老的技术之一中，照相乳剂被用来记录入射到其上的光的图像。最近对通过光学手段存储信息以便用于存档、安全标签、图像的3D表示、像差校正和数字数据的存储的需求增加。为了实现所需的光学响应或更大范围的光学响应，可以使用3D介质。另外，面信息容量受到读取/写入***的光学器件限制。例如，全息立体图需要较小的横向特征来实现高图像分辨率，以及需要较厚的介质来实现较大的图像对比度。容量的额外增加需要增加尺寸，这可能包括空间厚度尺寸，但也可能包括颜色、偏振或相位复用。
进入第三空间维度的主要方法涉及多层信息存储或全息信息存储。多层存储可能受到物理层影响，或者可能受到通过使用多光子吸收在激光的焦点附近进行定位所提供的光学分层影响。然而，这些方法具有显著的局限性。全息存储需要复杂且可能昂贵的光学读取/写入硬件。类似地，多光子吸收所需的激光更复杂、昂贵，并引入额外的噪声源。物理多层化采用更简单的硬件，但在存储介质中制造多个层已被证明难以经济地扩大规模。
发明内容
本申请的实施例涉及一种包括多层膜的光学信息存储介质。所述多层膜包括多个挤出的交替活性数据存储层和缓冲层，这些缓冲层将所述活性数据存储层分离。所述活性数据存储层和缓冲层的厚度使得所述活性数据存储层可写入以将数据体素(例如，离散位、图像、形状、全息图等)限定在可由光学读取设备读取的活性数据存储层内。所述光学信息存储介质在格式上是兼容的，包括但不限于磁盘、卷筒、卡片、贴纸、纸或被层压到柔性或非柔性衬底上。
所述光学信息存储介质可以被设计成适应与现有的光学读取/写入技术以及适当的永久或可逆的单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入方案兼容的三维数据存储。所述介质可以应用于数字信息的存储、结合到信息承载文件上，用于安全、标识、条形码、产品跟踪、防篡改包装、信息承载衍射元件(诸如全息图、立体图、全息光学元件、全息扩散器和光子纸)的生产。
物理介质的分层能够以高信噪比写入和随后读取在三个维度上被定位的信息。这种增强可能源于将活性数据存储层限制于良好限定的分离薄层中，从而在读取期间精确定位数据、减少层间串扰、减少来自聚焦区之外的区域的寄生吸收，并减少由于具有较少散射材料导致的像差。除了所述活性层和缓冲层之外，多层膜中可能易于包括其他层。这些其他层可以提供例如用于跟踪介质内的深度的信号，或者用于存储元数据、密码信息、校验和、编解码器或固件的信号。
在一些实施例中，所述活性数据存储层可以包括一种材料，其当通过适当的永久或可逆单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入过程写入时经历光学性质的光学诱导局部变化。光学性质的变化可以包括但不限于以下变化中的至少一种：由所述材料的化学或物理变化引起的荧光颜色、荧光强度、吸收颜色、透明度、散射、反射率、折射率或偏振的可逆或不可逆变化。所述材料可以包括聚合物和/或添加剂，所述聚合物和/或添加剂表现出光学诱导的物理、热或化学变化，从而导致其光学性质的变化。
在其他实施例中，所述活性数据存储层可以包括主体聚合物材料和荧光染料。所述荧光染料可以通过暴露于光而在展现出第一荧光的第一状况和展现出不同于第一荧光的第二荧光的第二状况之间是可逆的。所述荧光染料也可以通过暴露于光进行漂白。所述荧光染料可以是准分子形成荧光染料、聚集变色染料或可光漂白的荧光染料中的一种。在一个示例中，所述荧光染料是氰基取代的低聚(亚苯基亚乙烯基)染料。
在其他实施例中，所述活性数据存储层可以包括主体聚合物材料和无机纳米粒子和/或染料。所述活性数据存储层的吸收、光致发光或折射率可以通过暴露于光来修改或改变。
在其他实施例中，所述光学信息存储介质可以用于存储信息承载文件上的色移膜中的多个或一个图像，或用于产生全息图或类似全息图性质的衍射多层膜中的多个或一个图像。
通过以下对优选实施例和附图的详细描述，本发明的其他目的和优点以及更全面的理解将变得显而易见。
其他实施例涉及一种光盘，所述光盘包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底、粘附到所述衬底的所述第一表面的多层聚合物膜，以及粘附到所述多层聚合物膜的外表面的覆盖层和/或硬涂层。所述多层聚合物膜包括多个共挤的交替聚合物活性数据存储层和聚合物缓冲层。所述活性数据存储层被配置为当通过单光子或多光子光学写入过程写入时经历光学性质的永久诱导的局部非线性或者阈值变化。所述缓冲层以足够的厚度将所述活性数据存储层分离，以将通过所述光学写入过程写入的至少一个数据体素轴向限制到可由光学读取设备读取的单个离散活性数据存储层中。缓冲层的平均厚度为3pm至约100pm。所述衬底、所述多层聚合物膜或所述覆盖层中的至少一个包括至少一个跟踪特征，所述至少一个跟踪特征在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供光学引导。
在一些实施例中，所述衬底、多层聚合物膜或覆盖件中的至少一个或至少两个包括至少一个跟踪特征。例如，所述衬底的所述第一表面可以包括所述至少一个跟踪特征。所述至少一个跟踪特征可以包括所述衬底的表面中的多个平台和凹槽。
在其他实施例中，所述多层聚合物膜可以没有跟踪特征。
所述多层聚合物膜、覆盖层和硬涂层在跟踪激光波长下可以具有足够的透明度，以允许来自跟踪激光器的光从所述跟踪特征反射或发射到光学拾取器。
在其他实施例中，所述覆盖层粘附到所述多层聚合物膜的外表面，并且所述硬涂层粘附到所述覆盖层的外表面。所述硬涂层可以形成保护所述多层聚合物膜免受环境危害影响的所述光盘的外表面。所述覆盖层和/或硬涂层可以校正所述多层聚合物膜的光学像差。
在一些实施例中，所述多层聚合物膜被层压到所述衬底的表面和/或利用粘合剂粘附到所述衬底的表面，所述粘合剂对用于所述多层聚合物膜的读取和/或写入的波长是光学透射的。
在一些实施例中，所述多层聚合物膜具有从所述多层聚合物膜的内表面延伸到外表面的内边缘和外边缘。所述外边缘和/或所述内边缘可以被密封以保护所述外边缘和/或内边缘免受环境危害的影响。
在其他实施例中，所述光盘可以包括粘附到所述衬底的所述相对的第二表面的第二多层聚合物膜，以及粘附到所述第二多层聚合物膜外表面的第二覆盖层和/或第二硬涂层。所述第二多层聚合物膜可以包括多个共挤的交替聚合物活性数据存储层和聚合物缓冲层。所述活性数据存储层可以被配置为当通过单光子或多光子光学写入过程写入时，经历光学性质的永久诱导的局部非线性或阈值变化。所述缓冲层可以以足够的厚度将所述活性数据存储层分离，以将通过所述光学写入过程写入的至少一个数据体素轴向限制到可由光学读取设备读取的单个离散活性数据存储层中。缓冲层的平均厚度可以是3pm至约100pm。
在一些实施例中，所述衬底、所述第二多层聚合物膜或所述第二覆盖层中的至少一个可以包括至少一个跟踪特征，所述至少一个跟踪特征在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供光学引导。例如，所述衬底的所述相对的第二表面可以包括所述至少一个跟踪特征。所述衬底的所述相对的第二表面上的所述至少一个跟踪特征可以包括所述衬底的所述相对的第二表面中的多个平台和凹槽。
在一些实施例中，所述衬底的所述第一表面和所述相对的第二表面的所述跟踪特征可以在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供关于所述光盘取向和/或倾斜的信息。
在其他实施例中，所述第二多层聚合物膜没有跟踪特征。
在一些实施例中，所述第二多层聚合物膜、第二覆盖层和第二硬涂层在跟踪激光波长下具有足够的透明度，以允许来自跟踪激光器的光从所述跟踪特征反射或发射到光学拾取器。
在其他实施例中，所述第二多层聚合物膜具有从所述第二多层聚合物膜的内表面延伸至外表面的内边缘和外边缘。所述外边缘和/或内边缘可以被密封，以保护所述第二多层聚合物膜的所述外边缘和/或内边缘免受环境危害的影响。
所述第二多层聚合物膜可以被层压到所述衬底的表面上和/或利用粘合剂粘附到所述衬底的表面，所述粘合剂对于用于所述多层聚合物膜和第二多层聚合物膜的读取和/或写入的波长是光学透射的。
在其他实施例中，所述多层聚合物膜和/或所述第二多层聚合物膜可以包括约10至约100个层，以及约15pm至约2cm的厚度。
附图说明
图1是根据本申请的一方面的光学信息存储介质的示意图。
图2是示出了数据层之间的各种间隔(y轴)和存储介质的信噪比(SNR)(x轴)的曲线图，该信噪比随着包含数据的层被制得越小而增强。
图3是根据本申请的另一方面的光学信息存储介质的示意图。
图4示出了用于制造所述多层膜的共挤机的示意图。
图5(A-B)示出了(A)染料(C18-RG)的化学结构；(B)包含64个活性层的整个200pm厚的ML膜的吸收率，以及写入前后单层的FL光谱，其表明由写入诱导的典型水平的FL降低。
图6(A-B)示出了(A)存储在23个层膜(假彩色)中的图案化图像。左上部是最上层，并且右下部是最内层，同时随后的层从左到右。示出了(B)写入互补图像之后两个层的横截面。顶部横截面沿着蓝线，并且底部横截面沿着红线。图像针对背景被归一化。每张图像都是22pm的正方形，包含512个像素。
图7(A-B)示出了(A)5pm厚的单个活性层中的单个写入线的横截面。原始FL强度按背景被归一化，并在所述线的长度上被平均化。示出了(B)腰部处的光斑的强度分布，FWHM为380nm。
图8(A-C)示出了(A)在记录层1本身(顶部)、层1-5(中间)和层1-10(底部)之后层1中的一系列位的FL图像。图像具有相同的亮度和对比度设置。图8(B)示出了(A)中图像的调制信号。图8(C)示出了层1的实验测量的CBR(三角形)与记录的层数的关系，以及理论预测与记录的层数的关系(正方形)。
图9示出了根据实施例的光盘的俯视图。
图10示出了图9的所述光盘的放大截面图。
图11示出了根据另一实施例的所述光盘的放大截面图。
图12示出了根据另一实施例的所述光盘的放大截面图。
图13示出了根据另一实施例的所述光盘的放大截面图。
具体实施方式
本申请的实施例涉及一种光学信息存储介质以及一种使用多层挤出工艺形成所述光学信息存储介质的方法。所述光学信息存储介质包括多层膜，所述多层膜当用于例如数字光学数据存储时，可以以各种格式(例如，磁盘、卷筒、卡片、贴纸、纸或层压到柔性或非柔性衬底上)提供，总可写入面积足以达到千万亿字节级数据容量。可以利用现有的读取/写入技术(例如，现有的激光技术)和其他适当的永久或可逆的单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入过程或方案来执行数据(诸如，位、图像、形状和全息图)的读取/写入或记录。与现有技术相比，适当的永久或可逆的单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入方案和物理介质的分层的结合能够以显著改善的信噪比写入并随后重复读取在三个维度上被定位的数据。用于制造所述光学信息存储介质的所述多层挤压工艺可以以每附加层的边际成本提供包括数十至数百层的多层膜，从而以低成本产生非常高容量的数据存储。
图1是根据本申请的实施例的光学信息存储介质10的示意图。所述光学信息存储介质10包括多层膜12，所述多层膜由多个挤出的交替活性数据存储层14和缓冲层16形成。所述缓冲层16可以使所述活性数据存储层14分离，以在活性数据存储层14之间提供良好限定的间隔或缓冲，这允许在读取或写入数据期间精确定位数据、减少层间串扰，并且在写入或读取所述活性数据存储层14期间减少寄生吸收。
所述活性数据存储层14可以包括适用于光学写入和读取方案的热敏、光敏或其他可改变的材料。在一些实施例中，由于写入过程，所述材料可以经历光学性质的光学诱导或热诱导的局部可逆或不可逆变化。光学性质的局部变化可以限定所述活性数据存储层中的可以使用光学读取设备读取的数据体素。所述光学性质的可逆或不可逆变化可以包括例如由于所述写入过程导致的所述材料化学或物理变化引起的荧光颜色、荧光强度、吸收颜色、透明度、散射、反射率、折射率或偏振的可逆或不可逆变化。
“数据体素”是指以至少一种光学性质(包括但不限于强度、光谱、偏振、发射相位、吸收、反射和散射)方面的变化(其可以是二进制的或连续的)编码的信息的三维空间单元。所述数据体素可以具有任何形状或配置，并且其形式可以是例如离散位、图像、形状和/或全息图。应当理解的是，所述数据体素的大小和/或形状仅受限于用来形成所述数据体素的写入过程和其中形成所述数据体素的活性存储层的大小。在一个示例中，所存储的数据体素可以包括用户数据和/或控制或引导读取/写入装备的数据。在另一示例中，所述数据体素可以包括图像，诸如信息承载文件上的色移膜中的图像。
在一些实施例中，所述活性数据存储层12包括主体聚合物材料和分散或设置在主体聚合物材料中的光敏或热敏添加剂材料，诸如光致变色、荧光、聚集变色掺杂剂或染料和/或颗粒添加剂。总的来说，所述聚合物材料和所述光敏或热敏添加剂材料可以形成聚合物基质，所述聚合物基质可以容易地被挤出以形成所述活性数据存储层。
在其他实施例中，用于形成所述活性存储层的所述聚合物材料本身可以是光敏的或热敏的，而无需添加光致变色、荧光、聚集变色掺杂剂或染料和/或颗粒添加剂。这种光敏或热敏材料可以形成聚合物基质，所述聚合物基质可以容易地被挤出以形成所述活性数据存储层。
所述聚合物材料可以是任何天然或合成的固体或高粘度热塑性材料，其可以被挤出(extrude)或共挤(coextrude)并允许所述光敏或热敏材料作为聚合物分子结构的一部分或作为添加剂或作为两者充分结合。所述聚合物材料也可以是基本上光学透明的，并且允许所述光敏或热敏材料在所述聚合物内离析和/或聚集。可以使用的聚合物的示例是天然和合成聚合物，包括但不限于聚烯烃，诸如聚乙烯(包括线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯)和聚(丙烯)、环烯烃聚合物和共聚物，聚(丙烯酸酯)，诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯，聚(丙烯酰胺)，聚(丙烯腈)，乙烯基聚合物，诸如聚(氯乙烯)、聚偏二氯乙烯、聚(氟乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、聚(四氟乙烯)、聚(三氟氯乙烯)、聚(乙酸乙烯酯)、聚(乙烯醇)、聚(2-乙烯基吡啶)、聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(苯乙烯)，共聚物，诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物，聚酰胺，诸如聚酰胺6和6,6、聚酰胺12、聚酰胺4,6，聚酯，诸如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)以及聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚氨酯，聚芳基砜，聚(聚苯醚)，以及包含前述或其它化合物中的两种或更多种的共混物或复合物。附加地，所述主体聚合物材料可以是弹性体，诸如苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氯丁二烯、聚异戊二烯、丁腈橡胶、硅橡胶或热塑性弹性体。
所述光敏或热敏添加剂可以包括任何材料，其能够容易地与所述聚合物材料混合或分散(例如熔融共混)在所述聚合物材料中，并且在利用光源(诸如激光)写入之前展现出第一可读状态(例如一致性、颜色、荧光、分布和/或反射率)并且在写入之后展现出第二不同可读状态(例如一致性、颜色、荧光、分布和/或反射率)。在示例中，所述光敏或热敏材料可以包括颗粒添加剂，诸如功能性纳米颗粒和/或在其表面或体积上具有功能性添加剂的纳米颗粒。示例包括掺杂或不掺杂在其体积中的聚合物和/或染料表面活性剂或染料的半导体、金属或玻璃纳米颗粒(诸如量子点)。
在另一示例中，所述光敏或热敏材料可以包括能够根据物质的状态或染料已经被暴露的环境发射不同发射光谱的任何染料。所述染料可以是例如单光子、双光子或多光子吸收染料，诸如形成基于准分子与主体材料的相对浓度发射不同发射光谱(例如荧光)的准分子的染料，或者基于所述染料与所述主体材料、其它染料分子或光学信息存储介质(例如缓冲层)中的另一化合物之间的超分子关系发射不同光谱的染料。所述染料可以单独使用和/或与纳米颗粒结合使用，其中染料和纳米颗粒之间的相互作用(诸如电荷和能量转移)可以用于存储数据。在一些实施例中，染料，诸如荧光染料(例如，可光漂白的荧光染料)可以与多种纳米粒子(诸如量子点)组合使用。
荧光染料的示例包括但不限于准分子形成的荧光染料和聚集变色染料。在一些实施例中，聚集变色染料可以包括氰基取代的低聚(亚苯基亚乙烯基)(氰基-OPV)染料化合物，诸如但不限于氰基-OPV C18-RG、1,4-双-(α-氰基-4-甲氧基苯乙烯基)苯、1,4-双-(α-氰基-4-甲氧基苯乙烯基)-2,5-二甲氧基苯，和1,4-双-(α-氰基-4-(2-乙基己基氧基苯乙烯基)-2,5-二甲氧基苯和2,5-双-(α-氰基-4-甲氧基苯乙烯基)噻吩。美国专利US7,223,988中公开了可以用于所述活性数据存储层的其它染料的示例，该专利的全部内容通过引用结合于此。
应当理解的是，本申请的各方面可以包括仅通过调谐例如结晶固体和分子液体溶液的极限状态之间的Π堆积程度，在较宽范围内控制给定荧光染料的发射颜色。颜色可调的荧光染料的发射光谱可以在其结晶固体和分子液态之间改变任何可测量的量。所述聚合物材料或光学信息存储介质中的颜色可调的荧光染料的发射光谱取决于几个因素，诸如所述主体聚合物中染料的浓度、所述染料在所述主体聚合物中的溶解度、所述主体聚合物的极性、所述染料形成聚集体或准分子的能力、染料准分子相对于所述主体材料或缓冲层的红移程度、暴露于热和光的程度、施加到所述光学信息存储介质上的外部压力以及所述光学信息存储介质所经历的使用。对某些应用特别关注的其他因素包括基于机械变形改变所述光学信息存储介质的发射光谱的能力。因此，如果所述光学信息存储介质经受机械变形、通过热和/或光进行的温度变化、所述光学信息存储介质的老化、压力变化或环境变化(诸如暴露于化合物)以及其他因素，则可能发生所述光学信息存储介质的发射光谱方面的偏移。
还应当理解的是，所述发射光谱取决于染料分子和/或颗粒(例如纳米颗粒)与所述主体聚合物中其他化合物的化学和物理相互作用。这些相互作用可以包括染料分子-染料分子相互作用、染料分子-聚合物分子相互作用或者所述染料分子和所述主体材料中其他化合物和/或颗粒(例如纳米颗粒)之间的相互作用。例如，在所述主体材料中形成所述染料的准分子可能使得所述光学信息存储介质的发射光谱中发生较大红移。随后的退火或冷加工以及其他力和因素可以减少所述主体材料中准分子的数量，并且因此使所述发射光谱更多地朝向所述染料稀溶液的发射光谱偏移。其他因素可能会增加所述主体聚合物中的准分子的数量，并且使得所述发射光谱更多地朝向结晶固体的光谱偏移。所述染料在所述主体材料中的离析和聚集可以是可逆的或不可逆的。
可以选择结合在所述聚合物材料中的所述染料和/或颗粒的性质和功能性，使得所述染料在所述聚合物材料中的溶解度和扩散特性满足所需的应用。这些性质(诸如分支的程度、分支的长度、分子量、极性、功能性以及其他性质)可以用于基于所述光学信息存储介质所经历的外部激励程度来改变所述发射光谱红移的速率或程度。
在一些实施例中，基于单光子或双光子或多光子吸收的写入方案可以用于局部修改所述活性数据存储层的荧光性质，以便在所述活性数据存储层中生成或限定数据体素，诸如位、图像、形状和/或全息图。例如，所述光学信息存储介质可以呈磁盘的形状，并且在激光写入光束聚焦到磁盘上时旋转，这对于局部改变所述活性存储层中的体素的荧光性质是有效的。替代性地，在移动写入光束时，所述光学信息存储介质可以保持静止。在所述读取过程期间，激光源可以用来激发荧光，所述荧光可以被光学器件收集并通过带通滤波器发送到光电探测器。所检测的经调制的荧光可以被转换成经调制的二进制电信号以便进行进一步处理。替代性地，对于发射一种以上颜色的***，可以使用通过具有适当滤光器的光电二极管同时检测和处理不同的荧光组分来增强对比度甚至存储密度。
在其他实施例中，所述活性数据存储层的写入和读取可以基于所述活性数据存储层内局部折射率的变化。所述活性数据存储层可以包括例如光致变色的可结晶材料或当被图案化并用于写入/读取数据时其反射性质发生改变的材料的一些其它组合。在一些实施例中，写入光束可以通过诱导局部化学或物理变化来改变体素的折射率。在可结晶***中，所述写入光束可以局部寻址体素，从而诱导所述材料的局部相的变化。然后可以通过检测反射率方面的差异来读取包括这种活性数据存储层的磁盘。也可以通过光学干涉图案的成像或检测来执行读取。
使所述活性数据存储层分离的所述缓冲层可以包括惰性材料，诸如基本上光学透明的聚合物，所述惰性材料不包括与所述活性数据存储层相同的光敏材料或热敏材料。所述缓冲层可以没有光敏材料或热敏材料，或者可以包括光敏材料或热敏材料，或者在所述活性数据存储层中使用的所述光敏材料或热敏材料的部分。但是，当准备和写入磁盘时，所述缓冲层可能不以与所述活性层相同的方式或相同的程度改变。在一些实施例中，所述缓冲层的折射率可以与所述活性存储层匹配，以使得所述活性数据存储层被容易地写入和读取。
用于形成所述缓冲层的所述聚合物可以使得所述缓冲层单独挤出或与所述活性数据存储层共挤。所述聚合物材料可以与用于形成所述活性存储层的聚合物材料相同或不同。在一些实施例中，用于形成所述缓冲层的聚合物材料可以是热塑性聚合物，所述热塑性聚合物在熔融时的粘度与用于形成活性数据存储层的聚合物材料的粘度相匹配，并且使得所述缓冲层与所述活性数据存储材料共挤。除了上述聚合物之外，所述聚合物材料可以是光学聚合物，诸如光学聚碳酸酯、光学聚酰亚胺、光学硅胶粘合剂、光学UV粘合剂或光学漆。光学聚合物的示例包括拜耳公司(Bayer AG)的CD2005/MAS130、/>DP1-1265、/>DE 1-1，或罗杰斯公司(Rogers Corp)的/>通用塑料公司(GEPlastics)的/>阿莫科公司(Amoco)的/>等。无论如何，所述缓冲层的光学性质不以与所述活性数据存储层相同的方式或相同的程度改变。
可以相对于缓冲层的厚度选择所述有源数据存储介质层的厚度，以使得所述活性数据存储层可通过适当的永久或可逆的单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入过程来写入，从而将数据体素(例如离散位、图像、形状或全息图)限定在可由光学读取设备读取的所述活性数据存储层内。在一些实施例中，可以为适当的永久或可逆单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学写入过程，为写入光束的波长和聚焦性质，为增加信息存储密度，为减少层间串扰，为考虑用于从介质读取数据的光学装置或为上述内容的任意组合来选择厚度。通过适当设计所述活性数据存储层14的厚度和所述缓冲层16的厚度和/或层14和16的组合厚度，可以大大增强所述光学信息存储介质内的信噪比(SNR)。SNR由所述数据体素的大小和体素串扰与光电探测器的噪声组合确定。与常规整体式数据存储介质相比，本文描述的所述光学信息存储介质的多层构造显著提高了SNR，这使得使用更简单、更低成本的光学器件成为可能。
在一些实施例中，所述活性数据存储层(A)的厚度与所述活性数据存储层和所述缓冲层的双层(AB)厚度之比(即A/(A+B))可以小于约0.3、小于约0.2、小于约0.1、小于约0.09、小于约0.08、小于约0.07、小于约0.06、小于约0.05、小于约0.04、小于约0.03、小于约0.02或小于约0.01。在其他实施例中，所述活性数据存储层的厚度与所述活性数据存储层和所述缓冲层的双层厚度之比可以是约0.3至约0.01、约0.2至约0.02、约0.1至约0.05。在其他实施例中，所述活性数据存储层的厚度可以是约5nm到约10pm，并且所述缓冲层的厚度可以是约50nm到约100pm。
所述多层膜的几何形状和厚度以及膜的各个层对所述光学信息存储介质的SNR有显著影响。作为示例，图2示出了所述活性数据存储层厚度(A)与所述双层厚度(AB)之比与包括荧光活性数据存储层的模拟光学信息存储介质的SNR之间的相关性。在这个模拟中，所述光学信息存储介质由具有0.85NA聚焦光学器件的405nm激光二极管照射，并且荧光由相同的光学器件收集，并通过直径为10pm的共焦针孔，然后被具有1pA暗电流的光电二极管检测到。在某些写入/读取条件下，相比于单片设备，大约为0.1的活性数据存储层(A)与双层(AB)厚度比使得SNR提升了高达350倍。这种增强源于将所述活性存储数据存储层限制于良好限定的间隔的薄层中，因此在读取期间提供数据的精确定位，从而减少层间串扰以及来自聚焦区之外的层的寄生吸收。通常，共焦显微镜是读取以荧光体素形式存储的数据所必需的。然而，在适当的设计约束的情况下，本文描述的具有如此高SNR的所述光学信息存储介质可以在没有共焦设定或者在显著放松对共焦设定的设计约束的情况下操作，从而显著简化读取装置并降低***成本。替代性地，所述设备可以提供比单片设计更高的存储密度，同时保持相同的SNR。
在一些实施例中，可以利用SNR来增加双光子写入方案的数据封装密度。所述多层数据存储介质还可以采用与已知光学数据存储技术和写入方案兼容的阈值单光子写入过程。在这种设计中，保持了最佳的A/AB层厚度比，但是总厚度与适于阈值单光子写入方案的值相匹配，使得聚焦到光盘中的光仅写入预期的层。
例如，在阈值单光子写入方案中，如果写入激光功率高于某个阈值，则所述活性数据存储介质层可以通过单光子过程吸收所述写入光束，从而导致光学性质(诸如折射率、吸收或荧光)方面的局部变化。本质上非线性的阈值行为允许在所有三个维度上定位数据。它还允许超过衍射极限的面存储，从而导致更高的面存储密度。这些活性数据存储层的所述写入光束可以聚焦在单个写入层上，并且诱导所述单个写入层的光学性质的局部变化，所述变化不同于周围缓冲层或活性数据存储层的任何变化。在阈值单光子写入方案中，对于所述写入光束、读取光束或两者基本上透明的缓冲层可以用于减少一种或两种光束的吸收，同时传播到所寻址的层，从而允许在所述写入或读取光束基本上被吸收之前进入深层。
所述光学信息存储介质可以使用任何挤压工艺形成。在一些实施例中，所述光学信息存储介质可以使用多层共挤工艺形成。作为示例，所述光学信息存储介质可以通过在层级结构中分层活性数据存储层和所述缓冲层来形成，如在于2003年6月24日授予Baer等人的美国专利US 6,582,807和于2006年2月21日授予Baer等人的美国专利US 7,002,754中所描述和公开的那样，这两个专利在此整体通过引用并入本文。在一个实施例中，所述光学信息存储介质分别由所述活性数据存储层(A)和所述缓冲层(B)的两个交替层(ABABA...)制成。所述活性数据存储层(A)和所述缓冲层(B)形成由公式(AB)x表示的多层复合光学信息存储介质，其中x＝(2)n，并且n是乘法元素的数量，并且在1到256或更高的范围内。
多个交替层(A)和(B)可以形成多层复合光存储介质，其包括至少2个交替层(A)和(B)，优选地至少16个层，例如至少16、32、64、128、256、512、1024、2028或更多个交替层。所述层(A)和(B)中的每一个可以是微层或纳米层。通过利用上述步骤序列，获得形成为多层复合光学信息存储介质的3-D存储器设备。这种结构由多个活性数据存储层(A)组成，这些存储层可以承载所记录的信息，并由多个缓冲层(B)在其间分开。每个缓冲层(B)可以被认为是用于要布置在其上的下一活性数据存储层(A)的衬底，或者如果不需要另外的活性数据存储层，则可以被认为是保护层。
所述多层光学信息存储介质可以替代性地包括多于两个不同的层。例如，分别具有层(A)、层(B)和层(C)的交替层的三层结构(ABCABCABC...)由(ABC)x表示。其中x如上定义。包括以任何所需配置和组合的任何数量的不同层的结构包括在本文描述的应用范围内，诸如(CACBCACBC...)。在这种三组分多层复合光学信息存储介质中，第三层(C)可以构成不同于层(A)的活性数据存储层或不同于层(B)的缓冲层。替代性地，层(C)可以产生提供信号的荧光或反射，所述信号可以用于在读取或写入期间保持进入介质的恒定焦深。
在上述双组分多层光学信息存储介质中，所述光学信息存储介质可以通过多层共挤来制备。例如，所述结构可以通过强制组装共挤形成，其中将两层或更多层(A)和(B)分层，并且然后倍增几次。图4中示出了典型的多层共挤装置。两组分(AB)共挤***由各自通过熔体泵连接到共挤送料区块的两个3/4英寸单螺杆挤出机组成。用于这种双组分***的送料区块以(AB)层配置的形式组合聚合材料(A)和聚合材料(B)。所述熔体泵控制两个熔体流，这两个熔体流在所述送料区块中合并为两个平行的层。通过调节所述熔体泵速度，可以改变相对层厚度，即A与B的比。熔体从进料区块通过一系列倍增元件。倍增元件首先竖直切割所述AB结构，并且然后水平展开所述熔体。流动的流重新组合，从而使层的数量加倍。n个倍增元件的组装生产具有层序列(AB)X的挤出物，其中x等于(2)n，并且n是倍增元件的数量。本领域技术人员应该理解，用于制造本发明结构的挤出机的数量等于组分的数量。因此，三组分多层(ABC...)需要三台挤出机。
通过共挤工艺形成的所述多层结构呈膜或片材的形式，诸如独立的柔性膜或片材。通过改变相对流率或层数，同时保持膜或片材厚度不变，可以控制单个层的厚度。这种挤压工艺产生由数十或数百或数千层组成的大面积多层膜(例如，英尺宽乘码宽)，其中单层厚度薄至5nm。所述共挤的光学信息存储介质的总厚度范围可以为约100nm至约10cm，特别地为约25pm至约3cm，包括这些范围内的任何增量。
所制造的多层复合光学信息存储介质适合用作3-D数据或体素的可写、可读和可擦除介质。在一个示例中，活性数据存储层(A)内的准分子形成荧光或聚集变色染料可以通过光来刺激，尽管同样地也可以使用替代性刺激，例如暴露于化学物质或机械力。写入机制包括所述染料的双光子吸收性质，其允许仅在写入光束的焦点处进行光吸收。这样吸收的能量的一部分被转换为热量，这又导致染料局部分散，即围绕焦点分散，从而使得发射颜色的明显的局部固定变化。
例如，当在所述活性数据存储层(A)中使用氰基-OPV C18-RG染料时，发射可以在橙色和绿色之间切换，以将数据写入所述光学信息存储介质，并且因此，可以使用适当的过滤来随后读取所所述写入的数据。读取期间的平面和轴向位置由读取透镜的位置确定。通过共焦布置提高了轴向分辨率。双光子吸收与适当波长的紧密聚焦激光束的结合使所写入的体素位于轴向方向上。
当期望擦除写入所述光学信息存储介质的部分或全部数据时，特定的活性数据存储层(A)再次暴露于外部刺激，例如光或热，以便逆转所述染料聚集，从而擦除存储在其中的所有数据。可以根据需要多次实行写入、读取和擦除过程。
在其他实施例中，非活性材料层可以共同延伸设置在所述多层膜的一个或两个主表面上。可以选择所述层(也称为表层)的组成，例如以保护所述光学信息存储介质的完整性、给所述多层膜增加机械或物理性质，或者给所述多层膜增加光学功能性。材料可以包括所述活性数据存储层或缓冲层中的一个或更多个的材料。也可使用熔体粘度类似于所述挤出活性数据存储层或缓冲层的其它材料。
一个或更多个表层可以降低挤出的多层堆叠在挤出过程中可能经历的大范围剪切强度，特别是在模具处。高剪切环境可能导致多层膜发生不期望的变形。替代性地，如果颜色的局部变化是所需的效果，装饰层扭变可以通过使所述层和/或表层的粘度不匹配，或者利用很少或没有表层进行处理来产生，这样至少一些层会经历局部厚度变形，从而产生装饰性着色效果。一个或更多个表层也可以增加所得到的复合多层膜的物理强度或减少处理期间的问题，例如减少所述多层膜在后续定位期间裂开的趋势。保持无定形的表层材料可能倾向于制造具有更高韧性的膜，而半结晶的表层材料可能倾向于制造具有更高拉伸模量的膜。其它功能性组分(诸如抗静电添加剂、UV吸收剂、染料、抗氧化剂和颜料)可以被添加到所述表层，只要它们基本上不干扰所述光学信息存储介质所需的性质。
还可以添加表层或涂层，以赋予所得多层膜或所述光学信息存储介质所需的阻隔性质。因此，例如，可以添加阻隔膜或涂层作为表层，或作为表层中的组分，以改变所述多层膜或光学信息存储介质对液体(诸如水或有机溶剂)或气体(诸如氧气或二氧化碳)的透过性质。
还可以添加表层或涂层，以赋予或改善所得多层膜或光学信息存储介质中的耐磨性。因此，例如，可以将包含嵌入聚合物基质中的二氧化硅颗粒的表层添加到本文描述的多层膜中，以赋予所述膜耐磨性，当然只要这种层不过度损害光学性质。
还可以添加表层或涂层，以赋予或改善所得多层膜或光学信息存储介质的抗穿刺性和/或抗撕裂性。在选择用于抗撕裂层的材料时要考虑的因素包括，断裂伸长率、杨氏模量、撕裂强度、对内层的粘附性、所关注电磁带宽中的百分比透射率和吸收率、光学透明度或雾度、作为频率函数的折射率、纹理和粗糙度、熔体热稳定性、分子量分布、熔体流变性和共挤性、表层与活性数据存储层和缓冲层中的材料之间的混溶性和相互扩散速率、粘弹性响应、使用温度下的热稳定性、耐候性、粘附涂层的能力以及对各种气体和溶剂的渗透性。抗穿刺或抗撕裂表层可以在制造过程期间施加，或者稍后涂覆或层压到所述多层膜上。在制造过程期间，诸如通过共挤工艺将这些层粘附到所述多层膜提供了在制造过程期间保护所述多层膜的优点。在一些实施例中，一个或更多个抗穿刺或抗撕裂层可以单独地或与抗穿刺或抗撕裂表层结合设置在所述多层膜内。
所述表层可以在挤出过程期间的某个点，即在挤出的层和表层离开挤出模具之前，施加到所述挤出的多层膜的一侧或两侧。这可以使用常规共挤技术来实现，可以包括使用三层共挤模具。将(多个)表层层压到先前形成的多层膜上也是可能的。
在一些应用中，在所述多层膜的制造期间，附加层可以共挤或粘附在所述表层的外侧上。这种附加层也可以在单独的涂覆操作中被挤出或涂覆到所述多层膜上，或者可以作为单独的膜、箔或刚性或半刚性衬底(诸如聚酯(PET)、亚克力(PMMA)、聚碳酸酯、金属或玻璃)层压到所述多层膜上。
多种聚合物可以用于所述表层。在主要为无定形的聚合物中，示例包括基于对苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸或它们的烷基酯对应物以及亚烷基二醇(诸如乙二醇)中的一种或多种的共聚酯。适用于表层的半结晶聚合物的示例包括2,6-聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙材料。可以用于增加所述多层膜韧性的表层包括高伸长率聚酯和聚碳酸酯。聚烯烃(诸如聚丙烯和聚乙烯)也可以用于此目的，特别是在它们被制成利用相容剂粘附到所述多层膜的情况下。
在其他实施例中，各种功能层或涂层可以添加到所述多层膜和光学信息存储介质中，以改变或改善它们的物理或化学性质，特别是沿着所述膜或光学信息存储介质的表面。这种层或涂层可以包括，例如，增滑剂、低粘附性背面材料、导电层、抗静电涂层或膜、阻隔层、阻燃剂、UV稳定剂、耐磨材料、光学涂层，或被设计用于提高所述膜或光学信息存储介质的机械完整性或强度的衬底。
在一些应用中，在所述多层膜要用作胶带组分的情况下，可能期望的是利用低粘附性背胶(LAB)涂层或膜(诸如基于聚氨酯、硅胶或碳氟化合物化学物质的那些涂层或膜)处理所述多层膜。以这种方式处理的膜将对压敏粘合剂(PSA)展现出适当的剥离性质，从而使它们能够利用粘合剂处理并卷绕成卷。以这种方式制成的胶带可以用于生产信息存储文件，诸如条形码、贴纸和防篡改包装。
所述多层膜和光学信息存储介质也可以设置有一个或更多个导电层。这种导电层可以包括金属(诸如银、金、铜、铝、铬、镍、锡和钛)、金属合金(诸如银合金、不锈钢和铬镍铁合金(INCONEL))，以及半导体金属氧化物(诸如掺杂和未掺杂的氧化锡、氧化锌和氧化铟锡(ΙTO))。
所述多层膜和光学信息存储介质也可以设置有抗静电涂层或膜。这种涂层或膜包括例如V2O5和磺酸聚合物的盐、碳或其他导电金属层。
所述多层膜和光学信息存储介质还可以设置有改变所述多层膜对某些液体或气体的透过性质的一个或更多个阻隔膜或涂层。因此，例如，本发明的膜和光学设备可以设置有抑制水蒸气、有机溶剂、O2或CO2透过所述膜的膜或涂层。在高湿度环境(所述膜或设备的组分会由于湿气渗透而扭变)中，阻隔涂层将是特别期望的。
所述多层膜和光学信息存储介质也可以利用阻燃剂处理，特别是在以下环境中使用时，诸如在受严格防火规范约束的飞机上。合适的阻燃剂包括三水合铝、三氧化二锑、五氧化二锑和阻燃有机磷酸酯化合物。
所述多层膜和光学信息存储介质还可以被层压到刚性或半刚性衬底上，例如玻璃、金属、丙烯酸、聚酯和其他聚合物背衬，以提供结构刚性、耐候性或更容易处理。例如，所述多层膜和光学信息存储介质可以被层压到薄的丙烯酸背衬或金属背衬上，使得其可以被冲压或以其他方式形成并保持在所需的形状。对于一些应用，诸如当光学膜被应用于其他易碎的背衬时，可以使用包括PET膜或抗穿刺撕裂膜的附加层。
所述多层膜和光学信息存储介质也可以设置有防碎膜和涂层。适用于此目的的膜和涂层在例如专利公开EP 592284和EP 591055中描述，并且可从明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company)商购。
各种光学层、材料和设备也可以应用于多层膜和光学信息存储介质以用于特定应用或与多层膜和光学信息存储介质结合使用以用于特定应用。这些包括但不限于磁性或磁光涂层或膜；反射层或膜；半反射层或膜；棱镜膜，诸如线性菲涅耳透镜；增亮膜；全息膜或图像；可压纹膜；防篡改膜或涂层；用于低发射应用的IR透明膜：剥离膜或剥离涂布纸；偏振器或反射镜；以及用于深度跟踪、存储元数据或加密信息的层。
考虑所述多层膜内或所述多层膜的一个或两个主表面上的多个附加层，并且其可以是前述涂层或膜的任意组合。例如，当粘合剂被施加到所述多层膜时，所述粘合剂可以包含白色颜料(诸如二氧化钛)以增加总反射率，或者它可以是光学透明的以允许所述衬底的反射率添加到所述多层膜的反射率。
为了改善所述膜的卷成型和可转换性，所述多层膜还可以包括增滑剂，所述增滑剂结合到所述膜中或作为单独涂层添加。在大多数应用中，增滑剂将仅被添加到所述膜的一侧，理想的是面向刚性衬底的一侧，以最小化雾度。
所述多层膜和光学信息存储介质还可以包括一个或更多个抗反射层或涂层，例如常规真空涂覆的介电金属氧化物或金属/金属氧化物光学膜、二氧化硅溶胶凝胶涂层，以及涂覆或共挤的抗反射层，诸如由低折射率含氟聚合物(诸如THV，可从3M公司(3M Company)(明尼苏达州圣保罗市)获得的可挤出含氟聚合物)得到的那些抗反射层。这种层或涂层(可以是或可能不是偏振敏感的)用于增加透射并且减少反射眩光，并且可以通过适当的表面处理(诸如涂覆或溅射蚀刻)赋予所述多层膜和光学信息存储介质。
所述多层膜和光学信息存储介质也可以设置有赋予防雾性质的膜或涂层。在一些情况下，如上所述的抗反射层将起到双重作用，即为所述多层膜和光学信息存储介质赋予抗反射和防雾性能。各种防雾剂是本领域已知的。然而，通常这些材料将包含诸如脂肪酸酯的物质，这些物质赋予所述膜表面疏水性，并促进形成连续、不太不透明的水膜。
所述多层膜和光学信息存储介质可以通过使用UV稳定膜或涂层来防止UV辐射。UV稳定膜和涂层包括掺入苯并***或受阻胺光稳定剂(HALS)的膜和涂层，这两种光稳定剂可从纽约州霍桑市的汽巴嘉基公司(Ciba Geigy Corp.)商购。其他UV稳定薄和涂层包括含有二苯甲酮或二苯基丙烯酸酯(可从新泽西州帕西潘尼市的巴斯夫公司(BASF Corp.)商购)的膜和涂层。当所述多层膜和光学信息存储介质用于户外应用或光源在光谱的UV区发出大量光的照明设备时，这种膜或涂层将特别重要。
粘合剂可以用于将所述光学多层膜和光学信息存储介质层压到另一膜、表面或衬底上。这种粘合剂包括光学透明粘合剂和光漫射扩散粘合剂两者，以及压敏和非压敏粘合剂。压敏粘合剂通常在室温下是粘性的，并且最多可以通过施加轻微的手指压力将其粘附到表面，而非压敏粘合剂包括溶剂、热或辐射激活的粘合剂体系。粘合剂的示例包括基于以下的一般组成的粘合剂：聚丙烯酸酯；聚乙烯醚；含二烯的橡胶，诸如天然橡胶、聚异戊二烯和聚异丁烯；聚氯丁二烯；丁基橡胶；丁二烯-丙烯腈聚合物；热塑性弹性体；嵌段共聚物，诸如苯乙烯-异戊二烯和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯聚合物和苯乙烯-丁二烯聚合物；聚α烯烃；无定形聚烯烃；硅胶；含乙烯的共聚物，诸如乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸乙酯；聚氨酯；聚酰胺；聚酯；环氧树脂；聚乙烯吡咯烷酮和乙烯基吡咯烷酮共聚物；以及上述物质的混合物。
附加地，所述粘合剂可以包含添加剂，诸如增粘剂、增塑剂、填料、抗氧化剂、稳定剂、颜料、扩散颗粒、固化剂和溶剂。当层压粘合剂用于将多层膜粘附到另一表面时，可以选择所述粘合剂组成和厚度，以便不干扰所述多层膜的光学性质。例如，所述层压粘合剂应该在读取/写入所述光学信息存储介质所需的波长区域中是光学透明的。
在一些实施例中，所述多层膜可以设置有具有连续相和分散相的一个或更多个层，其中所述两相之间的界面将足够弱，以在定向所述多层膜期间产生空隙。所述空隙的平均尺寸可以通过仔细操纵处理参数和拉伸比，或者通过选择性使用增容剂来控制。所述空隙可以利用液体、气体或固体回填在成品中。空隙化可以与所述多层膜的镜面光学结合使用，以在所得的膜中产生所需的光学性质。
在其他实施例中，所述多层膜和光学信息存储介质可能进行各种处理，这些处理改变了这些材料或其任何部分的表面，如通过使它们更有利于后续处理，诸如涂覆、染色、金属化或层压。这可以通过利用底漆(诸如PVDC、PMMA、环氧树脂和氮丙啶处理)处理实现，或通过物理涂底处理(诸如电晕、火焰、等离子体、闪光灯、溅射蚀刻、电子束处理)实现，或诸如利用热罐使表面层非晶化以去除结晶度来实现。
本文描述的所述光学信息存储介质可以在任何三维光学数据信息设备中使用或实施。语言三维是指包含在其中或其本身构成设备的光学信息存储介质具有通过其体积在三个维度上存储光学数据的能力。应当理解的是，本文中的设备也可以用于二维信息存储。所述设备上可以被存储的信息例如可以是二进制数字或位数据，其可以从电子信号转换成光学信号以便进行存储。然后可以将所读取的光信号转换回电信号。将电子号转换成光信号以及将光信号转换成电子信号的过程在本领域中是众所周知的。
在一些实施例中，所述设备简单地构成所述光学信息存储介质本身，其采取所述多层膜的形式。在其他实施例中，所述光学信息存储介质可以包括所述多层膜位于其上或其周围的衬底。例如，所述衬底可以是玻璃、陶瓷、塑料或其他合适、优选地惰性材料。所述衬底的形式可以采取围绕或包含所述光学信息存储介质的所述多层膜的保护涂层。在一些实施例中，在所述衬底围绕或包含所述多层膜的情况下，所述衬底的至少一个区域允许透过电磁辐射，以及特别是紫外光、可见光和红外光。可能的情况是，所述光学数据存储设备采取可以方便地***信息技术装备(诸如计算机、计算机操作设备、高保真装备、视频装备等)中的卡或磁盘的形式。在这种设备中，可以在覆盖件内设置透明窗口，通过该透明窗口，数据可以被存储(写入)到设备或从设备中检索(读取)。例如，所述设备可以采取传统计算机磁盘、CD或DVD的形状或配置。这些可能性仅通过示例的方式提及，并且不旨在限制本发明的范围。
图9示出了根据实施例的可以用于记录和存储信息的光盘100的示例。所述光盘100以薄圆形板的形状形成，诸如用于DVD和蓝光型光盘，并且直径是例如约120mm和厚度是例如约1.2mm。
所述光盘100包括在光盘100中心的孔部分或主轴孔102，其直径符合光盘行业标准(例如，大约15mm)。所述主轴孔102穿透所述光盘100，使得所述主轴孔102的中心与整个光盘100的中心重合。
参考图10，图10是图9所述光盘的放大剖视图，所述光盘100包括具有第一表面112和相对的第二表面114的共挤的多层膜110。所述多层膜100的第一表面112利用光学透明粘合剂118层压到衬底116上。所述多层膜110的相对的第二表面114覆盖有覆盖层和/或保护性硬涂层120。虽然所述保护性覆盖层或硬涂层120被示出为单个层，但是所述保护覆盖层或硬涂层120可以包括两个或更多个层。例如，覆盖层可以粘附到所述多层聚合物膜的外表面，并且硬涂层可以粘附到所述覆盖层的外表面。在一些实施例中，所述覆盖层可以校正所述多层聚合物膜或所述光盘中的光学像差，诸如球面像差。所述硬涂层可以形成保护所述多层聚合物膜免受环境危害影响的所述光盘的外表面。
所述共挤的多层膜100可以包括用于存储数据(诸如视频、音频、软件或其他数据)、活性数据存储层122和缓冲层124的16个双层，尽管所述多层膜可以包括更多或更少的双层以及附加层。所述缓冲层124的厚度可以是例如约3pm至约20pm，并且所述活性数据存储层122的厚度可以是如约0.05pm至约1pm。在示例性实施例中，所述缓冲层124的厚度是约6pm，并且所述活性数据存储层的厚度是约0.6pm。在一些实施例中，所述共挤的多层膜110可以没有跟踪特征。
所述衬底116可以由诸如聚碳酸酯或玻璃的材料形成，并且的厚度为例如约1.1mm。
用于将所述共挤的多层膜110层压到所述衬底116上的光学透明粘合剂118可以在用于读取和/或写入多层膜的波长中是光学透射的，并且包括例如压敏粘合剂(PSA)或可固化液体光学透明粘合剂。这些粘合剂可以作为液体提供，所述液体在将所述共挤的多层膜110层压到所述衬底116之前涂覆在所述衬底116上，并通过例如紫外线曝光或热固化来固化。所述光学透明粘合剂的厚度可以是例如约10pm。
设置在所述多层膜110的第二表面114上的所述覆盖层和/或硬涂层120可以由一种材料形成，所述材料校正多层膜110中的光学像差和球面像差，保护所述多层膜110免受环境危害的影响和/或赋予或改善所得的多层膜110或光盘120的耐磨性。例如，所述覆盖层120可以包括嵌入聚合物基质中的二氧化硅颗粒，所述聚合物基质被添加到所述多层膜110的第二表面114以赋予膜110耐磨性，当然只要这种层不会过度损害所述多层膜110的光学性质。
所述光盘可以通过以下方式形成：将所述覆盖层和/或硬涂层施加到所述共挤的多层膜上，利用所述光学透明粘合剂将所述多层膜层压到所述衬底上，将所述膜切割成适当大小并与所述衬底匹配、以及密封所述膜的内边缘和外边缘。在一些实施例中，所述多层膜可以在层压之前或之后被切割，并且可以使用例如激光切割或机械切割切割成适当大小。由所述主轴孔限定的所述膜内边缘和由所述光盘边缘限定的所述膜外边缘可以被切割成适当大小并被密封，以保护所述多层膜免受环境危害的影响。密封所述边缘可以在层压后例如通过激光切割过程期间的热方式，或者在其他时间通过其他热密封方法进行。也可以使用可固化的粘合剂或密封材料进行密封。
在一些实施例中，所述覆盖层和/或硬涂层可以在将所述多层膜层压到所述衬底之后施加到所述多层膜上。例如，所述覆盖层和/或硬涂层可以是使用标准膜形成和固化方法施加到所述多层膜的可固化涂层。所述覆盖层和/或硬涂层也可以是使用光学透明粘合剂(诸如压敏粘合剂或可固化粘合剂)固定到所述多层膜的第二外表面的膜。
在一些实施例中，所述光盘可以可选地包括用于跟踪控制***(未示出)的跟踪特征，诸如具有引导跟踪图案的伺服层，所述跟踪特征在光学写入过程和/或光学读取过程期间提供光学写入设备和/或光学读取设备的光学引导。所述跟踪控制***可以包括聚焦在跟踪图案上的跟踪激光器和用于控制光学读取和/或写入设备(诸如激光器)相对于所述光盘的位置的跟踪致动器。
在一些实施例中，所述跟踪图案可以包括以螺旋图案设置在所述衬底表面上的平台和凹槽的组合，所述螺旋图案例如通过所述衬底的注射成型提供。提供有所述跟踪图案的所述衬底可以用作用于无凹槽或无跟踪图案多层膜的跟踪控制***的伺服层。所述衬底跟踪特征的跟踪要求，覆盖的粘合剂、所述共挤的多层膜和所述覆盖层和/或硬涂层在跟踪激光波长下具有足够的透明度，以使用反射或发射的光提供要返回到光学拾取器的信号。
应当理解的是，所述多层膜可以使用粘合剂层附接到具有跟踪特征(诸如所述衬底两侧上凹槽螺旋图案)的所述光盘衬底的两侧。可以从所述光盘两侧同时执行写入和读取。
在其他实施例中，所述覆盖层和/或所述衬底可以具有跟踪特征并用作伺服层。例如，如图11所示，光盘140包括衬底142和覆盖层148，所述衬底142具有在所述衬底142表面上以螺旋凹槽图案144设置的平台和凹槽的组合，并且所述覆盖层148具有螺旋凹槽图案150。所述衬底142的螺旋凹槽图案144可以例如通过所述衬底142的注射成型来设置，并且所述覆盖层148的螺旋凹槽图案可以通过压纹来提供。所述凹槽覆盖层148的凹槽间距可以匹配所述光盘衬底142上的凹槽尺寸和图案。
在其他实施例中，所述光盘的所述多层膜和/或所述衬底的一个或更多个中间缓冲层可以具有跟踪特征并用作伺服层。图12示出了光盘200，所述光盘包括衬底202和中间缓冲层206，所述衬底202在其表面上具有螺旋凹槽图案204，并且所述中间缓冲层206具有螺旋凹槽图案208。类似于图10，所述凹槽中间缓冲层的凹槽间距可以匹配所述光盘衬底上的凹槽尺寸。
在其他实施例中，如图13所示，光盘300可以包括覆盖层302、中间缓冲层304和具有跟踪特征并用作伺服层的衬底306。例如，所述覆盖层302、中间缓冲层304和衬底306可以分别包括螺旋凹槽图案308、310和312。所述凹槽覆盖层和中间缓冲层的凹槽间距可以与所述光盘衬底上的凹槽尺寸相匹配。有利的是，为所述覆盖层302、中间缓冲层304和衬底306设置跟踪特征有助于跟踪包括具有更多层数(例如大于32个层)的多层膜的光盘。
在其他实施例中，光盘可以是双面光盘，其包括具有第一表面和相对的第二表面的衬底、粘附到所述衬底的第一表面的第一多层聚合物膜和粘附到所述衬底的第二表面的第二多层聚合物膜。第一覆盖层和/或硬涂层以及第二覆盖层和/或硬涂层可以分别粘附到所述第一多层聚合物膜的外表面和所述第二多层聚合物膜的外表面。所述衬底、所述第一多层聚合物膜、所述第二多层聚合物膜、所述第一覆盖层或第二覆盖层中的至少一个可以包括至少一个跟踪特征，所述至少一个跟踪特征在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供光学引导。
在一些实施例中，所述衬底的第一表面和相对的第二表面可以包括至少一个跟踪特征。所述衬底的第一表面和相对的第二表面的跟踪特征可以在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供关于光盘取向和/或倾斜的信息。
在其他实施例中，如图3示意性所示，所述光学信息存储介质30可以设置成长的(例如，100m)连续光学数据存储带32。所述存储带32可以由本文所述的机械柔性多层膜形成，所述膜可以设置在辊或鼓34上。所述存储带32可以通过读取/写入***36馈送，从而读取和写入所述存储带32。所述读取/写入***36可以包括用于在所述存储带32的活性数据存储层内限定离散数据体素、合适的永久或可逆的单光子或多光子、线性、非线性或阈值光学设备，以及用于读取所述活性数据存储层内限定的离散体素的光学读取设备。
在其他实施例中，所述光学信息存储介质可以被结合到信息承载文件中或设置在信息承载文件上。所述信息承载文件可以包括任何类型的信息承载文件，包括(但不限于)：文件、银行票据、证券、贴纸、箔、容器、产品包装、支票、***、银行卡、电话卡、储值卡、预付卡、智能卡(例如，包括一个或更多个半导体芯片(诸如存储器设备、微处理器和微控制器)的卡)、接触卡、非接触卡、接近卡(例如，射频(RFID)卡)、护照、驾照、网络访问卡、雇员徽章、借记卡、安全卡、签证、移民证明文件、国民ID卡、公民卡、社保卡和徽章、证书、身份证或文件、选民登记和/或识别卡、警察ID卡、过境卡、安全检查徽章和卡、***许可证、徽章、礼券或卡、会员卡或徽章，以及标签。甚至可以设想，所述光学信息存储介质可以适用于诸如消费产品、旋钮、键盘、电子组件等设备，或者可以记录可能与要标识的功能和/或对象或其他实体相关联的信息、图像和/或其他数据的任何其他合适的项或物品。还须注意的是，出于本公开的目的，术语“文件”、“卡”、“徽章”和“证明文件”可互换使用。
以下示例进一步示出了本文描述的所述光学信息存储介质。该实例仅旨在是说明性的，而不应被解释为限制性的。
实例
这个实例描述了用于制造用于高密度光学数据存储***ODS的卷对卷多层(ML)膜的共挤工艺。这个工艺可以很容易地生产长数百米且宽数米的、准备好用于各种格式的连续完整存储介质，总可写入区域足以达到TB到PB字节级别的容量。与目前的制造方法(诸如旋涂和层压)相比，所述共挤工艺成本还低且简单得多。
这个实例还展示了使用连续波蓝光(BR)激光器通过有机染料的荧光(FL)猝灭在23层的78pm厚、100m长的ML带中存储数据。发现面密度类似于商用光盘的面密度，并且基于FL的方案所允许的小层间距使得位密度为1.2×1012cm-3的。考虑到这种机制和高轴向密度，还检查了写入期间的串扰。这种方法是通用的，因此已经为高密度ODS开发的材料可以用于包括“云”规模数据存储的创新。
材料
发色团C18-RG使用已知过程合成。PETG Eastar 6763是从伊士曼化学公司(Eastman Chemical Company)获得的，并且按原样使用。使用Haake Rheocord 9000间歇式混合器在230℃下持续5分钟，制备C18-RG和PETG的共混物(标称染料含量2wt.％)。
共挤
将所述PETG/染料共混物和PVDF装载到单独的料斗中，并加热至230℃，在此温度下聚合物具有匹配的粘度。在这些料斗之后挤出的双层依次通过5个模具。每个模具垂直于所述双层切割，展开并堆叠所述膜，使层数乘以2。所生产的最终膜是64层的***，总厚度大约为200pm。
吸收率和荧光
使用Cary 500分光光度计在具有64个活性层的整个200pm厚的ML膜上测量吸收光谱。使用光纤耦合到Acton 2300i光谱仪和Princeton PIXIS 100BR CCD的共焦显微镜测量FL。首先使用与读取图像相同的参数读取正方形区域(参见下文)，但扫描速率为6pm ms-1以降低信噪比。然后，使用与写入图像相同的参数写入所述正方形区域，并以较低的功率对其重新扫描以测量漂白后的光谱。
写入和读取
为了写入数据，激光通过Olympus M PlanApochromat，l00x，1.4NA油浸物镜聚焦到所述膜上。使用Olympus FV1000共焦显微镜通过以75nm ms-1的速率沿定制路径扫描激光束来记录图案。入射功率大约为150pW，并且强度从1.0mWpm-2(最上部层)变化到1.5mW pm-2(最下层)。除了以更快的速率和大大降低的功率(在5pm ms-1下为0.01mW pm-2)进行读取以避免破坏性读出之外，在相同的设置下进行读取。需要0.1mWpm-2或更高量级的强度才能获得亚毫秒级曝光下的可测量猝灭。
层串扰的计算
图8c中示出的位串扰的理论曲线计算如下。物理上的相关参数是在给定位显式写入期间在该位位置处接收的强度相对于在所有其他层中的所有其他位的写入期间获得的强度之比。模拟位阵列由间距为Az的Nz个层组成，每个层由Ny×Nx位组成，间距分别为Ay和Ax。位阵列占据了大小为Lx×Ly×Lz的体积。原点被放置在数据阵列的中心处。假设衍射受限的高斯光束，在显式写入单个位期间位于原点的单个位(信号S)的FL减小应该与注量的某个功率成正比。
其中C为比例常数，α为吸收系数，以及wo为束腰。在写入所有其他位(噪声，N)期间这个相同位的FL减少由总和给出：
并且当写入层k时z原点处的1/e2光束半径wk由下式给出：
其中n是折射率，以及λ是写入波长。从其中减去S以考虑所述总和中的单项，所述单项被限定为信号。假设在高度聚焦的光束和较大的扫描区域的情况下，这可以大大简化。然而，简单地以数字方式进行求和(Matlab)更准确。选择的参数与写入期间使用的参数相对应。位间距在两个侧向维度中选择为1.0pm，同时所有位处于“开”状态(数值等效于方波发生器产生的0.5pm间距的“开-关”模式)，Az＝3pm、Nx＝Ny＝40、Vz＝10、Lx＝Ly＝A0 pm、Lz＝27pm，以及wo＝0.32pm。使用对应于实验观察值0.32pm的束腰。图8c中绘制的结果是S/N比。S对应于调制信号，而总N产生整体恒定漂白，因此这个比可以通过计算根据实验数据确定，其中max是调制中峰值的平均值，并且min是波谷的平均值。
此种计算仅用作数量级比较，因为在设计最佳ML结构时必须考虑许多其他物理过程，诸如多次反射。在此实验和理论之间的主要区别之一是光束是连续扫描的而不是离散扫描的。另外，对于较大强度，漂白将变成亚线性，这在理论中没有被考虑。在界面处散射的光以及无法在小尺度上控制共焦写入***的所有方面(诸如回扫和样品定位)也对载流子-背景(CBR)比有贡献。正如所观察到的那样，其中许多将增加经验性背景，从而与理论相比降低CBR。
层间距限制和光学***
与依赖于相位变化和反射的方案相比，FL检测方案的使用允许更小的层间距。另一限制因素是读取***本身的响应功能。在此所使用的共焦显微镜(具有1.4数值孔径(NA)物镜)是极端情况。利用这些光学器件，如果(对于无限小的孔径)样品轴向移出焦平面约0.1pm(这比层间距小得多)，探测器平面处的强度下降一半。如果改为使用BR播放器中发现的0.85NA物镜，即使孔径比探测器处的光斑大小大10倍，这个数字仍然只有0.89pm。因此，虽然限制最小层间距的因素在此被放宽了，但是读取***的光学限制还不是问题。
结果
我们采用了在活性层中具有荧光(FL)有机分子的高度透明的多层(ML)聚合物膜。使用FL机制，因为对于在此产生和记录的大量层，在反射方案的情况下会发生读取期间的相干串扰。用于制造这些膜的共挤技术在图4中示出。在这个过程中，两种热塑性聚合物(A和B)被加热以形成具有匹配粘度的熔体，并且然后被共挤到双层进料区块中。AB双层通过一系列倍增模具，这些模具切割、展开和堆叠熔体，从而每次使得层数翻倍。这个实例中采用的过程允许以大约200m hr-1的速率制造宽达36cm、厚达200pm的膜，这在商业应用中可以按比例放大。所述生产过程不仅适用于本文描述的特定染料/聚合物***，而且可以用于实现更复杂的设备架构，诸如相变材料所需的多种功能性掺杂剂或不同层，或者甚至金属反射层。
使用这种技术，我们制造了由23个数据存储层组成的存储***，所述数据存储层交错在用于将位限制在离散区域内的非活性缓冲层之间。在本实例中生产的膜卷的可写入面积比常规光盘高1000倍。请注意，作为连续过程，该方法可以生产无限长度的样本。数据存储层A由透明主体聚合物聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PETG)构成，其掺杂有2.0wt.％的荧光发色团1,4-双(α-氰基-4-十八烷基氧基苯乙烯基)-2,5-二甲氧基苯(C18-RG，图5a)。缓冲层B由聚(偏二氟乙烯)(PVDF)组成，是非光学活性的并且折射率与层A匹配。这种材料在处理期间在限制染料扩散方面特别有效。层A和层B的平均厚度分别为0.3和3.1pm。
C18-RG是一种展现出准分子和单体状态的氰基取代的低聚(/；-phcnylcnc(亚乙烯基)染料，我们以前通过双光子吸收将其用于ODS。如果以分子的方式分散在PETG中，单体分别在450nm和510nm处展现出吸收峰和FL峰。准分子分别在370nm和540nm处展现出吸收峰和FL峰。在图5B中示出了吸收光谱和荧光光谱，以及光漂白20％(与数据写入期间使用的水平大致相同)后的FL光谱。请注意，猝灭在峰区中相当均匀，表明单体和准分子的相对浓度没有变化。在这项工作中，通过使用单光子吸收漂白绿色FL，将PETG中以分子方式分散的染料用于数据存储。
使用聚焦在所选层上的405nm连续波激光束执行数据写入，从而使该过程与紧凑型BR源兼容。观察到由写入引起的FL变化在超过2年的时间段内是永久且稳定的。图6A描绘了被写入所述存储层中的FL图像。写入区对应于FL强度降低的区域(黑色)。在此，使用扫描共焦显微镜从最低存储层到最高存储层逐层执行写入。相同的共焦显微镜和激光源随后以降低的强度和增加的扫描速率收集样品的3D FL图像。
图6B显示出了写入简单几何图像后两个相邻层的横截面。尽管图像是互补的，但每一层中的数据是不同的并且被充足地限制于所关注的层。从图6A和6B中示出的图像来看，显而易见的是，可以容易地从各个存储层中的每一层记录和检索数据。图6A还示出了由于像差，较深层的检索图像质量降低，这可以利用工作距离更长的物镜来改善。然而，可以容易地从23个层中检索信息，这是在异构ML ODS介质中报告的最大记录层数。
现有技术的二至四层BR盘的轴向间距大于10pm，以便限制由于读取光束在反射层和间隔层界面处的多次反射而发生的相干串扰。在此采用的FL检测方案大大减少了多次反射以及以非简并波长发射，从而允许使用小得多的间距。因此，我们的层的间距(3pm)是所探究的最小间距之一。另一方面，ODS的面密度受到衍射极限下的束腰约束。为了检查我们的ML膜的数据位尺寸，在与以上使用的相同写入条件下，将单个行写入所述活性层的整片膜中。所得到的曲线在图7中示出。拟合产生380nm的半高宽(FWHM)，这大约是当前***中可实现的最小位间距并且与衍射受限的光束大小一致。
光学像差将BR光盘的厚度限制在140pm以下。考虑到紧密的层间距和BR衍射限制写入，我们***中可实现的位密度估计为1.2×1012cm-3。因此，在商业光盘格式中，我们的共挤的介质足以在BR***规格内实现TB存储。在特定的设置中，柔性膜甚至已被证明可以提高稳定性和写入速度。在另一种基于卷的读取/写入***中，需要大约150m的这种膜才能实现千万亿字节(PB)容量。另外，为了放宽光学限制，人们可以用更少的层来换取更长的长度，这仍然很容易制造。
确定轴向和横向维度的最小位间距的一个重要因素是串扰，尤其是对于具有大量间隔很近的层的这些膜。在3D存储的场景下，ML膜的一个吸引人的特征是在轴向上对位的限制，这减少了写入和读取期间相邻位和层之间的串扰。为了直接测量写入串扰，将位阵列写入到10个连续层中，并在其他层中写入信息时读取中间(“探针”)层中的对比度调制。采用了与上述类似的写入条件。利用方波发生器对激光进行调制，以产生在两个横向方向上相隔1.0pm的开关位对，并且所写入的总面积(40×40pm)大于任何给定层中的光束直径，以便不低估任何两层之间的总串扰。这也使得结果不依赖于选择10个层中的哪一层作为探针。图8A和图8B中示出了选择写入步骤之后的FL图案和调制的子部分。串扰的主要影响似乎是平均FL水平的整体降低。
信号调制与背景FL损耗的比(CBR)用于量化串扰。图8C中绘制了写入10个层中的每一层(从探针层开始)后的CBR(三角形)。随着层数的增加，该值从2减少到0.15，并且与数值模拟(正方形)非常一致。虽然这不是无关紧要的，但是这个CBR比足以解析单个位信息，如图6所示。请注意，总背景损耗是在多次小曝光中累积的，并且由于写入物镜的高数值孔径和惰性缓冲层，与正在被写入的层相邻的层中的注量减少到10分之一以下。因此，与任何其他单次曝光相比，写入所关注位时的曝光仍然是主要贡献因素，大约是100倍。
从本申请的上述描述中，本领域技术人员将认识到改进、改变和修改。这种改进、改变和修改在本领域技术人员的技能范围内，并且旨在由所附权利要求覆盖。本文引用的所有专利、专利申请和公开物通过引用整体并入本文。

Claims (28)

1.一种光盘，包括：
衬底，所述衬底具有：
第一表面和相对的第二表面；
多层聚合物膜，所述多层聚合物膜粘附到所述衬底的所述第一表面；以及
覆盖层和/或硬涂层，所述覆盖层和/或硬涂层粘附到所述多层聚合物膜的外表面，
所述多层聚合物膜包括多个共挤的交替聚合物活性数据存储层和聚合物缓冲层，所述活性数据存储层被配置为当通过单光子或多光子光学写入过程写入时经历光学性质的永久诱发的局部非线性或阈值变化，所述缓冲层以足够的厚度将所述活性数据存储层分离，以将通过所述光学写入过程写入的至少一个数据体素轴向限制到能够由光学读取设备读取的单个离散活性数据存储层中，其中，所述缓冲层的平均厚度为3pm至约100pm，并且其中，所述衬底、所述多层聚合物膜或所述覆盖层中的至少一个包括至少一个跟踪特征，其在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供光学引导。
2.根据权利要求1所述的光盘，其中，所述衬底的所述第一表面包括所述至少一个跟踪特征。
3.根据权利要求2所述的光盘，其中，所述至少一个跟踪特征包括在所述衬底的所述第一表面中的多个平台和凹槽。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜没有跟踪特征。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜、所述覆盖层和硬涂层在跟踪激光波长下具有足够的透明度，以允许来自跟踪激光器的光从所述跟踪特征反射或发射到光学拾取器。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述覆盖层包括至少一个跟踪特征。
7.根据权利要求1所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜包括至少一个跟踪特征。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述衬底、所述多层聚合物膜或所述覆盖层中的至少两个包括至少一个跟踪特征。
9.根据权利要求8所述的光盘，其中，所述至少一个跟踪特征包括平台和凹槽图案，并且所述平台和凹槽图案设置在所述衬底、所述多层聚合物膜或所述覆盖层中的至少两个中。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述覆盖层粘附到所述多层聚合物膜的所述外表面，并且所述硬涂层粘附到所述覆盖层的外表面，所述硬涂层形成所述光盘的保护所述多层聚合物膜免受环境危害影响的外表面。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述覆盖层和/或硬涂层校正所述多层聚合物膜的光学像差。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜被层压到所述衬底的所述第一表面和/或利用粘合剂粘附到所述衬底的所述第一表面，所述粘合剂对用于所述多层聚合物膜的读取和/或写入的波长是光学透射的。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜具有从所述多层聚合物膜的内表面延伸至所述外表面的内边缘和外边缘，所述外边缘和/或所述内边缘被密封以保护所述外边缘和/或内边缘免受环境危害的影响。
14.根据权利要求1所述的光盘，其中，所述光盘包括：
第二多层聚合物膜，所述第二多层聚合物膜粘附到所述衬底的相对的第二表面；以及
第二覆盖层和/或第二硬涂层，所述第二覆盖层和/或第二硬涂层粘附到所述第二多层聚合物膜的外表面，
所述第二多层聚合物膜包括多个共挤的交替聚合物活性数据存储层和聚合物缓冲层，所述活性数据存储层被配置为当通过单光子或多光子光学写入过程写入时经历光学性质的永久诱发的局部非线性或阈值变化，所述缓冲层以足够的厚度将所述活性数据存储层分离，以将通过所述光学写入过程写入的至少一个数据体素轴向限制到能够由光学读取设备读取的单个离散活性数据存储层中，其中，所述缓冲层的平均厚度为3pm至约100pm。
15.根据权利要求14所述的光盘，其中，所述衬底、所述第二多层聚合物膜或所述第二覆盖层中的至少一个包括至少一个跟踪特征，所述至少一个跟踪特征在所述光学读取和/或光学写入过程期间向光学读取和/或光学写入设备提供光学引导。
16.根据权利要求15所述的光盘，其中，所述衬底的所述相对的第二表面包括所述至少一个跟踪特征。
17.根据权利要求16所述的光盘，其中，所述衬底的所述相对的第二表面上的所述至少一个跟踪特征包括在所述衬底的所述相对的第二表面中的多个平台和凹槽。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜没有跟踪特征。
19.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜、所述第二覆盖层和第二硬涂层在跟踪激光波长下具有足够的透明度，以允许来自跟踪激光器的光从所述跟踪特征反射或发射到光学拾取器。
20.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二覆盖层包括至少一个跟踪特征。
21.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜包括至少一个跟踪特征。
22.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述衬底、所述第二多层聚合物膜或所述第二覆盖层中的至少两个包括至少一个跟踪特征。
23.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述衬底的所述第一表面和所述相对的第二表面包括至少一个跟踪特征。
24.根据权利要求23所述的光盘，所述衬底的所述第一表面和所述相对的第二表面的所述跟踪特征在所述光学读取和/或光学写入过程期间向所述光学读取和/或光学写入设备提供关于光盘取向和/或倾斜的信息。
25.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜具有从所述第二多层聚合物膜的内表面延伸至所述外表面的内边缘和外边缘，所述外边缘和/或所述内边缘被密封以保护所述第二多层聚合物膜的所述外边缘和/或内边缘免受环境危害的影响。
26.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜被层压到所述衬底的表面上和/或利用粘合剂粘附到所述衬底的表面上，所述粘合剂对于用于读取和/或写入所述第二多层聚合物膜的波长是光学透射的。
27.根据权利要求1至3中任一项所述的光盘，其中，所述多层聚合物膜包括约10至约100个层和约15pm至约2cm的厚度。
28.根据权利要求14至17中任一项所述的光盘，其中，所述第二多层聚合物膜包括约10至约100个层和约15pm至约2cm的厚度。
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