DE68919571T2

DE68919571T2 - Antriebssystem für optische Scheiben.

Info

Publication number: DE68919571T2
Application number: DE68919571T
Authority: DE
Inventors: Joseph Lindmayer
Original assignee: Quantex Corp
Current assignee: Quantex Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2009-07-28
Also published as: ATE114854T1; CA1333422C; EP0353078B1; EP0353078A3; US5007037A; DE68919571D1; EP0353078A2; JPH0278020A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Massenspeichergeräte zur Datenspeicherung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Daten- oder Informations-Massenspeicherung unter Verwendung von rein photoelektronischen Verfahren zum Schreiben, Lesen und Löschen von gespeicherten Daten.
Zur Zeit bekannte optische Speichergeräte ermöglichen es allgemein, daß um zwei oder mehr Größenordnungen mehr Daten pro Platte gespeichert werden können, als dies bei magnetischen Verfahren und Vorrichtungen der Fall ist. Aufgrund der Möglichkeiten für eine wesentlich größere Datenspeicherung sowie aufgrund des enormen erwarteten Marktes für derartige optische Speicher erfolgt die aktive Entwicklung optischer Speichergeräte derzeit in verschiedenen unterschiedlichen Richtungen. Derartige Aktivitäten sind auf Nur-Lese-, einmal beschreibbare und beliebig oft lesbare (WORM) und löschbare optische Speichersysteme gerichtet. Während optische Nur-Lese- und WORM-Speicher bereits zur Verfügung stehen, sind bei löschbaren optischen Speichersystemen wesentlich größere Entwicklungsschwierigkeiten aufgetreten, als bei Nur-Lese- und WORM-Systemen, weil die erforderlichen Qualitäten der Speichermedien Probleme von wesentlich größerer Komplexität ergeben.
Optische Nur-Lese-Speichergeräte zur Verwendung als Computer- Peripherie-Geräte, wie z.B. CD-ROMs wurden mit dem Erscheinen der digitalen Musik-Compakt-Disk kommerziell verfügbar. Die derzeitige Platten-Speicherkapazität für derartige Einheiten beträgt 200 bis 600 Megabyte. Derartige Platten werden in der Fabrik unter Verwendung einer Formpresse und von Metallisierungsoperationen hergestellt und sie sind für die kostengünstige Verbreitung von umfangreichen festen Datenbeständen geeignet.
WORM-Geräte ermöglichen es dem Benutzer, seine eigenen Daten auf der Platte aufzuzeichnen, jedoch nur einmal. Datenbits werden an körperlichen Positionen dadurch gespeichert, daß das Medium in nicht umkehrbarer Weise mit einem Laser 'eingebrannt' wird. Eine derartige permanente Aufzeichnung kann unbegrenzt wieder gelesen werden, was die WORM-Technologie für die Archivierungsspeicherung großer Informationsmengen unter Einschluß von digitalen Bildern geeignet macht, bei der ein willkürlicher Zugriff auf einen großen Datenbestand erwünscht ist.
Es ist die dritte Kategorie von optischen Plattenspeichergeräten, nämlich löschbare Speichergeräte, von der angenommen wird, daß sie die größte Brauchbarkeit für Massenspeicherzwecke darstellt. Derartige Geräte sind mit derzeitigen magnetischen Band- und Platten-Massenspeichergeräten wettbewerbsfähig, und sie werden einen größeren Einfluß auf die Computertechnologie in den kommenden Jahren haben. Derzeit umfassen die drei am stärksten aktiven Entwicklungsrichtungen zur Schaffung einer löschbaren optischen Speicherung magneto-optische Materialsysteme, Farbstoffpolymere und Techniken, die eine Kristallstruktur- oder Phasentransformation in dem Speichermedium an dem Punkt hervorrufen, auf den geschrieben wird. Alle diese drei Möglichkeiten erfordern Hitze, die üblicherweise die physikalische oder chemische Struktur der Materialien bei der Durchführung der Schreib- oder Löschfunktion ändert. Daher ist die für das Schreiben von Daten auf derartige Systeme erforderliche Zeit von einer gewissen 'Verweil-'Zeit abhängig, während der der Punkt, auf den Daten geschrieben werden, erhitzt oder auf andere Weise physikalisch transformiert werden muß.
Ein weiterer Nachteil bei derartigen Lösungen besteht darin, daß das Betriebsverhalten des Mediums sehr stark gegenüber Verunreinigungen, gegenüber einer Verunreinigungsdiffusion, einer Oxidation und anderen Fehlstellen empfindlich ist, die sich zu derartigen Fehlstellen auswirken und die lediglich nach mehreren Schaltzyklen oder zu Zeiten auftreten, die nach der Herstellung und der Prüfung derartiger Geräte liegen. Bei den drei vorstehend genannten Möglichkeiten wurde der größte Fortschritt bei magneto-optischen Materialien erzielt. Laborergebnisse in diesem Bereich sprechen von Millionen von Schreib- Lösch-Zyklen. Siehe beispielsweise H-P. D. Shieh Ph.D. Thesis, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania (1987).
Um ein löschbares optisches Medium zur Massenspeicherung zu verwenden, muß das optische Medium schnell genug sein, um unter Verwendung von eine niedrige Leistung aufweisenden Lasern mit hohen Datenraten markiert zu werden. Das Medium muß weiterhin Daten mit annehmbaren Computerindustrie-Normen nahezu fehlerfrei für zumindestens 10 Jahre speichern, wobei beispielsweise nicht mehr als ein nicht-korrigierbarer Fehler in 10¹² Bits auftritt. Daher ist das Auffinden des geeigneten physikalischen Phänomens, das als Basis für die Löschbarkeit in einem hochauflösenden optischen Hochgeschwindigkeits-Speichermedium zur Verwendung bei einem optischen Plattenspeichersystem dienen kann, sehr schwierig. Die größten Anstrengungen in diesem Bereich waren in den letzten 10 Jahren in der vorstehend beschriebenen Weise auf die Verwendung von magneto-optischen Materialien gerichtet. Eine kommerzielle Verwirklichung einer löschbaren magneto-optischen Speicherung wurde jedoch noch nicht erzielt und es gibt auch keine Garantien, daß dies jemals der Fall sein wird. Unglücklicherweise sind die Betriebseigenschaften der anderen vorstehend erläuterten Lösungsansätze allgemein nicht vergleichbar.
Um die Probleme des Standes der Technik zu überwinden und um eine Basis für ein arbeitsfähiges optisches Plattenspeichersystem zu schaffen, wurde eine neue Lösung für das Problem der optischen Speichermaterialien entwickelt, das die Anforderungen an das optische Medium hinsichtlich der Dichte, der Geschwindigkeit und der langen Zykluslebensdauer erfüllt. Diese Entwicklung verwendet das Phänomen des Einfangens von Elektronen in einer Klasse von neuartigen Materialien, die einen Alkalierde-Kristall umfassen, der typischerweise mit Edelerde-Elementen dotiert ist. Dünne kristalline Filme derartiger Materialien werden auf verschiedenen Substraten wie z.B. Glas oder Aluminiumoxid ausgebildet, um das Plattenspeichermedium zu bilden.
Weil das Einfangphänomen ein vollständig elektronischer Vorgang ist, können Lese-/Schreib-/Lösch-Operationen sehr schnell durchgeführt werden. Zusätzlich legt die physikalische Einfangerscheinung den Schluß nahe, daß die Lebensdauer des Mediums praktisch grenzenlos ist. Weiterhin ergibt der Effekt des Elektroneneinfangens eine lineare Charakteristik des Ansprechverhaltens, was eine Analog-Dimension für die Speichermöglichkeit ergibt. So könnte beispielsweise die mögliche Plattenspeicherkapazität einer einzigen 5 1/4 Zoll-Platte auf mehrere Gigabyte ausgedeht werden. Es ist naheliegend, daß die Dichte der gespeicherten Information extrem hoch ist.
Die Materialien, die als das Medium für das hier beschriebene optische Plattenspeichersystem verwendet werden, bilden den Gegenstand der US-Patentanmeldung Nr. 184 263 (US-Patent Nr. 4 915 982, veröffentlicht am 10. April 1989), die eine Teil-Fortsetzungsanmeldung der US-Patentanmeldungen Nr. 870 877 (US-Patent Nr. 4 864 536, veröffentlicht am 5. September 1989) und Nr. 870 809 (US-Patent Nr. 4 830 875, veröffentlicht am 16. Mai 1989) vom 5. Juni 1986 darstellt. Andere Materialien, die für das hier beschriebene Speichermedium brauchbar sind, sind in den anhängigen US-Patentanmeldungen Nr. 034 332 (US- Patent Nr. 4 839 092, veröffentlicht am 13. Juni 1989) und 034 334 (US-Patent Nr. 4 806 772, veröffentlicht am 21. Februar 1989) beschrieben, die beide am 3. April 1987 eingereicht wurden, sowie in der US-Patentanmeldung Nr. 147 215 (US-Patent Nr. 4 879 186, veröffentlicht am 7. November 1989), die am 22. Januar 1988 eingereicht wurde, und in der US-Patentanmeldung 078 829 (US-Patent Nr. 4 842 960, veröffentlicht am 27. Juni 1989) beschrieben, die am 28. Juli 1987 eingereicht wurde. Der vorliegende Anmelder ist der Inhaber aller dieser Anmeldungen.
Das Material, das in der US-Anmeldung Nr. 184 263 (US-Patent Nr. 4 915 982) beschrieben ist, weist eine äußerst lineare Beziehung zwischen dem Schreib-Eingangs- und dem Lese-Ausgangs- Signal auf. Daher zeigt diese Fähigkeit einen großen Störabstand für eine binäre Speicherung sowie die Möglichkeit einer vergrößerten Informationsspeicherdichte bei Verwendung als Analog- oder Mehrpegel-Digital-Speichermedium. Der Begriff 'Mehrpegel' bezieht sich auf die Tatsache, daß beim Schreiben mit einer Vielzahl von Intensitäten des gleichen Laserstrahls die Linearität der Emissionen, die sich beim Auftreffen eines Lese-Laserstrahls ergeben, derart ist, daß die Information mit verschiedenen Intensitäts-'Pegeln' gespeichert und erkannt werden kann, beispielsweise mit einer Intensität von 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 und 1. Dieses spezielle Medium weist die Form eines Dünnfilms auf, und es kann mit Licht dadurch 'geladen' und 'entladen' werden, daß auf dem Grundniveau befindliche Elektronen auf ein erhöhtes Energieniveau angeregt werden. Im einzelnen werden durch Beleuchtung mit sichtbarem Licht Elektronen auf eine hohe Energie aufweisende Einfangzustände angehoben, wo sie unbegrenzt verbleiben können. Wenn das Medium später mit Infrarot beleuchtet wird, so werden die Elektronen aus den Einfangstellen freigegeben, wodurch erneut sichtbares Licht emittiert wird. Daher werden mit derartigen Materialien die digitalen Daten unter Verwendung von eine niedrige Energie aufweisenden Lasern zum Einfangen und Lesen der Elektronen an einer bestimmten Stelle gespeichert und wiedergewonnen.
Derartige photonische Festkörpermaterialien weisen Elektronen mit bistabilen Gleichgewichtszuständen auf; einer mit Elektronen in einem Grundniveau, und der andere, bei dem Elektronen in einem genau definierten bestimmten erhöhten Energiezustand 'eingefangen' sind. Elektronen werden durch die Absorption von Protonen von sichtbarem Licht auf das höhere Energieniveau angehoben, so daß zur Verfügung stehende Einfangstellen gefüllt werden. Ein Elektron in dem erhöhten Energieniveau kann aus seiner Einfangstelle dadurch freigegeben werden, daß eine ausreichende Energie dem Elektron zugeführt wird, damit dieses aus der Einfangstelle entweichen kann. Wenn dies erfolgt, so fällt das Elektron auf sein Grundniveau zurück und emittiert ein entsprechendes Proton des sichtbaren Lichts. Die Anzahl der Elektronen in dem erhöhten Energieniveau ist proportional zur Intensität des sichtbaren Lichtes, die zur Aufzeichnung verwendet wurde. Daher können als Folge dieser Eigenschaften derartige Materialien im Ergebnis Lichtenergie 'speichern'.
Die rein photoelektronischen Mechanismen bei derartigen Elektroneneinfangmaterialien vermeiden die Notwendigkeit irgendwelcher thermischer Zustandsänderungen, so daß die Anzahl der in dem Material eingefangenen Elektronen von Natur aus linear ist. Weil die örtliche Auflösung des 'Schreib'-Schrittes lediglich von den Betriebseigenschaften der Adressieroptik abhängt, ermöglicht ein optischer Schreibfleckdurchmesser von einem Mikrometer die Speicherung von zumindestens 550 Megabyte auf einer 130 mm oder 5 1/4 Zoll-Platte, die mit dem Dünnfilmmaterial beschichtet ist, wie dies hier beschrieben ist. Unter Verwendung von Kodiertechniken, wie z.B. MFM, modifizierter MFM oder Aufzeichnungslängenbegrenzung (RLL), wie sie allgemein bei der Magnetplattenaufzeichnung verwendet werden, kann die Speicherkapazität bis zu einem Faktor von 3 gegenüber der Verwendung einer FM- oder Frequenzmodulations-Kodierung vergrößert werden. Die Anstiegs- oder Abfallzeiten, die bei optischen Lese- und Schreibimpulsen auftreten, liegen im Nanosekundenbereich. Somit wurde festgestellt, daß die Lese- und Schreib-Datenübertragungsraten bei optischen Plattenlaufwerkmedien unter Verwendung von Elektronen einfangenden Materialien zumindestens bei 200 Megabit pro Sekunde liegen.
Rotierende Plattenspeichersysteme benötigen Anweisungen für die Wiedergewinnung der gespeicherten Information. Ein Satz dieser Anweisungen informiert den Laufwerkmechanismus, wo die angeforderte Information gespeichert ist oder gespeichert werden soll. Der andere Satz ergibt eine Ausrichtung des Lese-/Schreib- Mechanismus während der Verarbeitung. Die Ausrichtparameter schließen die Fokussierung, die Geschwindigkeit, die Spuren und die Lage der Marken ein. Das Schreiben von Information hängt von dem verwendeten Medium ab, wie z.B. einem für ein einmaliges Schreiben bestimmten magneto-optischen oder Farbstoffpolymer- oder Phasenänderungsmedium, doch umfaßt dies in allen Fällen eine Änderung der Reflexionsparameter des Fleckes oder Punktes, der beschrieben wird. Das Leseverfahren beruht auf der Feststellung derartiger Änderungen des Reflexionsvermögens an der Oberfläche der Platte.
Das übliche Verfahren, das derzeit zur Spurführung bei eine reflektierende Oberfläche aufweisenden optischen Speicherplatten, wie z.B. Der Compact-Disk, verwendet wird, beruht auf einer gruppierten Spur als der Hauptbetriebsweise zur Ausrichtung und Fokussierung des Lese-/Schreibkopfes in der Mitte der Spur. Die Geschwindigkeitsinformation ist entweder in dem sich wiederholenden Muster der Marken oder in einer Tiefenmodulation der Gruppe enthalten.
Ein weiteres Spurführungsverfahren, das derzeit verwendet wird, ist als das 'Sampled Servo-'System bekannt. Dieses System beruht auf Änderungen der Reflexion der Punkte auf der Plattenoberfläche. Die Punkte oder Flecke werden in einer Weise hinsichtlich ihrer Lage festgelegt, die eine Information über die Spurlage, die Geschwindigkeit der Platte und die geeignete Fokussierung ergibt.
In der Literaturstelle 'Topical Meeting on Optical Data Storage (Optical Society of America, 11. bis 13. März 1987, Seiten FA3-4, beschreibt ein Material, das einem schnellen Einbrennimpuls (λ&sub1;) unterworfen wird, auf den ein größerer Entwicklungsimpuls (λ&sub2;) folgen muß, um spektrale Löcher zu bilden, d.h. λ&sub1; und λ&sub2; werden zum Schreiben verwendet. Auf diese Weise erzeugt der Schreibvorgang physikalisch eingebrannte Löcher, die durch Abtasten mit einem Laserfleck gelesen werden.
Die EP-A-0 167 910 beschreibt ein optisches Computer- Plattenlaufwerksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die hier beschriebenen löschbaren optischen Plattenspeichersysteme, die auf einem dünnen Film aus Elektronen einfangendem Material als Medium beruhen, hängen nicht von der Reflexion für das Auslesen ab. Vielmehr kann die Emission des Mediums unter einer Infrarotanregung verwendet werden, um eine vorher geschriebene Spurführungsinformation von der Platte wiederzugewinnen.
Im Hinblick auf die vorstehenden Tatsachen ist zu erkennen, daß in der Technik ein Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Betrieb und zum Aufbau eines löschbaren optischen Plattenspeicherssystems besteht, bei dem das als das Speichermedium verwendete, Elektronen einfangende Material ein Schreiben, Lesen und Löschen im wesentlichen über eine unbegrenzte Anzahl von Vorgängen ermöglicht. Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb und zum Aufbau eines löschbaren optischen Plattenlaufwerksystems zu schaffen, das ein Elektronen einfangendes Medium derart einschließt, daß die Schreib-, Lese- und Löschfunktionen mit hoher Dichte, hoher Geschwindigkeit und ohne schwerwiegende Beeinträchtigung über eine größere Anzahl von Löschfunktionen durchgeführt werden können.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein löschbares optisches Plattenspeichersystem zur Informationsspeicherung zu schaffen, das in der Lage ist, um Größenordnungen mehr Daten pro Platte zu speichern, als Systeme mit induktiven magnetischen Medien.
Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein löschbares optisches Plattenlaufwerk-Speichersystem zu schaffen, bei dem Daten in Form von Lichtenergie gespeichert werden und das nicht von den Reflexionseigenschaften der Platte abhängig ist, um eine Speicherung oder ein Lesen der gespeicherten Information zu bewirken.
Diese und andere Ziele der Erfindung werden durch die Erfindung erreicht, wie sie in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist. Gemäß der gerätemäßigen Grundgedanken ergibt die vorliegende Erfindung, kurz beschrieben, eine Platte, die eine Beschichtung mit einem Elektronen einfangenden Dünnfilmmaterial aufweist, und die in einer Weise in Drehung versetzt wird, wie dies bei magnetischen Festplattenlaufwerken der Fall ist, die auch als Winchester-Plattenlaufwerke bekannt sind. Daten werden auf die Platte mit Hilfe eines Schreiblasers geschrieben, der mit einer Wellenlänge des sichtbaren Lichtes arbeitet, vorzugsweise mit Wellenlängen, die Spitzenwerte zwischen 450 und 600 Nanometern aufweisen und die vorzugsweise bei ungefähr 450 Nanometer liegen. Ein Leselaser wird zur Bestrahlung der Platte mit einer Strahlung im nahen Infrarotbereich verwendet, die eine Wellenlänge mit Spitzenwerten zwischen 700 und 1450 Nanometern, jedoch vorzugsweise von ungefähr 1000 Nanometern aufweist. Bei Anregung mit der im nahen Infrarotbereich liegenden Lesestrahlung rufen irgendwelche gespeicherten Bits (die beispielsweise eine binäre 1 darstellen) eine vorgegebene Strahlungsemissionscharakteristik hervor, die Spitzenwerte im orangen Lichtband bei ungefähr 620 Nanometern aufweist. Eine derartige detektierte Emission entspricht einer binären 1, die an diesem Punkt aufgezeichnet wurde. Das Fehlen einer derartigen Strahlungsemissionscharakteristik entspricht einer binären 0, die an diesem Punkt aufgezeichnet wurde.
Das optische Plattenspeichersystem der vorliegenden Erfindung schließt weiterhin eine optische Verarbeitungseinheit zur Übertragung sowohl der Lese- als auch Schreib-Laserstrahlen an den Lese-/Schreib-Kopf sowie verschiedene Detektorelektroniken und Positionierelektroniken zur Positionierung des Kopfes über der Platte ein. Der Datenausgang und der Dateneingang wird von einer üblichen Computerschnittstelle bearbeitet.
Hinsichtlich dieser und anderer Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung, die im folgenden ersichtlich werden, wird die Eigenart der Erfindung durch eine Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung, die beigefügten Ansprüche und die verschiedenen beigefügten Zeichnungen klarer verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Betriebsprinzipien des Dünnfilm-Speichermediums zeigt, das auf die Oberfläche der Platte aufgebracht ist, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die den Einfangstellen-Füllwirkungsgrad eines bestimmten, Elektronen einfangenden Films zeigt, der zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, und zwar als Funktion der Wellenlänge der Anregungsenergie,
Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die relative Infrarotempfindlichkeit für die Lese- und Löschfunktionen für das gleiche spezielle, Elektronen einfangende Material wie in Fig. 2 zeigt,
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Wellenlängen der Emission von der Platte bei ihrer Infrarotbestrahlung für das gleiche spezielle Elektronen einfangende Material zeigt, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist,
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der relativen Lumineszenz oder des Lese-Ausgangssignals als Funktion der Schreibenergie für das gleiche spezielle Elektronen einfangende Material, wie dies in den Fig. 2 - 4 gezeigt ist,
Fig. 6 ist ein schaubildliches Diagramm des Aufbaus der optischen Platte, wie sie bei dem vorliegenden löschbaren optischen Plattenspeichersystem verwendet wird,
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild der Elektroniken und Optiken, die zum Lesen, Schreiben und Löschen von Daten auf und von der Platte erforderlich sind,
Fig. 8 ist eine schaubildliche, teilweise weggebrochene Zeichnung des optischen Plattenspeichersystems der vorliegenden Erfindung,
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild der Positionsservo- und Geschwindigkeitsservor-Nachführungs-Schaltungen zur Verwendung mit dem optischen Plattenspeichersystem der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 10 ist ein schematisches Blockschaltbild der optischen Verarbeitungseinheit und der Betätigungsarmbaugruppe zur Verwendung mit dem optischen Plattenlaufwerk-Speichersystem der vorliegenden Erfindung.
Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, ist in Fig. 1 eine Erläuterung der Grundlage des Betriebes der Klasse von optischen Speichermedien in Form von Elektronen einfangenden Materialien gezeigt, die bei dem löschbaren optischen Plattenlaufwerk-Speichersystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, schließt das einen großen Bandabstand aufweisende Grundmaterial ausgewählte Verunreinigungen ein, denen Energieniveaus ET zugeordnet sind. Das schmale E-Band wird als das Verbindungsband bezeichnet, weil hier eine Elektronenwechselwirkung zugelassen ist. Im Niveau T, das als das Einfangniveau bezeichnet wird, sind die Einfangstellen nicht verbindend, weil sie keine Elektronenwechselwirkung ermöglichen.
Wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, erregt sichtbare Strahlung oder ein Ladelicht Träger, so daß sie die Einfangstellen füllen können. Die Einfangtiefe in diesen Gruppe-II-VI Phosphoren von ungefähr 1,2 Elektronenvolt, liegt ausreichend weit über dem thermischen Energiebereich von Phosphoren, so daß Elektronen durch eine thermische Einwirkung nicht verschoben werden können. Durch Steuern der Einfangtiefe kann der Tunnelaustausch am Einfangniveau T unterbunden werden. Unter derartigen Bedingungen können die eingefangenen Elektronen nicht miteinander in Verbindung treten, so daß die Möglichkeit einer Rekombination damit beseitigt ist.
Wenn die Ladestrahlung beendet wird und das Elektronen einfangende Material sich in seinem elektronisch angeregten Zustand befindet, so sind die Einfangstellen gefüllt, das Verbindungsband E ist leer und eine Rekombination von dem Einfangniveau T zum Valenzband G ist nicht vorhanden. Als Folge hiervon werden oder bleiben die Elektronen in dem Einfangniveau T dort 'gespeichert', und zwar für eine Zeit, die sich dem Wert unendlich nähert.
Wenn das geladene Elektronen einfangende Material dann einem Infrarotlicht oder einem im nahen Infrarotbereich liegenden Licht ausgesetzt wird, so wird eine ausreichende Energie gleich der Differenz zwischen der Energie eines Elektrons in dem Verbindungsband E abzüglich der Energie eines Elektrons im Einfangniveau T geliefert, die dazu dient, Elektronen aus dem Einfangniveau T auf das Verbindungsband E zu bewegen. Während sie sich im Verbindungsband E befinden, können die Elektronen in Wechselwirkung miteinander treten und dann zum Grundniveau oder zum Valenzband G zurückkehren. Während die Elektronen von dem Verbindungsband D zum Valenzband G zurückkehren, wird jedoch ein Photon mit einer Energie E - G emittiert. Durch die Auswahl eines geeigneten Edelerde-Dotierungselementes können die Wellenlängen des Lichtes vorherbestimmt werden, das von dem Photon abgegeben wird, das emittiert wird, wenn ein Elektron von dem Verbindungsband E auf das Valenzband G zurückfällt. Die Feststellung des Auftretens einer derartigen Emission dient zur Anzeige, ob ein spezieller auf der Plattenoberfläche adressierter Punkt ein Bit (was eine 1 bedeutet) oder kein Bit enthielt (was eine 0 bedeutet), oder umgekehrt.
Im Gegensatz zu den physikalischen Änderungen, die bei der Verwendung eines Schreib-Laserstrahls bei bekannten Lösungen für löschbare (und nicht löschbare) optische Speichersysteme auftreten, erfordert das Schreiben und Löschen eines Punktes oder Fleckes auf der Oberfläche von Elektronen einfangenden Materialien lediglich eine Änderung des Energiezustandes der Elektronen an diesem Punkt oder Fleck. Weil hierbei keine Erhitzung auftritt, treten keine latenten, durch Defekte hervorgerufene Lese-Schreib- und Lösch-Formen einer Verschlechterung auf. Entsprechend ist die Anzahl der Schaltzyklen in dem Elektronen einfangenden Material praktisch unbegrenzt und überschreitet 10 Millionen Schreib-Lese-Zyklen, ohne daß irgendwelche Änderungen an dem Dünnfilm beobachtet wurden.
Das Füllen der Einfangstellen am Einfangniveau T erfordert, daß eine Schwellenwertenergie überschritten wird. Eine charakteristische Kurve für das bevorzugte, Elektronen einfangende Material zur Verwendung als Speichermedium mit der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Dieses bevorzugte Material ist in der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 078 829 (US-Patent 4 842 960) beschrieben, die am 28. Juli 1987 eingereicht wurde. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, beginnt der Schwellenwertenergiepegel, der überschritten werden muß, um das Einfangniveau T zu füllen, bei Wellenlängen des sichtbaren Lichtes, die kürzer als 600 Nanometer sind.
Nachdem die in dem Einfangniveau T enthaltenen Einfangstellen gefüllt wurden, kann das Auftreffen von im nahen Infrarotbereich liegender Strahlung bewirken, daß Elektronen freigegeben werden. Eine graphische Darstellung, die die relative Infrarotempfindlichkeit gegenüber den Spitzenwerten der Infrarotstrahlung zeigt, ist in Fig. 3 dargestellt. In allen Fällen gelten die graphischen Darstellungen nach den Fig. 2 - 5 für das gleiche Material, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, tritt bei dem hier erläuterten Material zur Verwendung mit der bevorzugten Ausführungsform die wirkungsvollste Freigaberate bei Wellenlängen auf, die Spitzenwerte von gerade unter 1 Mikrometer oder bei ungefähr 1000 Nanometer aufweisen.
Wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, weist der dünne Phosphor- oder Leuchtstoff-Film, der hier zur Verwendung mit der bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, bei seiner Stimulation durch Infrarotstrahlung mit Spitzenwerten, deren Wellenlängen in Fig. 3 gezeigt sind, eine Emissionscharakteristik auf, die Spitzenwerte in dem orangen Lichtband bei ungefähr 620 Nanometer aufweist. Es sei jedoch bemerkt, daß die Fig. 2 - 5 lediglich Beispiele darstellen, und daß die Spitzenwellenlängen dadurch geändert werden können, daß die Edelerde-Dotierungselemente geändert werden. Zusätzlich können die Spektralbreiten des Ansprechverhaltens innerhalb gewisser Grenzen geändert werden.
Die Anzahl der Elektronen, die in dem höheren Energiezustand im Einfangniveau T eingefangen sind, ist proportional zur Größe der Schreibenergie, die auf die Oberfläche des Elektronen einfangenden Dünnfilmmaterials auftrifft. Wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird eine Sättigung bei dem für die bevorzugte Ausführungsform brauchbaren Dünnfilmmaterial bei einem Niveau von ungefähr 5 Millijoule pro Quadratzentimeter erreicht. Bei niedrigeren Flußpegeln wird eine Linearität über Größenordnungen beobachtet. Zusätzlich ist die Ausleseemission ebenfalls linear bezüglich der Intensität des Schreibstrahls. Diese Linearitätscharakteristik des Elektronen einfangenden Materials ermöglicht es, daß dieses Material unter Verwendung des hier beschriebenen optischen Plattenlaufwerksystems zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe von Analogsignalen verwendet wird, wie z.B. von Video- oder Analog-Datentransaktionen, wobei eine Amplitudenmodulation verwendet wird, was bei anderen optischen Plattenlaufwerksystemen nicht möglich ist.
Wenn die in dem Einfangniveau T enthaltenen Einfangstellen physikalisch um mehr als eine Tunnelentfernung voneinander getrennt sind, so treten sie nicht miteinander in Verbindung und eine Selbstentladung ist beseitigt. Dieser Zustand entspricht einer höchsten Dichte der angeregten Elektronen in der Größenordnung von ungefähr 10²&sup0; Kubikzentimeter. Jedesmal, wenn ein Infrarotsignal auf den geladenen, Elektronen einfangenden Film auftritt, erfolgt eine Emission von orangefarbenem Licht. Selbstverständlich wird mit jedem emittierten Photon die Anzahl der Elektronen verringert, die in den Einfangstellen in dem Einfangniveau T verbleiben. In Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des Detektors, der in diesem Fall auf 620 Nanometer abgestimmt ist, können viele Auslesevorgänge erfolgen, bevor die Einfangstellen entleert sind. Für die hier angegebenen Beispiele erfordert ein vollständiges Löschen eines Bitspeicherflecks mit einem Durchmesser von 1 Mikrometer ungefähr ein Pikojoule an Infrarotenergie. Selbstverständlich kann eine Entleerung erforderlichenfalls durch eine periodische Wiederauffrischung der gespeicherten Daten vermieden werden.
Wie dies vorstehend kurz beschrieben wurde, ergibt die Fähigkeit der Elektronen einfangenden Materialien zur 'Speicherung' von Energie, die in Form von Licht empfangen wird, und zur späteren Freigabe dieser Energie bei Abfrage durch einen weiteren Lichtstrahl die Möglichkeit des digitalen Schaltens, wie sie von dem Speichermedium der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Datenpunkte auf der Oberfläche des Speichermediums, an denen Elektronen in dem angehobenen Zustand eingefangen sind, können als 'eingeschaltet' oder als eine binäre Eins interpretiert werden, während die Datenpunkte ohne Elektronen in dem angehobenen Zustand als 'ausgeschaltet' oder als binäre Null interpretiert werden. Entsprechend können geänderte Datenpunkte als 'Nullen' interpretiert werden, während unveränderte Datenpunkte als 'Eins-Werte' interpretiert werden können. Es ist weiterhin möglich, die gesamte Platte mit sichtbarem Licht zu 'laden' und Daten unter Verwendung des Infrarot-Lesestrahls zu schreiben. In diesem Fall würden die Eins- oder Null-Werte auf der Platte an Punkten gespeichert, die entladen wurden und umgekehrt. Weiterhin wäre lediglich ein einziger Infrarotstrahl sowohl zwn Lesen als auch zum Schreiben von Daten erforderlich.
Weil an jedem derartigen Punkt oder Fleck ausreichend Elektronen vorhanden sind, die die Energiezustände wechseln können, bestimmt die vorliegende Erfindung auf optische Weise, ob ein Fleck eine binäre Null oder Eins darstellt, ohne daß die 'Schalter'-Einstellung geändert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Fleck mit einem Infrarotstrahl mit geringer Intensität abgefragt wird, um einen kleinen Bruchteil der eine erhöhte Energie aufweisenden Elektronen freizugeben, der ausreicht, um zu bestimmen, ob der Fleck eine binäre Eins oder eine binäre Null darstellt. In der Praxis werden jedoch nicht genügend der eine erhöhte Energie aufweisenden Elektronen freigegeben, um den Vorrat an angeregten Elektronen aufzubrauchen, die an diesem Fleck gespeichert sind. Unter Verwendung der speziellen, hier erläuterten Elektronen einfangenden Dünnfilmmaterialien für die Medienspeicherung wurden Schalt- oder Schreib-/Löschgeschwindigkeiten von 5 Nanosekunden oder weniger erzielt.
Es ist weiterhin möglich, mehrfache Schichten von unterschiedlich dotierten Elektronen einfangenden Materialien übereinander zu schichten. Weil jede Schicht eine andere Wellenlänge der Ausgangsemission erzeugt, ist es möglich, die Lesestrahlsignale auf dieser Grundlage voneinander zu trennen. Zusätzlich können binäre Codes zur Unterscheidung zwischen den Schichten verwendet werden.
Zusätzlich ist der Lese-Schreib- und Lösch-Laserleistungsbedarf für die vorliegende Erfindung niedrig. Es ist ausreichend, daß die Schreibenergie ein Bruchteil von 1 Pikojoule pro Kubikmikrometer ist, beispielsweise ungefähr 5 Pikojoule pro Kubikmikrometer. Die Leseenergie liegt bei Femto-Joule, beispielsweise ungefähr 10 Femto-Joule pro Kubikmikrometer. Die Löschenergie beträgt ungefähr ein Pikojoule pro Kubikmikrometer. In Watt ausgedrückt, liegt die Schreib-Laserleistung vorzugsweise bei ungefähr 0,1 Milliwatt, die Lese-Laserleistung liegt bei ungefähr 0,5 Milliwatt und die Lösch-Laserleistung beträgt vorzugsweise ungefähr 2,0 Milliwatt.
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer optischen Platte, die das Plattensubstrat 12 zeigt, auf dem die Elektronen einfangende Schicht 16 abgeschieden ist. Das Plattensubstrat 12 ist vorzugsweise aus einem optischen Aluminiumoxidmaterial hergestellt. Es könnte jedoch auch aus anderen Materialien, wie z.B. optischem Glas, hergestellt sein, das sehr einfach mit einem Dünnfilmmaterial beschichtet werden kann und das den Temperaturen widerstehen kann, die erforderlich sind, um die kristalline Struktur des Dünnfilmmaterials zu schmelzen. Das erste Material, das auf das Plattensubstrat 12 abgeschieden wird, ist ein Zwischenschichtmaterial 14 mit einer Dicke von ungefähr mehreren 100 Anström. Der Zweck dieser Zwischenschicht 14 besteht in der Ausbildung einer kristallinen Oberflächenstruktur für die Elektronen einfangende Schicht. Die Zwischenschicht ergibt weiterhin eine chemische Sperre, um irgendein Auslaugen des Substratmaterials in die Elektronen einfangende Schicht 16 zu verhindern. Irgendein geeignetes Material, wie z.B. CaO, MoO&sub3; oder ZnS, kann verwendet werden, doch wird ZnS bevorzugt. Irgendein geeignetes Abscheidungsverfahren kann verwendet werden.
Die zweite auf der Platte 10 über der Zwischenschicht 14 abgeschiedene Schicht ist die Elektronen einfangende Schicht 16. Die Dicke des Elektronen einfangenden Materials 16 beträgt vorzugsweise ungefähr 5 Mikrometer. Die Abscheidungsverfahren, die in den vorstehend genannten und hier eingefügten US- Patentanmeldungen können dazu verwendet werden, diese Schicht auf der Zwischenschicht 14 abzuscheiden, die bereits auf dem Plattensubstrat 12 abgeschieden wurde.
Eine dritte oder Schutzschicht 18 wird durch Zerstäuben, Aufdampfen, Elektronenstrahlabscheidung oder Auftragen auf der Oberseite der Elektronen einfangenden Schicht 16 mit Hilfe irgendeines anderen bekannten Abscheidungsverfahrens aufgebracht. Die Schutzschicht 18 dient dazu, die Elektronen einfangende Schicht chemisch gegen eine chemische Verunreinigung zu schützen. Sie dichtet chemisch die Elektronen einfangende Schicht 16 ab. Die Schutzschicht 18 dient weiterhin zur Schaffung einer optisch klaren Beschichtung über der Elektronen einfangenden Schicht 16. Sie kann vorzugsweise aus Aluminiumoxid oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
Eine vierte Schicht 19 aus Kunststoffmaterial oder irgendeinem anderen optisch klaren Dichtungsmaterial kann wahlweise zur Beschichtung der Schutzschicht 18 verwendet werden. Diese Beschichtungsschicht 19 wirkt wie ähnliche Beschichtungen auf Musik-Compactdisks als Sperre für Umweltverunreinigungen.
Eine in der vorstehend beschriebenen und in Fig. 6 gezeigten Weise ausgebildete optische Platte 10 kann mit Hilfe eines Lasers formatiert werden, der durch die Schichten über der Elektronen einfangenden Schicht 16 hindurch brennt und die Elektronen einfangende Schicht 16 in einem Muster dauerhaft schädigt, das die erforderliche Formatierungs- und Spuranzeigeinformation anzeigt. Formatierungs- und Spuranzeige- Informationsschemata, wie sie beispielsweise mit üblichen Winchester-Plattenlaufwerken oder WORM's verwendet werden, können in dieser Weise verwendet werden, um die gleiche Funktion mit dem vorliegenden optischen Plattenlaufwerksystem zu erfüllen.
Das Verfahren der Beschädigung der Elektroneneinfangschicht 16 arbeitet wie folgt. Das für die hier vorliegende Anwendung beschriebene Elektronen einfangende Material erzeugt ein momentanes orangefarbenes Licht, wenn es dem im sichtbaren Bereich des Lichtes liegenden Schreib-Laserstrahl ausgesetzt wird, und zwar zusätzlich dazu, daß die Speicherung der Elektronen in dem Einfangniveau T bewirkt wird. Diese momentane Emission bei Beaufschlagung mit dem Schreib-Laserstrahl kann dazu verwendet werden, die gespeicherte Spur- und Formatierungsinformation auszulesen, indem der Schreib-Laserstrahl eingeschaltet wird, wenn er sich über den Formatierungs- und Spurteilen der Platte befindet. Die Bitbereiche, die durch Schreiben mit einer wesentlich höheren als der normalen Wattzahl beschädigt sind, wie z.B. 5 Milliwatt unter Verwendung des Lese-/Lösch-Laserstrahls, speichern beim Auftreffen des Schreib-Laserstrahls kein Elektron und gegen daher kein momentanes orangefarbenes Licht ab.
Weil ein binäres Muster von Null- und Eins-Werten unter Verwendung eines starken Lasers in der beschriebenen Weise ausgebildet werden kann, entsprechen die beschädigten Bereiche, die kein orangefarbenes Licht abgeben, den binären Null-Werten. Die unbeschädigten Bits der Formatierungs- und Spurinformationsteile der Platte geben ein orangefarbenes Licht ab, was einen binären Eins-Wert darstellt. Auf diese Weise können die Formatierungs- und Spurschemata, die mit Winchesterplattenlaufwerken oder WORM's verwendet werden, von dem vorliegenden optischen Plattenlaufwerksystem verwendet werden. In ähnlicher Weise wie bei Winchester-Festplattenlaufwerken kann ein Indexsignal mit Hilfe von Halleffektbauteilen geliefert werden, die in dem Spindelmotor enthalten sind, der die optische Platte in Drehung versetzt. Zwei derartige Bauteile werden üblicherweise zu Redundanzzwecken verwendet. Andere bekannte Schemata zur Erzeugung eines Indexsignals können ebenfalls verwendet werden.
In Fig. 7 ist ein schematisches Blockschaltbild der Elektroniken und Optiken gezeigt, die zum Lesen und Schreiben von Daten von der und auf die Platte und zum Übertragen dieser Daten an einen zugehörigen Rechner verwendet werden. Die Daten von dem (nicht gezeigten) Computer oder Rechner werden über eine Computerschnittstelle 20 zugeführt, die beispielsweise eine übliche ST506-Schnittstelle sein kann, wie sie üblicherweise bei Winchester-Plattenlaufwerken und WORM's verwendet wird, oder es kann irgendeine andere geeignete Schnittstelle sein. Daten werden von der Computerschnittstelle an die digitalen Eingangselektroniken 22 des Laufwerkes abgegeben. Die digitalen Eingangselektroniken dienen unter einer Mikroprozessorsteuerung von der Leistungs- und Steuerschaltung 24 zur Formatierung der von der Computer-Schnittstelle 20 empfangenen Daten auf ein Format, das zur Verwendung durch die Schreibelektroniken 26 geeignet ist, um die Steuerung des Schreiblasers 28 zu steuern.
Eine der Funktionen der digitalen Eingangselektronik 22 besteht in der Umwandlung der von der Computerschnittstelle 20 empfangenen Daten in ein serielles Format, so daß es von der Schreibelektronik 26 zur Modulation oder zum Ein- und Ausschalten des Schreiblasers 28 verwendet werden kann. Der amplitudenmodulierte Strahl des Schreiblasers, der vorzugsweise einen im sichtbaren Bereich liegenden Lichtstrahl mit Spitzenwerten um 460 Nanometer erzeugen kann, wird durch die optische Prozessoreinheit 30 bearbeitet, die den verarbeiteten Schreibstrahl zum Kopf 32 überträgt, der den Strahl dann auf die Platte 10 fokussiert. Die Fokussierungselektronik 34 arbeitet derart, daß ein Strahl mit einem Durchmesser von ungefähr 1 Mikron zum Schreiben von Daten auf die Platte erzeugt wird.
Der Schreiblaser könnte ein Gaslaser, beispielsweise ein Argon- Laser sein. Um jedoch das gesamte optische Plattenlaufwerksystem unter Einschluß der Laser, der Laserleistungsversorgung und der zugehörigen Ansteuer- und Lasersteuerelektronikschaltung in einem Gehäuse mit der Größe eines üblichen 5 1/4 Zoll-Laufwerkes mit halber oder voller Höhe aufzubauen, d.h. in einem Gehäuse mit einer Breite von 5,75 Zoll x einer Tiefe von 8 Zoll x einer Höhe von 1-5/8 Zoll oder in einem Gehäuse von 5,75 x 8 x 3,5 Zoll, muß ein Festkörperbauteil verwendet werden. Weil derzeit keine Festkörperlaser verfügbar sind, die einen Strahl mit einem Spitzenwert in dem sichtbaren Lichtbereich erzeugen, verwendet die vorliegende Erfindung eine frequenzverdoppelnde Festkörperdiode, wie z.B. den 840 nm Diodenlaser mit einer Kollimationsoptik und einem Verdoppler, wie er von der Fa. Matsushita Corporation in Japan erhältlich ist. Die Schreibelektronik 26 ist mit einem derartigen Diodenlaser versehen. Die digitale Eingangselektronik 22 ist die gleiche wie die Elektronik, die in Winchester-Plattenlaufwerken oder WORM's verwendet wird.
Um die auf die Platte geschriebenen Daten sowie die Formatier- und Spurinformation auf der Platte zu lesen, bewirkt der in der Leistungs- und Steuereinheit 24 enthaltene Mikroprozessor, daß die Laserelektronik 36 den Leselaser 38 aktiviert, um dessen Infrarotstrahl in der Amplitude zu modulieren oder ein- und auszuschalten, wobei dieser Infrarotstrahl zu dem fest befestigten optischen System 31 übertragen wird. Wie dies weiter oben beschrieben wurde, wird es bevorzugt, daß der Leselaser eine Wellenlänge mit Spitzenwerten bei ungefähr 1 Mikrometer oder 1000 Nanometer aufweist. Das fest befestigte optische System 31 der optischen Prozessor- oder Verarbeitungseinheit 30 überträgt den bearbeiteten Lese-Laserstrahl mit Hilfe des Kopfes 32 und der Fokussierungselektronik 34 auf die Oberfläche der Platte 10, um zu bewirken, daß die gespeicherten Elektronen, die von dem Schreiblaser als binäre Eins-Werte geschrieben wurden, die Elektroneneinfangschicht T verlassen und Photonen abgeben. Die Photonen werden von dem Kopf 32 gemessen, der sie zur optischen Prozessoreinheit 30 überträgt. Nach der Verarbeitung durch das fest befestigte optische System 31 wird ein Lichtstrahl mit Spitzenwerten bei einer Wellenlänge von ungefähr 650 Nanometer zur Detektorbaugruppe 40 und dann an die Detektorelektronik 42 übertragen, in der dieser Strahl in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das dem Datenmuster der gemessenen Photonen entspricht.
Der Ausgang von dem Detektor 42 wird der Ausgangselektronik 44 zugeführt, die als eine von anderen Funktionen den seriellen Datenstrom von der Platte in einem parallelen Datenstrom für die Abgabe zurück über die Computer-Schnittstelle 20 zum grundlegenden Computer umwandelt. Solche Ausgangselektroniken, wie sie in Winchester-Plattenlaufwerken oder WORM's verwendet werden, können vorzugsweise als Element 44 verwendet werden. Die Detektorbaugruppe 40 bewirkt weiterhin unter Verwendung eines Rückführungsschleifensystems die Lieferung eines Rückführungssignals an die Fokussierungselektronik 34, die die Kopffokussierung der Lese- und Schreib-Laserstrahlen auf der Platte aufrechterhält.
Der Lese-/Fokussierunglaser kann vorzugsweise eine 'GALA'- Laserdiode vom Typ Nr. 1-9107 sein, die von der Fa. D.O. Industries erhältlich ist. Sie erzeugt einen Infrarot- Laserstrahl mit einem Spitzenwert bei 830 nm. Alternativ kann der Lese-/Fokussierungslaser 38, die zugehörige Laserelektronik 36, die Detektorbaugruppe 40, die Detektorelektronik 34 sowie ein großer Teil des fest befestigten optischen Systems 31, wie es weiter unten ausführlicher beschrieben wird, ein holographischer optischer Kopf der Fa. Pencom vom Modell 02 und eine Pencom-Laserlaufwerk- und Fokussierungsbetätigungselektronik vom Modell Nr. 1800 sein, wobei diese Teile von der Fa. Pencom International Corporation erhältlich sind. Der Kopf 32 kann vorzugsweise ein autofokussierendes Objektiv vom Olympus-re THAOS'-Typ Nr. p37 sein, wie es von der Fa. Olympus Corporation in Japan erhtultlich ist.
Der Leistungs- und Steuerabschnitt 24 des Laufwerkes dient weiterhin dazu, die optische Platte auf einer konstanten Drehzahl zu halten, und zwar in der bekannten Weise, wie sie bei Winchester- und WORM-Laufwerksystemen verwendet wird. Es wird bevorzugt, daß die optische Platte mit einer Drehzahl von zumindestens 4000 Umdrehungen pro Minute in Drehung versetzt wird. Weil das optische Plattenlaufwerksystem der vorliegenden Erfindung keinen Kopf verwendet, der auf der Oberfläche der Platte ruht, wenn sich die Platte nicht dreht, besteht keine Notwendigkeit, die Platte gegen eine Drehung zu sichern, wenn die Betriebsleistung an das Laufwerk abgeschaltet wird. Die Leistungs- und Steuerelektronik 34 versetzt die Platte jedoch mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit und einem Minimum von Schwankungen in Drehung, wie dies üblicherweise bei magnetischen Winchester-Festplattenlaufwerden und WORM's der Fall ist. Diese beiden Funktionen können in irgendeiner bekannten Weise ausgeführt werden.
In Fig. 8 ist eine teilweise weggeschnittene bildhafte Darstellung des optischen Plattenlaufwerkes der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Laufwerk schließt einen Spindelmotor 11 ein, der die Spindel 50 antreibt, an der zumindestens eine Platte 10 starr befestigt ist. Die Platte 10 ist proportional kleiner gezeigt, als sie tatsächlich ist, und zwar aus Gründen der Klarheit. Wie dies hier erläutert wurde, weist das Plattenlaufwerksystem der vorliegenden Erfindung derartige Abmessungen auf, daß es in einen üblichen Schlitz eines Personalcomputers zur Aufnahme eines 5 1/4 Zoll-Winchester- Plattenlaufwerkes, eines Floppy-Laufwerkes oder eines WORM paßt. Die optische Platte selbst weist vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 130 mm mit einem Innendurchmesser von 40 mm auf, d.h. sie hat die gleiche allgemeine Größe wie eine übliche magnetische 5 1/4 Zoll-Festplatte. Das Laufwerk schließt weiterhin einen Stellantriebsmotor 52 ein, der als ein lineares Stellglied zur Positionierung des Kopfes 54 über der Platte 10 dargestellt ist. Obwohl der Stellgliedantriebsmotor als Linearstellglied gezeigt ist, wie dies in der Technik bekannt ist, kann auch ein Motor vom rotierenden Typ mit einem rotierenden Positioniermechanismus alternativ verwendet werden.
Das optische Plattenlaufwerksystem der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Daten auf: LAUFWERKDATEN Platte Spurzahl/Seite Spurteilung Aufzeichnungsmaterial Datenübertragungsrate Speicherkapazität Mikrometer ETOM (Warenzeichen) Mbits/sec MBytes/Seite Antrieb Drehantriebsverfahren Plattendrehzahl Schreiblaserleistung Schreiblaserwellenlänge Leselaserleistung Leselaserwellenlänge Löschleistung Masse des sich bewegenden Schlittens System Plattendurchmesser Datenübertragungsrate Mittlere Zugriffszeit C/N-Verhältnis (Bandbreite 30 kHz) Fehlerrate (ohne ECC) Fehlerrate (mit ECC) Direktes Lesen nach dem Schreiben Mbits/sec Ja
Wie dies kurz in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wurde, verwendet das Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung weiterhin eine optische Prozessoreinheit 30, die ausführlicher in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben wird. Ein Elektronikkartenkäfig 36 zur Halterung elektronischer Schaltungsplatten in einer Ebene parallel zur optischen Prozessoreinheit kann ebenfalls in der Konstruktion des optischen Laufwerksystems der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Es sein bemerkt, daß zum einwandfreien Betrieb das gesamte Plattenlaufwerksystem in einer derartigen Weise eingeschlossen sein sollte, daß Umgebungslicht und verunreinigende Teilchen die Oberfläche der Platte nicht erreichen können. Diese Praxis wird allgemein in Verbindung mit Winchester-Plattenlaufwerken verwendet, und zwar ebenso wie ein Teilchenfiltersystem, das auch vorzugsweise mit dem Plattenlaufwerk der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Es sei weiterhin bemerkt, daß, obwohl Fig. 8 eine Ausführungsform des optischen Plattenlaufwerks der vorliegenden Erfindung mit einer einzigen optischen Platte zeigt, ein derartiges optisches Plattenlaufwerk mit einem zusätzlichen Kopf versehen sein könnte, um die untere Oberfläche der Platte 10 zu verwenden, wenn diese in geeigneter Weise in der Art vorbereitet ist, wie dies weiter oben beschrieben wurde. In gleicher Weise kann eine Vielzahl von Köpfen und Platten verwendet werden, um die Speicherkapazität des optischen Plattenlaufwerksystems zu vergrößern. Die Platte 10 könnte weiterhin mit zusätzlichen Elektronen einfangenden Schichten beschichtet werden, um seine Speicherkapazität zu vergrößern.
Das löschbare optische Plattenlaufwerksystem der vorliegenden Erfindung verwendet vorzugsweise ein Spurführungssystem, das ähnlich oder gleich dem ist, wie es derzeit mit WORM-Laufwerken verwendet wird. Ein alternatives Servo-Spurführungssystem, das speziell zum Betrieb mit einem rotierenden Stellgliedmechanismus zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, ist in den Fig. 9A und 9B gezeigt. Die Schaltung nach Fig. 9A ist ein Positions-Spurführungs-Servosystem, das Spurnachführfunktionen ergibt. Die Schaltung nach Fig. 9B liefert die Geschwindigkeits-Rückführungssignale für Spursuchoperationen.
In Fig. 9A ist ein schematisches Blockschaltbild des Positions- Spurnachführservosystems zur Verwendung mit einem Grobpositionierungsmechanismus vom rotierenden Stellgliedtyp zusammen mit einem Fein-Spurnachführmechanismus vom Galvanometertyp gezeigt. Der rotierende Stellgliedmechanismus, wie er in der Plattenlaufwerktechnik bekannt ist, arbeitet hauptsächlich in einem niedrigeren Frequenzbereich unterhalb seiner Resonanzen, während das Galvanometer bei einem höheren Frequenzbereich arbeitet. Das das rotierende Stellglied und das Galvanometer enthaltene System arbeitet derart, als ob es ein resonanzfreies Stellglied wäre, weil die Übergangsfrequenz zwischen den beiden Teilsystemen hoch genug ist, um die Bewegung des Galvanometers zu vernachlässigen, das mechanisch von dem rotierenden Armstellglied getrennt ist.
Der Ausgang von dem Detektor D&sub1; nach Fig. 10 wird einem Phasenkompensator 90 nach Fig. 9A zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasenkompensators 90 wird den Eingängen von Hochpaß- bzw. Tiefpaß-Filtern 92 und 94 zugeführt. Der Ausgang des Tiefpaß- Filters 92 wird zur Ansteuerung des Stellgliedes 54a verwendet, während der Ausgang des Hochpaßfilters 94 dem Galvanometer 96 zugeführt wird. In bekannter Weise wird das Spurnachführungsfehlersignal durch die Betätigung des Stellgliedes 54a und des Galvanometers 96 erzeugt, und dieses Fehlersignal wird schließlich an den Phasenkompensator 90 zurückgeführt. Auf diese Weise verringert die Rückführungsschleife nach Fig. 9A die Spurabweichungsfehler des rotierenden Stellgliedes 54a auf den Bereich von Zehnteln von Mikrometern. Das Galvanometer 96 verringert diesen Fehler auf einen Bereich von Hundertsteln eines Mikrometers. Weil der Winkelbereich des Galvanometers im Bereich von Sekunden liegt, ist irgendeine Spurabweichung, die durch eine Strahlablenkung hervorgerufen wird, vernachlässigbar.
Fig. 9B ist ein schematisches Blockschaltbild des Geschwindigkeits-Spurnachführ-Servosystems zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung. Der Spursuchvorgang wird unter einem bekannten Geschwindigkeitsprofilsystem ausgeführt. Ein Laserstrahlfleck landet ausgehend von einer Spur nach einer Beschleunigung, einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit und schließlich einer Abbremsung auf einer Zielspur. Während der Abbremsphase wird die Geschwindigkeit durch Bezugnahme auf eine Entfernungs-Geschwindigkeitstabelle gesteuert, die in dem ROM 102 gespeichert ist, der derart programmiert ist, daß die Geschwindigkeit des Stellgliedes 54a an der Zielspur nahezu zu Null wird. Der Abstand zwischen dem Ausgangspunkt und der Zielspur wird durch Spurübergangssignale gemessen und in einem Spurzähler 100 gezählt. Die Geschwindigkeit in dem hohen Geschwindigkeitsbereich wird aus der Zeitdauer jedes Signals gewonnen. In dem niedrigeren Geschwindigkeitsbereich wird die Zeitdauer aus dem Differential des Signals an jedem Nulldurchgangspunkt gewonnen.
Der Ausgang von dem Spurzähler 100 wird in den ROM 102 eingegeben, dessen digitales Ausgangssignal in einem Digital-/Analogwandler 104 in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt und einem Differenzverstärker 106 zugeführt wird, dessen Ausgang sowohl einem Tiefpaß- als auch einem Hochpaß- Filter 92 bzw. 94 zugeführt wird. Die Ausgänge dieser Filter werden zur Ansteuerung des Stellgliedes 54a und des Galvanometers 96 verwendet. Der Differenzverstärker 106 ist weiterhin zum Empfang eines Signals angeschaltet, das anzeigt, ob das Stellglied entweder in der hohen oder niedrigen Geschwindigkeitsbetriebsweise anzutreiben ist.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Prozessoreinheit 30. Weiterhin ist die Stellgliedbaugruppe 54 gezeigt. Der modulierte Strahl des Schreiblasers 28 wird von einem ersten Breitbandspiegel M&sub1; auf einen zweiten Breitbandspiegel M&sub2; reflektiert und durchläuft dann zwei Linsen L&sub1; und L&sub2;, bis er ein Element eines polarisierenten Strahlteilers PBS&sub2; erreicht, der vorzugsweise als Ausgang einen Laserstrahl liefert, der einen Spitzenwert bei einer Wellenlänge von ungefähr 450 Nanometer aufweist. PBS&sub2; ist vorzugsweise ein polarisierendes 488 nm- Strahlteiler-Rohr vom Modell Nr. 03PBS013, wie er von der Fa. Melles Griot Corporation zur Verfügung steht. Die Linse L&sub1; ist vorzugsweise eine mit Präzision optimierte achromatische 50 mm-Dublettenlinse, während die Linse L&sub2; vorzugsweise eine mit Präzision optimierte achromatische 200 mm- Doublettenlinse ist, die beide von der Fa. Melles Griot Corporation erhältlich sind. Nach der Reflektion durch den polarisierenden Strahlteiler PBS&sub2; durchläuft der Schreib- Laserstrahl den Spiegel M&sub8;, der ein 850 nm-Reflektor ist und dann den Spiegel M&sub9;, der vorzugsweise ein 650 Nanometer- Wellenlängen-Reflektorspiegel ist und gelangt auf die Linse L6, die ein Olympus 'THAOS'-Autofokussierungsobjektiv ist, wie dies weiter oben erläutert wurde. Der 450 nm-Schreibstrahl wird dann durch den Breitbandspiegel M&sub7; reflektiert und um 90º umgesetzt, so daß er auf die Oberfläche der optischen Platte 10 auf trifft. Die Linse L&sub6; und der Breitbandspiegel M&sub7; sind auf der Stellgliedbaugruppe 54 angeordnet, die eine Stellglied- Armbaugruppe und einen Kopf einschließt.
Der 650 nm-Reflektor M9 kann vorzugsweise ein elektrischer 6328-Reflektor vom Modell Nr. 02MFG007/279 sein, wie er von der Fa. Melles Griot Corporation erhältlich ist. Er bewirkt lediglich die Reflektion von Wellenlängen, die einen Spitzenwert von 650 nm aufweisen, wie z.B. das orangefarbene Licht oder Daten, die von der Elektronen einfangenden Schicht 16 der Platte 10 als Antwort auf den Lese-Laserstrahl abgegeben werden. Der Spiegel M&sub7;, der die auftreffenden Schreib- und Lese-Laserstrahlen zur Fokussierung auf die Linse L&sub6; auf einen Pfad um 90º fort von den ankommenden Strahlen reflektiert, ist vorzugsweise ein Breitbandreflektor vom Modell 10D10BD-1, wie er von der Fa. Newport Corporation erhältlich ist. Die Spiegel M&sub1; und M&sub2; können vorzugsweise die gleichen Spiegel sein, wie der Spiegel M&sub7;. Der Spiegel M&sub7; bewirkt weiterhin die Reflektion der auf der Platte in Form von orangefarbenen Licht gespeicherten und auf den Spiegel M&sub7; durch die Linse L&sub6; fokussierten Licht auf einen Pfad, der um 90º gegenüber dem ankommenden Pfad versetzt ist. Ein derartiger 'Lichtstrahl' ist tatsächlich ein Strahl von orangefarbenem Licht oder 'Bits', die von der Platte 10 abgelesen werden. Die Stellgliedarmbaugruppe kann von irgendeiner bekannten Konstruktion sein, Geeignete derartige Baugruppen werden in den gutbekannten WORM-Laufwerken verwendet.
Der Lese-/Fokussierungslaser 38, dessen Spitzenwellenlänge in dem Infrarotbereich vorzugsweise um eine Wellenlänge von 1000 Nanometer zentriert ist, wird zunächst um 90º über einen Breitbandspiegel M&sub4; und dann um weitere 90º durch einen zweiten Breitbandspiegel M&sub3; reflektiert, der den Lese-/Fokussierungs-Laserstrahl zur Rückseite eines polarisierten Strahlteilers PBS&sub1; lenkt, der eine Wellenlänge aufweist, die um 830 Nanometer herum zentriert ist. Der Lese-/ Fokussierungsstrahl, der in einer Ebene parallel zur Oberfläche der Zeichnung polarisiert ist, durchläuft den polarisierten Strahlteiler PBS&sub1; und eine Viertelwellenplatte λ&sub4;, die vorzugsweise ein Modell Nr. 02URQ001 sein kann, das von der Fa. Melles Griot Corporation erhältlich ist. Die Viertelwellenplatte ändert die Polarisation des Lesestrahls auf eine Zirkularpolarisation. Der Lesestrahl trifft dann auf einen 850 nm-Reflektorspiegel M&sub8; auf, der den Strahl um 90º umlenkt, so daß er auf den dielektrischen 650 nm-Reflektorspiegel M&sub9; auftrifft. Der Lese-/Fokussierungsstrahl durchläuft dann den Spiegel M&sub9; in der gleichen Weise, wie der Schreib-Laserstrahl, und er trifft auf die Linse und die Spiegelkombination L&sub6; und M&sub7; des Kopfes 32 auf, der an der Stellgliedbaugruppe 54 befestigt ist und diesen Strahl auf die Oberfläche der Platte 10 fokussiert.
Ein Teil des Lese-/Fokussierungsstrahls wird von der Oberfläche der Platte 10 fort reflektiert und durch das durch die Linse L&sub6; und den Spiegel M&sub7; gebildete Objektiv sowie über den Spiegel M&sub9; auf den Spiegel M&sub8; weitergeleitet. Aufgrund seiner Reflektion von der Oberfläche der Platte 10 verläuft die Polarisation des Fokussierungsstrahls nunmehr in der entgegengesetzten Zirkularrichtung, verglichen mit dre Zirkularpolarisation des Lese-/Fokussierungsstrahls. Der Fokussierungsstrahl wird um 90º durch den Spiegel M&sub8; und durch die Viertelwellenplatte λ&sub4; reflektiert, die dessen Polarisation zu einer vertikalen oder zur Oberfläche der Zeichnung senkrechten Polarisation ändert. Der Strahl trifft dann auf die Vorderseite des polarisierten Strahlteilers PBS&sub1; auf, der vorzugsweise ein polarisiertes 830 nm-Strahlteilerrohr vom Modell Nr. U3 PBS063 sein kann, das von der Fa. Melles Griot Corporation erhältlich ist. Der Strahlteiler PBS&sub1; reflektiert den Fokussierungsstrahl unter einem Winkel von 90º zum einfallenden Strahl, wodurch der Fokussierungsstrahl auf einen Spiegel M&sub5; auftrifft, der vorzugsweise ein Diodenlaserreflektor vom Modell Nr. 10 DIOBD-2 sein kann, der von der Fa. Newport Corporation erhältlich ist. Die Spiegel M&sub3; und M&sub4; können vorzugsweise durch das gleiche Teil gebildet sein.
Der Spiegel M&sub5; reflektiert den Fokussierungsstrahl um einen zusätzlichen Winkel von 90º derart, daß er auf einem Pfad verläuft, der parallel zu, jedoch in entgegengesetzer Richtung zum Ausgangslaserstrahl von dem Lese-/Fokussierungslaser 38 verläuft. Der Fokussierungsstrahl wird von dem Spiegel M&sub5; auf eine erste Linse L&sub3; und durch diese hindurch fokussiert, die vorzugsweise eine optimierte achromatische 75 mm-Präzisions- Doublettenlinse sein kann, und er wird dann durch eine zweite Linse L&sub4; gelenkt, die vorzugsweise ein plankonvexe 50 mm- Zylinderlinse vom Modell Nr. 850-50 sein kann, die von der Fa. Optics Plus Incorporated, erhältlich ist, worauf der Strahl auf einen Fokussierunge-/Spurnachführdetektor D&sub1; gelangt. Dieser Detektor D&sub1; bildet einen Teil des Elementes 40 in Fig. 7 und kann vorzugsweise ein Quadrantendetektor vom Modell PIN-SPOT- 40MI sein, der von der Fa. United Detector Technology Corporation erhältlich ist. Das Ausgangssignal vom Detektor D&sub1; wird von der Detektorbaugruppe 40 verwendet, um ein Rückführungssignal zur Verwendung durch die Fokussierungselektronik 34 zu erzeugen, um die Fokussierung der Lese- und Schreib-Laserstrahlen durch den Kopf 32 aufrechzuerhalten sowie um ein Eingangssignal an die Detektorelektronik 42 zu liefern. Das fest befestigte optische System 31 ist durch die in Fig. 10 gezeigten optischen Elemente unter Ausschluß der Elemente 28, 38, D&sub1;, D&sub2; und der Stellgliedbaugruppe 54 insgesamt gebildet.
Die Photonen, die durch das Auftreffen des Lesestrahls auf die Oberfläche der Platte 10 freigegeben werden, durchlaufen die Linse L&sub6; und werden durch den Spiegel M&sub7; umgelenkt, so daß sie auf die Rückseite des Reflektors M&sub9; auftreffen. Der Reflektor M&sub9; versetzt den abgehenden Datenstrom um 90º gegenüber dem Eingangsstrahl und lenkt ihn durch eine Linse L&sub5;, die vorzugsweise eine optimierte achromatische Doublettenlinse mit hoher Präzision und einer Brennweite von 120 mm sein kann, wie sie von der Fa. Melles Griot Corporation erhältlich ist. Ausgehend von der Linse L&sub5; trifft der Datenstrahl auf einen Kaltspiegel M&sub6; auf, der diesen Strahl um 90º umlenkt, so daß er durch ein wahlweise verwendbares 650 nm-Interferenzfilter F&sub1; hindurchläuft und dann auf einen Datenlesedetektor D&sub2; auftrifft. Der Datenlesedetektor D&sub2; bildet einen Teil der Detektorbaugruppe 40, die anhand der Fig. 7 beschrieben wurde. Der Kaltspiegel M&sub6; kann vorzugsweise vom Modell Nr. 03MCS007 von der Fa. Melles Griot Corporation sein.

Claims

1. Optisches Computer-Plattenlaufwerksystem mit:

einer optischen Platte (10) zur Speicherung von digitalen Informationen, wobei die optische Platte (10) fest in einem abgedichteten Gehäuse befestigt ist,

Einrichtungen (50) zur drehbaren Lagerung der optischen Platte (10),

Einrichtungen (11) zum Drehen der optischen Platte (10),

Wandlereinrichtungen (28,38,M7,L6), die zumindestens zwei Lichtstrahl-Generatoreinrichtungen (28,38) und ein Fokussierungsobjektiv (M7,L6) umfassen, um Informationen in Form von Lichtenergie auf zumindestens einer ebenen Oberfläche der optischen Platte (10) zu schreiben und von dieser zu lesen, und

Positioniereinrichtungen (54) zur Bewegung des Fokussierungsobjektivs (M7,L6) zwischen den Spuren auf der optischen Platte (10), wobei die Positioniereinrichtungen (54) Einrichtungen zur Bewegung des Fokussierungsobjektivs von einer Spur auf die nächstbenachbarte Spur auf der optischen Platte (10) einschließen und wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, daß die optische Platte (10) eine Beschichtung aus einem Elektronen einfangenden Medium (16) zur Speicherung und Freigabe von digitalen Informationen in Form von Lichtenergie umfaßt, und daß die Lichtstrahl-Generatoreinrichtung (28), die zum Schreiben von digitalen Informationen auf die Platte (10) verwendet wird, einen Lichtstrahl mit einer ersten vorgegebenen Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtspektrum erzeugt, der Elektronen in dem Elektronen einfangenden Medium auf ein erhöhtes Energieniveau (T) anhebt, auf dem sie eingefangen werden, und daß die Lichtstrahl-Generatoreinrichtung (38), die zum Lesen von digitalen Informationen von der Platte (10) verwendet wird, einen Lichtstrahl mit einer zweiten vorgegebenen Wellenlänge in dem Infrarot- oder nahen Infrarot-Lichtspektrum erzeugt, der einen Teil der eingefangenen Elektronen freimacht, was zur Emission von Licht mit einer dritten vorgegebenen Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtspektrum führt.

2. Computer-Plattenlaufwerksystem nach Anspruch 1, bei dem die optische Platte (10) löschbar ist.

3. Computer-Plattenlaufwerksystem nach einem der Ansprüche 1 und 2,

bei dem das abgedichtete Gehäuse zumindestens die optische Platte (10), die Wandlereinrichtungen (28,38,M7,L6) und die Positioniereinrichtungen (54) enthält.

4. Computer-Plattenlaufwerksystem nach Anspruch 3, bei dem das Gehäuse eine Breite aufweist, die im wesentlichen gleich dem Durchmesser der optischen Platte (10) ist.

5. Computer-Plattenlaufwerksystem nach Anspruch 3, bei dem das Gehäuse Abmessungen von 14,61 cm (5,75 Zoll) in der Breite, 20,32 cm (8 Zoll) in der Tiefe und 8,89 cm (3,5 Zoll) in der Höhe aufweist.

6. Computer- Plattenlaufwerksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die zumindestens zwei Lichtstrahl-Generatoreinrichtungen auf einer einzigen Schaltungskarte enthalten sind.

7. Optisches Computer-Plattenlaufwerksystem nach einem der Ansprüche 1 und 2,

bei dem die digitale Information durch Amplitudenmodulation der zumindestens zwei Lichtstrahl-Generatoreinrichtungen (28,38) auf die optische Platte geschrieben und von dieser gelesen wird.

8. Verfahren zum Betrieb eines löschbaren optischen Plattenlaufwerks für einen Computer, mit den Schritten:

der drehbaren festen Lagerung einer optischen Platte (10),

der Drehung der optischen Platte (10) mit einer konstanten vorgegebenen Drehgeschwindigkeit,

des Auftreffenlassens von fokussierten Lichtstrahlen mit zumindestens zwei vorgegebenen unterschiedlichen Wellenlängen auf die Plattenoberfläche zum Schreiben von Information auf die optische Platte (10) und zum Lesen von Informationen von dieser optischen Platte, und

der Positionierung der auftreffenden fokussierten Lichtstrahlen von Spur zu Spur auf der optischen Platte (10) derart, daß die gewünschte Information auf die optische Platte geschrieben und von dieser optischen Platte gelesen wird, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Beschichtung der Oberfläche der optischen Platte (10) mit einem Elektronen einfangenden Medium (16), das die Information in Form von Lichtenergie speichert und abgibt, wobei der Lichtstrahl mit einer ersten vorgegebenen Wellenlänge zum schreiben von digitalen Informationen auf die Platte (10) im sichtbaren Lichtspektrum liegt und Elektronen in dem Elektronen einfangenden Medium (16) auf ein erhöhtes Energieniveau (T) anhebt, bei dem die Elektronen eingefangen werden, und daß der Lichtstrahl mit einer zweiten vorgegebenen Wellenlänge zum Lesen von digitalen Informationen von der Platte im Infrarotspektrum oder im nahen Infrarotspektrum liegt und einen Teil der eingefangenen Elektronen freigibt, was zu der Emission von Licht mit einer dritten vorgegebenen Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtspektrum führt.

9. Verfahren nach Anspruch 8,

das weiterhin den Schritt des Auftreffens von einem der zumindestens zwei fokussierten Lichtstrahlen mit vorgegebenen unterschiedlichen Wellenlängen mit einer Leistung einschließt, die höher als die ist, die zum Lesen von Informationen auf der optischen Platte (10) verwendet wird, um die auf die optische Platte geschriebene Information zu löschen.

10. Optisches Computer-Plattenlaufwerksystem nach einem der Ansprüche 1 - 6,

bei dem das System die Kapazität zum Speichern von zumindestens 500 Megabyte an Information pro Plattenseite aufweist.

11. Optische Platte zur Verwendung mit einem optischen Computer-Plattenlaufwerksystem,

mit einem Substrat (12) mit einer Beschichtung aus einem Elektronen einfangenden Material (16) zum Speichern und Abgeben von Information in Form von Lichtenergie, wobei das Elektronen einfangende Material (16) eine Vielzahl von Energieniveaus aufweist, unter Einschluß eines Grundniveaus (G) und eines Einfangniveaus (T), und wobei digitale Information auf die optische Platte dadurch geschrieben wird, daß ausgewählte Stellen des Elektronen einfangenden Materials (16) mit Licht mit einer ersten vorgegebenen Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtspektrum beaufschlagt werden, um Elektronen in dem Elektronen einfangenden Material (16) von dem Grundniveau (G) auf das Einfangniveau (T) anzuheben, an dem sie eingefangen werden, während digitale Information von der optischen Platte (10) dadurch ausgelesen wird, daß das Elektronen einfangende Material Licht mit einer zweiten vorgegebenen Wellenlänge in dem Infrarotspektrum oder nahen Infrarotspektrum ausgesetzt wird, um einen Teil der Elektronen aus dem Einfangniveau (T) freizugeben, was zu der Emission von Licht mit einer dritten vorgegebenen Wellenlänge in dem sichtbaren Lichtspektrum führt, während die freigegebenen Elektronen auf das Grundniveau (G) zurückfallen.

12. Optische Platte nach Anspruch 11,

die weiterhin eine Zwischenschicht (14) einschließt, die direkt auf die Oberfläche des Substrates (2) aufgeschichtet ist, um eine Schicht zu bilden, auf der das Elektronen einfangende Material (16) aufgeschichtet wird.

13. Optische Platte nach Anspruch 12,

die weiterhin eine Schutzschicht (18) einschließt, die über der Oberseite des Elektronen einfangenden Materials (16) abgeschieden ist, um eine chemische Verunreinigung des Elektronen einfangenden Materials zu verhindern.

14. Optische Platte nach Anspruch 11,

bei der das Substrat aus Aluminiumoxid (12) besteht.