ES2297234T3

ES2297234T3 - Medio de almacenamiento de datos optico de doble pila y la utilizacion de este medio.

Info

Publication number: ES2297234T3
Application number: ES03773905T
Authority: ES
Inventors: Hubert C. F. Martens; Benno Tieke
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: TWI336074B; CN1723498A; CN100385538C; PT1573727E; DE60317827D1; US7602694B2; ATE379834T1; KR100981689B1; DE60317827T2; JP4330538B2; US20060114799A1; EP1573727B1; EP1573727A1; JP2006510150A; WO2004055799A1; KR20050089817A; TW200423073A; AU2003282287A1

Abstract

Medio (10) de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz (9) de radiación enfocado que tiene una longitud de onda lambda de aproximadamente 655 nm y que entra a través de una cara (8) de entrada del medio (10) durante la grabación, que comprende: - al menos un sustrato (1,7) que presenta en un lado del mismo: - una primera pila (2) L0 de grabación, que comprende una capa (3) de grabación de tipo grabable, teniendo dicha primera pila L0 de grabación un valor de reflexión óptica RL0 y un valor de absorción óptica ALlambda en la longitud de onda lambda, y la capa (3) de grabación de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñL0lambda = nL0lambda - i*kL0lambda en la longitud de onda lambda y tiene un espesor dL0, - una segunda pila (5) L1 de grabación que comprende una capa (6) de grabación de tipo grabable, teniendo dicha segunda pila L1 de grabación un valor de reflexión óptica RL1 y un valor de absorción óptica AL1 en la longitud de onda lambda, y la capa (6) de grabación de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñL1lambda = nL1lambda - i*kL1lambda en la longitud de onda lambda y tiene un espesor dL1, estando presente dicha segunda pila de grabación más próxima a la cara de entrada que la primera pila de grabación, - una capa (4) separadora transparente intercalada entre las pilas (2,5) de grabación, teniendo dicha capa (4) separadora transparente un espesor sustancialmente mayor que la profundidad de enfoque del haz (9) de radiación enfocado. caracterizado porque AL1 <_ 1 - Rmin - Raíz(Rmin/RL0), fórmula en la que Rmin = 0,18, y porque se cumplen las siguientes fórmulas: (Ver fórmula)

Description

Medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila y la utilización de este medio.

La invención se refiere a un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz de radiación enfocado que tiene una longitud de onda \lambda de aproximadamente 655 nm y que entra a través de una cara de entrada del medio durante la grabación, que comprende:

-: al menos un sustrato que presenta en un lado del mismo:

-: una primera pila L_{0} de grabación, que comprende una capa de grabación L_{0} de tipo grabable, teniendo dicha primera pila L_{0} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de absorción óptica A_{L0} en la longitud de onda \lambda, y la capa de grabación L_{0} de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñ_{L0\lambda} = n_{L0\lambda} - i*k_{L0\lambda} en la longitud de onda \lambda y tiene un espesor d_{L0},

-: una segunda pila L_{1} de grabación que comprende una capa de grabación L_{1} de tipo grabable, teniendo dicha segunda pila L_{1} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L1} y un valor de absorción óptica A_{L1} en la longitud de onda \lambda, y la capa de grabación L_{1} de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñ_{L1\lambda} = n_{L1\lambda} - i*k_{L1\lambda} en la longitud de onda \lambda y tiene un espesor d_{L1}, estando presente dicha segunda pila de grabación más próxima a la cara de entrada que la primera pila de grabación,

-: una capa separadora transparente intercalada entre las pilas de grabación, teniendo dicha capa separadora transparente un espesor sustancialmente mayor que la profundidad de enfoque del haz de radiación enfocado.

Una realización de un medio de grabación óptico como el descrito en el párrafo inicial se conoce a partir de la solicitud de patente japonesa JP-11066622.

En cuanto al mercado de la grabación óptica, es evidente que el formato más importante y de mayor éxito hasta ahora es un formato de única escritura, disco compacto grabable (CD-R, Compact Disk Recordable). Aunque se ha predicho el aumento de la importancia del disco compacto regrabable (CD-RW, Compact Disk ReWritable) desde hace mucho tiempo, la cuota de mercado actual de medios CD-R es todavía al menos de un orden de magnitud superior al del CD-RW. Además, el parámetro más importante para unidades de disco es la velocidad de escritura máxima para medios R, no para RW. Por supuesto, todavía es posible un posible cambio del mercado al CD-RW, por ejemplo debido a la normalización Mount Rainier para CD-RW. Sin embargo, se ha comprobado que el formato R es muy atractivo debido a su compatibilidad 100% con el disco compacto (CD, Compact Disk) de sólo
lectura.

Recientemente, el disco versátil digital (DVD, Digital Versatile Disk) ha ganado cuota de mercado como un medio con una capacidad de almacenamiento mucho mayor que el CD. En la actualidad, este formato está disponible en una versión de sólo lectura (ROM) y regrabable (RW). Después del DVD regrabable (DVD+RW) estándar se desarrolló un nuevo DVD+R estándar grabable (R), es decir de única escritura. El nuevo DVD+R estándar atrae cada vez más atención como un soporte importante para DVD-RW. Un posible escenario es que los clientes finales se han acostumbrado tanto a un formato óptico de única escritura que podrían aceptarlo más fácilmente que un formato regrabable. Recientemente se ha introducido un nuevo formato llamado disco Blu-ray (BD) con una capacidad de almacenamiento incluso mayor. Para este formato se introducirán versiones tanto R como RW.

Un problema tanto de los formatos R como de los RW es la capacidad y por lo tanto el tiempo de grabación limitado porque sólo están presentes medios de pila única. Obsérvese que para el vídeo DVD, que es un disco ROM, los medios de doble capa ya tienen una cuota de mercado considerable. Un disco DVD+RW de doble capa, es decir, doble pila, es probablemente viable. Sin embargo, resulta evidente que un disco totalmente compatible, es decir, dentro de la especificación de reflexión y modulación del DVD-ROM de doble capa, es muy difícil de conseguir y requiere al menos un gran avance en las propiedades de los materiales de cambio de fase amorfa/cristalina, que se usan como capas de grabación en, por ejemplo, medios DVD+RW. Sin una compatibilidad total, el éxito de un DVD+RW de doble capa en el mercado es cuestionable.

Con el fin de obtener, por ejemplo, un medio DVD+R de doble pila que sea compatible con el DVD-ROM estándar de doble capa (=pila), la reflectividad efectiva de tanto la capa L_{1} superior como la capa L_{0} inferior debería ser al menos del 18%. Más generalmente, puede decirse que cualquier medio de doble pila de nueva generación requiere un nivel de reflexión óptica efectiva mínima R_{min} con el fin de cumplir una especificación, por ejemplo, para un BD de doble pila el valor esperado de R_{min} es 0,04 y para un BD de doble pila compatible con un BD de pila única R_{min} = 0,12. Reflexión óptica efectiva significa que la reflexión se mide como la parte de luz efectiva que vuelve del medio cuando, por ejemplo, ambas pilas L_{0} y L_{1} están presentes y enfocándose sobre L_{0} y L_{1}, respectivamente. Las condiciones, que deben imponerse sobre los valores de reflexión, absorción y transmisión óptica de las pilas con el fin de cumplir una especificación de este tipo no son nada triviales. En el documento JP-11066622 no se menciona nada acerca de requisitos con respecto a los valores de reflexión, absorción y transmisión óptica de las pilas. Debería observarse que en este documento se ha cambiado la convención de notación normalmente utilizada de L_{0} y L_{1}, notación en la que L_{0} es la pila "más próxima", es decir, la más próxima a la cara de entrada del haz de radiación: L_{0} es ahora la pila más profunda, vista desde la cara de entrada del haz de radiación, y L_{1} es la pila más cercana a la cara de entrada del haz de radiación.

En la solicitud de patente europea EP 1143431 A2 se da a conocer un medio de grabación óptico del tipo descrito en el párrafo inicial con A_{L0} = 12% y R_{L0} = 20%.

El documento W002/099796 usado para la limitación en dos partes de la reivindicación 1 describe un DVD regrabable de doble pila.

Es un objeto de la invención proporcionar un medio de almacenamiento de datos óptico del tipo mencionado en el párrafo inicial que tenga un nivel de reflexión óptica efectiva tanto de la pila L_{0} como de la pila L_{1} de más de un valor R_{min} especificado.

Este objeto se consigue según la invención mediante un medio de almacenamiento óptico, que se caracteriza porque A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}), fórmula en la que Rmin = 0,18 y porque se cumplen las siguientes fórmulas:

1

Para un medio de almacenamiento de datos óptico dado, la reflexión efectiva de ambas pilas de grabación de un disco de doble pila, debería estar siempre por encima de una reflexión mínima especificada R_{min}. Esto implica que la reflexión efectiva de L_{1} debería cumplir el siguiente criterio:

3

Para L0, la reflexión efectiva debería ser

4

Por tanto, se obtiene un requisito para la transmisión de L_{1} de

5

Las ecuaciones (1) y (3) muestran que las propiedades ópticas del medio de doble pila total se definen principalmente por las propiedades ópticas de L_{1}. La combinación de las ecuaciones (1) y (3) define directamente un requisito para la absorción permisible de L_{1}:

6

El A_{L1} máximo que es siempre permisible se obtiene para la reflexión máxima de L_{0}, es decir, cuando R_{L0} = 1. En este caso, también se obtiene la reflexión efectiva más alta posible a partir de L_{0}. Por tanto, puede definirse un máximo para la absorción en L_{1} que todavía se permite como sigue:

7

La elección R_{L0} = 1 implica que es imposible escribir datos en L_{0} puesto que no se produce ninguna absorción de radiación óptica. Esta situación extrema sería aplicable, por ejemplo, a un disco ROM grabable de doble pila o disco ROM L_{0}, L_{1} grabable.

En una realización A_{L1} \leq A_{L0}. Con el fin de poder grabar información a través de medios ópticos en L_{0,} la pila L_{0} debería tener una absorción óptica finita en la longitud de onda del haz de radiación, por ejemplo un láser. Puesto que sólo parte de la luz del láser de grabación se transmite a través de L_{1}, L_{0} debería hacerse preferiblemente más sensible, es decir, tener una absorción superior a L_{1}, con el fin de mantener la potencia de escritura requerida dentro de límites aceptables. Para un disco de doble capa grabable parece natural imponer las siguientes dos condiciones: (i) misma reflexión efectiva de ambas capas (mismas amplitudes de señal, lo que se prefiere desde el punto de vista de la unidad de disco) y (ii) misma absorción efectiva en ambas capas (mismas potencias de escritura necesarias independientemente de la capa). Estas dos condiciones frontera dan lugar a una absorción preferida en L_{1}, que viene dada por:

8

Entonces, la absorción preferida en L_{0} (suponiendo T_{L0} = 0) viene dada por:

9

La siguiente etapa es reconocer que la absorción en L_{0} y L_{1} se determina principalmente por el espesor de la capa de grabación d_{L} en L_{0} y L_{1} respectivamente y el coeficiente de absorción k_{L\lambda} del material de capa de grabación en L_{0} y L_{1} respectivamente (k_{L\lambda} es la parte imaginaria del índice de refracción complejo n_{L\lambda}). Para estimar la absorción dentro de la pila de grabación, se omite el efecto de un posible diseño de pila de doble capa, lo que implica las siguientes simplificaciones: (i) se desprecian efectos de interferencia dentro de la capa de grabación, (ii) se desprecia una posible absorción en capas adicionales que pueda estar presente, (iii) la capa de grabación está embebida entre dos medios semiinfinitos que tienen índices de refracción complejos n0 y n2, véase la figura 5. Normalmente, el medio envolvente superior será transparente (substrato para L_{1} y separador para L_{0}) mientras que el medio inferior será o bien transparente (separador para L_{1}) o altamente reflectante (espejo para L_{0}). Entonces, la absorción de potencia óptica dentro de esta capa depende exponencialmente tanto de d_{L} como de k_{L} y se calcula para que sea:

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\lambda es la longitud de onda del láser. El término (1+|(n_{L}-n_{2})/(n_{L}+n_{2})|) en el exponente es una medida para el aumento del espesor efectivo debido a la parte de luz que se refleja de vuelta en la segunda superficie de contacto de la capa de grabación, véase la figura 5. El factor de multiplicación (1-|(n_{L}-n_{0})/(n_{L}+n_{0})|^{2}) representa la luz que se refleja en la primera superficie de contacto.

Normalmente, la pila L_{1} se ajustará tanto para reflexión como para transmisión finitas. Entonces, la contribución más dominante para la absorción de la pila será la absorción para un único paso de luz. La pila L_{0} se ajustará para alta reflexión, y la absorción de la pila se aproximará a la de un doble paso de luz.

Preferiblemente, 1,5A_{L1} \leq A_{L0} \leq 2,5A_{L1}. A partir de la figura 4 puede verse que para la misma potencia de escritura en L_{0} y L_{1}, la absorción en L_{0} normalmente sería de manera aproximada dos veces la de L_{1}. Para el intervalo de máximo interés, es decir, la absorción finita para conseguir alta T en L_{1} y alta R en L_{0}, el doble paso proporcionará aproximadamente el doble de absorción. Por tanto, con el fin de tener la absorción de ambas capas en el intervalo requerido, lo siguiente es válido para ambas capas:

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A partir de la figura 6 puede observarse que esta aproximación es mejor para las pilas de tipo L_{1}, donde, por supuesto, los efectos de interferencia juegan un papel menos importante.

Un efecto que no se tiene en cuenta en los anteriores cálculos es la presencia de surcos de guiado en el medio, que están normalmente presentes para fines de seguimiento en cada pila de grabación adyacente a la capa de grabación. Debido a estos surcos, el haz de radiación se difracta y sólo una parte (o ninguna) de la luz difractada es capturada por la configuración de medición de reflexión/transmisión. Por tanto, la difracción aparece como un tipo de absorción. La difracción se usa para generar señales de seguimiento como contrafase (push-pull) y cruce de pistas (track-cross) y preferiblemente estas señales son de igual magnitud en ambas pilas para minimizar los ajustes para los servosistemas cuando conmutan entre las pilas. A su vez, esto significa que para ambas capas se pierde una cantidad similar de luz en la medición de reflexión/transmisión. Significa que los intervalos de absorción indicados y el intervalo k/d son realmente el límite superior que se permite puesto que el intervalo se obtiene suponiendo que no hay pérdidas por difracción.

\newpage

Para la capa de grabación L_{1} de tipo grabable que tiene un índice de refracción complejo ñ_{L1\lambda} = n_{L1\lambda} - i*k_{L1\lambda} en la longitud de onda \lambda y que tiene un espesor d_{L1}, se cumple la siguiente fórmula:

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fórmula en la que k_{L1\lambda} es el coeficiente de absorción de la capa de grabación L_{1}.

Para la capa de grabación L_{0} de tipo grabable que tiene un índice de refracción complejo ñ_{L0\lambda} = n_{L0\lambda} - i*k_{L0\lambda} en la longitud de onda \lambda y que tiene un espesor d_{L0}, se cumple la siguiente fórmula:

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fórmula en la que k_{L0\lambda} es el coeficiente de absorción de la capa de grabación L_{0}.

Se observa que el análisis anterior es más preciso para valores k bajos (k<1); para k>1 la fórmula presentada se vuelve imprecisa aunque todavía puede servir como una estimación aproximada. Además, debería observarse que la definición del espesor d_{L0} y d_{L1} de las capas de grabación requiere alguna explicación adicional. Puede ser, por ejemplo, que el espesor de capa de grabación en un surco de guiado sea diferente del espesor entre surcos de guiado debido a los efectos de nivelación durante la aplicación de la capa de grabación mediante, por ejemplo, recubrimiento por rotación (spincoating). Por tanto, el espesor de la capa de grabación se define como el espesor en el que el punto de impacto de haz de radiación enfocado está presente durante la grabación y lectura.

Para obtener un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila que cumpla las especificaciones del disco DVD-ROM de doble capa (pila), se requiere que \lambda sea aproximadamente de 655 nm, R_{min} = 0,18 y que k_{L0\lambda} y k_{L1\lambda} cumplan con los requisitos de la ecuación (9) y la ecuación (10).

Es un objeto adicional de la invención proporcionar un procedimiento de fabricación de un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz de radiación enfocado que tenga una longitud de onda \lambda y que entre a través de una cara de entrada del medio durante la grabación, teniendo las pilas del medio un nivel de reflexión óptica efectiva mayor que un valor especificado R_{min}, comprendiendo el medio

al menos un sustrato, comprendiendo el procedimiento las etapas de depositar sobre al menos un sustrato:

-: una primera pila L_{0} de grabación, que comprende una capa de grabación L_{0} de tipo grabable, teniendo dicha primera pila de grabación L_{0} un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de absorción óptica A_{L0} a la longitud de onda \lambda,

-: una segunda pila de grabación llamada L_{1}, que comprende una capa de grabación L_{1} de tipo grabable, teniendo dicha segunda pila de grabación L_{1} un valor de reflexión óptica R_{L1} y un valor de absorción óptica A_{L1} a la longitud de onda \lambda, estando presente dicha segunda pila de grabación más próxima a la cara de entrada que la primera pila de grabación,

-: una capa separadora transparente intercalada entre las pilas de grabación, teniendo dicha capa separadora transparente un espesor sustancialmente mayor que la profundidad de enfoque del haz de radiación enfocado, medio que tiene un nivel de reflexión óptica efectiva de tanto la pila L_{0} como la L_{1} mayor que un valor especificado R_{mi}.

Este objeto se ha conseguido según la invención mediante un procedimiento como el descrito en los párrafos anteriores que se caracteriza porque A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}), fórmula en la que R_{min} es el valor mínimo requerido de reflexión óptica efectiva para cada pila de grabación.

Para obtener un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila grabable que cumpla las especificaciones (esperadas) del disco Blu-ray (BD) de doble pila, se requiere que \lambda sea aproximadamente de 405 nm, R_{min} = 0,04 y que k_{L0\lambda} y k_{L1\lambda} cumplan los requisitos de la ecuación (9) y la ecuación (10).

Para un disco Blu-ray de doble pila que sea compatible con la especificación de reflexión de única capa, se requiere que \lambda sea aproximadamente de 405 nm, R_{min} = 0,12 y que k_{L0\lambda} y k_{L1\lambda} cumplan con los requisitos de la ecuación (9) y la ecuación (10). Preferiblemente 0,7*d_{L0} < d_{L1} < 1,3*d_{L0} para los medios descritos en los tres últimos párrafos.

Debería observarse que la invención no está limitada a un medio de doble pila de un solo lado sino que variando los espesores del sustrato, por ejemplo, pueden unirse entre sí dos medios de doble pila de un solo lado según la invención formando un medio de doble pila de doble lado, que cumple con los requisitos de espesor.

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La invención se dilucidará en mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que

la figura 1 muestra un diagrama esquemático de un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila según la invención. Se indica la reflexión efectiva de ambas pilas.

La figura 2 muestra la máxima absorción permisible en L_{1} en función de la reflectividad efectiva mínima impuesta de ambas capas del disco de doble pila.

La figura 3 muestra la absorción preferida en L_{0} y L_{1} comparada con la máxima absorción permisible en L_{1} en función de la reflectividad efectiva de L_{0} y L_{1}.

La figura 4 muestra la proporción entre la absorción óptica en L_{0} y L_{1} en función de la reflexión efectiva.

La figura 5 muestra un diagrama esquemático de la absorción de un haz de radiación óptica mediante una capa de grabación absorbente, que desprecia los efectos de interferencia dentro de la capa de grabación.

La figura 6 muestra una comparación entre la absorción calculada y una aproximación de la ecuación (9) para el tipo de pila L_{1} (izquierda) y el tipo de pila L_{0} (derecha). Línea continua: cálculo exacto; línea discontinua: aproximación.

La figura 7 muestra el valor máximo de k permitido frente al espesor de la capa de grabación L_{1} para varios valores de reflexión efectiva en caso de una longitud de onda de láser dentro de la especificación DVD.

La figura 8 muestra el rango de valores k permitidos en función del espesor de la capa de grabación L_{1} para una medio de doble pila que cumple con las especificaciones DVD (longitud de onda de láser de 655 nm, R_{min} = 18%).

La figura 9 muestra el máximo valor k permitido en el caso de un disco de doble capa compatible con el DVD (para R = 18%) y compatible con el BD (para R = 4%).

En la figura 1, se muestra un medio 10 de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz de radiación enfocado, por ejemplo un haz 9 de láser que tiene una longitud de onda \lambda. El haz de láser entra a través de una cara 8 de entrada del medio 10 durante la grabación. El medio 10 comprende los sustratos 1 y 7 con la presencia en un lado de los mismos de una primera pila 2 de grabación llamada L_{0}, que tiene un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de absorción óptica A_{L0} en la longitud de onda \lambda y una segunda pila 5 de grabación llamada L_{1} que tiene un valor de reflexión óptica R_{L1} y un valor de absorción óptica A_{L1} en la longitud de onda \lambda,

-: una capa 4 separadora transparente está intercalada entre las pilas 2 y 5 de grabación, teniendo dicha capa 4 separadora transparente un espesor de 50 \mum que es sustancialmente mayor que la profundidad de enfoque del haz 9 de láser enfocado. El valor de absorción cumple la siguiente ecuación:

: A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}) fórmula en la que R_{min} es el valor mínimo requerido de reflexión óptica efectiva para cada pila de grabación.

La primera pila 2 de grabación, comprende una capa 3 de grabación L_{0} de tipo grabable, por ejemplo un colorante azoico u otro colorante adecuado. Un surco de guiado está presente en el primer sustrato 1 o en la capa 4 separadora, una primera capa altamente reflectante está presente entre la capa 3 de grabación L_{0} y el sustrato 1. Un segundo sustrato 7 está presente con una segunda pila 5 de grabación sobre un lado del mismo que comprende una capa 6 de grabación L_{1} de tipo grabable, por ejemplo, un colorante azoico o cualquier otro colorante adecuado. La segunda pila 5 de grabación L_{1} está presente en una posición más próxima a la cara 8 de entrada que la pila 2 de grabación L_{0}. Un segundo surco de guiado está presente en el segundo sustrato 7 o en la capa 4 separadora. El primer sustrato 1 con L_{0} está adherido al sustrato con L_{1} mediante la capa 4 separadora transparente, que puede actuar como una capa de unión. Posteriormente se describen diseños específicos y adecuados de pilas L_{0}/L_{1}.

Realización 1

Doble pila regrabable para DVD. R_{min} = 0,18, \lambda = 655 nm, (capas en este orden)

-: Sustrato 1 hecho de PC que tiene un espesor de 0,60 mm

-: Capa reflectante de 100 mm Ag (n = 0,16 - 5,34i), Au, Cu o Al, o también pueden usarse aleaciones de los mismos,

-: Capa 3 de grabación L_{0} de un colorante azoico, con un espesor de 80 nm, el índice de refracción del colorante a una longitud de onda del haz de radiación de 655 nm es 2,24-0,02i.

-: Primera capa reflectante semitransparente hecha de Ag que tiene un espesor de 10 nm, Au, Cu o Al, o también pueden usarse aleaciones de los mismos,

-: Capa 4 separadora hecha de una resina curable UV transparente que tiene un espesor de 50 \mum,

-: Segunda capa reflectante semitransparente hecha de Ag que tiene un espesor de 10 nm, Au, Cu o Al, o también pueden usarse aleaciones de los mismos,

-: Capa 6 de grabación L_{1} de un colorante azoico, con un espesor de 80 nm, el índice de refracción del colorante a una longitud de onda del haz de radiación de 655 nm es 2,24-0,02i.

-: Sustrato 7 hecho de PC que tiene un espesor de 0,58 mm.

Este diseño de pila tiene los siguientes valores de reflexión, absorción y transmisión:

A_{L0} = 0,4

A_{L1} = 0,2

R_{L0} = 0,6

R_{L1} = 0,2

T_{L1} = 0,6

T_{L0} = 0

La fórmula A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}) = 1 - 0,18 - \surd(0,18/0,6) = 0,27 se ha cumplido. Además, k_{L0\lambda}*d_{L0} = 1,6 nm \leq {\lambda*ln[1/(R_{min} + \surd(R_{min}))]}/(4\pi) = 26,4 nm y k_{L1\lambda}*d_{L1} = 1,6 nm \leq {\lambda *ln[1/(R_{min} + \surd(R_{min}))]}/(4\pi) = 26,4 nm.

La primera capa reflectante semitransparente también puede ser una capa de SiO_{2} con un espesor de, por ejemplo, 20 nm; también pueden usarse otros dieléctricos. En una realización diferente, la primera capa reflectante semitransparente puede estar ausente. Además, otras capas dieléctricas pueden estar presentes entre la capa de grabación y las capas reflectantes y/o reflectantes semitransparentes. La segunda capa semitransparente también puede ser una capa dieléctrica (por ejemplo SiO_{2}) o semiconductora (por ejemplo Si). Además, otras capas dieléctricas pueden estar presentes entre la capa de grabación y la segunda capa reflectante semitransparente y/o entre la segunda capa reflectante semitransparente y la capa separadora y/o entre la capa de grabación y el sustrato 7.

El siguiente ejemplo no forma parte de la invención reivindicada sino que representa la técnica anterior que es útil para la comprensión de la invención.

Ejemplo Doble pila regrabable para BD. R_{min} = 0,12, \lambda = 405 nm (capas en este orden)

-: Sustrato 1 hecho de PC que tiene un espesor de 1,1 mm

-: Capa reflectante de 100 nm Ag (n = 0,17 - 2i), Au, Cu o Al, también pueden usarse,

-: Capa 3 de grabación L_{0} de un colorante orgánico, con espesor de 50 nm, el índice de refracción del colorante a una longitud de onda del haz de radiación de 405 nm es 2,4-0,04i.

-: Primera capa dieléctrica transparente hecha de SiO_{2} que tiene un espesor de 20 nm, pueden usarse también otros dieléctricos (Si_{3}N_{4}, ZnS-SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, AlN),

-: Capa 4 separadora hecha de una resina curable UV transparente que tiene un espesor de 25 \mum,

-: Capa 6 de grabación L_{1} de un colorante orgánico, con un espesor de 50 nm, el índice de refracción del colorante a una longitud de onda del haz de radiación de 405 nm es 2,4-0,04i.

-: Segunda capa dieléctrica transparente hecha de SiO_{2} que tiene un espesor de 20 nm, pueden usarse también otros dieléctricos (Si_{3}N_{4}, ZnS-SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, AlN).

-: Sustrato 7, en esta realización también llamado capa de recubrimiento, hecho de una resina curable UV transparente, que tiene un espesor de 0,075 mm.

A_{L0} = 0,6

A_{L1} = 0,2

R_{L0} = 0,4

R_{L1} = 0,2

T_{L1} = 0,6

T_{L0} = 0

La fórmula A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}) = 1 - 0,12 - \surd(0,12/0,4) = 0,33 se ha cumplido. Además, k_{L0\lambda}*d_{L0} = 2 nm \leq {\lambda *ln[1/(R_{min} + \surd(R_{min}))]}/(4\pi) = 24 nm y k_{L1\lambda}*d_{L1} = 2 nm \leq {\lambda *ln[1/(R_{min} + \surd(R_{min}))]}/(4\pi) = 24 nm.

En la figura 2 se ha dibujado un gráfico que representa la absorción máxima permisible en L_{1} A_{L1max} en función de una reflexión efectiva mínima R_{min} de ambas pilas L_{0} y L_{1} de grabación. Obsérvese que el valor máximo que puede conseguirse de R_{min} es de aproximadamente 0,38. Este valor representa el caso en el que la pila L_{1} ya no tiene absorbencia y por tanto no es posible la grabación, mientras que la pila L_{0} tampoco tiene ni absorción y tiene reflexión máxima (R_{L0} = 1).

En la figura 3 la absorción preferida en L_{0} y L_{1} se compara con la máxima absorción permisible en L_{1} en función de la reflectividad efectiva de L_{0} y L_{1}. Estas gráficas de absorción preferidas son representaciones de las ecuaciones (6) y (7).

En la figura 4 la proporción entre A_{L0} y A_{L1} se muestra en función de la reflectividad efectiva de L_{0} y L_{1}. Puede observarse que preferiblemente esta proporción está en el intervalo 1,5 - 2,5, más preferiblemente en el intervalo 1,5 - 2,0.

En la figura 5 se muestra un diagrama esquemático de una capa 3, 6 de grabación en un medio 10 de almacenamiento de datos óptico de doble pila (véase la figura 1). Se muestra la trayectoria de un haz de radiación óptica. La absorción en L_{0} y L_{1} está determinada principalmente por el espesor de la capa de grabación d_{L} y el coeficiente de absorción k_{L\lambda} del material de la capa de grabación (k_{L\lambda} es la parte imaginaria del índice de refracción complejo n_{L\lambda}). Para estimar la absorción dentro de la pila de grabación se omite el efecto detallado de un posible diseño de pila de doble capa, lo que implica las siguientes simplificaciones: (i) se desprecian efectos de interferencia dentro de la capa de grabación, (ii) se desprecia una posible absorción en capas adicionales que pueda estar presente, (iii) la capa de grabación está embebida entre dos medios semiinfinitos que tienen índices de refracción complejos n0 y n2. Normalmente, el medio envolvente superior será transparente (sustrato para L_{1} y separador para L_{0}) mientras que el medio inferior será o bien transparente (separador para L_{1}) o bien altamente reflectante (espejo para L_{0}). Entonces, la absorción del haz de radiación óptica dentro de esta capa depende exponencialmente tanto de d_{L} como de k_{L}, representada por la ecuación (8).

En la figura 6 se presentan los resultados del modelizado de la absorción en función del espesor de la capa de grabación. La línea continua indica el cálculo exacto mientras que la línea discontinua es la aproximación de la ecuación (9). Obsérvese que la aproximación es mejor para la pila L_{1} y razonable para la pila L_{0}.

En la figura 7, el valor k máximo permitido para la capa de grabación de L_{1} se muestra en función del espesor d_{L1} de la capa de grabación para varios valores del R_{min}.

En la figura 8, se dibuja por separado el caso especial en el que R_{min} = 0,18, donde se ha sombreado el área con valores k permitidos.

En la figura 9, se realiza lo mismo y se ha añadido la gráfica para BD como comparación.

Debería observarse que las realizaciones anteriormente mencionadas ilustran en lugar de limitar la invención, y que los expertos en la técnica podrán diseñar muchas realizaciones alternativas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones, no se interpretará que cualquier signo de referencia colocado entre paréntesis limita la reivindicación. La expresión "que comprende" no excluye la presencia de elementos o etapas distintas a las enumeradas en una reivindicación. La palabra "un" o "una" precediendo a un elemento no excluye la presencia de una pluralidad de tales elementos. El mero hecho de que determinadas medidas se enumeren en reivindicaciones mutuamente diferentes y dependientes no indica que una combinación de estas medidas no puede utilizarse como una ventaja.

Según la invención, se ha descrito un medio de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz de radiación enfocado que tiene una longitud de onda \lambda. El haz entra a través de una cara de entrada del medio durante la grabación. El medio comprende al menos un sustrato con presencia en un lado del mismo de una primera pila de grabación llamada L_{0}, que comprende una capa de grabación L_{0} de tipo grabable, teniendo dicha primera pila L_{0} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de absorción óptica A_{L0} en la longitud de onda \lambda, y una segunda pila de grabación llamada L_{1} que comprende un capa de grabación L_{1} de tipo grabable, teniendo dicha segunda pila L_{1} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L1} y un valor de absorción óptica A_{L1} en la longitud de onda \lambda, y una capa separadora transparente intercalada entre las pilas de grabación. Cumpliendo la fórmula A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}), fórmula en la que R_{min} es el valor mínimo requerido de reflexión óptica efectiva para cada pila de grabación, se consigue una compatibilidad total con una versión de sólo lectura (ROM) del medio.

Claims

1. Medio (10) de almacenamiento de datos óptico de doble pila para la grabación que usa un haz (9) de radiación enfocado que tiene una longitud de onda \lambda de aproximadamente 655 nm y que entra a través de una cara (8) de entrada del medio (10) durante la grabación, que comprende:

-: al menos un sustrato (1,7) que presenta en un lado del mismo:

-: una primera pila (2) L_{0} de grabación, que comprende una capa (3) de grabación de tipo grabable, teniendo dicha primera pila L_{0} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L0} y un valor de absorción óptica A_{L0} en la longitud de onda \lambda, y la capa (3) de grabación de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñ_{L0\lambda} = n_{L0\lambda} - i*k_{L0\lambda} en la longitud de onda \lambda y tiene un espesor d_{L0},

-: una segunda pila (5) L_{1} de grabación que comprende una capa (6) de grabación de tipo grabable, teniendo dicha segunda pila L_{1} de grabación un valor de reflexión óptica R_{L1} y un valor de absorción óptica A_{L1} en la longitud de onda \lambda, y la capa (6) de grabación de tipo grabable tiene un índice de refracción complejo ñ_{L1\lambda} = n_{L1\lambda} - i*k_{L1\lambda} en la longitud de onda \lambda y tiene un espesor d_{L1}, estando presente dicha segunda pila de grabación más próxima a la cara de entrada que la primera pila de grabación,

-: una capa (4) separadora transparente intercalada entre las pilas (2,5) de grabación, teniendo dicha capa (4) separadora transparente un espesor sustancialmente mayor que la profundidad de enfoque del haz (9) de radiación enfocado.

caracterizado porque A_{L1} \leq 1 - R_{min} - \surd(R_{min}/R_{L0}), fórmula en la que R_{min} = 0,18, y porque se cumplen las siguientes fórmulas:

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2. Medio (10) de almacenamiento de datos óptico de doble pila según la reivindicación 1, en el que A_{L1} \leq A_{L0}.

3. Medio (10) de almacenamiento de datos óptico de doble pila según la reivindicación 2, en el que 1,5A_{L1} \leq A_{L0} \leq 2,5A_{L1}.