RU2195026C1 - Optical record medium and method for data reading off optical record medium - Google Patents

Abstract

FIELD: high-density optical data media. SUBSTANCE: optical medium has sequences of pits made in mentioned medium material along its record track, each pit having N optical bar heterogeneities, where N≥1; at N > 1 bar heterogeneities within each pit are parallel and periodic; in this case they form angle θ relative to electromagnetic-wave electric field vector of reading beam; angle θ, functions as elementary data source and is different for different pits. EFFECT: enhanced information capacity of optical record medium. 8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к носителям информации, более конкретно к оптическим носителям с высокой плотностью записи информации. The invention relates to storage media, and more particularly to optical media with a high recording density of information.

Оптические диски памяти (ОДП) широко используются в настоящее время для воспроизведения звуковой, цифровой и видеоинформации [1], а также записи, хранения и считывания данных в компьютерах. Optical memory disks (ODP) are widely used at present for reproducing audio, digital and video information [1], as well as for recording, storing and reading data in computers.

В отношении звуковой информации достигнутые преимущества являются решающими, и практически полный переход к оптическому хранению и воспроизведению аудиоинформации является делом времени. Преимущества оптических дисков также очевидны при хранении относительно eмких компьютерных программ. Вместе с тем сохраняются проблемы в применении оптических дисков в компьютерах в режиме оперативной перезаписи ("винчестер") и в видеопроигрывателях. Сложность, дороговизна и некоторые технические неудобства оптических систем ограничивают их применение относительно редкими видами персональных компьютеров, а видеодиски уступают магнитным видеокассетам либо по объему видеоинформации, либо по стоимости. With respect to audio information, the benefits achieved are crucial, and the almost complete transition to optical storage and playback of audio information is a matter of time. The advantages of optical discs are also evident when storing relatively capacious computer programs. At the same time, problems remain in the use of optical discs in computers in online rewriting mode ("Winchester") and in video players. The complexity, high cost and some technical inconveniences of optical systems limit their use to relatively rare types of personal computers, and video discs are inferior to magnetic video tapes either in terms of video information or in cost.

В настоящее время ведутся интенсивные работы, направленные на реализацию более высокой плотности информации в ОДП. В последние 5-6 лет достигнуты существенные успехи на пути увеличения количества информации, записываемой на оптическом диске, за счет использования его объема и создания многослойных систем. Наиболее известной такой системой является DVD ("цифровой видеодиск") [2] . Однако увеличение количества слоев неизбежно приводит к ухудшению качества регистрируемого сигнала. Поэтому в DVD удается использовать, главным образом, только два слоя, лежащих один поверх другого и разделенных полупрозрачным слоем отражающего свет металла. Слои по отдельности используют принципы стандартной технологии и конструкции элементарных носителей информации CD ROM (фиг.1 а) Возможно использование и второй стороны диска, что в результате приводит к выигрышу по отношению к CD ROM в четыре раза (при прочих равных условиях). Currently, intensive work is underway aimed at implementing a higher density of information in the ODP. In the last 5-6 years, significant progress has been made towards increasing the amount of information recorded on an optical disc by using its volume and creating multilayer systems. The most famous such system is DVD ("digital video disc") [2]. However, an increase in the number of layers inevitably leads to a deterioration in the quality of the recorded signal. Therefore, the DVD manages to use, mainly, only two layers lying one on top of the other and separated by a translucent layer of light-reflecting metal. The layers separately use the principles of standard technology and the design of elementary media CD ROM (Fig. 1 a) It is possible to use the second side of the disk, which results in a four-fold gain in relation to CD ROM (ceteris paribus).

Более радикально проблема многослойной записи решается системой FMD/C ("флуоресцентные многослойные диски/карты") [3]. Здесь используются флуоресцентные свойства красителя, вводимого слоями в прозрачную основу диска или карты. Регистрируется некогерентный сигнал вторичного излучения, возбуждаемого лазером. При условии некоторого смещения длины волны излучения от слоя к слою, достаточного, однако, для надежного разделения соответствующих длин волн системой фильтров перед детектором, информация с каждого слоя считывается независимо, и дополнительные слои создают минимальные помехи полезному сигналу. Это обеспечивает условия для существенного увеличения количества слоев, причем 10 слоев уже реализуемы практически, а 100 авторы считают теоретически возможными. More radically, the problem of multilayer recording is solved by the FMD / C system ("fluorescent multilayer discs / cards") [3]. It uses the fluorescent properties of the dye, introduced in layers into the transparent base of the disk or card. An incoherent signal of the secondary radiation excited by the laser is recorded. Given a certain shift of the radiation wavelength from layer to layer, however, sufficient for reliable separation of the corresponding wavelengths by a filter system in front of the detector, information from each layer is read independently, and additional layers create minimal interference to the useful signal. This provides the conditions for a significant increase in the number of layers, with 10 layers already practicable, and 100 authors consider theoretically possible.

Однако существенное увеличение плотности записи в одном слое обычно связывают с уменьшением длины волны излучения лазера. Действительно, при существующем методе кодирования информации увеличение плотности записи в одном слое принципиально ограничено минимально достижимым размером светового пятна в фокусе объектива. Так, даже при применении идеальной оптической системы размер светового пятна d_min ограничен дифракцией. Размер d_min связан с длиной волны света λ и числовой апертурой объектива NA критерием Рэлея, как
d_min = 1,22λ/NA,
откуда при минимальной площади, занимаемой на диске единичным носителем информации (питом), S₁≈d_min ², следует максимальная плотность N = 10⁸ см^-2 (для длины волны λ₁≈800 нм, характерной для наиболее высокоэффективных полупроводниковых лазеров, и максимальной апертуры NA≈0,5-0,6, достигаемой в массовых высокоапертурных микрообъективах [1]).However, a significant increase in the recording density in one layer is usually associated with a decrease in the laser radiation wavelength. Indeed, with the existing method of encoding information, an increase in the recording density in one layer is fundamentally limited by the minimum achievable size of the light spot at the focus of the lens. So, even when using an ideal optical system, the size of the light spot d _{min is} limited by diffraction. The size d _min is related to the wavelength of light λ and the numerical aperture of the lens NA by the Rayleigh criterion, as
d _min = 1.22λ / NA,
whence, with the minimum area occupied on the disk by a single information carrier (pet), S ₁ ≈ d _min ² , the maximum density N = 10 ⁸ cm ^-2 follows (for the wavelength λ ₁ ≈800 nm, characteristic of the most highly efficient semiconductor lasers, and the maximum aperture NA≈0.5-0.6, achieved in mass high-aperture micro lenses [1]).

Увеличение плотности записи при традиционном методе кодирования информации возможно при уменьшении длины волны, и выигрыш соответствует квадрату отношения λ₁/λ₂, где λ₂ - длина волны относительно коротковолнового лазера. Так, создание "голубого" лазера с λ₂ = 400 нм обеспечит выигрыш в 4 раза, однако его промышленное применение сопряжено с необходимостью решения трудно преодолимых проблем, связанных с долговечностью таких приборов. Принципиальным моментом является неизбежность выделения большего количества джоулева тепла при работе р-n перехода, имеющего более широкую зону, в качестве гетероэмиттера, причем выделяемое тепло увеличивается с уменьшением длины волны лазера. На решение этих проблем в настоящее время направлены усилия ведущих фирм и научно-исследовательских лабораторий мира. Для этих целей исследуются, главным образом, полупроводниковые соединения ZnSe и GaN и низкоразмерные гетеросистемы на их основе. Однако приемлемый для широкого промышленного использования результат в настоящее время не достигнут.An increase in recording density with the traditional method of encoding information is possible with decreasing wavelength, and the gain corresponds to the square of the ratio λ ₁ / λ ₂ , where λ ₂ is the wavelength relative to the short-wave laser. Thus, the creation of a “blue” laser with λ ₂ = 400 nm will provide a 4 times gain, but its industrial application is associated with the need to solve difficult problems associated with the durability of such devices. The fundamental point is the inevitability of the release of more Joule heat during the operation of the pn junction, which has a wider zone, as a heteroemitter, and the heat generated increases with decreasing laser wavelength. The efforts of leading firms and research laboratories in the world are currently aimed at solving these problems. For these purposes, mainly ZnSe and GaN semiconductor compounds and low-dimensional heterosystems based on them are studied. However, an acceptable result for widespread industrial use has not yet been achieved.

Некоторое уменьшение длины волны полупроводникового лазера, вплоть до 630-650 нм, применяемое в DVD (фиг.1б) и не сопряженное с проблемами такого порядка, а также ряд других мер, в числе которых повышение числовой апертуры объектива, предопределили суммарный выигрыш DVD до семи раз в пределах одного слоя по сравнению с традиционными CD ROM, в том числе выигрыш более чем в четыре раза за счет размеров элементарных носителей 1 информации (питов) и зазоров 2, 3 между ними и между дорожками (фиг.1б) соответственно [2]. A certain reduction in the wavelength of a semiconductor laser, up to 630-650 nm, used in DVD (Fig.1b) and not associated with problems of this order, as well as a number of other measures, including increasing the numerical aperture of the lens, predetermined the total DVD gain to seven times within one layer compared to traditional CD ROMs, including more than four times the gain due to the sizes of elementary information carriers 1 (pits) and gaps 2, 3 between them and between tracks (Fig. 1b), respectively [2] .

По ряду причин наиболее приемлемой для тиражирования CD ROM и для систем воспроизведения информации с оптических дисков, предназначенных для аудио- и видеосистем, до сих пор являлась такая конструкция (фиг.1а), в которой регистрируется сигнал отражения от тонкой алюминиевой пленки 4, нанесенной на поверхность прозрачного диска из пластика (поликарбоната). Диск содержит углубления (питы) 5 эллиптической формы: глубиной d = 0,11-0,15 мкм, длиной в направлении дорожки l ≈ 0,8 мкм и поперек ее b = 0,5-0,6 мкм [1,2] (фиг.1а). Если световое пятно попадает на участок, где расположен пит, то часть света, отраженная от него, приобретает фазовый сдвиг, что приводит к рассеянию света, возвращающегося в объектив, и уменьшению сигнала приемника. Это изменение сигнала и содержит необходимую информацию, по которой может быть восстановлена звуковая, видео или цифровая информация. Притом звук записывается на диск в цифровой форме, в то время как видеоинформация чаще записывалась в аналоговой, т.к. видеоизображение требует очень широкой полосы частот, и его запись в цифровой форме при существующем методе кодирования занимала в CD ROM слишком большую площадь. For a number of reasons, the most acceptable for CD ROM replication and optical disc information systems designed for audio and video systems has so far been such a design (Fig. 1a) in which the reflection signal from a thin aluminum film 4 deposited on surface of a transparent disk made of plastic (polycarbonate). The disk contains recesses (pits) of 5 elliptical shapes: with a depth of d = 0.11-0.15 microns, a length in the direction of the track l ≈ 0.8 microns and across it b = 0.5-0.6 microns [1,2] (figa). If the light spot falls on the area where the pit is located, the part of the light reflected from it acquires a phase shift, which leads to the scattering of the light returning to the lens and a decrease in the signal of the receiver. This signal change contains the necessary information from which audio, video or digital information can be restored. Moreover, the sound is recorded on a disc in digital form, while video information is often recorded in analogue, because the video image requires a very wide frequency band, and its recording in digital form with the existing encoding method took up too much space in the CD-ROM.

Таков в общих чертах формат CD ROM, принятый ведущими фирмами, хорошо развитый и обеспеченный серийным технологическим оборудованием. Кроме того, эта схема обеспечена хорошо разработанными оптическими системами, системами слежения за дорожкой, автоматического регулирования, подавления ошибок и т. п. , а также системами записи исходной информации и тиражирования [1]. DVD нуждается в наиболее современной модификации всех этих систем, к тому же снабженной более коротковолновым лазером, чем CD ROM. Соответствующий драйвер может считывать информацию и с CD ROM, тогда как CD ROM драйверами DVD не читаются. Драйверы FMD/C усложнены дополнительно по отношению к DVD драйверам системами фильтров и селекции считываемого слоя [2]. This is, in general terms, the CD ROM format adopted by leading companies, well developed and provided with serial technological equipment. In addition, this scheme is provided with well-developed optical systems, track tracking systems, automatic regulation, error suppression, etc., as well as systems for recording initial information and replication [1]. DVD needs the most up-to-date modification of all these systems, in addition equipped with a shorter-wave laser than a CD ROM. The corresponding driver can also read information from CD ROMs, while CD ROMs cannot be read by DVD drivers. FMD / C drivers are additionally complicated with respect to DVD drivers by filter systems and selection of the read layer [2].

Таким образом, предпочтительными были бы такие новые системы, которые не только создают новые информационные возможности, но и максимально вписываются в уже разработанную и широко применяемую систему, типа описанной в общих чертах выше для CD ROM. Thus, such new systems would be preferable that not only create new information opportunities, but also fit as much as possible into an already developed and widely used system, such as described in general terms above for CD ROMs.

Задачей настоящего изобретения является создание оптического носителя записи, позволяющего увеличить информационную емкость каждого элемента (пита) оптического диска за счет более полного использования такого свойства оптического излучения, как поляризация. Достигаемым техническим результатом является увеличение информационной емкости каждого элемента (пита) размером S₁=d_min ² во столько раз, сколько технически различимых состояний поляризации может оно нести.The present invention is the creation of an optical recording medium, which allows to increase the information capacity of each element (pit) of the optical disk due to more complete use of such properties of optical radiation as polarization. The technical result achieved is to increase the information capacity of each element (pit) of size S ₁ = d _min ² as many times as many technically distinguishable polarization states it can carry.

Коэффициент К, характеризующий увеличение информационной емкости одного пита при регистрации различных состояний поляризации, можно найти как
K = π/2Θ_min,
где Θ_min - минимально различимый угол θ между направлением штриха q и вектором электрического поля световой волны Е. Если считать различимым Θ_min = 0,3^°, как это уже реализовано в магнитооптических дисках памяти, коэффициент К составит К= 90/0,3 = 300.Coefficient K, characterizing the increase in the information capacity of one pit during registration of various polarization states, can be found as
K = π / 2Θ _min ,
where Θ _min is the minimum distinguishable angle θ between the direction of the stroke q and the vector of the electric field of the light wave E. If we assume that Θ _min = 0.3 ^{° is} distinguishable, as has already been realized in magneto-optical memory disks, the coefficient K will be K = 90 / 0.3 = 300.

При традиционных методах записи и воспроизведения на бит информации приходится площадь, эквивалентная двум питам. В то же время стандартная величина минимально-различимого угла поворота вектора поляризации, достигаемая в технике научного эксперимента, составляет θ_min = 0,0001^° (K= 900000), что можно рассматривать как запас возможностей "поляризационного" метода.With traditional recording and playback methods, an area equivalent to two pits falls on a bit of information. At the same time, the standard value of the minimum distinguishable angle of rotation of the polarization vector, achieved in the technique of a scientific experiment, is θ _min = 0.0001 ^° (K = 900000), which can be considered as a reserve of possibilities of the "polarization" method.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в оптическом носителе записи, содержащем последовательности питов, выполненных в материале упомянутого носителя и расположенных вдоль дорожки записи на носителе, в соответствии с изобретением, каждый пит содержит N штриховых оптических неоднородностей, где N ≥ 1, причем при N>1 штриховые неоднородности в пределах каждого пита являются параллельными и периодическими и образуют угол θ относительно вектора электрического поля электромагнитной волны считывающего излучения, причем величина угла θ, являющегося элементарным источником информации, может различаться для отдельных питов. The above technical result is achieved in that in an optical recording medium containing sequences of pits made in the material of said medium and located along the recording track on the medium, in accordance with the invention, each pit contains N dashed optical inhomogeneities, where N ≥ 1, with N > 1 dashed inhomogeneities within each pit are parallel and periodic and form an angle θ relative to the electric field vector of the electromagnetic wave of the readout radiation, and in mask angle θ, which is the basic source of information may vary for individual pits.

При этом оптические штриховые неоднородности в пределах каждого пита могут представлять собой выступы или канавки в оптически прозрачном материале носителя, покрытые сплошной пленкой металла, причем высота выступов и, соответственно, глубина канавок имеет величину δ≤λ/4, где λ - длина волны считывающего излучения в упомянутом материале носителя. Optical dashed inhomogeneities within each pit can be protrusions or grooves in an optically transparent carrier material coated with a continuous metal film, and the height of the protrusions and, accordingly, the depth of the grooves is δ≤λ / 4, where λ is the wavelength of the read radiation in said carrier material.

Кроме того, штриховые оптические неоднородности в пределах каждого пита могут представлять собой чередующиеся полосы материалов, различающихся по комплексной диэлектрической проницаемости, например, штриховые оптические неоднородности могут представлять собой чередующиеся полосы светопоглощающего и светопрозрачного материалов на длине волны считывающего излучения. Чередующиеся полосы материалов также могут обладать существенной фотолюминесценцией при возбуждении считывающим информацию лазером. В этом случае будет регистрироваться некогерентное вторичное излучение, а не отраженный сигнал. Притом величина регистрируемого сигнала окажется пропорциональной углу Θ вследствие пропорциональности этому углу количества поглощенной энергии считывающего пучка света. In addition, dashed optical inhomogeneities within each pit can be alternating strips of materials differing in complex dielectric constant, for example, dashed optical inhomogeneities can be alternating strips of light-absorbing and translucent materials at a read wavelength. Alternating bands of materials can also have significant photoluminescence when excited by a read-out laser. In this case, incoherent secondary radiation will be recorded, not the reflected signal. Moreover, the value of the recorded signal will be proportional to the angle Θ due to the proportionality to this angle of the amount of absorbed energy of the reading light beam.

Кроме того, с целью увеличения плотности записи информации в материале носителя между дорожками записи и питами могут быть выполнены дополнительные штриховые оптические неоднородности с теми же размерами сечения в плоскости, перпендикулярной оси упомянутых неоднородностей, что и у штриховых оптических неоднородностей, выполненных в пределах питов, причем дополнительные штриховые оптические неоднородности строго параллельны или перпендикулярны дорожкам записи. Такой же эффект может быть достигнут, если в материале носителя для регистрации сигналов максимального и/или минимального отражения на дорожках записи с заданной периодичностью будут выполнены дополнительные калибровочные питы, содержащие соответствующим образом направленные штриховые оптические неоднородности. Выбор между этими двумя методами калибровки информационного сигнала будет диктоваться технико-экономическими соображениями. In addition, in order to increase the recording density of information in the carrier material between the recording tracks and pits, additional dashed optical inhomogeneities can be made with the same cross-sectional dimensions in the plane perpendicular to the axis of the aforementioned inhomogeneities as for dashed optical inhomogeneities made within the pits, additional dashed optical inhomogeneities are strictly parallel or perpendicular to the recording tracks. The same effect can be achieved if additional calibration pits containing correspondingly directed dashed optical inhomogeneities are performed in the carrier material for recording the signals of maximum and / or minimum reflection on the recording tracks with a predetermined frequency. The choice between these two methods of calibrating the information signal will be dictated by technical and economic considerations.

Вышеуказанный технический результат увеличения плотности записи информации достигается также в способе считывания информации с оптического носителя записи, содержащего последовательности питов, выполненных в материале упомянутого носителя и расположенных вдоль дорожки записи на носителе, каждый пит содержит N штриховых оптических неоднородностей, где N ≥ 1, причем при N>1 штриховые неоднородности в пределах каждого пита являются параллельными и периодическими и образуют угол θ относительно вектора электрического поля электромагнитной волны считывающего излучения, причем величина угла θ, являющегося элементарным источником информации, различается для отдельных питов, если считывание информации включает этапы управляемого вращения плоскости поляризации считывающего излучения и фиксации плоскости поляризации считывающего излучения при достижении максимального значения отраженного сигнала. The above technical result of increasing the recording density of information is also achieved in a method of reading information from an optical recording medium containing sequences of pits made in the material of the mentioned medium and located along the recording track on the medium, each pit contains N dashed optical inhomogeneities, where N ≥ 1, and at N> 1 dashed inhomogeneities within each pit are parallel and periodic and form an angle θ relative to the electric field vector wave of the read radiation, and the angle θ, which is the elementary source of information, differs for individual pits if the read information includes the steps of controlled rotation of the plane of polarization of the read radiation and fixation of the plane of polarization of the read radiation when the maximum value of the reflected signal is reached.

Изобретение поясняется на примерах его осуществления, иллюстрируемых чертежами, на которых представлено следующее:
Фиг. 1 - вид и типичные размеры носителей информации на различных вариантах оптических дисков памяти (в случае оптических карт на соответствующем фрагменте устройства они будут расположены относительно друг друга линейно, а не по окружности): а - CD ROM, б - DVD, в - оптический диск памяти, соответствующий изобретению;
Фиг. 2 - фрагмент информационной дорожки (а) с последовательностью питов с различными углами ориентации оптических штриховых неоднородностей относительно вектора электромагнитной волны считывающего излучения (б);
Фиг. 3 - вид элементарного носителя информации, использующего штриховые оптические неоднородности в виде выступов и углублений;
Фиг. 4 - то же, что на фиг.2, но с межпитовым и междорожечным пространствами, заполненными калибровочными дополнительными штриховыми оптическими неоднородностями, перпендикулярными вектору электромагнитной волны считывающего излучения;
Фиг. 5 - фрагменты экспериментальных спектров, демонстрирующие получение ρ>10²;
Фиг. 6 - традиционные схемы оптических головок для считывания информации с оптических носителей записи: а - простейшая, чувствительная к отражению, б - поляризационно-чувствительная схема, применяемая в магнитооптических дисках;
Фиг. 7 - возможные схемы оптических головок для считывания информации с оптического носителя записи согласно способу, соответствующему изобретению: а - на базе традиционной головки, чувствительной к отражению, б - на базе поляризационно-чувствительной головки.The invention is illustrated by examples of its implementation, illustrated by the drawings, which show the following:
FIG. 1 - view and typical sizes of storage media on various options of optical memory disks (in the case of optical cards on the corresponding fragment of the device they will be located linearly relative to each other, and not around the circumference): a - CD ROM, b - DVD, c - optical disk memory in accordance with the invention;
FIG. 2 - a fragment of the information track (a) with a sequence of pits with different orientation angles of the optical dashed inhomogeneities relative to the electromagnetic wave vector of the reading radiation (b);
FIG. 3 is a view of an elementary information carrier using dashed optical heterogeneities in the form of protrusions and recesses;
FIG. 4 is the same as in FIG. 2, but with inter-feed and inter-track spaces filled with additional gauge dashed optical inhomogeneities perpendicular to the vector of the electromagnetic wave of the reading radiation;
FIG. 5 - fragments of experimental spectra demonstrating the production of ρ> 10 ² ;
FIG. 6 - traditional schemes of optical heads for reading information from optical recording media: a - the simplest, sensitive to reflection, b - polarization-sensitive scheme used in magneto-optical disks;
FIG. 7 - possible schemes of optical heads for reading information from an optical recording medium according to the method corresponding to the invention: a - based on a traditional reflection sensitive head, b - based on a polarization sensitive head.

Исследования, выполненные автором, подтверждают потенциальную возможность создания оптических дисков памяти (фиг. 1в), основанных на методе "кодирования" информации, использующем поляризационные свойства отражения от определенной оптической штриховой неоднородности 6. Такая оптическая штриховая неоднородность 6 действует как эффективный поляризатор с вектором 7 поляризации вдоль направления штриха 8 (фиг.2). Оптическая штриховая неоднородность 6, обладающая поляризационными свойствами, может представлять собой сплошную пленку 9 (фиг.3) металла, нанесенную на гофрированную поверхность любого материала, или же прерывистую пленку металла на плоской поверхности диэлектрика или полупроводника, образующую контраст проводимости или коэффициента преломления (поглощения) между штрихом и зазором. Понятно, что поляризационные свойства можно реализовать и при наличии сплошной пленки некоторого вещества, обладающего фазовым переходом типа "металл-диэлектрик" или "металл-полупроводник" со штриховой структурой, определяемой контрастом оптических свойств между фазами. Наконец, поляризационные свойства могут быть реализованы и в оптической штриховой неоднородности с контрастом по коэффициенту поглощения, если она обладает еще и существенными фотолюминесцентными свойствами: выход вторичного излучения будет пропорционален поглощенной энергии считывающего лазера как функции угла Θ.
Во всех случаях информация "кодируется" как угол Θ между направлением q штриха 8 и вектором Е электрического поля считывающей световой волны, как показано на фиг. 2. Те же принципы могут быть распространены и на создание системы возобновляемой записи и, в частности, могут использовать фазовые переходы в тонких полупроводниковых пленках. Результат, полученный на коэффициенте отражения периодической оптической штриховой неоднородности, распространенный на структуры с чередующимися проводящими (поглощающими) и непроводящими (прозрачными) слоями, обладающими существенной фотолюминесценцией, позволяет применить заявленный оптический носитель записи и соответствующий ему способ считывания и в формате FMD/C.Studies performed by the author confirm the potential possibility of creating optical memory disks (Fig. 1c) based on the method of “coding” information using the polarization properties of reflection from a particular optical dashed inhomogeneity 6. Such an optical dashed inhomogeneity 6 acts as an effective polarizer with polarization vector 7 along the direction of the stroke 8 (figure 2). Optical dashed inhomogeneity 6 having polarizing properties can be a continuous metal film 9 (Fig. 3) deposited on the corrugated surface of any material, or an intermittent metal film on a flat surface of a dielectric or semiconductor, which forms a contrast of conductivity or refractive index (absorption) between the stroke and the gap. It is clear that the polarization properties can also be realized in the presence of a continuous film of a certain substance having a metal-insulator or metal-semiconductor phase transition with a dashed structure determined by the contrast of the optical properties between the phases. Finally, the polarization properties can also be realized in optical dashed inhomogeneity with a contrast in the absorption coefficient, if it also has significant photoluminescent properties: the output of the secondary radiation will be proportional to the absorbed energy of the readout laser as a function of the angle Θ.
In all cases, the information is “encoded” as the angle Θ between the direction q of the stroke 8 and the electric field vector E of the read light wave, as shown in FIG. 2. The same principles can be extended to the creation of a renewable recording system and, in particular, can use phase transitions in thin semiconductor films. The result obtained on the reflection coefficient of periodic optical dashed inhomogeneity, extended to structures with alternating conductive (absorbing) and non-conductive (transparent) layers having significant photoluminescence, makes it possible to use the claimed optical recording medium and its corresponding reading method in the FMD / C format.

Соответствующий изобретению метод "кодирования" информации, реализованный в заявленном оптическом носителе записи, обеспечивает возможность работы с такими оптическими штриховыми неоднородностями, у которых отношение периода штрихов к длине волны считывающего излучения мало, T/λ≪1. Это позволяет, используя традиционный для CD ROM диапазон длин волн λ≈800 нм и соответствующий им диаметр пита d_min≈0,8-1 мкм, разместить в нем достаточно протяженную периодическую штриховую структуру (фиг.2). Использование более коротковолнового источника, считывающего информацию излучения, приведет к соответствующему изменению масштабов элементов носителя записи.According to the invention, the method of "coding" information implemented in the claimed optical recording medium provides the ability to work with such optical dashed inhomogeneities in which the ratio of the period of the dashes to the wavelength of the read radiation is small, T / λ≪1. This allows, using the traditional for CD ROM wavelength range λ≈800 nm and the corresponding pit diameter d _min ≈0.8-1 μm, to place in it a fairly long periodic dashed structure (figure 2). The use of a shorter wavelength source that reads radiation information will lead to a corresponding change in the scale of the elements of the recording medium.

Предлагаемый оптический носитель записи при его реализации в оптических дисках памяти может иметь разнообразные технические воплощения. Опишем в качестве примера некоторые варианты, допускающие, однако, различные модификации в процессе их реализации. The proposed optical recording medium, when implemented in optical memory disks, can have various technical embodiments. Let us describe as an example some options that allow, however, various modifications in the process of their implementation.

Общее техническое решение и конструкция оптического диска вполне подобны традиционным: он представляет собой, например, склейку двух дисков оптически прозрачного пластика, например поликарбоната, при этом внутренняя поверхность представляет собой регулярную спиральную последовательность питов диаметром D, гофрированных штрихообразными выпуклостями (углублениями) с глубиной δ, шагом Т и толщиной h металлической пленки 9 (например, из алюминия), как показано на фиг.3. Таким образом, выпуклости и углубления группируются в питы - единичные носители информации. Как показано на фиг.2, в пределах каждого пита 6 штрихи 8 имеют одно и то же направление, их количество может быть больше одного. Таким образом, каждый пит образует микроучасток со свойствами поляризатора (фиг.2). Направление q, вдоль которого нанесены штрихи 8, меняется от пита к питу 6 в соответствии с содержанием записанной информации. Размер (диаметр) пита имеет порядок или несколько больше длины волны считывающего излучения по всем направлениям. Как показано на фиг.4, промежутки 10 между питами 6 и промежутки 3 (фиг. 1в) между информационными дорожками могут быть сделаны также штриховыми для удобства калибровки путем выделения базового направления штрихов - вдоль или поперек вектора скорости диска (пластины) в точке считывания, выверенного с вектором Е электрического поля световой волны считывающего лазера. The general technical solution and the design of the optical disk are quite similar to the traditional ones: it represents, for example, gluing two disks of optically transparent plastic, for example polycarbonate, while the inner surface is a regular spiral sequence of pits with a diameter D, corrugated with bar-shaped bulges (indentations) with a depth of δ, pitch T and thickness h of a metal film 9 (for example, aluminum), as shown in FIG. Thus, the bulges and depressions are grouped into pits - single information carriers. As shown in figure 2, within each pit 6 strokes 8 have the same direction, their number may be more than one. Thus, each pit forms a micro-site with the properties of a polarizer (figure 2). The direction q along which strokes 8 are applied varies from pit to pit 6 in accordance with the content of the recorded information. The size (diameter) of the pit is of the order of or slightly greater than the wavelength of the reading radiation in all directions. As shown in Fig. 4, the gaps 10 between the pits 6 and the gaps 3 (Fig. 1c) between the information tracks can also be made dashed for the convenience of calibration by highlighting the basic direction of the dashes — along or across the velocity vector of the disk (plate) at the reading point, verified with the vector E of the electric field of the light wave of the readout laser.

Реализация перезаписываемых носителей записи, выполненных в соответствии с изобретением, потребует отказа от штриховых выступов и канавок как от техники, нуждающейся в специальных и необратимых технологических процедурах. Такие перезаписываемые оптические носители записи могут быть реализованы в варианте плоских штриховых структур с контрастом диэлектрической проницаемости (высокочастотной проводимости, коэффициента преломления) в случае достаточности энергии источника считывающего излучения для осуществления фазового перехода "металл-полупроводник (диэлектрик)" в материале рабочего слоя в режиме записи. The implementation of rewritable recording media made in accordance with the invention will require the abandonment of dashed protrusions and grooves as a technique that needs special and irreversible technological procedures. Such rewritable optical recording media can be implemented in the form of flat dashed structures with a contrast of the dielectric constant (high-frequency conductivity, refractive index) if the energy of the read radiation source is sufficient for the phase transition "metal-semiconductor (dielectric)" in the material of the working layer in recording mode .

Сравнивая предлагаемый метод кодирования информации с известными эффективными методами увеличения плотности информации в оптических дисках памяти, сводящимися к увеличению числа слоев, накладываемых друг на друга (например, с DVD или FMD дисками с флуоресцентными слоями), можно отметить следующие преимущества, обеспечиваемые изобретением:
а) производство однослойных оптических носителей записи дешевле производства многослойных носителей,
б) в однослойных оптических носителях в существенной степени могут быть исключены проблемы, затрудняющие перезапись в многослойных носителях,
в) лежащий в основе изобретения поляризационный метод кодирования информации может быть применен и для существенного дополнительного расширения возможностей по объемам информации в вышеупомянутых известных методах (DVD, FMD/C), т.к. он вполне аддитивен и совместим.Comparing the proposed method of encoding information with known effective methods of increasing the density of information in optical memory disks, which is reduced to increasing the number of layers superimposed on each other (for example, DVD or FMD disks with fluorescent layers), the following advantages provided by the invention can be noted:
a) the production of single-layer optical recording media is cheaper than the production of multilayer media,
b) in single-layer optical media, problems that impede rewriting in multi-layer media can be substantially eliminated,
c) the polarization method of encoding information underlying the invention can also be used to significantly expand the possibilities of information volumes in the aforementioned known methods (DVD, FMD / C), because It is quite additive and compatible.

При этом поляризационный метод позволяет теоретически реализовать в одном слое объемы информации, превосходящие многослойные системы в форматах и DVD, и FMD/C. Соответствующий объем информации на оптическом диске формата CD ROM (650 MB) при использовании заявленного изобретения можно оценивать как 650 MB • (3•10²-9•10⁵) ≈ 200 GB-500TB.Moreover, the polarization method allows theoretically realizing in one layer volumes of information that are superior to multilayer systems in both DVD and FMD / C formats. The corresponding amount of information on an optical disc of the CD-ROM format (650 MB) using the claimed invention can be estimated as 650 MB • (3 • 10 ² -9 • 10 ⁵ ) ≈ 200 GB-500TB.

Автором была проведена экспериментальная проверка заявленного изобретения. Регистрировались различные направления q оптической штриховой неоднородности относительно вектора Е поляризации падающего излучения по интенсивности отраженного луча. Подложкой служили образцы кристаллов GaAs, на которые наносился фоторезист, а затем производилась интерференционная засветка пучком света ультрафиолетовой линии аргонового или кадмий-неонового лазера. После проявления фоторезиста поверхность GaAs травилась (ионное травление) на заданную глубину δ.
Далее магнетронным распылением поверх рельефной структуры в полупроводнике наносилась пленка металла заданной толщины h. Типичное сечение исследуемых образцов представляет собой фигуру, близкую к меандру. Исследовались образцы, имеющие различную глубину травления δ, шаг Т, различную толщину металлической пленки h и различные металлы: золото (Аu), серебро (Ag), медь (Сu) и алюминий (А1). Исследовалось, главным образом, отражение при нормальном падении светового пучка в спектральном диапазоне 0,4-1,4 мкм. Для измерения зависимости интенсивности отраженного сигнала R от Θ применялось вращение образца относительно оптической оси, нормальность которой образцу строго выверялась при помощи юстировочного лазера.The author conducted an experimental verification of the claimed invention. Different directions q of the optical dashed inhomogeneity were recorded with respect to the incident polarization vector E of the reflected beam intensity. GaAs crystals were used as a substrate, onto which a photoresist was deposited, and then the interference beam was exposed to an ultraviolet line of an argon or cadmium-neon laser. After the manifestation of the photoresist, the GaAs surface was etched (ion etching) to a given depth δ.
Next, a metal film of a given thickness h was deposited by magnetron sputtering over a relief structure in a semiconductor. A typical cross section of the studied samples is a figure close to the meander. We studied samples with different etching depths δ, pitch T, different thicknesses of the metal film h, and various metals: gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), and aluminum (A1). We studied mainly the reflection under normal incidence of the light beam in the spectral range of 0.4-1.4 microns. To measure the dependence of the reflected signal intensity R on Θ, we used the rotation of the sample relative to the optical axis, the normality of which was strictly verified to the sample using an alignment laser.

Измерялись сигналы отражения

при ориентациях

соответственно, и вычислялась спектральная зависимость

Типичные полученные зависимости представляют собой кривую с одним или несколькими максимумами. Амплитуда и расположение максимумов изменяются от образца к образцу во всем изучавшемся диапазоне, притом максимальная относительная амплитуда доходит до таких значительных величин, как ρ>10² (фиг.5). Нетрудно было убедиться, что изменение угла Θ в пределах от 0 до π/2 плавно изменяет величину отраженного сигнала от максимального до минимального, и это создает возможность регистрации различных направлений штриха Θ вплоть до минимально различимой величины Θ_min.
Как показывает исследование коэффициента отражения от узких (шириной менее λ/2) полос золота, нанесенных на различные гладкие (не рельефные) подложки, если имеется существенный контраст коэффициента поглощения (преломления) системы "штрих-зазор", аналогичный результат может быть получен также и от практически плоской, но не однородной по составу штриховой структуры.Reflection signals measured

with orientations

accordingly, the spectral dependence was calculated

Typical dependencies obtained are a curve with one or more maxima. The amplitude and location of the maxima vary from sample to sample in the entire studied range, moreover, the maximum relative amplitude reaches such significant values as ρ> 10 ² (Fig. 5). It was easy to verify that a change in the angle Θ from 0 to π / 2 smoothly changes the magnitude of the reflected signal from maximum to minimum, and this makes it possible to register different directions of the stroke Θ up to the minimum distinguishable value Θ _min .
As the study of the reflection coefficient from narrow (less than λ / 2 width) gold bands deposited on various smooth (not embossed) substrates shows, if there is a significant contrast of the absorption coefficient (refraction) of the bar-gap system, a similar result can also be obtained also from almost flat, but not uniform in composition of the stroke structure.

Фиг. 6 а, б иллюстрирует традиционную оптическую схему регистрации, соответствующую двум основным типам оптических головок: чувствительных к отражению (фиг.6а) и поляризационно-чувствительных - для магнитооптических дисков (фиг.6б). FIG. 6 a, b illustrates a traditional optical registration scheme corresponding to two main types of optical heads: reflection-sensitive (Fig. 6a) and polarization-sensitive for magneto-optical disks (Fig. 6b).

Чувствительная к отражению оптическая головка, показанная на фиг.6а, содержит оптический диск 11, являющийся носителем записи, считывающий объектив 12, поворотное зеркало 13, поляризационный светоделитель 14, формирующую оптику 15, коллимирующую линзу 16, считывающий лазер 17, астигматическую линзу 18, четвертьволновую пластину 19 и четырехквадрантный детектор 20. Линейно поляризованное излучение лазера 17, пройдя без потерь через светоделитель 14, приобретает циркулярную поляризацию при прохождении четвертьволновой пластины 19 и направляется на оптический диск 11 через поворотное зеркало 13 и фокусирующий объектив 12. Будучи отражено от информационной дорожки с питами, излучение лазера вновь проходит через ту же четвертьволновую пластину 19, но ввиду обратного направления вращения циркулярной поляризации отраженного луча преобразуется ею в линейно поляризованный свет с вектором электрической волны, повернутым на 90^o и перпендикулярным первоначальному излучению лазера. Поэтому он направляется поляризационным светоделителем 14 полностью в другом направлении и через астигматическую линзу попадает на четырехквадрантный многофункциональный детектор 20, сигналы которого обеспечивают и слежение за дорожкой, и автоматическую фокусировку, и регистрацию полезного сигнала.The reflection-sensitive optical head shown in FIG. 6 a comprises an optical disk 11 which is a recording medium, a reading lens 12, a rotary mirror 13, a polarizing beam splitter 14, forming an optics 15, a collimating lens 16, a laser reading 17, an astigmatic lens 18, a quarter-wave the plate 19 and the four-quadrant detector 20. The linearly polarized radiation of the laser 17, passing without loss through the beam splitter 14, acquires circular polarization when passing the quarter-wave plate 19 and is directed to about the optical disk 11 through the rotary mirror 13 and the focusing lens 12. Being reflected from the information path with pits, the laser radiation again passes through the same quarter-wave plate 19, but due to the reverse direction of rotation of the circular polarization of the reflected beam, it is converted into linearly polarized light with an electric wave vector , rotated 90 ^o and perpendicular to the initial laser radiation. Therefore, it is guided by the polarization beam splitter 14 in a completely different direction and through an astigmatic lens it is incident on a four-quadrant multifunction detector 20, whose signals provide tracking of the track, automatic focusing, and registration of the useful signal.

Поляризационно-чувствительная оптическая головка, показанная на фиг.6б, содержит оптический диск 11, считывающий объектив 12, поворотное зеркало 13, неполяризующий светоделитель (с потерями) 21, формирующую оптику 15, коллимирующую линзу 16, считывающий лазер 17, еще один неполяризующий амплитудный светоделитель 22, астигматическую линзу 18, полуволновую пластину 23, четырехквадрантный детектор 20, поляризационный светоделитель 24 и фотодетекторы 25. Эта схема усложнена по сравнению с предыдущей наличием элементов 22, 23, 24 и 25. Кроме того, вместо поляризационного светоделителя 14 и четвертьволновой пластины 19 ставится светоделитель 21 с потерями, так как для "кодирования" информации здесь используется вращение плоскости поляризации света в результате магнитооптического эффекта Керра при отражении от поверхности оптического диска с доменами, ориентированными магнитным полем. Циркулярно-поляризованный свет в этом случае бесполезен. Регистрация поворота плоскости поляризации осуществляется при помощи поляризационного светоделителя 24 и разложения в нем сигнала на Х- и Y-составляющие, детектируемые отдельными фотодетекторами 25, а полуволновая пластина 23 осуществляет общий поворот плоскости поляризации на 45^o, почти выравнивающий Х- и Y-сигналы по амплитуде и позволяющий осуществить дифференциальный метод регистрации полезного сигнала. Так как угол вращения плоскости поляризации мал и не превышает 0,5^o, мощность полезного сигнала оказывается незначительной величиной порядка микроваттов и дифференциальный способ регистрации оказывается выходом из положения.The polarization-sensitive optical head shown in Fig.6b, contains an optical disk 11, a reading lens 12, a rotary mirror 13, a non-polarizing beam splitter (lossy) 21, forming an optics 15, a collimating lens 16, a reading laser 17, another non-polarizing amplitude beam splitter 22, an astigmatic lens 18, a half-wave plate 23, a four-quadrant detector 20, a polarization beam splitter 24, and photo detectors 25. This circuit is more complicated than the previous elements 22, 23, 24, and 25. In addition, instead of a polar Discount beam splitter 14 and the quarter-wave plate 19, beam splitter 21 is placed lossy, since for "encoding" is used here information rotation of the polarization plane of light as a result of the magneto-optical Kerr effect upon reflection from the surface of the optical disc with domains oriented magnetic field. Circularly polarized light in this case is useless. The rotation of the polarization plane is detected using the polarization beam splitter 24 and the signal is decomposed into X- and Y-components detected by individual photodetectors 25, and the half-wave plate 23 performs a general rotation of the plane of polarization by 45 ^° , almost equalizing the X- and Y-signals amplitude and allowing the implementation of a differential method of registering a useful signal. Since the angle of rotation of the plane of polarization is small and does not exceed 0.5 ^o , the power of the useful signal is an insignificant value of the order of microwatts and the differential registration method is the way out.

(Заметим, что наличие поворотного зеркала 13 не является обязательным, а диктуется лишь соображениями удобства компоновки описываемых систем; при вертикальной компоновке оптических головок оно исключается.)
Простая техника, основанная на поляризационном светоделителе 14 и четвертьволновой пластине 19, разработанная для головки, чувствительной к интенсивности отражения (фиг. 6а), к сожалению, не может быть применена в нашем случае полностью, но в упрощенном варианте, при замене элементов 14 и 19 на простейший светоделитель с потерями, может быть использована и с заявленным оптическим носителем записи. На фиг.7а приведена схема оптической головки для считывания информации с оптического носителя записи, соответствующего изобретению. Она содержит оптический диск 11, считывающий объектив 12, поворотное зеркало 13, неполяризующий светоделитель 21, формирующую оптику 15, коллимирующую линзу 16, считывающий лазер 17, астигматическую линзу 18 и четырехквадрантный многоцелевой детектор 20. Кроме того (фиг.7б), в зависимости от вариантов системы считывания схема дополняется элементами 22, 24, 25 (как в поляризационно-чувствительной магнитооптической головке), а также элементом 26 (фиг.7а, б, штриховой прямоугольник), осуществляющим управляемое вращение плоскости поляризации считывающего светового пучка.(Note that the presence of a rotary mirror 13 is not mandatory, and is dictated only by considerations of the convenience of the layout of the described systems; with the vertical layout of the optical heads it is excluded.)
A simple technique based on a polarization beam splitter 14 and a quarter-wave plate 19, developed for a head sensitive to reflection intensity (Fig. 6a), unfortunately, cannot be applied in our case completely, but in a simplified version, when replacing elements 14 and 19 on the simplest beam splitter with losses, can be used with the claimed optical recording medium. Fig. 7a shows a diagram of an optical head for reading information from an optical recording medium according to the invention. It contains an optical disk 11, a readout lens 12, a rotary mirror 13, a non-polarizing beam splitter 21, forming an optics 15, a collimating lens 16, a readout laser 17, an astigmatic lens 18 and a four-quadrant multi-purpose detector 20. In addition (Fig. 7b), depending on variants of the reading system, the circuit is supplemented by elements 22, 24, 25 (as in a polarization-sensitive magneto-optical head), as well as element 26 (figa, b, dashed rectangle), which carries out a controlled rotation of the plane of polarization of the reader with etovogo beam.

Вариант 1. В случае поляризованного источника 17 излучения (лазера) для заявленного оптического носителя записи, сводящегося к системе различным образом повернутых отражательных линейных поляризаторов света, регистрируемый сигнал окажется аналоговым, и фотоответ каждого пита в схеме, изображенной на фиг.7а, будет содержать согласно закону Малюса сигналы различной интенсивности - столько градаций интенсивности, сколько минимально разрешаемых системой углов поворота плоскости поляризации помещается между углами в 0 и 90 градусов. Это простейшая схема регистрации информации, содержащейся в величине угла Θ, по интенсивности отраженного сигнала. Option 1. In the case of a polarized radiation source (laser) 17 for the inventive optical recording medium, reduced to a system of differently rotated reflective linear light polarizers, the detected signal will be analog, and the photoresponse of each pit in the circuit shown in Fig. 7a will contain, according to Malus law signals of various intensities - as many gradations of intensity as how many angles of rotation of the plane of polarization that are minimally resolved by the system are placed between angles of 0 and 90 degrees. This is the simplest scheme for recording information contained in the angle угла by the intensity of the reflected signal.

Вариант 2. Для увеличения информации, считываемой с каждого пита, а также для автоматического цифрового кодирования информации, используется традиционный линейно-поляризованный полупроводниковый лазер 17 (фиг.7а) с добавлением фазовращающего элемента 26 (штриховой прямоугольник), осуществляющего управляемое вращение плоскости поляризации считывающего светового пучка, например керровской или фарадеевской ячейки. Применение керровской или фарадеевской ячейки, например, на входе, до светоделителя 21, в системе, чувствительной к интенсивности отражения, позволяет фиксировать угол поворота штриховой структуры как величину электрического смещения на фазовращателе, при котором сигнал максимален (минимален). Цифровой эквивалент управляющего фазовращателем сигнала в момент прохождения через экстремум и является информацией, "закодированной" в пите. Option 2. To increase the information read from each pit, as well as to automatically digitally encode information, a traditional linearly polarized semiconductor laser 17 is used (Fig. 7a) with the addition of a phase-shifting element 26 (dashed rectangle), which carries out a controlled rotation of the polarization plane of the reading light beam, for example Kerr or Faraday cells. The use of a Kerr or Faraday cell, for example, at the input, to the beam splitter 21, in a system sensitive to reflection intensity, allows us to fix the angle of rotation of the dashed structure as the amount of electric displacement on the phase shifter at which the signal is maximum (minimum). The digital equivalent of the signal controlling the phase shifter at the time of passage through the extremum is the information encoded in the pita.

Вариант 3. Используется оптическая головка, приближающаяся по конструкции к поляризационно-чувствительной оптической головке, однако при этом применяется неполяризованный источник 17 считывающего излучения (фиг.7б). Отличие этой схемы оптической головки от поляризационно-чувствительной головки по фиг.6б, заключается в следующем. При традиционном применении головки по фиг. 6б регистрируется очень слабое, не превышающее 0,5^o, дополнительное вращение плоскости поляризации, вызываемое эффектом Керра при отражении от ферромагнитной пленки с сориентированными магнитными доменами. Недостаток данной магнитооптической головки, связанный с малыми углами вращения плоскости поляризации, обычно частично преодолевался применением полуволновой пластинки и дифференциального метода регистрации. В случае оптической головки, предназначенной для считывания заявленного оптического носителя записи, имеет место существенный диапазон углов между векторами поляризации. В этом случае отпадает необходимость в полуволновой пластине 23, но сохраняется поляризационный светоделитель 21 и пара Х- и Y-детекторов. Разность сигналов этих детекторов и содержит необходимую информацию. В этом случае регистрируется угол поворота Θ как разность сигналов Х-фотодиода и Y-фотодиода на выходах поляризационного светоделителя. Таким образом, схема головки совпадает со схемой по фиг.6б при исключении полуволновой пластинки 23.Option 3. An optical head is used, approaching in design to a polarization-sensitive optical head, however, an unpolarized read radiation source 17 is used (Fig. 7b). The difference of this scheme of the optical head from the polarization-sensitive head of FIG. 6b is as follows. In the traditional use of the head of FIG. 6b, a very weak, not exceeding 0.5 ^° , additional rotation of the plane of polarization caused by the Kerr effect upon reflection from a ferromagnetic film with oriented magnetic domains is detected. The disadvantage of this magneto-optical head, associated with small angles of rotation of the plane of polarization, was usually partially overcome by the use of a half-wave plate and a differential registration method. In the case of an optical head for reading the claimed optical recording medium, there is a significant range of angles between the polarization vectors. In this case, there is no need for a half-wave plate 23, but a polarizing beam splitter 21 and a pair of X- and Y-detectors are retained. The signal difference of these detectors and contains the necessary information. In this case, the rotation angle Θ is recorded as the difference between the signals of the X-photodiode and the Y-photodiode at the outputs of the polarization beam splitter. Thus, the head circuit coincides with the circuit of fig.6b with the exception of the half-wave plate 23.

Вариант 4. Отличается от варианта 3 наличием фазовращающего элемента 26, помещаемого перед поляризационным светоделителем. Информационный сигнал, соответствующий углу поворота штриховой структуры, фиксируется в момент равенства сигналов двух регистрирующих фотодиодов, по цифровому эквиваленту величины электрического смещения фазовращающего элемента 26 (штриховой прямоугольник на фиг.7б). Option 4. It differs from option 3 by the presence of a phase-shifting element 26 placed in front of the polarizing beam splitter. The information signal corresponding to the angle of rotation of the dashed structure is fixed at the moment of equality of the signals of the two recording photodiodes, according to the digital equivalent of the magnitude of the electric displacement of the phase-shifting element 26 (dashed rectangle in Fig.7b).

В качестве эталона максимального (минимального) сигнала можно применить заполнение междорожечного (3, фиг.1в) и межпитового (10, фиг.4) пространства или же отдельных питов штрихами, направленными вдоль (поперек) вектора поляризации световой волны. Применение встроенных эталонных элементов приводит к существенному увеличению количества надежно считываемой информации с каждого пита. As a standard for the maximum (minimum) signal, it is possible to use the filling of the inter-track (3, Fig. 1c) and inter-pipe (10, Fig. 4) spaces or individual pits with strokes directed along (across) the polarization vector of the light wave. The use of built-in reference elements leads to a significant increase in the amount of reliably readable information from each pit.

Исходный сигнал, считывающий информацию, в вариантах 3 и 4, является неполяризованным и может исходить даже от светодиода, что существенно выгоднее по стоимости и гарантированной длительности безотказной работы. Более того, для этих целей уже в настоящее время может быть в принципе применен гораздо более коротковолновый источник излучения. В случае применения в качестве источника считывающего излучения лазера, в вариантах 3, 4, он должен быть деполяризован при помощи специального деполяризатора, или может быть применен неполяризующий лазер. Отраженный сигнал в случае неполяризованного источника света оказывается линейно-поляризованным с направлением вектора поляризации, соответствующим направлению штрихов на оптическом диске. Оптическая схема в варианте 2 может быть существенно упрощена в результате применения разрабатываемого в настоящее время вертикально-излучающего лазера с электрически управляемым вращением плоскости поляризации (исключается дополнительный фазовращатель 26). The initial signal that reads the information in options 3 and 4 is unpolarized and can even come from an LED, which is significantly more profitable in terms of cost and guaranteed uptime. Moreover, for these purposes, a much shorter wavelength radiation source can already be applied in principle at present. If a laser is used as a source of readout radiation, in options 3, 4, it must be depolarized using a special depolarizer, or a non-polarizing laser can be used. In the case of an unpolarized light source, the reflected signal is linearly polarized with the direction of the polarization vector corresponding to the direction of the strokes on the optical disk. The optical scheme in option 2 can be significantly simplified as a result of using the currently developed vertically emitting laser with an electrically controlled rotation of the plane of polarization (additional phase shifter 26 is excluded).

Источники информации:
1. Г.Боухьюз, Дж.Браат, А.Хейслер и др. Оптические дисковые системы. Под ред. М.Стельмаха, М.:Радио и связь, 1991, 279с.Sources of information:
1. G. Bowhuis, J. Braat, A. Heisler and others. Optical disk systems. Ed. M. Stelmakha, M.: Radio and communications, 1991, 279 p.

2. T.Pratt and Ch.Steenbergen. Removable Media Storage Devices. 2001 Dell Computer Corporation, http://del1.com/r&d. htm ; CD Solutions - Compact Disc Manufacturing Process, http://www.cds.com/procеss.htm
3. M.Mansuripur. The Principles of Magneto-optical Recording. 1995, Cambridge University Press, London. M.Mansuripur, R&D Activities in Optical Data Storage Media. In: The Future of Data Storage Technologies, June 1999, International Technology Research Institute, Baltimore. T.W.McDaniel and R. H. Victors, Eds. Handbook of Magneto-Optical Data Recording. 1997, Noyes Publications.2. T. Pratt and Ch. Tenbergen. Removable Media Storage Devices. 2001 Dell Computer Corporation, http://del1.com/r&d. htm; CD Solutions - Compact Disc Manufacturing Process, http://www.cds.com/process.htm
3. M. Mansuripur. The Principles of Magneto-optical Recording. 1995, Cambridge University Press, London. M. Mansuripur, R&D Activities in Optical Data Storage Media. In: The Future of Data Storage Technologies, June 1999, International Technology Research Institute, Baltimore. TWMcDaniel and RH Victors, Eds. Handbook of Magneto-Optical Data Recording. 1997, Noyes Publications.

4. C3D Data Storage Technologies. 2000. http://www.c-3d.net/r&d.htmр 4. C3D Data Storage Technologies. 2000. http://www.c-3d.net/r&d.htmр

Claims (8)

1. Оптический носитель записи, содержащий последовательности питов, выполненных в материале упомянутого носителя и расположенных вдоль дорожки записи на носителе, при этом каждый пит содержит N штриховых оптических неоднородностей, где N≥1, причем при N>1 штриховые неоднородности в пределах каждого пита являются параллельными и периодическими и образуют угол θ относительно вектора электрического поля электромагнитной волны считывающего излучения, причем величина угла θ, являющегося элементарным источником информации, различается для разных питов. 1. An optical recording medium containing sequences of pits made in the material of the aforementioned medium and located along the recording track on the medium, each pit containing N dashed optical inhomogeneities, where N≥1, and for N> 1 dashed inhomogeneities within each pit are parallel and periodic and form an angle θ relative to the electric field vector of the electromagnetic wave of the reading radiation, and the angle θ, which is an elementary source of information, differs for p Az Pit. 2. Носитель записи по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые оптические штриховые неоднородности в пределах каждого пита представляют собой выступы или канавки в оптически прозрачном материале носителя, покрытые сплошной пленкой металла, при этом высота выступов и соответственно глубина канавок имеет величину δ≤λ/4, где λ - длина волны считывающего излучения в упомянутом материале носителя. 2. The recording medium according to claim 1, characterized in that the said optical dashed inhomogeneities within each pit are protrusions or grooves in an optically transparent carrier material coated with a continuous metal film, the height of the protrusions and, accordingly, the depth of the grooves, is δ≤λ / 4, where λ is the wavelength of the read radiation in said carrier material. 3. Носитель записи по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые штриховые оптические неоднородности в пределах каждого пита представляют собой чередующиеся полосы материалов, различающихся по комплексной диэлектрической проницаемости. 3. The recording medium according to claim 1, characterized in that the said dashed optical inhomogeneities within each pit are alternating strips of materials differing in complex dielectric permittivity. 4. Носитель записи по п. 3, отличающийся тем, что штриховые оптические неоднородности представляют собой чередующиеся полосы светопоглощающего свет и светопрозрачного материалов на длине волны считывающего излучения. 4. The recording medium according to claim 3, characterized in that the dashed optical inhomogeneities are alternating bands of light-absorbing light and translucent materials at a wavelength of the reading radiation. 5. Носитель записи по пп. 3 и 4, отличающийся тем, что штриховые оптические неоднородности представляют собой чередующиеся полосы материалов, обладающих фотолюминесценцией при возбуждении считывающим информацию лазером. 5. The recording medium according to paragraphs. 3 and 4, characterized in that the dashed optical inhomogeneities are alternating bands of materials having photoluminescence when excited by an information-reading laser. 6. Носитель записи по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в материале упомянутого носителя между дорожками записи и питами выполнены дополнительные штриховые оптические неоднородности с теми же размерами сечения в плоскости, перпендикулярной оси упомянутых неоднородностей, что и у штриховых оптических неоднородностей, выполненных в пределах питов, причем дополнительные штриховые оптические неоднородности параллельны или перпендикулярны дорожкам записи. 6. The recording medium according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that in the material of the aforementioned medium between the recording tracks and the pits there are additional dashed optical inhomogeneities with the same cross-sectional dimensions in a plane perpendicular to the axis of the mentioned inhomogeneities as for dashed optical inhomogeneities made within the pits, with additional dashed optical heterogeneities are parallel or perpendicular to the recording tracks. 7. Носитель записи по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в материале упомянутого носителя на дорожках записи с заданной периодичностью выполнены калибровочные питы, содержащие дополнительные штриховые оптические неоднородности, для регистрации сигналов максимального и/или минимального отражения. 7. The recording medium according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that in the material of the aforementioned medium, calibration pits are made on the recording tracks at predetermined intervals, containing additional dashed optical inhomogeneities, for recording signals of maximum and / or minimum reflection. 8. Способ считывания информации с оптического носителя записи, содержащего последовательности питов, выполненных в материале упомянутого носителя и расположенных вдоль дорожки записи на носителе, при этом каждый пит содержит N штриховых оптических неоднородностей, где N≥1, причем при N>1 штриховые неоднородности в пределах каждого пита являются параллельными и периодическими и образуют угол θ относительно вектора электрического поля электромагнитной волны считывающего излучения, причем величина угла θ, являющегося элементарным источником информации, различается для разных питов, причем способ включает этапы: управляемого вращения плоскости поляризации считывающего излучения лазера и фиксации плоскости поляризации считывающего излучения при достижении экстремального значения отраженного сигнала от носителя записи информации по данным детектора, регистрирующего сигнал. 8. A method of reading information from an optical recording medium containing sequences of pits made in the material of said medium and located along the recording track on the medium, each pit containing N dashed optical inhomogeneities, where N≥1, and for N> 1 dashed inhomogeneities in the limits of each pit are parallel and periodic and form an angle θ relative to the vector of the electric field of the electromagnetic wave of the reading radiation, and the value of the angle θ, which is an elementary source com information differs for different pits, the method comprising the steps of: managed rotation of the polarization plane of the reading laser radiation and fixing the plane of polarization of the reading radiation upon reaching extreme values of the signal reflected from a recording medium detector according to the information signal recording.

Images