以沉積在表面的微粒的形式光存儲數字數據的方法
2023-05-18 05:58:46
專利名稱：以沉積在表面的微粒的形式光存儲數字數據的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於數字數據的光學存儲介質。
背景技術：
按照慣例，把數字數據以信息元例如被稱為蝕坑的蝕刻元的形式按二進位的方式存儲於光學存儲介質上。通常來說，元的存在表示所讀取的位的值為1而元的不存在導致該位的值為0；通常在介質內部的至少一個被稱為信息層例如蝕刻層的平面上分配這些元；介質可以包括幾個層疊的信息層。
在傳統光碟的情況下，在幾個同心圓軌道中分配相同層的信息元。
信息元的最小尺寸和在相同軌跡或者毗鄰軌跡的兩個相鄰的元之間的最小距離限制了在信息層上的最大存儲密度。
實際上，為了傳統的光學檢測裝置能夠讀取所存儲的數字數據，該最小尺寸和該最小距離對應於用於光學檢測的光的波長。
實際上，這些元的最小尺寸目前大約是0.5μm。
因此，該最小尺寸限制了信息層的存儲密度。
文檔JP 04-062090(Ube)描述了在層中使用毫微微粒來光記錄數字數據以增加該層的反射係數，而同時最小化了它的熱傳導。
1995年4月15日由H.Hiltbacher等人著述的在光學評論學報的卷25編號8的563到565頁中公布的標題為「使用金屬毫微微粒的光譜編碼的光學數據存儲器」表明使用非線性的光學技術為增加這些層的存儲密度提供了解決方案。
後一文檔表明如果能夠使由信息元散射的光的光譜組成獨立於與信息元有關的參數例如形狀，那麼由信息元攜帶的信息量會增加，從而增加了數字數據的光存儲密度。
為此目的，該文檔講述了在能夠被用於存儲介質或者表面上排列具有小於光的波長的尺寸和不同尺寸和/或者形狀和/或者方向的金屬微粒。
因而，當適當地照亮該表面時，在這些金屬毫微微粒內部激發被稱為局部等離子體振子的電子群的共振模，這引起入射輻射的某些波長的吸收；由於共振模的激發依賴於這些毫微微粒的形狀、方向和分布，這導致光譜編碼或者「多色」數據存儲；在該「多色」方法中，最大存儲密度與傳統的「單色」光學存儲方式比較以大約等於5的因數顯著地增加。
更為明確地說，依據本文檔，使用陰極射線平版工藝在透明的襯底上沉積銀毫微微粒；為了光讀取存儲在該覆蓋層中存儲的數字數據，通過由入射在襯底表明的輻射的全內反射獲得的漸消失的電磁場在這些毫微微粒內激發局部電子等離子體；為了計算「等離子體振子」共振的幅度，使用傳統的光學檢測裝置把由該表面散射的光的密度測量為波長的函數。
能夠用來沉積適合於多色光學存儲的毫微微粒的方法較昂貴，特別是當它們涉及沉積不同形狀的微粒時。
發明內容
本發明的目的是克服該缺點。
為此目的，本發明的目的是一種以沉積在表面的微粒的形式光存儲數字數據的裝置，該微粒的尺寸小於與所述的微粒相互作用和來自用於讀取所述的數據的裝置的輻射的波長，其特徵在於它們包括使用化學類型的所述微粒光譜編碼所述的數據的裝置。
術語「光譜編碼裝置」指的是當微粒經受來自讀取裝置的入射輻射的激發時適合給予該微粒依賴於該輻射的波長的響應的微粒的任何明確的特徵。
本發明還可以具有一個或者多個下列特徵從包括金、銀、鋁、銅和銦錫混合氧化物的集合中選擇用於光譜編碼的化學類型的所述微粒；在相同的表面所沉積的所述的微粒具有近似相同的尺寸。
因此，把如在現有技術中把微粒尺寸作為光譜編碼裝置使用排除在外；依靠該附加的特徵，可以使用具有相同設置的相同的工藝更為經濟地沉積不同類型但具有相同尺寸的微粒；因而，於是使用尺寸完全一致但是類型不同的微粒對數字數據進行光譜編碼，並且這可以更為經濟地產生數字數據方式。
術語「近似相同的尺寸」指的是使用具有相同設置的相同的沉積工藝實現的微粒的尺寸。
優選的是，所述的微粒的尺寸小於或者等於200nm；典型地說，微粒的尺寸大約是100nm×100nm×40nm。
為了獲得在來自所述的讀取裝置的輻射的至少一個波長上的電子等離子體振子適配所述微粒的尺寸。
通常用於激發共振的波長對應於以共振為最大的峰值為中心的相當寬的範圍的波長。
優選的是，用於不同類型的微粒的各個共振波長在350nm和1100nm之間。
本發明的目的還是依據本發明光讀取存儲在存儲裝置上的數字數據的系統，其特徵在於它包括用於在所述的微粒中激發局部等離子振子共振的裝置。
參考附圖通過閱讀以非限制的實例的方式給出的以下描述將更好地理解本發明。
圖1說明依據本發明沿著數字數據存儲軌道分配不同或者相同類型的微粒，圖2顯示當受到可變波長的輻射激發時鋁微粒(連續線)和金微粒(不連續的線)散射的強度。
具體實施例方式
使用傳統的陰極射線平版方法，在玻璃襯底上沉積相同的尺寸但不同類型的微粒。
例如，選擇沿著主直線軌道交替地沉積具有相同的尺寸100nm×100nm×40nm的金制微粒或者鋁製顆粒，然後沿著從該直線軌道的一個終點開始的兩個分支的軌道在第一分支軌道上只沉積金微粒和在第二分支軌道上只沉積鋁微粒。
沉積這些微粒以致於分離兩個相鄰的微粒的距離大於這些微粒的側向尺寸以防止將可能改變共振波長的這些微粒之間的耦合效果。
圖1說明用於放置微粒的圖。
使用本質已知的合適的計算裝置計算在60°入射角全內反射的條件下激發的鋁微粒的散射強度和金微粒的散射強度；在微粒上表面以上大約30nm的距離計算結果；所得到的結果被標準化為入射光的函數並且在圖2中對於鋁微粒用連續線顯示而對於金微粒用不連續的線顯示。
如圖2所說明，由於金微粒導致在該微粒內的局部等離子振子的對應於氦氖雷射的發射波長的大約640nm的最大共振，對於金微粒選擇大約100nm的側向尺寸。
構成金微粒的金屬信息元象偶極子一樣平行於沉積表面作出反應並且以大體與該偶極子的軸線垂直的方向來散射光；此外，激發輻射的入射角不改變在微粒中的局部等離子振子的共振波長。
再依據圖2，將注意到鋁信息元的最大「等離子振子」共振波長處於大約400nm和500nm之間。
現在將描述把被賦予這些信息元的表面作為存儲數字數據的裝置使用在使用在60°入射角全內反射的條件下波長大約為640nm的輻射照亮該表面時，只檢測到在不同的軌道上的金微粒的存在，也就是說區分出在主軌道上的兩個微粒中的一個和只在第一分支軌道上的微粒。
在使用在60°入射角全內反射的條件下波長大約為400nm的輻射照亮該表面時只檢測到在不同的軌道上的鋁微粒的存在，也就是說區分出在主軌道上的兩個微粒中的一個和只在第二分支軌道上的微粒。
因此表面的軌道的每個點攜帶能夠用於數字數據編碼的以下的信息元的存在或者不存在，
在元存在時，在640nm或者大約400nm散射最大值，即，對於每個點的三個信息等級。
這樣，實現了三重數字數據存儲方式。
因此被賦予這些信息元的表面形成存儲數字數據的裝置；首先由於該微粒非常小該裝置可以實現非常高的存儲密度；雖然它們具有小於用來檢測它們的光的波長的尺寸，通過局部等離子振子共振現象仍然可以檢測它們的存在或者不存在。
依據本發明，不能以相同的波長檢測金信息元的存在和鋁信息元的存在的情況產生光譜編碼數字數據的可能性；因而用於存儲所獲得的數字數據的裝置可以以三重的方式存儲數據，並且與傳統的以二進位方式存儲的裝置相比這可以進一步增加存儲密度。
依據本發明的變化，使用多於兩個的不同類型的微粒以致於進一步增加在表面上的每個點的信息等級的數量，並且進一步增加存儲密度；將以本質已知的方式選擇這些微粒的類型以致於最大共振波長不重疊。
權利要求
1.以沉積在表面上的微粒的形式光存儲數字數據的裝置，該微粒的尺寸小於與所述的微粒相互作用和來自用於讀取所述數據的裝置的輻射的波長，其特徵在於它們包括使用化學類型的所述微粒對所述的數據光譜編碼的裝置。
2.根據權利要求1所述的存儲裝置，其特徵在於從包括金、銀、鋁、銅和銦錫混合氧化物的集合中選擇用於光譜編碼的化學類型的所述微粒。
3.根據前述權利要求之一所述的存儲裝置，其特徵在於在相同的表面沉積的所述微粒具有近似相同的尺寸。
4.根據前述權利要求的任何一個所述的存儲裝置，其特徵在於所述微粒的尺寸小於或者等於200nm。
5.根據前述權利要求任何一個所述的存儲裝置，其特徵在於為了在來自所述的讀取裝置的輻射的至少一個波長獲得電子等離子體振子適配所述微粒的尺寸。
6.根據權利要求5所述的存儲裝置，其特徵在於用於不同類型的微粒的所述共振波長在350nm和1100nm之間。
7.一種根據前述權利要求任何一個優化地讀取存儲在存儲裝置上的數字數據的系統，其特徵在於它包括用於在所述的微粒內激發局部等離子體振子共振的裝置。
全文摘要
一種裝置，特徵為它們包括使用化學類型的所述微粒對所述的數據光譜編碼的裝置；優選的是，微粒具有大致相同的尺寸，這樣可以更為經濟地產生數據存儲介質。
文檔編號G11B7/0045GK1476603SQ01819357
公開日2004年2月18日 申請日期2001年11月15日 優先權日2000年11月24日
發明者尼古拉斯·理察, 尼古拉斯 理察 申請人:湯姆森許可貿易公司