高功率的光碟驅動器的製作方法

2023-05-03 10:38:16

專利名稱：高功率的光碟驅動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及能夠傳送高功率能量至光碟表面的光碟驅動器。
背景技術：
光碟驅動器廣泛地用於向光碟寫數據和從光碟讀取數據。目前商業上重要的光碟介質包括⑶(光碟)、DVD (數字視頻盤)、和藍光(Blu-ray)格式。光碟驅動器發展中的共同主題已經成為降低接觸光碟的雷射能功率。該範例因幾個非常有說服力的原因已經被採用。首先，降低功率轉變為降低成本，同時包括生產成本和消費者的最終成本。第二，大多數光碟介質含有有機染料的使用，一旦暴露於高能量雷射， 使用的有機染料就可以光致分解(或「漂白」)。使用低功率的雷射減少了磁碟內容退化的可能性。第三，雷射器功率影響磁碟驅動器的尺寸和重量。更高功率的雷射器比更低功率的雷射器更大和更重。產業趨勢是走向更小和更輕的電子組裝置，尤其是在筆記本計算機。磁碟驅動器雷射功率通常報導稱之為雷射器或雷射二極體本身的功率，而不是來自影響/撞擊(impact)光碟的最終物鏡的實際功率。由於任一光學系統的固有損耗，雷射器的功率通常遠高於磁碟表面的功率。由於雷射束分離還可以有意地轉移功率，或是光程無效率而使得功率有所損耗，光程無效率由於降低成本等原因是可以容忍的。以下是據報導的用於光碟的高功率雷射器和雷射二極體的幾個實例。蘋果電腦公司(Apple Computer)的POWER MAC G3和G4使用具有半導體砷化鎵(GaAs) 52mW雷射器的DVD-RAM驅動器，但是來自物鏡的功率只有1. 0mW(通常用於讀取) 和17. 68mff(用於寫入的最大值)。相似地，蘋果電腦公司的CD-ROM、CD-R、CD-RW、和CD-DA 驅動器具有半導體砷化鎵雷射器和額定功率為0. 3mff的PIN 二極體混合式，以及來自物鏡的功率是0. ISmW(有代表性的)和2mW(最大的)。該信息包含在蘋果電腦公司的題名為 "POWER MACINTOSH G3 和 G4 :About the DVD-RAM Drive」 的支持文件中(最後修改日期是2008年10月8日)。索尼公司的CX-News網際網路雜誌討論了⑶-R/RW系統中的250mW半導體雷射二極體，和用於DVD+R/RW和DVD-R/R的IOOmW半導體雷射二極體(卷31 ；無日期)。並沒有報
道磁碟表面的功率。Asthana等人討論了由於磁頭效率造成的8_20mW的「磁碟上的」功率與雷射器中的16-40mW的功率如何一致的(IBM J. Res. Dev. ,40(5) (1996))。磁碟的雷射器功率一定是緊緊地控制的。討論了熱短路，其中由寫第一個標記而在磁碟中產生的熱會干擾寫入第二個鄰近標記。作者提及了「在磁碟中的」高功率脈衝會產生不希望有的需要一定時間才能消散的磁碟發熱。已經報導了用於光碟系統的多種藍紫色雷射器。Sanyo在2003年宣布了高功率的藍紫色雷射二極體(三洋電氣(Sanyo Electric)公司於2003年3月23日發布的新聞稿)。光輸出被描述為50mW連續的光輸出或IOOmW脈衝的光輸出。並沒有報導磁碟表面的功率。藍紫色雷射二極體被描述為在脈衝工作狀態下60°C時可靠地工作超過1000個小時，光輸出功率為IOOmW(SPIE會議主題叢刊；2004年4月18日-4月21日)。並沒有報導
磁碟表面的功率。可以調整或校準雷射功率，從而滿足特定磁碟的性能規格，如在EP專利公開 2006/049749 (2006年5月11日公開)所描述。使用多種功率調整可以在磁碟中創建標記。 在向磁碟寫入所需數據之前，可以比較標記的反射比從而調整雷射功率。段落066討論了實例，其中具有工作範圍為40mW的雷射器的雷射功率範圍是總量的10% -20%，或多達 4mff-8mffoSanyo報導了藍紫色雷射二極體，其在脈衝工作狀態下的光輸出是 450mff(Tech-on ！ ；2008年10月6日)。建議該雷射器供12X四層藍光刻錄機使用。並沒有報導磁碟表面的功率。美國專利7123641 (2006年10月17日發布)提供了具有堆疊層的半導體雷射器， 設計該半導體雷射器降低了有源區的載波洩露，並降低了上部引導層的載波溢出。該雷射器描述為在70°C時230mW的脈衝下可穩定工作5000小時。該專利建議在光碟單元中使用該雷射器(如在專利的圖9中所示)。光碟單元描述為在高於傳統單元光功率的光功率下工作，但並沒有報導磁碟表面的功率。申請人:使用PULSTEC 0DU-1000系統(為了發展CD、DVD、和藍光光碟技術和材料由日本Pulstec公司設計市售的分析研究工具)的研究和實驗已經示出典型的DVD+RW磁碟(例如)需要小於7mW的紅色雷射功率以底部DVD寫速度(通常被稱為IX寫速度)向磁碟中寫入數據。通過能夠輸出大約20mW光的雷射二極體可以實現典型的光效率。更功率的雷射二極體用於使寫速度更快。所需雷射功率可用速度大約以線性方式來衡量，因此 4X寫速度(底部速度的4倍)將要求磁碟表面的功率大約是27mW，和雷射二極體的輸出大約是80mW。使得所有類型的可記錄光學介質的寫速度更快，這已經成為光碟驅動器中更高功率的雷射二極體的主要驅動程序。當然，回讀核對數據不要求更高的功率。在數據讀取過程中磁碟表面的典型功率小於lmW。這表明寫數據和讀數據過程具有基本上不同的限制。申請人:關於可選光碟材料的研究和實驗已經導致對光碟驅動器的需求，為了將數據記錄在更耐用材料，該光碟驅動器可以傳遞更高功率的雷射能至光碟表面。該需求根本上不同於增加寫速度的需求。市售磁碟驅動器的調查未能揭露任何要求充分地傳遞高功率至磁碟表面的產品。因此，存在著一種當需求，即寫數據時可以傳遞高功率至光碟表面的磁碟驅動器系統。

發明內容
本發明公開了可以傳送高功率至光碟表面的光碟驅動器。該驅動器被構造成根據 DVD格式磁碟的IX寫速度所測量的，雷射能第一次接觸光碟表面時，其具有的功率至少大約為25mW。還可以獲得⑶、藍光、或其他格式的最小能量圖。


以下附圖構成本說明書的部分，以及包括這些附圖，從而進一步說明本發明的某些方面。結合這裡提出的具體實施例的詳細說明，並參考這些附圖的一個或多個可以更好地理解本發明。圖1示出了具有一個雷射器和一個光學頭的光碟驅動器系統。圖2示出了具有兩個雷射器和兩個光學頭的光碟驅動器系統。圖3示出了類似於圖1或圖2中的光碟驅動器作為用於向光碟介質寫入數據和從光碟數據讀取數據的系統的部分。圖4示出了用於在傳統的光碟介質中記錄數據的每個標記能量和用於在根據本發明實施例的具有高功率磁碟驅動器的光碟介質中永久記錄的每個標記能量的對比表格。圖5示出了使用光碟驅動器通過傳遞高功率/能量至介質而將數字數據記錄在光碟介質的方法的方框圖。
具體實施例方式儘管用「包含」各種部件或步驟(被解釋為意思「包括但不限於」)來描述結構和方法，但是結構和方法還可「本質上由各種部件和步驟組成」或「由各種部件和步驟組成」， 這種術語應該被解釋為本質上定義被連接的元件組。Mfi以下描述的光學信息介質一般可以是任意形狀和任意尺寸。介質一般形狀上是平的和圓的。目前想像的尺寸是直徑為大約8cm、大約12cm(像傳統的CD或DVD)、大約13cm、 大約20cm、大約10英寸(大約25. 4cm)、大約26cm、和大約12英寸(大約30. 48cm)。以下描述的光學信息介質一般包括至少一個支撐基片。該支撐基片一般可以是與光學信息存儲中使用的相兼容的任意材料。廣泛使用具有理想的光學特性和機械特性的聚合物或陶瓷材料。支撐基片一般包含聚碳酸酯、聚苯乙烯、氧化鋁、或其混合物。如果基片透明度不理想，那麼可以使用金屬基片。也可以使用其他光學透明塑料或聚合物。可以從具有充足的剛度或硬度的材料中選擇支撐基片。剛度或硬度一般以每單位面積的壓力單元的楊氏模數測量，以及優選地大約是0. 5GPa至大約70GPa。硬度值的具體示例約是0. 5GPa、 IGPa、5GPa、1 OGPa、20GPa、30GPa、40GPa、50GPa、60GPa、70GPa，以及在這些值的任兩個之間的範圍。可以從折射率大約在1.45到1.70之間的材料中選擇支撐基片。折射率的具體示例包括大約1. 45,1. 5,1. 55,1. 6,1. 65,1. 7，以及在這些值中任意兩個值之間的範圍。基片優選地包含不易受壽命老化影響的材料。目前優選的材料是聚碳酸酯、玻璃、 和二氧化矽(熔融石英)。支撐基片一般可以是任意厚度。基片厚度可以選擇為驅動器性能的函數1. 2毫米厚的基片與CD驅動器兼容，0. 6毫米厚的基片與DVD驅動器兼容，和0. 1毫米厚的基片與 BD驅動器兼容。歷史上地厚度被選擇成為了在讀過程和寫過程期間，保持旋轉主體在合理的限度內，同時維持基片必要的平滑和堅硬，從而保持數據層焦點對準。數據層可包含碳、無定形碳、類金剛石碳、碳化矽、碳化硼、氮化硼、矽、非晶矽、鍺、 非晶鍺、或其組合。無定形碳是穩定的物質，其需要相當數量的活化能改變其光學特性。該特性使得無定形碳不受典型的熱和化學動力學老化過程的影響。無定形碳還具有良好的耐化學性，和高度的石墨(SP2)型碳。用於數據層的材料的其他示例包括金屬、金屬合金、金屬氧化物、玻璃、和陶瓷製品。數據層的金屬可包含至少一種金屬或金屬合金、或本質上由至少一種金屬或金屬合金組成。金屬可包含兩種或多於兩種金屬或金屬合金的混合物。金屬和合金的示例包括碲、碲合金、硒、硒合金、砷、砷合金、錫、錫合金、鉍、鉍合金、銻、銻合金、鉛、鉛合金。碲合金的示例包括 TexSeiQQ_x、TexSeiQQ_x (其中 X 小於或等於 95)、Te86Se14, Te79Se21, TexSb1(1(1_x、 TexSb100_x (其中 X 小於或等於 95)、TexSeySbz、TexSeySbz (其中 X+Y+Z = 100) ,TexSeySbz (其中 X+Y+Z = 100，Y 是 10-30，以及 Z 是 5-20)、Te75Se2。Sb5、Te72 5Se2。Sb7 5、TexSeyInz、TexSeyInz (其中 X+Y+Z = 100)、TexSeyInz (其中 X+Y+Z = 100，Y 是 10-30，和 Z 是 5-20)、Te75Se20In5, Te72.5Se20In7 5、TexSeyPbz、TexSeyPbz (其中 X+Y+Z = 100)、TexSeyPbz (其中 X+Y+Z = 100，Y 是 10-30，和 Z 是 5-20)、Te75Se20Pb5, Te72 5Se20Pb7 5、TexSeySnz, TexSeySnz(其中 X+Y+Z = 100)、 TexSeySnz (其中 X+Y+Z = 100，Y 是 10-30，和 Z 是 5-20)、Te75Se20Sn5、Te72.5Se20Sn7.TexSeyBiz, TexSeyBiz (其中 X+Y+Z = 100)、TexSeyBiz (其中 X+Y+Z = 100，Y 是 10-30，和 Z 是 5-20)、 Te75Se20Bi5^ Te72 5Se20Bi7 5> TeGeAs, TeGeSbS, TeOxGe, TeOxSru Pb-Te-Se, Pb-Te-Sb, As-Te, 和 Ge-Te0 其他合金的示例包括 As-Ge、Ge-Se, GeS、SnS、Sb-S, BixSb1(10_x、BixSb100_x (其中 X 小於或等於 95)。合金的其他示例包括 GeS、As2S3、SnS、Sb2S3> Sb20S80, GeSe、As2Se3, SnSe, Sb2Se3、Bi2Se3、GeTe、Ge10Te90、As2Te3、SnTe> Sb2Te3、PbTe> Bi2Te3、As10Te90、As32Te68、InTe3、 In2S3, CdTeJ In2Se30額外的金屬和合金包括鎳(Ni)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、不鏽鋼、金(Au)、 鉬(Pt)、鈀(Pd)、蒙乃爾銅-鎳合金(通常用於海洋應用的鎳、銅、和鐵的合金)、矽(Si)、 AuSi、CuNiJP NiCr。數據層材料可以是多種材料的任一種或材料的組合，所述材料包括矽、鈧、鈦、釩、 鉻、鐵、鈷、鎳、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、鎝、釕、銠、鈀、鉭、鋨、銥、鉬、及其合金。這些元素和/或特性的範圍一般定義了元素的族或類，這些族或類對於形成根據本發明實施例的數據層是有用的。儘管材料可以由數據層的單一元素組成，但是也可以使用包括合成物、混合物、和合金的元素組合。這裡描述的元素和材料族的一個優點是它們通常不會引入負效應，為了緩和該負效應需要介質中的額外層。可選地規定，通常可以省略傳統的光學介質堆棧中一般所需的一個或多個層。例如，由於數據層中使用的材料是抗腐蝕的，通常可以省略保護層。這裡所述的材料還具有充足的光學襯比，從而通常可以省略保護層。由這裡所述材料形成的數據層還可充當良好的吸收器和耗散器，以便通常也可以省略單獨的吸收層和單獨的耗散層。 結果是本發明的實施例的光學信息介質中的層堆棧非常簡單。數據層一般可以是任意厚度。數據層厚度提供光學吸收。厚度下限可以是大約 IOnm或大約20nm。厚度上限可以由修改數據層所需的能量而確定，並且將依賴於所選擇的材料而變化。上限的一個示例是大約lOOnm。示例厚度大約是10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、 60nm、70nm、80nm、90nm、100nm，和在這些值中任兩者之間的範圍。厚度值理論上可以計算為 λ/2η，其中λ是讀波長，和η是層的折射率。數據層一般可以是任意厚度。一個示例厚度下限可以大約是2nm。一個示例實例厚度上限可以大約是250nm。示例厚度大約是2nm、4nm、6nm、8nm、10nm、12nm、14nm、16nm、18nm、20nm、22nm、24nm、25nm、26nm、28nm、30nm、32nm、34nm、35nm、36nm、38nm、40nm、50nm、 60nm、70nm、80nm、90nm、lOOnm、llOnm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、 190nm、200nm、210nm、220nm、230nm、240nm、250nm,和這些值中任兩者之間的範圍。本發明的一個實施例是針對可以傳送高功率至光碟表面的光碟驅動器。高功率允許使用傳統的磁碟驅動器無法有效寫入的磁碟材料的使用。這些材料比傳統的磁碟材料更持久耐用，使得開發出長期檔案數據存儲器。使用高功率還可使得形成新的寫策略，從而優化光碟的性能。此外，高功率還要求使用新的寫策略能夠使得寫入數據更快或傳輸數據率更高。然而，這些高功率將從相當高的底部功率(base power)開始，可能導致需要大約1 瓦特或更高的雷射功率。在某些情況下，可以使用具有2瓦特或更高的底部雷射功率的雷射器。應當理解的是，根據本發明的實施例的光碟驅動器一般是針對非分析型儀器。高功率光碟驅動器可以是任意的光碟讀驅動器和/或光碟寫驅動器，並不包括開發諸如分析研究工具PULSTEC 0DU-1000的寫策略的優化工具。根據本發明的實施例的高功率磁碟驅動器一般不包括示波器或優化軟體。這種高功率磁碟驅動器一般具有很少或沒有用於測量和/或輸出多種誤差測量至用戶的模塊。例如在一個實施例中，高功率驅動器可以是來自日本Pioneer公司的光碟記錄器 /讀出器，其具有的記錄雷射器的最大額定功率大約是60mW至250mW或更多範圍內的任一值。具有大容量雷射功率的任何製造(make)和模型的其他光碟驅動器可以修改為高功率的光碟驅動器。具有這種大容量雷射器的光碟驅動器可以構造為提供高功率的光碟驅動器。也就是說，如果驅動器修改為至少在這裡所述的某些範圍內傳送磁碟表面的功率(無效率損失之後)，那麼這些驅動器可以被認為是根據本發明的實施例的高功率驅動器。這種驅動器的修改包括重構固件。其他修改可包括提供在驅動器中更有效的光學器件(optics) 和/或改變硬體電路。如圖1中所示，高功率的光碟驅動器5可包含外殼10、至少一個雷射能量源15、 至少一個物鏡20、至少一個數據編碼器25、和至少一個光碟旋轉機構30。雷射能量源15、 物鏡20、和光碟旋轉構件30是都布置在外殼10內。雷射能量源15產生雷射能，並可操作地連接物鏡20，從而傳送雷射能至由光碟旋轉構件30支撐的光碟23的表面。光碟驅動器 5被構成成根據DVD IX寫速度所測量的，雷射能第一次接觸光碟23表面時，其具有至少約 18mW、至少約19mW、至少約20mW、至少約21mW、至少約22mW、至少約23mW、或至少約24mW的功率。在另一個實施例中，光碟驅動器5被構成成根據DVD IX寫速度所測量的，雷射能第一次接觸光碟23表面時，其具有至少約25mW的功率。對於更高的寫速度，則需要更高的功率。磁碟驅動器5包括控制電子器件、讀/寫電子器件、和接口。磁碟驅動器5還包括光學頭單元/光學拾取頭單元(「0PU」)35，其可包括雷射器15、光學器件、跟蹤馬達、和滑動機構。光學物鏡配件構成OPU的子集，並且包括光學部件、放大器、和光碟驅動器5的二極體。 這種系統的各種部件是眾所周知的，這裡並沒有具體示出和說明。例如光學器件一般包括數個準直透鏡，以及所示的四分之一波片和反射鏡。外殼10 —般可以是充分覆蓋磁碟驅動器的各種零件的任意外殼。外殼10可包含諸如塑料和金屬的多種材料或由其組成。外殼可以設計和構造為可用於計算機40的外部。 驅動器5可以通過電纜連接計算機40，如圖1中所示，或通過無線連接。可選擇地，外殼10可以設計和構造為用於諸如隔間(bay)或磁碟驅動器插槽的計算機內部。雷射能量源15可以是雷射器、雷射二極體、或二極體泵浦固體雷射器/固態雷射器。雷射能量源15可產生多種波長的雷射能量。可以根據使用的光碟類型和光碟23中含有的材料類型選擇波長。波長示例包括大約405nm (諸如藍光介質中使用的)、大約650nm (諸如DVD介質中使用的)、和大約780nm(諸如CD介質中使用的)。為了實現更高的數據密度， 使用較短波長通常是有利的。因此，大約200nm至350nm的紫外線波長在未來光碟技術中是有用的。非常希望能夠以非常高的速度調節來自雷射器15的光能量從而能夠更快地進行寫數據。這是雷射二極體光源的一個優點，可以以非常高的速度進行電子轉換。目前千兆赫轉換速度在電信應用的IR範圍的雷射二極體中是常見的。這種速度在高性能的光碟驅動器中也是強烈需要的。調製雷射的其他方法包括使用聲光或電光調製器，其中各種晶體受可以以高速度調製的電場影響。這些方法歷史上並不如雷射二極體的電調製般容易實施，以及並沒有用於商業的光碟驅動器中，但為了大批量生產光碟這些方法已經用於某些 ⑶和DVD磁碟控制系統中。物鏡20聚集來自雷射能量源的雷射能並引導到光碟23。物鏡20可以由一般是由精密造型容易形成的透明材料而製造。目前大多數物鏡是由塑料經由噴射造型法製成的， 從而降低成本，但這是以光學效率為代價。可選擇地，可以使用各種光學玻璃或石英。隨著在未來的光碟系統中雷射波長降低至紫外線區域，由於其對紫外線光的高吸收性，使用許多塑料和玻璃將變得不再可取。數據編碼器25從可操作連接的計算機40或其他數據源取出數據，並將數據轉換為使用雷射能將寫入光碟的標記模式/標記模型。該數據編碼器25 —般是特殊的集成電路，其控制光碟驅動器。光碟旋轉機構30支撐並旋轉放置在磁碟驅動器5內的光碟23。該旋轉機構30可以以恆定速度或可變速度旋轉磁碟。磁碟驅動器速度一般表述為「X」速度的某個值，其中χ 指的是數據傳輸的某個速率(對DVD而言1. 35MB/秒)。寫速度一般被稱為諸如1X、2. 4X、 4X、8X、12X等的X的正的非零倍。倍數是數據傳輸率，其中IX對應於DVD的1. 35MB/秒， 例如，對藍光而言大約是4. 5MB/秒。2X的速度提供IX兩倍的數據傳輸率。光碟驅動器一般工作在恆定線性速度(CLV)，該恆定線性速度保持由讀/寫頭每單位時間軌道常量掃描直線距離。因此，由於磁碟軌道的半徑不同，相對於當讀或寫內部磁碟軌道時的旋轉，磁碟旋轉在每單位時間的旋轉發生變化，當讀或寫外部磁碟軌道時而減慢。DVD速度的示例包括 IX (1. 35MB/ 秒)、2X (2. 70MB/ 秒)、4X (5. 40MB/ 秒)、6X (8. IOMB/ 秒)、8X (10. 80MB/ 秒)、 12X (16. 20MB/ 秒)、16X (21. 60MB/ 秒)、18X (24. 30MB/ 秒)、禾口 20X (27. OOMB/ 秒)。藍光速度的示例包括 IX (4. 5MB/ 秒)、2X (9. OMB/ 秒)、4X (18. OMB/ 秒)、6X (27. OMB/ 秒)、8X (36. OMB/ 秒)、和 12X(54. OMB/秒)。當以DVD IX (1. 35ΜΒ/秒)速度寫數據時，雷射能一接觸光碟23的表面時，其具有至少大約ISmW至大約25mW的功率。功率可以由簡單放置諸如光電二極體的光學檢測器45 測量，光學檢測器45適用於從所選擇的雷射波長和功率級上反射的雷射中讀取信號。該反射雷射偏轉用於由光學檢測器45檢測。光學檢測器45可以是CA，Irvine,Newport公司的型號為818-SL的雷射檢測器。由於磁碟位於OPU的輸出位置，所測量的功率表明傳送至磁碟表面的功率。解碼器48也連接至光學檢測器45，用於解碼從光碟23所讀取的數據。對於DVD IX速度而言，在磁碟表面的功率級的具體示例是大約18mW、大約19mW、 大約20mW、大約25mW、大約30mW、大約35mW、大約40mW、大約45mW、大約50mW、大約60mW、大約65mW、大約70mW、大約80mW、大約90mW、大約100mW、大約llOmW、大約120mW、大約130mW、 大約140mW、大約150mW、大約160mW、大約170mW、大約180mW、大約190mW、大約200mW、大約 210mW、大約220mW、大約230mW、大約240mW、大約250mW，以及這些值的任兩者之間的範圍。 通常，可以使用高功率級使得能夠使用更多種材料和/或使得寫速度更快，直到光碟23產生過量的破壞性的熱。引起過量熱所需的功率量將隨光碟23中使用的材料、磁碟驅動器內通風或冷卻程度、光碟23旋轉速度等而變化。圖2示出了高功率磁碟驅動器50的可選實施例。在某些實施例中，具有可以同時向光碟23的多個部分寫入數據的光碟驅動器50是理想的。如果光碟驅動器50含有兩個或多於兩個光學頭35(有時被稱為「記錄磁頭」)，那麼以上就可以實現。向光碟23的多個部分寫入數據的能力將提高光碟驅動器50的有效數據傳輸率。光碟驅動器中的光學頭 35(記錄磁頭)數量的示例可以是2、3、4、5、6、或更多。通常，每個記錄磁頭35可包含雷射能量源15，儘管光碟驅動器50含有一個雷射能量源15是可以的，其中在多個記錄磁頭35 之間分離雷射能。目前每個記錄磁頭35具有其自己的雷射能量源則更加實際。至少一個光學頭35將被構造成雷射能第一次接觸光碟23表面時，其具有所定義的以上所述的最小 mff功率。通常，所有的光學頭35將被構造成雷射能第一次接觸光碟23表面時，其具有所定義的以上所述的最小mW功率。在含有多個光學頭35的實施例中，每個光學頭35可以是相同的或是不同的。特定的光學頭35可以被構造成寫入數據、讀取數據、或是同時讀取和寫入數據。例如，光碟驅動器50可含有兩個光學頭35，一個被構造為寫入數據，以及另一個被構造為讀取數據。被構造為只讀取數據的光學頭35可具有的功率級低於被構造為寫入數據的光學頭35。可選擇地，當讀取數據時，光學頭可以構造為工作在低功率級。圖3示出了系統55，其包括光學驅動器5/50、計算機40、和屏幕60、鍵盤65、和滑鼠70形式的用戶接口元件。系統55還包括多個光碟23、75、80，光碟可包含具有多種磁碟類型和數據材料的多種傳統的磁碟75、80。驅動器5/50可以構造為讀取具有任意數據層材料的任意磁碟類型。另一方面，驅動器5/50是高功率的驅動器，其構造為向光碟23寫入數據，光碟23具有已經具體提供用於接收通過高功率寫入的更持久或不可擦除的標記的材料。特別地，更多的能量分給在光碟23中形成的每個標記。分給光碟23中數據層材料的更大能量導致物理移動/移除根據本發明的實施例形成永久的或不可擦除的標記的材料。圖4示出了分給數據層的以便在傳統的光碟中和構造為用高功率磁碟驅動器 5/50寫入的磁碟中形成每個標記大小的寫速度、功率、脈衝長度、標記大小、和能量的表格。 圖4的表格示出了多種傳統的磁碟與根據本發明的實施例的高功率寫入光碟(HPW Disc) 的比較值。眾所周知，標記大小按長度升序指定為3T、4T、5T、6T、7T、8T、9T、10T、11T、和 14Τ。更長的標記需要更多的能量，因為做出更長的標記必定要影響數據層中更多的材料。 根據本發明的實施例，每個標記大小是通過分給HPW Disc(對應於圖3中的磁碟23)比在傳統的磁碟中做出標記使用的能量更多的能量而創建的。在圖4的表格中，En表示分給各自的光碟(HPW Disc和傳統的光碟)的數據層創建各種標記大小的能量，其中「η」是對應於「T」值係數的數值。而且，用於向根據本發明的實施例的高功率寫磁碟中寫入數據所需的平均能量比向傳統的磁碟中寫入數據所需的平均能量多。例如，總的來說，傳送至磁碟用於向高功率寫光碟最佳寫入的平均能量大約是傳送至傳統光碟的平均能量的1. 9倍至2. 6 倍。實際上，打算以高功率向傳統磁碟寫入，使傳統磁碟成為具有根據本發明的實施例的高功率驅動器的高功率寫磁碟，這對傳統的磁碟而言將是破壞性的。在一種情形下，傳送至標記的能量至少是傳送至通常在傳統的光碟中發現的染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中的相同大小標記的能量的1. 2倍。在另一種情形中，傳送至標記的雷射能量至少是傳送至染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中的相同大小標記的能量的1. 5倍。在又一個實施例中，傳送至標記的雷射能量至少可以是傳送至染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中的相同大小標記的能量的1. 9 倍。這些能量級可以任意寫速度和任意標記大小傳送。準備方法本發明的其他的實施例是針對準備光碟驅動器的方法。光碟驅動器的各種部件可以是以上所述的那些部件。在一個實施例中，該方法可包含提供外殼、至少一個雷射能量源、至少一個物鏡、 至少一個數據編碼器、和至少一個光碟旋轉機構；將雷射能量源布置在外殼中；將物鏡布置在外殼中；將數據編碼器布置在外殼中；將光碟旋轉機構布置在外殼中；和將雷射能量源和物鏡可操作地連接以裝配磁碟驅動器；以便根據在光碟表面以IX寫速度所測量，由雷射能量源產生的雷射能具有至少大約為60mW的功率。該方法可進一步包含將至少一個光學頭布置在外殼中。該方法可進一步包含提供至少一個光碟，和將光碟放置在磁碟驅動器中，以便光碟旋轉機構支撐並旋轉光碟。雷射能量源可產生波長大約為405nm、大約650nm、 或大約780nm的雷射能。在某些實施例中，該方法可包含將兩個或多於兩個雷射能量源布置在外殼中。使用方法本發明的額外的實施例是針對使用光碟驅動器向光碟中寫入數據的方法。光碟驅動器的各種部件可以是以上所述的部件。使用光碟驅動器的方法可包含提供光碟驅動器，提供光碟；將光碟放置在光碟驅動器中；發送數據至光碟驅動器；和將數據以標記模式存儲在光碟中；其中光碟驅動器包含外殼、至少一個雷射能量源、至少一個物鏡、至少一個數據編碼器、和至少一個光碟旋轉機構；雷射能量源和物鏡是可操作地連接；物鏡將來自雷射能量源的雷射能引導到光碟；數據編碼器將數據轉換為使用雷射能將寫入光碟的標記模式；以及由雷射能量源產生的雷射能具有至少大約為20mW、至少大約為30mW、至少大約為40mW、至少大約為50mW、至少大約為60mW、至少大約為65mW、或至少大約為SOmW的功率，以任意寫速度傳送至光碟表面。 在一個實施例中，根據在光碟表面以DVD IX寫速度所測量的雷射能大約是60mW。雷射能量源可以是雷射器、二極體泵浦固體雷射器、或雷射二極體。雷射能量源可以產生大約405nm、 大約650nm、或大約780nm波長的雷射能。在某些實施例中，光碟驅動器可包含兩個或多於兩個雷射能量源。使用多個雷射能量源和光學頭將提高光碟驅動器的有效數據傳輸率。參考圖5中的方框圖，使用高功率的光碟驅動器和構造成用於在具有高功率的光碟驅動器的寫入期間接收數據的光碟的方法可包括將數據永久記錄在光碟中的方法，如85中所表明。在該方法中，可以選擇不同的工作功率將功率和能量傳送至光碟，用於以不同的寫速度做出數字數據標記，如在90、91、92中所表明的。由圖4中的表格可以明顯看出，更高的寫速度要求更高的寫功率。不同的雷射波長是可用的，和為數據將寫入的特定形式的介質選擇不同的雷射波長，如在93、94、95中所表明。光碟中接收永久標記形式數據的數據層可包括任意厚度範圍的多種永久可變形材料中的任一種，這裡列出了數據層的示例。這些數據層的厚度可以是包括這裡列出的多種厚度的任一種。在圖5的實例中，光碟中提供的數據層厚度可以是大約lOnm、大約20nm、或大約40nm，如在96、97、98中所表明的。該方法可包括使用這裡列出的範圍內或範圍外的數據層厚度。在某些實施例中，光碟包含光碟數據層中的金屬和金屬合金中的至少一種。在這些實施例中，方法可包括通過在數據層材料形成不可擦除的數據標記，從而將數字數據永久記錄在包括一個或多個金屬或金屬合金的數據層。在某些實施例中，光碟包含光碟數據層中的鉻。在這些實施例中，方法可包括通過在數據層材料中形成不可擦除的數據，從而將數字數據永久記錄在數據層。方法可包括通過傳送在染料數據層材料和相變數據層材料中的至少一個中相同大小的標記所傳送能量的至少1.2倍能量而創建標記。可選擇地，方法可包括傳送在染料數據層材料和相變數據層材料中的至少一個中的相同大小標記所傳送能量的至少1. 5倍能量，以便創建永久的數據標記。仍是可選擇地，方法可包括傳送在染料數據層材料和相變數據層材料中的至少一個中的相同大小標記所傳送能量的至少1. 9倍能量，以便在光碟中創建永久的數據標記。在一個實施例中，方法包括以DVD IX速度寫入，和在光碟表面的每個標記至少傳送20mW的功率。在另一個實施例中，方法包括以DVD 4X速度寫入，並在光碟表面的每個標記至少傳送30mW的功率。在又一個實施例中，方法包括以DVD 8X速度寫入，和在光碟表面的每個標記至少傳送65mW的功率。圖4中的表格示出了創建用於最佳寫條件的各種標記所需的能量。如圖所示，用於向高功率的寫光學介質寫入的能量歸類為HPW Disc，其被構造成用於永久或不可擦除的寫，該能量是在傳統的光碟中創建標記所需能量值的兩倍。在非最優的情況下，可以使用每個標記更大或更小的能量完成標記創建。然而，所示能量範圍外的保守估計捕獲實踐本發明的實施例時所產生的不同能量傳遞和吸收。例如，根據該方法，由雷射能量源產生的雷射能可傳送大於或等於每3T標記300微微焦耳。這與傳統光碟的每3T標記的能量形成對比， 對所有的寫速度而言其遠遠低於300微微焦耳，如圖4中的表格所示。可以對在每個寫速度的每個標記大小做出類似的比較。形成根據本發明的實施例的不可擦除標記一般包含形成不容易改變或毀壞的標記。這裡使用的術語不可擦除指的是在數據材料中諸如通過將材料從一個位置物理轉移或移動至另一個位置而做出的固定標記，這是通過根據本發明的實施例的雷射功率實現的。 這種數據材料移動結果的一個示例是形成相對於數據層的未標記部分的凹陷的物理凹痕。 這些不可擦除的標記物理上不同於可擦除或可重寫數據的標記。通過改變染料顏色做出的標記或通過改變晶體和無定形狀態之間的材料的相位做出的標記都不被認為是不可擦除的或永久的。包括下面示例是為了展示本發明的優選實施例。本領域的技術人員應當理解的是，在遵循目前由發明者發現的技術的示例中所公開的技術在實踐本發明的過程中運行良好，因此其可以被認為構成適用於實踐的優選模式。然而，本領域的技術人員根據本公開應當理解，在不偏離本發明的範疇的情況下，可以對公開的具體實施例中做出改變，仍可獲得同樣的或類似的結果。
示例可以獲得來自東芝美國公司(紐約，NY)的市售的DVD磁碟驅動器。可以適當地修改控制電子器件和讀/寫電子器件。定製的光學頭，集成從Pulstec Industrial有限公司(日本，濱松市)獲得的讀雷射器和高功率的寫雷射器、光學器件(適用於該高功率而設計的)、並跟蹤和自動對焦定位機構，將被安裝在驅動器外殼內。可編程器件將與合適的固件一起裝入，用於控制所有的前述部件。這些步驟將引起工作的光碟驅動器可將高功率的雷射能傳送至光碟的表面。■丨2 側誠輔石茲麵雲力舶髓·縱具有傳統的擺動溝槽的市售聚碳酸酯噴鍍塗有鉻，從而形成厚度範圍在大約IOnm 至大約40nm的層，進而形成未粘合的光碟。通過使用PULSTEC 0DU-1000在鉻數據層形成各種大小的不可擦除的標記，從而將數字數據以DVD IX速度寫入磁碟。在磁碟表面的標記是通過傳送大約90mW至IOOmW範圍內的脈衝功率而形成的。然後跟蹤磁碟，並在0DU-1000 中讀取數據，這表明可以使用這種功率和這種數據材料在光碟介質中形成永久的可讀數據。示例3 用高Iil率的磁碟驅雲力器向粘合光碟的寫入可以獲得市售的聚碳酸酯基片。具有傳統的擺動溝槽的底座基片(base substrate)噴鍍塗有鉻，從而形成厚度大約為20nm的數據層。虛構基片放置並粘合在數據層和底座基片頂上，從而形成粘合光碟。在光碟表面的鉻數據層使用PULSTEC 0DU-1000 傳送大約31mW的脈衝雷射功率形成各種大小的不可擦除的標記，從而將數字數據以DVD IX速度寫入。跟蹤光碟，並以調製範圍大約在70%至大約75%之間和桶抖動(bucket jitter)大約為4. 3ns進行讀取。0DU-1000用於以DVD 4X速度和磁碟表面的脈衝功率為 65mW向基本上相同的光碟寫入。再次，鉻數據層光碟的調製大約為70%至75%，和桶抖動為4. 3ns。這表明這種功率和這種數據材料可以用於在光碟介質中形成永久的可讀數據，可以在諸如高功率驅動器和其他驅動器的非分析型研究設備中讀取該光碟。根據本公開在不過度實驗的情況下，可以安排並執行這裡公開和要求的所有構成和/或方法和/或過程和/或裝置。這裡引用的所有專利和參考書目都以參考方式完整地包括進本發明，僅以這些專利和參考書目與本說明書的明確教學一致為限。儘管從優選的實施例方面已經描述了本發明的構成和方法，但是本領域的技術人員應當理解的是，在不偏離本發明的概念和範疇的情況下，可以對這裡描述的構成和/或方法和/或裝置和/或過程以及步驟或方法步驟的順序做出改變。更具體地，可以明顯看出，某些同時化學上和物理上相關的介質可以代替這裡所述的介質，同時可以實現相同或類似的結果。本領域的技術人員明顯看出的所有這些類似的替代物和修改被認為是在本發明的概念和範疇範圍內。
權利要求
1.ー種光碟驅動器，其包含夕卜冗；至少ー個雷射能量源，其可以產生雷射能，並布置在所述外殼中；至少ー個物鏡，其布置在所述外殼中，並可操作地連接所述雷射能量源；至少ー個數據編碼器，其將數據轉換為要使用雷射能寫入光碟的標記模式，並且布置 在所述外殼中；以及至少ー個光碟旋轉機構，其布置在所述外殼中；其中根據DVD IX或更高的寫速度 (1. 35MB/秒)所測量，所述雷射能一接觸光碟表面吋，其具有的功率至少大約為24mW。
2.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中所述雷射能量源是雷射器、ニ極管泵浦固 體雷射器、或雷射二極體。
3.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中所述雷射能量源產生波長為大約405nm、大 約650nm、或大約780nm的雷射能。
4.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中根據以DVDIX寫速度(1. 35MB/秒)所測 量的，所述雷射能一接觸光碟表面吋，其具有的功率至少大約為50mW。
5.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中根據以DVDIX寫速度(1. 35MB/秒)所測 量的，所述雷射能一接觸光碟表面吋，其具有的功率至少大約為100mW。
6.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中根據以DVDIX寫速度(1. 35MB/秒)所測 量的，所述雷射能一接觸光碟表面吋，其具有的功率至少大約為200mW。
7.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中傳送至標記的所述雷射能至少是傳送至染 料數據層材料和相變數據層材料中至少ー個中的相同大小的標記的能量的1. 2倍。
8.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中傳送至標記的所述雷射能至少是傳送至染 料數據層材料和相變數據層材料中至少ー個中的相同大小的標記的能量的1. 5倍。
9.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其中傳送至標記的所述雷射能至少是傳送至染 料數據層材料和相變數據層材料中至少ー個中的相同大小的標記的能量的1. 9倍。
10.根據權利要求1所述的光碟驅動器，其包含兩個或多於兩個雷射能量源和兩個或 多於兩個物鏡。
11.根據權利要求1所述的光碟驅動器，進ー步包含至少ー個光學頭。
12.根據權利要求1所述的光碟驅動器，進ー步包含至少兩個光學頭。
13.根據權利要求1所述的光碟驅動器，進ー步包含至少兩個相同的光學頭。
14.ー種將數據永久地記錄在光碟上的方法，所述方法包含提供磁碟驅動器，所述磁碟驅動器具有外殼、至少ー個雷射能量源、至少ー個物鏡、至 少ー個數據編碼器、和至少ー個光碟旋轉機構；以及操作所述雷射能量源和所述物鏡，以便於在光碟表面以DVD IX或更高的寫速度所測 量的，由所述雷射能量源產生的雷射能具有的功率至少大約為20mW。
15.根據權利要求14所述的方法，進ー步包含提供至少ー個光碟，和將所述光碟放置 在所述磁碟驅動器中，以便於所述光碟旋轉機構支撐並旋轉所述光碟。
16.根據權利要求14所述的方法，其中所述雷射能量源是雷射器、ニ極管泵浦固體激 光器、或雷射二極體。
17.根據權利要求14所述的方法，其中所述雷射能量源產生波長為大約405nm、大約650nm、或大約780nm的雷射能。
18.根據權利要求14所述的方法，其中所述磁碟驅動器包含在所述外殼中的兩個或多於兩個雷射能量源。
19.根據權利要求14所述的方法，其中 所述光碟包含所述光碟的數據層中的鉻；以及將數字數據永久地記錄在所述數據層中。
20.根據權利要求14所述的方法，其中所述光碟包含所述光碟的數據層中的金屬和金屬合金中的至少一種；以及將數字數據永久地記錄在所述數據層中。
21.根據權利要求14所述的方法，進一步包含每標記傳送比在染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中創建相同大小的標記要傳送的能量至少大1. 2倍的能量。
22.根據權利要求14所述的方法，進一步包含每標記傳送比在染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中創建相同大小的標記要傳送的能量至少大1. 5倍的能量。
23.根據權利要求14所述的方法，進一步包含每標記傳送比在染料數據層材料和相變數據層材料中至少一個中創建相同大小的標記要傳送的能量至少大1. 9倍的能量。
24.根據權利要求14所述的方法，進一步包含 以DVD 4X的速度寫；以及在光碟表面傳送至少30mW的功率。
25.根據權利要求14所述的方法，進一步包含 以DVD 8X的速度寫；以及在光碟表面傳送至少65mW的功率。
26.一種使用光碟驅動器的方法，所述方法包含 提供光碟驅動器；提供光碟；將所述光碟放置在所述光碟驅動器中； 發送數據至所述光碟驅動器；以及將數據以標記模式存儲在所述光碟中；其中所述光碟驅動器包含外殼、至少一個雷射能量源、至少一個物鏡、至少一個數據編碼器、和至少一個光碟旋轉機構；所述雷射能量源和所述物鏡是可操作連接的；所述物鏡將來自所述雷射能量源的雷射能引導到所述光碟中；所述數據編碼器將數據轉換為要使用雷射能寫入所述光碟的標記模式；以及由所述雷射能量源產生的雷射能傳送大於或等於每3T標記300微微焦耳。
27.根據權利要求26所述的方法，其中所述雷射能量源是雷射器、二極體泵浦固體雷射器、或雷射二極體。
28.根據權利要求26所述的方法，其中所述雷射能量源產生波長為大約405nm、大約 650nm、或大約780nm的雷射能。
29.根據權利要求26所述的方法，其中所述光碟驅動器包含兩個或多於兩個雷射能量源。
30.根據權利要求26所述的方法，其中 所述光碟包含數據層中的鉻金屬；以及所述存儲步驟包含在所述數據層形成不可擦除的標記。
31.根據權利要求26所述的方法，其中所述光碟包含數據層中的至少一種金屬和金屬合金；以及所述存儲步驟包含在所述數據層形成不可擦除的標記。
全文摘要
本發明公開了一種高功率的光碟驅動器。所述驅動器構造為傳送根據DVD 1X寫速度所測量的，第一次接觸所述光碟的表面時，至少具有大約25mW功率的雷射能。
文檔編號G11B7/125GK102318006SQ200980155659
公開日2012年1月11日 申請日期2009年11月27日 優先權日2008年11月28日
發明者B·M·倫特, D·P·漢森, E·C·巴德, M·O·沃辛頓, R·T·帕金斯 申請人:布萊阿姆青年大學