專利名稱：用于在光存儲介質的記錄層中記錄標記的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過用脈沖輻射束照射記錄層而在存儲介質中記錄具有時間長度為n*Tw的標記的方法，n表示大于1的整數，而Tw表示參考時鐘一個周期的長度，所述存儲介質包括一具有相位可逆材料的記錄層，其在晶相和非晶相之間是可變換的，每個標記是通過脈沖序列寫入的，所述脈沖序列包括一第一脈沖，其后緊跟m個多脈沖，m表示大于或等于1且小于或等于n-1的整數。
本發明還涉及一種能夠執行上述方法的用于在一光存儲介質上記錄標記的記錄設備，所述存儲介質包括一具有相位可逆材料的記錄層，其在晶相和非晶相之間是可變換的。
背景技術：
具有可在晶相和非晶相之間變換的相位可逆材料的記錄層通常稱作相變層。光信號的記錄操作是以這樣一種方式執行的通過改變輻射束的輻射條件而使該層中的記錄材料的相位在非晶相和晶相之間發生可逆的變化，從而在相變層中記錄所述信號，而所記錄的信號的播放操作是這樣進行的通過檢測相變層的非晶相和晶相之間的光學特性差從而產生所記錄的信號。這樣一種相變層允許通過在寫功率電平和擦除功率電平之間調制輻射束的功率來記錄和擦除信息。
根據前言的用于在光存儲介質的相變層中記錄信息的方法可從譬如美國專利US5732062中獲知。這里nT標記是通過具有大體上接近50％的占空周期的n-1寫脈沖序列記錄的。通過在所述序列之間施加擦除功率而可擦除正被記錄的標記之間的先前記錄的標記，從而允許該方法用于直接重寫(DOW)模式，也就是將要記錄的信息記錄在存儲介質的記錄層中并且同時擦除先前記錄在記錄層中的信息。為了補償在各個先前標記之后記錄一正被記錄的隨后標記的過程中積聚的熱量，脈沖序列中的各個第一和最后的寫脈沖的寫功率電平高于該脈沖序列中剩余寫脈沖的寫功率電平。熱量積聚將引起記錄的標記失真。這些標記，例如具有減小的標記長度。此外，通常觀察到這些標記在播放過程中將導致對再現的記錄信號的調制減小。該調制是從記錄層上具有標記的區域產生的信號的幅度與從記錄層上不具有標記的區域產生的信號的幅度的差。通常相變型光存儲介質具有一記錄疊層(stack)，包括接近記錄層的一金屬反射層。從該疊層中省略所述金屬反射層不但具有記錄層光學性能方面的后果，而且很明顯還具有其熱特性方面的后果。金屬具有比干涉層和相變層更高的導熱率。該金屬反射層的導熱性在對非結晶標記進行實際寫入處理時具有優點。在寫入處理過程中，通過寫脈沖將相變材料加熱到其熔點以上。隨后，快速冷卻相變材料以防止熔化的(也就是非結晶的)材料再結晶。為了順利的執行該處理，需要使冷卻時間短于再結晶時間。金屬反射層的較大熱導率和熱容量有助于從熔化的相變材料快速除去熱量。然而，在不具有或具有減小數量的這種冷卻金屬反射層的(半)透明記錄層中，冷卻時間看起來變得較長，使得相變材料有時間進行再結晶。這導致了低質量的標記。
在由本申請人提交的非提前公開的歐洲專利申請01201531.9(PHNL010294)中，介紹了根據前言的用于在光存儲介質的相變層中記錄信息的方法，該方法例如使用了n/α脈沖策略，a＝2或3，在該方法中用于寫入nT標記的寫脈沖數量被設定為大于或等于n/α的最接近的整數。該方法允許在寫脈沖序列中的兩個接連的寫脈沖之間出現一較長的冷卻周期，因為在較大的距離上使用了較少的脈沖。與例如使用n-1策略時得到的標記相比，該增加的冷卻周期將導致標記具有較好的質量。在這種策略中，當將α設定為3T、4T、5T和6T時，通過2個寫脈沖序列就把所有標記都記錄了。由此，需要對寫脈沖進行另外微調。這些調節可通過調整脈沖功率、脈沖持續時間和脈沖位置來執行。在大多數情況下，該調節對于不好實現的各個標記長度和各個記錄速度是不同的。因此，該方法對輻射束的功率波動敏感并且具有相對困難的標記長度控制。
發明內容
本發明的目的是提供一種開篇段落中所述類型的記錄標記的方法，該方法能夠產生質量好的記錄標記(也就是正確的標記位置、標記長度和標記寬度)，該方法是容易實現的，該方法具有寬的功率范圍，例如0.9-1.25倍的最佳記錄功率，并且該方法在大數量的直接重寫(DOW)周期過程中，例如1000或更多，以及在大記錄速度范圍上，例如大約3.5m/s至14m/s之間能夠產生保持好和恒定質量的記錄標記。
當前述方法的特征在于多脈沖具有脈沖持續時間Tmp＜4ns，而Tw＜40ns，且第一脈沖具有脈沖持續時間TfirstTmp時可實現該目的。
已經觀測到當縮短多脈沖的脈沖持續時間時，在大數量的DOW周期過程中標記形成質量基本是恒定的。較短的脈沖要求輻射束(例如半導體激光器)具有較高的功率等級，這是切實可行的，因為減小激光的占空周期允許較高的功率等級而不會損害激光的飽和度。對于傳統的寫策略，激光的平均占空周期為50％或接近于該值。在該占空周期的情況下，當校正使用期限容限為約10％時(參見圖9曲線91)，最大可用激光功率為約21mW。當使用短脈沖時，也就是使用低占空周期時，較低的激光熱負荷導致最大可用激光功率更高，例如30mW(參見圖9曲線93)。
除了具有較長間隔的已有效果外，短脈沖寫策略具有下列優點-較低的激光熱負荷和較長的潛在使用期限(lifetimepotential)(圖9)-在寫入時盤的較低熱負荷導致較長的使用期限(更多的DOW周期)和鄰近軌跡之間的較少的熱串擾(圖2和圖3)-較寬的寫功率窗口(圖4)-在讀取過程中對標記產生的低抖動(圖5和7)和較高的調制-寬記錄速度窗口(圖6)注意第一脈沖通常具有大于Tmp的脈沖持續時間，這是有利的，以便補償熱效應，例如第一脈沖不會或幾乎不會“感覺到”先前標記中先前脈沖的影響，然而多脈沖會“感覺到”第一脈沖的影響。
在一實施例中，Tfirst＝Tmp。在該情況下，例如由于記錄層的某種材料特性，不需要加寬第一脈沖。其優點為所有脈沖都具有相同的脈沖持續時間，這樣的脈沖是更加容易實現的。
在另一個實施例中，Tmp/Tw＜0.30，Tmp/Tw＜0.15或者Tmp/Tw＜0.075。根據光存儲介質中標記的線性記錄速度，Tmp/Tw的值可以發生變化。例如，當在參考時鐘為9.55ns且脈沖持續時間為2.7ns時激光的線性記錄速度為13.96m/s(DVD4倍速)時，比值Tmp/Tw等于0.283。參考時鐘一個周期的長度通常與線性記錄速度成反比例地設置，以便使標記長度保持恒定。基本上，最小脈沖持續時間受激光的激勵器電子和激光器本身的最大物理輸出的限制。在較低的線性記錄速度，例如3.49m/s(1倍速)，在脈沖持續時間為2.7ns的情況下，Tmp/Tw的比值等于0.0707。注意對于圖2和3所述的具有線性記錄速度為6.98m/s(DVD2倍速)的實施例，標記信息質量保持良好和恒定，一直到多于1000DOW周期。在將來的記錄系統中，當非常高功率的半導體激光器在商業上變得可用并且經濟上可行時，脈沖持續時間和占空周期還可進一步縮短。
在一優選實施例中，多脈沖的數量具有值n-2。這具有以下優點相應于n-1策略總共寫入了n-1個脈沖。已知當改變記錄速度時，該策略是特別有效的。在較高的記錄速度下，n-1策略也是可能的。最大速度受所述脈沖中可用的激光功率量的限制，并且從而受激光器性能和介質和驅動器的機械的限制。
在另一個實施例中，依靠Tw設置所述脈沖序列中至少一個脈沖的功率或者依靠Tw設置所述脈沖序列中至少一個脈沖的持續時間。有時需要調節或微調一個或多個脈沖以正確地寫入記錄標記。由于記錄疊層的結構、記錄材料的限制、激光激勵器電子裝置的限制和/或激光本身的限制，這種調節或微調是需要的。
在一個特定實施例中，所述多脈沖具有脈沖高度Pw，并且出現一附加脈沖，該附加脈沖具有小于Pw但高于Pe的脈沖高度，Pe為輻射束的恒定擦除等級。其具有這樣的優點該附加脈沖控制圍繞非結晶標記的結晶環境的反向增長(backgrowth)的數量。反向增長為當記錄層材料的溫度相對升高但還低于其熔點時從非結晶標記的邊緣進行的再結晶。作為一個例子，在圖10中，在脈沖序列的末端有一個額外的脈沖B，其用于控制結晶結構的反向增長。
注意根據本發明的方法可有利地用在任何使用存儲介質的高速光記錄系統中，所述存儲介質包括相變型的單一記錄層或多記錄層，其中冷卻時間變成關鍵因素。在這些系統中，由于快速的寫脈沖序列，記錄過程中的冷卻時間變得較短。根據本發明的方法允許較長的冷卻周期。
本發明的另一個目的是提供一種用于執行根據本發明的方法的記錄設備。
當導言中的記錄設備的特征在于記錄設備包括用于執行根據本發明的方法中的任何一個的裝置時可實現該另一個目的。
通過下述結合附圖的對實驗結果和本發明的實施例進行的更加特定的說明，本發明的這些和其它目的、特征和優點將顯而易見，其中圖1示出一個標記和一脈沖序列，其表示用于通過對不同功率等級和持續時間的規定來對例如DVD+RW和CD-RW進行寫入標記的寫策略；圖2示出兩條曲線，其代表使用樣本號725得到的對于根據本發明的方法和已知的方法、作為DOW周期數的函數的平均抖動Javg(以％表示)；圖3示出兩條曲線，其代表使用樣本號725得到的對于根據本發明的方法和已知的方法、作為鄰近軌跡中的DOW周期數的函數的平均抖動Javg(以％表示)；圖4示出一幅曲線圖，其代表使用樣本號725得到的對于根據本發明的方法和已知的方法、作為最佳寫功率Pwo的分數P/Pwo的函數的平均抖動Javg(以％表示)；圖5示出兩條曲線51(樣本725)和53(樣本828)，其表示與使用n/2寫策略的常規脈沖的已知方法的平均抖動等級進行比較，在記錄速度為6.98m/s(2倍速)的情況下使用參考時鐘周期Tw為19.1ns得到的作為脈沖時間Tmp的函數的平均抖動Javg(以％表示)(水平虛線52和54)；圖6示出兩條曲線61和62，其代表與用于標準策略的調制(曲線62)比較使用短脈沖寫策略(曲線61)對于記錄盤樣本210得到的作為寫入過程中的記錄速度Vr的函數、在讀取過程中的寫入標記的調制深度M；圖7示出兩條曲線71和72，其表示與標準策略的(曲線72)平均抖動進行比較使用短脈沖寫策略(曲線71)對記錄盤樣本210得到的作為記錄速度Vr的函數的平均抖動Javg(以％表示)；圖8表示用于執行本發明的方法的光存儲介質的示意剖面圖；圖9示出一幅曲線圖，其代表作為激光的脈沖電流Ipulge(以％表示)的函數的MCC ML120G8-22型半導體激光器的激光功率P(以mW表示)。該激光器用于執行圖2至7所示的實驗。
圖10表示代表用于以4×DVD+RW記錄速度記錄6T標記的本發明的典型寫策略的脈沖序列。
具體實施例方式
在圖1中示出了一種用于DVD+RW和CD-RW的寫策略的例子。根據DVD+RW和CD-RW標準，在該圖中所述不同可能的功率電平和持續時間是可能的。根據該方法，以頂視圖示意性示出的具有6*Tw時間長度的標記1被記錄在存儲介質的記錄層上，這里所述的存儲介質為光存儲介質。Tw表示參考時鐘一個周期的長度。通過一脈沖序列而寫入該6*Tw標記，所述脈沖序列包括一個第一脈沖2，其后緊跟4個多脈沖3。根據本發明，多脈沖3具有脈沖持續時間Tmp＜4ns，而Tw＜40ns，且第一脈沖2具有脈沖持續時間Tfirgt≥Tmp。
下列附圖是關于在試驗用的具有相變型記錄層的光記錄介質樣本nr.725(圖2-4)、828(圖5)和210(圖8)上進行記錄。這些介質都基本上具有在圖8的說明中所述的設計。通過在圖9的說明中提到的半導體激光器來執行所述記錄。在下列附圖中，根據本發明的所有短脈沖(SP)策略是所謂的n-1策略。所有提到的n/2策略為正常的“長”脈沖(10ns)寫策略。然而，本發明還可以應用于n/2策略。
選擇n-1和n/2策略來比較短(3ns)和長(10ns)寫脈沖。對于高速DVD+RW(＞6X)，可能需要帶有短脈沖的n/2策略，所以重要的不是寫策略的脈沖數，而是脈沖長度(Tmp)。
在圖2中，平均抖動Javg(以％表示)在圖中使用已知的n/2脈沖策略標示(曲線21)為直接重寫(DOW)周期數的函數。在曲線22中，對于短脈沖n-1策略使用根據本發明的兩個參數在參考時鐘周期時間Tw為19.2ns情況下脈沖持續時間為2.7ns來示出該關系。記錄速度為6.98m/s(2倍速)。所用的介質為樣本725。注意當使用根據本發明的短脈沖策略時，直到達到平均抖動等級為15ns的DOW周期數被充分增加，即，從大約3000增加到大約10000。
在圖3中，作為DOW周期數的函數，對短脈沖策略(曲線32)和正常脈沖策略(曲線31)的熱串擾進行比較(曲線31和32)。策略參數與在圖2的曲線21和22中使用的相同。所用的介質為樣本725。所述熱串擾為軌跡x+1中的DOW周期對軌跡x中的所記錄標記的尺寸的影響，作為軌跡x+1中的DOW周期數的函數而被讀出。當軌跡x中的標記尺寸受軌跡x+1中的DOW周期的影響時，軌跡x中的標記的抖動等級將增加。通常由于標記在邊緣處的反向增長(再結晶)，標記的尺寸將減小。反向增長是由于對相變材料進行太長時間的溫升而使得非結晶標記從這種標記的邊緣開始的再結晶。在圖3中，值得注意的是就在第一DOW周期處，在軌跡x的標記中測得的抖動Javg(以％表示)出現了輕微的增加，該抖動對于兩個策略是相等的。但在這些第一周期之后，使用正常脈沖策略的Javg繼續增加(曲線31)，而使用根據本發明的短脈沖策略的Javg保持恒定并且處于低等級(曲線32) 。
在圖4中，曲線41和42表示分別用于已知的脈沖策略和根據本發明的短脈沖策略、作為最佳寫功率的分數(Pw/Pwo)的函數的Javg(以％表示)。策略參數與在圖2的曲線21和22中使用的相同。所用的介質為樣本725。注意從最佳功率偏離的范圍對于根據本發明的短脈沖策略是非常大的。這使得寫處理遠不用決定性的依賴于激光的寫功率。
在圖5中，示出了用于樣本725(曲線51)和樣本828(曲線53)的脈沖時間Tmp對Javg(以％表示)的影響。應該注意到對于樣本725，當減小脈沖持續時間時，抖動等級趨于降低。對于樣本828，當達到較低的脈沖持續時間時，抖動非常低，但趨于輕微的增加。該增加是由于該樣本的相變記錄材料的非常高的再結晶速度產生的。而且，對于樣本725(曲線52)和828(曲線54)，使用n/2策略進行記錄的平均抖動等級由虛線表示。應強調的是使用n/2策略的抖動等級表示在圖3所示的較大數量的DOW周期之后的實質增加。
在圖6中，以兩個不同的寫策略具有長脈沖長度的“標準”DVD+RW n-1策略(曲線62)和根據本發明的高功率短脈沖(SP)n-1策略(曲線61)，示出了用于高速DVD記錄盤(樣本210)的。在讀取期間記錄速度Vr對寫入標記的調制深度M的影響。DVD+RW為最近提出來的格式即所謂的可重寫數字萬用(或視頻)盤的縮寫。調制深度M定義為|Rw-Ru|/Rm，其中Rw表示從寫入標記反射的聚焦輻射束的強度，Ru表示該反射的聚焦輻射束在沒有寫入標記的地方的強度，且Rmax為Rw或Ru的最大值。通常Ru比Rw大。由于標記的反向增長，較長的脈沖(曲線62)導致較差的調制等級M。高功率SP策略(曲線61)導致記錄速度不受高調制等級的影響，直到記錄速度大于14m/s(DVD+RW＞4速，CD-RW＞12速)。為0.60的M值由水平虛線示出，其被認為是最小可接受值。
在圖7中，示出了利用兩個不同的寫策略具有長脈沖長度的“標準”DVD+RW n-1策略(曲線72)和本發明的高功率短脈沖(SP)n-1策略(曲線71)的高速DVD記錄盤(樣本210)的記錄速度(Vr)對Javg(以％表示)的影響。較長脈沖策略導致相對高等級的Javg，而高功率SP策略導致Javg等級低于9％直到記錄速度大于14m/s(DVD+RW＞4速，CD-RW＞12速)。被認為是良好值的9％等級由水平虛線表示。當使用了更加強烈的激光以允許在短脈沖中產生較高的峰值功率時或者更加敏感的記錄材料變得可利用時，超高記錄速度是可能的。
在圖8中，示出了試驗用介質725(圖2-4)、828(圖5)和210(圖6和7)的結構。在所述例子中使用的相變材料為摻入In和Ge的化學計量Sb2Te型的。所述層結構如下-0.6mm厚的聚碳酸酯(PC)基片81-由(ZnS)80(SiO2)20制成的80nm厚的介電層82-具有組分GeaInbSbcTed的13nm厚的相變層83，且0％＜a＜7％0％＜b＜10％60％＜c＜75％20％＜d＜30％-由(ZnS)80(SiO2)20制成的25nm厚的介電層84-150nm厚的Ag反射層85-0.6mm厚的聚碳酸酯(PC)基片81
所述各層是通過濺射沉積的。所述相變記錄層具有相對高的再結晶速度。
在圖9中，示出了作為脈沖電流Ipulse的函數從Mitsubishi型號為ML120G8-22的半導體激光器輸出的光學激光功率。所述激光波長為658nm。在曲線91中，脈沖的占空周期(DC)為50％。在240mA的大約85％處，激光飽和并且光學輸出功率下降。當使用37.5％的占空周期時，飽和度出現在240mA的90％等級處。當使用25％的占空周期時，不會出現飽和度并且獲得最大激光輸出功率為32.5mW。確信當使用低(例如＜1/3)的占空周期時，半導體激光器的潛在使用期限增加。
在圖10中，給出了用于寫入6*Tw標記的4×DVD+RW記錄模式、根據本發明的寫策略的例子。該例子中的多脈沖長度(Tmp)為3.2ns。第一脈沖102也具有3.2ns的脈沖寬度。4個多脈沖103具有脈沖高度Pw，而且由參考標記104表示的附加脈沖B具有小于Pw但高于Pe的脈沖高度。Pe為激光束的恒定擦除功率等級Pe。在脈沖序列的末端出現附加脈沖B以控制結晶反向增長。脈沖B的脈沖持續時間為3.2ns，且相對功率等級P/Pw為0.33。
注意上述的實施例只是示意性說明而不是對本發明的限制，且在不脫離附加權利要求的范圍的情況下，本領域技術人員可對本發明做出修改。用于執行本發明的介質的層厚和層的組成在不脫離本發明的范圍的情況下可以發生變化。尤其注意本發明并不局限于使用利用n-1或n/2脈沖的寫策略。此外，如上所述，當應用于超高速記錄系統時，本發明特別有益。
權利要求
1.一種通過用脈沖輻射束照射記錄層而在存儲介質上記錄具有n*Tw時間長度的標記的方法，n表示大于1的整數，而Tw表示參考時鐘一個周期的長度，所述存儲介質包括一具有相位可逆材料的記錄層，其在晶相和非晶相之間是可變換的，每個標記是通過脈沖序列寫入的，所述脈沖序列包括一第一脈沖，其后緊跟m個多脈沖，m表示大于或等于1且小于或等于n-1的整數，其特征在于所述多脈沖具有脈沖持續時間Tmp＜4ns，而Tw＜40ns，且第一脈沖具有脈沖持續時間Tfirst≥Tmp。
2.根據權利要求1所述的方法，其中Tfirmt＝Tmp。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中Tmp/Tw＜0.30。
4.根據權利要求3所述的方法，其中Tmp/Tw＜0.15。
5.根據權利要求4所述的方法，其中Tmp/Tw＜0.075。
6.根據權利要求1-5任何一項所述的方法，其中m具有值n-2。
7.根據權利要求1-6任何一項所述的方法，其中依靠Tw來設置所述脈沖序列中至少一個脈沖的功率。
8根據權利要求1-6任何一項所述的方法，其中依靠Tw來設置所述脈沖序列中至少一個脈沖的持續時間。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述多脈沖具有脈沖高度Pw，并且出現一附加脈沖，該附加脈沖具有小于Pw但高于Po的脈沖高度并且Po為輻射束的恒定擦除等級。
10.一種用于通過用脈沖輻射束照射記錄層而在存儲介質上記錄具有n*Tw時間長度的標記的記錄設備，n表示大于1的整數，而Tw表示參考時鐘一個周期的長度，所述存儲介質包括一具有相位可逆材料的記錄層，其在晶相和非晶相之間是可變換的，每個標記是通過脈沖序列寫入的，所述脈沖序列包括一第一脈沖，其后緊跟m個多脈沖，m表示大于或等于1且小于或等于n-1的整數，其特征在于所述記錄設備包括用于執行根據前述任何一個權利要求所述的方法的裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用于在相變型存儲介質上記錄標記(1)的方法以及記錄設備。通常，一個nT標記(1)是通過一個n－1或更少的寫脈沖序列記錄的。在慢冷卻疊層中，這將導致低質量的標記。本發明提出通過應用多脈沖(3)而增加寫脈沖序列中的多脈沖(3)之間的冷卻周期，所述多脈沖的脈沖持續時間為T
文檔編號G11B7/0045GK1630901SQ02823567
公開日2005年6月22日 申請日期2002年11月25日 優先權日2001年11月28日
發明者J·C·N·里佩斯, B·A·J·賈科布斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司