НОСИТЕЛЬ ОПТИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ Российский патент 2000 года по МПК G11B7/24 

Изобретение относится к прямой оптической записи информации с использованием фотоиндуцированных процессов в диэлектриках и может быть использовано при разработке оптических регистрирующих материалов, применяемых в дисках памяти для воспроизведения звука и видеоизображений, а также для разработки оптических методов обработки и записи информации при создании оптических регистрирующих материалов.

Известны носители оптической записи на основе ЩГК с центрами окраски [1-3] . Запись информации связана с присутствием или отсутствием центра с принадлежащими ему полосами поглощения.

Недостатком известных носителей является то, что фотохимические процессы создания и разрушения центра окраски должны быть полностью обратимыми, что труднодостижимо в реальных условиях.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются носители оптической записи на основе ЩГК с центрами окраски, обладающими анизотропными свойствами [4] . В этом решении запись и считывание информации связаны не с изменением концентрации активных центров, а с оптическим изменением их ориентации. Накопленная информация связывается с дихроичным поглощением центра.

Недостатком этого решения является необходимость поддерживания кристалла при низкой температуре. Процесс записи, считывания и хранения осуществляется при 77 K.

Целью настоящего изобретения является повышение рабочей температуры записи и хранения информации до комнатной. Поставленная цель достигается тем, что носитель оптической записи на основе щелочногалоидного кристалла выполнен из фторида лития с N_C-центрами окраски.

Отличительными признаками предлагаемого решения по сравнению с прототипом является следующее: щелочногалоидный кристалл; тип центра окраски. Анизотропные свойства сложных центров окраски в ЩГК известны, новым является обнаружение их у центров окраски с высокой термической и оптической устойчивостью. При этом достигаются следующие положительные эффекты:
1) упрощаются условия записи, считывания и хранения информации;
2) повышается надежность сохранности информации при длительном хранении (свыше трех лет);
3) в схеме считывания информации за счет возможности использования двулучепреломления при измерении улучшается соотношение сигнал/шум.

В результате проведенного исследования было установлено следующее.

1. В кристаллах LiF, облученных ионизирующим излучением, при последующем воздействии УФ (ультрафиолетового) излучения образуются N_C-центры окраски, имеющие максимум полосы поглощения 543 нм. N_C-центры представляют собой массив из трех F-центров, то есть F₃₁ - центр, лежащий в плоскости (100) в конфигурации равнобедренного треугольника.

2. Воздействие на кристалл LiF с N_C-центрами поляризованным светом, спектрально согласованным с N_C-полосой, приводит к появлению дихроизма. На фиг. 1 приведены зависимости оптической плотности от длины волны, характеризующие дихроизм в области N_C-полосы поглощения LiF, вызванной облучением в N_C-полосе поглощения поляризованным светом с EII <010>. Дихроизм наблюдался вдоль <001> и вдоль <010>, но не обнаруживался при наблюдении вдоль направления <100>. Дихроизм возникал при облучении светом как при 77 K, так и при комнатной температуре.

3. В образцах с наведенным дихроизмом N_C-полосы обнаружено двулучепреломление. Двулучепреломление наблюдалась в спектральном диапазоне 480-850 нм. Наибольший эффект проявлялся в красной области на длине волны 620 нм.

4. N_C-центры LiF оптически и термически устойчивы. Их разрушения не наблюдалось при нагреве кристалла до 50^oC.

Пример.

Носитель, представляющий собой щелочногалоидный кристалл LiF N_C-центрами окраски, использовался для записи информации, которая осуществлялась поляризованным излучением от генератора второй гармоники АИГ:Nd³⁺ лазера при комнатной температуре. Запись происходила вследствие селективного фоторазрушения N_C-центров определенной ориентации. В кристаллах с N_C-центрами, обесцвеченных излучением от генератора второй гармоники АИГ:Nd³⁺ - лазера, возникало двойное лучепреломление, что позволяло осуществлять считывание информации как в полосе поглощения λ_m 543 нм) по пропусканию светового сигнала определенной поляризации, так и по двойному лучепреломлению в области 600-700 нм.

На фиг. 2 представлены схемы считывания при использовании света, совпадающего с N_C-полосой по спектральному составу (А) и при использовании света спектрального состава из области экстремального значения дисперсии N_C-центров (Б): I и II - коллимированные световые пучки, C - кристалл с записанной информацией, P - поляризаторы, D - датчики. Заштрихованная область - область кристалла, в которой в результате воздействия лазерного излучения возникает дихроизм. Улучшение соотношения сигнал/шум в данной схеме возможно модификацией схемы записи, когда параллельно идет запись информации в двух ортогональных поляризациях. Вместе с тем улучшение отношения сигнал/шум возможно и без усложнения схемы записи путем применения явления двулучепреломления (схема Б). Дисперсионная кривая для данных центров имеет экстремум в области 610-640 нм, поэтому наиболее эффективно применение света из этой спектральной области.

В данной схеме датчиком регистрируется только пучок, проходящий через заштрихованную область - через область воздействия поляризованного лазерного излучения. Величина сигнала в этом случае пропорциональна Δn•d, где Δn- разность коэффициентов преломления, а d - толщина кристалла. Величина сигнала, проходящего через необработанную область, равна нулю. Вследствие этого в данной схеме отношение сигнал/шум достигает очень большого значения даже при слабых сигналах и будет в основном определяться шумом приемного тракта.

N_C-центры в LiF устойчивы при комнатной температуре. В то же время процесс считывания информации по схеме 2 не приводит к резонансному взаимодействию излучения с N_C-центрами окраски, поэтому потери информации исключены. Измерения, проведенные как непосредственно после записи, так и по истечении трех и более лет хранения не показали изменений в полученных данных.

Разрешающая способность LiF:N_C как регистрирующей среды обусловлена распределением центров окраски в объеме кристалла и может быть ограничена техническими параметрами записывающей и считывающей аппаратуры.

Сравнение полученных результатов показало что в случае прототипа запись информации осуществляется при 77 K. При хранении информации необходимо поддержание кристалла при низкой температуре.

Таким образом, цель изобретения достигнута: для носителя оптической записи на основе щелочногалоидного кристалла с центрами окраски получено повышение рабочей температуры записи и хранения информации до комнатной.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при разработке оптических дисков памяти для постоянного хранения информации, при разработке оптических дисков для записи звуко- и видеоинформации. Кроме записи и хранения дискретной информации, возможно применение монокристаллов LiF с N_C-центрами для голографической записи информации. Измеренная Δn = 10^-5, что не является пределом и может быть повышена увеличением концентрации N_C-центров.

Источники информации
1. Справочник по лазерам. Под ред. А.М. Прохорова. Т.II, с. 382-383.- М. : Сов. радио, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР N 1157571, кл. G 11 B 7/00, 1985.

3. В.А. Архангельская. Фотохромные кристаллы с центрами окраски как оптические регистрирующие среды. - Успехи научной фотографии. Т. 20, c. 45-54, 1980 г.- М.: Наука.

4. I.Scheider. Informatiom Storage Using the Anisotropy of Color Centers in Alkali Halide Crystals. - Appl. Opt. 1967, vol. 6, N 12, p. 2197-2198 - прототип.

Использование: в технике прямой оптической записи информации с использованием фотоиндуцированных процессов в диэлектриках, при создании оптических регистрирующих материалов, в оптоэлектронике, голографии. Сущность изобретения: носитель оптической записи на основе щелочногалоидного соединения с центрами окраски выполнен из фторида лития с N_C-центрами окраски. Такое решение использует анизотропные свойства центров окраски в щелочногалоидных кристаллах. Предложенный носитель оптической записи обладает высокой термической и оптической устойчивостью, что обеспечивает большую длительность хранения информации и не требует использования глубокого охлаждения при записи и хранении информации. 2 ил.

Носитель оптической записи на основе щелочногалоидного соединения с центрами окраски, отличающийся тем, что он выполнен из фторида лития с N_C-центрами окраски.