ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ ИНФОРМАЦИИ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическим носителям информации на основе прозрачного твердотельного материала.
Известны различные оптические носители информации на основе прозрачных твердотельных материалов. Информация в них хранится вследствие локальной модификации исходных оптических свойств материала, например показателя преломления или коэффициента поглощения. Обычно оптические свойства модифицированы в отдельных малых областях, расположенных упорядоченно в объеме материала. Такие области являются элементарными ячейками хранения информации и называются информационными питами.
Например, известны работы, где описаны оптические носители информации, где информация хранится в информационных питах, представляющих собой области в материале с измененным показателем преломления. Материалами могут быть фотополимеры [D.A.Parthenopoulos and P.M.Rentzepis. Science 245. 843 (1989); патент США №5,289,407], фотопреломляющие материалы [Y.Kawata, H.Ueki, Y.Hashimoto, and S.Kawata, Appl. Opt. 34, 4105 (1995); H.Ueki, Y.Kawata, and S.Kawata, Appl. Opt. 35, 2457 (1996)] и иные прозрачные оптические материалы, такие как плавленый кварц, сапфир и другие [E.N.Glezer, М.Milosavljevic, L.Huang, R.J.Finlay, T. - H.Her, J.P.Callan, and E.Mazur Optics Letters, 21, 2023 (1996)].
2+
3+
2+
3+
Известны такие носители информации, информационные питы в которых представляют собой области, содержащие люминесцирующие центры. В частности, в работе [J.Qui, C.Zhu, T.Nakaya. J.Si, K.Kojima, F.Ogura, K.Hirao Appl. Phys. Lett. 79. 3567 (2001)] материалом носителя являлось силикатное стекло с примесью ионов Mn, а в качестве люминесцирующих центров использовались ионы Mn. В работе [J.Qui, К.Kojima, K.Miura, T.Mitsuyu, K.Hirao Opt. Lett. 24, 786 (1999)] в качестве люминесцирующих центров в информационных питах использовались ионы Euи Eu.
2
3
Наиболее близким по решению технической задачи к заявляемой полезной модели является патент США №7072275. опубликованный 04.01.2006, выбранный за прототип. В данном изобретении использовали носитель информации на основе монокристалла AlO с примесными ионами магния. В качестве рабочих люминесцирующих центров используются центры окраски, образованные из исходных примесных ионов магния посредством фотоионизации и последующего захвата освобожденного электрона ловушками, создаваемыми примесями. Информация в прототипе может храниться в информационных питах. представляющих собой области, содержащие люминесцирующие центры. Для мультиплексирования информации концентрация люминесцирующих центров в информационных питах в прототипе может принимать величины из дискретного набора значений (уровней). Большему числу уровней концентрации соответствует большая информационная емкость питов и. следовательно, емкость носителя информации. Повышение информационной емкости прототипа за счет увеличения числа уровней концентрации центров окраски в информационных питах ограничено отношением сигнал / шум устройства считывания информации, так как малое отношение сигнал / шум препятствует надежному различению большого числа уровней.
Общими признаками прототипа и заявляемой полезной модели являются следующие: они основаны на прозрачном материале с люминесцирующими центрами окраски.
Недостатком прототипа является его ограниченная информационная емкость, определяемая количеством уровней концентрации центров.
Задачей заявляемой полезной модели является создание оптического носителя информации на основе прозрачного материала, который обеспечивает более высокую, чем в прототипе, разрядность и плотность записанной информации.
Поставленная задача в предлагаемом оптическом носителе информации решается за счет того, что информация в нем дополнительно мультиплексирована наличием более, чем одного типа люминесцирующих центров окраски при ступенчатом изменении соотношения их концентраций.
Техническим результатом полезной модели является повышение информационной емкости оптического носителя информации.
2
3
2
3
2
3
2
3
+
+
+
+
Заявляемая полезная модель может быть реализована, например, следующим образом. Оптический носитель информации может представлять собой блок в виде диска, параллелепипеда или иной формы из кристаллического фторида лития (LiF). В данном материале могут создаваться различные люминесцирующие центры, в том числе F и F центры окраски. F центр представляет собой две смежные анионные вакансии, захватившие два электрона, и F центр представляет собой три ближайших анионных вакансии с двумя локализованными в них электронами. При возбуждении F и F центров в области полосы поглощения около 450 нм наблюдается люминесценция F центров с максимумом полосы в области 675 нм и F центров с максимумом полосы в области 538 нм.
2
3
2
3
+
+
F и F  центры окраски содержатся в информационных питах - отдельных малых областях внутри блока LiF. Причем, согласно заявляемой полезной модели, отношение концентраций F и F  центров окраски различно в различных питах. За счет этого число физических состояний материала в информационных питах больше по сравнению с использованием лишь одного рабочего типа люминесцирующих центров. Информационная емкость носителя информации, соответственно, также больше.
2
3
2
3
2
3
2
2
3
+
+
+
+
Опишем пример возможного способа записи и считывания информации. Одиночным импульсом фемтосекундного титан-сапфирового лазера, сфокусированного собирающей линзой вглубь оптического носителя информации на основе LiF. можно создать в области фокуса линзы пятно (метку) из F и F  центров окраски с определенным соотношением их концентраций. Общая концентрация центров окраски при этом зависит от энергии лазерного импульса. Перемещая оптический носитель информации относительно фокуса линзы и периодически повторяя лазерные импульсы, можно создать множество таких пятен. Далее выполняется изменение соотношения концентраций F и F  центров окраски в пятнах путем, например, их облучения сфокусированным излучением лазера с длиной волны около 450 нм достаточно высокой интенсивности. При этом Р центры разрушаются и их концентрация снижается относительно концентрации F  центров. Степень снижения концентрации F центров зависит от времени действия и интенсивности излучения данного лазера. Таким образом формируются информационные питы с различным соотношением концентраций F и F  центров. Информационные питы могут размещаться в объеме среды любым определенным способом, в том числе многослойно для увеличения информационной емкости носителя.
2
2
3
+
Для считывания информации можно последовательно облучать информационные питы сфокусированным излучением лазера с длиной волны около 450 нм с достаточно малой интенсивностью, при которой не происходит разрушение F центров. При этом будет иметь место люминесценция F и F  центров с максимумами полос около 675 нм и 538 нм соответственно. При этом, с помощью специального устройства, способного спектрально-селективно детектировать две данные полосы люминесценции, информация может быть извлечена из информационных питов и преобразована в электрические сигналы.