在光學數據存儲介質中記錄數據的方法和光學數據存儲介質技術

根據本發明專利技術的一個方面，提供了在光學數據存儲介質中記錄全息數據的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光學數據存儲介質：(a)熱塑性聚合物基質、(b)潛在酸發生劑、(c)非線性敏化劑和(d)包含潛在發色團的反應物。所述方法進一步包括：(ii)用干涉圖案照射所述光學數據存儲介質的體積單元，所述干涉圖案包括具有足以引起上能級三線態能量從所述非線性敏化劑轉移到所述潛在酸發生劑的波長和強度的入射輻射，由此產生酸，其中所述潛在酸發生劑對所述入射輻射基本沒有響應。所述方法另外包括：(iii)使至少一種受保護的發色團與所產生的酸反應以形成至少一種發色團，由此引起在所述體積單元內的折射指數變化；和(iv)在被照射的體積單元內產生對應于所述干涉圖案的折射指數變化，由此產生可光學讀取的數據。本發明專利技術還提供了光學數據存儲介質。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及在光學數據存儲介質中記錄數據的方法。更詳細地講，本專利技術涉及在全息存儲介質中記錄微全息數據的方法。
技術介紹
全息存儲為其中將數據表示為全息圖的光學數據存儲，這些全息圖為由兩束光在光敏介質中交匯產生的三維干涉圖案的圖像。更詳細地講，參考光束與含數字編碼數據的信號光束的疊加在介質體內形成3-D干涉圖案，從而導致改變或調制光敏介質的折射指數的化學反應(記錄或寫入步驟)。該調制將來自信號的強度和相位信息記錄為全息圖。該全息圖可在后來通過將存儲介質暴露于單獨參考光束而重新得到，其中參考光束將與存儲的全息數據相互作用以產生與用來存儲全息圖像的初始信號光束成比例的再現信號光束 (讀取步驟)。對全息數據存儲更新近的研究已集中于用于記錄數據的按比特方式(bit-wise)方法，其中信息的每個比特(或幾個比特)由定域于介質內的微體積以產生反射讀取光的區域的全息圖所代表。這樣的定域體積全息微反射器可在介質的整個體積中布置成多個數據層。非常需要能適應按比特方式的數據存儲方法的材料，因為用來讀取和寫入這類材料的設備目前已有市售或易于通過改造易于購得的讀寫設備而提供。然而，存儲按比特方式的全息數據的常規方法使用線性光敏材料或對光化學變化敏感而不依賴于入射輻射的功率密度(強度)的材料。這些線性材料在寫入和讀取條件下也對光化學變化敏感。此外，在按比特方式方法中，各層中數據的讀取和記錄不可避免地導致相鄰層暴露于該記錄/讀取輻射。因此，使用線性材料的記錄/讀取按比特方式的全息介質的常規方法可能在記錄/讀取期間在介質中導致非故意的擦除或數據丟失。因此，需要在全息存儲介質中記錄數據而在寫入步驟期間不影響其他數據層的方法。另外，對于記錄全息數據的按比特方式的方法，需要具有單獨的寫入和讀取條件，以使得讀取步驟不會不利地影響所記錄的數據。
技術實現思路
根據本專利技術的一個方面，提供了在光學數據存儲介質中記錄全息數據的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光學數據存儲介質(a)熱塑性聚合物基質、(b)潛在酸發生劑、(C)非線性敏化劑和(d)包含潛在發色團的反應物。所述方法進一步包括(ii)用干涉圖案照射所述光學數據存儲介質的體積單元，所述干涉圖案包括具有足以引起上能級三線態能量從所述非線性敏化劑轉移到所述潛在酸發生劑的波長和強度的入射輻射，由此產生酸，其中所述潛在酸發生劑對所述入射輻射基本沒有響應。所述方法進一步包括(iii)使至少一種受保護的發色團與所產生的酸反應以形成至少一種發色團，由此引起在所述體積單元內的折射指數變化；和(iv)在所述被照射的體積單元內產生對應于所述干涉圖案的折射指數變化，由此產生可光學讀取的數據。根據本專利技術的另一方面，提供了在光學數據存儲介質中記錄全息數據的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光學數據存儲介質(a)熱塑性聚合物基質、(b)潛在酸發生劑、(C)非線性敏化劑和(d)包含受保護的二苯甲酮的反應物。所述方法進一步包括(ii)用干涉圖案照射所述光學數據存儲介質的體積單元，所述干涉圖案包括具有足以引起上能級三線態能量從所述非線性敏化劑轉移到所述潛在酸發生劑的波長和強度的入射輻射，由此產生酸，其中所述潛在酸發生劑對所述入射輻射基本沒有響應。所述方法進一步包括(iii)使多種受保護的二苯甲酮與所產生的酸反應以形成多種羥基二苯甲酮，由此引起在體積單元內的折射指數變化，和(iv)在被照射的體積單元內引起對應于干涉圖案的折射指數變化，由此產生可光學讀取的數據。根據本專利技術的又一方面，提供光學數據存儲介質。所述光學數據存儲介質包含(a)熱塑性聚合物基質；(b)能夠吸收具有足以引起上能級三線態激發的波長和強度的入射輻射的非線性敏化劑；(b)能夠在從非線性敏化劑三線態激發時產生酸且對所述入射輻射基·本沒有響應的潛在酸發生劑；(d)包含潛在發色團的反應物，其中至少一種潛在發色團能夠通過與所產生的酸反應形成至少一種發色團，由此引起在所述光學數據存儲介質中的折射指數變化。在一些實施方案中，多種潛在發色團能夠針對各種所產生的酸形成多種發色團。本專利技術的其他實施方案、方面、特征和優勢對于本領域的普通技術人員而言將從以下詳述、附圖和隨附權利要求書中顯而易見。附圖說明參考附圖閱讀以下詳細描述時，本專利技術的這些和其他特征、方面和優勢將得到更好的理解，在整個附圖中，相同的符號表示相同的部分，其中圖IA為線性敏化劑對光化輻射的響應的圖示；圖IB為非線性敏化劑對光化輻射的響應的圖示；圖2為光學存儲介質的橫截面視圖，示出了如果介質包含線性敏化劑的話光化輻射的影響區域及如果介質包含非線性敏化劑的話光化輻射的影響區域；圖3為示意性能級圖，示出了表現出反飽和吸收的非線性敏化劑的上能級三線態Tn激發態吸收和所致的能量轉移。圖4為根據本專利技術的一個實施方案合成PEl敏化劑的合成方案的示意圖；圖5為根據本專利技術的一個實施方案合成tBOC-聚合物的合成方案的示意圖；圖6為根據本專利技術的一個實施方案合成MOM-聚合物的合成方案的不意圖；圖7為根據本專利技術的一個實施方案在樣品中記錄的代表性全息圖陣列的讀取掃描。具體實施例方式如在下文詳細論述，本專利技術的實施方案包括適合使用按比特方式方法在光學數據存儲介質中記錄全息數據的方法。所述光學數據存儲介質包含熱塑性聚合物基質、非線性敏化劑、潛在酸發生劑和潛在發色團。所述非線性敏化劑能夠將三線態能量轉移到潛在酸發生劑且隨后只有在入射輻射具有大于閾值的強度時才產生酸。所產生的酸與潛在發色團反應形成引起在介質內的折射指數變化的發色團。然而，潛在酸發生劑和潛在發色團分別地對入射輻射沒有響應，且如果強度低于閾值，非線性敏化劑也沒有響應。因此，所述介質理想地呈現出對入射輻射的非線性響應，即，對于強度低于閾值的入射輻射，折射指數沒有變化，且在高于閾值時，折射指數變化顯著。有利地，雖然只有用具有超過閾值的強度的入射輻射才可記錄進這類介質中，但所記錄的數據可用具有低于閾值的強度的入射輻射重復且基本無破壞地讀取。另外，所述方法有利地允許以按比特方式在多個層中記錄全息數據，而不會不利地影響記錄在其他層中的數據。另外，本專利技術的實施方案包括通過化學擴增以按比特方式記錄全息數據的方法。根據本專利技術的一些實施方案，對于各種所產生的酸，多種潛在發色團轉化成引起介質中的較大折射指數變化的發色團。因此，所述方法有利地允許雖然利用較少光子或較低功率密 度，但量子效率(QE)為I或更大。在整個說明書和權利要求書中使用的近似語可用于修飾任何定量表述，這些表達可容許在不導致其相關的基本功能發生變化的條件下進行改變。因此，由術語例如“約”修飾的值不限于所指定的精確值。在有些情況下，近似語言可對應于用于測量所述值的儀器的精密度。除非上下文另外明確規定，否則在以下說明書和權利要求書中使用的單數形式包括復數個討論對象。如本文定義的如對于光學透明基材或光學透明材料應用的術語“光學透明”指所述基材或材料具有小于I的吸光率。也就是說，至少10%的入射光在約300納米-約1500納米的至少一種波長下傳輸過該材料。例如，當構造為具有適合在全息數據存儲介質中使用的厚度的膜時，所述膜在約300納米-約1500納米的至少一種波長下顯示出小于I的吸光率。本文使用的術語“體積單元”指總體積的三維本文檔來自技高網...

【技術保護點】
在光學數據存儲介質中記錄全息數據的方法，所述方法包括：(i)提供包含以下各物的光學數據存儲介質：(a)熱塑性聚合物基質、(b)潛在酸發生劑、(c)非線性敏化劑和(d)包含潛在發色團的反應物；(ii)用干涉圖案照射所述光學數據存儲介質的體積單元，所述干涉圖案包括具有足以引起上能級三線態能量從所述非線性敏化劑轉移到所述潛在酸發生劑的波長和強度的入射輻射，由此產生酸，其中所述潛在酸發生劑對所述入射輻射基本沒有響應；(iii)使至少一種受保護的發色團與所產生的酸反應以形成至少一種發色團，由此引起在所述體積單元內的折射指數變化；和(iv)在所述被照射的體積單元內產生對應于所述干涉圖案的折射指數變化，由此產生可光學讀取的數據。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：A·納塔拉延，E·P·博登，D·V·戴羅夫，E·M·金，陳國邦，V·K·帕魯楚魯，V·P·奧斯特羅弗霍夫，M·J·米斯納，J·E·皮克特，P·J·麥克羅斯基，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：