专利名称:光学存储设备的制作方法
本发明属于一种信息存储设备，更确切地说，属于光学存储设备。
智力计算技术在很大程度上取决其外部存储能力的完善。目前由于外存设备的不完善而使电子计算机的实际速度比电子计算机中计算单元的速度要慢2～3个数量级。外存设备最主要的技术指标是信息容量、记录密度、信息取出时间、信息交换速度以及信息存储的可靠性。与磁性外存设备相比，光学外存设备具有一系列的优点较大的信息容量，较高的记录密度和较高的信息存储可靠性。因此，光学外存设备比磁性外存设备有着更为广阔的前景。
在《IEEE Spectrum 1979，Vol.2，No 2，P33-38》中公开了一种光学存储设备，其中包括在光路上彼此联系在一起的可受调制的相干光源(其中包括激光器)、调制器和以密封光盘形式出现的可动信息载体(其透明内壁的内表面上涂有记录层)和信息选址单元。
但是这种光学存储设备的可靠性不高，记录密度也不高。可靠性不高是因为密封光盘的机械强度太差和在大气压力变化时其工作表面的变形所造成;而记录密度不高是因为随半径变化的记录轨迹不同而引起记录密度不一样，以及可动光学头中“乾”物镜的分辨率不高(其数值孔径不可能大于1)。
技术实质上最接近、已经取得正面结果的，要算是GB 1580398中的光学存储设备，它包括在光路上彼此联系在一起的可受调制相干光源和一个圆筒形信息载体以及其旋转驱动装置。该圆筒形信息载体是一个不透明的刚性圆筒，其外表面上涂复记录层，而在记录层的上面靠分离环再贴上一薄层透明表层作保护。于是在工作时，这个透明的简状保护表层将随刚性不透明圆筒一起旋转。为了防止大气压力变化时简状保护表层不致于变形，事先将圆筒形光学信息载体内腔与周围的介质结合在一起。
但是这种光学存储设备具有较小的记录密度和可靠性。因为用于信息记录的记录层仅仅涂复在刚性不透明圆筒的外表面上，又因为“乾”物镜只有较小的数值孔径，所以它的记录密度就受到了限制。另一方面，可靠性差是由于圆筒形信息载体的内腔与周围的环境介质没有隔绝，所以工作时本身温度相对于周围环境温度会发生改变，致使信息载体出现“呼吸”现象，于是大量的尘埃、水气、杂质就被引入内腔，沉附在记录涂层表面上，从而大大降低了读出记录信息的可靠性。这种已知设备的可靠性不高的另一个原因是，当它高速旋转时会使可动信息载体的保护园筒的表面受到损伤。
本发明的任务是建立一种光学存储设备，其结构可以提高载有信息的光束聚焦时的锐度，同时还能提高高密度记录时的记录可靠性。
所提任务的解决方案是这种光学存储设备包括在光学上彼此相联系的可受调制的相干光源和一个圆筒形信息载体以及其旋转驱动机构，在圆筒形信息载体的基体上复有记录层。在这个光学存储设备中，按照本发明，圆筒形信息载体放在一个固定不动的、其长度至少大于记录层长度两倍以上的圆柱形容器中，在它的侧壁上开有一个窗口，其中装有一个透镜，以通过可受调制的相干光;容器中充满了液体或气体介质，可以通过由可受调制的相干光源发出的光束，而这个基体上复有记录层的圆筒形信息载体还可作轴向位移。
这种光学存储设备由于利用了固定的透镜，就能改善光学系统的调试，有利于提高可调制相干光在圆筒形信息载体上聚焦的锐度。圆筒形信息载体装在固定不动的圆柱形容器中移动，这就保证了它不受污染和损伤，因此也就提高了信息存储的可靠性。透镜装在固定的圆柱形容器的侧壁上之所以必要，是因为在进行信息选址时信息载体要相对于固定容器作轴向运动。因此，圆柱形容器内腔的长度应该等于或大于圆筒形信息载体上记录层长度的两倍。
当圆柱形容器中充以气体介质时，圆筒状信息载体的轴向移动采用线性位移的电力驱动装置比较合理，这时其固定部分装在圆柱形容器的侧壁上，而运动部分至少要装在圆筒状可动信息载体的一端上。
当圆柱形容器中充以液体介质时，圆筒状信息载体作轴向移动则采用液压可逆传动更为合理，这时其活塞就是圆筒状信息载体，气缸就是圆柱形容器，工作液体就是该液体介质，而且最好采用粘度小的浸润液。
最好在圆筒状信息载体的内腔中安装至少一个不具渗透性的径向隔膜。
在圆筒状信息载体的基体上的记录涂层表面上，最好再复上一层保护层。
在这种光学存储设备中，将圆筒形信息载体封装在其中充以浸润液的圆柱形容器中，就可以增大物镜的数值孔径，从而大大提高将信息传递到记录层上的光束的聚焦锐度。此时，采用轴向液压传动来进行信息选址更为方便。在圆筒形信息载体的内部安置一个不可渗透的径向隔膜，就能增加液压阻力，提高液压传动的效率。而有了保护涂层，就可以增加圆筒状载体上记录涂层在液体介质中的工作寿命。
本发明将用下列附图通过实施例作进一步的叙述图1;本发明的光学存储设备总体剖面图;
图2本发明的光学存储设备，采用线性位移电气传动装置使圆筒状信息载体作轴向位移;
图3本发明的光学存储设备，采用在圆柱形容器中充以液体介质，采用可逆液压传动使具有一个不可渗透的径向隔膜的圆筒状信息载体作轴向位移;
图4与图3相同，但有两个不可渗透的径向隔膜的本发明的实例。
本发明的光学存储设备包括在光学上彼此相联系的可受调制的相干光源1和圆筒状信息载体2，该载体安置在固定安装的不透明材料(如金属、合金或塑料)制成的圆柱形容器中。在它的侧壁上有一个窗口4，其中固定有透镜5以便通过由受调制相干光源1发出的光。圆柱形容器3的内腔充以气体介质，例如空气。在圆柱形容器3的一端开有孔6，其上接有管道7和液压传动泵8，以使圆筒状信息载体2作轴向移动，其中圆筒状载体2就起活塞的功用，而圆柱形容器3则为气缸。
圆筒状信息载体2包括一个透明的管形基体9以使由受调制的相干光源发出来的光可以通过，其外表面10和内表面11上都复以记录涂层12(也可以仅在其中的一个表面上复有涂层12)。並且在记录涂层12的外面再复以保护涂层13。在基体9上的记录涂层12可以采用硫族化物的涂层，而保护层13则可采用金属氧化物，例如氧化铁Fe2O3。
在管形基体9的一端固定有不可渗透的径向隔膜14，其上装有一个可使圆筒状信息载体2旋转的电机转子15，而电机定子16则安置在圆柱形容器3的侧壁上，而且圆柱形容器3的长度至少大于涂在管形基体9上的记录涂层12长度的两倍。
可受调制的相干光源1，包括在光学上彼此联系在一起的激光器17、光调制器18和一个偏振分束器19。偏振分束器19的一个出口通过四分之一波片20与透镜5在光学上共轭，偏振分束器19的另一端出口则通过透镜21在光学上与光接收器22共轭。
现在研究光学存储设备的工作情况。圆筒状信息载体2连同事先制作在其上的基准轨迹以及记录在信息轨迹上的工作信息一起放入圆柱形容器3中，然后将管道7与圆柱形容器3的两端面上的孔6连接起来，以使圆筒状信息载体2可以作轴向移动。于是光学存储设备就已作好准备。该设备工作时就启动电机使圆筒状信息载体2旋转达到额定速度，而受调制相干光源1则发出相应于读出状态时的低功率的未经调制的相干光。从信息载体2上反射回来的光通量，被处在透镜5下的信息轨迹上的工作信息进行强度调制。反射光通量是先后正向和反向两次通过四分之一波片的，所以它的偏振面是旋转了90°后由偏振分束镜19出来再进入光接收器22的。在光接收器22中光信号转变成电信号，然后再进入控制单元(为简单起见图中未画出)。在控制单元中，从被读出的工作信息中取出有关处于光通量下的信息轨迹编号的信息。将这个信息同相应于给定地址的信息轨迹编号进行比较，而后再由控制单元向信息载体2的轴向移动传动装置发出向给定的信息轨迹过渡的指令。因为透镜5是固定在容器3上不动的，所以此存储设备上的信息选址就由信息载体2相对于容器3作轴向位移来保证。因此容器3的内腔的长度一定要等于或大于信息载体2上记录涂层长度的两倍。而且在必要时也应该能发出指令，将光通量由透明管形基体外表面10上的记录涂层12重新调焦在该基体内表面11上的记录涂层12上，或者与此相反。当控制单元确定所给定的信息轨迹是位于光通量之下时，开始从被读出的工作信息中取出位于透镜5之下的扇形区编号数据。在由控制单元确定光通量已导入给定地址的瞬间之后，控制单元在读出工作状态中就能实现需要查询信息的读出任务;而在记录工作状态中就能完成从控制单元输出信息的记录任务。为此，在记录工作状态时，需将记录信号送入光调制器18，並由该调制器18对激光进行强度或其它方式的调制。在此光学存储设备中，因为光通量从中通过並达到记录涂层12上的透镜5是安装在固定不动的圆柱形容器3上的，所以光学系统的调整可能很精确，因此就改善了聚焦效果。
此处，容器3能保护信息载体2不受污染和损伤，特别是由于密闭的液压系统能避免尘埃的侵入。所有这些都使本发明的光学存储设备的记录和读出可靠性大大提高。
另有一种圆筒形信息载体是密封式的光学存储设备(见图2)，为此，管形基体9的两端都用两个不可渗透的径向隔膜24，25封起来。
在这个方案中，记录涂层12只涂在能够透过从可受调制的相干光源1射来的光通量的管形透明基体9的内壁上。在隔腹24上装有线性位移电传动的运动部分26，而其固定部分27则装在圆柱形容器3的侧壁上，而且圆筒形信息载体23是由电驱动作轴向移动的。在隔膜25上还装有电机的转子28，其定子29则固定在其周围的容器3的侧壁上，而由这个电机使信息载体23得以旋转。在图柱形容器3的两个端面上也有两个孔6，但它们只是作为信息载体23轴向移动时空气得以由此出入流通之用。如图2所示这种光学存储设备其余部分的结构，与图1中的光学存储设备相似。
如图2所示的光学存储设备在工作时，因为记录涂层12只涂复在透明的管形基体9的内表面11上，所以就不必要存在过渡到另一个记录涂层去的指令了。至于其它情况，就和图1中的设备的工作情况完全相似。
另有一种可能的方案，就是利用可逆液压传动作为这个光学存储设备的圆筒形信息载体30的轴向位移驱动装置(如图3)。此时在容器3两端面的孔6上连接管道31和能反向工作的可逆液压泵32，而容器3本身的侧壁上装有透镜5，容器3中充以液体，例如低粘度的浸润液33。容器3的内部是圆筒形信息载体30，其两个端面上装有电机的转子34以使信息载体30旋转，其定子则装在容器3的侧壁上，每个定子都拥有它自己的转子34。
在不能透过发自可受调制的相干光源1的光通量的管形基体36的外表面10上涂有记录涂层12和保护涂层13，而管形基体36的内腔中固定一个不可渗透的径向隔膜37。圆柱形容器3的长度就如上述方案中说的一样，至少要有管形基体36上的记录涂层12长度的两倍。可受调制的相干光源1如同图1中的光学存储设备一样。此外，在本方案中，浸润液就是信息载体30轴向位移的液压传动的工作液，圆筒形信息载体30就是活塞，而容器3就是气缸。
本申请设备的工作情况如下在记录工作状态时，将受到记录信号调制的可见或近红外波段的光通量通过透镜5投射到密封的圆筒形信息载体30的记录涂层12上，以及按照给定的地址进行信息记录。信息的选址，是由信息载体30在容器3中绕轴旋转以及在可逆液压传动驱动下沿轴向移动而达到的。
在读出工作状态时，未受光调制器18调制的强度很弱的光通量通过透镜5投射到信息载体30上，而其运动情况如同在记录工作状态时一样。经过记录在信息载体30上的信号调制以后的光通量进入光接收器22，转变为重现的电信号。
内中放有信息载体30的圆柱形容器3中充以低粘度的浸润液33，能够提高透镜5的数值孔径。因而提高了聚焦在记录涂层12上的光通量的锐度，从而也就提高了信息记录密度。
因为本方案中信息载体30是在粘度很小的液体介质中旋转的，而这种液体与空气相比可压缩性很小，所以大大减小了在旋转时载体作径向摆动的可能。于是更能提高光通量的聚焦锐度。
另有一种方案的光学存储设备具有可逆液压传动装置，其中的园筒形信息载体38(如图4所示)是一个两端用不可渗透的径向隔膜39密封着的透明的管形基体40，其内表面11上复有记录涂层12。
如图4所示的这种光学存储设备的其它结构，是和图3中的光学存储设备相似的。信息载体38的这种结构，因为记录涂层12可以不受浸润液33的作用而能提高记录的可靠性。此外，容易受污染的透明基体40的外表面並不在透镜5的焦点上，所以实际上並不影响光学存储设备的工作。
由此可见，本发明所列举的光学存储设备的各个方案，能够提高载有信息的光通量的聚焦锐度以及相应的记录密度，並可提高其记录的可靠性。
本发明可用于计算技术领域：
、声光记录装置中或信息处理和存储系统中，其中包括计算机的外存设备。
权利要求
1.一种光学存储设备，它包括在光学上彼此相联系的可受调制的相干光源(1)和圆筒形信息载体(2，23，30，38)及使其旋转的传动装置，在圆筒形信息载体(2，23，30，38)的管形基体(9，36)上涂有记录涂层，其特征在于圆筒形信息载体(2，23，30，38)位于固定安装的圆柱形容器(3)中，其侧壁上有一窗口(4)，其中固定安装一个透镜(5)以便通过由可受调制的相干光源(1)发出的光通量，固定安装的圆柱形容器(3)中充以可透过光通量的液体或气体介质，其长度至少是圆筒形信息载体(2，23，30，38)的管形基体(9，36)上记录涂层(12)长度的两倍，而且该信息载体上还装有使其作轴向移动的传动机构。
2.如权利要求
1所述的光学存储设备，其特征在于固定安装的圆柱形容器(3)中充以气体介质时，为使圆筒形信息载体(23)作轴向移动采用的是线性位移的电气传动，其固定部分(27)安装在固定的圆柱形容器(3)的侧壁上，而其运动部分(26)则安装在圆筒形信息载体(23)两个端面中的至少一个端面上。
3.如权利要求
1所述的光学存储设备，其特征在于固定安装的圆柱形容器(3)中充以液体介质时，为使圆筒形信息载体(30，38)作轴向移动采用的液压可逆传动，其活塞就是圆筒形信息载体(30，38)，其汽缸就是固定安装的园柱形容器(3)，其液体介质即是工作液体。
4.如权利要求
3所述的光学存储设备，其特征在于采用低粘度的浸润液(33)作为液体介质。
5.如权利要求
1、3所述的光学存储设备，其特征在于在园筒形信息载体(2，23，30，38)的内腔中装有至少一个不可渗透的径向隔膜(14，24，25，37)。
6.如权利要求
1，3，5所述的光学存储设备，其特征在于在园筒形信息载体(2，23，30，38)的管形基体(9，40)上的记录涂层(12)外面复有一层保护涂层(13)。
专利摘要
一种光学存储设备，有一个圆筒形的信息载体(2)，其中有一个复有记录涂层的管形基体(9)，它放在固定安装的侧壁上开有窗口(4)的圆柱形容器(3)中。在容器(3)上的窗口(4)上装有透镜(5)，以使受调制的相干光源(1)发出的光通量可以从中通过。其中充以透明的液态或气态介质的圆柱形容器(3)的长度，至少是信息载体(2)的管形基体(9)上所复记录涂层(12)长度的两倍。圆筒形信息载体还装有使之转动和轴向移动的传动装置。
文档编号G11B7/004GK87101768SQ87101768
公开日1987年10月7日 申请日期1987年2月7日
发明者夫亚奇斯拉夫·瓦希利维奇·彼特罗夫, 阿莱克桑德·阿莱克桑德罗维奇·安托诺夫, 阿莱克桑德尔·彼特罗维奇·托卡尔, 安德里·安德里维奇·克尔米金, 夫拉迪米尔·彼特罗维奇·斯库里丁, 尼科拉·瓦希利维奇·格尔施科夫, 瓦莱里·德米特里维奇·科夫图恩, 莱奥尼德·米克哈洛维奇·加普奇恩科, 安托恩·瓦希利维奇·沃佐维克 申请人:乌克兰共和国动力模拟科学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan