本发明涉及一种存储媒质，该媒质通过吸收光而产生的热效应记录数据。特别是，本发明是针对可记录的光盘，它包括一层用于将某一波长的光通过记录光盘反射出去的金属反射层。 光学数据存储媒质包括范围很广的材料和信号机制，还包括在媒质制成前就在其中进行记录（“只读”）的媒质，数据能直接记录于其上并变为永久性固定（一次性写入）的媒质，以及能在其上记录、消除和再记录（“可清除”）的媒质，光学信号一般有三类：反射、透射和吸收。这些信号可以通过多种方法产生，包括：形成突起的媒质，在该媒质中，凹点（或突起）在媒质的若干层中形成;光密度变化材料（诸如那些在吸收光后发生光密度变化的照相底片、光致抗蚀剂和光聚合物）;相变材料（在吸收光后从结晶状态变为非结晶状态，或者相反）;磁-光材料（在磁场下进行局部加热以改变磁化方向来记录信号）;以及烧蚀薄膜（其中，所记录的图型引起光的幅度调制）。
这些技术中很多都是热-光记录的例子，其中，来自激光器的光被聚焦成在媒质内一特定深度处的小地、通常是受衍射限制的点。聚焦的光的能量加热这个点，形成起数据存储作用的变化。
媒质的构造随着记录于其上的信号的类型而变化，或者取决于制作期间制入其结构的信号。光学媒质一般是多层结构。烧蚀媒质形成一单层的聚合物层，它可以覆盖一金属反射层。形成突起点的媒质具有多层结构。也包括一金属的反射层。
包含吸收能力不同的层的光学数据存储媒质的例子如公开号为136070、公告日为1985年4月3日、标题为“用于在媒质上记录数据的可清除的光学数据存储媒质及其制造方法和装置”（光学数据公司）的欧州专利申请以及与本发明一起提交的申请号为、发明人为B·克拉克，J·法恩根和R·格法、受让人姓名与本发明的受让人姓名相同的、标题为“基片入射记录用的光学数据存储媒质”的美国专利申请。在这些媒质里，二进制的光学数据成凹点或突起出现在原来是平整的反射面上，该反射面可以是反射率不同的两个层间的部分反射交界面，或者是全反射面，例如一金属膜片。
将染料-聚合物技术应用于记录媒质是供在光学重放机，诸如小型光盘（R）音频唱机、激光显示（R）视频重放机和小型光盘-只读存储器计算机系统上重放之用。这些应用要求媒质对于重放激光的波长具有大于70%的吸收，波长一般为780nm。市场上供应的预先记录的光盘用铝，偶而也用金真空淀积或溅射在记录的信息上来满足这种要求。试验的、可记录的染料-聚合物媒质也有使用铝或金的，不论工作原理是烧蚀还是形成突起。然而，这两种类型的染料-聚合物媒质对于金属反射层有不同的要求。
在烧蚀媒质中，当聚合物层由于记录激光的作用而被除去时，金属层上正好与聚合物相同的区域也必需被除去。这是为了保证反射的未记录的记号和已记录的记号的差别大到足以被重放系统探测出来而必需的。同时除去聚合物层和金属层，更容易探测到已记录的区域和未记录的区域的差别。
由于使用铝和金，困难也随之出现，因为在一般条件下，要除去金属反射层以及聚合层，需要一极高的温度。控制反射层的熔融是困难的。另外，如果除去金属层，爆破会造成破碎的边缘。
在形成突起的媒质里，当聚合物层变形时，金属层必需通过由记录激光在两层结构中产生的力同时变形。该形变必需大到足以使突起能被重放系统探测到。在这种方式里，铝和金要变形也是困难的。
计算机模型表明，在聚合物层里记录光束的焦点处的温度在一般记录条件下是大约800℃。因为反射层与焦点有一小的间距，当然，反射层里的温度稍许低些。在先有技术的反射层里通常使用的金属（它们用于只读媒质）对这些温度是不够敏感的，在实现好的反射率所必需的厚度时，情况尤其是如此。因此人们必需使用强度更高的光束以便在反射层里得到足够的能量来记录一记号。
由于一般在光记录器里使用的半导体激光二极管的功率有限，并且它的使用寿命高度取决于在工作时间发出的功率，所以强烈要求降低媒质的功率要求。
本发明揭示一种新颖的光学数据存储媒质，它克服了先有技术的缺点。该媒质包括一个由在接近或低于聚合物层在常规记录条件下记录期间所达到的峰值温度的温度下软化或熔融（或既软化又熔融）的合金或元素金属（在这里统称为金属材料）形成的反射层。反射层相应地在记录温度下软化或熔融。
符合这样的描述的材料既能满足用作烧蚀媒质系统也能满足形成突起的媒质系统的反射层的要求。使用了这些材料做的反射层，使反射层爆破或变形所需要的温度较低。因此，对半导体激光二极管的功率要求也相应降低。同时，还保持了金属材料的高反射性能。这就保证在反射层处或邻近反射层处有足够的能量以获得所要求的形变。
根据本发明的记录数据的功能层可以用在两种类型的染料-聚合物媒质，即烧蚀媒质和形成突起的媒质之中。在每一种系统里，除了聚合物层以外，还有一个邻近聚合物层的金属反射层。
在形成突起的媒质里，媒质层包括一个膨胀层，一个保持层，以及一个反射层。
膨胀层是由一种吸收记录光束波长的光的材料形成的。膨胀层仅部分吸收此波长，因此使得记录光束有可能两次通过。吸收程度是可以变化的，但是一般说来，两次通过的吸收约等于或大于40%时可得到最好的结果。膨胀层至少能部分透过清除光束波长的光。虽然透过率也可以在很宽的范围内变化，但在大多数应用中，对这一波长的透射至少为约60%时可得到最好的结果。两次通过的吸收大约为50%时有助于在膨胀层里建立一几乎恒定温度的材料柱。消除了单次通过记录在膨胀层里发生的高的热梯度，这改善了记号的形成和记号的清晰度。
有一类膨胀层是高热膨胀系数膨胀层，特别是在与媒质中的其它层作比较时是如此。膨胀层材料在环境温度下呈橡胶状态，具有高的弹性系数，使它在记录期间很容易膨胀而不超过它的膨胀上限。在室温时，膨胀层材料的温度高于其玻璃转变温度，玻璃转变温度最好低于30℃。
保持层具有一些有别于膨胀层的特性。保持层吸收清除光束波长的光，这两束光的波长不同，彼此互不重迭。保持层对清除光束波长的吸收最好至少为40%。此外，保持层材料最好透射约60%的记录光束波长的光。
保持层材料具有一高于环境温度的玻璃转变温度。该温度可以低于膨胀层在记录期间所达到的温度。然而，在通过吸收来自记录光束的光直接加热保持层时，就并无这样的要求。当温度高于材料的玻璃转变温度时，材料是橡胶状的，具有足够高的弹性，足以使它变形到与在膨胀层里形成的变形的轮廓相一致而不超过其弹性极限。
反射层用于将光反射回去穿过膨胀层以便记录和数据探测之用。因而反射层是高反射的，在记录和读出期间，它最好反射至少约85%的射于其上的光。反射层也是可变形的，使它能与代表记录的数据的突起的形状一致，以便散射光。
存储媒质还可以包括一个在突起的下面的保持层，以保护它们避免由于与外界物体接触而受损伤。保护层的特征是它非常柔软。由此，它可变形而使得突起可以突到它里面。此外，该柔软的层与膨胀层、保持层和反射层相比是比较厚的，使突起不会突出到保护层的外表面。保护层最好还有高的导热性，使得它能起散热片的作用，以便在突起形成后就使保持层快速冷却。
各层在基片中是这样排列的：膨胀层邻近基片、保持层和反射层在膨胀层远离基片的一面上。基片本身是由一种基本上许可记录波长、读出波长和清除波长的三种光完全透射的、刚性而透明的材料制成。基片有足够的厚度和刚性，以提供媒质结构上的完整性，并且不因膨胀层里的膨胀力所产生的压力而变形。由于基片的刚性，膨胀层通过吸收记录光束所产生的热膨胀向离开基片的方向伸突，在这样的层次排列中，如上所述，突起伸突到保持层和反射层里，引起它们变形。
通过降低使金属膜层变形所需要的温度，能够降低半导体激光二极管所需要的功率，与此同时仍保持高反射的性能。因此，金属层是由一种熔点低于200℃的、在室温下是软性的和有展性的合金或元素金属构成的。反射层所达到的最佳温度与来自邻近的聚合物层的热传导有关。该最佳温度稍高于或稍低于金属的熔点。
本发明使用低熔点的合金或元素金属作反射层。纯净的铟产生良好的结果。然而，在某些情况下，铟的大颗粒结构不能产生最佳的结果。在重放时有噪声。当铟与其它材料组合时，就得到一种细颗粒的结构，可降低或消除噪声。一种最好的组合是铟加上铋，基熔点下降到大约为150℃。一种铋与其它金属，诸如锡、镉或铟之类的易熔合金导致熔点在所要求的范围内。
在本发明里用作反射层的材料在有利的记录条件所要求的温度范围（大约等于或低于800℃）里软化或熔融（或既软化又熔融）。这些覆盖层具有所要求的热-机械性能。另外，它们不因氧化或使用而污染或显示不希望有的光学性能的恶化。
两层次的形成突起的染料聚合物媒质的一个特有的优点是如在申请号为136070、公告日为1985年4月3日、标题为“用于在媒质上记录数据的可清除的光学数据存储媒质及其制造方法和装置”（光学数据公司）的欧洲专利申请以及与本发明同时提交的、申请号为 的上面所提到的美国专利申请里所描述的那样，可以通过加热保持层来清除信息。信息的清除要求金属层的表面与染料聚合物覆盖层一起回复到其初始的平整状态。因此在突起被清除光束清除时金属必需或者是软性的和有展性的且牢固地附着在邻近的聚合物层上，或者是熔融的，以便能在聚合物层上重新恢复其平整的金属表面。本发明的材料保证得到这样的结果。
在通过记录激光的作用而除去聚合物层的烧蚀媒质里也包括一个金属反射层，它位于聚合物层上与记录光束入射面相反的面上。这就保证了反射回去的未记录的表面和已记录的区域之间有足够的差别以被重放系统所探测出来。通过降低爆破该金属膜层所需要的温度，能够降低对烧蚀媒质的功率要求而同时保持金属的高反射的性能。
各层的吸收性能可由常规的方法取得，最好是通过选用染料或颜料来吸收相应的波长。对目标波长的要求并不是很严格的，而是视可以购得的激光器的类型而定。波长一般选择得使记录波长和清除波长不同并且不相重迭。然而，各个层之间可以在吸收特性方面有些重迭。例如，在形成突起的媒质的保持层里的染料可以稍许吸收记录波长。这将导致在记录以及清除期间可以直接加热保持层;市场上能购得的激光波长一般为680nm、780nm和840nm。可使用的染料或颜料的例子有尼格罗辛兰、苯胺兰、考科油（calce oil）兰、佛青兰、亚甲兰氯化物、单星兰、孔雀绿奥泽雷脱（Ozalate）、苏丹黑BM、雪利康（Tricon）兰、麦克洛莱克（Macrolex）绿G、DDCI-4和IR26。
各层用常规工艺方法结合在一起。相邻的层最好相互间光学耦合，使其本上所有通过一层的光都能进入邻近的一层。反射层是一个例外，它反射入射于其上的光的大部分。
本发明的媒质可按照常规工艺方法制造。由此各层可以依次地覆盖在基片上。可使用的技术的例子有如刮刀散布法、旋转涂层法和金属蒸汽淀积法等。
上文所述主要是为了对本发明给予说明，对于本技术领域里的技术人员来说，显而易见，对这里所述的材料、它们的具体排列、以及各种系统参数可以引入种种变化而并不背离本发明的范围和精神实质。