2012年11月14日13:38
富士膠片公司開發出了利用雙光子吸收熱量的新型光盤記錄方式，現已確認可實現每層25GB的記錄密度，與藍光光盤（BD）相同，並且該技術有可能實現多達20層的多層化。利用該技術可生產出雙面、總容量為1TB的光盤。富士膠片提出了“2015年之前投產”的目標。
此次開發的新型記錄技術有兩大特點，分別是（1）未來有可能通過一張光盤實現15TB的容量、（2）有望實現與磁帶同等的低成本。
便於實現多值化和多層化
首先，關於第一個特點，此次的記錄方式利用了適於實現多層化的雙光子吸收現象（圖1）。由於伴隨雙光子吸收產生的反應可以限定在激光焦點的較小范圍內，因此可以增加記錄層的數量。
過去也曾有過利用雙光子吸收現象的研發案例，但此次富士膠片發布的技術的新穎之處在於，在雙光子吸收現象中組合使用了“熱模式記錄”方式。熱模式記錄利用的是照射高能量密度的激光后，瞬間提高記錄材料的微區溫度，由此產生不可逆變化。照射過激光的部分會形成凸形的記錄標志（圖2）。此次的實証採用了Ti/S激光器（405nm、76MHz、2psec），光學系統的開口數（NA）為0.85。
圖1：雙光子吸收的原理 圖2：通過SEM拍攝到的凸形的記錄標志
基於此次方式的記錄元件由可通過激光照射形成凸形記錄標志的記錄層，以及其下層的UV硬化樹脂層和上層的粘著材料層構成（圖3）。記錄的數據可通過檢測記錄層和粘著材料層的表面反射光量強度變化來讀取。由於凸形記錄標志會引起表面散射和衍射，反射率低於未記錄部分，具有“High-to-Low極性”（雙值），因此記錄的部分可利用該特性進行調制。另外，記錄層和UV硬化樹脂層的折射率基本相同，因此表面不會產生反射。
而且，通過改變照射激光的照射時間，還可以控制凸形記錄標志的高度，從而可實現多值化。富士膠片存儲介質業務部存儲介質研究所主任研究員北原淑行表示，“目前只是根據有無凸形實現了2值化，但還有可能通過4級控制實現4值化（記錄容量達兩倍），甚至通過8級控制實現8值化（記錄容量達到三倍）”。
另外，此次的雙光子吸收材料還擁有較高的光透射率。採用記錄層達到20層的試制品進行實測時，創造了光透射率高達87％的記錄（圖4）。北原稱，根據該測量結果推測，“100層也可維持約50％的透射率” ，而現行的藍光光盤在“記錄層達到4層后，透射率就會降至65％左右”。
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圖3：雙光子吸收材料的構造，以及因激光照射時間而產生的凸形的高度變化 |
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圖4：光透射率的比較 |
北原表示，根據以上結果推測，富士膠片“將來有可能實現容量為25GB/層×3倍（8值）×100層×2倍（雙面）＝15TB的光盤”。
成本僅為HDD硬盤的1/3
關於第二個特點低成本，富士膠片通過“Web涂布法”制作記錄層、UV硬化樹脂層和粘著材料層，並將其粘合在一起，從而簡化了制造工藝。而藍光光盤在制作時必須在每一層反復進行旋壓覆蓋和濺射。北原還介紹了新型記錄方式的優勢，他說：“採用傳統工藝制造4層藍光光盤需要147秒，而按照我們的方式，構筑8層也隻需58秒。”（圖5）
存儲介質方面，主要是HDD硬盤和磁帶之間的競爭。HDD硬盤的成本較高，但訪問時間僅為幾毫秒﹔磁帶的訪問速度不如硬盤，但包括應用在內的成本僅為HDD硬盤的1/3左右。因此，HDD硬盤通常用於小容量特定文件的保存管理用途，而磁帶通常用於以高傳輸速度備份大容量數據的用途。而對於此次的雙光子吸收光盤，富士膠片存儲介質業務部的長田善彥強調說，“實現了與磁帶同等的低成本，而且訪問時間短”，訪問時間在幾百毫秒∼幾十毫秒左右。
雙光子吸收光盤的實用化課題是再生信號的反射率僅為0.5％，而藍光光盤為20％，是其40倍。北原表示，現已通過與藍光光盤相同的編碼方式17PP確認了讀寫結果，今后“希望在驅動器廠商的協助下，推進開發工作”（圖6）。
圖5：制造方法的比較 圖6：17PP方式下的讀寫結果
另外，此次開發產品使用的粘著材料層得到了日本琳得科公司的大力協助。
富士膠片預定在“2012年國際廣播電視設備展（Inter BEE 2012）”上，以展板形式展示此次的成果。（日經技術在線！ 供稿）
