以色列Mempile与光盘厂商MemoryTech合作试制出了容量超过300GB的光盘。该光盘通过利用双光子吸收效果，使0.6mm厚的透明光盘拥有了100个记录层。Mempile已于2007年2月底，面向以色列的AV设备厂商进行了记录和播放演示。
以色列Mempile与光盘厂商MemoryTech合作试制出了容量超过300GB的光盘。该光盘通过利用双光子吸收效果，使0.6mm厚的透明光盘拥有了100个记录层。Mempile已于2007年2月底，面向以色列的AV设备厂商进行了记录和播放演示。
Mempile基于双光子吸收技术的超高容量光盘
目前DVD及新一代光盘采用的多层化技术，是通过提高记录层下方铺设的反射膜的光透过率，使激光到达下方的记录层。记录层越多，抵达最下层的激光强度越弱。因此，最多只能实现10～20层。而且，由于光盘需要逐层形成记录层，还存在制造成本较高的问题 。
与此相比，Mempile公司通过采用名为双光子吸收的非线性光学效果实现了多层化。双光子吸收是指记录层的组成分子通过同时吸收两个光子，出现材料结构变化、发出荧光的现象。因为响应性的高低与入射光强度的平方成正比，所以响应可以限制在激光的焦点位置。由于记录材料本身的光透過性较高，与使用反射膜的传统方法相比，可以增加记录层的数量。
Mempile公司通过提高记录材料的灵敏度，将上下记录层的间隔缩小到了5～6μm。这样，0.6mm厚的记录材料可以容纳100个记录层。记录、读取全部采用红色激光。记录时利用的是双光子吸收效果引起的记录材料变化，播放时则利用该效果引发的绿色荧光进行读取。
该光盘将首先争取在3年内用于企业的数据存储，未来在数字AV设备和消费电子产品中的应用也将被纳入视野范围。今后，Mempile公司还将把1mm厚光盘的记录层增加到200层，并将每层的容量提高到与DVD相同的5GB，争取使容量达到1TB。
由于该光盘将会进入消费电子市场的领域，可以说正好与专注于专业用途的全息记录相反。因此，Memplie从开发初始阶段就以“如何以低成本制造光盘”为目标，进行材料及光盘构造的设计。2004年该公司邀请著名光盘厂商MemoryTech合作开发，估计也是看中了MemoryTech所拥有的制造成本削减技术。
为将这种光盘应用于消费电子产品，Mempile与MemoryTech都做出了哪些努力呢？ 记者浅川直辉就此采访了Mempile的首席技术官Ortal Alpert和Mempile董事长兼前MemoryTech的CTO首席技术官胜浦宽治。
Mempile的首席技术官Ortal Alpert
贵公司是如何看上双光子吸收效应的？
Alpert：沿用现行的光盘技术，通过多层化来扩大容量是有极限的。此前，有很多公司都尝试过蓝光光盘的多层化，而最终可实现的层数最多也就6～8层。并且制造成本高，不实用。
如果使用我们的技术，可将层数陡增到200层。因为采用双光子吸收效应，不仅可以省去各层的反射膜，还可以减轻上下记录层间的串扰。同时，还可以将光盘的制造成本控制在与DVD相当的水平。
我们的技术采用与DVD相同的红色激光来记录播放信号。每层容量为基本与DVD相当的水准——5GB。每层5GB，200层的话，就可以达到1TB容量。
此前也有人做过采用双光子吸收的光盘研究，但距实用化还相当遥远。贵公司是如何实现300GB容量的？
Alpert：最重要的是我们自主开发了记录材料，不仅记录时、播放时也应用了双光子吸收原理。
此前的研究大部分是应用双光子吸收效应来记录凹痕（Pit），而播放时，则读取凹痕的反射率或折射率，大多采用单光子。而我们的技术，在播放时也采用双光子吸收效应来激发记录材料，读取记录材料发出的荧光。通过在播放时也采用双光子吸收，可大幅减轻上下层信号的干扰。
这样，上下记录层的间隔可缩至5μm。使厚1.2mm的媒体能够拥有200层以上的记录层空间。
请具体介绍一下所开发的记录材料。
Alpert：在介绍材料之前，先具体解释一下记录播放的原理。双光子吸收效应的记录和播放都采用波长645nm的红色激光。记录数据时，利用高强度激光照射记录材料。这样，焦点周围就可会产生双光子吸收现象。这时，记录材料所吸收的是与2个645nm的光子、即相当于紫外光的323nm的光子能量，然后激发。这样，记录材料的分子结构出现不可逆性变化，形成容易发射荧光的结构。
播放时，采用照射强度比记录时小得多的红色激光。这样。记录材料吸收2个光子后激发，发出荧光。荧光的波长由于斯托克斯位移（Stokes shift)大幅偏离323nm，在绿色对应的510nm～515nm出现峰值。然后通过检测该荧光的强度来读取信号。
我们之所以能够通过双光子吸收实现记录和播放，是因为利用计算机模拟重新设计了拥有最佳吸收范围和荧光波长的分子。具体来说，成功避免了分子发出的荧光的波长范围与媒体吸收的紫外光波长范围和红色激光波长范围的重叠。当荧光的波长接近吸收范围时，荧光就会被媒体吸收，从而无法读取荧光。相反，荧光波长接近红色激光时，漫反射的红色激光就会变成播放信号的噪 声。
与MemoryTech的合作开发是如何分工的？
胜浦：与MemoryTech结成战略性合作伙伴关系是在3年前。我们的光盘技术定位于民用产品, MemoryTech向我们提出了便于降低制造成本的光盘制造方法。合作的成果就是此次的试制光盘。
MemoryTech的提案是与DVD一样，采用将2枚厚0.6mm的底板粘合在一起的方式。底板粘合方式具有光盘因温度变化而发生的形变较小、可以缩短制造周期降低制造成本等优点。制造技术的难度也比HD DVD-ROM低一些。能以与DVD基本相当的成本进行制造。
我们公司开发的记录物质是将能够产生双光子吸收的分子和异丁烯系聚合物的支链结合而生成的 一种材料。该物质可直接用射出成型机制造成0.6mm的底板。对水和化学物质都有很强的防御能力。在室温下信息可保存200年。
此次的试制光盘是把1枚0.6mm的底板作为记录材料，另一枚0.6mm的底板用聚碳酸酯形成，然后将其粘合在一起而成。使用该光盘，总共在108层写入了信息。最初试制时仅达到了106层，作为日本人希望达到108层。于是请求对方“再试一次”，最终实现了这一目标。
在双光子吸收技术中，由于各记录层不形成岸（Land）和沟(Groove)，很难实现寻道伺服和聚焦伺服。此次的技术是如何克服这一难点的？
胜浦：我们的记录播放装置，除记录播放用红色激光外，为实现寻道伺服还采用了红外激光。记录有寻道伺服信号的层设置在粘合部分，即从光盘表面算起0.6mm处。这两种激光的光轴相重合，从一个物镜射出。
关于垂直方向（深度）的聚焦伺服，是通过融合现有技术和新开发的技术实现的。因为我们与合作企业签订了保密协议（NDA），在此不能公布详细技术内容。
实现双光子吸收的另一个难点在于记录用激光的输出功率。此前的研究中，由于记录材料的灵敏度过低，如果不把激光做成脉冲状来提高输出功率的话，就难以实现记录。
Alpert：使用脉冲输出方式的飞秒激光装置，作为面向民用产品的技术不够现实。我们此次试制的装置，采用了专门订制的可稳定振荡的固体激光。
胜浦：我们认为使用半导体激光元件来实现双光子吸收是非常可能的。不过，为此可能需要开发比现行DVD记录用红色激光器的输出功率更高的激光器。
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