CN1918643B - 基于窄带光学性质的新颖光存储材料 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了全息存储介质(60)，该存储介质包括基体和能进行光致变化的染色材料。数据可用一种波长的光写入全息存储介质，而用不同波长的光读取。

Description

基于窄带光学性质的新颖光存储材料
背景技术
本发明公开的内容涉及使用光存储介质储存数字化数据。更具体地说，本发明公开的内容涉及基体中分散有光学吸收材料的全息存储介质(holographic storage medium)。该窄带材料曝光时，进行光致变化，使其折射率显著改变。 
在表面存储现象的基础上，光学数据存储技术已有很大程度的进展。举例来说，在一种最常见的光存储器格式，压缩光盘或CD中，数据以细微改变的形式编码到记录介质表面上。数据用光学装置(通常为激光器)读取，这类似于磁性介质中记录的数据可用磁头读取，或者乙烯基类介质中记录的数据可用唱针读取。但是，不同于乙烯基类记录，在光存储器中，数据通常以数字化方式存储。 
CD技术以及关联的大容量格式数字化视盘，或者DVD，以只读格式为出发点，数据以金属化微小纹孔形式储存于基体表面上。继只读格式之后，不久就出现可记录和可再写的体系。例子包括：磁光体系，其中磁畴取向使被反射的聚焦光束改变极化旋转方向；相变化体系，其中介质可局部晶态或非晶态，每种状态反射率不同；染料-聚合物体系，其中用大功率照射来改变介质反射率。在所有以表面存储为基础的光学数据存储系统中，各比特数据占据存储介质中的一个特定物理位置。因此，光学介质数据密度受记录光点最小尺寸的物理限制条件限制。由于认识到以表面为基础的格式所赋予的局限性，所以人们努力研发多层体系。这种体系由于把以表面为基础的存储技术应用于各个层，这些各个层然后结合而形成多层介质，从而提高了数据密度。这种工艺方法需要制造专门的异质分层记录介质，其复杂性很快地随层数而增加。由于这些复杂性，市售多层DVD光存储介质提供不超过两个数据层，并进入预录制格式。快释Blu光技术(Thesoon-to-be-released Blu-Ray technology)也支持多层，但它由于母版制作和数据格式复制方面的困难，只能以可记录介质形式存在。 
替代传统以表面为基础的存储系统的途径是体积存储技术，其中存储介质的全部体积都用来增加数据容量。体积储存的两种最常见的工艺方法 是多层和全息。多层方法相似于多层CD/DVD方法，二者区别仅在于，数据写入和恢复(retrieved)使用对聚焦光束敏感性不同的光学现象来进行，通过焦点的深度变化可以在不同的介质深度上编址。该方法消除了制造多层和装配多层的复杂性，而且排除了层数的限制，使之仅随光学系统聚焦能力而变。 
另一方面，全息存储借助于三维干涉图形，将数据储存在介质的整个体积中。在全息记录工艺流程中，来自两种光束的激光器光线，一种参比光束和一种容纳编码数据的信号束，在感光全息介质的体积中相遇。两种光束叠合的干涉图形导致全息介质的折射率改变或者调制。介质中的调制可用来记录信号的强度和相位信息。然后，使存储介质仅被参比光束辐照，以此来恢复记录强度和相数据。参比光束与所存储的全息数据相互作用，并产生重建信号束，该重建信号束与用来存贮全息图像的起始信号光束成比例。有关常规体积全息存储的信息参见例如美国专利US 4,920,220、5,450,218和5,440,669。此外，体积全息存储器的非破坏性读取，还可利用不同的记录阶段和读取阶段波长来实现。参见美国专利US 5,438,439。 
通常，体积全息存储通过将数据并行地在阵列上或者在容纳1×106或更多比特的“页”上写入全息介质来实现。一般而言，每个比特被储存成全部全息存储介质体积中给定点上引起指数调制的干涉图样的一部分，因此，以单个比特的空间“位置”来表达是毫无因果关系的。代之，每个比特可以被认为吸收了总指数调制的一小部分。所以，能支持大的指数变化的存储介质，可以在全息介质体积中通过角代码、波长代码、相代码或者相关的多路复用技术存贮多页。 
任何全息存储体系的核心部分是介质。早期的全息存储实证使用入射光在其中能够产生折射率变化的无机折光晶体，例如铌酸锂。指数变化应归于光子所致产生电子和后续的捕捉电子，这导致感应内电场，该内电场最终通过线性电光效应改变指数。但是，这些材料的效率较低，需要大晶体才能觉察到明显的影响。更近期的研究工作已经导致有机聚合物的开发，这些有机聚合物由于光诱导的聚合过程而能够承受大的指数变化。这些材料被称为光聚合物，它们最重要的共同之处是以阳离子开环聚合(CROP)为基础。利用化学放大的形式，已经相对于铌酸锂显著地改进了这些材料的光灵敏度和效率。但是，由于指数改变以光聚合为基础，所以该材料必须 以有效的小部分单体形式的介质开始，这使得该材料的稠度为凝胶状，并对环境条件高灵敏。最终，有机材料的使用导致折衷牺牲稳定性和环境敏感性，来改进效率和光灵敏度。 
为了使体积全息数据存储成熟为可行的数据存储方案，体系和存储介质必须加以研制，以使操作较简单、工本低廉而且坚固实用。在这方面的努力中，首先是研制一种既有效率又对光灵敏、此外还稳定，而且对环境条件如温度和湿度较不敏感的材料。 
材料研制之外要补充的是，同时要努力使给定的一套物质参数的读取-写入系统最优化。 
发明概述 
本发明提供全息存储介质，该介质包括基体，该基体中含有光学性质局限于狭窄波长谱区的染色材料(dye material)。本发明一方面提供全息存储介质，该介质包括光学透明基体、能进行光致变化并嵌入所述光学透明基体中的光化学活性窄带染色材料，以及所述染料的至少一种光化产物。光学透明基体中所含的光化产物在基体中形成图案，以提供至少一种包括在所述全息存储介质中的光学可读数据。 
本发明另一种方面涉及一种全息存储介质制备方法。本发明又一方面涉及一种将数据存入全息存储介质的方法。 
附图说明
图1为写入数据用的数字化全息存储装置示意图(图1(a))和读取所存数据的装置示意图(图1(b))。 
图2为写入平面波全息图衍射效率设置(diffraction efficiency setup)的描绘示意图(图2(a))，以及测量衍射光的描绘示意图(图2(b))。 
图3为代表性染料分子曝光前后的吸收和关联折射率谱的图解。左侧阴影区示明写入波长带，右侧阴影区示明该读取波长带。 
图4为用来表征本发明公开内容中掺杂染料的聚碳酸酯的全息平面波特征化体系描绘示意图。 
图5为按照本发明公开内容所制备掺杂染料的聚碳酸酯的平面波全息记录测量图解，图中显示介质中衍射光的振荡行为。 
图6为0°时在1.5mm厚本发明公开内容所述掺杂染料的聚碳酸酯中角度选择性测量的图解。图7为在按照本发明公开内容所制1.5mm厚掺杂染料的聚碳酸酯介质中测量130平面波角复用全息图(130 plane-waveangle-multiplexed holograms)的图解，该图显示M/#介于1.1和1.5之间。图8为在按照本发明公开内容所制1.5厚掺杂染料的聚碳酸酯介质中测量150平面波角复用全息图的图解，该图显示m/#约为2。 
发明详述 
本发明提供用于全息数据存储和恢复的光学数据存储介质。这类全息存储介质包括基体和具有窄带光学性质的染色材料，该窄带光学性质在一些重要特征基础上进行选择并利用，这些重要特征包括：改变染色材料曝光时折射率的能力、光引起变化的效率，以及染料最大吸收和用于存储及/或读取数据所要求的某种或某些波长之间的差距。本发明公开内容提供一种储存数据的方法，该方法以递级方式(graded fashion)(连续的正弦变化)而非不连续分段方式来局部改变染色材料折射率并最终以所引起的变化作为衍射光学的要素。通常，所用的染料分子为光化学活性窄带染料。光化学活性窄带染料可描述为具有光学吸收共振现象的染料分子，该光学吸收共振现象以最大吸收相关的中心波长和谱宽(最大值一半时的总宽度，缩写为FWHM)小于500nm为特征。此外，该光化学活性窄带染料分子当以吸收范围内的波长曝光时，还能进行光引起的化学反应。这种反应可为光分解反应，例如氧化、还原或者断键，形成较小组分，或者分子重排如巧移位重排，或者加成反应，其中包括周环环加成(pericyclic cycloadditions)。 
本发明所公开全息存储介质中所用的基体可包括任何一种具有足够光学性能如低散射、低双折射率以及所考虑采用波长下可以忽略损耗的材料，以使全息存储材料中的数据可读。一般而言，任何一种呈现这种性质的塑料都可用作基体。但是，所用的塑料应当能经受住工艺参数(例如掺杂染料及涂覆涂层或后续的覆层以及模塑成型为最终格式)以及后续储藏条件。合适的塑料包括玻璃态转化温度约100℃或更高的热塑性塑料，优选约150℃或更高的热塑性塑料。在一些具体实施方案中塑性材料的玻璃态转化温度大于约200℃，例如聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、包括上述塑料中的至少一种的组合，和其他塑料。 
这类合适塑性材料例子的包括，但不局限于，非晶态和半晶态的热塑性材料和组合物，例如：聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃(包括但不限于，线型和环状的聚烯烃，其中包括聚乙烯、氯化聚乙烯、聚丙烯等等)、聚酯、聚酰胺、聚砜类(包括但不限于氢化聚砜等等)、聚酰亚胺、聚醚砜、ABS树脂、聚苯乙烯(包括但不限于氢化聚苯乙烯、间同和无规立构的聚苯乙烯、聚环己基乙烯、苯乙烯-共-丙烯腈、苯乙烯共-马来酸酐等等)、聚丁二烯、聚丙烯酸酯类(包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯-聚酰亚胺共聚物等等)、聚丙烯腈、聚缩醛、聚苯醚(包括但不限于那些由2，6-二甲苯酚和与2，3，6-三甲基酚的共聚物衍生出来的聚苯醚等等、)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯和聚偏二氯乙烯。 
在一些具体实施方案中，用于本发明公开内容中所用作为基体的塑料是由聚碳酸酯制成的。聚碳酸酯可以是芳族聚碳酸酯、脂族聚碳酸酯，或者包括芳族结构单元和脂族结构单元的聚碳酸酯。本说明书中使用的术语“聚碳酸酯”、“聚碳酸酯组分”以及“包括芳族碳酸酯链单元的组分”，均包括具有通式(I)所示结构单元的组分。 
Figure S04841412420060811D000051
优选的是，R1为芳族有机基团，更优选的是通式(II)所示的基团： 
-A1-y1-A2-  (II) 
式中，A1和A2各为单环二价芳基，Y1为桥基，该桥基具有0、1或2个将A1同A2分开的原子。在一个示例性具体实施方案中，1个原子将A1同A2 分隔开。这类基团的例证性非穷举示例有-O-、-S-、-S(O)-、S(O)2-、-C(O)-、亚甲基、环己基-亚甲基、2-乙叉、异丙叉、新戊叉、环己叉、环十二烷叉、环十五烷叉、金刚烷叉等等。在另一种实施方案中，没有原子将A1同A2 分隔开，例证性实例是联苯基双酚(biphenol)(OH-苯-苯-OH)。桥基Y1可为烃基或饱和烃基，例如亚甲基、环己叉或异丙叉或芳桥基。 
聚碳酸酯可藉助只有一个原子分隔A1和A2的二羟基化合物的反应来制备。这里所用的术语“二羟基化合物”例如包括下列通式(III)所示的双酚化合物： 
Figure S04841412420060811D000061
式中，Ra和Rb各自分别代表卤原子或单价烃基；p和q各自分别代表0到4的整数；Xa代表式(IV)所示基团中的一个基团： 
式中，Rc和Rd各自分别代表氢原子或单价的直链烃基或环烃基和Re 是二价烃基。相宜二羟基化合物的一些例证性非穷举示例包括二元酚和二羟基取代芳香烃，例如美国专利U.S.4,217,438A中用名称或结构式(通式或特定结构式)公开的那些二羟基化合物。可由结构式(III)代表的这类双酚化合物的特殊例子，其非穷举列表包括下列化合物：1，1-双(4-羟基苯基)甲烷、1，1-双(4-羟基苯基)乙烷、2，2-双(4-羟基苯基)丙烷(以下简称“双酚A”或“BPA”)、2，2-双(4-羟基苯基)丁烷、2，2-双(4-羟基苯基)辛烷、1，1-双(4-羟基苯基)丙烷、1，1-双(4-羟基苯基)正丁烷、双(4-羟基苯基)苯基甲烷、2，2-双(4-羟基3-甲基苯基)丙烷(以下简称“DMBPA”)、1，1-双(4-羟基-叔丁基苯基)丙烷、双(羟基芳基)烷烃如2，2-双叉(4-羟基3-溴代苯基)丙烷、1，1-双(4-羟基苯基)环戊烷、9，9′-双；双(4-羟基苯基)芴烷、9，9＇-双(4-羟基-3-甲基苯基)芴烷、4，4＇-联苯基双酚以及双(羟基芳基)环烷如1，1-双(4-羟基苯基)环己烷和1，1-双(4-羟基-3-甲基苯基)环己烷(以下简称“DMBPC”或“BCC”)等，以及包括上述双酚化合物中的至少一种双酚化合物的组合。 
在另一种实施方案中，上列结构式(III)中的Xa可为C6-C20芳基。在一些实施方案中，芳基可被一些基团取代，这些基团包括(但不局限于)烷基、芳基、酯、酮、卤化物、醚，以及这些基团的组合。 
如果希望用的是碳酸酯共聚物而不是均聚物，也可用由两种或两种以上不同二元酚或二元酚与二醇、羟基或酸封端的聚酯、二元酸、羟基酸或脂族二酸的共聚物经聚合反应所生成的聚碳酸酯。一般，有用的脂族二酸具有约2至约40个碳。优选的脂族二酸为十二双酸。多芳基化合物和聚酯-碳酸酯树脂或其共混物也可使用。 
不但支链聚碳酸酯也可用，而且直链聚碳酸酯和支链聚碳酸酯的共混物也可用。聚合时，添加支化剂可制备支链聚碳酸酯。支化剂是众所周知 的，可包括至少含有三个官能团的多官能有机化合物，该等官能团可为羟基、羧基、羧酸酐、卤代甲酰以及包括至少一种上述支化剂的混合物。 
具体的例子包括1，2，4-苯三酸、1，2，4-苯三酸酐、1，2，4-苯三酰三氯、三-对-羟基苯基乙烷、靛红-双酚、(1，3，5-三((对-羟基苯基)异丙基)苯)、(4(4(1，1-双(对-羟基苯基)-乙基)α，α(二甲基苯甲基)酚))、4-氯甲酰邻苯二甲酸酐、1，3，5-苯三酸、二苯酮四羧酸等，以及包括至少一种上述支化剂的组合。以基体的总重量为准计，支化剂可以约0.05％(重量)至约2.0％(重量)的水平添加。支化剂和制备支链聚碳酸酯的例子，在美国专利US 3,635,895和4,001,184中已予记叙。在本发明中，所有类型的聚碳酸酯端基都有可能。 
优选的聚碳酸酯是以双酚A为原料制得的，其中A1和A2各为对-亚苯基，Y′为异丙叉。优选的是，聚碳酸酯的重均分子量约为5,000至约100,000原子质量单位，更优选约10,000至约65,000原子质量单位，最优选约15,000至约35,000原子质量单位。 
如上所述，聚碳酸酯材料含有染色材料。聚碳酸酯组合物也可包括不同的、通常掺入树脂组合物中的添加剂。这样的添加剂例如为热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、增塑剂、抗静电剂、脱模剂、辅助树脂、发泡剂等，以及上述添加剂的组合。 
适宜的聚碳酸酯例子为Lexan
Figure 048414124_0
，它可从通用电气公司(General ElectricCompany)市购而得。 
在另一个具体实施方案中，可用聚醚酰亚胺作基体。这样的材料为本领域技术人员所知，其中包括例如Ultem
Figure 048414124_1
，这是无定形的热塑性聚醚酰亚胺，可从通用电气公司市购而得。 
数据存储介质的生产，可先用能充分混合不同前体的常规反应容器，例如单螺杆型或双螺杆型挤塑机、捏和机、混料机等使基体材料成形。 
挤塑机应该维持足够高的温度，使基体材料前体熔化，但不使之分解。就聚碳酸酯而言，例如可用约220℃至约360℃的温度，优选约260℃至约320℃。同样地，应该控制挤塑机中的停留时间，使得分解减到最低程度。可用约达2分钟(min)或更长的停留时间，优选约达1.5min，尤其优选约达1min。在挤塑成所需形状(一般为球粒、片、网等)之前，可任选过滤混合物，例如熔融过滤及/或利用网组等等，除去不合乎需要的杂质或分解产物。 
一旦塑料组合物已制造完毕，可用不同的模塑技术及/或处理技术使其 形成基体。合适技术包括注塑成型、薄膜流延、挤塑、压塑、吹塑、模冲等。一般，视所需光学性质而定，基体厚度从不足100微米至数厘米或更厚范围之内的任何值。 
如上所述，本发明公开内容中的全息存储介质含有充分散布、起数据存储作用的材料。优选的是，这种数据存储材料是具有窄带光学性质也即窄带吸收共振的染料。另外，这种染料进行了显著改变其吸收特性的光致反应。因此，本发明公开内容中所用的染色材料考虑到了由于与窄带吸收共振中光致变化有关联的折射率色散(refractive index dispersion)而引起的折射率变化增大。 
本发明公开内容中所用的光化学活性窄带染色材料，优选为那些当接受一定“写入”波长的光照射时能进行不可逆化学变化、消除窄带染料所表现吸收带的有机染料。由光化学活性窄带染料与具有这种“写入”波长的光相互作用所产生的一种或多种光化产物，一般表现出全然不同于照射前染料所表现的吸收谱(多种吸收谱)。由染料与写入波长光相互作用所产生的染料中这种不可逆化学变化，使染料分子结构产生相应变化，从而生成“光化产物”，该光化产物可为裂解型光化产物或重排型光化产物。染料分子结构的这种改变和同时发生的(一种或多种)光化产物相对于起始窄带染料的光吸收特性变化，产生基体内部折射率的重大变化，这种变化可在单独的“读取”波长下觉察到。本发明公开内容中所用的窄带染色材料，由于振动强度保持不变，也即因为吸收局限于窄光谱区，还倾向于具有强的光学特性，当曲线下面的面积(振动强度)不变时，吸收更强烈。 
正如所提到的那样，本发明公开内容使用能进行光致变化的窄带染色材料，该光致变化包括光分解(例如氧化或脱色)或者光致分子重排。与开/关响应相反，这种窄带材料能够支持对光强的线性响应。在光分解的情况下，这种窄带吸收材料在光存在下发生分解。因此，这种材料的强吸收共振消失，正如相关的折射率色散那样。结果是一种永久性的光致变化。就分子重排而言，结果几乎相同，但是代替分解的是，分子重排导致或长或短波长的吸收变化。因为这些工艺使用强窄带吸收的染色材料，存在强烈的相关折射率变化，该变化同时随吸收而改变。 
在一种供选择的具体实施方案中，这种窄带材料能进行光致变化，例如物理传递，其中染色材料附在另一个在光存在下能进行空间扩散的分子 上。在这种情况下，高浓度的这种窄带材料可在光强度较大的区域内聚集。 
这种染色材料可用于如上所述的基体中，例如聚碳酸酯或者聚醚酰亚胺基体中。这种窄带材料进行大的折射率变化。这些窄带材料可支持多路波长光学数据存储(wavelength multiplexed optical data storage)，以增大数据密度。 
本发明公开内容中所用的这种窄带染色材料适用于客-主系统，窄带染色材料在其中为客体，而基体为主体。在一些具体实施方案中，这种窄带染色材料同聚合物主体一起溶于溶剂，生成溶液。薄膜可由该溶液以旋转涂覆法来制备。在另一个具体实施方案中，薄膜可用刮涂法、基体浸渍法和喷雾法来形成。含有窄带染色材料的适宜聚合物基体材料有时被称为“掺杂聚合物”。这样的掺杂的聚合物可用多种工艺技术来制备，例如上面提及的溶剂流延法。在一种具体实施方案中，这种掺杂聚合物还可以用这样的方法来形成：将窄带染色材料溶于液态单体中，此后在这种染料的存在下，将单体加热或光反应聚合成其中均匀分散了光化学活性窄带染料的光学透明基体材料。 
在另一个具体实施方案中，这种窄带染色材料可与聚合物基体化学结合。这种染料可通过在参与聚合的染料分子上包含反应性取代基而连接到聚合物基体上。适宜的取代基包括简单的醇、胺、羧酸酯(盐)及其他各种反应性官能团，例如氯甲酸酯。产物聚合物包括附加于聚合物上的染料。这种染料可被结合到聚合物链的主链中，或者作为链终止剂附着于聚合物链。适宜的聚合物例如包括双酚A聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、丙烯酸脂聚合物，例如PMMA、聚砜、聚酰胺等。使用时，薄膜和盘都可用上面关于客-主系统所述的方法来成形。 
优选的是，这种散布于整个基体中的染色材料包括有机染料，该有机染料至少具有两个由桥双键连接的芳香环。这样的材料为本领域技术人员所知，它们包括茋、茋衍生物(包括扩展茋(extended stilbenes))、偶氮及其他染料分子，例如有机非线性光学(NLO)材料。现已意外发现，本发明公开内容中的在连接至少两个芳香环的桥双键的邻位具有至少一个硝基的染料分子，尤其适合用作光可改性的染色材料。具有邻-硝基的染料分子的芳香环还可包含其它吸电子基团，一般为氰基或者另外的硝基。 
另外，染色材料中的另一个芳香环，优选包含给电子基团，例如伯胺、 仲胺或叔胺，优选的是叔胺；芳氧基；烷氧基；羟基；或者无机或有机的酚盐。在一些具体实施方案中，多个电子给电子取代基如这些基团的组合也可能存在于环上。 
虽然，醛和酮也可以起电子受体的作用，以及单纯的烷基起供体的作用，但是这些基团通常效果较差，而且可能在任何一个环上都不发生重大变化。视取代基结构以及这种基团是否具有网络供电子(donating)或者吸电子(withdrawing)效应而定，可以把其他的含硫化合物和含氮化合物，或者作为受体或者作为供体包括进来。 
优选的是，本发明公开内容中所用的有机染料是硝基茋或硝基茋衍生物。正如所指出的那样，硝基茋染料分子中的一个芳香环具有在桥双键邻位上的硝基。适宜的硝基茋衍生物包括4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋、4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋、4-羟基-2′，4′-二硝基茋和4-甲氧基-2′，4′-二硝基茋。这些染料已合成制得，而且已经在反应物与产物的化学性质及其活化能及熵因子方面研究了这种染料的光致重排。J.S.Splitter及M.Calvin，″ThePhotochemical Behavior of Some o-Nitrostilbenes，″J.Org.Chem.，vol.20，pg.1086(1955)。更近的研究集中在利用光致变化引起的折射率调制，将波导写入用染料掺杂的聚合物中。McCulloch，I.A.，″Novel Photoactive NonlinearOptical Polymers for Use in optical Waveguides，″Macromolecules，vol.27，pg.1697(1994)。 
另外的官能团(其可取代在硝基茋衍生物上)包括，具有1至6个碳原子的烷基如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等，其中尤其优选的是具有1至4碳原子者，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基等。烷氧基、芳基及芳烷基也可在按本发明公开内容使用的硝基茋上取代。 
凡有使用之处，烷基可包括羟烷基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、烷氧基羰基烷基、羧基烷基、卤代烷基、烷酰氧基烷基、氨基烷基等。 
在一些具体实施方案中，烷基优选具有共轭给电子基团的取代基例如烷氧基、烷基氨基、二烷基氨基、氨基等。 
这种羟烷基的例子包括烷基部分中具有1至6个碳原子的羟烷基，例 如羟甲基、2-羟乙基、1，1-二甲基-2-羟乙基、3-羟丙基、4-羟丁基、2-羟丁基、1-羟戊基、6-羟己基等。 
这种烷氧烷基的例子包括在烷基部分和烷氧基部分各具有1至6个碳原子的烷氧烷基，例如甲氧基甲基、甲氧基乙基、甲氧基丁基、乙氧基己基、乙氧基甲基、丁氧基乙基、叔丁氧基己基、己氧基甲基等。 
这种烷基氨基烷基的例子包括那些烷基部分中具有1至6个碳原子的烷基氨基烷基，例如甲基氨基甲基、乙基氨基甲基、己基氨基甲基、乙基氨基乙基、己基氨基乙基、甲基氨基丙基、丁基氨基丙基、甲基氨基丁基、乙基氨基丁基、己基氨基丁基、甲基氨基己基、乙基氨基己基、丁基氨基己基、己基氨基己基等等。诸如羟乙基氨基之类的取代烷基氨基属于此处所定义″烷基氨基″之意。此外，正如在染料与聚合物化学结合的情况下那样，在窄带染料须与组成光学透明基体的聚合物化合情况下，这种羟乙基氨基还可在窄带染料上起有用取代基的作用。 
这种二烷基氨基烷基的例子包括那些烷基部分中具有1至6个碳原子的二烷基氨基烷基，例如二甲基氨基甲基、二乙基氨基甲基、二己基氨基甲基、二乙基氨基乙基、二己基氨基乙基、二甲基氨基丙基、二丁基氨基丙基、二甲基氨基丁基、二乙基氨基丁基、二己基氨基丁基、二甲基氨基己基、二乙基氨基己基、二丁基氨基己基、二己基氨基己基等等。 
这种烷氧基羰基烷基的例子包括那些在烷基部分和烷氧基部分都具有1至6个碳原子的烷氧基羰基烷基，例如甲氧基羰基甲基、甲氧基羰基乙基、甲氧基羰基己基、乙氧基羰基甲基、乙氧基羰基乙基、丙氧基羰基甲基、异丙氧基羰基甲基、丁氧基羰基甲基、戊氧基羰基甲基、己氧基羰基甲基、己氧基羰基丁基、己氧基羰基己基等等。 
羧烷基的例子包括那些烷基部分中具有1至6个碳原子的羧烷基，例如羧甲基、羧乙基、羧丁基、羧己基、1-甲基2-羧乙基等等。 
卤代烷基的例子包括具有1至6个碳原子、由1至3个卤素原子取代的烷基，例如一氯甲基、一溴甲基、一碘甲基、一氟甲基、二氯甲基、二溴甲基、二碘甲基、二氟甲基、三氯甲基、三溴甲基、三碘甲基、三氟甲基、一氯乙基、一溴乙基、一碘乙基、一氟乙基、二溴丁基、二碘丁基、二氟丁基、氯己基、溴己基、碘己基和氟己基。相宜的卤代烷基还包括芳基卤。 
烷酰氧基烷基的例子包括烷酰基部分具有2至6个碳原子、烷基部分具有1至6个碳原子的烷酰氧基烷基，例如乙酰氧基甲基、2-乙酰氧基乙基、丙酰氧基甲基、1-己酰氧基-2-甲基戊基等等。 
烷氧基的例子包括那些具有1至6个碳原子的烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等等。此外，视需要而定，这些烷氧基还被卤素原子、氨基、羟基、羧基、烷酰氧基等取代，如上作为烷基的取代基所提及者。 
芳基的例子包括诸如苯基、萘基、蒽基、菲基等之类的基团。 
芳烷基的例子包括那些烷基部分具有1至6个碳原子的芳烷基，例如苄基1-苯乙基、3-苯丙基、4-苯基丁基、5-苯基戊基、6-苯基己基等等。 
除了上述具有1至6个碳原子的烷基和具有1至6个碳原子的烷氧基之外，芳基和芳烷基任选具有取代基，取代基的例子，还包括卤原子、氨基、羟基、任选酯化了的羧基、氰基等。此外，这些取代基的取代位置没有必要规定。 
本发明公开内容中的全息存储介质，其尺寸和形状可以变化，而且在形状上可为圆形、椭圆形、长方形或正方形。最优选的是，全息存储介质为圆盘形。全息存储介质的厚度，可以在小于50微米至约5厘米或更厚的范围内变动，更优选在约0.25毫米至约3毫米的范围内变动，最优选的是，厚度约1毫米至约2毫米。 
本发明公开内容中的全息存储介质一旦成形后，便可经受许多为全息数据存储领域技术人员所知的处理过程。全息数据存储是若干种试图利用存储材料全部体积、使数据密度最大化的技术之一(与CD和DVD格式系统中所用的表面存储相反)。在全息存储工艺中，数据被用来产生光学干涉图案，该图案随后被存入本发明公开内容中的全息存储介质。 
制作本发明公开内容中全息存储介质的相宜全息数据存储工艺的一个实例示如图1a。在该配置中，激光器10(532nm)的输出被分束镜20分成两束均等的光束。一束光束，即信号光束40在某种形式的空间光调制器(SLM)或可变形反射镜装置(DMD)30上入射，待存储数据便被加于信号光束40。该装置由许多能够阻滞或传输以输入电信号为基础的光的像素构成。每一个像素可以代表1比特待存储数据或者1比特待存储数据的一部分(单个比特可以耗费一个以上SLM或者DMD的像素)。然后，使SLM或DMD30 的输出在存储材料60上入射。第二束光束，即基准光束(reference beam)50，自始至终由反光镜(reflection off mirror)70以最小畸变(distortion)传输至存储材料60。这两束光束以不同的角度在存储材料60的同一部位重合。最终结果是，这两束光束在材料上的交会点上产生干涉图样。干涉图样是SLM或DMD 30向信号光束40输送的数据的独特函数。全息存储介质内的染色材料经历化学变化，这种化学变化导致激光照射区域中折射率改变，因而所产生的干涉图样被“固定”在全息存储介质中，在存储材料60中有效地产生光栅(grating)。 
正如图1b中所描绘的那样，为了读取数据，使存储材料60中产生的光栅或图案，在用光闸80阻挡信号光束而不存在信号光束的情况下，只接受基准光束50照射，然后在再现的信号光束90中使数据重现。 
为试验材料的特征起见，可进行衍射效率测量。进行这些测量的适当体系示如图2a。该设置非常类似于全息存储设置；然而未设SLM或DMD，而代之以第二反射镜100。将激光10(532nm)分裂成两束光束110和120，然后使这两束光束在存储材料60中干涉，产生平面波光栅。如图2b中所描绘，用光闸80切断或阻挡这两束光束中的一束，然后测量由存储材料60中的光栅所衍射的光量。以衍射束130中的功率对入射到存储材料上的总功率之比的方式来测量衍射效率。更精确的测量还可以考虑到表面反射和体积吸收所致材料中的损耗。 
另一种可选择的方法是，可用全息平面波表征体系来测试材料的特征，尤其是多重全息图(multiplexed holograms)。这样一种体系可对给定样品提供M/#，当用存入材料的多重全息图的最大数和效率来测量样品时，该M/#是用来表征样品最大动态范围或信息存储容量的量度。进行这些测量用的相宜体系示如图4。该设置中，激光器10(Coherent股份有限公司产，DPSS532)的输出通经光闸140，以进行读/写控制，然后穿越半波片150和偏振光分光器160的组合，进行功率控制。然后，使光通经一个双透镜望远镜170(两个双箭头符号)，以调节光束大小、反光镜(reflected off mirror)180及反射镜190，以将光束传送到测量部位中。然后，使光通经第二半波片200和第二偏振光分光器210，以便将该光束分裂成两束，并控制两束光束中每一束的功率。然后，使偏振光分光器的反射光束通经第二光闸220，该光闸能单独开/关控制第一光束的功率。然后，第一束光束在反射镜230上反射，并使 之入射到安装在旋转工作台240上的样品60上。将来自第一束光束、透过样品的光收集到检光器250中。第二束光束通经第三半波片260，以使其偏振变到第一束光束的同一方向，然后经由光闸225，以提供第二束光束的开/关控制。然后，第二束光束在反射镜235上反射，使之入射样品。为测量光照射时样品中原位动态变化(the insitu dynamic change)起见，使第二束激光束270通经双透镜望远镜175，反射镜185和反射镜195将之反射，然后在样品上与第一束光束和第二束光束相同的位置重合。然后将衍射束收集到检光器255中。 
优选的是，将本发明公开内容中的全息存储介质配合一种方法来使用，由此用来自激光器的一种波长的光把数据写入全息存储介质，而用一种不同波长的光从全息存储介质读取数据。就本发明公开内容中的全息存储介质而言，折射率变化是由于使用被染料强烈吸收的激光波长而引起的。此光的吸收引发了光化学反应，这种光化学反应不可逆地将染料分子从一种化合物转化成第二种化合物或多种化合物。反应产物不强烈吸收那种表征原始染料的激光波长。然而，因为干涉图样由亮区和暗区组成，所以一些染料未被照射到，而且需要保持未经照射才能维持有效操作。读取波长要选择得使之仍在折射率发生变化的光谱区范围内，但在强烈吸收区之外。 
由于吸收共振和折射率之间的相互关系，消除吸收共振还对邻近波长的折射率产生一个引人注目的效应。这种关系十分详尽地示于图3，根据公认的理论模型计算了这种关系(例如参见：″Lasers″，P.W.Milonni and J.H.Eberly，New York，NY：John Wiley & Sons，Inc.，1988中的电子振荡器模型，以及the Karmers-Kronig relationships in″Quantum Electronics 3rd ed.，A.Yariv，New York，NY：Wiley Text Books，Inc.，1989)。折射率发生变化、但是在强烈吸收区域之外的光谱区，也在图3中显示。双色全息术的读/写工艺详情包括在以下实施例中。 
在设计本发明公开内容中的全息存储介质时，可以选择染色材料和在所用的光波长下引起所需吸收的光波长。在一些具体实施方案中，写入波长带可以是10％入射光被吸收的任何光谱部分。然而，太强的吸收会引起数据存储非线性，致使存储信息再现性差。另外，尽管可通过降低基质内染色材料浓度来减小吸收，但是这样做的缺点是降低了最大能实现的折射率变化，随后又减小材料存储数据的效率。此外，吸收太少又引起敏感性 不足，以及材料需要长照射时间才能存储数据。 
提高数据存储效率的另一种办法是改变体系，以使写入波长不与染色材料的最大吸收一致。这使人们可以把多得多的染料添加到全息存储介质中去，而仍然维持易控制的吸收系数，于是可以精确地存储数据。恰当的量可作为染料最大吸收的函数来确定。举例来说，如果最大吸收可使相同波长时仅仅1％的光透过，则可选择远离峰值的写入波长，以使材料透射约25％到约75％的入射光。有时候，透射可在约40％至约60％范围内，而在其他一些具体实施方案中，则约为50％。 
正如本领域技术人员会理解，不同的分子会有大不相同的吸收分布曲线(更宽，更窄等等)。因此，写入及读取本发明公开内容中全息存储介质所用的波长随光源、基体和染色材料而定。将数据写入全息存储介质的相宜波长，可因所用基体和染色材料不同而异，并可从约375nm到约550nm变动，优选从约400nm至约500nm。 
读取波长优选不同于写入波长，以使在该所选读取全息存储介质中所含信息的波长下，极少的或根本不吸收读取光。优选的是，所用读取光的波长选择得能使读取波长与写入过程相关的吸收谱带之差最大化。在一种具体实施方案中，读取光束的波长偏离信号束波长约50nm至约400nm。在一些具体实施方案中，相宜读取光束的波长为约400nm至约800nm。然而，离吸收带越远，则折射率变化越小，这对存储工艺效率产生不利影响。另外，写入波长与读取波长之间距离越大，还越难再现数据。因此，最优选把读取波长选为最靠近透射大于95％的波长。 
在一些具体实施方案中，可用波长范围从约375nm至约425nm的蓝光来写入，可用波长范围从约500nm至约800nm的绿/红光来读取。在另一个具体实施方案中，用来写入的光波长可从约425nm变至约550nm，而读取波长则可从约600nm变到约700nm。在一种具体实施方案中，可用532nm波长的光进行写入，而读取则可用633nm或650nm二者中任何一种光。 
本发明公开内容中的全息存储介质，能承载大量的多重全息图，在有些情况下会被含染色材料基体与无染色材料基体间总折射率对比度(totalrefractive index contrast)所驱动(driven)。在一些具体实施方案中，本发明公开的染料掺杂材料总折射率对比度又可以高些。在其它具体实施方案中，本发明公开的存储材料可用于立体格式(solid format)。 
下列非穷举的实施例阐明了本发明公开内容。 
实施例 
下列实施例1～3中所制备并测试的、包括透明基体和光化学活性窄带染料的试样，是基于聚碳酸酯主体与溶于聚碳酸酯的不同量已知染料的。为方便起见，将聚碳酸酯基体称作“主体”，将溶解的染料称作“客体掺杂物”。这里用作客体掺杂物的茋衍生物试样是用已知的合成方法制备的。 
下列各实施例中公开的所有薄膜，其制备方法是：将染色材料及基体即聚碳酸酯溶于二氯甲烷，使固体含量～5％(重量)，然后将溶液倾入从玻璃管上切下、置于平玻璃片上的圆筒(直径2英寸，长度2英寸)中。将一张滤纸盖住顶部，以防颗粒物落入，同时使溶剂蒸发。约4小时后，将薄膜从玻璃板上取下，夹在两个金属环之间，并放入50℃真空炉中，至少放置16小时。将薄膜从玻璃上取下并放在两个金属环之间，以便确保在真空下均匀干燥。然后，对薄膜进行试验，测量其衍射效率。下列表1说明各实施例中所述产生特定薄膜厚度所需聚碳酸酯和溶剂的量。 
表1 
  薄膜厚度   PC重量   CH2Cl2体积ml
  55-65μm   ～0.175g   2ml
  110-125μm   ～0.350g   4ml
  ～250μm   ～0.700g   6ml
实施例1 
本实施例以4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋掺杂的聚碳酸酯为出发点来进行。该染料的化学表达式如下： 
Figure DEST_PATH_GSB00000181921900011
用如下方法制备若干薄膜：按照上述程序概要，将4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋加到聚碳酸酯基体(可按商品名 从General Electric Company购得)中。如下列表2所示，所得薄膜的4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋浓度各不相同，厚度也各不相同。用Coherent股份有限公司出产的DPSS 532激光器在532nm波长的光下使薄膜曝光，以将数据写入介质。用类似于图2中所示的设置获得衍射效率测量结果。下表示明衍射效率测量所得结果。 
表2 
  样  品   浓度  (重量％)   厚度(μm)    衍射测量结果 
  1   1   55   写入波长下吸收太大--未测
  2   0.23   58   观察到成功的衍射--信号太小不能量化
  3   0.17   58   观察到成功的衍射--信号太小不能量化
  4   0.286   58   观察到成功的衍射--信号太小不能量化
实施例2 
根据实施例1的结果，利用不同的染料来制备第二系列样品。所选择的染料是用来把吸收峰值转移到短波长，降低写入波长下所观察到的净吸收量的。这样做的结果是，可用较高浓度的染料来获得较大的净折射率变化。为实现这种蓝移，用一个氰基替代4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋中的一个硝基，生成4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋，其结构如下所示： 
用如下方法制备了若干薄膜：按照上面概述的程序，将4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋加到Lexan
Figure 048414124_3
中。如下列表3所示，所得薄膜的4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋浓度各不相同，厚度也各不相同。这些薄膜也用Coherent股份有限公司出产的532DPSS激光器，以532nm波长曝光。用类似于图2中所示的设置获得衍射效率测量结果。下表示明衍射效率测量所得结果。 
  样品   浓度(重量％)   厚度(pm)   衍射测量结果
  5   0.57   120   532nm下测量～0.2-1％效率
  6   1.13   120   532nm下测量～0.2％效率
  7   2.44   120   532nm下测量～0.2-2％效率
  8   5.06   120   532nm下测量～5％效率
[0101] 除衍射效率测量之外，还用样品8来存储模拟影像。图1中描述的这种数字全息术设置用来将模拟影像存入1.13％(重量)4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋的样品(样品8)。影像用532nm激光器写入。然后用650nm二极管激光器读取影像，产生模拟影像。这种材料成功地用于双色全息术(一种颜色/波长供写入，另一种颜色/波长供读取)。 
实施例3 
制备一套样品薄膜，以图获得提高染料溶于聚碳酸酯的浓度。这些样品用4-羟基-2′，4′-二硝基茋作染色材料，其结构如下： 
Figure S04841412420060811D000181
用如下方法制备了一些薄膜：按照上面概述的步骤，将羟基二硝基茋加到Lexan中。所得薄膜中的羟基二硝基茋浓度各不相同，示如下列于表4。也用Coherent股份有限公司出产的DPSS 532激光器，以532nm波长使这些薄膜曝光。用类似于图2中所示的设置获得衍射效率测量结果。下表示明衍射效率测量所得结果。 
表4 
  样品    浓度  (重量％)   厚度  (μm)   衍射测量结果 
  9   1.05   120   633nm下测量＜0.1％效率
  10   4.02   120   633nm下测量～0.14％效率
  11   9.82   120   532nm下测量～4-8％效率
  12   20.6   120   532nm下测量～5.3％效率
  13   14.6   120   532nm下测量～10％效率
实施例4 
经压缩模塑分别掺杂3.3％(重量)和6.6％(重量)上面实施例3中所提及4-羟基-2′，4′-二硝基茋染料的双酚A型聚碳酸酯，制备了样品盘。在约255℃下，在模具中以约150磅压力压缩样品。继加热和压缩一段足以使聚碳 酸酯和染料的混合物熔融的时间之后，将模具转移到冷压机中，保持4000磅以下的压力，直到模具温度下降到约50℃为止。然后，从模具中取出所得盘，盘的直径约为1英寸，厚度约1.5毫米至约2毫米。 
实施例5 
进行了一些实验来鉴定实施例4中所制盘的角复用全息存储(angle-multiplexed holographic storage)特性。 
用Coherent股份有限公司出产的DPSS532激光器来测量1.5毫米厚、实施例4中所制掺杂染料的聚碳酸酯在532nm下的吸收作用。对染料浓度为3.3％(重量)和6.6％(重量)的盘测得的吸收值分别约为40％和60％。 
将依照实施例4制造的、含有6.6％(重量)染料的1.5毫米厚样品盘置于图4中所描绘的平面波全息表征系统中。旋转样品，获得角复用(Anglemultiplexing)。 
用532nm光束记录了全息图，并用632nm激光束来读取全息图，以进行动力学测量，或者用两束532nm激光束中的一束来进行衍射效率测量。 
用100毫瓦532nm光在每个分路(arm)上获得了全息图记录的动力学测量数据。由于灵敏度低，样品必须曝光数百秒。结果示于图5。图5中所示的振荡图形证明了百分之几的低衍射效率最大值。振荡图形的周期为数十秒。 
然后，用532nm波长对盘进行读取测量，以确定M/#′s，而不是设法测量最大衍射效率。读取曝光时间比记录曝光时间短得多；因为每个全息图都可以写入数十秒，这限制了振荡的问题。 
0°时角度选择性(angle selectivity)计算结果约为0.04°，用图4中所示的实验设备证实了这一点，结果示如图6。 
然后，用图4中举例说明的实验设置来角复用(angle multiplex)130及随后的150、盘中间隔0.3°的平面波全息图。结果的图解示如图7和图8。 
对图7中各全息图衍射效率的平方根求和，得M/#为1.1。用角度校正不同反射系数(样品不被覆A/R)时，M/#增加到1.5。 
可见，动力学测量过程中觉察到的振荡现象也影响图7及图8中所示的结果。仅隔0.3°的若干对相邻全息图，其振幅相差5倍。 
随后，将358数字角度多重全息片记录在6.6％(重量)、1.5毫米厚的、染料掺杂的聚碳酸酯样品中。每页记录5千比特。测量到的原始比特误码 率(raw Bit-Error-Rate)为～5×10-3。 
实施例6 
制备一种包含4-羟基-2’，4’-二硝基茋链终止剂的双酚A(BPA)聚碳酸酯：在装有回流冷凝器、pH传感器、光气滴管、温度计和加碱管的500mL五颈摩尔顿烧瓶中装以BPA单体(22.8g，100mmol)、4-羟基-2’，4’-二硝基茋(1.15g，4mMol)、三乙胺(150μL，1mMol)、90mL二氯甲烷和90mL水。用25％氢氧化钠水溶液调节pH至10.5，以0.5g/min的速度引入光气。继续添加光气直到过量20％(12g，120mMol)为止，同时用碱性溶液维持pH10.5。反应结束时，用氮气流鼓泡使过量光气溶入溶液。从含有聚合物的层分离并弃去盐水层。用另加的二氯甲烷稀释有机层，以1N HC1洗涤两次，用水洗涤三次，并使之在甲醇中沉淀，生成23g嫩黄色聚合物。凝胶渗透色谱法得出下列结果：Mw 79,500、Mn45,700(以聚苯乙烯标准物计)。NMR分析证实了链终止剂4′-羟基-2，4-二硝基茋的存在。 
由上述实施例可见，本发明公开内容中的材料，其几何形状非常简单、收缩率低、光学性能高(经适当加工后)，而且制造成本低廉。 
尽管本发明公开内容已在具有代表性的具体实施方案中作了举例说明和记述，但是这些举例说明和记述并非旨在局限于所展示的细节，因为可以进行各种各样的变更和取代，在任何情况下都不会违背本发明公开内容的实质。因而，本说明书中所公开内容的变更和等效替代可被本领域技术人员至多利用常规实验而想到，而且所有这些变更和等效替代被认为是在下列各权利要求所定义公开内容的实质和范围之内。 

Claims (8)

1.一种全息存储介质(60)，该全息存储介质包括：
光学透明基体；
能进行光致变化、嵌入在所述光学透明基体中的光化学活性窄带染色材料；
以及至少一种所述染料的光化产物，所述光化产物在所述基体内形成图案，提供至少一种包含在所述全息存储介质中的、光学可读的数据，
其中所述光化学活性窄带染色材料包括有机染料，该有机染料具有至少两个藉桥双键连接的芳香环，而且所述至少两个芳香环中的一者具有至少一个在桥双键邻位上的硝基，以及该有机染料是茋或茋的衍生物；以及
其中光学透明基体选自聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚亚苯基硫化物、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚苯醚、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯，以及四氟乙烯类。
2.权利要求1所述的全息存储介质，其中，所述光化学活性窄带染色材料包括取代的硝基茋，该硝基茋选自4-二甲基氨基-2′，4′-二硝基茋、4-二甲基氨基-4′-氰基-2′-硝基茋、4-羟基-2′，4′-二硝基茋以及4-甲氧基-2′，4′-二硝基茋。
3.一种制备全息存储介质(60)的方法，该方法包括：
从聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚亚苯基硫化物、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚苯醚、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯以及四氟乙烯类中选择光学透明基体；
选择能进行光致变化的光化学活性窄带染色材料，该染色材料包括有机染料，该染料具有至少两个藉桥双键连接的芳香环，而且所述至少两个芳香环中的一者具有至少一个在桥双键邻位上的硝基，其中该有机染料是茋或茋的衍生物；
将所述光化学活性窄带染色材料嵌入所述光学透明基体，以提供掺杂的基体；和
在能使所述染料发生光致变化的波长下，以载带信息的光图案形式将数据写入掺杂的基体，形成全息存储介质(60)。
4.一种在全息存储介质(60)上储存数据的方法，该方法包括：
提供存储介质，该存储介质包括光学透明基体和光化学活性窄带染色材料，该染色材料能进行光致变化，并被嵌于所述光学透明基体中；和
用包容数据的信号束和参比光束同时照射存储介质，用于将信号束所含数据全息图存入光存储介质；
其中所述光化学活性窄带染色材料，当它接受信号束的照射时，进行光致变化，从而在存储介质上形成全息图；
其中所述光化学活性窄带染色材料包括有机染料，该有机染料具有至少两个藉桥双键连接的芳香环，而且所述至少两个芳香环中的一者具有至少一个在桥双键邻位上的硝基，以及该有机染料是茋或茋的衍生物；以及
其中光学透明基体选自聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚亚苯基硫化物、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚苯醚、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯，以及四氟乙烯类。
5.权利要求4中的方法，其中所述制备存储介质(60)的步骤包括将光学透明基体与光化学活性窄带染料结合在一起，所述染料包括一种有机染料，该有机染料具有至少两个藉桥双键连接的芳香环，并且所述至少两个芳香环中的一者具有至少一个在桥双键邻位上的硝基。
6.一种光学读取方法，该方法包括的步骤为：
提供一种存储介质(60)，该存储介质包括光学透明基体和光化学活性窄带染色材料，该染色材料能进行光致变化，并被嵌于所述光学透明基体中，其中所述光化学活性窄带染色材料包括有机染料，该有机染料具有至少两个藉桥双键连接的芳香环，而且所述至少两个芳香环中的一者具有至少一个在桥双键邻位上的硝基，以及该有机染料是茋或茋的衍生物；
其中光学透明基体选自聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚氯乙烯、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚砜、聚酰亚胺、聚醚砜、聚亚苯基硫化物、聚醚酮、聚醚醚酮、ABS树脂、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚苯醚、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、液晶聚合物、乙烯-四氟乙烯共聚物、芳族聚酯、聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚偏二氯乙烯，以及四氟乙烯类；
用包容数据的信号束和参比光束同时照射所述存储介质，用于将信号束所含数据的全息图存入所述光存储介质，其中所述染色材料当接受信号束的照射时，进行不可逆重排作用，从而在所述存储介质中形成全息图；
用波长与信号束波长偏移约50nm至约400nm的读取光束照射所述全息存储介质，用衍射光从全息图中读取所含的数据。
7.权利要求6所述的方法，其中所述用信号束照射存储介质的步骤包括波长从约375nm至约550nm的信号束。
8.权利要求7所述的方法，其中所述用读取光束照射所述存储介质步骤包括(使用)波长从约400nm至约800nm的读取光束。
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