JP3611756B2 - ホログラム記録装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ホログラフィックメモリ及びホログラフィックメモリを利用する光情報記録再生装置、特に、再生時に信号劣化のない記録を行うホログラム記録装置及びその方法に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホログラフィーの原理を応用したディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモリシステムが知られている。以下に、ホログラフィックメモリシステムの概要を図１を参照して説明する。
図１において、エンコーダ２５は、ホログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１５に送出する。
【０００３】
空間光変換器１５は、単位ページに対応する縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有し、照射された光ビームをエンコーダ２５からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち信号光をレンズ１６へ導く。より詳しくは、空間光変換器１５は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００４】
信号光は、レンズ１６を介してホログラフィックメモリ１に入射する。ホログラフィックメモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって参照光が入射する。
信号光と参照光とは、ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ１内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００５】
記録されたデータをホログラフィックメモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで参照光のみをホログラフィックメモリ１に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ１内に記録されている干渉縞からの回折光がレンズ１９を通して光検出器のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２０へ導かれる。ＣＣＤ２０は、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【０００６】
ホログラフィックメモリでは、上記のように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。
【０００７】
従来、フォトリフラクティブ効果を用いた書き換え可能型のホログラフィックメモリ１においては、記録材料には通常、Ｆｅを添加したニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３，略してＬＮ）単結晶が用いられ、記録光にはＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍが用いられる。この従来型の記録方式（従来型単色記録方式と呼ぶ）においては、記録光である信号光と参照光から形成される干渉縞に対応して、干渉縞の明るい領域では、Ｆｅ２＋の準位から電子が伝導体に励起され、フォトリフラクティブプロセスを経て最終的にはＦｅ３＋の準位にトラップされストレージが完結する。
【０００８】
しかしながらこのようにして記録されたホログラムから信号を読み出す際に、再生光が徐々にホログラムを消してしまうという問題（再生劣化）があった。
これに対して、再生劣化の少ない記録方式のひとつに、２色ホログラム方式がある。
２色ホログラム記録の特徴は記録時に、ホログラムを形成する記録光（波長λ１，参照光と信号光）に加えて、ゲート光（波長λ２）と呼ばれるもうひとつの光を同時に照射することでホログラムを記録する点にある。ゲート光の作用は、ゲート光が照射されている間だけ記録光の波長（λ１）において記録感度を発生させる。このような性質は、ゲート光の照射によって、照射された部分だけ一時的に結晶内の中間励起準位と呼ばれる比較的浅いエネルギー準位にキャリアが一時的に形成されることによる。この中間励起準位のキャリアが記録光（参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターン）に励起され、最終的には深いトラップ準位に干渉縞に対応したキャリアの濃淡分布の形で蓄積されて記録が完了する。この後半の過程はフォトリフラクティブ効果と呼ばれる過程であって、単色ホログラムと原理的に同じ過程である。例えば２色ホログラム記録方式では、添加成分無し或いはＦｅを添加した化学量論比に近い組成のＬｉＮｂＯ３（略称ＳＬＮと呼ぶ）に還元処理を行った結晶 （Ｈ． Ｇｕｅｎｔｈｅｒ， Ｒ． Ｍ．Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ， Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ， Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ； ”Ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ｉｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｎｅａｒ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ”， Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ．３７， ｐｐ． ７６１１−７６２３（１９９８） ）で、この中間励起準位（準安定準位）におけるキャリアの寿命がマイクロ秒から数秒に増大させることができ、連続発振の比較的パワーの小さなレーザを用いて記録ができるようになってきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
２色ホログラム記録方式では、記録材料を還元してＰＲセンタ密度を大きくする必要があったが（バイポーラロンポーラロンメカニズム）、これによりＦｅ３＋（３価）の密度が減少し、材料そのものの透明度が悪くなる問題があった。また実用レベルとしては、光感度が不充分であり、さらに感度の高いホログラム記録方式の開発が求められていた。
【００１０】
また、２色ホログラム記録方式では、中間励起準位の寿命が長すぎて書き込み以降もそのレベルにキャリアが存在すると、読み出し時に励起されたキャリアが電場を反映して再結合する。その結果、既に形成した空間電場をキャンセルするため、回折効率を著しく低下させてしまうという問題もあった。
そこで本発明の目的は、光感度が高く、再生時に信号劣化の少ないようなデータの非破壊性に優れた記録方式を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のホログラム記録装置は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録装置であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する手段と、前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する前記信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する手段と、を有し、前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。
【００１２】
上記のホログラム記録装置においては、前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。上記のホログラム記録装置においては、前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のホログラム記録方法は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程と、前記第１光を照射する工程の後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程と、を有し、前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明のホログラム記録媒体は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の波長を有する光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体であって、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。上記のホログラム記録媒体においては、前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。上記のホログラム記録媒体においては、前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図２に示すように、本実施例のホログラム記録再生装置において、記録媒体１０は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体用のフォトリフラクティブ結晶である。このフォトリフラクティブ結晶は、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、或いは、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｔａ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶である。Ｔｂの添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることが好ましい。さらに、このフォトリフラクティブ材料には、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含ませてもよく、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
本実施例の装置構成としては、例えば波長５３２ｎｍの信号光及び参照光を用いる従来型のホログラム記録装置に、紫外線又は短波長の可視光の帯域の照射部を追加したものである。この照射部は図２のように本体に組み込み、光シャッタなどを介して導入する方法と、ホログラム記録装置とは別のユニットとして設置する方法もある。
【００１７】
ホログラム記録方法としては、紫外線の照射過程いわゆるプリ照射は、信号光及び参照光の照射の前に行われる記録材料１０の初期化過程に相当する。
従って、所定の時間、紫外光を照射して一旦初期化したプリ照射後は、記録再生は従来型のホログラム記録再生装置に準じた手順でなされる。本発明によれば多重記録時の消去作用が減少するため、多重記録時の記録時間のスケジューリング等は従来型の記録とは異なり、緩和されたスケジューリング設計が可能となる。
【００１８】
図２に示すように、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１の波長例えば３１３ｎｍの紫外レーザ光源であるプリ照射光源２１は、その照射光により記録媒体１０の光誘導吸収を発現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。プリ照射光源２１から発せられたプリ照射光２２は、シャッタ３１ｃを介して、ミラー２３で反射して、記録媒体１０の全体、又は、少なくともホログラム記録部分に照射される。シャッタ３１ｃは、プリ照射光２２の光路を開閉するために設けられている。シャッタ３１ｃの開閉は、コントーローラ３２によって送出された信号によって、ドライバ３３ｃを介して駆動される。記録媒体１０内の位置Ｐにビーム径を絞ってスポット照射することも可能な光源であっても良い。
【００１９】
信号光及び参照光生成のための、第１波長３１３ｎｍより長い波長５３２ｎｍ（第２の波長）の光源１１は、ＹＡＧＳＨＧである。レーザ光源１１から発せられるレーザ光１２は、ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと参照光１２ｂとに分割される。信号光１２ａと参照光１２ｂは、異なる光学経路を辿って、記録媒体１０内の同じ位置Ｐに照射される。
【００２０】
信号光１２ａの光学経路上には、シャッタ３１ａ、ビームエキスパンダ１４、ＬＣＤ１５、４ｆ系フーリエ変換レンズ１６が配置されている。シャッタ３１ａは、信号光１２ａの光路を開閉するために設けられる。シャッタ３１ａの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ａを介して駆動される。ビームエキスパンダ１４は、シャッタ３１ａを通過した信号光１２ａのビーム径を拡大して、信号光１２ａをＬＣＤ１５に平行光線となるように照射する。空間光変調器のＬＣＤ１５は、エンコーダ２５より受けた２次元平面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号光１２ａは、ＬＣＤ１５を通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む。信号光１２ａは、さらに４ｆ系フーリエ変換レンズ１６によって、ドットマトリクス成分をフーリエ変換されるとともに、記録媒体１０の位置Ｐのわずかに前方（レーザ光源１１側）若しくは後方に焦点を結ぶように集光される。
【００２１】
ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと分割された参照光１２ｂは、ミラー１７及び１８によって記録媒体１０の位置Ｐに導かれる。ミラー１７と１８の間にはシャッタ３１ｂが配されていて、参照光１２ｂの光路を開閉することができる。シャッタ３１ｂの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ｂを介して駆動される。
【００２２】
さらに、円柱状の記録媒体１０の回転軸を中心としてレーザ光源１１の入射する側と反対側に、逆フーリエ変換レンズ１９及び受光器であるＣＣＤ２０が配置されている。ＣＣＤ２０には明暗のドットマトリクス信号を復調するための検光子が取り付けられている。逆フーリエ変換レンズ１９は、記録媒体１０の位置Ｐ近傍で焦点を結び、交差して到達する信号光１２ａを平行光線としてＣＣＤ２０に送り得る位置に配置されている。ＣＣＤ２０にはデコーダ２６が接続される。なお、コントーローラ３２は、あらかじめ記録媒体１０にフォトリフラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、記録媒体１０が可動ステージ３０上に装着されると、適当なセンサにより自動的にこの標識を読みとり、記録媒体の上下動及び回転を制御することが可能である。
【００２３】
この構成の装置において、記録媒体１０中で参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、屈折率の変化として情報記録する。
一方で、情報の再生においては、シャッタ３１ａで信号光１２ａを遮断して、参照光１２ｂのみを記録媒体１０へ照射する。参照光１２ｂの照射された記録媒体１０の反対側には、記録された光干渉パターンを再現した干渉パターン光が現れる。この干渉パターン光を逆フーリエレンズ１９に導いて、光干渉パターンを逆フーリエ変換するとドットパターン信号を得ることができる。さらに、このドットパターン信号をＣＣＤ２０の受光器によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送ると、元のデータが再生される。
【００２４】
本発明の特徴は、光誘導吸収（フォトクロミズム）を示す記録材料を用いる点にある。Ｔｂ（テルビウム）などの希土類を添加し、定比組成に近いＬｉＮｂＯ３（又はＬｉＴａＯ３）単結晶では、波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射すると、非常に大きな光誘導吸収を示す。これは荷電子帯に近い光吸収中心（ドナーレベル）からキャリアが励起され、トラップ中心（中間レベル）にトラップされるためで、その中間レベルの深さは伝導帯下端より１．９ｅＶ程度と算定される。このトラップされたキャリアは、６５０ｎｍより短い波長の光で再び励起され、もとのドナーレベルに戻すことができる可逆性を有している。この特徴を利用し、あらかじめ波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、波長５３２ｎｍ程度のレーザ光を用いてホログラムを記録することができる。
【００２５】
記録材料が、波長５３２ｎｍの参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターンで照射されると、照射された部分では中間レベルのキャリアは励起される。励起されたキャリアは暗部で荷電子帯に近いレベルのアクセプタと再結合し、最終的には干渉縞に対応したキャリアの空間密度分布が形成されて空間電場が生じる。これにより電気光学効果を有する本結晶内に屈折率変動として干渉縞パターン（ホログラム）の記録が完了する。
【００２６】
本発明の従来と大きく異なる特徴として、
（１）あらかじめ紫外線（紫外光）で照射して着色した定比組成ニオブ酸リチウム又は定比組成タンタル酸リチウムを用いる。
（２）いったん記録が完了すると、書き込む光（たとえば５３２ｎｍ）で読み出しても記録が破壊されない。
【００２７】
これらの特徴により、本ホログラム記録材料と記録方式を利用すると、単色でも非破壊読み出しのホログラム記録が可能となる。
（実施例）
連続原料供給型の二重るつぼ単結晶引き上げ装置を用い、［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）＝０．５６〜０．６０の融液組成に、さらにＴｂを１００重量ｐｐｍ加えた融液から光学的均質性に優れた［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｔａ２Ｏ５］＋［Ｌｉ２Ｏ］）のモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した。
【００２８】
育成したａｓ−ｇｒｏｗｎ単結晶に波長３１３ｎｍの光を照射したところ、図３の透過率変化に示すように、著しいフォトクロミズムを示し、その吸収レベル（中間レベル）の深さは伝導帯の下１．９ｅＶ付近と算定された。
着色したＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ結晶に５３２ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだところ、図４に示すように、高い回折効率が得られた。３１３ｎｍの光を照射し着色した結晶に５３２ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだ後、記録光の一方を遮断して再生したときの、回折効率の時間変化を示し、回折効率は記録直後の値で規格化されている。Ｔｂの添加量を変化させたところ、１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍの範囲から好ましい結果が得られた。また、書き込み光と同じ波長のレーザ光で読み出したとき、回折効率は一旦低下するが、低下した時点で回折効率は一定となり、その後は長時間読み出しても、ホログラムが消去されないことが明らかになった。
【００２９】
またさらに、上記例と同様にして、Ｔｂ２００重量ｐｐｍ添加のＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮに加え、Ｆｅ１００重量ｐｐｍを同時添加したモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｆｅ， Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成し、透過率及び回折効率を測定した。すると図５に示すように、さらに著しいフォトクロミズムを示し、図６に示すように、回折効率が著しく増大し、読み出しに非破壊性が向上した。この場合、Ｆｅの代わりにＭｎを添加しても同様の効果が得られ、それら添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で添加したものが好適な結果が得られた。
【００３０】
なお、比較例として無添加定比組成ＬｉＮｂＯ３単結晶（ＳＬＮ）を用いた場合の透過率及び回折効率の実験データを図７及び図８に示す。上記例に比してフォトクロミズムの発生は少ないことが分かる。
Ｆｅ，Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮの厚さ３ｍｍのＹ板を用いて、３１３ｎｍ近辺の光を照射し着色した該結晶板に、５３２ｎｍのレーザをほぼ等しい強度の２光路に分割して外部角度５２°で結晶内で混合してホログラムを形成し、異常光を用いた再生を行った。そして、光強度は変えずに記録光の一方のみを遮断してホログラムからの回折光の強度を測定した。その結果、従来型の単色ホログラム記録と異なり、実施例では回折効果は記録強度に依存することが明らかとなった。なお、再生パワーが記録パワーより低く設定されるほど、データの非破壊性は向上する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によるホログラム記録装置は、あらかじめ短い波長の光を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、それより長い波長のレーザ光を用いてホログラムを記録するので、情報信号を含んだ光干渉パターンの明暗をより鮮明に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラム記録システムを示す構成図である。
【図２】本発明によるホログラム記録再生装置を示す構成図である。
【図３】本発明による実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図４】本発明による実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図５】本発明による他の実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明による他の実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図７】比較例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図８】比較例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【主要部分の符号の説明】
１０ 記録媒体
１１ レーザ光源
１２ａ 信号光
１２ｂ 参照光
１３ ビームスプリッタ
１４ ビームエキスパンダ
１５ ＬＣＤ
１６、１９ フーリエ変換レンズ
１７、１８、２３ ミラー
２０ ＣＣＤ
２１ プリ照射光源
２２ プリ照射光
３０ 可動ステージ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ シャッタ
３２ コントローラ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ
ドライバ
【発明の属する技術分野】
ホログラフィックメモリ及びホログラフィックメモリを利用する光情報記録再生装置、特に、再生時に信号劣化のない記録を行うホログラム記録装置及びその方法に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホログラフィーの原理を応用したディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモリシステムが知られている。以下に、ホログラフィックメモリシステムの概要を図１を参照して説明する。
図１において、エンコーダ２５は、ホログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１５に送出する。
【０００３】
空間光変換器１５は、単位ページに対応する縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有し、照射された光ビームをエンコーダ２５からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち信号光をレンズ１６へ導く。より詳しくは、空間光変換器１５は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００４】
信号光は、レンズ１６を介してホログラフィックメモリ１に入射する。ホログラフィックメモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって参照光が入射する。
信号光と参照光とは、ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ１内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００５】
記録されたデータをホログラフィックメモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで参照光のみをホログラフィックメモリ１に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ１内に記録されている干渉縞からの回折光がレンズ１９を通して光検出器のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２０へ導かれる。ＣＣＤ２０は、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【０００６】
ホログラフィックメモリでは、上記のように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。
【０００７】
従来、フォトリフラクティブ効果を用いた書き換え可能型のホログラフィックメモリ１においては、記録材料には通常、Ｆｅを添加したニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３，略してＬＮ）単結晶が用いられ、記録光にはＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍが用いられる。この従来型の記録方式（従来型単色記録方式と呼ぶ）においては、記録光である信号光と参照光から形成される干渉縞に対応して、干渉縞の明るい領域では、Ｆｅ２＋の準位から電子が伝導体に励起され、フォトリフラクティブプロセスを経て最終的にはＦｅ３＋の準位にトラップされストレージが完結する。
【０００８】
しかしながらこのようにして記録されたホログラムから信号を読み出す際に、再生光が徐々にホログラムを消してしまうという問題（再生劣化）があった。
これに対して、再生劣化の少ない記録方式のひとつに、２色ホログラム方式がある。
２色ホログラム記録の特徴は記録時に、ホログラムを形成する記録光（波長λ１，参照光と信号光）に加えて、ゲート光（波長λ２）と呼ばれるもうひとつの光を同時に照射することでホログラムを記録する点にある。ゲート光の作用は、ゲート光が照射されている間だけ記録光の波長（λ１）において記録感度を発生させる。このような性質は、ゲート光の照射によって、照射された部分だけ一時的に結晶内の中間励起準位と呼ばれる比較的浅いエネルギー準位にキャリアが一時的に形成されることによる。この中間励起準位のキャリアが記録光（参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターン）に励起され、最終的には深いトラップ準位に干渉縞に対応したキャリアの濃淡分布の形で蓄積されて記録が完了する。この後半の過程はフォトリフラクティブ効果と呼ばれる過程であって、単色ホログラムと原理的に同じ過程である。例えば２色ホログラム記録方式では、添加成分無し或いはＦｅを添加した化学量論比に近い組成のＬｉＮｂＯ３（略称ＳＬＮと呼ぶ）に還元処理を行った結晶 （Ｈ． Ｇｕｅｎｔｈｅｒ， Ｒ． Ｍ．Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ， Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ， Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ； ”Ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ｉｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｎｅａｒ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ”， Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ．３７， ｐｐ． ７６１１−７６２３（１９９８） ）で、この中間励起準位（準安定準位）におけるキャリアの寿命がマイクロ秒から数秒に増大させることができ、連続発振の比較的パワーの小さなレーザを用いて記録ができるようになってきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
２色ホログラム記録方式では、記録材料を還元してＰＲセンタ密度を大きくする必要があったが（バイポーラロンポーラロンメカニズム）、これによりＦｅ３＋（３価）の密度が減少し、材料そのものの透明度が悪くなる問題があった。また実用レベルとしては、光感度が不充分であり、さらに感度の高いホログラム記録方式の開発が求められていた。
【００１０】
また、２色ホログラム記録方式では、中間励起準位の寿命が長すぎて書き込み以降もそのレベルにキャリアが存在すると、読み出し時に励起されたキャリアが電場を反映して再結合する。その結果、既に形成した空間電場をキャンセルするため、回折効率を著しく低下させてしまうという問題もあった。
そこで本発明の目的は、光感度が高く、再生時に信号劣化の少ないようなデータの非破壊性に優れた記録方式を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のホログラム記録装置は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録装置であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する手段と、前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する前記信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する手段と、を有し、前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。
【００１２】
上記のホログラム記録装置においては、前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。上記のホログラム記録装置においては、前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のホログラム記録方法は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程と、前記第１光を照射する工程の後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程と、を有し、前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明のホログラム記録媒体は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の波長を有する光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体であって、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とする。上記のホログラム記録媒体においては、前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。上記のホログラム記録媒体においては、前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図２に示すように、本実施例のホログラム記録再生装置において、記録媒体１０は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体用のフォトリフラクティブ結晶である。このフォトリフラクティブ結晶は、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、或いは、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｔａ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶である。Ｔｂの添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることが好ましい。さらに、このフォトリフラクティブ材料には、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含ませてもよく、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
本実施例の装置構成としては、例えば波長５３２ｎｍの信号光及び参照光を用いる従来型のホログラム記録装置に、紫外線又は短波長の可視光の帯域の照射部を追加したものである。この照射部は図２のように本体に組み込み、光シャッタなどを介して導入する方法と、ホログラム記録装置とは別のユニットとして設置する方法もある。
【００１７】
ホログラム記録方法としては、紫外線の照射過程いわゆるプリ照射は、信号光及び参照光の照射の前に行われる記録材料１０の初期化過程に相当する。
従って、所定の時間、紫外光を照射して一旦初期化したプリ照射後は、記録再生は従来型のホログラム記録再生装置に準じた手順でなされる。本発明によれば多重記録時の消去作用が減少するため、多重記録時の記録時間のスケジューリング等は従来型の記録とは異なり、緩和されたスケジューリング設計が可能となる。
【００１８】
図２に示すように、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１の波長例えば３１３ｎｍの紫外レーザ光源であるプリ照射光源２１は、その照射光により記録媒体１０の光誘導吸収を発現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。プリ照射光源２１から発せられたプリ照射光２２は、シャッタ３１ｃを介して、ミラー２３で反射して、記録媒体１０の全体、又は、少なくともホログラム記録部分に照射される。シャッタ３１ｃは、プリ照射光２２の光路を開閉するために設けられている。シャッタ３１ｃの開閉は、コントーローラ３２によって送出された信号によって、ドライバ３３ｃを介して駆動される。記録媒体１０内の位置Ｐにビーム径を絞ってスポット照射することも可能な光源であっても良い。
【００１９】
信号光及び参照光生成のための、第１波長３１３ｎｍより長い波長５３２ｎｍ（第２の波長）の光源１１は、ＹＡＧＳＨＧである。レーザ光源１１から発せられるレーザ光１２は、ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと参照光１２ｂとに分割される。信号光１２ａと参照光１２ｂは、異なる光学経路を辿って、記録媒体１０内の同じ位置Ｐに照射される。
【００２０】
信号光１２ａの光学経路上には、シャッタ３１ａ、ビームエキスパンダ１４、ＬＣＤ１５、４ｆ系フーリエ変換レンズ１６が配置されている。シャッタ３１ａは、信号光１２ａの光路を開閉するために設けられる。シャッタ３１ａの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ａを介して駆動される。ビームエキスパンダ１４は、シャッタ３１ａを通過した信号光１２ａのビーム径を拡大して、信号光１２ａをＬＣＤ１５に平行光線となるように照射する。空間光変調器のＬＣＤ１５は、エンコーダ２５より受けた２次元平面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号光１２ａは、ＬＣＤ１５を通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む。信号光１２ａは、さらに４ｆ系フーリエ変換レンズ１６によって、ドットマトリクス成分をフーリエ変換されるとともに、記録媒体１０の位置Ｐのわずかに前方（レーザ光源１１側）若しくは後方に焦点を結ぶように集光される。
【００２１】
ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと分割された参照光１２ｂは、ミラー１７及び１８によって記録媒体１０の位置Ｐに導かれる。ミラー１７と１８の間にはシャッタ３１ｂが配されていて、参照光１２ｂの光路を開閉することができる。シャッタ３１ｂの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ｂを介して駆動される。
【００２２】
さらに、円柱状の記録媒体１０の回転軸を中心としてレーザ光源１１の入射する側と反対側に、逆フーリエ変換レンズ１９及び受光器であるＣＣＤ２０が配置されている。ＣＣＤ２０には明暗のドットマトリクス信号を復調するための検光子が取り付けられている。逆フーリエ変換レンズ１９は、記録媒体１０の位置Ｐ近傍で焦点を結び、交差して到達する信号光１２ａを平行光線としてＣＣＤ２０に送り得る位置に配置されている。ＣＣＤ２０にはデコーダ２６が接続される。なお、コントーローラ３２は、あらかじめ記録媒体１０にフォトリフラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、記録媒体１０が可動ステージ３０上に装着されると、適当なセンサにより自動的にこの標識を読みとり、記録媒体の上下動及び回転を制御することが可能である。
【００２３】
この構成の装置において、記録媒体１０中で参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、屈折率の変化として情報記録する。
一方で、情報の再生においては、シャッタ３１ａで信号光１２ａを遮断して、参照光１２ｂのみを記録媒体１０へ照射する。参照光１２ｂの照射された記録媒体１０の反対側には、記録された光干渉パターンを再現した干渉パターン光が現れる。この干渉パターン光を逆フーリエレンズ１９に導いて、光干渉パターンを逆フーリエ変換するとドットパターン信号を得ることができる。さらに、このドットパターン信号をＣＣＤ２０の受光器によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送ると、元のデータが再生される。
【００２４】
本発明の特徴は、光誘導吸収（フォトクロミズム）を示す記録材料を用いる点にある。Ｔｂ（テルビウム）などの希土類を添加し、定比組成に近いＬｉＮｂＯ３（又はＬｉＴａＯ３）単結晶では、波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射すると、非常に大きな光誘導吸収を示す。これは荷電子帯に近い光吸収中心（ドナーレベル）からキャリアが励起され、トラップ中心（中間レベル）にトラップされるためで、その中間レベルの深さは伝導帯下端より１．９ｅＶ程度と算定される。このトラップされたキャリアは、６５０ｎｍより短い波長の光で再び励起され、もとのドナーレベルに戻すことができる可逆性を有している。この特徴を利用し、あらかじめ波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、波長５３２ｎｍ程度のレーザ光を用いてホログラムを記録することができる。
【００２５】
記録材料が、波長５３２ｎｍの参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターンで照射されると、照射された部分では中間レベルのキャリアは励起される。励起されたキャリアは暗部で荷電子帯に近いレベルのアクセプタと再結合し、最終的には干渉縞に対応したキャリアの空間密度分布が形成されて空間電場が生じる。これにより電気光学効果を有する本結晶内に屈折率変動として干渉縞パターン（ホログラム）の記録が完了する。
【００２６】
本発明の従来と大きく異なる特徴として、
（１）あらかじめ紫外線（紫外光）で照射して着色した定比組成ニオブ酸リチウム又は定比組成タンタル酸リチウムを用いる。
（２）いったん記録が完了すると、書き込む光（たとえば５３２ｎｍ）で読み出しても記録が破壊されない。
【００２７】
これらの特徴により、本ホログラム記録材料と記録方式を利用すると、単色でも非破壊読み出しのホログラム記録が可能となる。
（実施例）
連続原料供給型の二重るつぼ単結晶引き上げ装置を用い、［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）＝０．５６〜０．６０の融液組成に、さらにＴｂを１００重量ｐｐｍ加えた融液から光学的均質性に優れた［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｔａ２Ｏ５］＋［Ｌｉ２Ｏ］）のモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した。
【００２８】
育成したａｓ−ｇｒｏｗｎ単結晶に波長３１３ｎｍの光を照射したところ、図３の透過率変化に示すように、著しいフォトクロミズムを示し、その吸収レベル（中間レベル）の深さは伝導帯の下１．９ｅＶ付近と算定された。
着色したＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ結晶に５３２ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだところ、図４に示すように、高い回折効率が得られた。３１３ｎｍの光を照射し着色した結晶に５３２ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだ後、記録光の一方を遮断して再生したときの、回折効率の時間変化を示し、回折効率は記録直後の値で規格化されている。Ｔｂの添加量を変化させたところ、１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍの範囲から好ましい結果が得られた。また、書き込み光と同じ波長のレーザ光で読み出したとき、回折効率は一旦低下するが、低下した時点で回折効率は一定となり、その後は長時間読み出しても、ホログラムが消去されないことが明らかになった。
【００２９】
またさらに、上記例と同様にして、Ｔｂ２００重量ｐｐｍ添加のＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮに加え、Ｆｅ１００重量ｐｐｍを同時添加したモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｆｅ， Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成し、透過率及び回折効率を測定した。すると図５に示すように、さらに著しいフォトクロミズムを示し、図６に示すように、回折効率が著しく増大し、読み出しに非破壊性が向上した。この場合、Ｆｅの代わりにＭｎを添加しても同様の効果が得られ、それら添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で添加したものが好適な結果が得られた。
【００３０】
なお、比較例として無添加定比組成ＬｉＮｂＯ３単結晶（ＳＬＮ）を用いた場合の透過率及び回折効率の実験データを図７及び図８に示す。上記例に比してフォトクロミズムの発生は少ないことが分かる。
Ｆｅ，Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮの厚さ３ｍｍのＹ板を用いて、３１３ｎｍ近辺の光を照射し着色した該結晶板に、５３２ｎｍのレーザをほぼ等しい強度の２光路に分割して外部角度５２°で結晶内で混合してホログラムを形成し、異常光を用いた再生を行った。そして、光強度は変えずに記録光の一方のみを遮断してホログラムからの回折光の強度を測定した。その結果、従来型の単色ホログラム記録と異なり、実施例では回折効果は記録強度に依存することが明らかとなった。なお、再生パワーが記録パワーより低く設定されるほど、データの非破壊性は向上する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によるホログラム記録装置は、あらかじめ短い波長の光を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、それより長い波長のレーザ光を用いてホログラムを記録するので、情報信号を含んだ光干渉パターンの明暗をより鮮明に記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラム記録システムを示す構成図である。
【図２】本発明によるホログラム記録再生装置を示す構成図である。
【図３】本発明による実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図４】本発明による実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図５】本発明による他の実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明による他の実施例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図７】比較例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射前後の照射波長に対する透過率の関係を示すグラフである。
【図８】比較例のホログラム記録装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【主要部分の符号の説明】
１０ 記録媒体
１１ レーザ光源
１２ａ 信号光
１２ｂ 参照光
１３ ビームスプリッタ
１４ ビームエキスパンダ
１５ ＬＣＤ
１６、１９ フーリエ変換レンズ
１７、１８、２３ ミラー
２０ ＣＣＤ
２１ プリ照射光源
２２ プリ照射光
３０ 可動ステージ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ シャッタ
３２ コントローラ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ
ドライバ
Claims (7)
- 紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録装置であって、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する手段と、
前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する前記信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する手段と、を有し、
前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とするホログラム記録装置。 - 前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
- 前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
- 紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて前記信号光が担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程と、
前記第１光を照射する工程の後、前記第１波長より長い波長であり可視光の帯域の第２波長を有する信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程と、を有し、
前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とするホログラム記録方法。 - 紫外線又は短波長の可視光の帯域の波長を有する光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体であって、
Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、Ｆｅ若しくはＭｎと希土類元素とを含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなる、ことを特徴とするホログラム記録媒体。 - 前記希土類元素がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする請求項５記載のホログラム記録媒体。
- 前記Ｆｅ若しくはＭｎの添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることを特徴とする請求項５記載のホログラム記録媒体。
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