JPH02260128A - Optical information recording and reproducing method and production of optical information recording material - Google Patents

Optical information recording and reproducing method and production of optical information recording material

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JPH02260128A
JPH02260128A JP8098189A JP8098189A JPH02260128A JP H02260128 A JPH02260128 A JP H02260128A JP 8098189 A JP8098189 A JP 8098189A JP 8098189 A JP8098189 A JP 8098189A JP H02260128 A JPH02260128 A JP H02260128A
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JP
Japan
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optical information
information recording
recording material
diamond
pulse
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Pending
Application number
JP8098189A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Nakajima
猛 中島
Kazuo Tsuji
辻 一夫
Shuichi Sato
周一 佐藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH02260128A publication Critical patent/JPH02260128A/en
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the optical information recording material by making data pulses to an optical recording material to make recording, emitting induction photon echo pulses by reading out pulses to execute reproduction and irradiating Ib type diamond with electron rays to obtain diamond contg. N-V centers. CONSTITUTION:The diamond contg. the N-V centers is used as the information recording material 5. The reference laser pulses 1 having 638nm wavelength and >=-40cm<-1> spectral width are made incident to the material 5. The data pulses 2 of the same wavelength and spectral width as the wavelength and spectral width of the reference pulses are made incident to this material within the phase relaxation time thereof to execute the recording. The reading out pulses 3 are then made incident to the material 5 and the induction photon echo pulses 4 are emitted to execute the reproduction. The reproduction of the optical information is executed by emitting the induction photon echo pulses 4 of 2 to 200MeV to the Ib type diamond. The material 1 is formed by irradiating the Ib type diamond with the electron beam having, for example, 190MeV energy by a beam accelerator, by which the diamond contg. the N-V centers is obtd. and the optical information recording material is produced.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は、誘導フォトンエコーを利用した時間領域で
光情報の記録および再生を行なう光情報記録再生方法お
よびその方法に使用される光情報記録材料の製造方法に
関するものである。
Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] This invention relates to an optical information recording and reproducing method for recording and reproducing optical information in the time domain using stimulated photon echoes, and an optical information recording and reproducing method used in the method. This invention relates to a method for manufacturing materials.

[従来の技術] 近年、永久ホールバーニング(PHB : Pe rs
istent  Ho1e  Burning)によっ
て、空間次元だけでなく波長次元にも光情報を記録する
ことのできる高密度光メモリが実現されている。しかし
、永久ホールバーニングを利用して波長次元ではなく、
時間次元に光情報を記録することも可能である。このよ
うな時間領域光情報記録の原理は、0ptical  
5ociety  of  Americaによって発
行された0PTIC8LETTER8のVol、 7.
 No。
[Prior art] In recent years, permanent hole burning (PHB)
high-density optical memory capable of recording optical information not only in the spatial dimension but also in the wavelength dimension has been realized. However, using permanent hole burning, instead of the wavelength dimension,
It is also possible to record optical information in the time dimension. The principle of such time-domain optical information recording is 0ptical
Vol. 8 of 0PTIC8LETTER8 published by the 5ociety of America, 7.
No.

2 (1982年2月)の第77頁に記載されている。2 (February 1982), page 77.

第1図は、上記0PTIC3LETTER8に記載され
た時間領域光情報記録および再生の概念図を示している
。図中、番号1は参照レーザパルス、2はデータレーザ
パルス、3は読出レーザパルス、4は誘導フォトンエコ
ーパルス、5は光情報記録材料を示している。各レーザ
パルス1゜2.3は、光情報記録材料の吸収帯と同じ波
長を持ち、[さらに光情報記録材料の不均一幅と同程度
のスペクトル幅を持っている。第2図は、各パルスの時
間的なずれを示している。まず、時刻tに参照レーザパ
ルス1を光情報記録材料5に入射させる。その後、時刻
t2にデータレーザパルス2を光情報記録材料5に入射
させる。その後時刻t3に読出レーザパルス3を入射さ
せる。なお、1、<12<1.の関係がある。参照レー
ザパルス1および読出レーザパルス3がδ関数的パルス
であり、データレーザパルス2が任意の波形を持つパル
スとすると、時刻1.、+13−1.後に誘導フォトン
エコーパルス4が光情報記録材料5から出射される。誘
導フォトンエコーパルス4は、データレーザパルス2と
同じ波形を持つ。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of time-domain optical information recording and reproduction described in the above-mentioned 0PTIC3LETTER8. In the figure, number 1 indicates a reference laser pulse, 2 indicates a data laser pulse, 3 indicates a readout laser pulse, 4 indicates a stimulated photon echo pulse, and 5 indicates an optical information recording material. Each laser pulse of 1°2.3 has the same wavelength as the absorption band of the optical information recording material, [and also has a spectral width comparable to the non-uniform width of the optical information recording material. FIG. 2 shows the temporal deviation of each pulse. First, the reference laser pulse 1 is made to enter the optical information recording material 5 at time t. Thereafter, the data laser pulse 2 is made incident on the optical information recording material 5 at time t2. Thereafter, a readout laser pulse 3 is applied at time t3. Note that 1, <12<1. There is a relationship between Assuming that the reference laser pulse 1 and the readout laser pulse 3 are δ-function pulses, and the data laser pulse 2 is a pulse with an arbitrary waveform, at time 1. , +13-1. A stimulated photon echo pulse 4 is then emitted from the optical information recording material 5. Stimulated photon echo pulse 4 has the same waveform as data laser pulse 2.

上述のような光情報記録および再生を実現するためには
、下記の位相整合条件を満足する必要がある。
In order to realize optical information recording and reproduction as described above, it is necessary to satisfy the following phase matching conditions.

K4  =  Kl  +に2  +に3式中、K、は
参照レーザパルス1の波数ベクトル、K2はデータレー
ザパルス2の波数ベクトル、K、は読出レーザパルス3
の波数ベクトル、K4ハ誘導フォトンエコーパルスの波
数ベクトルである。
K4 = Kl + 2 + 3 In the equation, K is the wave number vector of reference laser pulse 1, K2 is the wave number vector of data laser pulse 2, and K is the read laser pulse 3.
The wave number vector of K4 is the wave number vector of the induced photon echo pulse.

光情報記録材料5への光情報の記録は、光情報記録材料
5にまず参照レーザパルス1を入射させ、引き続いてデ
ータレーザパルス2を入射させることによって行なわれ
る。このデータの書込動作は、光情報記録材料5の位相
緩和時間T2内に完了する必要がある。言い換えれば、
t、2−t、 <<’r2の条件を満たす時刻t2にデ
ータレーザパルス2を光情報記録材料5に入射させる必
要がある。
Recording of optical information on the optical information recording material 5 is performed by first making the reference laser pulse 1 and then the data laser pulse 2 incident on the optical information recording material 5. This data writing operation needs to be completed within the phase relaxation time T2 of the optical information recording material 5. In other words,
It is necessary to make the data laser pulse 2 enter the optical information recording material 5 at a time t2 that satisfies the following conditions: t, 2-t, <<'r2.

読出レーザパルス3に関しては、i3  j+が光情報
記録材料5のホールの寿命内であるならば、何回でも光
情報記録材料5に入射させることが可能である。読出レ
ーザパルス3を光情報記録材料5に入射させるごとに、
エコーが誘起され、光情報の再生が行なわれる。
Regarding the readout laser pulse 3, if i3 j+ is within the lifetime of the hole in the optical information recording material 5, it is possible to make it enter the optical information recording material 5 any number of times. Each time the readout laser pulse 3 is made incident on the optical information recording material 5,
Echoes are induced and optical information is reproduced.

時間領域光情報記録は、波長領域光情報記録に対して以
下のような利点を持つ。
Time-domain optical information recording has the following advantages over wavelength-domain optical information recording.

■ 超微細スペクトル幅のレーザ光源を必要としない。■ No need for a laser light source with an ultra-fine spectral width.

■ 弱い励起光によっても高いエコー信号強度を得るこ
とができる。
■ High echo signal strength can be obtained even with weak excitation light.

■ 光情報の書込動作および読出動作を高速で行なうこ
とができる。
(2) Write and read operations of optical information can be performed at high speed.

時間領域光情報記録は、上述のような利点を有する反面
、データの書込みを記録材料の位相緩和時間T2内で行
なう必要がある。そのため、この位相緩和時間T2の制
限が、波長領域記録方式に比べて大きくなる。
Although time-domain optical information recording has the above-mentioned advantages, it is necessary to write data within the phase relaxation time T2 of the recording material. Therefore, the restriction on this phase relaxation time T2 becomes larger than in the wavelength domain recording method.

Journal  of  0ptical  S。Journal of 0ptical S.

ciety  of  America  B  Vo
l。
city of america B Vo
l.

3、No、4 (1986年4月)の第527頁に、ポ
リマーにドープされている色素を記録材料とする時間領
域光情報記録が報告されている。また、Elsevie
r  5cience  Publishers  B
、V、の0PTIC8COMMUNICATIONS 
 Vol、65.No、3(1988年2月)の第18
5頁に、記録材料としてEu” ” : Y203用い
た時間領域光情報記録が報告されている。これらの2つ
の刊行物に記載された方法では、記録材料を液体He温
度以下の温度にすることによって時間領域光情報記録を
実現している。
3, No. 4 (April 1986), page 527, reports on time-domain optical information recording using a dye doped in a polymer as a recording material. Also, Elsevie
r 5science Publishers B
, V,'s 0PTIC8 COMMUNICATIONS
Vol, 65. No. 18 of No. 3 (February 1988)
On page 5, time-domain optical information recording using Eu"":Y203 as a recording material is reported. The methods described in these two publications achieve time-domain optical information recording by bringing the recording material to a temperature below the liquid He temperature.

[発明が解決しようとする課題] 前者の刊行物、すなわちJournal  ofOpt
ical  5ociety  of  Americ
aに記載された時間領域光情報記録に関しては、記録材
料として使用される色素の位相緩和時間T2が、1.8
K(7)温度でも約300psecと短い。また、記録
材料としての色素を長時間使用すると退色効果によって
色素が劣化するという欠点がある。
[Problem to be solved by the invention] The former publication, namely Journal of Opt
ical 5ociety of America
Regarding the time domain optical information recording described in a, the phase relaxation time T2 of the dye used as the recording material is 1.8
Even at K(7) temperature, it is as short as about 300 psec. Another drawback is that when dyes are used as recording materials for a long time, they deteriorate due to fading effects.

後者の刊行物、すなわち0PTIC8COMMUNI 
CATIONSに記載された時間領域光情報記録に関し
ては、記録材料として使用されるEu’ ” : Y2
03は、4.5にの温度において位相緩和時間T2が数
10μsecと十分長い。
The latter publication, namely 0PTIC8COMMUNI
Regarding the time-domain optical information recording described in CATIONS, Eu''' used as a recording material: Y2
In No. 03, the phase relaxation time T2 is several tens of μsec at a temperature of 4.5, which is sufficiently long.

しかし、温度が15に以上まで上昇すると、記録材料の
ホールの消失が起こり、光情報の記録および再生を行な
うことができなくなる。
However, when the temperature rises to 15 or above, the holes in the recording material disappear, making it impossible to record and reproduce optical information.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、液体He温度以上の温度で
も十分に光情報の記録および再生を行なうことのできる
光情報記録再生方法およびその方法に使用される光情報
記録材料の製造方法を提供することである。
The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an optical information recording and reproducing method that can sufficiently record and reproduce optical information even at a temperature higher than the liquid He temperature. An object of the present invention is to provide a method for producing an optical information recording material used in the method.

[課題を解決するための手段] この発明に従った光情報記録再生方法では、光情報記録
材料としてN−Vセンタを含むダイヤモンドを用いる。
[Means for Solving the Problems] In the optical information recording and reproducing method according to the present invention, diamond containing an NV center is used as an optical information recording material.

この光情報記録材料に、まず、638nmの波長と40
cm−’以上のスペクトル幅とを持つ参照レーザパルス
を入射させる。引き続いて、光情報記録材料の位相緩和
時間内に参照パルスと同一波長および同一スペクトル幅
を持つデータレーザパルスを光情報記録材料に入射させ
ることによって、光情報の記録を行なう。また、光情報
が記録された光情報記録材料に参照パルスと同一波長お
よび同一スペクトル幅を持つ読出レーザパルスを入射さ
せて誘導フォトンエコーパルスを出射させることにより
、光情報の再生を行なう。
First, a wavelength of 638 nm and a wavelength of 40 nm were added to this optical information recording material.
A reference laser pulse having a spectral width of cm-' or more is made incident. Subsequently, optical information is recorded by making a data laser pulse having the same wavelength and the same spectral width as the reference pulse enter the optical information recording material within the phase relaxation time of the optical information recording material. Further, the optical information is reproduced by making a readout laser pulse having the same wavelength and the same spectral width as the reference pulse enter the optical information recording material on which the optical information is recorded, and emitting a stimulated photon echo pulse.

光情報記録材料として使用されるダイヤモンドのN−V
センタは、好ましくは、その光学密度が0.5〜1.5
の範囲内である。
N-V of diamond used as optical information recording material
The center preferably has an optical density of 0.5 to 1.5.
is within the range of

上記方法に使用される光情報記録材料は、以下のように
して作られる。Ib型ダイヤモンドに2〜200 M 
e Vのエネルギを持つ電子線を10’7〜1018e
/cm2の線量で照射し、その後、このダイヤモンドを
600〜1200℃の真空雰囲気下で5時間以上熱処理
することによってN■センタを含むダイヤモンドを得る
The optical information recording material used in the above method is produced as follows. 2-200M for type Ib diamond
e An electron beam with an energy of 10'7 to 1018e
The diamond is irradiated with a dose of /cm2, and then the diamond is heat-treated in a vacuum atmosphere at 600 to 1200° C. for 5 hours or more to obtain a diamond containing an N■ center.

光情報記録材料は、また、以下の方法によっても作られ
る。Ib型ダイヤモンドに2〜200MeVのエネルギ
を持つ中性子線を1015〜1゜”n/cm2の線量で
照射し、その後、このダイヤモンドを600〜1200
℃の真空雰囲気下で5時間以上熱処理することによって
N−Vセンタを含むダイヤモンドを得る。
Optical information recording materials can also be made by the following method. A type Ib diamond is irradiated with a neutron beam having an energy of 2 to 200 MeV at a dose of 1015 to 1°"n/cm2, and then the diamond is
A diamond containing an N-V center is obtained by heat treatment in a vacuum atmosphere at .degree. C. for 5 hours or more.

[発明の作用効果コ 光情報記録材料として使用されるN−Vセンタを含むダ
イヤモンドは、以下の特徴を有する。
[Operations and Effects of the Invention] A diamond containing an NV center used as an optical information recording material has the following characteristics.

まず、120に以下の温度では、記録材料のホールの回
復はほとんど起こらない。本願発明者は、記録材料のホ
ールの回復時間を調べる実験を行なった。その実験結果
を第3図に示す。図中、縦軸は記録材料を透過する透過
光の強度を示し、横軸は時間の経過を示している。なお
、実験は、80にの温度で行なわれた。図中、参照番号
6で示す箇所において記録材料にホール作製用のレーザ
光を照射し、こ照射を参照番号7で示す箇所で停止した
。ΔIHはホールが飽和している状態を示し、ΔIPは
ホールが永久的に残っている状態を示している。第3図
に示すように、20分以上経過しても、ホールの回復は
ほとんど起こっていない。
First, at temperatures below 120° C., hole recovery in the recording material hardly occurs. The inventor of the present application conducted an experiment to investigate the recovery time of holes in a recording material. The experimental results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the intensity of transmitted light passing through the recording material, and the horizontal axis indicates the passage of time. Note that the experiment was conducted at a temperature of 80°C. In the figure, the recording material was irradiated with a laser beam for making holes at a location indicated by reference number 6, and this irradiation was stopped at a location indicated by reference number 7. ΔIH indicates a state where holes are saturated, and ΔIP indicates a state where holes remain permanently. As shown in FIG. 3, even after 20 minutes or more, the hole has hardly recovered.

また、N−Vセンタを含むダイヤモンドの光情報記録材
料は、その位相緩和時間T2が、T2’ cCT”の温
度依存性を示す。第4図に、記録材料の位相緩和時間T
2  (n s e c)と温度T(K)との関係を示
している。この第4図から明らかなように、広い温度範
囲にわたってT2cx: ”1” a・2の関係が成り
立っている。温度Tが40にのとき、位相緩和時間T2
は約100psecである。
In addition, the phase relaxation time T2 of a diamond optical information recording material containing an NV center exhibits temperature dependence of T2'cCT''. Fig. 4 shows the phase relaxation time T2 of the recording material.
2 (n sec) and temperature T (K). As is clear from FIG. 4, the relationship T2cx: "1" a.2 holds over a wide temperature range. When the temperature T is 40, the phase relaxation time T2
is approximately 100 psec.

さらに、ダイヤモンドのN−Vセンタのゼロフォノン線
の吸収波長は638nmであり、不均一幅は約40cm
−’である。すなわち、光情報記録材料に入射するレー
ザパルスは、N−■センタのゼロフォノン線と同一の波
長を持ち、N−Vセンタの不拘−幅以上のスペクトル幅
を持っている。
Furthermore, the absorption wavelength of the zero phonon line at the N-V center of diamond is 638 nm, and the nonuniform width is about 40 cm.
-'. That is, the laser pulse incident on the optical information recording material has the same wavelength as the zero phonon line of the N-■ center, and has a spectral width greater than the unconstrained width of the N-V center.

この条件は、誘導フォトンエコーを行なう際の前提条件
となる。
This condition is a prerequisite for performing stimulated photon echo.

第3図および第4図に示した実験結果がら、光情報の記
録および再生を行なうことのできる温度範囲を決定する
ことができる。光情報の記録および再生を行なうために
は、受光器の時間分解能を記録材料の位相緩和時間T2
よりも十分に小さくする必要がある。ストリークカメラ
を用いると、その時間分解能が20p s e c程度
であるから、約40にの温度Tまて光情報の記録および
再生を行なうことが可能となる。
From the experimental results shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to determine the temperature range in which optical information can be recorded and reproduced. In order to record and reproduce optical information, the time resolution of the optical receiver must be adjusted by the phase relaxation time T2 of the recording material.
It needs to be much smaller than. When a streak camera is used, since its temporal resolution is about 20 psec, it is possible to record and reproduce optical information at a temperature T of about 40 degrees Celsius.

N−Vセンタは、熱的に安定であり、退色の問題は起こ
らない。また、記録材料に入射するレーザパルスとして
は、波長が638 n m、スペクトル幅が40cm−
’以上で、パルス幅がピコ秒オーダのレーザ光を用いれ
ばよい。
NV centers are thermally stable and do not suffer from fading problems. The laser pulse incident on the recording material has a wavelength of 638 nm and a spectral width of 40 cm.
'In the above, a laser beam with a pulse width on the order of picoseconds may be used.

N−Vセンタの好ましい光学密度は、0,5〜1.5の
範囲内である。これは、以下の理由に基づく。
The preferred optical density of the NV center is within the range of 0.5 to 1.5. This is based on the following reasons.

光情報記録材料に記録されている光情報の読出しは、誘
導フォトンエコーを利用して行なわれる。
Optical information recorded on an optical information recording material is read out using stimulated photon echo.

エコーは、N−Vセンタの吸収帯と同じ波長を持つ。こ
のため、もしN−Vセンタの濃度が高すぎると、エコー
が記録材料であるダイヤモンド中を通過する際に、自己
消光を起こし、出射信号強度が弱くなってしまう。逆に
、N−Vセンタの濃度が低すぎると、エコー信号自体の
出射信号強度が弱くなってしまう。したがって、エコー
信号の強度を最大とするように、N−Vセンタの最適濃
度を選択するのが望ましい。その最適濃度は、光学密度
が0. 5〜1.5の範囲内である。光学密度の大きさ
に関しては、Ib型ダイヤモンドの窒素濃度、電子線ま
たは中性子線の線】、ダイヤモンド結晶の厚み等を変化
させることによって調整することができる。
The echo has the same wavelength as the absorption band of the NV center. Therefore, if the concentration of the NV center is too high, self-quenching will occur when the echo passes through the recording material, diamond, and the intensity of the emitted signal will become weak. Conversely, if the concentration of the NV center is too low, the output signal intensity of the echo signal itself will become weak. Therefore, it is desirable to select the optimal concentration of the NV center to maximize the intensity of the echo signal. Its optimum concentration is an optical density of 0. It is within the range of 5 to 1.5. The optical density can be adjusted by changing the nitrogen concentration of type Ib diamond, the electron beam or neutron beam, the thickness of the diamond crystal, etc.

光情報記録材料の製造方法の特徴は、電子線または中性
子線のエネルギにある。本願発明者は、Ib型ダイヤモ
ンドに照射すべき電子線のエネルギの大きさが異なって
いると、ダイヤモンド中に生じたN−Vセンタのホール
の回復時間が異なってくることを見い出した。前述した
第3図の実験データは、Ib型ダイヤモンドに対して線
型加速器(L INAC)によって190MeVのエネ
ルギを持つ電子線を照射することによって作製したN−
Vセンタに基づくものである。この場合の電子線の線量
は、1017〜10” e/cm2の範囲内にあった。
The method for producing optical information recording materials is characterized by the energy of electron beams or neutron beams. The inventors of the present application have found that when the energy of the electron beam to be irradiated to type Ib diamond differs, the recovery time of the NV center hole generated in the diamond differs. The experimental data shown in Fig. 3 described above is based on the N-
It is based on the V center. The electron beam dose in this case was in the range of 1017 to 10'' e/cm2.

ところが、タンデム型加速器によってIb型ダイヤモン
ドに対して1.5MeVのエネルギを持つ電子線を10
17〜1018e/Cm2の線量で照射しても、ホール
はほとんど形成されない。このことから、照射する電子
線のエネルギが小さい場合には、ホールの回復時間が極
めて短い成分が支配的であることを示している。
However, using a tandem accelerator, 100% of electron beams with an energy of 1.5 MeV were applied to type Ib diamond.
Even when irradiated with a dose of 17 to 1018 e/Cm2, hardly any holes are formed. This shows that when the energy of the irradiated electron beam is small, the component with an extremely short hole recovery time is dominant.

一方、照射すべき電子線のエネルギを上げていくと、ホ
ール回復時間の長い成分が支配的になる。
On the other hand, when the energy of the electron beam to be irradiated is increased, the component with a long hole recovery time becomes dominant.

光情報記録を保持するためには、ホール回復時間が十分
に長いことが要求される。この要求を満足するために、
Ib型ダイヤモンドに照射すべき電子線のエネルギは成
る一定の大きさ以上が必要となる。一方、電子線のエネ
ルギが高すぎると、電子線の照射によってダイヤモンド
自体が劣化する。
In order to maintain optical information recording, a sufficiently long hole recovery time is required. In order to satisfy this requirement,
The energy of the electron beam to be irradiated onto type Ib diamond needs to be above a certain level. On the other hand, if the energy of the electron beam is too high, the diamond itself will deteriorate due to irradiation with the electron beam.

こうして、好ましい電子線のエネルギは、2〜200 
M e Vの範囲内である。
Thus, the preferred energy of the electron beam is 2 to 200
It is within the M e V range.

なお、Ib型ダイヤモンドに関しては、単結晶であって
もよく、あるいは薄膜であってもよい。
Note that type Ib diamond may be a single crystal or a thin film.

また、電子線の代わりに中性子線を照射してもよい。但
し、空孔の生成能の違いから、中性子線を照射する場合
には、その線量は1015〜1017n/cm2の範囲
で十分である。
Moreover, neutron beams may be irradiated instead of electron beams. However, when irradiating with neutron beams, a dose in the range of 1015 to 1017 n/cm2 is sufficient due to the difference in the ability to generate vacancies.

以上のように、この発明によれば、液体He温度以上の
温度であっても、光情報の記録および再生を行なうこと
ができる。また、光情報記録材料として使用されるN−
Vセンタは、熱的に安定であり、退色という問題も生じ
ない。
As described above, according to the present invention, optical information can be recorded and reproduced even at a temperature higher than the liquid He temperature. Also, N- is used as an optical information recording material.
The V center is thermally stable and does not suffer from problems of fading.

し実施例] 実施例1 温度差法によって合成したIb型ダイヤモンドに、19
0MeVのエネルギを持つ電子線を1018e/cm2
の線量で照射し、その後、このダイヤモンドを1200
℃の真空雰囲気下で5時間熱処理を行なった。Ib型ダ
イヤモンド結晶の窒素濃度を変化させることによって、
5種類の光学密度を有するN−Vセンタを作製した。こ
れらの試料を、試料1〜試料5とする。
[Example] Example 1 Type Ib diamond synthesized by the temperature difference method had 19
An electron beam with an energy of 0MeV is 1018e/cm2.
The diamond was then irradiated with a dose of 1200
Heat treatment was performed in a vacuum atmosphere at .degree. C. for 5 hours. By changing the nitrogen concentration of type Ib diamond crystal,
NV centers with five types of optical densities were fabricated. These samples are designated as samples 1 to 5.

これらの試料を用いて、第5図に示した装置によって誘
導フォトンエコーを観測した。第5図を参照して、11
はモードロックアルゴンイオンレーザ、12は色素レー
ザ、13.14,15,16は半透過または全反射ミラ
ー、17は直角プリズム、18は光情報記録材料、1つ
はフォトマルチプライア管、20はストレージオシロス
コープを示す。モードロックアルゴンイオンレーザ11
から出射されて色素レーザ12によって所定の波長に変
換されたレーザパルスは、ミラー13,14.15.1
6および直角プリズム17を介在させることによって、
時間的にずれた3つのパルスに分けられる。E、は、最
先に光情報記録材料18に入射する参照パルスであり、
E2は2番目に光情報記録材料18に入射するデータパ
ルスであり、E3は最後に光情報記録材料18に入射す
る読出パルスである。3つのパルスE7、E2およびE
、は、その波長が638nm、スペクトル幅が80cm
−”、パルス幅が約3psecの単パルスであった。
Using these samples, stimulated photon echoes were observed using the apparatus shown in FIG. Referring to Figure 5, 11
is a mode-locked argon ion laser, 12 is a dye laser, 13, 14, 15, and 16 are semi-transmissive or total reflection mirrors, 17 is a right-angle prism, 18 is an optical information recording material, 1 is a photomultiplier tube, and 20 is a storage Showing an oscilloscope. Mode-locked argon ion laser 11
The laser pulse emitted from the dye laser 12 and converted into a predetermined wavelength by the mirror 13, 14.15.1
6 and a right angle prism 17,
It is divided into three pulses that are time-shifted. E is a reference pulse that first enters the optical information recording material 18,
E2 is the data pulse that enters the optical information recording material 18 second, and E3 is the read pulse that enters the optical information recording material 18 last. 3 pulses E7, E2 and E
, has a wavelength of 638 nm and a spectral width of 80 cm.
-”, the pulse width was a single pulse of about 3 psec.

E、は光情報記録材料18から出射されたエコーパルス
であり、高速応答性のフォトマルチプライア管(立上が
り200psec)19に受光される。エコーパルスの
波形は、ストレージオシロスコープ20によって観測さ
れた。なお、測定温度Tは21にであった。また、光情
報記録材料18への参照パルスE1の入射時刻をtl、
データパルスE2の入射時刻をt2、読出パルスE3の
入射時刻をt3とすると、12−1.は約0.1nse
cで、t、−t2は約5nsecであった。
E is an echo pulse emitted from the optical information recording material 18, and is received by a photomultiplier tube (rising 200 psec) 19 with high-speed response. The waveform of the echo pulse was observed with a storage oscilloscope 20. In addition, the measurement temperature T was 21 degrees. Further, the incident time of the reference pulse E1 to the optical information recording material 18 is tl,
Assuming that the incident time of the data pulse E2 is t2 and the incident time of the read pulse E3 is t3, 12-1. is about 0.1nse
c, t, -t2 was about 5 nsec.

上記測定によって得られたN−Vセンタの光学密度とフ
ォトマルチプライア管(フォトマル管)19の出力との
関係は、以下のとおりであった。
The relationship between the optical density of the NV center and the output of the photomultiplier tube (photomultiplier tube) 19 obtained by the above measurement was as follows.

■ 試料1(比較例) N−Vセンタの光学密度:0.15 フオトマル管の出力(mV)  :<Q、  3■ 試
料2(本発明例) N−Vセンタの光学密度:0.62 フオトマル管の出力(mV):1゜2 ■ 試料3(本発明例) N−Vセンタの光学密度:1.20 フオトマル管の出力(mV):2.7 ■ 試料4(本発明例) N−Vセンタの光学密度:1.45 フォトマル管の出力(mV)  : l、  7■ 試
料5(比較例) N−Vセンタの光学密度:2.03 フオトマル管の出力(mV)  :<Q、  5実施例
2 温度差法により合成した窒素濃度が約20ppmのIb
型ダイヤモンドに対して、1.5MeVのエネルギを持
つ電子線を10” e/cm2の線量で照射した後、こ
のダイヤモンドを1200°Cの真空雰囲気下で5時間
熱処理することによって、N−Vセンタを形成した。こ
の試料を、試料6とする。
■ Sample 1 (comparative example) Optical density of N-V center: 0.15 Output of photomal tube (mV): <Q, 3 ■ Sample 2 (example of the present invention) Optical density of N-V center: 0.62 Photomal tube Output of tube (mV): 1°2 ■ Sample 3 (example of the present invention) Optical density of N-V center: 1.20 Output of photomal tube (mV): 2.7 ■ Sample 4 (example of the present invention) N- Optical density of V center: 1.45 Output of photomar tube (mV): l, 7 ■ Sample 5 (comparative example) Optical density of N-V center: 2.03 Output of photomar tube (mV): <Q, 5 Example 2 Ib with nitrogen concentration of about 20 ppm synthesized by temperature difference method
After irradiating the type diamond with an electron beam with an energy of 1.5 MeV at a dose of 10" e/cm2, the diamond was heat-treated in a vacuum atmosphere at 1200°C for 5 hours to form an N-V center. This sample is designated as Sample 6.

次に、温度差法により合成した窒素濃度が約20ppm
のIb型ダイヤモンドに対して、2.0MeVのエネル
ギを持つ電子線を10”/cm2の線量で照射し、その
後このダイヤモンドを1200°Cの真空雰囲気下で5
時間熱処理することによってN−Vセンタを形成した。
Next, the nitrogen concentration synthesized by the temperature difference method was about 20 ppm.
A type Ib diamond was irradiated with an electron beam with an energy of 2.0 MeV at a dose of 10"/cm2, and then the diamond was heated at 1200°C in a vacuum atmosphere for 5
An NV center was formed by heat treatment for a period of time.

この試料を、試料7とする。This sample is designated as sample 7.

さらに、温度差法により合成した窒素濃度が約20pp
mのIb型ダイヤモンドに対して、190 M e V
のエネルギを持つ電子線を1018/cm2の線量で照
射した後、このダイヤモンドを1200℃の真空雰囲気
下で5時間熱処理することによってN−Vセンタを形成
した。この試料を、試料8とする。
Furthermore, the nitrogen concentration synthesized by the temperature difference method was approximately 20 pp.
m for type Ib diamond, 190 M e V
After irradiating the diamond with an electron beam having an energy of 1018/cm2, the diamond was heat treated in a vacuum atmosphere at 1200 DEG C. for 5 hours to form an NV center. This sample is designated as sample 8.

試料6.7および8を用いて、第5図に示す装置によっ
て誘導フォトンエコーの測定を行なった。
Using Samples 6.7 and 8, stimulated photon echo was measured using the apparatus shown in FIG.

測定条件は、実施例1と全く同じである。この測定によ
って得られたデータは、以下のとおりであった。
The measurement conditions are exactly the same as in Example 1. The data obtained by this measurement were as follows.

■ 試料6(比較例) 電子線エネルギ(MeV): 1.5 N−Vセンタの光学密度:1.2 フォトマル管の出力(mV):約0 ■ 試料7(本発明例) 電子線のエネルギ(MeV):2゜0 N−Vセンタの光学密度:0.9 フォトマル管の出力(mV): 0.8■ 試料8(本
発明例) 電子線のエネルギ(MeV):19O N−Vセンタの光学密度=1.2 フォトマル管の出力(mV)  : 2. 7
■ Sample 6 (comparative example) Electron beam energy (MeV): 1.5 Optical density of N-V center: 1.2 Photomultiply tube output (mV): Approx. 0 ■ Sample 7 (invention example) Electron beam energy Energy (MeV): 2°0 N-V center optical density: 0.9 Photomar tube output (mV): 0.8 ■ Sample 8 (example of the present invention) Electron beam energy (MeV): 19O N- Optical density of V center = 1.2 Photomar tube output (mV): 2. 7

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、時間領域光情報記録再生の概念を示す図であ
る。第2図は、参照パルス、データパルス、続出パルス
および誘導フォトンエコーパルスの時間的なずれを示す
図である。 第3図は、N−Vセンタのホール回復時間を示す図であ
る。第4図は、N−Vセンタの位相緩和時間と温度との
関係を示す図である。 第5図は、光情報の記録および再生を行なうための装置
の概略構成図を示す図である。 図において、1は参照レーザパルス、2はデータレーザ
パルス、3は読出レーザパルス、4は誘導フォトンエコ
ーパルス、5は光情報記録材料、11はモードロックア
ルゴンイオンレーザ、12は色素レーザ、13,14,
15.16はミラー17は直角プリズム、18は光情報
記録材料、19はフォトマルチプライア管、20はスト
レージオシロスコープ、E、は参照パルス、E2はデー
タパルス、E3は読出パルス、E4はエコーパルスを示
す。
FIG. 1 is a diagram showing the concept of time domain optical information recording and reproduction. FIG. 2 is a diagram illustrating temporal shifts of a reference pulse, a data pulse, a subsequent pulse, and a stimulated photon echo pulse. FIG. 3 is a diagram showing the hole recovery time of the NV center. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the phase relaxation time and temperature of the NV center. FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration diagram of an apparatus for recording and reproducing optical information. In the figure, 1 is a reference laser pulse, 2 is a data laser pulse, 3 is a readout laser pulse, 4 is a stimulated photon echo pulse, 5 is an optical information recording material, 11 is a mode-locked argon ion laser, 12 is a dye laser, 13, 14,
15.16 is a mirror 17 is a right angle prism, 18 is an optical information recording material, 19 is a photomultiplier tube, 20 is a storage oscilloscope, E is a reference pulse, E2 is a data pulse, E3 is a read pulse, E4 is an echo pulse. show.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光情報記録材料としてN−Vセンタを含むダイヤ
モンドを用い、 前記光情報記録材料に638nmの波長と40cm^−
^1以上のスペクトル幅とを持つ参照レーザパルスを入
射させるのに引き続いて、前記光情報記録材料の位相緩
和時間内に前記参照パルスと同一波長および同一スペク
トル幅を持つデータレーザパルスを前記光情報記録材料
に入射させることにより光情報の記録を行ない、 光情報が記録された前記光情報記録材料に前記参照パル
スと同一波長および同一スペクトル幅を持つ読出レーザ
パルスを入射させて誘導フォトンエコーパルスを出射さ
せることにより光情報の再生を行なう、光情報記録再生
方法。
(1) Diamond containing an N-V center is used as the optical information recording material, and the optical information recording material has a wavelength of 638 nm and a wavelength of 40 cm^-.
After inputting a reference laser pulse having a spectral width of ^1 or more, a data laser pulse having the same wavelength and the same spectral width as the reference pulse is applied to the optical information within the phase relaxation time of the optical information recording material. Recording of optical information is performed by making the optical information enter a recording material, and a readout laser pulse having the same wavelength and the same spectral width as the reference pulse is made to enter the optical information recording material on which the optical information is recorded to generate a stimulated photon echo pulse. An optical information recording and reproducing method that reproduces optical information by emitting light.
(2)前記N−Vセンタの光学密度は、0. 5〜1.5の範囲内である、請求項1に記載の光情報記
録再生方法。
(2) The optical density of the NV center is 0. The optical information recording and reproducing method according to claim 1, wherein the optical information recording and reproducing method is within the range of 5 to 1.5.
(3)Ib型ダイヤモンドに2〜200MeVのエネル
ギを持つ電子線を10^1^7〜10^1^8e/cm
^2の線量で照射し、その後、前記ダイヤモンドを60
0〜1200℃の真空雰囲気下で5時間以上熱処理する
ことによってN−Vセンタを含むダイヤモンドを得る、
光情報記録材料の製造方法。
(3) Electron beam with energy of 2 to 200 MeV is applied to type Ib diamond at 10^1^7 to 10^1^8e/cm.
The diamond was irradiated with a dose of 60
Obtaining a diamond containing an N-V center by heat treatment in a vacuum atmosphere at 0 to 1200°C for 5 hours or more,
A method for producing an optical information recording material.
(4)Ib型ダイヤモンドに2〜200MeVのエネル
ギを持つ中性子線を10^1^5〜10^1^7n/c
m^2の線量で照射し、その後、前記ダイヤモンドを6
00〜1200℃の真空雰囲気下で5時間以上熱処理す
ることによってN−Vセンタを含むダイヤモンドを得る
、光情報記録材料の製造方法。
(4) A neutron beam with an energy of 2 to 200 MeV is applied to type Ib diamond at 10^1^5 to 10^1^7n/c.
irradiated with a dose of m^2 and then the diamond was irradiated with a dose of 6 m^2.
A method for producing an optical information recording material, which obtains a diamond containing an N-V center by heat treatment in a vacuum atmosphere at 00 to 1200°C for 5 hours or more.
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