JP2000285681A - Hologram memory element - Google Patents

Hologram memory element

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JP2000285681A
JP2000285681A JP9076199A JP9076199A JP2000285681A JP 2000285681 A JP2000285681 A JP 2000285681A JP 9076199 A JP9076199 A JP 9076199A JP 9076199 A JP9076199 A JP 9076199A JP 2000285681 A JP2000285681 A JP 2000285681A
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JP
Japan
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single crystal
light
hologram memory
memory element
mol
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Pending
Application number
JP9076199A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Hori
健次 堀
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make suppressible photovoltaic effect as well as to enhance sensitivity to radiated light and to make normal optical recording performable by incorporating a specified total amount of at least one selected from among Mg, Sc, Zn and In and a group VIII element into a lithium niobate or lithium tantalate single crystal. SOLUTION: The hologram memory element 1 uses a lithium niobate or lithium tantalate single crystal containing 1-5 mol%, in total, of one or more selected from Mg, Sc, Zn and In and one or more group VIII elements such as Fe, Co, Ni, Ru, Rh and Pd. For example, the single crystal is used as a rectangular solid, a face 1a of the single crystal on which light L is made incident and a face 1b from which light emerges are optically polished and antireflection films 2a, 2b effective to the wavelength of laser light used for hologram recording and reproduction are formed on the faces 1a, 1b.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて情報の
書き込み(記録)や読み出し(再生)を行う光メモリ素
子の一種であり、デジタルホログラフィックメモリとし
て好適なホログラムメモリ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram memory element which is a kind of optical memory element for writing (recording) and reading (reproducing) information by using light, and which is suitable as a digital holographic memory.

【0002】[0002]

【従来技術とその課題】従来より、パソコンの記憶媒体
として、主にフロッピーディスク、ハードディスク等が
使用されてきた。最近では、これらの記憶媒体に加え、
CD−ROM,MO(Magneto-optical Disk) ,DVD
(Digital Video Disk)等の各種記憶媒体が使用されて
いる。また、近年、上記DVDに続く次世代メモリ素子
としてホログラムメモリ素子が有望視され研究されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, floppy disks, hard disks and the like have been mainly used as storage media for personal computers. Recently, in addition to these storage media,
CD-ROM, MO (Magneto-optical Disk), DVD
(Digital Video Disk) and various storage media are used. In recent years, a hologram memory device has been considered as a next-generation memory device following the DVD, and has been studied.

【0003】このホログラムメモリ素子の素材として、
これまでにニオブ酸リチウム,チタン酸バリウム,チタ
ン酸ストロンチウムバリウム,有機感光剤等の各種材料
が提案されてきたが、これら材料のうちニオブ酸リチウ
ム単結晶が最も実用化が可能であるといわれている。
[0003] As a material of this hologram memory element,
Various materials such as lithium niobate, barium titanate, strontium barium titanate, and organic photosensitizers have been proposed so far. Among these materials, lithium niobate single crystal is said to be the most practical. I have.

【0004】この主な理由は、ニオブ酸リチウム単結晶
は高い読み出し(再生)効率が期待でき、また記録や消
去の繰り返しが可能でそれによる特性の劣化がないこ
と、さらに多重記録ができ、高い解像度が期待できるか
らである。また、ニオブ酸リチウム単結晶には、高出力
レーザー光を照射すると、光照射部の屈折率が局所的に
変化する、いわゆる光損傷(フォトリフラクティブ)効
果があり、これを利用することにより情報の記録や再生
が可能となる。しかも、Fe(鉄)を添加することによ
り、その感度(効率)が向上することが知られている。
The main reasons for this are that lithium niobate single crystal can be expected to have a high read (reproduction) efficiency, can be repeatedly recorded and erased, and there is no deterioration in the characteristics, and can perform multiplex recording. This is because resolution can be expected. In addition, when irradiated with high-power laser light, the lithium niobate single crystal has a so-called photorefractive effect in which the refractive index of the light-irradiated portion changes locally. Recording and reproduction become possible. Moreover, it is known that sensitivity (efficiency) is improved by adding Fe (iron).

【0005】しかし、10ギガバイト以上以上の記憶容
量を実現するためには、さらなる感度の向上が必要であ
るが、感度を向上させることによりフォトボルタイック
効果が生じ、結晶内の電荷が大きくなるため、記録した
像(データ)に歪みがあらわれやすくなる。これによ
り、正常な記録を行うことができない、すなわち、BE
R(Bit error rate:記録誤り率)が増大するという問
題がある。
However, in order to realize a storage capacity of 10 gigabytes or more, it is necessary to further improve the sensitivity. However, the improvement in the sensitivity causes a photovoltaic effect and increases the charge in the crystal. Then, the recorded image (data) tends to be distorted. As a result, normal recording cannot be performed, that is, BE
There is a problem that R (Bit error rate: recording error rate) increases.

【0006】そこで、本発明は照射光に対する感度を向
上させることができるとともに、フォトボルタイック効
果を抑制でき、光記録を正常に行わせることが可能な優
れたホログラムメモリ素子を提供することを目的とす
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an excellent hologram memory element which can improve the sensitivity to irradiation light, can suppress the photovoltaic effect, and can perform optical recording normally. And

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のホログラムメモ
リ素子は、ニオブ酸リチウム単結晶体またはタンタル酸
リチウム単結晶体中に、Mg(マグネシウム),Sc
(スカンジウム),Zn(亜鉛),In(インジウム)
のいずれか1種以上とVIII 族元素(Fe(鉄),Co
(コバルト),Ni(ニッケル),Ru(ルテニウ
ム),Rh(ロジウム),Pd(パラジウム),Os
(オスミウム),Ir(イリジウム),Pt(白金)の
いずれか1種以上)を合計1〜5モル%含有して成る。
より好適には2〜4モル%含有して成るものとする。
A hologram memory device according to the present invention comprises a single crystal of lithium niobate or a single crystal of lithium tantalate containing Mg (magnesium), Sc,
(Scandium), Zn (zinc), In (indium)
And any one or more of the group VIII elements (Fe (iron), Co
(Cobalt), Ni (nickel), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Pd (palladium), Os
(Osmium), Ir (iridium) and Pt (platinum) in total of 1 to 5 mol%.
More preferably, the content is 2 to 4 mol%.

【0008】また特に、上記単結晶体中におけるFeの
含有量が0.001〜0.1モル%であるものとする。
In particular, it is assumed that the content of Fe in the single crystal body is 0.001 to 0.1 mol%.

【0009】さらに、光波長400〜600nmにおけ
る光吸収係数αが、2.5n+0.325≦α≦2.5
n+1.125(ただし、n:Feの含有量(モル
%))を満足するものとする。
Further, the light absorption coefficient α at a light wavelength of 400 to 600 nm is 2.5n + 0.325 ≦ α ≦ 2.5.
n + 1.125 (where, n: Fe content (mol%)).

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明に係るホログラムメモリ素
子の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the hologram memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0011】本発明のホログラムメモリ素子は、Mg,
Sc,Zn,Inのいずれか1種以上とVIII 族元素を
合計で1〜5モル%含有するニオブ酸リチウム単結晶体
やタンタル酸リチウム単結晶体を用いたものである。ま
た、図1に示すようにホログラムメモリ素子1は、例え
ば直方体を成す単結晶体の光Lの光入射面1a及び光出
射面1bを光学研磨し、これらの面にホログラム記録及
び再生に使用するレーザー波長に対する反射防止膜2
a,2bを形成したものである。この反射防止膜2a,
2bは例えばTiO2 等の誘電体多層膜を厚さ100〜
200Å程度に真空蒸着法等の薄膜形成法により作製し
たものである。なお、反射防止膜は単結晶体の全ての面
に形成させてもよく、ホログラムメモリ素子として十分
に機能できるのであればこれら反射防止膜は無くともよ
い。
[0011] The hologram memory element of the present invention comprises Mg,
A single crystal of lithium niobate or a single crystal of lithium tantalate containing at least one of Sc, Zn, and In and a group VIII element in a total amount of 1 to 5 mol% is used. Further, as shown in FIG. 1, the hologram memory element 1 is used for optically polishing the light incident surface 1a and the light emitting surface 1b of the light L of, for example, a rectangular parallelepiped single crystal, and uses these surfaces for hologram recording and reproduction. Antireflection film 2 for laser wavelength
a and 2b are formed. This antireflection film 2a,
2b is a dielectric multilayer film such as TiO 2 having a thickness of 100 to
It is manufactured by a thin film forming method such as a vacuum evaporation method at about 200 °. Note that the antireflection film may be formed on all surfaces of the single crystal body, and the antireflection film may not be provided as long as it can function sufficiently as a hologram memory element.

【0012】また、上記単結晶体の原子組成比は、0.
937≦Li/Nb≦0.943、または0.942≦
Li/Ta≦0.961とする。この理由は、これらの
範囲外の場合、結晶欠陥によるノイズ,BERが著しく
増加して、フォトリフラクティブ効果による記録の感度
が劣化するからである。また、特にMg,Sc,Zn,
Inのいずれか1種以上とVIII 族元素を合計で2〜4
モル%含有させる最も感度が良好となる。さらに、特に
MgとFeを2〜4モル%含有させると、フォトボルタ
イック効果の抑制効果が最も大きくなるので最適といえ
る。
Further, the atomic composition ratio of the single crystal is 0.1.
937 ≦ Li / Nb ≦ 0.943 or 0.942 ≦
Li / Ta ≦ 0.961. The reason for this is that when the value is outside these ranges, noise and BER due to crystal defects increase significantly, and the recording sensitivity due to the photorefractive effect deteriorates. Further, in particular, Mg, Sc, Zn,
In at least one of In and a group VIII element in total of 2 to 4
The best sensitivity is obtained by containing mol%. In particular, when Mg and Fe are contained in an amount of 2 to 4 mol%, the effect of suppressing the photovoltaic effect is maximized, which is optimal.

【0013】上記原子組成比は、単結晶の2次高調波
(Second Harmonic wave Generation)の位相整合温度
測定により、分析,測定できる。これは、単結晶にN
d:YAGレーザ等のレーザ光(基本波)を入射したと
きに、このレーザ光の2倍の周波数の光(2次高調波)
が発生する温度(位相整合温度)が厳密に決定できるこ
と、そして前記位相整合温度は単結晶の組成、例えばL
i/NbやLi/Taの原子組成比によって微妙に変化
することによる。ここで、FeやMg等の不純物の含有
量はICPやEPMA等により分析が可能である。
The above atomic composition ratio can be analyzed and measured by measuring the phase matching temperature of a second harmonic (second harmonic wave generation) of a single crystal. This is because N
d: When a laser beam (fundamental wave) such as a YAG laser is incident, light having a frequency twice as high as this laser beam (second harmonic)
(Phase matching temperature) can be determined strictly, and the phase matching temperature depends on the composition of the single crystal, for example, L
This is due to a slight change depending on the atomic composition ratio of i / Nb or Li / Ta. Here, the content of impurities such as Fe and Mg can be analyzed by ICP, EPMA, or the like.

【0014】また、VIII 族元素のうちFeはフォトリ
フラクティブ効果が大きく、0.1モル%以下の含有量
で十分な感度が得られ、また単結晶内にほぼ均一に分布
させることが可能である。
Further, among the Group VIII elements, Fe has a large photorefractive effect, a sufficient sensitivity can be obtained at a content of 0.1 mol% or less, and it can be distributed almost uniformly in a single crystal. .

【0015】そして、Feの含有量は0.001〜0.
1モル%が好ましい。この理由は、0.001モル%未
満ではフォトリフラクティブ効果による感度が向上せ
ず、0.1モル%を超えると単結晶の育成が困難になる
と共に、Feが均一にドープされ難くなる上に、透過率
が低下するので好ましくないからである。
The content of Fe is 0.001-0.
1 mol% is preferred. The reason is that if it is less than 0.001 mol%, the sensitivity due to the photorefractive effect is not improved, and if it exceeds 0.1 mol%, it becomes difficult to grow a single crystal, and it is difficult to dope Fe uniformly. This is because the transmittance is undesirably reduced.

【0016】また、ニオブ酸リチウム単結晶またはタン
タル酸リチウム単結晶のFe含有量をn、吸収係数をα
とすると、2.5n+0.325≦α≦2.5n+1.
125とするのが好ましい。これは以下の理由による。
単結晶中のFe2+の含有量が増えると光波長400〜6
00nm付近の光吸収が増加し、またフォトリフラクテ
ィブ効果による感度はFeの含有量nとFe2+/Fe3+
が関係している。さらに、Fe含有量nが増えると、F
2+の絶対量が多いので吸収係数αが大きくなる。従っ
て、吸収係数αを測定し調整することにより、Fe2+
含有量を調整でき、その結果フォトリフラクティブ効果
による感度が制御可能となる。
The Fe content of the lithium niobate single crystal or lithium tantalate single crystal is n, and the absorption coefficient is α
Then, 2.5n + 0.325 ≦ α ≦ 2.5n + 1.
It is preferably 125. This is for the following reason.
When the content of Fe 2+ in the single crystal increases, the light wavelength of 400 to 6
The light absorption around 00 nm increases, and the sensitivity due to the photorefractive effect depends on the Fe content n and Fe 2+ / Fe 3+.
Is involved. Further, as the Fe content n increases,
Since the absolute amount of e 2+ is large, the absorption coefficient α increases. Therefore, by measuring and adjusting the absorption coefficient α, the content of Fe 2+ can be adjusted, and as a result, the sensitivity due to the photorefractive effect can be controlled.

【0017】そして、αが2.5n+0.325未満の
場合、フォトリフラクティブ効果による感度が劣化し、
αが2.5n+1.125を超える場合、Fe含有量n
及びFe2+の含有量が大きくなるため、感度は良くなる
が光の透過率が低下する。また、感度が大きすぎると再
生時にデータが消え易くなるといった問題が生じる。
If α is less than 2.5n + 0.325, the sensitivity due to the photorefractive effect deteriorates,
If α exceeds 2.5n + 1.125, the Fe content n
And the content of Fe 2+ is increased, so that the sensitivity is improved but the light transmittance is reduced. Further, if the sensitivity is too high, there is a problem that data is easily erased during reproduction.

【0018】また、光の吸収係数αは光波長400〜6
00nmにおける波長帯域で上記の範囲とし、この範囲
から外れると単結晶の光透過率を制御するのが困難であ
る。好ましくは、光透過率の制御性が最も良好な帯域の
一つであり、かつホログラムメモリ素子として実用的な
500〜550nmがよい。
The light absorption coefficient α is between light wavelengths 400 to 6
Within the wavelength band of 00 nm, the above range is set. If the range is out of this range, it is difficult to control the light transmittance of the single crystal. Preferably, the wavelength is 500 to 550 nm, which is one of the bands in which the controllability of the light transmittance is the best and is practical as a hologram memory element.

【0019】また、本発明の製造方法は、回転引き上げ
法により、Feを0.001〜0.1モル%含有し、か
つLiとNbの原子組成比Li/Nbが0.937≦L
i/Nb≦0.943であるニオブ酸リチウム単結晶、
または原子組成比Li/Taが0.942≦Li/Ta
≦0.961であるニオブ酸リチウム単結晶を育成す
る。
Further, the manufacturing method of the present invention contains 0.001 to 0.1 mol% of Fe and the atomic composition ratio Li / Nb of Li / Nb is 0.937 ≦ L by a rotation pulling method.
a lithium niobate single crystal wherein i / Nb ≦ 0.943,
Or, the atomic composition ratio Li / Ta is 0.942 ≦ Li / Ta
A single crystal of lithium niobate satisfying ≦ 0.961 is grown.

【0020】次いで、ニオブ酸リチウム単結晶の場合
は、200℃〜700℃または1000〜1150℃、
タンタル酸リチウム単結晶の場合は200〜600℃の
温度範囲で、酸化雰囲気または不活性ガス雰囲気中で熱
処理を施す。吸収係数αは、育成した単結晶を酸化雰囲
気中または窒素等の不活性ガス雰囲気中で、上記温度範
囲に加熱する熱処理により制御することができる。ここ
で、200℃未満では光透過率及び吸収係数αの変化が
ほとんどなく、特にニオブ酸リチウム単結晶の場合は、
700℃〜1000℃では酸素欠陥による吸収が増大
し、LiNb3 8等の異相が析出し易くなり、115
0℃を超えるとキュリー温度付近以上となるのでドメイ
ンが発生する。なお、タンタル酸リチウム単結晶の場合
はキュリー温度が600℃前後であるので、600℃を
超えるとドメインが発生し、多分域となり光散乱の原因
となるため好ましくない。
Next, in the case of a lithium niobate single crystal, the temperature is 200 ° C. to 700 ° C. or 1000 ° C. to 1150 ° C.
In the case of a lithium tantalate single crystal, heat treatment is performed in a temperature range of 200 to 600 ° C. in an oxidizing atmosphere or an inert gas atmosphere. The absorption coefficient α can be controlled by a heat treatment in which the grown single crystal is heated to the above temperature range in an oxidizing atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen. Here, when the temperature is lower than 200 ° C., the light transmittance and the absorption coefficient α hardly change. Particularly, in the case of a lithium niobate single crystal,
At 700 ° C. to 1000 ° C., absorption due to oxygen vacancies increases, and a different phase such as LiNb 3 O 8 easily precipitates.
If the temperature exceeds 0 ° C., the temperature will be higher than the Curie temperature or higher, and a domain will be generated. In the case of a lithium tantalate single crystal, the Curie temperature is around 600 ° C., and if it exceeds 600 ° C., a domain is generated, resulting in a multi-domain and light scattering, which is not preferable.

【0021】また、前記酸化雰囲気は具体的には大気、
酸素を1体積%以上含んだガスとし、不活性ガス雰囲気
はAr,N2 ,H2 ,CO2 ,He等とする。不活性ガ
ス雰囲気中で熱処理を行うとαが大きくなり、酸化雰囲
気中で熱処理を行うとαが小さくなる。
The oxidizing atmosphere is, specifically, air,
A gas containing 1% by volume or more of oxygen is used, and an inert gas atmosphere is Ar, N 2 , H 2 , CO 2 , He, or the like. When heat treatment is performed in an inert gas atmosphere, α increases, and when heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere, α decreases.

【0022】上記熱処理は大気圧下または所望の真空度
で行うことができ、不活性ガス雰囲気での熱処理では酸
素分圧を制御するために、いったん10-5torr以下
にしてからガス置換をするのがよい。
The above heat treatment can be performed under atmospheric pressure or a desired degree of vacuum. In the heat treatment in an inert gas atmosphere, the gas is first replaced with 10 -5 torr or less in order to control the oxygen partial pressure. Is good.

【0023】また、熱処理の時間は20時間〜50時間
が好ましく、20時間未満では単結晶の内部まで酸素が
拡散せず色むらが発生し易く、50時間を超えると光透
過率の変化はほとんど無くなる。
The heat treatment time is preferably 20 hours to 50 hours. If the heat treatment time is less than 20 hours, oxygen does not diffuse to the inside of the single crystal and color unevenness is likely to occur. Disappears.

【0024】このような熱処理を行うことにより、4F
eO+O2 ←→2Fe2 3 (Fe2+←→Fe3+)、即
ちFeの酸化、還元反応が起こり、着色の濃度及び色む
らが制御でき、また単結晶に残留する熱的な歪み、残留
応力が解消され、さらに酸化雰囲気中で熱処理を行うこ
とで単結晶の育成中に発生した酸素欠陥を減らすという
効果もある。
By performing such a heat treatment, 4F
eO + O 2 ← → 2Fe 2 O 3 (Fe 2+ ← → Fe 3+ ), that is, oxidation and reduction reactions of Fe occur, the concentration of coloration and color unevenness can be controlled, and thermal distortion remaining in the single crystal, Residual stress is eliminated, and heat treatment in an oxidizing atmosphere has an effect of reducing oxygen defects generated during the growth of the single crystal.

【0025】本発明の単結晶は、抵抗加熱方式の引き上
げ法により育成するのがよく、これにより、例えば高周
波加熱方式による引き上げ法に比べ、簡易な装置で広い
均熱域を確保することができるので、単結晶中の欠陥を
低減させることができ、しかもFeを添加したときの結
晶格子の歪みを極力緩和することができ、クラックの発
生を抑制することができる。さらに、簡易な装置を使用
することができるので安価に作製可能となる。
The single crystal of the present invention is preferably grown by a pulling method using a resistance heating method, whereby a wide uniform temperature range can be secured with a simpler apparatus than, for example, a pulling method using a high frequency heating method. Therefore, the defects in the single crystal can be reduced, and the distortion of the crystal lattice when Fe is added can be reduced as much as possible, and the generation of cracks can be suppressed. Furthermore, since a simple device can be used, it can be manufactured at low cost.

【0026】図2に、ホログラムメモリ素子1にレーザ
光を照射し、情報の記録及び/または再生等を行うよう
に構成した光学系H1のブロック図を示す。
FIG. 2 is a block diagram of an optical system H1 configured to irradiate the hologram memory element 1 with a laser beam to record and / or reproduce information.

【0027】ここで、2は波長500〜600nmのレ
ーザ光L1を出射するものであり、半導体レーザやガス
レーザ等のレーザ装置若しくはそれらの光波長を変換し
たレーザ装置であり、3はレーザ光L1を信号光L2及
び参照光L3に分離するためのガラスプリズム等のビー
ムスプリッタ、4は情報入力を行うための空間光変調
器、5は信号光L2遮断のためのシャッタ、6は二光波
測定により回折ゲインを測定するためのシリコン等を用
いたフォトダイオード、7は回折ゲインを測定するた
め、もしくは情報の再生を行うためのCCDカメラ、8
はフォトダイオード6及びCCDカメラ7からの信号よ
り回折ゲインを演算し測定するためのディスプレイ付き
のパーソナルコンピュータ、9はCCDカメラ7からの
信号より情報の再生画像を映すための受像機、10は参
照光L3の進行方向を変えるためのミラー、11は解像
用の回折格子、12はビーム走査用のミラーである。
Here, reference numeral 2 denotes a laser device that emits a laser beam L1 having a wavelength of 500 to 600 nm, a laser device such as a semiconductor laser or a gas laser, or a laser device that converts the wavelength of the laser beam. A beam splitter such as a glass prism for splitting into a signal light L2 and a reference light L3, 4 is a spatial light modulator for inputting information, 5 is a shutter for blocking the signal light L2, and 6 is diffracted by two light wave measurement. A photodiode using silicon or the like for measuring a gain; 7 a CCD camera for measuring a diffraction gain or reproducing information;
Is a personal computer with a display for calculating and measuring diffraction gain from signals from the photodiode 6 and the CCD camera 7, 9 is a receiver for displaying a reproduced image of information from the signal from the CCD camera 7, and 10 is a reference. A mirror for changing the traveling direction of the light L3, a diffraction grating 11 for resolution, and a mirror 12 for beam scanning.

【0028】次に、上記光学系Hの動作について説明す
る。まず、ホログラムメモリ素子1の解像度の指標とな
る回折ゲインを測定する場合について説明する。
Next, the operation of the optical system H will be described. First, a case where a diffraction gain which is an index of the resolution of the hologram memory element 1 is measured will be described.

【0029】レーザ装置2から発せられたレーザ光L1
は、ビームスプリッタ3により、二方向の光、すなわち
信号光L2と参照光L3のそれぞれに分離される。そし
て、信号光L2は空間光変調器4及びシャッタ5を通っ
て、ホログラムメモリ素子1へ入射される。一方、参照
光L3はミラー10により進行方向を変えられ、回折格
子11を通って、再びビーム走査用のミラー12により
進行方向を変えられ、ホログラムメモリ素子1へ入射さ
れる。ホログラムメモリ素子1を透過した信号光L2は
CCDカメラ7へ、参照光L3はフォトダイオード6へ
それぞれ入射され、フォトダイオード6及びCCDカメ
ラ7からの信号のそれぞれがパーソナルコンピュータ8
に入力される。
Laser light L1 emitted from laser device 2
Is split by the beam splitter 3 into light in two directions, that is, signal light L2 and reference light L3. Then, the signal light L2 passes through the spatial light modulator 4 and the shutter 5, and enters the hologram memory element 1. On the other hand, the traveling direction of the reference light L 3 is changed by the mirror 10, passes through the diffraction grating 11, is changed again by the mirror 12 for beam scanning, and is incident on the hologram memory element 1. The signal light L2 transmitted through the hologram memory element 1 is incident on the CCD camera 7, the reference light L3 is incident on the photodiode 6, and the signals from the photodiode 6 and the CCD camera 7 are transmitted to the personal computer 8 respectively.
Is input to

【0030】次に、記録用レーザ光をホログラムメモリ
素子1へ入射し、ホログラムメモリ素子1に情報を記録
する場合について説明する。なおこの場合、フォトダイ
オード6及びパーソナルコンピュータ8は不要となる。
Next, a case where a recording laser beam is incident on the hologram memory element 1 and information is recorded on the hologram memory element 1 will be described. In this case, the photodiode 6 and the personal computer 8 become unnecessary.

【0031】レーザ装置2から発せられた記録用のレー
ザ光Llは、ビームスプリッタ3により、信号光L2と
参照光L3のそれぞれに分離される。そして、信号光L
2は空間光変調器4及びシャッタ5を通って、ホログラ
ムメモリ素子1へ入射される。一方、参照光L3はミラ
ー10により進行方向を変えられ、回折格子11を通
り、さらに変動可能なビーム走査用のミラー12により
進行方向を変えられ、ホログラムメモリ素子1へ入射さ
れる。ここで、信号光L2及び参照光L3との交差点f
0 において光損傷領域を形成することにより情報の記録
を行う。なお、情報の記録はミラー10の角度の変動や
ホログラムメモリ素子1の移動等により行う。
The recording laser light L1 emitted from the laser device 2 is separated by the beam splitter 3 into signal light L2 and reference light L3. Then, the signal light L
Numeral 2 passes through the spatial light modulator 4 and the shutter 5 and enters the hologram memory element 1. On the other hand, the traveling direction of the reference light L 3 is changed by the mirror 10, passes through the diffraction grating 11, and is further changed by the mirror 12 for beam scanning which can be changed, and is incident on the hologram memory element 1. Here, the intersection f between the signal light L2 and the reference light L3
At 0, information is recorded by forming an optically damaged area. Note that information is recorded by changing the angle of the mirror 10, moving the hologram memory element 1, and the like.

【0032】次に、再生用レーザ光をホログラムメモリ
素子1へ入射し、ホログラムメモリ素子1に情報を記録
する場合について説明する。なおこの場合、参照光L3
のホログラムメモリ素子1への入射は行わないので、ミ
ラー10,12及び回折格子11,フォトダイオード
6,及びパーソナルコンピュータ8は不要となる。
Next, a case where a reproduction laser beam is incident on the hologram memory element 1 and information is recorded on the hologram memory element 1 will be described. In this case, the reference light L3
Are not incident on the hologram memory element 1, the mirrors 10, 12 and the diffraction grating 11, the photodiode 6, and the personal computer 8 are not required.

【0033】レーザ装置2から発せられた再生用のレー
ザ光L1は、ビームスプリッタ3,空間光変調器4,及
びシャッタ5を通って、ホログラムメモリ素子1へ入射
され、ホログラムメモリ素子1を透過した信号光L2は
CCDカメラ7に入射し、CCDカメラ7からの信号を
受像機9に入力することにより、ホログラムメモリ素子
1に記録されている情報を画像として映し出すことがで
きる。
The laser beam L1 for reproduction emitted from the laser device 2 passes through the beam splitter 3, the spatial light modulator 4, and the shutter 5, enters the hologram memory device 1, and passes through the hologram memory device 1. The signal light L2 is incident on the CCD camera 7, and by inputting a signal from the CCD camera 7 to the image receiver 9, information recorded in the hologram memory element 1 can be displayed as an image.

【0034】かくして、本発明は、VIII 族元素が均一
に分布した高品質のニオブ酸リチウム単結晶またはタン
タル酸リチウム単結晶から成り、ニオブ酸リチウム単結
晶体またはタンタル酸リチウム単結晶体中に、Mg,S
c,In,Znのいずれか1種以上とVIII 族元素を最
適な量を含有させたので、Mg,Sc,In,Znの原
子が格子欠陥を好適に埋めることができ、フォトリフラ
クティブ効果に必要な自由電子を増やし、ホログラムメ
モリ素子の感度を向上させるとともに、フォトボルタイ
ック効果の抑制することができる。これにより光損傷効
果の感度、BER等の特性に優れたホログラムメモリ素
子を得ることができる。
Thus, the present invention comprises a high-quality lithium niobate single crystal or lithium tantalate single crystal in which group VIII elements are uniformly distributed, wherein the lithium niobate single crystal or the lithium tantalate single crystal comprises Mg, S
Since an optimal amount of at least one of c, In, and Zn and a Group VIII element is contained, atoms of Mg, Sc, In, and Zn can suitably fill lattice defects, and are necessary for the photorefractive effect. The number of free electrons can be increased, the sensitivity of the hologram memory element can be improved, and the photovoltaic effect can be suppressed. As a result, a hologram memory element having excellent characteristics such as the sensitivity of the optical damage effect and the BER can be obtained.

【0035】なお、本発明は、上記の実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変更は何等差し支えない。
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes may be made without departing from the scope of the present invention.

【0036】[0036]

【実施例】次に、本発明に係るより具体的な実施例につ
いて説明する。
Next, a more specific embodiment according to the present invention will be described.

【0037】〔例1〕図1のホログラムメモリ素子1用
のニオブ酸リチウム単結晶及びホログラムメモリ素子1
を以下のように作製した。
Example 1 Lithium niobate single crystal and hologram memory element 1 for hologram memory element 1 of FIG.
Was prepared as follows.

【0038】まず、純度4N(99.99重量%)のL
2 CO3 ,Nb2 5 ,Fe2 3 をLi/Nb=
0.94,Fe=0.03モル%,Mg=3モル%にな
るように、Nb2 5 原料2000gに対してLi2
3 を521.075g、Fe23 を0.720g、M
gOを18.175g調合し、10リットルの樹脂性ポ
ットに入れてポットミルで10時間回転させ混合した。
同様にして、比較のためにLi/Nb=0.93,0.
95でFe=0.03mol%の原料も調合し、混合し
た。
First, L of purity 4N (99.99% by weight)
Li / Nb = i 2 CO 3 , Nb 2 O 5 , Fe 2 O 3
0.94, Fe = 0.03 mol%, so that Mg = 3 mol%, Nb 2 O 5 starting material 2000g against Li 2 O
3 , 521.075 g, Fe 2 O 3 0.720 g, M
18.175 g of gO was prepared, put into a 10-liter resin pot, and rotated and mixed by a pot mill for 10 hours.
Similarly, for comparison, Li / Nb = 0.93, 0.
At 95, a raw material of Fe = 0.03 mol% was also prepared and mixed.

【0039】次に、これら原料を各々約750℃で3時
間仮焼した後、約1100℃で3時間焼成した。
Next, each of these materials was calcined at about 750 ° C. for 3 hours, and then calcined at about 1100 ° C. for 3 hours.

【0040】さらに、これら焼成物を、それぞれφ(直
径)100mmの円形断面で高さ100mmの白金坩堝
に2300g充填し、回転引き上げ法(チョクラルスキ
ー法:CZ法)による単結晶製造装置にセットした。回
転数10rpm、引き上げ速度1.0mm/時間で単結
晶を育成し、直径60mm,長さ80mmの円柱状のニ
オブ酸リチウム単結晶を作製した。同様にして、Mg,
Sc,In,Znをそれぞれ0,1,3,5,7モル%
添加した単結晶を育成した。
Further, 2300 g of each of these fired products was filled into a platinum crucible having a circular cross section of φ (diameter) of 100 mm and a height of 100 mm, and set in a single crystal production apparatus by a rotational pulling method (Czochralski method: CZ method). did. A single crystal was grown at a rotation speed of 10 rpm and a pulling speed of 1.0 mm / hour to produce a columnar lithium niobate single crystal having a diameter of 60 mm and a length of 80 mm. Similarly, Mg,
0, 1, 3, 5, 7 mol% of Sc, In, Zn respectively
The added single crystal was grown.

【0041】そして、これらニオブ酸リチウム単結晶を
単一分域化処理した後、15×15×10mmのブロッ
クを切り出し、酸素10体積%,窒素90体積%の雰囲
気中で、1030〜1050℃,30時間の熱処理を行
い、吸収係数α=0.8になるように調整した。このブ
ロックを鏡面研磨し、研磨面に誘電体多層干渉膜による
反射防止膜を形成し、多数のホログラムメモリ素子1を
作製した。
After the lithium niobate single crystal was subjected to a single domain treatment, a block of 15 × 15 × 10 mm was cut out and placed in an atmosphere of 10% by volume of oxygen and 90% by volume of nitrogen at 1030 to 1050 ° C. Heat treatment was performed for 30 hours to adjust the absorption coefficient α to 0.8. This block was mirror-polished, and an anti-reflection film made of a dielectric multilayer interference film was formed on the polished surface, thereby producing a large number of hologram memory elements 1.

【0042】これらのホログラムメモリ素子1を、それ
ぞれ図1で示す光学系で記録及び再生を行ったところ、
Li/Nb=0.94のニオブ酸リチウム単結晶につい
て、256kbitの記録でBER≒2.0×1
-10 、1024kbitの記録でBER≒7.1×1
-5と良好な値を示し、Li/Nb=0.93及びLi
/Nb=0.95のものは、いずれも256kbit及
び1024kbitの記録において、上記値よりもBE
Rが2桁のオーダーで劣化した。
When recording and reproduction were performed on these hologram memory elements 1 by the optical system shown in FIG. 1, respectively,
For a lithium / niobate single crystal of Li / Nb = 0.94, BER ≒ 2.0 × 1 in 256 kbit recording
0 -10, BER ≒ 7.1 × 1 recording of 1024kbit
0 -5 and showed good values, Li / Nb = 0.93 and Li
/Nb=0.95 for both 256 kbit and 1024 kbit recordings,
R deteriorated on the order of two digits.

【0043】次に、各ニオブ酸リチウム単結晶の上部か
ら10mm,40mm,80mmの部分をICP−MS
(Inductively Coupled Plasma−Mass Spectrometry )
法にてFe含有量を測定した結果、Li/Nb=0.9
4の結晶は0.03±0.002mol%で測定精度内
で均一であることを確認した。
Next, the portions of 10 mm, 40 mm and 80 mm from the top of each lithium niobate single crystal were subjected to ICP-MS
(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)
As a result of measuring the Fe content by the method, Li / Nb = 0.9
It was confirmed that the crystal of No. 4 was uniform at 0.03 ± 0.002 mol% within the measurement accuracy.

【0044】一方、Li/Nb=0.93,0.95の
結晶では0.03±0.006mol%でバラツキが見
られた。このバラツキにより、光波長500nm付近で
の光透過率のバラツキが10〜20%程度になり、本発
明品の光透過率のバラツキ1〜2%以下よりもかなり大
きくなった。そのため、Li/Nb=0.93,0.9
5の結晶は、ホログラムメモリ素子として使用できなか
った。
On the other hand, in the crystal of Li / Nb = 0.93, 0.95, variation was observed at 0.03 ± 0.006 mol%. Due to this variation, the variation of the light transmittance near the light wavelength of 500 nm was about 10 to 20%, which was considerably larger than the variation of the light transmittance of the product of the present invention of 1 to 2% or less. Therefore, Li / Nb = 0.93, 0.9
Crystal No. 5 could not be used as a hologram memory element.

【0045】次に、添加元素による屈折率変化の影響を
図3に示す光学系H2により測定した結果について説明
する。図3に示すように、ホログラムメモリ素子である
サンプルSの光軸方向を偏光子26の偏光方向に合わせ
るようにペルチェ素子31に配設し、サンプルSの温度
制御を行う。屈折率変化を測定するためのHe−Neレ
ーザ22からの出射光はミラー23を介してλ/4板2
5aでいったん円偏光にした後に、ハーフミラー24を
介して偏光子26により直線偏光にし、サンプルSに入
射させる。サンプルSの光軸方向を偏光子26と合わせ
ることで、出射光は直線偏光となるので、検光子27の
偏光方向を偏光子26に対して垂直方向になるようにセ
ットし、パワーメータ32でHe−Neレーザ22から
の出射光が検出されないようにする。次に、He−Cd
レーザ21からの出射光をλ/4板25b等を介してレ
ンズ28で集光し、サンプルSに入射させ、サンプルS
からの出射光をHe−Cdレーザ21からの出射光のカ
ットフィルタ30により遮断する。
Next, the effect of the change in the refractive index due to the added element measured by the optical system H2 shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 3, the sample S, which is a hologram memory device, is disposed on the Peltier device 31 so that the optical axis direction of the sample S matches the polarization direction of the polarizer 26, and the temperature of the sample S is controlled. The light emitted from the He—Ne laser 22 for measuring the change in the refractive index is transmitted through the mirror 23 to the λ / 4 plate 2.
After the light is once circularly polarized in 5a, the light is linearly polarized by the polarizer 26 via the half mirror 24, and is incident on the sample S. By aligning the optical axis direction of the sample S with the polarizer 26, the emitted light becomes linearly polarized light. Therefore, the polarization direction of the analyzer 27 is set to be perpendicular to the polarizer 26, and the power meter 32 Light emitted from the He-Ne laser 22 is not detected. Next, He-Cd
Light emitted from the laser 21 is condensed by a lens 28 via a λ / 4 plate 25b and the like, and is incident on a sample S.
Is cut off by the cut filter 30 for the light emitted from the He-Cd laser 21.

【0046】ここで、サンプルSに光損傷が発生すると
屈折率が変化し、サンプルSから出射されるHe−Ne
レーザ22からの出射光が楕円偏光となり、パワーメー
タ32でHe−Neレーザ22が検出される。検出され
た楕円偏光の出射光をλ/4板25cで直線偏光にされ
る。そして、検光子27を回転させ、パワーメータ32
で検出される光量を最小になる回転角を測定する。その
時の検光子27の回転角(Δθ)から屈折率変化量(Δ
n)が算出できる。すなわち、下記式から算出が可能で
ある。
Here, when optical damage occurs in the sample S, the refractive index changes, and He-Ne emitted from the sample S is changed.
The light emitted from the laser 22 becomes elliptically polarized light, and the He-Ne laser 22 is detected by the power meter 32. The detected outgoing light of elliptically polarized light is linearly polarized by the λ / 4 plate 25c. Then, the analyzer 27 is rotated, and the power meter 32 is turned on.
Measure the rotation angle that minimizes the amount of light detected in. From the rotation angle (Δθ) of the analyzer 27 at that time, the refractive index change amount (Δ
n) can be calculated. That is, it can be calculated from the following equation.

【0047】Δn=Δθ×(λ/180)×L(ただ
し、L:サンプル長10mm,λ:波長633nm) 上記方法により測定した屈折率変化量を表1に示す。表
1から明らかなように、全くドープしなかった結晶に比
べて、Mg,Sc,Zn,Inを1〜5モル%含有させ
た結晶の屈折率変化量が大きく、Mgを1〜3モル%含
有させた結晶では他の元素と比較してかなり大きくなっ
た。また、特にMg,Sc,Zn,Inを3モル%含有
させるとその変化量が最大となることが判明した。これ
により、特に、Mg,Sc,Zn,Inの含有量を2〜
4モル%とすれば最適であると思われる。特に、Mgは
結晶の育成が他の元素より容易に行うことができる上
に、育成した結晶の結晶性が良好であるので好適であ
る。
Δn = Δθ × (λ / 180) × L (L: sample length 10 mm, λ: wavelength 633 nm) Table 1 shows the refractive index change measured by the above method. As is clear from Table 1, the amount of change in the refractive index of the crystal containing 1 to 5 mol% of Mg, Sc, Zn, and In is larger than that of the crystal not doped at all, and the content of Mg is 1 to 3 mol%. The contained crystal was considerably larger than the other elements. In addition, it has been found that the amount of change becomes maximum when Mg, Sc, Zn, and In are contained in 3 mol%. Thereby, in particular, the content of Mg, Sc, Zn, and In is 2 to 2.
4 mol% seems to be optimal. In particular, Mg is suitable because the crystal can be grown more easily than other elements and the grown crystal has good crystallinity.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】次に、図4に示す光学系H3を用いてフォ
トボルタイック効果を確認した結果を説明する。図4に
示すように、He−Neレーザの出射光L5をハーフミ
ラー43で光L6,L7に分岐させ、光L6をサンプル
Sへ入射させ、さらにハーフミラー41,42,ミラー
44によって光L7と合波させ、レンズ45で集光させ
CCDカメラ46へ入射させる。そして、その干渉像を
CCDカメラ46で観察する。なお、図中P1,P2は
偏光方向を示し、P1は紙面に垂直方向である。このよ
うにHe−NeレーザとArレーザとで偏光方向を変え
ることにより、別に発生する干渉縞を防止している。
Next, the result of confirming the photovoltaic effect using the optical system H3 shown in FIG. 4 will be described. As shown in FIG. 4, the emitted light L5 of the He-Ne laser is split into light L6 and L7 by the half mirror 43, the light L6 is made incident on the sample S, and the light L7 is split by the half mirrors 41, 42 and 44. The beams are multiplexed, condensed by a lens 45, and made incident on a CCD camera 46. Then, the interference image is observed by the CCD camera 46. In the drawings, P1 and P2 indicate polarization directions, and P1 is a direction perpendicular to the paper surface. By changing the polarization direction between the He—Ne laser and the Ar laser in this manner, interference fringes that occur separately are prevented.

【0050】次に、Arレーザからの出射光L4をハー
フミラー41を透過させサンプルSに照射させる。サン
プルSがフォトボルタイック効果により屈折率分布が発
生すると、図5に示すようにCCDカメラで観察される
干渉像に歪みが発生する。
Next, the sample S is irradiated with the emitted light L4 from the Ar laser through the half mirror 41. When the sample S has a refractive index distribution due to the photovoltaic effect, distortion occurs in the interference image observed by the CCD camera as shown in FIG.

【0051】上記観察の結果、Mg,Sc,Zn,In
を1〜5モル%含有させた結晶ではフォトボルタイック
効果は全く見られず、図6に示す非常に良好な干渉像が
観察されたが、上記数値範囲外では図5に示すように歪
んだ干渉像となった。
As a result of the above observation, it was found that Mg, Sc, Zn, In
In the crystal containing 1 to 5 mol%, no photovoltaic effect was observed, and a very good interference image shown in FIG. 6 was observed. An interference image was obtained.

【0052】〔例2〕図1のホログラムメモリ素子1用
としてタンタル酸リチウム単結晶を使用した実施例につ
いて説明する。
Example 2 An example using a lithium tantalate single crystal for the hologram memory device 1 of FIG. 1 will be described.

【0053】単結晶体及びホログラムメモリ素子は以下
のように作製した。
The single crystal and the hologram memory element were manufactured as follows.

【0054】まず、純度4N(99.99重量%)のL
2 CO3 ,Ta2 5 ,Fe2 3 ,MgOをLi/
Ta=0.95,Fe=0.03モル%,Mg=3モル
%になるように、Ta2 5 原料3000gに対してL
2 CO3 を476.528g、Fe2 3 を0.65
4g、MgOを16.507g調合し、10リットルの
樹脂性ポットに入れてポットミルで10時間回転させ混
合した。同様にして、比較のためにLi/Ta=0.9
4,0.96でFe=0.03mol%の原料も調合
し、混合した。
First, L of purity 4N (99.99% by weight)
i 2 CO 3 , Ta 2 O 5 , Fe 2 O 3 and MgO are converted to Li /
L is added to 3000 g of a Ta 2 O 5 raw material so that Ta = 0.95, Fe = 0.03 mol%, and Mg = 3 mol%.
476.528 g of i 2 CO 3 and 0.65 Fe 2 O 3
4 g and 16.507 g of MgO were mixed, put into a 10-liter resin pot, and rotated and mixed with a pot mill for 10 hours. Similarly, Li / Ta = 0.9 for comparison.
Raw materials of 4,0.96 and Fe = 0.03 mol% were also prepared and mixed.

【0055】そして、これら原料を各々約750℃で3
時間仮焼した後、約1350℃で15時間焼成した。
Then, each of these raw materials was heated at about 750 ° C. for 3 hours.
After calcining for 1 hour, it was calcined at about 1350 ° C. for 15 hours.

【0056】次に、これら焼成物を、それぞれφ(直
径)100mmの円形断面で高さ100mmのイリジウ
ム坩堝に3000g充填し、回転引き上げ法(チョクラ
ルスキー法:CZ法)による単結晶製造装置にセットし
た。回転数10rpm、引き上げ速度1.0mm/時間
で単結晶を育成し、直径60mm,長さ60mmの円柱
状のタンタル酸リチウム結晶を作製した。
Next, 3000 g of each of these fired products is filled into an iridium crucible having a circular cross section of φ (diameter) of 100 mm and a height of 100 mm, and the baked material is applied to a single crystal manufacturing apparatus by a rotational pulling method (Czochralski method: CZ method). I set it. A single crystal was grown at a rotation speed of 10 rpm and a pulling speed of 1.0 mm / hour to produce a columnar lithium tantalate crystal having a diameter of 60 mm and a length of 60 mm.

【0057】次に、これらタンタル酸リチウム結晶を単
一分域化処理した後、15×15×10mmのブロック
を切り出し、酸素15体積%,窒素85体積%の雰囲気
中で、500〜550℃,30時間の熱処理を行い、吸
収係数α=0.9になるように調整した。このブロック
を鏡面研磨し、研磨面に誘電体多層干渉膜による反射防
止膜を形成し、多数のホログラムメモリ素子1を作製し
た。
Next, after these lithium tantalate crystals were subjected to a single domaining treatment, a block of 15 × 15 × 10 mm was cut out and placed in an atmosphere of 15% by volume of oxygen and 85% by volume of nitrogen at 500 to 550 ° C. Heat treatment was performed for 30 hours to adjust the absorption coefficient α to 0.9. This block was mirror-polished, and an anti-reflection film made of a dielectric multilayer interference film was formed on the polished surface, thereby producing a large number of hologram memory elements 1.

【0058】これらホログラムメモリ素子1を、それぞ
れ図1に示す光学系で情報の記録及び再生を行ったとこ
ろ、Li/Ta=0.95のタンタル酸リチウム単結晶
について、256kbitの記録でBER=1.9×1
-10 、1024kbitの記録でBER=6.5×1
-5と良好な値を示し、Li/Ta=0.94、及びL
i/Ta=0.96のものはいずれも256kbit及
び1024kbitの記録において、上記値よりもBE
Rが2桁のオーダーで劣化した。
When information was recorded and reproduced on each of these hologram memory elements 1 using the optical system shown in FIG. 1, a BER = 1 with a recording of 256 kbits for a lithium / tantalate single crystal of Li / Ta = 0.95. .9 × 1
0 -10 , BER = 6.5 × 1 with 1024 kbit recording
0 -5 and showed good values, Li / Ta = 0.94, and L
In all the cases of i / Ta = 0.96, the BE value was larger than the above value in the recording of 256 kbits and 1024 kbits.
R deteriorated on the order of two digits.

【0059】次に、各タンタル酸リチウム単結晶の上部
から10mm、30mm、60mmの部分をICP−M
S(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)
法にてFe含有量を測定した結果、Li/Ta=0.9
5の結晶は0.03±0.002モル%で測定精度内で
均一であることを確認した。
Next, the portions of 10 mm, 30 mm and 60 mm from the top of each lithium tantalate single crystal were subjected to ICP-M
S (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)
As a result of measuring the Fe content by the method, Li / Ta = 0.9
It was confirmed that the crystal of No. 5 was uniform at 0.03 ± 0.002 mol% within the measurement accuracy.

【0060】一方、Li/Ta=0.94,0.96の
結晶では0.03±0.006モル%でばらつきが見ら
れた。このばらつきにより、光波長500nm付近での
光透過率のばらつきが10〜20%程度になり、本発明
品の光透過率のばらつきが1〜2%以下よりもかなり大
きくなった。そのため、Li/Ta=0.94,0.9
6の結晶は、ホログラムメモリ素子として使用できなか
った。
On the other hand, in the crystal of Li / Ta = 0.94 and 0.96, variation was observed at 0.03 ± 0.006 mol%. Due to this variation, the variation in the light transmittance near the light wavelength of 500 nm was about 10 to 20%, and the variation in the light transmittance of the product of the present invention was considerably larger than 1 to 2% or less. Therefore, Li / Ta = 0.94, 0.9
Crystal 6 could not be used as a hologram memory element.

【0061】なお、添加元素による屈折率変化の影響等
についても測定したところ、ニオブ酸リチウム単結晶と
ほぼ同様な結果となった。
When the influence of the change in the refractive index due to the added element was measured, the results were almost the same as those of the lithium niobate single crystal.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明のホログラムメモリ素子によれ
ば、ニオブ酸リチウム単結晶体またはタンタル酸リチウ
ム単結晶体中に、Mg,Sc,In,Znのいずれか1
種以上とVIII 族元素を最適な量を含有させたので、ホ
ログラムメモリ素子の感度を向上させるとともに、フォ
トボルタイック効果の抑制することができる。これによ
り、光記録を誤りなく正確に行うことが可能な信頼性の
優れたホログラムメモリ素子を提供することができる。
According to the hologram memory element of the present invention, any one of Mg, Sc, In, and Zn is contained in the lithium niobate single crystal or the lithium tantalate single crystal.
Since the optimum amount of at least one species and the group VIII element is contained, the sensitivity of the hologram memory element can be improved and the photovoltaic effect can be suppressed. This makes it possible to provide a highly reliable hologram memory device that can perform optical recording accurately and without error.

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

【図1】本発明に係るホログラムメモリ素子の斜視図で
ある。
FIG. 1 is a perspective view of a hologram memory device according to the present invention.

【図2】本発明に係るホログラムメモリ素子を用いた光
学系H1のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of an optical system H1 using the hologram memory device according to the present invention.

【図3】フォトリフラクティブ効果による屈折率変化を
測定する光学系H2を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an optical system H2 that measures a change in a refractive index due to a photorefractive effect.

【図4】フォトボルタイック効果を測定する光学系H3
を示す構成図である。
FIG. 4 shows an optical system H3 for measuring a photovoltaic effect.
FIG.

【図5】光学系H3により観察された干渉像である。FIG. 5 is an interference image observed by an optical system H3.

【図6】光学系H3により観察された干渉像である。FIG. 6 is an interference image observed by an optical system H3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ホログラムメモリ素子 2a,2b:反射防止膜 H1〜H3:光学系 1: hologram memory element 2a, 2b: anti-reflection film H1 to H3: optical system

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ニオブ酸リチウム単結晶体またはタンタ
ル酸リチウム単結晶体中に、Mg,Sc,Zn,Inの
少なくとも1種とVIII 族元素を1〜5モル%含有して
成るホログラムメモリ素子。
1. A hologram memory element comprising a lithium niobate single crystal or a lithium tantalate single crystal containing at least one of Mg, Sc, Zn, and In and a Group VIII element in an amount of 1 to 5 mol%.
【請求項2】 Feの含有量が0.001〜0.1モル
%であることを特徴とする請求項1に記載のホログラム
メモリ素子。
2. The hologram memory device according to claim 1, wherein the content of Fe is 0.001 to 0.1 mol%.
【請求項3】 光波長400〜600nmにおける光吸
収係数αが、下記式を満足する請求項2に記載のホログ
ラムメモリ素子。 2.5n+0.325≦α≦2.5n+1.125 (ただし、n:Feの含有量(モル%))
3. The hologram memory device according to claim 2, wherein a light absorption coefficient α at a light wavelength of 400 to 600 nm satisfies the following expression. 2.5n + 0.325 ≦ α ≦ 2.5n + 1.125 (however, n: Fe content (mol%))
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007529769A (en) * 2004-03-17 2007-10-25 ライプニッツ−インスティトゥート フィア ノイエ マテリアーリエン ゲマインニュッツィゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクタ ハフトゥンク Scratch resistant optical multilayer systems applied to crystalline supports
CN105002562A (en) * 2015-07-22 2015-10-28 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Ferrum-arsenic-base high-temperature superconductor single crystal based on calcium fluorine layer and preparing method thereof

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