JP2000338847A - ホログラム記録再生装置 - Google Patents
ホログラム記録再生装置Info
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- JP2000338847A JP2000338847A JP11150753A JP15075399A JP2000338847A JP 2000338847 A JP2000338847 A JP 2000338847A JP 11150753 A JP11150753 A JP 11150753A JP 15075399 A JP15075399 A JP 15075399A JP 2000338847 A JP2000338847 A JP 2000338847A
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- JP
- Japan
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- hologram
- light
- hologram recording
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- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザを光源として、高効率かつ低ク
ロストークノイズの多重ホログラムを記録もしくは再生
することを可能にする。 【解決手段】 スペクトル幅が広がりを持つ、もしくは
波長変動を伴う光源１に対して、回折格子８，１４など
の分散素子を用いて、広域の波長で等しい大きさの格子
ベクトルを持つように角度分散を与え、ホログラムを多
重記録もしくは再生する。
ロストークノイズの多重ホログラムを記録もしくは再生
することを可能にする。 【解決手段】 スペクトル幅が広がりを持つ、もしくは
波長変動を伴う光源１に対して、回折格子８，１４など
の分散素子を用いて、広域の波長で等しい大きさの格子
ベクトルを持つように角度分散を与え、ホログラムを多
重記録もしくは再生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホログラム記録再
生装置に関する。
生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、参照光と、空間変調された物体光
とをホログラム記録媒体に照射し、これら参照光及び物
体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録するホログ
ラム記録再生装置が提案されている。再生時において
は、干渉縞が記録されたホログラム記録媒体に記録時と
同様の参照光を照射することにより、記録時における物
体光を再現することができる。
とをホログラム記録媒体に照射し、これら参照光及び物
体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録するホログ
ラム記録再生装置が提案されている。再生時において
は、干渉縞が記録されたホログラム記録媒体に記録時と
同様の参照光を照射することにより、記録時における物
体光を再現することができる。
【０００３】〔体積型ホログラムの位相整合〕ブラッグ
回折を利用した体積型ホログラムの再生時において
は、、参照光の照射角度が記録時の参照光の角度からず
れると、位相不整合が生じ、回折効率が低下する。この
ずれが大きくなると、ホログラムの回折効率は急速に低
下し、再生が不可能になる。
回折を利用した体積型ホログラムの再生時において
は、、参照光の照射角度が記録時の参照光の角度からず
れると、位相不整合が生じ、回折効率が低下する。この
ずれが大きくなると、ホログラムの回折効率は急速に低
下し、再生が不可能になる。
【０００４】ホログラムの角度多重記録は、このような
角度選択性を利用したものである。すなわち、異なる入
射角度の参照光を用いてホログラムを記録すれば、それ
ぞれのホログラムは記録時と同じ入射角の参照光によっ
てのみ再生される。また、位相不整合は、角度のみなら
ず波長の変化に対しても同様に生じるため、波長により
ホログラムを多重記録することも可能である。
角度選択性を利用したものである。すなわち、異なる入
射角度の参照光を用いてホログラムを記録すれば、それ
ぞれのホログラムは記録時と同じ入射角の参照光によっ
てのみ再生される。また、位相不整合は、角度のみなら
ず波長の変化に対しても同様に生じるため、波長により
ホログラムを多重記録することも可能である。
【０００５】Kogelnikは、位相不整合がある場合の厚い
ホログラムについて、回折効率を求めた（"Couple-wave
theory for thick hologram gratings," Bell Sys.Tec
h.J48,2909-2947(1969)）。それによれば、吸収がない
場合には、平面波物体光と平面波参照光とにより記録さ
れた透過型体積型位相ホログラムを再生する時、参照光
の角度の変化Δθによる位相不整合Δαは、波数ベクト
ルの空間（κ−空間）で示すと、図３及び図４に示すよ
うに、次式〔数１〕で与えられる。
ホログラムについて、回折効率を求めた（"Couple-wave
theory for thick hologram gratings," Bell Sys.Tec
h.J48,2909-2947(1969)）。それによれば、吸収がない
場合には、平面波物体光と平面波参照光とにより記録さ
れた透過型体積型位相ホログラムを再生する時、参照光
の角度の変化Δθによる位相不整合Δαは、波数ベクト
ルの空間（κ−空間）で示すと、図３及び図４に示すよ
うに、次式〔数１〕で与えられる。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここで、波長λ、波数κ＝２π／λ、ホロ
グラム記録媒体の屈折率ｎ0、ホログラムの位相回折格
子の周期Λ、格子波数Ｋ＝κsinθB、θBはブラッグ角
で、次式〔数２〕で与えられる。
グラム記録媒体の屈折率ｎ0、ホログラムの位相回折格
子の周期Λ、格子波数Ｋ＝κsinθB、θBはブラッグ角
で、次式〔数２〕で与えられる。
【０００８】
【数２】
【０００９】ホログラムの厚みＬ、参照光の入射角θ1
を、θ1＝−θB＋Δθで与えられるものとし、物体光の
出射角θ2を、θ2＝θB＋Δθで与えられるものとす
る。位相ホログラムの屈折率変化をｎ1とし、結合係数
κを次式〔数３〕で与えられるものとする。
を、θ1＝−θB＋Δθで与えられるものとし、物体光の
出射角θ2を、θ2＝θB＋Δθで与えられるものとす
る。位相ホログラムの屈折率変化をｎ1とし、結合係数
κを次式〔数３〕で与えられるものとする。
【００１０】
【数３】
【００１１】このとき、位相不整合角Δθに対する回折
効率ηは、次式〔数４〕で与えられる。
効率ηは、次式〔数４〕で与えられる。
【００１２】
【数４】
【００１３】回折効率がピークの二分の一となる位相不
整合角Δθ1/2は、次式〔数５〕で与えられる。
整合角Δθ1/2は、次式〔数５〕で与えられる。
【００１４】
【数５】
【００１５】波長による位相不整合がある場合は、波長
変動Δλに対して、位相不整合Δαは、次式〔数６〕で
与えられる。
変動Δλに対して、位相不整合Δαは、次式〔数６〕で
与えられる。
【００１６】
【数６】
【００１７】また、回折効率がピークの二分の一となる
位相不整合波長変化Δλ1/2は、次式〔数７〕で与えら
れる。
位相不整合波長変化Δλ1/2は、次式〔数７〕で与えら
れる。
【００１８】
【数７】
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】〔ホログラム用光源と
してのレーザ〕以上述べたことから、ホログラムの記録
再生用の光源となるレーザとしては、狭帯域で発振波長
が安定なものが望ましい。特に、体積型ホログラムとし
て多重記録をする場合には、波長幅が広いとクロストー
クが生じる虞れがある。また、発振波長が変動すると、
ブラッグ条件が成立せず、回折効率が著しく低下し、再
生ができない虞れがある。
してのレーザ〕以上述べたことから、ホログラムの記録
再生用の光源となるレーザとしては、狭帯域で発振波長
が安定なものが望ましい。特に、体積型ホログラムとし
て多重記録をする場合には、波長幅が広いとクロストー
クが生じる虞れがある。また、発振波長が変動すると、
ブラッグ条件が成立せず、回折効率が著しく低下し、再
生ができない虞れがある。
【００２０】また、ホログラムは複数の光束の干渉縞を
記録するものであるから、光源としては、可干渉性に優
れた高いコヒーレンスを有することが望ましい。さら
に、ホログラム記録材料は、記録感度が低いものが多
い。したがって、外乱光の影響を受けにくくするために
も、光源としては高出力のレーザが有利である。
記録するものであるから、光源としては、可干渉性に優
れた高いコヒーレンスを有することが望ましい。さら
に、ホログラム記録材料は、記録感度が低いものが多
い。したがって、外乱光の影響を受けにくくするために
も、光源としては高出力のレーザが有利である。
【００２１】また、多モード発振しているレーザは、コ
ヒーレント長が短いこと、モード間の位相ずれにより干
渉縞のコントラストが低下することから、ホログラムの
記録再生に好適ではない。さらに、フォトリフラクティ
ブ結晶やフォトポリマーなどのホログラム記録材料は、
短波長光に対して感度が高いものが多い。
ヒーレント長が短いこと、モード間の位相ずれにより干
渉縞のコントラストが低下することから、ホログラムの
記録再生に好適ではない。さらに、フォトリフラクティ
ブ結晶やフォトポリマーなどのホログラム記録材料は、
短波長光に対して感度が高いものが多い。
【００２２】このようなことから、従来のホログラム記
録再生装置における光源としては、アルゴンイオンレー
ザやネオジウムヤグレーザの第二高調波などが用いられ
てきた。
録再生装置における光源としては、アルゴンイオンレー
ザやネオジウムヤグレーザの第二高調波などが用いられ
てきた。
【００２３】実用的な装置としては、大きさやメンテナ
ンス、価格などを考えると、光源として半導体レーザを
用いることが望ましいが、半導体レーザを体積型ホログ
ラムの記録再生に用いようとすると、依然として解決困
難な問題が多い。
ンス、価格などを考えると、光源として半導体レーザを
用いることが望ましいが、半導体レーザを体積型ホログ
ラムの記録再生に用いようとすると、依然として解決困
難な問題が多い。
【００２４】それは、第一に、体積型ホログラムの波長
選択性が極めて高いからである。例えば、波長５３２ｎ
ｍのネオジウムヤグレーザの第二高調波で、屈折率が常
光線に対して約２．２の鉄ドープニオブ酸リチウム結晶
（屈折率変動ｎ1＝１０-5とする）に、参照光と物体光
が直交するような配置（θ1、θ2＝４５°）でホログラ
ムを記録する場合を考える。このとき、〔数７〕から、
位相不整合波長Δλ1/2は、約２ｐｍ（＝２×１０-6μ
ｍ）となる。
選択性が極めて高いからである。例えば、波長５３２ｎ
ｍのネオジウムヤグレーザの第二高調波で、屈折率が常
光線に対して約２．２の鉄ドープニオブ酸リチウム結晶
（屈折率変動ｎ1＝１０-5とする）に、参照光と物体光
が直交するような配置（θ1、θ2＝４５°）でホログラ
ムを記録する場合を考える。このとき、〔数７〕から、
位相不整合波長Δλ1/2は、約２ｐｍ（＝２×１０-6μ
ｍ）となる。
【００２５】半導体レーザはゲイン幅が広いため、発振
線幅が広い。したがって、多モード発振しやすく、発振
波長も変動しやすい。現在、「コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）」などの再生に用いられているＧａＡｌＡｓ系半導
体レーザでは、単一モード発振している場合、スペクト
ル幅は０．１ｐｍ程度でも、０．３ｎｍ／Ｃ°程度の温
度に対する波長変動や戻り光によるモードホップによ
り、０．１ｎｍ程度の波長変動が生じる。そのため、モ
ード安定化のために、分布帰還型やブラッグ反射帰還型
などのデバイス構造の工夫や、外部共振器型とするな
ど、安定な単一モード発振を得るために、様々な手法が
用いられているが、ホログラム記録用の光源として半導
体レーザを用いることは困難だった。
線幅が広い。したがって、多モード発振しやすく、発振
波長も変動しやすい。現在、「コンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）」などの再生に用いられているＧａＡｌＡｓ系半導
体レーザでは、単一モード発振している場合、スペクト
ル幅は０．１ｐｍ程度でも、０．３ｎｍ／Ｃ°程度の温
度に対する波長変動や戻り光によるモードホップによ
り、０．１ｎｍ程度の波長変動が生じる。そのため、モ
ード安定化のために、分布帰還型やブラッグ反射帰還型
などのデバイス構造の工夫や、外部共振器型とするな
ど、安定な単一モード発振を得るために、様々な手法が
用いられているが、ホログラム記録用の光源として半導
体レーザを用いることは困難だった。
【００２６】また、第二に、先にも述べた半導体レーザ
の波長とホログラム記録材料の感光波長の問題がある。
半導体レーザの波長は、従来、６００ｎｍ以上の赤色が
限界と考えられてきたが、近年では多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）ＩｎＧａＮ半導体レーザが、波長４００ｎｍ近辺で
数千時間の室温連続発振を達成し、実用化への目処がつ
きつつある。一方、ホログラムの記録材料も、長波長に
感度が高い材料の研究が行われている。例えば、フォト
リフラクティブ結晶としても、Ｆｅ：Ｃｅ：ＬｉＮｂＯ
3や、Ｒｈ：ＬｉＮｂＯ3などは、比較的長い可視域の波
長に対して感度を有することが知られている。Ｐｒ：Ｌ
ｉＮｂＯ3、Ｆｅ：Ｍｎ：ＬｉＮｂＯ3などの二波長記録
に対して感度を持つフォトリフラクティブ結晶におい
て、増感用の光は、短波長でなければならないがコヒー
レントなレーザ光である必要が無いので、キセノンラン
プやＬＥＤを使うことができ、記録用のレーザは赤外か
ら赤の波長でも良い。また、近年の半導体レーザの高出
力化は目覚しく、多少の低感度は出力で補うことも不可
能ではない。したがって、記録材料とレーザの波長につ
いては、近年、解決の可能性が見えてきてはいる。
の波長とホログラム記録材料の感光波長の問題がある。
半導体レーザの波長は、従来、６００ｎｍ以上の赤色が
限界と考えられてきたが、近年では多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）ＩｎＧａＮ半導体レーザが、波長４００ｎｍ近辺で
数千時間の室温連続発振を達成し、実用化への目処がつ
きつつある。一方、ホログラムの記録材料も、長波長に
感度が高い材料の研究が行われている。例えば、フォト
リフラクティブ結晶としても、Ｆｅ：Ｃｅ：ＬｉＮｂＯ
3や、Ｒｈ：ＬｉＮｂＯ3などは、比較的長い可視域の波
長に対して感度を有することが知られている。Ｐｒ：Ｌ
ｉＮｂＯ3、Ｆｅ：Ｍｎ：ＬｉＮｂＯ3などの二波長記録
に対して感度を持つフォトリフラクティブ結晶におい
て、増感用の光は、短波長でなければならないがコヒー
レントなレーザ光である必要が無いので、キセノンラン
プやＬＥＤを使うことができ、記録用のレーザは赤外か
ら赤の波長でも良い。また、近年の半導体レーザの高出
力化は目覚しく、多少の低感度は出力で補うことも不可
能ではない。したがって、記録材料とレーザの波長につ
いては、近年、解決の可能性が見えてきてはいる。
【００２７】〔分散光学素子とアクロマティック補正〕
一般に、光学材料の屈折率は、波長によって異なる。ま
た、様々な光学素子の特性は、使用する波長によって変
化する。例えば、プリズムや回折格子は、光のスペクト
ルを分解することに、ニュートン以来用いられてきた。
しかし、多くの用途では不都合が生じる。例えば、レン
ズの場合、波長が異なれば焦点距離が異なってしまう。
これがいわゆる色収差である。これを補正するために、
分散の異なる材料で作製した凸レンズと凹レンズとを組
み合わせた色消しレンズ（アクロマティックレンズ）が
用いられてきた。近年では回折型レンズが負の分散を持
つことを利用して、通常の凸レンズに凸のホログラフィ
ックレンズを組み合わせたアクロマティックレンズが実
現されている。
一般に、光学材料の屈折率は、波長によって異なる。ま
た、様々な光学素子の特性は、使用する波長によって変
化する。例えば、プリズムや回折格子は、光のスペクト
ルを分解することに、ニュートン以来用いられてきた。
しかし、多くの用途では不都合が生じる。例えば、レン
ズの場合、波長が異なれば焦点距離が異なってしまう。
これがいわゆる色収差である。これを補正するために、
分散の異なる材料で作製した凸レンズと凹レンズとを組
み合わせた色消しレンズ（アクロマティックレンズ）が
用いられてきた。近年では回折型レンズが負の分散を持
つことを利用して、通常の凸レンズに凸のホログラフィ
ックレンズを組み合わせたアクロマティックレンズが実
現されている。
【００２８】また、体積型ホログラムの回折効率を測定
する際には、記録されたホログラムが破壊されないよう
に、記録波長とは異なる長波長の別のレーザ光を用いて
再生することが実験ではよく行われている。これは、記
録感度が低い波長を用いれば、再生時の破壊の進行が著
しく減少するからである。波長変動によって生じる位相
不整合を補正するためには、等量で逆符号の角度位相不
整合を発生させて、お互いに相殺（キャンセル）させれ
ばよい。
する際には、記録されたホログラムが破壊されないよう
に、記録波長とは異なる長波長の別のレーザ光を用いて
再生することが実験ではよく行われている。これは、記
録感度が低い波長を用いれば、再生時の破壊の進行が著
しく減少するからである。波長変動によって生じる位相
不整合を補正するためには、等量で逆符号の角度位相不
整合を発生させて、お互いに相殺（キャンセル）させれ
ばよい。
【００２９】これを、図５を用いて説明する。参照光κ
R1（ＯＡ）と物体光κS1（ＯＣ）によって記録されるホ
ログラムの格子ベクトルはΚ1（ＣＡ）である。Κ1の垂
直二等分線ＯＢと平行な延長線を参照光の波数ベクトル
の頂点Ａから引き、波数κ2、κ3のκ−空間の円との交
点をそれぞれＤ，Ｇとする。物体光についても同様にし
て、交点Ｆ，Ｉを得る。ＯＤを波数ベクトルとする光線
κR2を参照光とし、ＯＦを波数ベクトルとする光線ｋR2
を物体光としホログラムを記録すれば、その格子ベクト
ルは、Κ2（ＦＤ）となる。同様に、参照光κR3（Ｏ
Ｇ）と物体光κRS3（ＯＩ）により格子ベクトルＫ3（Ｉ
Ｇ）のホログラムを得る。
R1（ＯＡ）と物体光κS1（ＯＣ）によって記録されるホ
ログラムの格子ベクトルはΚ1（ＣＡ）である。Κ1の垂
直二等分線ＯＢと平行な延長線を参照光の波数ベクトル
の頂点Ａから引き、波数κ2、κ3のκ−空間の円との交
点をそれぞれＤ，Ｇとする。物体光についても同様にし
て、交点Ｆ，Ｉを得る。ＯＤを波数ベクトルとする光線
κR2を参照光とし、ＯＦを波数ベクトルとする光線ｋR2
を物体光としホログラムを記録すれば、その格子ベクト
ルは、Κ2（ＦＤ）となる。同様に、参照光κR3（Ｏ
Ｇ）と物体光κRS3（ＯＩ）により格子ベクトルＫ3（Ｉ
Ｇ）のホログラムを得る。
【００３０】このとき、四角形ＡＣＦＤと四角形ＤＦＩ
Ｇは平行四辺形であり、ベクトルＣＡ，ＦＤ，ＩＧは全
て等しいベクトルである。したがって、参照光κR1と物
体光κS1、参照光κR2と物体光κS2、参照光κR3と物体
光κS3によって記録されるホログラムの格子ベクトルＫ
1，Ｋ2，Ｋ3は全て等しいベクトルである。したがっ
て、どの参照光と物体光とを組み合わせて用いても、同
じホログラムが記録もしくは再生される。これは、参照
光の波長λ（λ＝２π／κ）が変化しても、それを補正
するように参照光ベクトルの方向が変化しているからで
ある。
Ｇは平行四辺形であり、ベクトルＣＡ，ＦＤ，ＩＧは全
て等しいベクトルである。したがって、参照光κR1と物
体光κS1、参照光κR2と物体光κS2、参照光κR3と物体
光κS3によって記録されるホログラムの格子ベクトルＫ
1，Ｋ2，Ｋ3は全て等しいベクトルである。したがっ
て、どの参照光と物体光とを組み合わせて用いても、同
じホログラムが記録もしくは再生される。これは、参照
光の波長λ（λ＝２π／κ）が変化しても、それを補正
するように参照光ベクトルの方向が変化しているからで
ある。
【００３１】図５においては、各波長の波数ベクトルを
同心円上に表しているが、図６に示すように、各波長の
格子ベクトルが一致するように書き直すこともできる。
すなわち、この図６においては、参照光κR0とκS0で記
録した格子ベクトルΚを異なる波長で再生する場合、も
しくは、記録の途中で波長変動があった場合、参照光は
κ'R1（Δλ＜０）もしくはκ'R2（Δλ＜０）に変化す
る。これによって、位相不整合Δα、Δβがそれぞれ発
生する。そこで、参照光の波数ベクトルの方向を変化さ
せて、それぞれκR1（Δλ＜０）、もしくは、κR2（Δ
λ＜０）とすれば、格子ベクトルと位相整合を取ること
が出来る。
同心円上に表しているが、図６に示すように、各波長の
格子ベクトルが一致するように書き直すこともできる。
すなわち、この図６においては、参照光κR0とκS0で記
録した格子ベクトルΚを異なる波長で再生する場合、も
しくは、記録の途中で波長変動があった場合、参照光は
κ'R1（Δλ＜０）もしくはκ'R2（Δλ＜０）に変化す
る。これによって、位相不整合Δα、Δβがそれぞれ発
生する。そこで、参照光の波数ベクトルの方向を変化さ
せて、それぞれκR1（Δλ＜０）、もしくは、κR2（Δ
λ＜０）とすれば、格子ベクトルと位相整合を取ること
が出来る。
【００３２】この手法を用いた回折効率の測定では、記
録と再生に用いるレーザはどちらも波長が安定なガスレ
ーザや固体レーザの高調波であった。よく用いられるの
は、アルゴンレーザ（４８８ｎｍ）で記録し、ヘリウム
ネオンレーザ（６３３ｎｍ）で再生するという組み合わ
せであった。しかし、情報を記録するために、ホログラ
ムを多重記録しようとすると、２波長に対してそれぞれ
独立に角度もしくは波長を変化させなければならない。
また、空間変調器を用いた実際の物体光は、平面波では
なく、角度の広がりを持つため、別の大きく異なる波長
を用いた場合には、物体光の全ての光線について位相整
合をとることが出来ないので、記録情報の一部のみが再
生される。
録と再生に用いるレーザはどちらも波長が安定なガスレ
ーザや固体レーザの高調波であった。よく用いられるの
は、アルゴンレーザ（４８８ｎｍ）で記録し、ヘリウム
ネオンレーザ（６３３ｎｍ）で再生するという組み合わ
せであった。しかし、情報を記録するために、ホログラ
ムを多重記録しようとすると、２波長に対してそれぞれ
独立に角度もしくは波長を変化させなければならない。
また、空間変調器を用いた実際の物体光は、平面波では
なく、角度の広がりを持つため、別の大きく異なる波長
を用いた場合には、物体光の全ての光線について位相整
合をとることが出来ないので、記録情報の一部のみが再
生される。
【００３３】したがって、通常は、情報を記録したホロ
グラムを異なる波長で再生することは困難である。そこ
で、薄い記録材料にイメージホログラムとして記録する
ことが提案されているが、イメージホログラムとして記
録すれば、ホログラムの記録媒体によって球面収差が生
じるため、空間変調器のピクセルサイズが大きくなるこ
とや、記録媒体が薄くなるために記録容量が制限される
ことなどの問題があった（Ernest Chuang and Demetri
Psaltis, "Storage of 1000 holograms with use of a
dual-wavelength method," Applied Optics, Vol.36, N
o.32, pp.8445-8454）。
グラムを異なる波長で再生することは困難である。そこ
で、薄い記録材料にイメージホログラムとして記録する
ことが提案されているが、イメージホログラムとして記
録すれば、ホログラムの記録媒体によって球面収差が生
じるため、空間変調器のピクセルサイズが大きくなるこ
とや、記録媒体が薄くなるために記録容量が制限される
ことなどの問題があった（Ernest Chuang and Demetri
Psaltis, "Storage of 1000 holograms with use of a
dual-wavelength method," Applied Optics, Vol.36, N
o.32, pp.8445-8454）。
【００３４】〔ホログラム記録時の位相ロッキング〕ホ
ログラムの記録時に外乱や屈折率変化の累積等により、
後から書込まれるホログラムの干渉縞の空間的位相がず
れることがある。空間的な位相がずれれば、ホログラム
の記録速度は低下する。もし、空間周波数の位相がπ／
２ずれれば、以前に書込まれたホログラムを消去してし
まうことになる。
ログラムの記録時に外乱や屈折率変化の累積等により、
後から書込まれるホログラムの干渉縞の空間的位相がず
れることがある。空間的な位相がずれれば、ホログラム
の記録速度は低下する。もし、空間周波数の位相がπ／
２ずれれば、以前に書込まれたホログラムを消去してし
まうことになる。
【００３５】これを解決するために、能動的なロッキン
グをかけることが提案されている（"Avoiding hologram
bending in photorefractive crystals," A.A.freschi
etal.Optics Letters, Vol.21, No.2, pp.152,1996, "
Incremental holographic recording inlithium niobat
e with active phase locking," K.Peithmann et al. O
ptics Letters, Vol.23, No.24, pp.1927, 1998）。こ
こでは、ピエゾ素子にミラーをマウントして微小な震動
を与え、検出された回折光が増加する方向に光路長を微
小に変化させて、記録されるホログラムの干渉縞の位相
を制御することで、安定なホログラムの記録を実現して
いる。
グをかけることが提案されている（"Avoiding hologram
bending in photorefractive crystals," A.A.freschi
etal.Optics Letters, Vol.21, No.2, pp.152,1996, "
Incremental holographic recording inlithium niobat
e with active phase locking," K.Peithmann et al. O
ptics Letters, Vol.23, No.24, pp.1927, 1998）。こ
こでは、ピエゾ素子にミラーをマウントして微小な震動
を与え、検出された回折光が増加する方向に光路長を微
小に変化させて、記録されるホログラムの干渉縞の位相
を制御することで、安定なホログラムの記録を実現して
いる。
【００３６】本発明は、上述の実情に鑑みて提案される
ものであって、温度やモードホップによる波長変動やス
ペクトル幅が広い半導体レーザなどの小型のレーザを用
いて、ホログラムの記録再生ができるようになされたホ
ログラム記録再生装置を提供しようとするものである。
ものであって、温度やモードホップによる波長変動やス
ペクトル幅が広い半導体レーザなどの小型のレーザを用
いて、ホログラムの記録再生ができるようになされたホ
ログラム記録再生装置を提供しようとするものである。
【００３７】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源からの光
束をホログラム記録媒体に参照光として照射するととも
に、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介して該
ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら参照
光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録す
るホログラム記録再生装置において、光源からの光束に
ついて角度位相不整合を生じさせる角度位相不整合手段
を設け、角度位相不整合手段が発生させる角度位相不整
合により、光源からの光束の波長分散もしくは波長変動
による位相不整合量を相殺することを特長とする。
束をホログラム記録媒体に参照光として照射するととも
に、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介して該
ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら参照
光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録す
るホログラム記録再生装置において、光源からの光束に
ついて角度位相不整合を生じさせる角度位相不整合手段
を設け、角度位相不整合手段が発生させる角度位相不整
合により、光源からの光束の波長分散もしくは波長変動
による位相不整合量を相殺することを特長とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００３９】本発明に係るホログラム記録再生装置は、
光源として半導体レーザを用い、この半導体レーザから
の光束をホログラム記録媒体に参照光として照射すると
ともに、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介し
て該ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら
参照光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記
録するものである。そして、本発明に係るホログラム記
録再生装置は、半導体レーザの発振波長変動による影響
を回避することにより、良好な多重記録を行うものであ
る。
光源として半導体レーザを用い、この半導体レーザから
の光束をホログラム記録媒体に参照光として照射すると
ともに、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介し
て該ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら
参照光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記
録するものである。そして、本発明に係るホログラム記
録再生装置は、半導体レーザの発振波長変動による影響
を回避することにより、良好な多重記録を行うものであ
る。
【００４０】半導体レーザなどの波長変動を角度で補正
しようとするには、分光器などの波長検出手段で波長を
検出し、ガルバノミラーや電気光学偏向器、音響光学偏
向器などの角度偏向手段を用いて、検出された波長に応
じた角度の偏向を行うことが考えられる。しかし、これ
は装置が著しく複雑になるため、実用的ではない。ま
た、波長変動が高速で起こる場合には、応答が困難であ
る。
しようとするには、分光器などの波長検出手段で波長を
検出し、ガルバノミラーや電気光学偏向器、音響光学偏
向器などの角度偏向手段を用いて、検出された波長に応
じた角度の偏向を行うことが考えられる。しかし、これ
は装置が著しく複雑になるため、実用的ではない。ま
た、波長変動が高速で起こる場合には、応答が困難であ
る。
【００４１】したがって、本発明においては、能動的な
補正ではなく、受動的な補正手段が望ましい。そこで、
本発明においては、まず、波長変動に対する受動的な補
正手段を与える。
補正ではなく、受動的な補正手段が望ましい。そこで、
本発明においては、まず、波長変動に対する受動的な補
正手段を与える。
【００４２】〔位相整合補正の原理〕受動的な補正を行
うには、波長変動により生じる位相不整合と等しい量で
逆の符号の角度位相不整合を発生させる角度分散を持つ
光学素子を用いればよい。このような光学素子として、
回折格子を用いることが考えられる。
うには、波長変動により生じる位相不整合と等しい量で
逆の符号の角度位相不整合を発生させる角度分散を持つ
光学素子を用いればよい。このような光学素子として、
回折格子を用いることが考えられる。
【００４３】回折格子の波長分散は、１次の回折光に対
して、次式〔数８〕で与えられる。
して、次式〔数８〕で与えられる。
【００４４】
【数８】
【００４５】ここで、ｄは回折格子の一周期、θは回折
角、λは波長である。回折格子として高い効率を得るに
は、三角波形状のブレーズドグレーティングを用いるこ
とが望ましい。ここでは、１次の回折光を考えたが、高
次の回折光を用いてもよい。しかし、回折効率の高いブ
レーズドグレーティングの多くは１次光を利用している
ので、以下１次光について論じる。
角、λは波長である。回折格子として高い効率を得るに
は、三角波形状のブレーズドグレーティングを用いるこ
とが望ましい。ここでは、１次の回折光を考えたが、高
次の回折光を用いてもよい。しかし、回折効率の高いブ
レーズドグレーティングの多くは１次光を利用している
ので、以下１次光について論じる。
【００４６】レーザの波長変動によって生じるホログラ
ムの位相不整合をΔαλ、参照光の角度変動によって生
じるホログラムの位相不整合をΔαθとすれば、位相整
合が波長変動Δλに対して補正されるには、以下の〔数
９〕が満たされなければならない。
ムの位相不整合をΔαλ、参照光の角度変動によって生
じるホログラムの位相不整合をΔαθとすれば、位相整
合が波長変動Δλに対して補正されるには、以下の〔数
９〕が満たされなければならない。
【００４７】
【数９】
【００４８】これに、〔数１〕、〔数２〕、〔数６〕、
〔数８〕を代入し、以下の〔数１０〕を得る。
〔数８〕を代入し、以下の〔数１０〕を得る。
【００４９】
【数１０】
【００５０】前述の、波長５３２ｎｍで、常光線に対し
て屈折率が約２．２の鉄ドープニオブ酸リチウム結晶
に、参照光と物体光が直交するような配置（θ1、θ2＝
４５°）でホログラムを記録する場合について計算すれ
ば、補正用回折格子の一周期は、１．６５μｍ、すなわ
ち、約６００本／ｍｍのピッチとなる。これは、市販の
反射型回折格子として、容易に入手可能なピッチの回折
格子である。
て屈折率が約２．２の鉄ドープニオブ酸リチウム結晶
に、参照光と物体光が直交するような配置（θ1、θ2＝
４５°）でホログラムを記録する場合について計算すれ
ば、補正用回折格子の一周期は、１．６５μｍ、すなわ
ち、約６００本／ｍｍのピッチとなる。これは、市販の
反射型回折格子として、容易に入手可能なピッチの回折
格子である。
【００５１】〔補正の実施例〕本発明に係るホログラム
記録再生装置は、上記のような条件を満たす回折格子を
用いたホログラム記録再生装置であって、図１に示すよ
うに、光源として、単一モードで発振する半導体レーザ
１を備えて構成される。半導体レーザ１からの出射光
は、コリメータレンズ２で平行光束となされて、反射型
回折格子３に入射される。この反射型回折格子３により
回折された１次光は、ビームスプリッタ４に入射され、
参照光と物体光とに分岐される。参照光及び物体光は、
それぞれミラー５，６により反射された後、ホログラム
記録媒体７に入射する。ホログラム記録媒体７には、参
照光及び物体光の干渉縞が、ホログラムとして記録され
る。ここで、反射型回折格子３は物体光及びと参照光の
分岐点よりも半導体レーザ１側に置かれており、該物体
光及び参照光の光路は、互いに対称で光路長は等しい。
記録再生装置は、上記のような条件を満たす回折格子を
用いたホログラム記録再生装置であって、図１に示すよ
うに、光源として、単一モードで発振する半導体レーザ
１を備えて構成される。半導体レーザ１からの出射光
は、コリメータレンズ２で平行光束となされて、反射型
回折格子３に入射される。この反射型回折格子３により
回折された１次光は、ビームスプリッタ４に入射され、
参照光と物体光とに分岐される。参照光及び物体光は、
それぞれミラー５，６により反射された後、ホログラム
記録媒体７に入射する。ホログラム記録媒体７には、参
照光及び物体光の干渉縞が、ホログラムとして記録され
る。ここで、反射型回折格子３は物体光及びと参照光の
分岐点よりも半導体レーザ１側に置かれており、該物体
光及び参照光の光路は、互いに対称で光路長は等しい。
【００５２】再生時には、これら参照光及び物体光のう
ちの一方のみをホログラム記録媒体７に照射すれば、他
方のビームが再現される。
ちの一方のみをホログラム記録媒体７に照射すれば、他
方のビームが再現される。
【００５３】ここで、半導体レーザ１からの出射光の波
長が変化すると、回折格子により回折光の方向が変化す
る。したがって、ホログラム記録媒体７への物体光と参
照光の入射角度が変化する。回折格子のピッチが〔数
９〕を満たすように設計されていれば、波長変動に対し
て記録もしくは再生されるホログラムの格子ベクトルは
不変である。よって、半導体レーザ１からの出射光の波
長変動に対して、受動的な補正が実現される。
長が変化すると、回折格子により回折光の方向が変化す
る。したがって、ホログラム記録媒体７への物体光と参
照光の入射角度が変化する。回折格子のピッチが〔数
９〕を満たすように設計されていれば、波長変動に対し
て記録もしくは再生されるホログラムの格子ベクトルは
不変である。よって、半導体レーザ１からの出射光の波
長変動に対して、受動的な補正が実現される。
【００５４】波長に応じて角度分散を発生させる光学素
子としては、プリズムなど、他のものを用いることも可
能である。しかし、回折格子を用いることが最も実用的
である。なぜなら、プリズムなどの屈折を利用した分散
素子に比べて、回折の分散のほうがはるかに大きいから
である。しかし、精密な制御を行うためなどの目的にお
いては、プリズムなどの素子を用いてもよいし、また、
複数個を組み合わせて使用してもよい。
子としては、プリズムなど、他のものを用いることも可
能である。しかし、回折格子を用いることが最も実用的
である。なぜなら、プリズムなどの屈折を利用した分散
素子に比べて、回折の分散のほうがはるかに大きいから
である。しかし、精密な制御を行うためなどの目的にお
いては、プリズムなどの素子を用いてもよいし、また、
複数個を組み合わせて使用してもよい。
【００５５】ホログラムの多重記録を行う場合には、図
２に示すように、物体として空間変調器１７が用いら
れ、角度多重記録方式を採用する場合には、参照光の角
度を変化させるために音響光学偏向器やガルバノミラー
などのビーム偏向手段を用いる。
２に示すように、物体として空間変調器１７が用いら
れ、角度多重記録方式を採用する場合には、参照光の角
度を変化させるために音響光学偏向器やガルバノミラー
などのビーム偏向手段を用いる。
【００５６】このホログラム記録再生装置においては、
単一モードで発振する半導体レーザ１からの出射光は、
コリメータレンズ２で平行光束とされ、ビームスプリッ
タ４で参照光及び物体光に分岐される。ビームスプリッ
タ４を透過した参照光は、回転機構が設けられた反射型
回折格子８で回折され、その１次回折光が２つの集光レ
ンズ９，１０からなるビームエキスパンダによりビーム
径を拡大される。ビームエキスパンダを経た参照光は、
アパーチャ１１で周辺側の余分な部分を遮光されて、ホ
ログラム記録媒体７へ入射される。ここで、回転機構を
用いて反射型回折格子８を回転させ、参照光の方向を変
化させて、ホログラム毎に異なる入射角度の参照光を用
いれば、角度多重記録ができる。さらに、ホログラム記
録媒体７を透過した参照光は、検出手段となるフォトデ
ィテクタ１２により受光される。
単一モードで発振する半導体レーザ１からの出射光は、
コリメータレンズ２で平行光束とされ、ビームスプリッ
タ４で参照光及び物体光に分岐される。ビームスプリッ
タ４を透過した参照光は、回転機構が設けられた反射型
回折格子８で回折され、その１次回折光が２つの集光レ
ンズ９，１０からなるビームエキスパンダによりビーム
径を拡大される。ビームエキスパンダを経た参照光は、
アパーチャ１１で周辺側の余分な部分を遮光されて、ホ
ログラム記録媒体７へ入射される。ここで、回転機構を
用いて反射型回折格子８を回転させ、参照光の方向を変
化させて、ホログラム毎に異なる入射角度の参照光を用
いれば、角度多重記録ができる。さらに、ホログラム記
録媒体７を透過した参照光は、検出手段となるフォトデ
ィテクタ１２により受光される。
【００５７】一方、ビームスプリッタ４で反射された物
体光は、２つの集光レンズ１５，１６からなるビームエ
キスパンダによりビーム径を拡大され、角度位相不整合
手段となる反射型回折格子１４で回折された後、空間変
調器１７に入射される。空間変調器１７を透過した物体
光は、フーリエ変換レンズ１８によりフーリエ変換され
て、ホログラム記録媒体７に入射する。このホログラム
記録媒体７においては、参照光と物体光との干渉縞が、
ホログラムとして記録される。
体光は、２つの集光レンズ１５，１６からなるビームエ
キスパンダによりビーム径を拡大され、角度位相不整合
手段となる反射型回折格子１４で回折された後、空間変
調器１７に入射される。空間変調器１７を透過した物体
光は、フーリエ変換レンズ１８によりフーリエ変換され
て、ホログラム記録媒体７に入射する。このホログラム
記録媒体７においては、参照光と物体光との干渉縞が、
ホログラムとして記録される。
【００５８】物体光を回折させる反射型回折格子１４
は、アクチュエータ２１にマウントされており、微小な
振れ角で振動させることができる。この反射型回折格子
１４の振動により、フォトディテクタ１２により検出さ
れる参照光信号に変化が生ずる。フォトディテクタ１２
の検出信号は、位相補正手段となるフィードバック信号
処理回路１３に送られる。フィードバック信号処理回路
１３は、フォトディテクタ１２より送られる信号に応じ
て、アクチュエータ２１を制御し、反射型回折格子１４
を位置決めし、ホログラムの位相を制御する。
は、アクチュエータ２１にマウントされており、微小な
振れ角で振動させることができる。この反射型回折格子
１４の振動により、フォトディテクタ１２により検出さ
れる参照光信号に変化が生ずる。フォトディテクタ１２
の検出信号は、位相補正手段となるフィードバック信号
処理回路１３に送られる。フィードバック信号処理回路
１３は、フォトディテクタ１２より送られる信号に応じ
て、アクチュエータ２１を制御し、反射型回折格子１４
を位置決めし、ホログラムの位相を制御する。
【００５９】再生時は、参照光のみを照射し、記録時の
物体光を再現する。このようにして再現された物体光
は、集光レンズ１９を介して、固体撮像素子（ＣＣＤ）
２０などの受光アレイ素子により受光される。
物体光を再現する。このようにして再現された物体光
は、集光レンズ１９を介して、固体撮像素子（ＣＣＤ）
２０などの受光アレイ素子により受光される。
【００６０】ところで、このホログラム記録再生装置に
おいては、デバイスに合わせてビーム径を拡大もしくは
縮小する必要がある。ラグランジェヘルムホルツの法則
より、光線高と光線角度の積は一定である。したがっ
て、ビーム径が変化すれば、ビームの偏向角度も変化す
る。そのため、物体光と参照光に対して、それぞれ別個
の回折格子を用いて、それぞれのピッチを独立に設計す
る必要がある。この場合も、上述の条件がそれぞれの光
束に対して満たされるようにすれば、同様に波長変動に
対して位相整合を補正することができる。
おいては、デバイスに合わせてビーム径を拡大もしくは
縮小する必要がある。ラグランジェヘルムホルツの法則
より、光線高と光線角度の積は一定である。したがっ
て、ビーム径が変化すれば、ビームの偏向角度も変化す
る。そのため、物体光と参照光に対して、それぞれ別個
の回折格子を用いて、それぞれのピッチを独立に設計す
る必要がある。この場合も、上述の条件がそれぞれの光
束に対して満たされるようにすれば、同様に波長変動に
対して位相整合を補正することができる。
【００６１】図２に示したようなホログラム記録再生装
置では、物体光の角度広がりが生じる。図２に示したホ
ログラム記録再生装置では、フーリエ変換レンズ１８を
用いて、フーリエホログラムとしてホログラムを記録し
ている。また、空間変調器１７を用いていることで、こ
の空間変調器１７のピクセルによる回折が生じることに
よっても、物体光は広がりを持つ。また、空間的なスペ
クトルを広げて記録材料のダイナミックレンジを有効活
用する目的で、ランダム位相プレートなどを物体照射光
に用いる場合にも、物体光の角度分布は広がることにな
る。
置では、物体光の角度広がりが生じる。図２に示したホ
ログラム記録再生装置では、フーリエ変換レンズ１８を
用いて、フーリエホログラムとしてホログラムを記録し
ている。また、空間変調器１７を用いていることで、こ
の空間変調器１７のピクセルによる回折が生じることに
よっても、物体光は広がりを持つ。また、空間的なスペ
クトルを広げて記録材料のダイナミックレンジを有効活
用する目的で、ランダム位相プレートなどを物体照射光
に用いる場合にも、物体光の角度分布は広がることにな
る。
【００６２】実際の設計においては、これらの要因と光
源である半導体レーザの波長変動範囲を考慮する必要が
ある。前記の論文（Ernest Chuang and Demetri Psalti
s, "Storage of 1000 holograms with use of a dual-w
avelength method," AppliedOptics, Vol.36, No.32, p
p.8445-8454）でも示されているように、波長４８８ｎ
ｍの参照光を用いて記録したホログラムを波長６３３ｎ
ｍの参照光で再生した場合、物体光の一部のみしか再現
されない。しかし、本発明で主に考えている半導体レー
ザの波長変動は数ｎｍ程度と微小であり、補正は十分可
能である。
源である半導体レーザの波長変動範囲を考慮する必要が
ある。前記の論文（Ernest Chuang and Demetri Psalti
s, "Storage of 1000 holograms with use of a dual-w
avelength method," AppliedOptics, Vol.36, No.32, p
p.8445-8454）でも示されているように、波長４８８ｎ
ｍの参照光を用いて記録したホログラムを波長６３３ｎ
ｍの参照光で再生した場合、物体光の一部のみしか再現
されない。しかし、本発明で主に考えている半導体レー
ザの波長変動は数ｎｍ程度と微小であり、補正は十分可
能である。
【００６３】また、ホログラムの格子ベクトル、すなわ
ち干渉縞の空間周波数が同じ場合においても、記録時に
は、空間的な位相がずれれば、ホログラムの記録速度は
低下する。もし、空間周波数の位相がπ／２ずれれば、
以前に書込まれたホログラムを消去してしまうことにな
る。そこで、前述の論文（"Avoiding hologram bending
in photorefractive crystals," A.A.freschi et al.
Optics Letters, Vol.21, No.2, pp.152,1996, "Increm
ental holographic recording in lithium niobate wit
h active phase locking," K.Peithmann et al. Optics
Letters, Vol.23, No.24, pp.1927, 1998）に述べられ
ていると同様に、位相に対するフィードバック信号とア
クチュエータを用いた回折格子の位置決め（ロッキン
グ）が有効である。
ち干渉縞の空間周波数が同じ場合においても、記録時に
は、空間的な位相がずれれば、ホログラムの記録速度は
低下する。もし、空間周波数の位相がπ／２ずれれば、
以前に書込まれたホログラムを消去してしまうことにな
る。そこで、前述の論文（"Avoiding hologram bending
in photorefractive crystals," A.A.freschi et al.
Optics Letters, Vol.21, No.2, pp.152,1996, "Increm
ental holographic recording in lithium niobate wit
h active phase locking," K.Peithmann et al. Optics
Letters, Vol.23, No.24, pp.1927, 1998）に述べられ
ていると同様に、位相に対するフィードバック信号とア
クチュエータを用いた回折格子の位置決め（ロッキン
グ）が有効である。
【００６４】回折格子の位置決めを行うためのデバイス
としては、ピエゾ素子を用いることもできる。しかし、
ピエゾ素子の駆動には、高電圧が必要になるため、実用
上の問題がある。電気光学結晶を用いた位相変調機を用
いることも可能である。しかし、電気光学結晶は、ピエ
ゾ素子と同様に駆動には高電圧が必要であり、さらに、
アパーチャにビームを集光する必要があるため、光学系
の複雑化を招く。そこで、ピエゾ素子の代わりに、ボイ
スコイルモーターを用いることもできる。ボイスコイル
モーターは、光ディスク再生装置のピックアップなどに
も用いられているように、低価格であり、駆動に高電圧
を必要としない。また、サーボ制御でサブオングストロ
ームのレベルまで制御できることが実証されている。さ
らに、低周波のバイアス成分の位相を制御するために
は、同様に高電圧を必要としない液晶セルをボイスコイ
ルモータに併せて用いることもできる。
としては、ピエゾ素子を用いることもできる。しかし、
ピエゾ素子の駆動には、高電圧が必要になるため、実用
上の問題がある。電気光学結晶を用いた位相変調機を用
いることも可能である。しかし、電気光学結晶は、ピエ
ゾ素子と同様に駆動には高電圧が必要であり、さらに、
アパーチャにビームを集光する必要があるため、光学系
の複雑化を招く。そこで、ピエゾ素子の代わりに、ボイ
スコイルモーターを用いることもできる。ボイスコイル
モーターは、光ディスク再生装置のピックアップなどに
も用いられているように、低価格であり、駆動に高電圧
を必要としない。また、サーボ制御でサブオングストロ
ームのレベルまで制御できることが実証されている。さ
らに、低周波のバイアス成分の位相を制御するために
は、同様に高電圧を必要としない液晶セルをボイスコイ
ルモータに併せて用いることもできる。
【００６５】〔本発明の適用範囲〕ここまで、ホログラ
ムの記録多重方式としては、角度多重記録方式について
述べている。しかし、本発明の手法をその他の多重方
式、例えば、位相コード、シフト、フラクタル、ペリス
トロフィック、スペックルなどに用いることも可能であ
る。ホログラムには多くのタイプがあるが、本発明の手
法は、体積型のホログラム一般に適用する事ができる。
ムの記録多重方式としては、角度多重記録方式について
述べている。しかし、本発明の手法をその他の多重方
式、例えば、位相コード、シフト、フラクタル、ペリス
トロフィック、スペックルなどに用いることも可能であ
る。ホログラムには多くのタイプがあるが、本発明の手
法は、体積型のホログラム一般に適用する事ができる。
【００６６】また、ホログラム記録材料としては、上述
の実施の形態では、鉄ドープニオブ酸リチウム結晶につ
いて述べているが、その他のフォトリフラクティブ結晶
やフォトポリマーなどのホログラム記録材料であっても
よい。また、ホログラム記録媒体には、熱定着、電界定
着、化学的処理などの安定化処理を施してもよいし、２
光子吸収や２波長増感記録などの手法を用いる場合に適
用することも可能である。
の実施の形態では、鉄ドープニオブ酸リチウム結晶につ
いて述べているが、その他のフォトリフラクティブ結晶
やフォトポリマーなどのホログラム記録材料であっても
よい。また、ホログラム記録媒体には、熱定着、電界定
着、化学的処理などの安定化処理を施してもよいし、２
光子吸収や２波長増感記録などの手法を用いる場合に適
用することも可能である。
【００６７】さらに、本発明では、光源として半導体レ
ーザを用いることを主に想定しているが、Ｔｉ：Ｓａｐ
ｈｉｒｅやＮｄ：ＹＡＧなどの固体レーザ、Ａｒレーザ
などのガスレーザ、色素レーザなど、他のレーザ、もし
くは、その高調波に対して、本発明の手法を適用するこ
ともできる。半導体レーザとしては、記録材料の感度の
高さから、ＩｎＧａＮ系半導体レーザは特に有効であ
る。
ーザを用いることを主に想定しているが、Ｔｉ：Ｓａｐ
ｈｉｒｅやＮｄ：ＹＡＧなどの固体レーザ、Ａｒレーザ
などのガスレーザ、色素レーザなど、他のレーザ、もし
くは、その高調波に対して、本発明の手法を適用するこ
ともできる。半導体レーザとしては、記録材料の感度の
高さから、ＩｎＧａＮ系半導体レーザは特に有効であ
る。
【００６８】そして、本発明の記録再生装置もしくは方
法によるホログラムは、メモリーだけではなく、光コン
ピューティング、連想記憶、画像表示、画像出力装置、
干渉計、計測装置など多岐にわたる応用用途がある。
法によるホログラムは、メモリーだけではなく、光コン
ピューティング、連想記憶、画像表示、画像出力装置、
干渉計、計測装置など多岐にわたる応用用途がある。
【００６９】
【発明の効果】上述のように、本発明は、光源からの光
束をホログラム記録媒体に参照光として照射するととも
に、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介して該
ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら参照
光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録す
るホログラム記録再生装置において、光源からの光束に
ついて角度位相不整合を生じさせる角度位相不整合手段
を設け、角度位相不整合手段が発生させる角度位相不整
合により、光源からの光束の波長分散もしくは波長変動
による位相不整合量を相殺する。
束をホログラム記録媒体に参照光として照射するととも
に、該半導体レーザからの光束を空間変調器を介して該
ホログラム記録媒体に物体光として照射し、これら参照
光及び物体光の干渉縞を該ホログラム記録媒体に記録す
るホログラム記録再生装置において、光源からの光束に
ついて角度位相不整合を生じさせる角度位相不整合手段
を設け、角度位相不整合手段が発生させる角度位相不整
合により、光源からの光束の波長分散もしくは波長変動
による位相不整合量を相殺する。
【００７０】すなわち、本発明は、温度やモードホップ
による波長変動やスペクトル幅が広い半導体レーザなど
の小型のレーザを用いて、良好にホログラムの記録再生
ができるようになされたホログラム記録再生装置を提供
することができるものである。
による波長変動やスペクトル幅が広い半導体レーザなど
の小型のレーザを用いて、良好にホログラムの記録再生
ができるようになされたホログラム記録再生装置を提供
することができるものである。
【００７１】半導体レーザは動作寿命も長く信頼性が高
いので、装置の寿命や信頼性を向上させることができ、
また、回折格子などの分散素子を追加するだけの簡単な
構成で実現することができる。さらに、気体レーザや固
体レーザを使用する場合に比して、作製コストを下げる
ことができる。
いので、装置の寿命や信頼性を向上させることができ、
また、回折格子などの分散素子を追加するだけの簡単な
構成で実現することができる。さらに、気体レーザや固
体レーザを使用する場合に比して、作製コストを下げる
ことができる。
【図１】本発明に係るホログラム記録再生装置の原理的
構成を示す側面図である。
構成を示す側面図である。
【図２】上記ホログラム記録再生装置の構成を示す側面
図である。
図である。
【図３】ホログラム再生時に生ずる角度位相不整合の状
態を示すグラフである。
態を示すグラフである。
【図４】ホログラム再生時に生ずる波度位相不整合の状
態を示すグラフである。
態を示すグラフである。
【図５】異なる波長に対して等しい格子ベクトルを形成
する参照光と物体光との組を示すグラフである。
する参照光と物体光との組を示すグラフである。
【図６】異なる波長に対して等しい格子ベクトルを形成
する参照光と物体光との組を各波長の格子ベクトルを一
致させて示すグラフである。
する参照光と物体光との組を各波長の格子ベクトルを一
致させて示すグラフである。
１ 半導体レーザ、７ ホログラム記録媒体、３，８，
１４ 反射型回折格子、１２ フォトディテクタ、１３
フィードバック信号処理回路
１４ 反射型回折格子、１２ フォトディテクタ、１３
フィードバック信号処理回路
Claims (6)
- 【請求項１】 光源からの光束をホログラム記録媒体に
参照光として照射するとともに、該半導体レーザからの
光束を空間変調器を介して該ホログラム記録媒体に物体
光として照射し、これら参照光及び物体光の干渉縞を該
ホログラム記録媒体に記録するホログラム記録再生装置
において、 上記光源からの光束について角度位相不整合を生じさせ
る角度位相不整合手段を備え、 上記角度位相不整合手段が発生させる角度位相不整合に
より、上記光源からの光束の波長分散もしくは波長変動
による位相不整合量を相殺することを特長とするホログ
ラム録再生装置。 - 【請求項２】 角度位相不整合手段として、分散光学素
子を備えたことを特長とする請求項１記載のホログラム
録再生装置。 - 【請求項３】 角度位相不整合手段となる分散光学素子
として、透過型もしくは反射型回折格子を用いることを
特長とする請求項２記載のホログラム記録再生装置。 - 【請求項４】 光源として、半導体レーザを用いること
を特徴とする請求項１記載のホログラム記録再生装置。 - 【請求項５】 多重記録方法として、角度多重記録を用
いることを特長とする請求項１記載のホログラム記録再
生装置。 - 【請求項６】 ホログラムとして記録される干渉縞の位
相変動を検出する検出手段と、この検出手段により検出
された位相変動に基づいて位相補正を行う位相補正手段
とを備え、 ホログラム記録媒体に記録される干渉縞の位相変動に応
じて該位相変動を補正することを特長とする請求項１記
載のホログラム記録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11150753A JP2000338847A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | ホログラム記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11150753A JP2000338847A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | ホログラム記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000338847A true JP2000338847A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15503674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11150753A Pending JP2000338847A (ja) | 1999-05-28 | 1999-05-28 | ホログラム記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000338847A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-05-28 JP JP11150753A patent/JP2000338847A/ja active Pending
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