JP2006107611A

JP2006107611A - レーザ光源装置及びホログラム装置

Info

Publication number: JP2006107611A
Application number: JP2004292484A
Authority: JP
Inventors: Kageyasu Sako; 景康酒匂
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】
構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができるレーザ光源装置及びこのようなレーザ光源装置を用いたホログラム装置を提供すること。
【解決手段】
このレーザ光源装置１００では、偏光ビームスプリッタ１０４が戻り光を回折格子１０３やレーザダイオード１０１側には侵入させないアイソレータの機能の一部を果たしているので、部品点数の削減を図りつつ、外部共振器に戻り光が入射することを防止することができる。これにより、構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばホログラム記録や再生に用いられるレーザ光源装置及びこのようなレーザ光源を用いたホログラム装置に関する。

ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録装置の開発が進められている。

ホログラム記録装置では、変調された（データが重畳された）信号光、変調されない参照光の２つをレーザ光から生成し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。

記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光（再生光）が発生する。この再生光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光して記録した信号を再生できる。

ところで、ホログラム記録再生用光源には極めてコヒーレンシーの良いシングルモードのレーザ光源が必要とされ、ガスレーザ、ＳＨＧレーザ、等が用いられる。通常のレーザダイオードはマルチモードのためコヒーレンシーの点で不十分であるが、外部共振器型レーザを構成すればコヒーレンシーの良好なホログラム記録再生用の光源が実現できる。このため、小型、省電力であるブルーレーザダイオードを使用した外部共振器型レーザもホログラム光源として使用できるようになった。

また、ホログラム記録に用いる時に重要なのは、波長の再現性である。特に波長を変えて記録する波長多重を行う際には、出力光の波長を意図した長さに制御しなくてはならない。その場合、例えば波長可変型の外部共振器レーザを用いることができる。

外部共振器としては、例えばＬｉｔｔｒｏｗ型を用いることができる。このような外部共振器では、まずレーザダイオードから出射されたレーザビームはコリメータレンズにより平行光になり、反射型の回折格子に照射される。回折格子に反射したビームは0次光と1次光に分離され、1次光は来た光路をそのまま通り、レーザダイオードに戻る。この戻ったレーザビームにより反射型回折格子とレーザダイオードとで共振器が構成され、レーザダイオードは反射型回折格子の格子形状と、反射型回折格子とレーザダイオードとの距離で決まる波長で発振する（特許文献１参照）。
特開１１−１０７３７７号公報（段落[００２８]〜[００３１]、図１）

しかしながら、レーザダイオードとホログラム記録媒体との間には、対物レンズや空間光変調器としての液晶素子、ホログラム記録媒体が反射型である場合にはそのホログラム記録媒体自体など、レーザ光を反射する要因が様々存在し、反射したレーザ光が反射型回折格子とレーザダイオードと間の光路に侵入し、共振による発振を乱す、という問題がある。

そこで、例えばレーザダイオードとホログラム記録媒体との間の光路に、ローテータと複数の偏光ビームスプリッタから構成されるアイソレータを配置することが考えられるが、この場合には構成が複雑になり、装置の小型化を阻害する、という課題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができるレーザ光源装置及びこのようなレーザ光源装置を用いたホログラム装置を提供することにある。

Ａ．本発明に係るレーザ光源装置は、マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする第１の光学素子と、前記光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射し、前記０次光の偏光方向とは異なる偏光方向を有する光を透過する第１の偏光ビームスプリッタとを具備することを特徴とする。

ここで、第１の光学素子としては、コリメータレンズを用いることができる。

回折格子を反射した０次光を回折格子以外の所定の方向に反射し、０次光の偏光（ここでは直線偏光であり、以下では全て同様に直線偏光のことである。）方向とは異なる偏光方向を有する光を透過する第１の偏光ビームスプリッタを設けているので、戻り光の偏光方向を出射光の偏光方向と異なる方向となるようにすることで、戻り光が第１の偏光ビームスプリッタを透過し、レーザ光源と回折格子との間の光路に進入することはなくなる。これにより、構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができるようになる。
（１）前記回折格子の反射面と前記第１の偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段を具備するようにしてもよい。

回折格子の反射面に対するレーザ光の入射角を可変することにより、発振波長を可変することができる。その場合に、回折格子の反射面と第１の偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しているので、レーザ光の出射方向を一定の方向にすることができる。
（２）前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光の光路に配置され、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータを具備し、前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過する。

入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータを用いる。そして、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備する。これより、ローテータを通過した戻り光の偏光方向は０次光の偏光方向と９０°異なることになる。従って、第１の偏光ビームスプリッタを０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過するように構成することで、戻り光の全てが第１の偏光ビームスプリッタを透過し、戻り光がレーザ光源と回折格子との間の光路に進入することは皆無となる。

ここで、ローテータはレーザ光源などと一体化されていてもいいし、分離されたものであっても勿論構わない。
（３）前記ローテータの光路はＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなるようにしてもよい。

Ｔｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶を用いることで、ローテータの小型化を図ることができる。
（４）前記第１の偏光ビームスプリッタと前記ローテータとの間に配置され、前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光のビーム形状を前記ローテータに入射可能なビーム形状に整形する第２の光学素子を具備する。

ビーム整形することで、ホログラム記録媒体などに照射されるレーザ光のスポット径と形状を制御することができる。
（５）前記ローテータの出力側の光路に配置され、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備するようにしてもよい。

これにより、戻り光のノイズが進入することを防止できる。
Ｂ．本発明の別の観点に係るレーザ光源装置は、マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする第１の光学素子と、前記第１の光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射するミラーと、前記ミラーを反射した光の光路に配置され、その光路がＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなり、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータと、前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光を透過し、それ以外の偏光方向を有する光は透過しない第１の偏光ビームスプリッタとを一体的に具備することを特徴とする。

ローテータをＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなることようにすることで、ローテータの小型化を図ることができる。また、ローテータや第１の偏光ビームスプリッタなどのアイソレータをこのレーザ光源装置と一体化しているので、装置全体として非常に小型化でき、しかも組み立て後の光軸調整なども不要となる。例えば、レーザ光源装置とアイソレータとが別々の部品であると、ホログラム装置にレーザ光源装置とアイソレータとを組み込んだ後にこれらの間の光軸調整が必要であるが、本発明ではそのような調整は不要となる。
（１）前記回折格子の反射面と前記ミラーの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段を具備するようにしてもよい。

回折格子の反射面に対するレーザ光の入射角を可変することにより、発振波長を可変することができる。その場合に、回折格子の反射面と第１の偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しているので、レーザ光の出射方向を一定の方向にすることができる。
（２）前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光のビーム形状を前記ローテータに入射可能なビーム形状に整形する第２の光学素子を具備するようにしてもよい。

ビーム整形することで、ホログラム記録媒体などに照射されるレーザ光のスポット径と形状を制御することができる。
（３）前記ローテータの出力側の光路に配置され、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備するようにしてもよい。

これにより、戻り光のノイズが進入することを防止できる。
Ｃ．本発明に係るホログラム装置は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によりホログラム記録又は再生するホログラム装置において、（Ａ）マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする光学素子と、前記光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射し、前記０次光の偏光方向とは異なる偏光方向を有する光を透過する偏光ビームスプリッタとを具備し、前記ホログラム記録媒体に対してホログラム記録又は再生するための光源として用いられるレーザ光源装置と、（Ｂ）前記回折格子の反射面と前記偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段とを具備することを特徴とする。

また、別の観点に係るホログラム装置は、ホログラム記録媒体に対して波長多重によりホログラム記録又は再生するホログラム装置において、（Ａ）マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする第１の光学素子と、前記光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射するミラーと、前記ミラーを反射した光の光路に配置され、その光路がＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなり、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータと、前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光を透過し、それ以外の偏光方向を有する光は透過しない第１の偏光ビームスプリッタとを一体的に具備し、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備し、前記ホログラム記録媒体に対してホログラム記録又は再生するための光源として用いられるレーザ光源装置と、（Ｂ）前記回折格子の反射面と前記ミラーの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段とを具備することを特徴とする。

これらの発明によれば、構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができるようになり、しかも、レーザ光の出射方向を一定の方向にしつつ、発振波長を可変することができる。

以上のように、本発明によれば、構成を簡略化し、装置の小型化を図りつつ、正確な波長で共振させることができるレーザ光源装置及びこのようなレーザ光源装置を用いたホログラム装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

[第１の実施形態に係るレーザ光源装置]

図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ光源装置を表す模式図である。

図１に示すように、レーザ光源装置１００は、レーザダイオード１０１，コリメートレンズ１０２，回折格子１０３，偏光ビームスプリッタ１０４，アナモプリズム１０５及びアイソレータ１０６を備える。

レーザダイオード１０１は、マルチモードのレーザ光を発光する。例えば、４１０ｎｍ程度のブルーのレーザ光を発光するものである。

コリメートレンズ１０２は、レーザダイオード１３０により発光されたレーザ光を平行光とする。

回折格子１０３は、図２に示すように、波長ごとに異なる方向へ１次光を発生し、そのうち特定波長（例えば４１０ｎｍ）の１次光がレーザダイオード１０１戻るようにレーザダイオード１０１との間の角度が設定されている。これにより、レーザダイオード１０１内でその波長成分だけが増大し、シングルモードとなる。レーザダイオード１０１により発光されるレーザ光の大半は、１次光ではなく０次光であり、回折格子１０３でミラーのように反射する。つまり、このレーザ光源装置１００は、基本的にはＬｉｔｔｒｏｗ型外部共振器レーザである。

偏光ビームスプリッタ１０４は、透明ガラス１０７の表面に偏光膜１０８を形成してなるものであり、回折格子１０３を反射した０次光を回折格子以外の所定の方向にミラーのように反射し、０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過する。

図３に示すように、回折格子１０３及び偏光ビームスプリッタ１０４は、保持部材１０９により保持され、回折格子１０３の反射面と偏光ビームスプリッタ１０４の反射面とが常に所定の角度が維持されている。これにより、回折格子１０３が回転しても偏光ビームスプリッタ１０４によりレーザ光の出射方向を固定することができる。

保持部材１０９は軸１１０により回転可能に保持されている。保持部材１０９は例えば断面三角形状で、かつ、その内部が空洞にされている。この保持部材１０９では、軸１１０の一側に回折格子１０３及び偏光ビームスプリッタ１０４が例えば接着剤により固定され、他側に回転用の軸１１１が一体的に設けられている。勿論、保持部材１０９には、回折格子１０３及び偏光ビームスプリッタ１０４の表面が保持部材１０９の内部側に露出するように窓が設けられ、また光の出口用の窓も設けられている。また、回折格子１０３及び偏光ビームスプリッタ１０４のそれぞれの表面を延長した交線は、軸１１０の中心線と一致するようになっている。

回転駆動部１１２は、軸１１０を中心として保持部材１０９を回転するものであり、本体１１３、回転用の軸１１１を押すためのネジ１１４、回転用の軸１１１がネジ１１４により押される方向とは反対方向から回転用の軸１１１に弾性力を付与する板バネ１１５を備える。ネジ１１４は例えば図示を省略した回転駆動モータにより回転されるようになっている。

ここでは、回折格子１０３を回転させること、例えば４１０ｎｍ程度のブルーのレーザ光の波長を５〜１０ｎｍ程度可変することができる。

アイソレータ１０６は、外部からのレーザ光（反射光）を内部に侵入することを防止するためのもので、ローテータ１１６と偏光ビームスプリッタ１１７とを有するが、機能的には偏光ビームスプリッタ１０４もアイソレータ１０６の一部を構成する。

ローテータ１１６は、図４に示すように、Ｔｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなる光の光路となる本体１１８の外周に２つの円盤状の磁石１１９を配置して構成される。本体１１８の長さを調整することで、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるように構成されている。

偏光ビームスプリッタ１１７は、偏光方向が４５°回転した光を最大限透過するように配置されている。

ローテータ１１６の偏光回転角はビームの向きによらず（出射方向、戻り光の方向）、一定方向に４５°回転するので、４５°回転したままの戻り光は偏光ビームスプリッタ１１７を透過し、ローテータ１１６により出射方向の偏光方向からみて９０°回転することになる。

現在小型のローテータ１１６としては、その有効直径は最大3mmである。一方、レーザダイオード１０１から出る光は楕円であり、長軸３．８ｍｍで短軸１．６ｍｍである。アナモプリズム１０５を用いることでビームを円形に整形すると共にローテータに入射できるように小型化を行う。例えば２．４倍のアナモプリズム１０５を用いると、ビームは直径１．６ｍｍの円になり、有効直径３ｍｍのローテー１１６タを十分透過することができる。

次に、このように構成されたレーザ光源装置１００の動作を説明する。図５は図１に示したＡ〜Ｅ断面におけるレーザ光のビーム形状及び偏光方向を示す図である。

レーザダイオード１０１で発光したレーザ光は、コリメートレンズ１０２により平行光される。このとき、レーザ光は、図５Ａに示すように、楕円形状で水平方向に偏光方向を有する。

このレーザ光のうち、０次光は回折格子１０３を反射し、更にこの光は偏光ビームスプリッタ１０４の反射面に対してｓ偏光なので偏光ビームスプリッタ１０４を全反射する。このとき、レーザ光は、図５Ｂに示すように、楕円形状で水平方向に偏光方向を有する。

このレーザ光は、アナモプリズム１０５を通過すると、図５Ｃに示すように、円形状で水平方向に偏光方向を有するものとなる。

アナモプリズム１０５を通過したレーザ光は、ローテータ１１６を通過すると、偏光方向が４５°回転し、偏光ビームスプリッタ１１７を介して外部に出力される。このとき、レーザ光は、図５Ｄに示すように、円形状で偏光方向が４５°回転したものとなる。

この後、例えばホログラム記録媒体などからの反射光は、偏光ビームスプリッタ１１７を介して戻り光として内部に入光する。

偏光ビームスプリッタ１１７を介して入光した戻り光は、ローテータ１１６を通過すると、偏光方向が更に４５°回転し、図５Ｃ−ｉｎに示すように、円形状で垂直方向に偏光方向を有するものとなる。

ローテータ１１６を通過した戻り光は、アナモプリズム１０５を通過すると、図５Ｂ−ｉｎに示すように、楕円形状で垂直方向に偏光方向を有するものとなる。

従って、アナモプリズム１０５を通過した戻り光は、偏光ビームスプリッタ１０４の反射面に対してｐ偏光であるので、偏光ビームスプリッタ１０４で反射することなくほぼ全透過する（図５Ｅ参照）。つまり、戻り光は、回折格子１０３やレーザダイオード１０１側には侵入しない。

本実施形態におけるレーザ光源装置１００では、特に、偏光ビームスプリッタ１０４が戻り光を回折格子１０３やレーザダイオード１０１側には侵入させないアイソレータの機能の一部を果たしているので、部品点数の削減を図りつつ、外部共振器に戻り光が入射することを防止することができる。よって、本実施形態におけるレーザ光源装置１００は、構成の簡略化及び装置の小型化を容易に実現可能であり、しかも所望の波長のレーザ光を確実に発光することができる。

また、本実施形態におけるレーザ光源装置１００では、アイソレータと外部共振器とを一体化すると共に、ローテータ１１６の材料として小型化が可能なＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶を用いているので、レーザ光源装置１００の小型化を図ることができる。また、アイソレータと外部共振器とを一体化することで、装置への組み込み後のアイソレータと外部共振器との間の光軸調整が不要となる。しかし、本発明におけるレーザ光源装置では必ずしも一体化に限定されるものではない。

[第２の実施形態に係るレーザ光源装置]

図６は、本発明の第２の実施形態に係るレーザ光源装置を表す模式図である。

図１に示すように、レーザ光源装置２００は、図１に示した偏光ビームスプリッタ１０４に代えてミラー２０１を配置し、アイソレータ２０２が偏光ビームスプリッタ２０３を更に有する点が第１の実施形態に係るレーザ光源装置１００と異なるところである。

ミラー２０１は、回折格子１０３で反射した０次光をアナモプリズム１０５側に全反射する。

偏光ビームスプリッタ２０３は、アナモプリズム１０５とローテータ１１６との間に配置され、ミラー２０１を反射したレーザ光については透過するが、このレーザ光と９０°偏光方向が異なる光については透過しないものである。

次に、このように構成されたレーザ光源装置２００の動作を説明する。図７は図６に示したＡ〜Ｄ断面におけるレーザ光のビーム形状及び偏光方向を示す図である。

レーザダイオード１０１で発光したレーザ光は、コリメートレンズ１０２により平行光される。このとき、レーザ光は、図７Ａに示すように、楕円形状で水平方向に偏光方向を有する。

このレーザ光のうち、０次光は回折格子１０３を反射し、更にこの光はミラー２０１全反射する。このとき、レーザ光は、図７Ｂに示すように、楕円形状で水平方向に偏光方向を有する。

このレーザ光は、アナモプリズム１０５を通過すると、図７Ｃに示すように、円形状で水平方向に偏光方向を有するものとなる。

アナモプリズム１０５を通過したレーザ光は、アイソレータ２０２を介して外部に出力される。このとき、レーザ光は、図７Ｄに示すように、円形状で偏光方向が４５°回転したものとなる。

偏光ビームスプリッタ１１７を介して入光した戻り光は、ローテータ１１６を通過すると、偏光方向が更に４５°回転し、円形状で垂直方向に偏光方向を有するものとなる。

従って、ローテータ１１６を通過した戻り光は、偏光ビームスプリッタ２０３をほぼ通過しない。つまり、戻り光は、回折格子１０３やレーザダイオード１０１側には侵入しない。

本実施形態におけるレーザ光源装置２００では、特に、アイソレータ２０２と外部共振器とを一体化すると共に、ローテータ１１６の材料として小型化が可能なＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶を用いているので、レーザ光源装置２００の小型化を図ることができる。また、アイソレータ２０２と外部共振器とを一体化することで、装置への組み込み後のアイソレータ２０２と外部共振器との間の光軸調整が不要となる。

[ホログラム記録再生装置の一例]

次に、本発明に係るホログラム記録再生装置の構成例を説明する。

図８は、本発明に係るホログラム記録再生装置の光学ユニット３００を表す模式図である。この光学ユニット３００はコーリニアと呼ばれるタイプであり、信号光と参照光とで同一の光学系が用いられている。

この光学ユニット３００は、記録再生用光源３１１，ビームエキスパンダ３１２，空間光変調器３１３，偏光ビームスプリッタ３１４，ファラデー素子３１５，レンズ３１６，ＣＣＤセンサ３１７を有する。

記録再生用光源３１１は、図１や図６に示したレーザ光源装置１００やレーザ光源装置２００を用いることができる。

ビームエキスパンダ３１２は、記録再生用光源３１１から照射されたレーザ光の径を拡張する光学素子である。

空間光変調器３１３は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、データ信号を重畳する光学素子である。空間光変調器３１３は、透過型の素子である透過型強誘電体液晶素子を用いることができる。なお、空間光変調器に反射型の素子であるDMD (Digital micro mirror) や反射型液晶、GLV (Grating Light Value)素子を用いることが可能である。空間光変調器３１３は、図９に示すように、信号光が通過するほぼ円形状の第１の領域３２０と、参照光が通過する第２の領域３２１とを有する。

ファラデー素子３１５は、光の偏光方向を４５°回転させる光学素子である。信号光及び参照光の偏光方向はファラデー素子３１５により４５°回転する。また、ホログラム記録媒体４０１を反射した反射光はファラデー素子３１５により更に４５°回転する。従って、ホログラム記録媒体４０１を反射した反射光の偏光方向は、偏光ビームスプリッタ３１４の透過軸の方向から９０°回転したことになり、ホログラム記録媒体４０１を反射した反射光は偏光ビームスプリッタ３１４を透過しないで反射し、ＣＣＤセンサ３１７に導かれる。しかし、その一部は戻り光として記録再生用光源３１１側に導かれる。

レンズ３１６は、信号光及び参照光をホログラム記録媒体４０１に集光する光学素子である。空間光変調器３１３上に表示された像（実像）がレンズ３１６の焦点位置にフラウンホーファー（Fraunhofer）回折像（フーリエ（Fourier）変換像）に変換されて結像するとともに、参照光もレンズ３１６の焦点位置にフラウンホーファー（Fraunhofer）回折像（フーリエ（Fourier）変換像）に変換して結像する。その結果、ホログラム記録媒体４０１で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成され、ホログラム記録媒体４０１にデータが記録される。

また、ホログラム記録媒体４０１から再生された回折光は、レンズ３１６、ファラデー素子３１５及び偏光ビームスプリッタ３１４を介してＣＣＤセンサ３１７に集光する。このとき、ＣＣＤセンサ３１７の検知面には空間光変調器３１３に表示されていた実像が結像する。つまり、レンズ３１６はホログラム記録媒体４０１に記録された空間光変調器３１３のフーリエ変換像を逆フーリエ変換してＣＣＤセンサ３１７に結像する逆フーリエ変換レンズでもある。

ＣＣＤセンサ３１７は、再生された信号光を検出する受光素子であり、受光素子が２方向に配列された２次元受光素子である。

なお、ホログラム記録媒体４０１は、図１０に示すように、円盤状（ディスク型）であり、保護層４０２，記録層４０３，保護層４０４を有し、信号光と参照光による干渉縞を記録する記録媒体である。

保護層４０２，４０４は、記録層４０３を外界から保護するための層である。

記録層４０３は、干渉縞を屈折率（あるいは、透過率）の変化として記録するものであり、光の強度に応じて屈折率（あるいは、透過率）の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。

無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。

有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。

以上のように、記録層４０３の屈折率（あるいは透過率）が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率（あるいは透過率）の変化としてホログラム記録媒体４０１に記録できる。

ホログラム記録媒体４０１は、図示しない駆動手段で移動（ホログラム記録媒体４０１の半径方向）及び回転（ホログラム記録媒体４０１の円周方向）され、空間光変調器３１３の像を多数のホログラムとして記録することができる。ホログラム記録媒体４０１自体が移動するのではなく、光学ユニット３００がホログラム記録媒体４０１の半径方向に移動するものであっても構わない。

本発明の第１の実施形態に係るレーザ光源装置を表す模式図である。外部共振器の動作を説明するための図である。回折格子及び偏光ビームスプリッタの回転機構を説明するための図である。ローテータの構造を示す斜視図である。図１に示したＡ〜Ｅ断面におけるレーザ光のビーム形状及び偏光方向を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るレーザ光源装置を表す模式図である。図６に示したＡ〜Ｄ断面におけるレーザ光のビーム形状及び偏光方向を示す図である。本発明に係るホログラム記録再生装置の光学ユニットを表す模式図である。空間光変調器の平面図である。ホログラム記録媒体の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１００レーザ光源装置
１０１レーザダイオード
１０２コリメートレンズ
１０３回折格子
１０４偏光ビームスプリッタ
１０５アナモプリズム
１０６アイソレータ
１１６ローテータ
１１７偏光ビームスプリッタ

Claims

マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、
前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする第１の光学素子と、
前記第１の光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射し、前記０次光の偏光方向とは異なる偏光方向を有する光を透過する第１の偏光ビームスプリッタと
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項１に記載のレーザ光源装置において、
前記回折格子の反射面と前記第１の偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項１に記載のレーザ光源装置において、
前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光の光路に配置され、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータを具備し、
前記第１の偏光ビームスプリッタは、前記０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過する
ことを特徴とするレーザ光源装置。
請求項３に記載のレーザ光源装置において、
前記ローテータの光路は、Ｔｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなる
ことを特徴とするレーザ光源装置。
請求項３に記載のレーザ光源装置において、
前記第１の偏光ビームスプリッタと前記ローテータとの間に配置され、前記第１の偏光ビームスプリッタを反射した光のビーム形状を前記ローテータに入射可能なビーム形状に整形する第２の光学素子
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項３に記載のレーザ光源装置において、
前記ローテータの出力側の光路に配置され、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、
前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする光学素子と、
前記第１の光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、
前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射するミラーと、
前記ミラーを反射した光の光路に配置され、その光路がＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなり、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータと、
前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光を透過し、それ以外の偏光方向を有する光は透過しない第１の偏光ビームスプリッタと
を一体的に具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項７に記載のレーザ光源装置において、
前記回折格子の反射面と前記ミラーの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項７に記載のレーザ光源装置において、
前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光のビーム形状を前記ローテータに入射可能なビーム形状に整形する第２の光学素子
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
請求項７に記載のレーザ光源装置において、
前記ローテータの出力側の光路に配置され、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタ
を具備することを特徴とするレーザ光源装置。
ホログラム記録媒体に対して波長多重によりホログラム記録又は再生するホログラム装置において、
（Ａ）マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする光学素子と、前記光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射し、前記０次光の偏光方向とは異なる偏光方向を有する光を透過する第１の偏光ビームスプリッタとを具備し、前記偏光ビームスプリッタを反射した光の光路に配置され、その光路がＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなり、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータと、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備し、前記ホログラム記録媒体に対してホログラム記録又は再生するための光源として用いられるレーザ光源装置と、
（Ｂ）前記回折格子の反射面と前記偏光ビームスプリッタの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段と
を具備することを特徴とするホログラム装置。
ホログラム記録媒体に対して波長多重によりホログラム記録又は再生するホログラム装置において、
（Ａ）マルチモードのレーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光源により発光されたレーザ光を平行光とする光学素子と、前記光学素子により平行光とされたレーザ光のうち、０次光を前記レーザ光源以外の所定の方向に反射し、１次光をレーザ光源側に反射する回折格子と、前記回折格子を反射した０次光を前記回折格子以外の所定の方向に反射するミラーと、前記ミラーを反射した光の光路に配置され、その光路がＴｂ_３Ａ_ｌ５Ｏ_１２（ＴＡＧ）結晶からなり、入射した光の偏光方向をその進行方向に対して４５°回転させるローテータと、前記ミラーと前記ローテータとの間に配置され、前記ミラーを反射した光を透過し、それ以外の偏光方向を有する光は透過しない偏光ビームスプリッタとを一体的に具備し、前記ローテータから出力された光の偏光方向と一致する光を透過する第２の偏光ビームスプリッタを具備し、前記ホログラム記録媒体に対してホログラム記録又は再生するための光源として用いられるレーザ光源装置と、
（Ｂ）前記回折格子の反射面と前記ミラーの反射面とのなす角度を一定に維持しつつ、前記回折格子の反射面に対する前記レーザ光の入射角を可変する手段と
を具備することを特徴とするホログラム装置。