JP2010122373A - Optical information recording medium and two-photon absorbing material - Google Patents

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JP2010122373A JP2008294582A JP2008294582A JP2010122373A JP 2010122373 A JP2010122373 A JP 2010122373A JP 2008294582 A JP2008294582 A JP 2008294582A JP 2008294582 A JP2008294582 A JP 2008294582A JP 2010122373 A JP2010122373 A JP 2010122373A
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貴 岩村
Mitsuaki Oyamada
光明 小山田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the light intensity of a laser beam required to form a recording mark. <P>SOLUTION: A recording layer 101 of an optical information recording medium 100 contains a two-photon absorbing material. This two-photon absorbing material is a metal complex in which one or more molecules coordinate with a metal atom, and the material performs one-photon absorption of a recording light beam L1 by a change of state due to two-photon absorption upon irradiation with the recording light beam L1 which is recording light for information recording, and forms a recording mark by heat generation in response to the one-photon absorption. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は光情報記録媒体及び2光子吸収材料に関し、例えばレーザ光を用いて情報が記録され、また当該レーザ光を用いて当該情報が再生される光情報記録媒体に適用して好適なものである。   The present invention relates to an optical information recording medium and a two-photon absorption material, and is suitable for application to an optical information recording medium in which information is recorded using, for example, laser light and the information is reproduced using the laser light. is there.

従来、光情報記録媒体としては、円盤状の光情報記録媒体が広く普及しており、一般にCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)及びBlu−ray Disc(登録商標、以下BDと呼ぶ)等が用いられている。   Conventionally, as an optical information recording medium, a disk-shaped optical information recording medium has been widely used, and generally a CD (Compact Disc), a DVD (Digital Versatile Disc), and a Blu-ray Disc (registered trademark, hereinafter referred to as BD). Etc. are used.

一方、かかる光情報記録媒体に対応した記録再生装置では、音楽コンテンツや映像コンテンツ等の各種コンテンツ、或いはコンピュータ用の各種データ等のような種々の情報を当該光情報記録媒体に記録するようになされている。特に近年では、映像の高精細化や音楽の高音質化等により情報量が増大し、また1枚の光情報記録媒体に記録するコンテンツ数の増加が要求されているため、当該光情報記録媒体のさらなる大容量化が求められている。   On the other hand, in a recording / reproducing apparatus corresponding to such an optical information recording medium, various kinds of information such as various contents such as music contents and video contents or various data for computers are recorded on the optical information recording medium. ing. Particularly in recent years, the amount of information has increased due to high definition of video, high quality of music, and the like, and an increase in the number of contents to be recorded on one optical information recording medium has been demanded. There is a demand for further increase in capacity.

ここで一般的にレーザ光を対物レンズによって集光したときのスポットサイズはレーザ光の波長と対物レンズの開口数NAによって決定されることが知られている。このため記録マークのサイズを小さくして光情報記録媒体を大容量化するためには、波長の短いレーザ光を使用してスポットサイズを小さくすることが望ましい。   Here, it is generally known that the spot size when the laser beam is condensed by the objective lens is determined by the wavelength of the laser beam and the numerical aperture NA of the objective lens. For this reason, in order to reduce the size of the recording mark and increase the capacity of the optical information recording medium, it is desirable to reduce the spot size by using laser light having a short wavelength.

スポットサイズの微細化は主に対物レンズの開口数NAを大きくすること及びレーザ光の波長を短くすることにより達成されてきた。現在、BDにおいては、対物レンズの開口数NAが0.85、レーザ光の波長が405[nm]を用いている。しかしながら、さらなる開口数NAの増大又はレーザ光の短波長化は困難である。   The miniaturization of the spot size has been achieved mainly by increasing the numerical aperture NA of the objective lens and shortening the wavelength of the laser beam. Currently, in the BD, the numerical aperture NA of the objective lens is 0.85, and the wavelength of the laser beam is 405 [nm]. However, it is difficult to further increase the numerical aperture NA or shorten the wavelength of the laser beam.

例えば開口数NAを0.85以上にするためにはニアフィールド光を用いるなど、従来とは異なる手法が必要となる。またレーザ光の波長を短波長化するためには、当該レーザ光の波長に対して光情報記録媒体の基板や保護層の透明性を確保せねばならない。すなわちいずれの場合にも、記録再生装置や光情報記録媒体の高コスト化を避けることはできない。   For example, in order to increase the numerical aperture NA to 0.85 or more, a method different from the conventional method such as using near-field light is required. In order to shorten the wavelength of the laser light, it is necessary to ensure the transparency of the substrate and the protective layer of the optical information recording medium with respect to the wavelength of the laser light. That is, in any case, the cost of the recording / reproducing apparatus and the optical information recording medium cannot be avoided.

そこで、光情報記録媒体を大容量化する手法の一つとして、光情報記録媒体の厚み方向に3次元的に情報を記録するようになされた光情報記録媒体が提案されている。この光情報記録媒体の中には、記録層中に2光子吸収によって発泡する2光子吸収材料を含有させておき、レーザ光を照射することにより気泡でなる記録マークを形成するようになされたものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2005−37658公報
Therefore, as one of the methods for increasing the capacity of the optical information recording medium, an optical information recording medium has been proposed that records information three-dimensionally in the thickness direction of the optical information recording medium. In this optical information recording medium, a two-photon absorption material that foams by two-photon absorption is contained in the recording layer, and a recording mark made of bubbles is formed by irradiating laser light. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-2005-37658

ところでかかる構成の光情報記録媒体では、CDやDVDで使用されている赤色(例えば600〜750[nm])のレーザ光を2光子吸収して記録マークを形成するようになされている。2光子吸収は、3次の非線形光学効果の一種であり、1個の分子が仮想準位を介して2個の光子を同時に吸収して励起状態になる現象であり、電場強度(すなわち光強度)の2乗に比例する。   By the way, in the optical information recording medium having such a configuration, a recording mark is formed by two-photon absorption of red (for example, 600 to 750 [nm]) laser light used in CDs and DVDs. Two-photon absorption is a kind of third-order nonlinear optical effect, and is a phenomenon in which one molecule simultaneously absorbs two photons via a virtual level and enters an excited state. ) Squared.

このため記録層として2光子吸収材料を含有する光情報記録媒体(以下、これを2光子吸収記録媒体と呼ぶ)では、最も電場強度の大きい焦点近傍でのみ2光子吸収を生じる一方、電場強度の小さい焦点以外の部分では2光子吸収を生じない。すなわちレーザ光は、焦点に達するまでに殆ど吸収されることなく記録層内を進行し、焦点に到達した時点で2光子吸収を生じて吸収されることになる。   For this reason, in an optical information recording medium containing a two-photon absorption material as a recording layer (hereinafter referred to as a two-photon absorption recording medium), two-photon absorption occurs only in the vicinity of the focal point where the electric field strength is the highest. Two-photon absorption does not occur in portions other than a small focal point. That is, the laser light travels in the recording layer with almost no absorption before reaching the focal point, and when it reaches the focal point, two-photon absorption occurs and is absorbed.

ここで一般的な1光子を吸収する記録層の場合、記録層の全域でレーザ光を吸収するため、記録層の深い部分に到達するまでにレーザ光の光強度を低下させてしまう。このため一般的な1光子を吸収する記録層では、記録層を例えば10層以上にすることが困難であった。   Here, in the case of a general recording layer that absorbs one photon, since the laser light is absorbed in the entire area of the recording layer, the light intensity of the laser light is lowered before reaching the deep part of the recording layer. For this reason, it is difficult for the recording layer that absorbs one general photon to have, for example, 10 or more recording layers.

これに対して2光子吸収記録媒体では、レーザ光が焦点に達するまでに殆ど吸収されないため、記録層を10層以上にすることが可能となる。   On the other hand, in the two-photon absorption recording medium, since the laser light is hardly absorbed before reaching the focal point, it is possible to make the recording layer 10 layers or more.

このように2光子吸収記録媒体では、光情報記録媒体における記録層の数を増大させることができるため、当該光情報記録媒体における記憶容量を増大させるのに非常に有利である。しかしながら2光子吸収記録媒体では、2光子吸収を生じさせるために非常に大きな光強度でなるレーザ光を用いる必要がある。このため、2光子吸収材料の高感度化が検討されている(例えば特許文献2及び3参照)。
特開2007−332043公報 特開2004−279647公報
As described above, in the two-photon absorption recording medium, the number of recording layers in the optical information recording medium can be increased, which is very advantageous for increasing the storage capacity in the optical information recording medium. However, in a two-photon absorption recording medium, it is necessary to use a laser beam having a very large light intensity in order to cause two-photon absorption. For this reason, high sensitivity of a two-photon absorption material has been studied (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
JP 2007-332043 A JP 2004-279647 A

ところで特許文献2及び3に示されるように、一般的な2光子吸収記録媒体では、赤色から赤外光(600〜800[nm])の波長のレーザ光(以下、これを長波長レーザ光と呼ぶ)を用いて記録を行うようになされている(例えば特許文献2参照)。   By the way, as shown in Patent Documents 2 and 3, in a general two-photon absorption recording medium, a laser beam having a wavelength from red to infrared light (600 to 800 [nm]) (hereinafter referred to as a long wavelength laser beam). (Refer to Patent Document 2, for example).

これは次の理由によると考えられる。2光子吸収を生じる分子の吸収断面積は、非特許文献1に示されるように、理論的には有効に共役したπ電子の数に比例する。大きなπ電子系を持つ分子、すなわち長波長を吸収する分子ほど、大きな2光子吸収断面積を有するのである。
Journalof Chemical Physics Vol.119, p.8327 (2003): Mark G. Kuzyk 「Fundamental limits on two-photon absorptioncross sections」
This is considered to be due to the following reason. As shown in Non-Patent Document 1, the absorption cross section of a molecule that causes two-photon absorption is theoretically proportional to the number of conjugated π electrons. A molecule having a large π-electron system, that is, a molecule that absorbs a long wavelength has a larger two-photon absorption cross section.
Journalof Chemical Physics Vol.119, p.8327 (2003): Mark G. Kuzyk “Fundamental limits on two-photon absorptioncross sections”

しかしながら、長波長レーザを用いて記録する場合には、以下のようなデメリットがある。   However, recording using a long wavelength laser has the following disadvantages.

レーザ光をレンズで集光した際の焦点における光束径(すなわちスポット径)はレーザ光の波長に比例する。すなわちレーザ光において、その波長が2倍になると、スポット径は2倍になり、当該スポットの面積は4倍となる。   The diameter of the light beam (that is, the spot diameter) at the focal point when the laser light is collected by the lens is proportional to the wavelength of the laser light. That is, in the laser light, when the wavelength is doubled, the spot diameter is doubled, and the area of the spot is quadrupled.

ここで同一の光強度でなるレーザ光の場合、焦点における光強度は1/4倍となり、光子密度は1/2倍となる。さらに2光子吸収量は光子密度の2乗に比例するため、2光子吸収断面積が波長に依存しないと仮定した場合、レーザ光の波長が1/2になると、2光子吸収量が1/4に減少することになる。なお実際には2光子吸収断面積は波長に応じて変化する。   Here, in the case of laser light having the same light intensity, the light intensity at the focal point is 1/4 times and the photon density is 1/2 times. Further, since the two-photon absorption amount is proportional to the square of the photon density, assuming that the two-photon absorption cross section does not depend on the wavelength, the two-photon absorption amount becomes ¼ when the wavelength of the laser beam is halved. Will be reduced. In practice, the two-photon absorption cross-section varies with wavelength.

言い換えると、800[nm]のレーザ光を用いて400[nm]と同様の2光子吸収量を得るためには、800[nm]における2光子吸収断面積が400[nm]の2光子吸収断面積と比して4倍である必要がある。   In other words, in order to obtain a two-photon absorption amount similar to 400 [nm] using a laser beam of 800 [nm], the two-photon absorption cross section at 800 [nm] has a two-photon absorption cross-section of 400 [nm]. It needs to be 4 times the area.

実際上、長波長レーザを用いて2光子吸収による光記録を実行するためには、10[GW/cm]程度の出射光強度が必要となるため、チタンサファイアレーザのようなフェムト秒レーザを用いる必要がある。このフェムト秒レーザは、非常に高価であるのに加え、繰り返し周波数が低く、光記録を行うには性能が不十分である。 In practice, in order to perform optical recording by two-photon absorption using a long wavelength laser, an emitted light intensity of about 10 [GW / cm 2 ] is required, so a femtosecond laser such as a titanium sapphire laser is used. It is necessary to use it. In addition to being very expensive, this femtosecond laser has a low repetition frequency and insufficient performance for optical recording.

また2光子吸収媒体は、長波長レーザを用いて記録をする場合、スポット径が大きくなりスポットにおける光子密度が全体的に小さくなるため、比較的光子密度が高い焦点近傍の狭い範囲でしか2光子吸収を生じることができず、スポット径と比してかなり小さい記録マークRMを形成することになる。   In the case of recording using a long wavelength laser, the two-photon absorption medium has a large spot diameter and an overall small photon density at the spot. Therefore, the two-photon absorption medium has only a narrow range near the focal point where the photon density is relatively high. Absorption cannot occur, and a recording mark RM that is considerably smaller than the spot diameter is formed.

すなわち2光子吸収媒体は、長波長レーザを用いて記録をする場合、図1及び図2に示すように、焦点近傍において1光子吸収による記録マークRMよりも小さな記録マークRMを形成することができる。しかしながら2光子吸収媒体は、当該記録マークRMを検出するために、記録時よりレーザ光のスポット径を小さくする必要が生じ、記録時よりも短波長のレーザ光を照射する必要が生じる。   That is, when recording is performed using a long wavelength laser, the two-photon absorption medium can form a recording mark RM smaller than the recording mark RM by one-photon absorption near the focal point, as shown in FIGS. . However, in the two-photon absorption medium, in order to detect the recording mark RM, it is necessary to make the spot diameter of the laser beam smaller than that at the time of recording, and it is necessary to irradiate laser light having a shorter wavelength than at the time of recording.

このため2光子吸収媒体は、記録と再生に長波長レーザと短波長のレーザの2種類のレーザを使用させることになる。この結果2光子吸収媒体を記録及び再生する記録再生装置は、長波長レーザ及び短波長のレーザを出射させる2つの光源が必要となり、コストが増大してしまう。   For this reason, the two-photon absorption medium uses two types of lasers, a long wavelength laser and a short wavelength laser, for recording and reproduction. As a result, a recording / reproducing apparatus that records and reproduces a two-photon absorption medium requires two light sources that emit a long wavelength laser and a short wavelength laser, which increases costs.

これに対して2光子吸収媒体は、400[nm]などの短波長レーザを用いて記録する場合、上述したスポット径の差異によりスポットにおける光子密度が全体的に大きくなるため、長波長レーザよりも小さい光強度で2光子吸収を生じることができる。   On the other hand, in the two-photon absorption medium, when recording is performed using a short wavelength laser such as 400 [nm], the photon density at the spot as a whole is increased due to the difference in the spot diameter described above. Two-photon absorption can occur with low light intensity.

また2光子吸収媒体は、短波長レーザを用いて記録する場合には、光エネルギーを焦点近傍に集中させることができるため、スポット径と比して小さいものの比較的スポット径に近いサイズでなる記録マークRMを形成することができる。すなわち2光子吸収媒体は、記録再生装置に対し、記録及び再生で同一のレーザを使用させることができる。   The two-photon absorption medium is capable of concentrating light energy in the vicinity of the focal point when recording using a short-wavelength laser, so that the recording has a size that is relatively close to the spot diameter but smaller than the spot diameter. A mark RM can be formed. That is, the two-photon absorption medium allows the recording / reproducing apparatus to use the same laser for recording and reproduction.

しかしながら、例えばBDで使用されている波長が405[nm]でなる青紫色レーザ光のように、波長が600[nm]未満でなる短波長のレーザ光に対して2光子吸収を生じる2光子吸収材料については2光子吸収を生じる条件を満たすものが発見されておらず、未だ提案されていない。また例え2光子吸収を生じる材料が発見されたとしても、一般的な半導体レーザでは光強度が不足すると考えられる。   However, two-photon absorption that causes two-photon absorption for short-wavelength laser light having a wavelength of less than 600 [nm], such as blue-violet laser light having a wavelength of 405 [nm] used in BD, for example. No material has been found that satisfies the conditions for causing two-photon absorption, and has not yet been proposed. Moreover, even if a material that causes two-photon absorption is discovered, it is considered that the light intensity of a general semiconductor laser is insufficient.

すなわち記録光として長波長のレーザ光を用いた場合には出射光強度が不足し、比較的出射光強度が低くて済む短波長のレーザ光を2光子吸収する2光子吸収材料に当たってはそもそも存在しないということになる。この結果一般的な半導体レーザを用いて2光子吸収を利用した記録マークRMを形成するためには、記録マークRMを形成するために必要となるレーザ光の光強度を低下させなくてはならないという問題があった。   That is, when a long-wavelength laser beam is used as the recording beam, the emitted light intensity is insufficient, and it does not exist at all in the case of a two-photon absorption material that absorbs a short-wavelength laser beam that requires a relatively low emitted light intensity. It turns out that. As a result, in order to form a recording mark RM using two-photon absorption using a general semiconductor laser, the light intensity of the laser beam necessary to form the recording mark RM must be reduced. There was a problem.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、記録マークを形成するために必要となるレーザ光の光強度を低下させ得る光情報記録媒体及び2光子吸収材料を提案しようとするものである。   The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose an optical information recording medium and a two-photon absorption material capable of reducing the light intensity of laser light necessary for forming a recording mark. is there.

かかる課題を解決するため本発明の光情報記録媒体においては、金属原子に対して単数又は複数の分子が配位してなる金属錯体であり、情報記録用の記録光の照射に応じた2光子吸収による状態変化によって記録光を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する記録層を有するようにした。   In order to solve such a problem, the optical information recording medium of the present invention is a metal complex in which one or more molecules are coordinated to a metal atom, and two photons according to irradiation of recording light for information recording A recording layer containing a two-photon absorption material that absorbs one-photon recording light by a change in state due to absorption is provided.

これにより光情報記録媒体では、1光子吸収に応じた発熱により記録マークを形成することができる。   Thereby, in the optical information recording medium, a recording mark can be formed by heat generation according to one-photon absorption.

また本発明の光情報記録媒体では、パルス状の特異ピーク及び当該特異ピークに続いて照射され当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープに応じて記録マークを形成する記録層を有するようにした。   Further, the optical information recording medium of the present invention has a pulsed singular peak and a recording layer that is irradiated subsequent to the singular peak and forms a recording mark in accordance with a singular slope that has a smaller emitted light intensity than the singular peak. I did it.

これにより光情報記録媒体では、特異スロープに応じた発熱により記録マークを形成することができる。   Thereby, in the optical information recording medium, a recording mark can be formed by heat generation according to a specific slope.

さらに本発明の光情報記録媒体では、情報記録用の記録光に対する2光子吸収により励起1重項状態に遷移した後、最低3重項状態に遷移し、当該最低3重項状態のときに記録光を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する記録層を有するようにした。   Furthermore, in the optical information recording medium of the present invention, after the transition to the excited singlet state by two-photon absorption with respect to the recording light for information recording, the transition to the lowest triplet state is made, and recording is performed when the lowest triplet state is reached. A recording layer containing a two-photon absorption material that absorbs one photon is provided.

これにより光情報記録媒体では、1光子吸収に応じた発熱により記録マークを形成することができる。   Thereby, in the optical information recording medium, a recording mark can be formed by heat generation according to one-photon absorption.

また本発明の光情報記録媒体では、Phをフェニル基、TCNEをテトラシアノエチレン、Xを一般式としたとき、化(1)式によって表される2光子吸収材料を含有するようにした。
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
In the optical information recording medium of the present invention, when Ph is a phenyl group, TCNE is tetracyanoethylene, and X is a general formula, a two-photon absorption material represented by the formula (1) is contained.
IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE (1)

これにより光情報記録媒体では、短波長でなる記録光に応じて2光子吸収することができる。   As a result, the optical information recording medium can absorb two photons according to the recording light having a short wavelength.

さらに本発明の2光子吸収材料は、Phをフェニル基、TCNEをテトラシアノエチレン、Xを一般式としたとき、化(1)式によって表される。
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
Furthermore, the two-photon absorption material of the present invention is represented by the formula (1), where Ph is a phenyl group, TCNE is tetracyanoethylene, and X is a general formula.
IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE (1)

これにより光情報記録媒体では、短波長でなる記録光に応じて2光子吸収することができる。   As a result, the optical information recording medium can absorb two photons according to the recording light having a short wavelength.

本発明によれば、1光子吸収に応じた発熱により記録マークを形成することができ、かくして記録マークを形成するために必要となるレーザ光の光強度を低下させ得る光情報記録媒体を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize an optical information recording medium capable of forming a recording mark by heat generation according to one-photon absorption, and thus reducing the light intensity of the laser beam necessary for forming the recording mark. .

また本発明によれば、特異スロープに応じた発熱により記録マークを形成することができ、かくして記録マークを形成するために必要となるレーザ光の光強度を低下させ得る光情報記録媒体を実現できる。   Further, according to the present invention, it is possible to realize an optical information recording medium that can form a recording mark by heat generation according to a specific slope, and thus can reduce the light intensity of the laser beam necessary for forming the recording mark. .

また本発明によれば、短波長でなる記録光に応じて2光子吸収することができ、かくして記録マークを形成するために必要となるレーザ光の光強度を低下させ得る光情報記録媒体及び2光子吸収材料を実現できる。   Further, according to the present invention, an optical information recording medium capable of absorbing two photons in response to recording light having a short wavelength and thus reducing the light intensity of laser light necessary for forming a recording mark, and 2 A photon absorbing material can be realized.

以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.実施の形態
2.他の実施の形態
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description will be given in the following order.
1. Embodiment
2. Other embodiments

<1.実施の形態>
[1−1.記録再生装置の構成]
図3に示すように、記録再生装置10は制御部11を中心に構成されている。制御部11は、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、各種プログラム等が格納されるROM(Read Only Memory)と、当該CPUのワークメモリとして用いられるRAM(Random Access Memory)とによって構成されている。
<1. Embodiment>
[1-1. Configuration of recording / reproducing apparatus]
As shown in FIG. 3, the recording / reproducing apparatus 10 is configured around a control unit 11. The control unit 11 includes a CPU (Central Processing Unit) (not shown), a ROM (Read Only Memory) in which various programs are stored, and a RAM (Random Access Memory) used as a work memory of the CPU. .

制御部11は、光情報記録媒体100に情報を記録する場合、駆動制御部12を介してスピンドルモータ15を回転駆動させ、ターンテーブル(図示せず)に載置された光情報記録媒体100を所望の速度で回転させる。   When recording information on the optical information recording medium 100, the control unit 11 rotates the spindle motor 15 via the drive control unit 12 to rotate the optical information recording medium 100 placed on a turntable (not shown). Rotate at desired speed.

また制御部11は、駆動制御部12を介してスレッドモータ16を駆動させることにより、光ピックアップ17を移動軸G1及びG2に沿ってラジアル方向、すなわち光情報記録媒体100の内周側又は外周側へ向かう方向へ大きく移動させるようになされている。   The control unit 11 drives the sled motor 16 via the drive control unit 12 to move the optical pickup 17 in the radial direction along the movement axes G 1 and G 2, that is, on the inner or outer peripheral side of the optical information recording medium 100. It is made to move greatly in the direction toward.

また制御部11は、光情報記録媒体100に対して情報を記録する際、外部から供給される記録情報を信号処理部13に供給する。信号処理部13は、記録情報に対して所定の変調処理及び2値化処理などを施すことにより記録データSwを生成し、これを光ピックアップ17に供給する。   In addition, when recording information on the optical information recording medium 100, the control unit 11 supplies recording information supplied from the outside to the signal processing unit 13. The signal processing unit 13 generates recording data Sw by performing predetermined modulation processing and binarization processing on the recording information, and supplies the recording data Sw to the optical pickup 17.

この結果、光ピックアップ17における短パルス光源20(詳しくは詳述する)から情報に応じて変調された記録光ビームL1が出射される。   As a result, a recording light beam L1 modulated according to information is emitted from a short pulse light source 20 (detailed in detail) in the optical pickup 17.

制御部11は、光ピックアップ17を制御して当該光ピックアップ17から光情報記録媒体100の記録光ビームL1が照射されるべき目標位置PGに対して光ビームを照射させることにより、記録層101に情報を記録するようになされている。   The control unit 11 controls the optical pickup 17 to irradiate the recording layer 101 with the light beam from the optical pickup 17 to the target position PG to which the recording light beam L1 of the optical information recording medium 100 is to be irradiated. It is designed to record information.

また制御部11は、光情報記録媒体100から情報を再生する際、任意の間隔で立ち上がる読出パルス信号を光ピックアップ17に供給する。この結果光ピックアップ17における短パルス光源20から、読出光ビームL2が出射される。なおこの読出パルス信号は、記録マークRMの記録間隔に応じた間隔で生成される。   Further, when reproducing information from the optical information recording medium 100, the control unit 11 supplies a read pulse signal that rises at an arbitrary interval to the optical pickup 17. As a result, the reading light beam L2 is emitted from the short pulse light source 20 in the optical pickup 17. The read pulse signal is generated at an interval corresponding to the recording interval of the recording mark RM.

そして光ピックアップ17は、当該光情報記録媒体100から戻ってきた戻り光ビームL3を受光し、当該戻り光ビームL3の受光量に応じた検出信号を信号処理部13に供給する。   The optical pickup 17 receives the return light beam L3 returned from the optical information recording medium 100, and supplies a detection signal corresponding to the amount of received light of the return light beam L3 to the signal processing unit 13.

信号処理部13は、検出信号に基づいて戻り光ビームL3の受光量を表す再生信号SRFを生成し、記録マークRMの記録間隔を検出する。さらに信号処理部13は、当該再生信号SRFに対して所定の2値化処理及び復調処理などを施すことにより再生データを生成し、制御部11に供給する。   The signal processing unit 13 generates a reproduction signal SRF indicating the amount of received light of the return light beam L3 based on the detection signal, and detects the recording interval of the recording mark RM. Further, the signal processing unit 13 generates reproduction data by performing predetermined binarization processing and demodulation processing on the reproduction signal SRF, and supplies the reproduction data to the control unit 11.

このように記録再生装置10では、光情報記録媒体100に対して情報を記録し、また当該光情報記録媒体100から情報を再生するようになされている。   As described above, the recording / reproducing apparatus 10 records information on the optical information recording medium 100 and reproduces information from the optical information recording medium 100.

図4に示すように光ピックアップ17は、情報記録処理の際、制御部11の制御に基づき、短パルス光源20から例えば波長405[nm]の記録光ビームL1をパルス出力させ、当該記録光ビームL1をコリメータレンズ21により発散光から平行光に変換した上でビームスプリッタ22に入射させるようになされている。   As shown in FIG. 4, the optical pickup 17 outputs a recording light beam L1 having a wavelength of, for example, 405 [nm] from the short pulse light source 20 based on the control of the control unit 11 during the information recording process. L1 is converted from divergent light into parallel light by the collimator lens 21 and then incident on the beam splitter 22.

ビームスプリッタ22は、光ビームを所定の割合で反射又は透過させる反射透過面22Sを有している。反射透過面22Sは記録光ビームL1が入射されると当該記録光ビームL1を透過させ、対物レンズ23へ入射させる。対物レンズ23は、記録光ビームL1を集光することにより、光情報記録媒体100内の目標位置PGに合焦させ、記録マークRMを形成させるようになされている。   The beam splitter 22 has a reflection / transmission surface 22S that reflects or transmits the light beam at a predetermined ratio. When the recording light beam L1 is incident, the reflection / transmission surface 22S transmits the recording light beam L1 and makes the recording light beam L1 enter the objective lens. The objective lens 23 focuses the recording light beam L1 to focus on the target position PG in the optical information recording medium 100 to form a recording mark RM.

また光ピックアップ17は、情報再生処理の際、制御部11の制御に基づき、短パルス光源20から読出光ビームL2をパルス出力させ、情報記録処理と同様にして光情報記録媒体100内の目標位置PGに合焦させるようになされている。   Further, the optical pickup 17 causes the readout light beam L2 to be output in pulses from the short pulse light source 20 based on the control of the control unit 11 during the information reproduction process, and the target position in the optical information recording medium 100 is similar to the information recording process. It is designed to focus on PG.

ここで光情報記録媒体100は、読出光ビームL2の合焦位置に記録マークRMが形成されていた場合、記録層101と記録マークRMとの屈折率の差異によって当該読出光ビームL2を反射し、戻り光ビームL3を生成する。また光情報記録媒体100は、読出光ビームL2の合焦位置に記録マークRMが形成されていない場合、読出光ビームL2を通過させ、戻り光ビームL3を殆ど生成しない。   Here, when the recording mark RM is formed at the in-focus position of the reading light beam L2, the optical information recording medium 100 reflects the reading light beam L2 due to the difference in refractive index between the recording layer 101 and the recording mark RM. The return light beam L3 is generated. The optical information recording medium 100 allows the reading light beam L2 to pass through and hardly generates the return light beam L3 when the recording mark RM is not formed at the in-focus position of the reading light beam L2.

対物レンズ23は、光情報記録媒体100からの戻り光ビームL3を平行光に変換し、ビームスプリッタ22へ入射させる。このときビームスプリッタ22は、戻り光ビームL3の一部を反射透過面22Sにより反射し、集光レンズ24へ入射させる。集光レンズ24は、戻り光ビームL3を集光して受光素子25に照射する。   The objective lens 23 converts the return light beam L3 from the optical information recording medium 100 into parallel light and makes it incident on the beam splitter 22. At this time, the beam splitter 22 reflects a part of the return light beam L3 by the reflection / transmission surface 22S and makes it incident on the condenser lens 24. The condensing lens 24 condenses the return light beam L3 and irradiates the light receiving element 25 with it.

これに応じて受光素子25は、戻り光ビームL3の光量を検出し、当該光量に応じた検出信号を生成して信号処理部13へ送出する。これにより信号処理部13は、検出信号を基に戻り光ビームL3の検出状態を認識し得るようになされている。   In response to this, the light receiving element 25 detects the light amount of the return light beam L3, generates a detection signal corresponding to the light amount, and sends it to the signal processing unit 13. As a result, the signal processing unit 13 can recognize the detection state of the return light beam L3 based on the detection signal.

なお光ピックアップ17は、図示しないアクチュエータによって対物レンズ23を光情報記録媒体100の厚さ方向に移動させることにより、記録光ビームL1及び読出光ビームL2の焦点を所望の深さ(すなわち厚さ方向における位置)に変位させるようになされている。   The optical pickup 17 moves the objective lens 23 in the thickness direction of the optical information recording medium 100 by an actuator (not shown), thereby focusing the recording light beam L1 and the reading light beam L2 at a desired depth (that is, in the thickness direction). Position).

このように記録再生装置10は、光情報記録媒体100に対して情報記録処理及び情報再生処理を実行するようになされている。   As described above, the recording / reproducing apparatus 10 performs information recording processing and information reproducing processing on the optical information recording medium 100.

なお記録再生装置10は、光情報記録媒体100において基準層(図示しない)が形成されている場合には、当該基準層を基準として記録マークが記録されるべき位置(すなわち目標位置PG)を決定することができる。   In the case where a reference layer (not shown) is formed in the optical information recording medium 100, the recording / reproducing apparatus 10 determines a position (that is, a target position PG) where a recording mark is to be recorded with reference to the reference layer. can do.

この場合記録再生装置10は、例えば赤色のレーザ光を基準層に対して照射し、赤色のレーザ光が基準層に合焦するよう対物レンズ23を駆動する。そして記録再生装置10は、記録光ビームL1及び読出光ビームL2を当該基準層104から任意の距離だけ離隔させることにより、記録光ビームL1及び読出光ビームL2を目標位置PGに合焦させることができる。   In this case, the recording / reproducing apparatus 10 irradiates the reference layer with, for example, red laser light, and drives the objective lens 23 so that the red laser light is focused on the reference layer. The recording / reproducing apparatus 10 can focus the recording light beam L1 and the reading light beam L2 on the target position PG by separating the recording light beam L1 and the reading light beam L2 from the reference layer 104 by an arbitrary distance. it can.

[1−2.短パルス光源の構成]
[1−2−1.短パルス光源の構成]
図5に示すように、短パルス光源20は、レーザ制御部31と半導体レーザ34とから構成されている。
[1-2. Configuration of short pulse light source]
[1-2-1. Configuration of short pulse light source]
As shown in FIG. 5, the short pulse light source 20 includes a laser control unit 31 and a semiconductor laser 34.

半導体レーザ34は、半導体発光を用いる一般的な半導体レーザ(例えばソニー株式会社製、SLD3233)でなる。半導体レーザ34は、レーザ制御部31の制御により、レーザ光LL(すなわち記録光ビームL1又は読出光ビームL2)をパルス出力するようになされている。   The semiconductor laser 34 is a general semiconductor laser using semiconductor light emission (for example, SLD 3233 manufactured by Sony Corporation). The semiconductor laser 34 outputs a laser beam LL (that is, a recording light beam L1 or a reading light beam L2) in a pulsed manner under the control of the laser control unit 31.

レーザ制御部31は、パルス生成器32及びLD(Laser Diode)ドライバ33とから構成されている。図6(A)に示すように、パルス生成器32は、離散的にパルス状の生成信号パルスSLwを発生するパルス信号SLを生成し、LDドライバ33に供給する。このときパルス生成器32は、例えば外部機器の制御に応じて、生成信号パルスSLwの信号レベルを制御する。   The laser control unit 31 includes a pulse generator 32 and an LD (Laser Diode) driver 33. As shown in FIG. 6A, the pulse generator 32 generates a pulse signal SL that discretely generates a pulsed generation signal pulse SLw and supplies the pulse signal SL to the LD driver 33. At this time, the pulse generator 32 controls the signal level of the generation signal pulse SLw in accordance with, for example, control of an external device.

図6(B)に示すように、LDドライバ33は、パルス信号SLを所定の増幅率で増幅することにより、生成信号パルスSLwに対応して駆動電圧パルスDJwを発生するレーザ駆動電圧DJを生成し、半導体レーザ34に供給する。このとき駆動電圧パルスDJwの電圧値は、生成信号パルスSLwの信号レベルに応じて決定されることになる。   As shown in FIG. 6B, the LD driver 33 generates a laser drive voltage DJ that generates a drive voltage pulse DJw corresponding to the generation signal pulse SLw by amplifying the pulse signal SL at a predetermined amplification factor. And supplied to the semiconductor laser 34. At this time, the voltage value of the drive voltage pulse DJw is determined according to the signal level of the generation signal pulse SLw.

そして半導体レーザ34は、レーザ駆動電圧DJに応じてレーザ光LLをパルス出力する。   The semiconductor laser 34 outputs a laser beam LL in a pulsed manner according to the laser driving voltage DJ.

このように短パルス光源20は、レーザ制御部31の制御により、半導体レーザ34からレーザ光LLを直接的にパルス出力するようになされている。   As described above, the short pulse light source 20 directly outputs the laser beam LL from the semiconductor laser 34 under the control of the laser control unit 31.

[1−2−2.緩和振動モードによるレーザ光のパルス出力]
次式にレーザの特性を表すいわゆるレート方程式を示している。なお、Γは閉込め係数、τphは光子寿命、τはキャリア寿命、Cは自然放出結合係数、dは活性層厚、qは電荷素量、gmaxは最大利得、Nはキャリア密度、Sは光子密度、Jは注入キャリア密度、cは光速、Nは透明化キャリア密度、nは群屈折率を示している。
[1-2-2. Laser pulse output by relaxation oscillation mode]
The following equation shows a so-called rate equation representing the characteristics of the laser. Γ is the confinement factor, τ ph is the photon lifetime, τ s is the carrier lifetime, C s is the spontaneous emission coupling coefficient, d is the active layer thickness, q is the elementary charge, g max is the maximum gain, and N is the carrier density. , S is the photon density, J is the injected carrier density, c is the speed of light, N 0 is the transparent carrier density, and ng is the group refractive index.

Figure 2010122373
Figure 2010122373

図7及び図8に、(1)式から導かれるキャリア密度Nと注入キャリア密度Jと、光子密度Sとの関係を示している。なお図3及び図4では、Γ=0.3、Ag=3e−16[cm]、τph=1e−12[s]、τ=1e−9[s]、C=0.03、d=0.1[μm]、q=1.6e−19[C]として計算を行った。 7 and 8 show the relationship between the carrier density N, the injected carrier density J, and the photon density S derived from the equation (1). In FIGS. 3 and 4, Γ = 0.3, Ag = 3e- 16 [cm 2 ], τ ph = 1e -12 [s], τ s = 1e -9 [s], C s = 0.03 , D = 0.1 [μm], q = 1.6e −19 [C].

図8に示すように、一般的な半導体レーザは、注入キャリア密度J(すなわちレーザ駆動電圧DJ)の増大に応じてキャリア密度Nが飽和状態の少し手前となる飽和前点Slにおいて、発光を開始する。そして図7に示すように、半導体レーザは、注入キャリア密度Jの増大に伴って光子密度S(すなわち出射光強度)を増大させる。また図7と対応する図9に示すように、注入キャリア密度Jのさらなる増大に伴って、光子密度Sはさらに増大することがわかる。   As shown in FIG. 8, a general semiconductor laser starts to emit light at a pre-saturation point Sl where the carrier density N is slightly before the saturation state as the injected carrier density J (that is, the laser driving voltage DJ) increases. To do. As shown in FIG. 7, the semiconductor laser increases the photon density S (that is, the emitted light intensity) as the injected carrier density J increases. Further, as shown in FIG. 9 corresponding to FIG. 7, it can be seen that the photon density S further increases as the injected carrier density J further increases.

図10、図11及び図12では、図9に示されたポイントPT1、PT2及びPT3においてレーザ駆動電圧DJ(すなわち注入キャリア密度J)を印加し始めてからの時間を横軸として、光子密度Sを縦軸として示している。   In FIGS. 10, 11 and 12, the photon density S is expressed with the time from the start of applying the laser drive voltage DJ (ie, injected carrier density J) at the points PT1, PT2 and PT3 shown in FIG. 9 as the horizontal axis. It is shown as a vertical axis.

図10に示すように、最も大きなレーザ駆動電圧DJを印加した場合を表すポイントPT1において、光子密度Sは、緩和振動により大きく振動してその振幅が大きくなり、かつ振幅の周期(すなわち極小値から極小値まで)となる振動周期taが約60[ps]と小さいことが確認された。光子密度Sの値は、発光開始直後に出現する第1波の振幅が最も大きく、第2波、第3波と徐々に減衰し、やがて安定する。   As shown in FIG. 10, at the point PT1, which represents the case where the largest laser drive voltage DJ is applied, the photon density S greatly oscillates due to relaxation oscillation, and its amplitude increases, and the amplitude period (that is, from the minimum value). It was confirmed that the vibration period ta that reaches the minimum value was as small as about 60 [ps]. As for the value of the photon density S, the amplitude of the first wave that appears immediately after the start of light emission is the largest, gradually attenuates to the second wave and the third wave, and eventually becomes stable.

このポイントPT1の光子密度Sにおける第1波の最大値は約3×1016と、光子密度Sが安定したときの値である安定値(約1×1016)の約3倍であった。 The maximum value of the first wave in the photon density S at the point PT1 is about 3 × 10 16 , which is about three times the stable value (about 1 × 10 16 ) that is a value when the photon density S is stabilized.

ここで(1)式に示したレート方程式から、レーザ駆動電圧DJを印加し始めてから発光を開始するまでの発光開始時間τdを算出することができる。すなわち発振以前のため光子密度S=0とすると、(1)式における上段の式を次式のように表すことができる。   Here, from the rate equation shown in the equation (1), the light emission start time τd from the start of applying the laser drive voltage DJ to the start of light emission can be calculated. That is, if the photon density S = 0 before oscillation, the upper equation in equation (1) can be expressed as the following equation.

Figure 2010122373
Figure 2010122373

ここでキャリア密度Nをスレショールド値Nthとすると、発光開始時間τdを次式のように表すことができる。 Here, if the carrier density N and threshold value N th, may represent the emission start time τd as in the following equation.

Figure 2010122373
Figure 2010122373

すなわち発光開始時間τdは、注入キャリア密度Jに反比例することがわかる。   That is, it can be seen that the emission start time τd is inversely proportional to the injected carrier density J.

図10に示したポイントPT1では、(3)式から当該発光開始時間τdが約200[ps]と算出される。このポイントPT1では、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧DJを印加しているため、発光開始時間τdも短くなっている。   At the point PT1 shown in FIG. 10, the light emission start time τd is calculated to be about 200 [ps] from the equation (3). At this point PT1, since the laser drive voltage DJ having a large voltage value is applied, the light emission start time τd is also shortened.

図11に示すように、ポイントPT1よりも印加したレーザ駆動電圧DJの値が小さいポイントPT2では、明確な緩和振動を生じているものの、ポイントPT1と比して振動の振幅が小さくなり、かつ振動周期taが約100[ps]と大きくなった。またポイントPT2では、発光開始時間τdも約400[ps]とポイントPT1と比較して大きくなった。このポイントPT2の光子密度Sにおける第1波の最大値は約8×1015と、安定値(約4×1015)の約2倍であった。 As shown in FIG. 11, at the point PT2 where the value of the laser drive voltage DJ applied is smaller than that at the point PT1, a clear relaxation vibration is generated, but the vibration amplitude is smaller than that at the point PT1, and the vibration The period ta has increased to about 100 [ps]. At the point PT2, the light emission start time τd is also about 400 [ps], which is longer than the point PT1. The maximum value of the first wave in the photon density S at the point PT2 was about 8 × 10 15 , which was about twice the stable value (about 4 × 10 15 ).

図12に示すように、ポイントPT2よりも供給したレーザ駆動電圧DJの値がさらに小さいポイントPT3では、緩和振動が殆どみられず、また発光開始時間τdが約1[ns]と比較的長いことが確認された。このポイントPT3の光子密度Sにおける最大値はほぼ安定値と同一であり、約1.2×1015であった。 As shown in FIG. 12, at the point PT3 where the value of the laser drive voltage DJ supplied is smaller than the point PT2, there is almost no relaxation oscillation, and the light emission start time τd is relatively long as about 1 [ns]. Was confirmed. The maximum value of the photon density S at the point PT3 was almost the same as the stable value, and was about 1.2 × 10 15 .

一般的なレーザ光源では、半導体レーザに対してポイントPT3のように緩和振動の殆どみられない条件(電圧値)となる比較的小さいレーザ駆動電圧DJを印加することにより、敢えて出射開始直後の出射光強度の差異を小さくし、レーザ光LLの出力を安定させている。以下、半導体レーザ34が緩和振動を生じさせない低電圧によるレーザ光LLを出力するモードを、通常モードと呼び、当該通常モードにおいて出力されたレーザ光LLを通常出力光LNpと呼ぶ。   In a general laser light source, by applying a relatively small laser drive voltage DJ that is a condition (voltage value) in which almost no relaxation oscillation is observed, such as point PT3, to the semiconductor laser, the output immediately after the start of the emission is intentionally made. The difference in incident light intensity is reduced, and the output of the laser beam LL is stabilized. Hereinafter, a mode in which the semiconductor laser 34 outputs the laser light LL with a low voltage that does not cause relaxation oscillation is referred to as a normal mode, and the laser light LL output in the normal mode is referred to as a normal output light LNp.

しかしながら本実施の形態による短パルス光源20では、ポイントPT1及びPT2のように緩和振動を生じさせることにより、レーザ光の瞬間的な出射光強度の最大値を安定値よりも増大(例えば1.5倍以上)させるようになされている。また、緩和振動を生じさせるための電圧値(以下、これを振動電圧値αと呼ぶ)として、大きな値を選択することができるため、大きな振動電圧値αに応じた大きな出射光強度でなるレーザ光を出射させ得るようになされている。   However, in the short pulse light source 20 according to the present embodiment, the relaxation oscillation is generated like the points PT1 and PT2, thereby increasing the maximum value of the instantaneous emitted light intensity of the laser light beyond the stable value (for example, 1.5). More than twice). Further, since a large value can be selected as a voltage value for generating relaxation oscillation (hereinafter referred to as an oscillation voltage value α), a laser having a large emitted light intensity corresponding to the large oscillation voltage value α. The light can be emitted.

すなわち同一の半導体レーザに対して振動電圧値αでなるレーザ駆動電圧DJを印加することにより、従来と比してレーザ光の出射光強度を大幅に増大させることが可能となる。例えばポイントPT1では、緩和振動の第1波による光子密度Sが約3×1016であり、従来の電圧値を印加した場合を示すポイントPT3(約1.2×1015)と比して、半導体レーザ34の出射光強度を20倍以上に増大させることが可能となる。 That is, by applying the laser drive voltage DJ having the oscillation voltage value α to the same semiconductor laser, it becomes possible to greatly increase the emitted light intensity of the laser light as compared with the conventional case. For example, at the point PT1, the photon density S due to the first wave of relaxation oscillation is about 3 × 10 16, which is compared with the point PT3 (about 1.2 × 10 15 ) indicating the case where the conventional voltage value is applied, The emitted light intensity of the semiconductor laser 34 can be increased by 20 times or more.

実際上、一般的な半導体レーザ(ソニー株式会社製、SLD3233VF)に対して、比較的大きなレーザ駆動電圧DJを印加した時に測定された出射光強度を、図13に示している。図から、図10及び図11で光子密度Sにみられた緩和振動が出射光強度にそのまま表われ、同様の緩和振動が出射光強度として実際に生じていることが確認された。なお図13では、レーザ駆動電圧DJを半導体レーザに対して矩形のパルス状に供給した場合に得られたレーザ光LLの波形を示している。なお以下、レーザ駆動電圧DJのうち、パルス状に供給される部分を駆動電圧パルスDJwと呼ぶ。   FIG. 13 shows the emitted light intensity measured when a relatively large laser driving voltage DJ is applied to a general semiconductor laser (SLD 3233VF, manufactured by Sony Corporation) in practice. From the figures, it was confirmed that the relaxation vibrations observed in the photon density S in FIGS. 10 and 11 appear as they are in the emitted light intensity, and that the same relaxation vibrations are actually generated as the emitted light intensity. FIG. 13 shows the waveform of the laser beam LL obtained when the laser drive voltage DJ is supplied to the semiconductor laser in a rectangular pulse shape. Hereinafter, the portion of the laser drive voltage DJ that is supplied in a pulse form is referred to as a drive voltage pulse DJw.

図14(A)は、図11に対応する図である。例えば図14(B)に示すように、短パルス光源20のレーザ制御部31は、半導体レーザ34に対し、緩和振動を生じさせるのに十分な振動電圧値α1でなるレーザ駆動電圧DJを駆動電圧パルスDJwとして供給する。このときレーザ制御部31は、駆動電圧パルスDJwとして、発光開始時間τdと振動周期taとを加算(τd+ta)した時間(以下、これを電流波供給時間βと呼ぶ)に亘り、矩形状のパルスでなるレーザ駆動電圧DJを印加する。   FIG. 14A corresponds to FIG. For example, as shown in FIG. 14B, the laser control unit 31 of the short pulse light source 20 applies a laser drive voltage DJ having an oscillation voltage value α1 sufficient to cause relaxation oscillation to the semiconductor laser 34 as a drive voltage. Supply as pulse DJw. At this time, the laser control unit 31 uses the rectangular pulse over the time (hereinafter referred to as current wave supply time β) obtained by adding the light emission start time τd and the vibration period ta (τd + ta) as the drive voltage pulse DJw. A laser drive voltage DJ is applied.

これによりレーザ制御部31は、図14(C)に示すように、半導体レーザ34に緩和振動による第1波のみを出射させ、当該半導体レーザ34に出射光強度の大きいパルス状のレーザ光LL(以下、これを振動出力光LMpと呼ぶ)を出射させることができる。   Thereby, as shown in FIG. 14C, the laser control unit 31 causes the semiconductor laser 34 to emit only the first wave due to relaxation oscillation, and causes the semiconductor laser 34 to emit a pulsed laser beam LL ( Hereinafter, this is referred to as vibration output light LMp).

またレーザ制御部31は、パルス状でなる駆動電圧パルスDJwを供給することにより、大きな電圧値でなるレーザ駆動電圧DJを印加する時間を短縮することができ、半導体レーザ34の過発熱などにより生じる当該半導体レーザ34の不具合を抑制するようになされている。   Further, the laser control unit 31 can reduce the time for applying the laser drive voltage DJ having a large voltage value by supplying the pulsed drive voltage pulse DJw, which is caused by overheating of the semiconductor laser 34 or the like. The trouble of the semiconductor laser 34 is suppressed.

一方レーザ制御部31は、図14(D)に示すように、緩和振動を生じさせるのに十分でかつ振動電圧値α1よりも小さい振動電圧値α2でなる駆動電圧パルスDJwを半導体レーザ34に供給することにより、半導体レーザ34に出射光強度の比較的小さい振動出力光LMpを出射させることができる。なお以下、半導体レーザ34が緩和振動を生じさせてレーザ光LLをパルス出力するモードを緩和振動モードと呼び、緩和振動を生じない通常モードと区別する。   On the other hand, as shown in FIG. 14D, the laser control unit 31 supplies the semiconductor laser 34 with a drive voltage pulse DJw having an oscillation voltage value α2 that is sufficient to cause relaxation oscillation and is smaller than the oscillation voltage value α1. By doing so, it is possible to cause the semiconductor laser 34 to emit the vibration output light LMp having a relatively low emission light intensity. Hereinafter, the mode in which the semiconductor laser 34 generates relaxation oscillation and pulses the laser beam LL is referred to as relaxation oscillation mode, and is distinguished from the normal mode in which relaxation oscillation does not occur.

このように短パルス光源20は、レーザ光LLに緩和振動を生じさせるよう駆動電圧パルスDJwの電圧値を制御することにより、振動緩和モードによってレーザ光LLをパルス出力し得るようになされている。   As described above, the short pulse light source 20 can output the laser beam LL in the vibration relaxation mode by controlling the voltage value of the drive voltage pulse DJw so as to cause relaxation oscillation in the laser beam LL.

[1−2−3.特異モードによるレーザ光のパルス出力]
本願発明人らは、レーザ光LLに緩和振動を生じさせる振動電圧値αよりもさらに大きな特異電圧値βでなる駆動電圧パルスDJwを半導体レーザ34に供給することにより、半導体レーザ34から振動出力光LMpよりもさらに大きな出射光強度でなるレーザ光LLをパルス出力し得ることを見出した。
[1-2-3. Pulse output of laser light by singular mode]
The inventors of the present application supply the semiconductor laser 34 with a drive voltage pulse DJw having a singular voltage value β larger than the vibration voltage value α that causes relaxation oscillation in the laser light LL, thereby generating vibration output light from the semiconductor laser 34. It has been found that the laser beam LL having a greater intensity of emitted light than LMp can be output in pulses.

次に、駆動電圧パルスDJwの電圧値を変化させた場合のレーザ光LLの変化を測定した実験の結果について説明する。   Next, the result of an experiment in which the change in the laser beam LL is measured when the voltage value of the drive voltage pulse DJw is changed will be described.

図15に、短パルス光源20から出射されたレーザ光LLを分析する光測定装置41の構成を示している。   FIG. 15 shows the configuration of a light measurement device 41 that analyzes the laser light LL emitted from the short pulse light source 20.

光測定装置41における短パルス光源20において、半導体レーザ34から出射されたレーザ光LLは、コリメータレンズ42に供給された。   In the short pulse light source 20 in the light measuring device 41, the laser light LL emitted from the semiconductor laser 34 was supplied to the collimator lens 42.

レーザ光LLは、コリメータレンズ42によって発散光から平行光に変換され、集光レンズ45へ入射された。レーザ光LLは、集光レンズ45によって集光された後、光サンプルオシロスコープ46(浜松ホトニクス株式会社製、C8188−01)及び光スペクトルアナザイザ47(株式会社エーディーシー製、Q8341)により測定及び分析された。   The laser light LL was converted from divergent light into parallel light by the collimator lens 42 and entered the condenser lens 45. After the laser beam LL is collected by the condenser lens 45, it is measured and analyzed by an optical sample oscilloscope 46 (C8188-01, manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.) and an optical spectrum analyzer 47 (manufactured by ADC Co., Ltd., Q8341). It was done.

またコリメータレンズ42及び集光レンズ45間にパワーメータ44(株式会社エーディーシー製、Q8230)が設置され、レーザ光LLの出射光強度が測定された。   A power meter 44 (manufactured by ADC Co., Ltd., Q8230) was installed between the collimator lens 42 and the condenser lens 45, and the emitted light intensity of the laser light LL was measured.

図17に示すように、パルス生成器32に対してパルス幅Wsが1.5[ns]でなる矩形状の設定パルスSLsを設定した場合において、実際にパルス生成器32から出力されたパルス信号SLの波形を図17(B)に示している。このパルス信号SLにおいて、設定パルスSLsに対応して出現するパルス(以下、これを生成信号パルスSLwと呼ぶ)の半値幅である信号パルス半値幅SLhalfは、約1.5[ns]であった。   As shown in FIG. 17, when a rectangular set pulse SLs having a pulse width Ws of 1.5 [ns] is set for the pulse generator 32, the pulse signal actually output from the pulse generator 32. The waveform of SL is shown in FIG. In this pulse signal SL, a signal pulse half-value width SLhalf which is a half-value width of a pulse that appears corresponding to the set pulse SLs (hereinafter referred to as a generation signal pulse SLw) was about 1.5 [ns]. .

図17(B)に示したパルス信号SLを入力した場合において、実際にLDドライバ33から出力されたレーザ駆動電圧DJの波形を図17(C)に示している。このレーザ駆動電圧DJにおいて、生成信号パルスSLwに対応して出現するパルス(すなわち駆動電圧パルスDJw)の半値幅である電圧パルス半値幅Thalfは、生成信号パルスSLwの信号レベルに応じて約1.5[ns]〜約1.7[ns]の範囲で変化した。   FIG. 17C shows the waveform of the laser drive voltage DJ actually output from the LD driver 33 when the pulse signal SL shown in FIG. In this laser drive voltage DJ, a voltage pulse half-value width Half, which is a half-value width of a pulse that appears in correspondence with the generation signal pulse SLw (that is, the drive voltage pulse DJw), is about 1.V according to the signal level of the generation signal pulse SLw. It changed in the range of 5 [ns] to about 1.7 [ns].

このときの生成信号パルス信号SLwの信号レベル(最大電圧値)と駆動電圧パルスDJwにおける電圧パルス半値幅Thalfとの関係、及び生成信号パルス信号SLwの信号レベルと駆動電圧パルスDJwにおける最大電圧値Vmaxとの関係を図16に示している。   At this time, the relationship between the signal level (maximum voltage value) of the generated signal pulse signal SLw and the voltage pulse half-value width Half in the drive voltage pulse DJw, and the signal level of the generated signal pulse signal SLw and the maximum voltage value Vmax in the drive voltage pulse DJw. FIG. 16 shows the relationship.

図16からわかるように、LDドライバ33に入力される生成信号パルスSLwの電圧値が大きくなるに従って、当該LDドライバ33から出力される駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxも上昇する。またパルス信号SLの電圧値が大きくなるに従って、駆動電圧パルスDJwの電圧パルス半値幅Thalfも徐々に大きくなることがわかる。   As can be seen from FIG. 16, as the voltage value of the generation signal pulse SLw input to the LD driver 33 increases, the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw output from the LD driver 33 also increases. It can also be seen that the voltage pulse half-value width Half of the drive voltage pulse DJw gradually increases as the voltage value of the pulse signal SL increases.

言い換えると、同一パルス幅でなる設定パルスSLsをパルス生成器32に設定した場合であっても、LDドライバ33に対して供給される生成信号パルスSLwの最大電圧値が変化することにより、LDドライバ33から出力される駆動電圧パルスDJwのパルス幅及び電圧値が変化することがわかる。   In other words, even when the setting pulse SLs having the same pulse width is set in the pulse generator 32, the maximum voltage value of the generation signal pulse SLw supplied to the LD driver 33 changes, so that the LD driver It can be seen that the pulse width and the voltage value of the drive voltage pulse DJw output from 33 change.

このような駆動電圧パルスDJwに応じて出力されたレーザ光LLについて、光サンプルオシロスコープ46によって測定した結果を図18(A)及び(B)に示している。なおこの図18において、時間を示す横軸は相対値であり、波形の形状を見易くするために各波形をずらして示している。   FIGS. 18A and 18B show the results of measuring the laser beam LL output according to such a drive voltage pulse DJw with the optical sample oscilloscope 46. In FIG. 18, the horizontal axis indicating time is a relative value, and each waveform is shifted to make it easy to see the shape of the waveform.

図18(A)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが8.8[V]のとき、レーザ光LLの波形LT1には、比較的幅広い小さな出力ピーク(時間1550[ps]近傍)が1つのみ確認され、緩和振動による振動が見られなかった。すなわちこの波形LT1では、短パルス光源20が通常モードにおいて通常出力光LNpを出力していることを表している。   As shown in FIG. 18A, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 8.8 [V], the waveform LT1 of the laser beam LL has a relatively wide small output peak (time 1550 [ps]). Only one neighborhood) was confirmed, and no vibration due to relaxation vibration was observed. That is, this waveform LT1 indicates that the short pulse light source 20 outputs the normal output light LNp in the normal mode.

図18(A)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが13.2[V]のとき、レーザ光LLの波形LT2には、緩和振動による複数のピークが確認された。すなわちこの波形LT2では、短パルス光源20が緩和振動モードにおける振動出力光LMpを出力していることを表している。   As shown in FIG. 18A, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 13.2 [V], a plurality of peaks due to relaxation oscillation were confirmed in the waveform LT2 of the laser beam LL. That is, this waveform LT2 indicates that the short pulse light source 20 outputs the vibration output light LMp in the relaxation vibration mode.

図18(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが17.8[V]、22.0[V]、26.0[V]及び29.2[V]のとき、レーザ光LLの波形LT3、LT4、LT5及びLT6には、時間軸方向に先頭部分となるピークと、細かい振動を伴い緩やかに減衰するスロープ部分が確認された。   As shown in FIG. 18B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 17.8 [V], 22.0 [V], 26.0 [V], and 29.2 [V], In the waveforms LT3, LT4, LT5, and LT6 of the laser beam LL, a peak that is the leading portion in the time axis direction and a slope portion that gently attenuates with fine vibration were confirmed.

レーザ光LLの波形LT3、LT4、LT5及びLT6は、先頭のピークの後に大きなピークがなく、第1波に続いて第2波、第3波のピークを有する緩和振動モードによる波形LT2(図18(A))とは、その形状が明らかに異なっている。   The waveforms LT3, LT4, LT5, and LT6 of the laser beam LL have no large peak after the first peak, and the waveform LT2 in the relaxation oscillation mode has the second wave and the third wave after the first wave (FIG. 18). (A)) is clearly different in shape.

なお測定に使用された光サンプルオシロスコープ46の解像度が約30[ps]以上であるため、各図には表われていないが、ストリークカメラを用いた実験により、先頭のピークのピーク幅(半値幅)は、約10[ps]であることが確認された。またこれに伴って、当該先頭のピークの最大出射光強度も実際より低く表われている。   Since the resolution of the optical sample oscilloscope 46 used for the measurement is about 30 [ps] or more, it is not shown in each figure, but the peak width (half-value width) of the first peak is shown by an experiment using a streak camera. ) Was confirmed to be about 10 [ps]. Along with this, the maximum emitted light intensity of the leading peak also appears lower than actual.

ここで、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxを変化させたときのレーザ光LLについて、さらに分析する。   Here, the laser light LL when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is changed will be further analyzed.

同様にして駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxを変化させたときに得られたレーザ光LLの出射光強度について、光スペクトルアナライザ17によって測定した結果を図19〜図23に示している。なお図19(A)〜図23(A)では、レーザ光LLを波長ごとに分解した結果を表しており、図19(B)〜図23(B)では、レーザ光LLを図18と同様時間軸方向に分解した結果を示している。   Similarly, the results of measurement by the optical spectrum analyzer 17 of the emitted light intensity of the laser light LL obtained when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is changed are shown in FIGS. Note that FIGS. 19A to 23A show results obtained by decomposing the laser beam LL for each wavelength, and FIGS. 19B to 23B show the laser beam LL as in FIG. The result of decomposition in the time axis direction is shown.

図19(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが8.8[V]のとき、レーザ光LLの波形LT11にはピークが1つのみ見られていることから、当該レーザ光LLは通常モードによる通常出力光LNpといえる。また図19(A)に示すように、そのスペクトラムST11では、約404[nm]に1つのピークのみが確認された。このことから図19(B)に示す波形LT11が約404[nm]の波長でなるレーザ光LLに基づくものであることがわかる。   As shown in FIG. 19B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 8.8 [V], only one peak is seen in the waveform LT11 of the laser beam LL. It can be said that the laser beam LL is the normal output light LNp in the normal mode. Further, as shown in FIG. 19A, in the spectrum ST11, only one peak was confirmed at about 404 [nm]. From this, it can be seen that the waveform LT11 shown in FIG. 19B is based on the laser light LL having a wavelength of about 404 [nm].

図20(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが13.2[V]のとき、レーザ光LLの波形LT12には大きなピークが複数見られることから、当該レーザ光は緩和振動モードによる振動出力光LMpといえる。また図20(A)に示すように、そのスペクトラムST12では、約404[nm]及び約407[nm]に2つのピークが確認された。このことから図20(B)に示す波形LT2が約404[nm]及び約407[nm]の波長でなるレーザ光LLに基づくものであることがわかる。   As shown in FIG. 20B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 13.2 [V], a plurality of large peaks are seen in the waveform LT12 of the laser beam LL. It can be said that the vibration output light LMp is in the relaxation vibration mode. As shown in FIG. 20A, in the spectrum ST12, two peaks were confirmed at about 404 [nm] and about 407 [nm]. From this, it can be seen that the waveform LT2 shown in FIG. 20B is based on the laser light LL having wavelengths of about 404 [nm] and about 407 [nm].

図21(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが15.6[V]のとき、レーザ光LLの波形LT13には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。このとき図21(A)に示すように、スペクトラムST13では、約404[nm]及び約408[nm]に2つのピークが確認された。スペクトラムST13では、緩和振動モードで確認された約406[nm]のピークが長波長側へ2[nm]移動している。さらに398[nm]近傍が僅かに盛り上がっていることが確認された。   As shown in FIG. 21B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 15.6 [V], the peak LT and the gently decaying slope portion are seen in the waveform LT13 of the laser beam LL. It was. At this time, as shown in FIG. 21A, in the spectrum ST13, two peaks were confirmed at about 404 [nm] and about 408 [nm]. In the spectrum ST13, the peak of about 406 [nm] confirmed in the relaxation oscillation mode moves 2 [nm] to the long wavelength side. Further, it was confirmed that the vicinity of 398 [nm] was slightly raised.

図22(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが17.8[V]のとき、レーザ光LLの波形LT14には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が見られた。また図22(A)に示すように、そのスペクトラムST14では、約398[nm]と約403[nm]に2つの大きなピークが確認された。スペクトラムST14では、スペクトラムST13(図21(B))と比較して、約408[nm]のピークが非常に小さくなり、その代りに約398[nm]に大きなピークが確認された。   As shown in FIG. 22B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 17.8 [V], the waveform LT14 of the laser beam LL has a peak at the head and a slope portion that gently attenuates. It was. As shown in FIG. 22A, in the spectrum ST14, two large peaks were confirmed at about 398 [nm] and about 403 [nm]. In the spectrum ST14, the peak at about 408 [nm] was very small compared to the spectrum ST13 (FIG. 21B), and instead a large peak at about 398 [nm] was confirmed.

図19(B)に示すように、駆動電圧パルスDJwの最大電圧値Vmaxが38.4[V]のとき、レーザ光LLの波形LT15には先頭部分のピーク及び緩やかに減衰するスロープ部分が明確に見られた。また図19(A)に示すように、そのスペクトラムST15では、約398[nm]及び約404[nm]に2つのピークが確認された。スペクトラムST15は、スペクトラムST14(図18(B))と比較すると、約408[nm]のピークが完全に消失し、約398[nm]に明確なピークが確認された。   As shown in FIG. 19B, when the maximum voltage value Vmax of the drive voltage pulse DJw is 38.4 [V], the peak LT of the head portion and the slowly decaying slope portion are clear in the waveform LT15 of the laser beam LL. It was seen in. Further, as shown in FIG. 19A, in the spectrum ST15, two peaks were confirmed at about 398 [nm] and about 404 [nm]. In the spectrum ST15, when compared with the spectrum ST14 (FIG. 18B), the peak of about 408 [nm] disappeared completely, and a clear peak was confirmed at about 398 [nm].

これらのことから、短パルス光源20では、振動電圧値αよりも大きな特異電圧値β(すなわち最大電圧値Vmax)でなる駆動電圧パルスDJwを半導体レーザ34に供給したことにより、振動出力光LMpとはその波形及び波長の異なるレーザ光LLを出力することが確認された。また発光開始時間τdも上述したレート方程式から導かれる(3)式とは一致しなかった。   For these reasons, in the short pulse light source 20, the drive voltage pulse DJw having the singular voltage value β (that is, the maximum voltage value Vmax) larger than the vibration voltage value α is supplied to the semiconductor laser 34, and thus the vibration output light LMp and Was confirmed to output laser beams LL having different waveforms and wavelengths. Also, the light emission start time τd did not agree with the equation (3) derived from the rate equation described above.

ここでレーザ光LLの波長に着目する。レーザ光LLは、最大電圧値Vmaxが大きくなるにつれて通常出力光LNp(図19)、振動出力光LMp(図20)へと変化し、さらに当該振動出力光LMpからその波長を変化させる。   Here, attention is focused on the wavelength of the laser beam LL. As the maximum voltage value Vmax increases, the laser light LL changes to the normal output light LNp (FIG. 19) and the vibration output light LMp (FIG. 20), and further changes the wavelength from the vibration output light LMp.

具体的に、図20に示したように、振動出力光LMpは、通常出力光LNpとほぼ同じ波長(通常出力光LNpの波長±2[nm]以内)のピークに加えて、当該通常出力光LNpよりも約3[nm](3±2[nm]以内)長波長側にピークを有する。   Specifically, as illustrated in FIG. 20, the vibration output light LMp has the normal output light in addition to the peak of substantially the same wavelength as the normal output light LNp (within the wavelength of the normal output light LNp ± 2 [nm]). It has a peak on the long wavelength side of about 3 [nm] (within 3 ± 2 [nm]) from LNp.

これに対して図23に示したレーザ光LLは、通常出力光LNpとほぼ同じ波長((通常出力光LNpの波長±2[nm]以内)のピークに加えて、当該通常出力光LNpよりも約6[nm](6±2[nm]以内)短波長側にピークを有する。以下、このレーザ光LLを特異出力光LApと呼び、当該特異出力光LApを出力する半導体レーザ34のモードを特異モードと呼ぶ。   On the other hand, the laser beam LL shown in FIG. 23 is more than the normal output light LNp in addition to the peak of the same wavelength as the normal output light LNp ((within the wavelength of the normal output light LNp ± 2 [nm])). About 6 [nm] (within 6 ± 2 [nm]) has a peak on the short wavelength side.Hereinafter, this laser light LL is referred to as a specific output light LAp, and the mode of the semiconductor laser 34 that outputs the specific output light LAp is This is called singular mode.

ここで最大電圧値Vmaxが15.6[V]のレーザ光LL(図21(A))と17.8[V]のレーザ光LL(図22(A))とを比較すると、長波長側のピークは消失し、代りに短波長側のピークが出現している。つまり最大電圧値Vmaxの上昇に伴いレーザ光LLが振動出力光LMpから特異出力光LApへ変化する過程において、長波長側のピークが徐々に減衰し、代りに短波長側のピークが増大していくといえる。   Here, when comparing the laser beam LL with the maximum voltage value Vmax of 15.6 [V] (FIG. 21A) and the laser beam LL with 17.8 [V] (FIG. 22A), the longer wavelength side This peak disappears, and a short wavelength peak appears instead. That is, in the process in which the laser light LL changes from the vibration output light LMp to the singular output light LAp as the maximum voltage value Vmax increases, the peak on the long wavelength side gradually attenuates, and instead the peak on the short wavelength side increases. I can say.

また特異スロープASPは特異ピークAPKと比して長時間に亘って確認されることから、特異スロープASP(波長404[nm]付近)の光エネルギーは、特異ピークAPK(波長398[nm]付近)の光エネルギーよりも遙かに大きくなることが確認された(図23(A))。   In addition, since the specific slope ASP is confirmed over a long time compared to the specific peak APK, the light energy of the specific slope ASP (near wavelength 404 [nm]) is the specific peak APK (near wavelength 398 [nm]). It was confirmed that it was much larger than the light energy of (FIG. 23A).

以下、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積以上となるレーザ光LLを、特異出力光LApとし、短波長側のピーク面積が長波長側のピーク面積未満となるレーザ光LLを振動出力光LMpとする。なお図22のように2つのピークが重複する場合には、通常出力光LNpの波長及び当該通常出力光LNpから6[nm]短波長側の波長をそれぞれのピークの中心波長とし、当該中心波長±3[nm]の範囲における面積を当該ピークの面積とする。   Hereinafter, the laser light LL in which the peak area on the short wavelength side is equal to or larger than the peak area on the long wavelength side is referred to as the specific output light LAp, and the laser light LL in which the peak area on the short wavelength side is less than the peak area on the long wavelength side is oscillated. The output light is LMp. When two peaks overlap as shown in FIG. 22, the wavelength of the normal output light LNp and the wavelength on the short side of 6 [nm] from the normal output light LNp are set as the center wavelengths of the respective peaks, and the center wavelength. Let the area in the range of ± 3 [nm] be the area of the peak.

従って、最大電圧値Vmaxが15.6[V]のレーザ光LL(図21)は振動出力光LMpとなり、最大電圧値Vmaxが17.8[V]のレーザ光LL(図22)は特異出力光LApとなる。   Therefore, the laser light LL (FIG. 21) having the maximum voltage value Vmax of 15.6 [V] becomes the vibration output light LMp, and the laser light LL (FIG. 22) having the maximum voltage value Vmax of 17.8 [V] is a singular output. It becomes light LAp.

以上を踏まえて、特異モードにおけるレーザ光LLについてまとめる。   Based on the above, the laser light LL in the singular mode will be summarized.

半導体レーザ34は、緩和振動を生じさせる電圧値よりもさらに大きい特異電圧値でβなるレーザ駆動電圧DJが印加されると、特異モードに遷移し、図24に示すように、最初に出現する特異ピークAPKと、続いて出現するスロープASPとからなる特異出力光LApを出射する。   The semiconductor laser 34 transitions to a singular mode when a laser drive voltage DJ of β having a singular voltage value larger than the voltage value causing relaxation oscillation is applied, and as shown in FIG. A singular output light LAp composed of a peak APK and a slope ASP that subsequently appears is emitted.

特異ピークAPKは、その波長が通常モードにおけるレーザ光LLの波長と比して、約6[nm]短波長側にシフトする。なお他の実験において、通常モードにおけるレーザ光LLの波長が異なる半導体レーザを用いた場合であっても、同様の結果が得られている。   The wavelength of the specific peak APK is shifted to the shorter wavelength side by about 6 [nm] than the wavelength of the laser light LL in the normal mode. In other experiments, similar results are obtained even when semiconductor lasers having different wavelengths of the laser light LL in the normal mode are used.

パワーメータ44による測定(半導体レーザ34としてソニー株式会社製、SLD3233を使用)の結果、この特異ピークAPKの出射光強度は、約12[W]と緩和振動モードにおけるレーザ光LLの最大の出射光強度(約1〜2[W])と比して、非常に大きいことが確認された。なお光サンプルオシロスコープ46の解像度が低いためこの出射光強度は図面には表われていない。   As a result of measurement with the power meter 44 (SLD 3233 manufactured by Sony Corporation as the semiconductor laser 34), the emitted light intensity of this singular peak APK is about 12 [W], and the maximum emitted light of the laser light LL in the relaxation oscillation mode. It was confirmed that it was very large compared to the strength (about 1 to 2 [W]). Since the resolution of the optical sample oscilloscope 46 is low, the intensity of the emitted light is not shown in the drawing.

またストリークカメラ(図示せず)による分析の結果、特異ピークAPKは、ピーク幅が10[ps]程度であり、緩和振動モードにおけるピーク幅(約30[ps])と比して、小さくなることが確認された。なお光サンプルオシロスコープ46の解像度が低いためこのピーク幅は図面には表われていない。   As a result of analysis by a streak camera (not shown), the singular peak APK has a peak width of about 10 [ps], which is smaller than the peak width (about 30 [ps]) in the relaxation oscillation mode. Was confirmed. The peak width is not shown in the drawing because the resolution of the optical sample oscilloscope 46 is low.

また特異スロープASPは、その波長が通常モードにおけるレーザ光LLの波長と同一であり、最大の出射光強度は約1〜2[W]程度であった。さらに特異スロープASPは、そのトータルの光エネルギーが特異ピークAPKよりも大きいことが確認された。   The wavelength of the specific slope ASP is the same as the wavelength of the laser beam LL in the normal mode, and the maximum emitted light intensity is about 1 to 2 [W]. Furthermore, the specific slope ASP was confirmed to have a total light energy larger than the specific peak APK.

実際上、短パルス光源20のレーザ制御部31は、半導体レーザ34に対し、振動電圧値αよりもさらに大きい特異電圧値βでなるレーザ駆動電圧DJを駆動電圧パルスDJwとして印加する。   In practice, the laser control unit 31 of the short pulse light source 20 applies a laser drive voltage DJ having a singular voltage value β higher than the oscillation voltage value α to the semiconductor laser 34 as a drive voltage pulse DJw.

これによりレーザ制御部31は、図22に示したように、半導体レーザ34を特異モードに遷移させ、レーザ光LLとして、当該半導体レーザ34から非常に大きい特異ピークAPKを有する特異出力光LApを出射させることができる。   Thereby, as shown in FIG. 22, the laser control unit 31 causes the semiconductor laser 34 to transition to the singular mode, and emits the singular output light LAp having a very large singular peak APK from the semiconductor laser 34 as the laser light LL. Can be made.

このように短パルス光源20は、半導体レーザ34を特異モードへ遷移させるのに十分な電圧値でなる駆動電圧パルスDJwを印加するようパルス発生器4を制御することにより、半導体レーザ34から特異出力光LApを出力し得るようになされている。   As described above, the short pulse light source 20 controls the pulse generator 4 to apply the drive voltage pulse DJw having a voltage value sufficient to cause the semiconductor laser 34 to transition to the singular mode. The optical LAp can be output.

すなわち記録再生装置10は、例えば記録光ビームL1として特異出力光LApを出射することにより、大きな光強度による2光子吸収を利用して記録マークRMを形成することができる(詳しくは後述する)。   That is, the recording / reproducing apparatus 10 can form the recording mark RM using two-photon absorption due to a large light intensity, for example, by emitting the specific output light LAp as the recording light beam L1 (details will be described later).

また記録再生装置10は、例えば読出光ビームL2として振動出力光LMp若しくは通常出力光LMpを出射することにより、適切な光量でなる戻り光ビームL3を生成させ、再生信号SRFの品質を向上させ得るようになされている。   Further, the recording / reproducing apparatus 10 can generate the return light beam L3 with an appropriate light amount by emitting the vibration output light LMp or the normal output light LMp as the read light beam L2, for example, and improve the quality of the reproduction signal SRF. It is made like that.

[1−3.光情報記録媒体の構成]
図25(A)及び(B)に示すように、光情報記録媒体100は、基板102及び103の間に記録層101を形成することにより、全体として情報を記録するメディアとして機能するようになされている。
[1-3. Configuration of optical information recording medium]
As shown in FIGS. 25A and 25B, the optical information recording medium 100 functions as a medium for recording information as a whole by forming the recording layer 101 between the substrates 102 and 103. ing.

基板102及び103はガラス基板でなり、光を高い割合で透過させるようになされている。また基板102及び103は、直径dxが約120[mm]程度、厚さt2及びt3が例えば0.6[mm]でなる中心に円形の孔部を有する円盤状に構成されている。なお基板102及び103は正方形板状又は長方形板状など各種形状に構成されても良い。また基板102及び103のサイズに制限はなく、さらには必ずしも中心に孔部を有する必要はない。   Substrates 102 and 103 are made of glass, and transmit light at a high rate. The substrates 102 and 103 are configured in a disk shape having a circular hole at the center where the diameter dx is about 120 [mm] and the thicknesses t2 and t3 are, for example, 0.6 [mm]. The substrates 102 and 103 may be formed in various shapes such as a square plate shape or a rectangular plate shape. Moreover, there is no restriction | limiting in the size of the board | substrates 102 and 103, Furthermore, it does not necessarily need to have a hole in the center.

この基板102及び103の外側表面(記録層101と接触しない面)には、波長が例えば405[nm]でなる光ビームに対して無反射となるような多層無機層(例えば、Nb/SiO/Nb/SiOの4層)のAR(AntiReflection coating)処理を施している。 A multilayer inorganic layer (for example, Nb 2 O 2 ) that is not reflected by a light beam having a wavelength of 405 [nm], for example, on the outer surfaces of the substrates 102 and 103 (surface that does not contact the recording layer 101). (4 layers of / SiO 2 / Nb 2 O 5 / SiO 2 ) AR (AntiReflection coating) treatment is performed.

また基板102及び103としては、材料の選択や表面処理により波長が400[nm]未満でなる紫外光を遮断するようにしても良い。これにより基板102及び103は、記録層101に紫外光が曝露されるのを防止することができ、記録層101の耐久性を向上させることができる。   Further, as the substrates 102 and 103, ultraviolet light having a wavelength of less than 400 [nm] may be blocked by selecting a material or performing a surface treatment. Thereby, the substrates 102 and 103 can prevent the ultraviolet light from being exposed to the recording layer 101, and can improve the durability of the recording layer 101.

なお基板102及び103としては、ガラス板に限られず、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂など種々の光学材料を用いることができる。例えば基板102及び103としてポリカーボネート樹脂を用いることにより、基板102及び103に紫外光を遮断する機能を付加することができる。基板102及び103の厚さt2及びt3は、上記に限定されるものではなく、0.01[mm]〜1.2[mm]の範囲から適宜選択することができる。この厚さt2及びt3は、同一の厚さであっても異なっていても良い。また、基板102及び103の外側表面にAR処理を必ずしも施さなくても良い。   The substrates 102 and 103 are not limited to glass plates, and various optical materials such as acrylic resin and polycarbonate resin can be used. For example, by using a polycarbonate resin as the substrates 102 and 103, a function of blocking ultraviolet light can be added to the substrates 102 and 103. The thicknesses t2 and t3 of the substrates 102 and 103 are not limited to the above, and can be appropriately selected from a range of 0.01 [mm] to 1.2 [mm]. The thicknesses t2 and t3 may be the same or different. In addition, the AR treatment is not necessarily performed on the outer surfaces of the substrates 102 and 103.

記録層101は、直径φが基板102及び103と同等又は僅かに小さく、その厚さt1(=0.01[mm]〜0.5[mm])が記録マークRMの高さよりも十分に大きくなるよう設計されている。このため記録層101は、光情報記録媒体100の面方向だけでなく厚さ方向に複数の記録マークを形成し、当該記録マークを3次元的に配列させるようになされている。   The recording layer 101 has a diameter φ equal to or slightly smaller than that of the substrates 102 and 103, and its thickness t1 (= 0.01 [mm] to 0.5 [mm]) is sufficiently larger than the height of the recording mark RM. Designed to be For this reason, the recording layer 101 forms a plurality of recording marks not only in the surface direction of the optical information recording medium 100 but also in the thickness direction, and the recording marks are arranged three-dimensionally.

記録層101及び基板102又は103の界面には、記録光ビームL1の少なくとも一部を反射する基準層(図示しない)が設けられても良い。この場合、反射層には、サーボ用の案内溝又はピットなどが形成されていても良い。例えば、一般的なBD−R(Recordable)ディスク等と同様のランド及びグルーブにより螺旋状のトラックを形成することにより、当該トラックを基準として記録マークが記録されるべき目標位置PGを決定することが可能となる。   A reference layer (not shown) that reflects at least a part of the recording light beam L1 may be provided at the interface between the recording layer 101 and the substrate 102 or 103. In this case, servo guide grooves or pits may be formed in the reflective layer. For example, by forming a spiral track with lands and grooves similar to a general BD-R (Recordable) disc or the like, the target position PG where a recording mark should be recorded can be determined with reference to the track. It becomes possible.

記録層101は主成分となるバインダー樹脂に対し、光ビームを2光子吸収する2光子吸収材料が分散されてなる。   The recording layer 101 is formed by dispersing a two-photon absorption material that absorbs a two-photon light beam into a binder resin as a main component.

バインダー樹脂としては、光ビームに対する透過率の高い各種樹脂材料を用いることができる。例えば熱によって軟化する熱可塑性樹脂や、光による架橋又は重合反応によって硬化する光硬化型樹脂、熱による架橋または重合反応によって硬化する熱硬化型樹脂などを用いることができる。   As the binder resin, various resin materials having high transmittance with respect to the light beam can be used. For example, a thermoplastic resin that is softened by heat, a photocurable resin that is cured by a crosslinking or polymerization reaction by light, a thermosetting resin that is cured by a crosslinking or polymerization reaction by heat, and the like can be used.

なお樹脂材料としては特に限定されないが、耐候性や光透過率などの観点から、PMMA(Polymethylmethacrylate)樹脂や、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン樹脂、ニトロセルロースなどが用いられることが好ましい。   The resin material is not particularly limited, but PMMA (Polymethylmethacrylate) resin, acrylic resin, polycarbonate resin, norbornene resin, nitrocellulose and the like are preferably used from the viewpoints of weather resistance and light transmittance.

またバインダー樹脂としては、耐候性の問題から、400[nm]未満でなる紫外光ビームを透過しない樹脂材料を用いたり、紫外線を吸収する紫外線吸収材料などを樹脂材料に添加しても良い。さらにバインダー樹脂には、記録特性や製造上の特性、強度特性などの観点から、種々の添加剤を添加することができる。   Further, as a binder resin, a resin material that does not transmit an ultraviolet light beam having a wavelength of less than 400 [nm] or an ultraviolet absorbing material that absorbs ultraviolet rays may be added to the resin material because of weather resistance. Furthermore, various additives can be added to the binder resin from the viewpoints of recording characteristics, manufacturing characteristics, strength characteristics, and the like.

2光子吸収材料としては、400[nm]以上600[nm]未満でなる光ビームに対して2光子吸収を生じ発熱する特性を有するものが用いられることが好ましい。さらに2光子吸収材料としては、400[nm]以上500[nm]未満の青紫色光ビームに対して2光子吸収を生じるものが好ましい。この2光子吸収による発泡は、熱分解による反応、すなわちヒートモードで起こるものをいう。   As the two-photon absorption material, it is preferable to use a material having a property of generating heat by generating two-photon absorption with respect to a light beam having a wavelength of 400 nm or more and less than 600 nm. Further, as the two-photon absorption material, a material that causes two-photon absorption with respect to a blue-violet light beam of 400 nm or more and less than 500 nm is preferable. The foaming due to the two-photon absorption refers to a reaction caused by thermal decomposition, that is, one that occurs in the heat mode.

さらに2光子吸収材料としては、2光子吸収の結果として生じた当該2光子吸収材料の状態変化により、光ビームを1光子吸収して発熱する材料が好ましい。特に2光子吸収材料としては、光強度の大きい特異ピークAPKに対して2光子吸収を生じ、トータルの光エネルギーの大きい特異スロープASPを吸収して発熱し得る材料であることが好ましい。   Further, the two-photon absorbing material is preferably a material that generates heat by absorbing one photon due to a change in the state of the two-photon absorbing material generated as a result of the two-photon absorption. In particular, the two-photon absorbing material is preferably a material that generates two-photon absorption with respect to a specific peak APK having a high light intensity and can generate heat by absorbing a specific slope ASP having a large total light energy.

2光子吸収による状態変化は、化学変化や構造変化であっても良く、特に2光子吸収に応じて基底状態から励起状態に遷移することによる構造変化であることが好ましい。この励起状態は最低3重項状態であることが好ましい。最低3重項状態はスピン禁制状態であるため寿命が長く、最低3重項状態にある2光子吸収材料が比較的長時間に亘って照射される特異スロープASPを十分に吸収し得るからである。   The state change due to the two-photon absorption may be a chemical change or a structural change, and is particularly preferably a structural change caused by transition from the ground state to the excited state according to the two-photon absorption. This excited state is preferably at least a triplet state. This is because the lowest triplet state is a spin-forbidden state and thus has a long lifetime, and the two-photon absorption material in the lowest triplet state can sufficiently absorb the specific slope ASP irradiated for a relatively long time. .

基底状態から最低3重項状態への変化の形態としては特に制限されず、基底状態から直接的に最低3重項状態へ遷移しても良く、また図26に示すように、基底状態から励起1重項状態を介して最低3重項状態へ遷移しても良い。   The form of change from the ground state to the lowest triplet state is not particularly limited, and the transition from the ground state to the lowest triplet state may be made directly. As shown in FIG. A transition to the lowest triplet state may be made via the singlet state.

2光子吸収材料としては、単数又は複数の分子が金属に配位してなる金属錯体であることが好ましい。かかる金属錯体では、2光子吸収により基底状態から1重項励起状態に変化した後、金属原子の重原子効果により迅速に項間交差を生じ最低3重項状態へ遷移し得るからである。   The two-photon absorption material is preferably a metal complex formed by coordination of one or more molecules to a metal. This is because, in such a metal complex, after changing from a ground state to a singlet excited state by two-photon absorption, a crossing between terms can be rapidly caused by a heavy atom effect of a metal atom to make a transition to a minimum triplet state.

金属としては特に制限されないが、イリジウム、オスニウム、ルテニウム、金、プラチナなどの遷移金属であることが好ましい。容易に錯体を形成し得るからである。   Although it does not restrict | limit especially as a metal, It is preferable that they are transition metals, such as iridium, osnium, ruthenium, gold | metal | money, platinum. This is because a complex can be easily formed.

この金属に配位する分子としては特に制限されないが、テトラシアノエチレンを含有することが好ましい。テトラシアノエチレンは、π軌道とπ*軌道のエネルギーの差異が比較的小さく(非特許文献2参照)、最低3重項状態への遷移が容易であると共に、当該最低3重項状態を長時間に亘って保ち得るからである。   Although it does not restrict | limit especially as a molecule | numerator coordinated to this metal, It is preferable to contain tetracyanoethylene. Tetracyanoethylene has a relatively small energy difference between the π orbit and π * orbital (see Non-Patent Document 2), makes it easy to transition to the lowest triplet state, and keeps the lowest triplet state for a long time. It is because it can be kept over.

また金属に配位する分子としては、テトラシアノエチレンの他にも、Cl、NCS、CO、Br、NCO、PhP、PhAsなどの各種電子供与基又は電子吸引基を含有していても良い。これらの電子供与基又は電子吸引基は、テトラシアノエチレンを中心としたπ電子雲に影響を与え、2光子吸収の生じる確率などに影響を与え得、2光子吸収の確率を向上させることができる。要は、2光子吸収材料(すなわち金属錯体)総体として2光子吸収を十分に生じる構造であれば良い。 In addition to tetracyanoethylene, the molecule that coordinates to the metal contains various electron donating groups or electron withdrawing groups such as Cl, NCS, CO, Br, NCO, Ph 3 P, and Ph 3 As. Also good. These electron donating groups or electron withdrawing groups affect the π-electron cloud centered on tetracyanoethylene, can affect the probability of occurrence of two-photon absorption, and can improve the probability of two-photon absorption. . The point is that the two-photon absorption material (that is, the metal complex) as a whole may have a structure that sufficiently generates two-photon absorption.

2光子吸収材料としては、以下に示されるイリジウム錯体であることが特に好ましい。テトラシアノエチレン及びPhPがイリジウム錯体におけるπ電子雲を形成し、2光子吸収特性を呈し得るからである。なおPhはフェニル基、TCNEはテトラシアノエチレン、Xは一般式である。
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
The two-photon absorption material is particularly preferably an iridium complex shown below. This is because tetracyanoethylene and Ph 3 P can form a π electron cloud in the iridium complex and exhibit two-photon absorption characteristics. Ph is a phenyl group, TCNE is tetracyanoethylene, and X is a general formula.
IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE (1)

化(2)式、化(3)式、化(4)式に示すように、一般式Xは、Cl、NCS、NCOであることが特に好ましい。イリジウム錯体の全体的なπ電子雲のバランスを調整し、良好な2光子吸収特性を呈し得るからである。なお以下、化(2)式、化(3)式、化(4)式に示される化合物をそれぞれ化合物1、化合物2、化合物3と呼ぶ。
IrCl(CO)(PhP)TCNE ・・・化(2)
IrNCS(CO)(PhP)TCNE ・・・化(3)
IrNCO(CO)(PhP)TCNE ・・・化(4)
As shown in the chemical formula (2), chemical formula (3) and chemical formula (4), the general formula X is particularly preferably Cl, NCS, or NCO. This is because the overall π-electron cloud balance of the iridium complex can be adjusted to exhibit good two-photon absorption characteristics. Hereinafter, the compounds represented by the formula (2), the formula (3), and the formula (4) are referred to as a compound 1, a compound 2, and a compound 3, respectively.
IrCl (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (2)
IrNCS (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (3)
IrNCO (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (4)

2光子吸収材料の含有割合は特に制限されないが、記録光ビームL1を十分に吸収して記録マークを確実に形成するために、バインダー樹脂に対して重量比で0.001[%]、さらには0.05[%]以上であることが好ましい。また2光子吸収材料の含有割合は、透過率の低下などの弊害を防止するため、20.0[%]未満、さらには10.0[%]未満であることが好ましい。   The content ratio of the two-photon absorbing material is not particularly limited, but in order to sufficiently absorb the recording light beam L1 and reliably form a recording mark, the weight ratio is 0.001 [%] with respect to the binder resin. It is preferable that it is 0.05 [%] or more. The content ratio of the two-photon absorption material is preferably less than 20.0 [%], more preferably less than 10.0 [%] in order to prevent adverse effects such as a decrease in transmittance.

なお記録層101は、発熱に応じた発泡により記録マークRMを形成することが好ましい。この発泡は、2光子吸収材料が熱分解又は蒸発することにより気化して生じても良く、バインダー樹脂若しくは当該バインダー樹脂に添加された各種添加剤などの混合成分が熱分解又は蒸発することにより気化して生じても良い。記録層101は、熱に応じて気化する気化材料を含有しても良い。   The recording layer 101 is preferably formed with a recording mark RM by foaming according to heat generation. This foaming may be caused by vaporization due to thermal decomposition or evaporation of the two-photon absorption material, and may be caused by thermal decomposition or evaporation of a mixed component such as a binder resin or various additives added to the binder resin. May be generated. The recording layer 101 may contain a vaporizing material that vaporizes in response to heat.

次に、光情報記録媒体100の作製方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the optical information recording medium 100 will be described.

例えばバインダー樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、加熱した熱可塑性樹脂に2光子吸収材料を添加し、混練機で混練することによりバインダー樹脂に2光子吸収材料を分散させる。   For example, when a thermoplastic resin is used as the binder resin, the two-photon absorbing material is added to the heated thermoplastic resin, and the two-photon absorbing material is dispersed in the binder resin by kneading with a kneader.

そして2光子吸収材料が分散されたバインダー樹脂を基板103上に展開し、冷却させることにより記録層101を作製した後、例えばUV接着剤やPSA(Pressure Sensitive Adhesive:感圧接着)シートなどを用いて基板102を記録層101に接着することにより光情報記録媒体100を作製することができる。   Then, after the binder resin in which the two-photon absorption material is dispersed is spread on the substrate 103 and cooled to produce the recording layer 101, for example, a UV adhesive or a PSA (Pressure Sensitive Adhesive) sheet is used. Thus, the optical information recording medium 100 can be manufactured by bonding the substrate 102 to the recording layer 101.

また熱可塑性樹脂を有機溶剤などで希釈する場合(以下、この熱可塑性樹脂を溶剤希釈型樹脂と呼び、加熱により成型する熱可塑性樹脂と区別する)には、予め2光子吸収材料を有機溶剤に分散してから当該有機溶剤に溶剤希釈型樹脂を溶解させたり、有機溶剤で希釈した溶剤希釈型樹脂に2光子吸収材料を添加して攪拌することによりバインダー樹脂に2光子吸収材料を分散させる。   When the thermoplastic resin is diluted with an organic solvent or the like (hereinafter, this thermoplastic resin is called a solvent-diluted resin and is distinguished from a thermoplastic resin that is molded by heating), the two-photon absorption material is preliminarily used as the organic solvent. After the dispersion, the solvent-diluted resin is dissolved in the organic solvent, or the two-photon absorbing material is added to the solvent-diluted resin diluted with the organic solvent and stirred to disperse the two-photon absorbing material in the binder resin.

そして2光子吸収材料が分散されたバインダー樹脂を基板103上に展開し、加熱乾燥させることにより記録層101を作製した後、例えばUV接着剤を用いて基板102を記録層101に接着することにより光情報記録媒体100を作製することができる。   Then, after the binder resin in which the two-photon absorption material is dispersed is spread on the substrate 103 and heated and dried, the recording layer 101 is produced, and then the substrate 102 is adhered to the recording layer 101 using, for example, a UV adhesive. The optical information recording medium 100 can be manufactured.

さらにバインダー樹脂として熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を用いる場合、未硬化の樹脂材料に2光子吸収材料を添加して攪拌することによりバインダー樹脂に2光子吸収材料を分散させる。   Further, when a thermosetting resin or a photocurable resin is used as the binder resin, the two-photon absorbing material is dispersed in the binder resin by adding the two-photon absorbing material to the uncured resin material and stirring.

そして2光子吸収材料が分散されたバインダー樹脂を基板103上に展開し、未硬化の記録層101に対して基板103が載置された状態で光硬化又は熱硬化させることにより光情報記録媒体100を作製することができる。   Then, the binder resin in which the two-photon absorption material is dispersed is spread on the substrate 103, and the optical information recording medium 100 is subjected to photocuring or thermosetting with the substrate 103 placed on the uncured recording layer 101. Can be produced.

また2光子吸収材料をバインダー樹脂に結合させるようにしても良い。この場合2光子吸収材料は、バインダー樹脂に分散された後、加熱などによりバインダー樹脂に結合されることになる。2光子吸収材料が有する官能基を用いてバインダー樹脂に直接結合されるようにしても良く、また、カップリング剤などを用いてバインダー樹脂に間接的に結合されるようにしても良い。   Further, the two-photon absorption material may be bonded to the binder resin. In this case, after the two-photon absorption material is dispersed in the binder resin, it is bonded to the binder resin by heating or the like. The functional group of the two-photon absorption material may be directly bonded to the binder resin, or may be indirectly bonded to the binder resin using a coupling agent or the like.

[1−4.実施例]
実施例では、実際に化合物1〜化合物3を合成し、これらを用いて光情報記録媒体100を作製した。
[1-4. Example]
In Examples, Compound 1 to Compound 3 were actually synthesized and the optical information recording medium 100 was produced using them.

まず、化合物1〜化合物3を非特許文献2に記載された方法に従って調整した。
Journal of the American Chemical society Vol. 90 No. 14 Page 3705Year 1986
First, compounds 1 to 3 were prepared according to the method described in Non-Patent Document 2.
Journal of the American Chemical society Vol. 90 No. 14 Page 3705Year 1986

テトラシアノエチレンは市販されているものを使用した。IrCl(CO)(PhP)は、非特許文献3及び非特許文献4に記載された方法に従って調整した。
P. B. Chock and J. Halpern, J. Am. Chem. Soc., 88, 3511(1966) J.P. Collman, F.D. Vastine, and W. R.Roper, ibid., 88, 5053
A commercially available tetracyanoethylene was used. IrCl (CO) (Ph 3 P) 2 was prepared according to the methods described in Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4.
PB Chock and J. Halpern, J. Am. Chem. Soc., 88, 3511 (1966) JP Collman, FD Vastine, and WRRoper, ibid., 88, 5053

IrNCS(CO)(PhP)、IrNCO(CO)(PhP)は、IrCl(CO)(PhP)から複分解法(metathetical process)によって調整した。すなわち50[℃]のアセトン溶液中でIrCl(CO)(PhP)をモル比で10倍量のNaSCNと30分間反応させることにより、IrNCS(CO)(PhP)、IrNCO(CO)(PhP)を得た。 IrNCS (CO) (Ph 3 P) 2 and IrNCO (CO) (Ph 3 P) 2 were prepared from IrCl (CO) (Ph 3 P) 2 by a metathetical process. That is, by reacting IrCl (CO) (Ph 3 P) 2 with 10-fold amount of NaSCN at a molar ratio in an acetone solution at 50 ° C. for 30 minutes, IrNCS (CO) (Ph 3 P) 2 , IrNCO ( CO) (Ph 3 P) 2 was obtained.

常温下において、1価のイリジウム錯体(IrX(CO)(PhP);X=Cl、NCS、CO)を少量のベンゼンに溶解又は懸濁させた。溶解性が悪い場合には、常温より若干高い温度(50〜70[℃])に加温した。 Under normal temperature, a monovalent iridium complex (IrX (CO) (Ph 3 P) 2 ; X = Cl, NCS, CO) was dissolved or suspended in a small amount of benzene. When the solubility was poor, the solution was heated to a temperature slightly higher than room temperature (50 to 70 [° C.]).

イリジウム錯体に対し、モル比で当量の固体のテトラシアノエチレンを加え、マグネット攪拌子により攪拌して反応させることにより、化合物1〜化合物3を得た。   Compound 1 to Compound 3 were obtained by adding an equivalent amount of solid tetracyanoethylene to the iridium complex and stirring and reacting with a magnetic stirrer.

次に、この化合物1〜化合物3を用いて光情報記録媒体100としてのサンプルS1〜サンプルS3を作製した。なお便宜上、サンプルS1の作製について説明し、同様にして作製されたサンプルS2及びサンプルS3についての説明を省略する。   Next, Samples S1 to S3 as the optical information recording medium 100 were produced using the compounds 1 to 3. For convenience, the production of the sample S1 will be described, and the description of the sample S2 and the sample S3 produced in the same manner will be omitted.

0.104[g]の化合物1、5.18[g]のポリカーボネート(分子量約36000)をクロロホルム350[ml]に溶解させて攪拌し、均一な調整溶液を得た。   0.104 [g] Compound 1, 5.18 [g] polycarbonate (molecular weight of about 36000) was dissolved in chloroform 350 [ml] and stirred to obtain a uniform adjustment solution.

直径13[cm]の底が平らな円筒容器にクロロホルムを入れ、化合物1及びポリカーボネートの固形分濃度が重量比で0.02[%]になるように調整溶液を添加し、0.02[%]溶液を調整した。さらに化合物1及びポリカーボネートの固形分濃度が重量比で1[%]になるように、0.02[%]溶液に対してポリカーボネート(分子量約36000)を添加し、溶解させ、1[%]溶液を調整した。すなわちこの1[%]溶液の固形分重量のうち、0.394[%]が化合物1であり、残りの99.60[%]がポリカーボネートとなる。   Chloroform is put into a cylindrical container having a flat bottom having a diameter of 13 [cm], and the adjustment solution is added so that the solid content concentration of Compound 1 and polycarbonate is 0.02 [%] by weight, and 0.02 [% The solution was prepared. Further, a polycarbonate (molecular weight of about 36000) is added to and dissolved in a 0.02 [%] solution so that the solid content concentration of Compound 1 and the polycarbonate is 1 [%] by weight, and the 1 [%] solution is dissolved. Adjusted. That is, of the solid content weight of this 1 [%] solution, 0.394 [%] is compound 1, and the remaining 99.60 [%] is polycarbonate.

この1[%]溶液を円筒容器中でそのまま乾燥させた後、円筒容器から取り出し、約160[℃]の温風でさらに乾燥させた。この結果、直径13[cm]、厚さ約330[μm]のフィルムを得た。このフィルムから、中心に直径約4[cm]の孔部を有する直径約11.8[cm]の円盤状フィルム(すなわち記録層101)を切り出した。   This 1% solution was dried in a cylindrical container as it was, then taken out from the cylindrical container and further dried with hot air of about 160 [° C.]. As a result, a film having a diameter of 13 [cm] and a thickness of about 330 [μm] was obtained. From this film, a disc-like film having a diameter of about 11.8 [cm] having a hole having a diameter of about 4 [cm] at the center (that is, the recording layer 101) was cut out.

この円盤状フィルムを15[μm]のPSAシートを用いて直径12[cm]、厚さ0.8[mm]中心孔部の直径15[mm]のポリカーボネート板(すなわち基板103)に貼り合わせた。さらに円盤状フィルムの反対側に同一のPSAシートを用いて厚さ40[μm]のポリカーボネートシート(すなわち基板102)に貼り合わせることにより、光情報記録媒体100としてのサンプルS1を作製した。   This disk-like film was bonded to a polycarbonate plate (that is, the substrate 103) having a diameter of 12 [cm] and a thickness of 0.8 [mm] and a diameter of 15 [mm] at a central hole using a 15 [μm] PSA sheet. . Further, the same PSA sheet was used on the opposite side of the disk-shaped film and bonded to a polycarbonate sheet (that is, the substrate 102) having a thickness of 40 [μm], thereby producing a sample S1 as the optical information recording medium 100.

なおポリカーボネートシートには、予め記録光ビームL1をガイドするための螺旋状の案内溝を形成し、接着面側(記録層101側)に650[nm]のレーザ光を反射して、405[nm]のレーザ光を透過する誘電体層(すなわち基準層)を形成した。この誘電体層は、窒化シリコン(80[nm])、酸化シリコン(110[nm])、窒化シリコン(80[nm])、酸化シリコン(110[nm])、窒化シリコン(80[nm])の5層構造とした。   A spiral guide groove for guiding the recording light beam L1 is formed on the polycarbonate sheet in advance, and a laser beam of 650 [nm] is reflected on the adhesive surface side (recording layer 101 side), so that 405 [nm]. A dielectric layer (that is, a reference layer) that transmits a laser beam of This dielectric layer is composed of silicon nitride (80 [nm]), silicon oxide (110 [nm]), silicon nitride (80 [nm]), silicon oxide (110 [nm]), silicon nitride (80 [nm]). 5 layer structure.

そして20[V]の駆動電圧パルスDJwを有するレーザ駆動電圧DJを記録再生装置10の半導体レーザ34に対して印加することにより半導体レーザ34から波長405[nm]でなる記録光ビームL1を出射した。記録再生装置10は、これをNA(Numerical Aperture)=0.85の対物レンズ23により集光し、サンプルS1〜サンプルS3における記録層101に対して照射した。   Then, by applying a laser drive voltage DJ having a drive voltage pulse DJw of 20 [V] to the semiconductor laser 34 of the recording / reproducing apparatus 10, a recording light beam L1 having a wavelength of 405 [nm] is emitted from the semiconductor laser 34. . The recording / reproducing apparatus 10 condenses this with an objective lens 23 having NA (Numerical Aperture) = 0.85, and irradiates the recording layer 101 in the samples S1 to S3.

そして記録再生装置10は、記録光ビームL1と同一波長、同一の開口数NAでなる対物レンズ23を介して光パワー1.0[mW]の読出光ビームL2(通常出力光LNp)を連続的に照射した。このとき受光素子25は、サンプルS1〜サンプルS3のいずれのサンプルからも、記録光ビームL1を照射した位置から十分に検出可能な光量でなる戻り光ビームL3を検出することができた。   The recording / reproducing apparatus 10 continuously applies the reading light beam L2 (normal output light LNp) having an optical power of 1.0 [mW] through the objective lens 23 having the same wavelength and the same numerical aperture NA as the recording light beam L1. Irradiated. At this time, the light receiving element 25 was able to detect the return light beam L3 having a sufficiently detectable light amount from the position irradiated with the recording light beam L1 from any of the samples S1 to S3.

すなわちサンプルS1〜サンプルS3では、短パルス光源20から出射される記録光ビームL1(すなわち特異出力光LAp)によって記録マークRMを形成し得ることが確認された。   That is, in the samples S1 to S3, it was confirmed that the recording mark RM can be formed by the recording light beam L1 (that is, the specific output light LAp) emitted from the short pulse light source 20.

またサンプルS1〜サンプルS3では、記録層101の厚さ方向に目標位置PGを変更した場合であっても、同様に記録光ビームL1によって記録マークRMを形成し得ることが確認された。   In Samples S1 to S3, it was confirmed that the recording mark RM can be similarly formed by the recording light beam L1 even when the target position PG is changed in the thickness direction of the recording layer 101.

このように2光子吸収材料として化(1)式で表される化合物1〜化合物3を含有するサンプルS1〜サンプルS3は、パルス状の記録光ビームL1によって、記録層101の任意の位置に記録マークRMを形成し得ることが確認された。   As described above, the samples S1 to S3 containing the compounds 1 to 3 represented by the formula (1) as the two-photon absorption material are recorded at arbitrary positions on the recording layer 101 by the pulsed recording light beam L1. It was confirmed that the mark RM can be formed.

[1−5.動作及び効果]
以上の構成において、光情報記録媒体100の記録層101は、金属原子に対して単数又は複数の分子が配位してなる金属錯体であり、情報記録用の記録光の照射に応じた2光子吸収による状態変化によって記録光を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する。
[1-5. Operation and effect]
In the above configuration, the recording layer 101 of the optical information recording medium 100 is a metal complex in which one or more molecules are coordinated with a metal atom, and two-photons corresponding to irradiation of recording light for information recording It contains a two-photon absorption material that absorbs one photon of recording light by a change in state due to absorption.

これにより記録層101は、2光子吸収材料が2光子吸収により基底状態から励起1重項状態へ遷移した後、金属原子の重原子効果により迅速に最低3重項状態に遷移して記録光を1光子吸収する。この最低3重項状態の寿命は長いため、2光子吸収材料は、長時間に亘って記録光を1光子吸収して十分に発熱することができ、記録マークRMを形成することができる。   As a result, the recording layer 101 transitions from the ground state to the excited singlet state by two-photon absorption due to the two-photon absorption, and then quickly transitions to the lowest triplet state due to the heavy atom effect of the metal atom to emit the recording light. Absorbs one photon. Since the lifetime of the minimum triplet state is long, the two-photon absorption material can absorb recording light for one photon over a long period of time and generate sufficient heat, and can form a recording mark RM.

2光子吸収材料は、テトラシアノエチレンを含有する。ここでテトラシアノエチレンは、2光子吸収の吸収断面積が大きく、2光子吸収を生じ易い構造を有している。このため金属原子にテトラシアノエチレンを配位させた金属錯体は、十分な確率で2光子吸収を生じることが可能となる。   The two-photon absorption material contains tetracyanoethylene. Here, tetracyanoethylene has a structure in which the absorption cross-section of two-photon absorption is large and two-photon absorption is likely to occur. Therefore, a metal complex in which tetracyanoethylene is coordinated to a metal atom can generate two-photon absorption with a sufficient probability.

また記録層101は、化(1)式によって表される化合物1〜化合物3を含有することにより、一般的な半導体レーザ34を用いて記録マークRMを形成し得ることが確認された。   Moreover, it was confirmed that the recording layer 101 can form the recording mark RM using the general semiconductor laser 34 by containing the compounds 1 to 3 represented by the chemical formula (1).

さらに記録層101は、パルス状の特異ピークAPK及び当該特異ピークAPKに続いて照射され当該特異ピークAPKと比して出射光強度の小さい特異スロープASPに応じて記録マークRMを形成する。   Further, the recording layer 101 is irradiated with the pulse-like specific peak APK and the specific peak APK, and forms a recording mark RM according to the specific slope ASP having a smaller emission light intensity than the specific peak APK.

ここで2光子吸収に使用される従来のレーザ光源は、各種光学部品を使用してレーザ光をパルス状に調整することにより光強度を増大させており、構成上、非常に高価であった。本願発明では、特異モードにおいて半導体レーザ34から直接的にピコ秒レベルのレーザ光(特異出力光LAp)をパルス出力することができる。ここで特異出力光LApは、光強度の大きい特異ピークAPKと特異スロープASPとからなるという特徴を有している。   Here, the conventional laser light source used for the two-photon absorption increases the light intensity by adjusting the laser light in pulses using various optical components, and is very expensive in terms of configuration. In the present invention, a picosecond level laser beam (single output beam LAp) can be directly pulsed from the semiconductor laser 34 in the singular mode. Here, the singular output light LAp has a feature that it consists of a singular peak APK having a high light intensity and a singular slope ASP.

本願発明では、この特徴に着目し、特異ピークAPKにおけるエネルギーの不足分を特異スロープASPのエネルギーによって補って発熱させることにより、一般的な半導体レーザ34を用いて記録マークRMを形成することができる。   In the present invention, paying attention to this feature, a recording mark RM can be formed using a general semiconductor laser 34 by generating heat by supplementing the energy shortage at the specific peak APK with the energy of the specific slope ASP. .

さらに2光子吸収材料は、2光子吸収を生じ状態変化が生じた箇所でのみ1光子吸収を生じるため、記録光ビームL1の焦点近傍以外の領域で記録光ビームL1を吸収することがない。このため記録層101は、通常の2光子吸収材料を用いた場合と同様に、記録光ビームL1の強度を殆ど低下させることなく焦点に到達させることができる。   Further, the two-photon absorption material does not absorb the recording light beam L1 in a region other than the vicinity of the focal point of the recording light beam L1 because the one-photon absorption occurs only at the portion where the two-photon absorption occurs and the state change occurs. Therefore, the recording layer 101 can reach the focal point with almost no decrease in the intensity of the recording light beam L1, as in the case of using a normal two-photon absorption material.

また記録層101は、特異ピークAPKを2光子吸収して状態変化し、特異スロープASPを1光子吸収することにより発熱する2光子吸収材料を含有する。これにより記録層101は、トータルエネルギーの大きな特異スロープASPのエネルギーを熱に変換し、効率良く記録マークRMを形成することができる。   In addition, the recording layer 101 contains a two-photon absorption material that changes its state by absorbing the specific peak APK by two photons and generates heat by absorbing the specific slope ASP by one photon. As a result, the recording layer 101 can convert the energy of the singular slope ASP having a large total energy into heat, and can efficiently form the recording mark RM.

さらに記録層101は、情報記録用の記録光としての記録光ビームL1に対する2光子吸収により励起1重項状態に遷移した後、最低3重項状態に遷移し、当該最低3重項状態のときに記録光ビームL1を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する。   Further, the recording layer 101 transitions to the excited singlet state by two-photon absorption with respect to the recording light beam L1 as the recording light for information recording, and then transitions to the lowest triplet state. 2 contains a two-photon absorption material that absorbs the recording light beam L1 by one photon.

これにより記録層101は、寿命の長い(μ秒オーダー)最低3重項状態において記録光を1光子吸収することができるため、十分に発熱して記録マークRMを形成することができる。   As a result, the recording layer 101 can absorb one photon of the recording light in a minimum triplet state with a long lifetime (on the order of microseconds), so that the recording mark RM can be formed with sufficient heat generation.

また2光子吸収材料は、化(2)式、化(3)式又は化(4)式のいずれかであることにより、600[nm]未満の短波長でなる405[nm]の記録光ビームL1を2光子吸収することができる。   Further, the two-photon absorption material is any one of the chemical formula (2), the chemical formula (3), and the chemical formula (4), so that a recording light beam of 405 [nm] having a short wavelength of less than 600 [nm]. L1 can be absorbed by two photons.

以上の構成によれば、光情報記録媒体100の記録層101は、短波長の記録光ビームL1に応じて2光子吸収を生じる。これにより記録層101は、記録光ビームL1のエネルギーを焦点に小さく集中させることができ、長波長でなる光ビームの2光子吸収と比較して、2光子吸収させるのに必要となる記録光ビームL1の光強度を低下させることができる。   According to the above configuration, the recording layer 101 of the optical information recording medium 100 generates two-photon absorption in response to the recording light beam L1 having a short wavelength. As a result, the recording layer 101 can concentrate the energy of the recording light beam L1 to a small focal point, and the recording light beam necessary for two-photon absorption compared to the two-photon absorption of the light beam having a long wavelength. The light intensity of L1 can be reduced.

さらに記録層101は、状態変化によって当該記録光ビームL1を1光子吸収して発熱することにより、比較的低い光強度でなる記録光ビームL1に応じて発熱することができる。これにより記録層101は、単純な2光子吸収によって記録マークRMを形成する従来の方法と比較して、記録マークRMを形成するために必要な2光子吸収量を低下させることができる。   Further, the recording layer 101 can generate heat in accordance with the recording light beam L1 having a relatively low light intensity by absorbing the recording light beam L1 by one photon according to the state change and generating heat. As a result, the recording layer 101 can reduce the two-photon absorption amount necessary for forming the recording mark RM as compared with the conventional method of forming the recording mark RM by simple two-photon absorption.

この結果、記録マークRMを形成するために必要な記録光ビームL1の出射光強度を低下させることができ、一般的な半導体レーザ34を用いて記録マークRMを形成させることができる光情報記録媒体を実現することができる。   As a result, the intensity of the emitted light of the recording light beam L1 necessary for forming the recording mark RM can be reduced, and the optical information recording medium capable of forming the recording mark RM using a general semiconductor laser 34 Can be realized.

<2.他の実施の形態>
なお上述した実施の形態においては、記録光ビームL1として半導体レーザ34から特異出力光LNpを出射するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、例えばレーザ光をパルス出力するピコ秒レーザなどの各種レーザと、通常の半導体レーザを組み合わせ、2つのレーザ光を連続的に又は同時に照射するようにしても良い。
<2. Other embodiments>
In the above-described embodiment, the case where the specific output light LNp is emitted from the semiconductor laser 34 as the recording light beam L1 has been described. The present invention is not limited to this, and various lasers such as a picosecond laser that outputs a pulse of laser light may be combined with a normal semiconductor laser, and two laser lights may be irradiated continuously or simultaneously.

また上述した実施の形態においては、2光子吸収材料が金属錯体でなるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、2光子吸収による状態変化により記録光ビームL1を吸収するような材料であればその構造に制限はない。   In the above-described embodiment, the case where the two-photon absorption material is made of a metal complex has been described. The present invention is not limited to this, and there is no limitation on the structure as long as it is a material that absorbs the recording light beam L1 by a state change caused by two-photon absorption.

さらに上述した実施の形態においては、2光子吸収材料がバインダー樹脂に分散又は結合されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばガラスなどの無機材料に分散されるようにしても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the two-photon absorption material is dispersed or bonded to the binder resin has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the two-photon absorption material is dispersed in an inorganic material such as glass. Anyway.

さらに上述した実施の形態においては、バインダー樹脂として各種樹脂材料が用いられるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば必要に応じて各種添加剤や例えばシアニン系、クマリン系、キノリン系色素、ベンゾフェノン誘導体などの増感材などを加える等しても良い。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where various resin materials are used as the binder resin has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, various additives and, for example, cyanine-based and coumarin-based materials may be used. Further, a sensitizer such as a quinoline dye or a benzophenone derivative may be added.

さらに上述した実施の形態においては、波長405[nm]でなる記録光ビームL1に対して2光子吸収を生じるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、600[nm]未満の短波長の光ビームに対して2光子吸収を生じれば良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where two-photon absorption is generated with respect to the recording light beam L1 having the wavelength of 405 [nm] has been described, but the present invention is not limited to this, and is less than 600 [nm]. It is only necessary to generate two-photon absorption with respect to a short wavelength light beam.

さらに上述した実施の形態においては、光情報記録媒体100の基板102側の面から記録光ビームL1及び読出光ビームL2をそれぞれ照射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば記録光ビームL1を基板103側の面から照射するようにする等、各光又は光ビームをそれぞれいずれの面、もしくは両面から照射するようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where the recording light beam L1 and the reading light beam L2 are respectively irradiated from the surface on the substrate 102 side of the optical information recording medium 100 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the recording light beam L1 may be irradiated from the surface on the substrate 103 side, and each light or light beam may be irradiated from any surface or both surfaces.

さらに上述した第2の実施の形態においては、短パルス光源20から出射される記録光ビームL1の波長を405[nm]とする以外にも、他の波長とするようにしても良く、要は記録層101内における目標位置PGの近傍に記録マークRMを適切に形成できれば良い。   Further, in the second embodiment described above, the wavelength of the recording light beam L1 emitted from the short pulse light source 20 may be other than 405 [nm]. It is only necessary that the recording mark RM can be appropriately formed in the vicinity of the target position PG in the recording layer 101.

さらに上述した実施の形態においては、記録マークRMを3次元的に形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば仮想マーク記録層を1層のみ有することにより記録マークRMを2次元的に形成しても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where the recording mark RM is formed three-dimensionally has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the recording mark RM includes only one virtual mark recording layer. The RM may be formed two-dimensionally.

さらに上述した実施の形態においては、例えば2光子吸収材料が2光子吸収によって蒸発することにより気泡でなる記録マークRMを形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば屈折率を変化させることにより記録マークRMを形成するようにしても良い。この場合、一の光源から出射した記録光ビームL1を2つに分離し、互いに反対方向から同一の目標マーク位置に照射することにより、ホログラムでなる記録マークRMを形成することも可能である。   Further, in the above-described embodiment, for example, the case where the recording mark RM made of bubbles is formed by evaporating the two-photon absorption material by the two-photon absorption is described. However, the present invention is not limited to this. The recording mark RM may be formed by changing the refractive index. In this case, the recording mark RM made of a hologram can be formed by separating the recording light beam L1 emitted from one light source into two and irradiating the same target mark position from opposite directions.

さらに上述した実施の形態においては、戻り光ビームL3を受光するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、戻り光ビームL3の代わりに、読出光ビームL2の透過光を受光する受光素子を配置して記録マークRMの有無に応じた読出光ビームL2の光変調を検出することにより、当該読出光ビームL2の光変調を基に情報を再生するようにしても良い。さらには、記録層101単体で所望の強度が得られる場合等に、光情報記録媒体100から当該基板102及び103を省略しても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where the return light beam L3 is received has been described. The present invention is not limited to this, and instead of the return light beam L3, a light receiving element that receives the transmitted light of the read light beam L2 is arranged to detect light modulation of the read light beam L2 according to the presence or absence of the recording mark RM. Thus, information may be reproduced based on the light modulation of the readout light beam L2. Furthermore, the substrates 102 and 103 may be omitted from the optical information recording medium 100 when a desired strength can be obtained with the recording layer 101 alone.

さらに上述した実施の形態においては、記録層としての記録層101によって光情報記録媒体としての光情報記録媒体100を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる記録層によって光情報記録媒体を構成するようにしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the case where the optical information recording medium 100 as the optical information recording medium is configured by the recording layer 101 as the recording layer has been described. However, the present invention is not limited to this, and has other various configurations. An optical information recording medium may be constituted by the recording layer.

本発明は、例えば映像コンテンツや音声コンテンツ等のような大容量の情報を光情報記録媒体等の記録媒体に記録し又は再生する記録再生装置等でも利用できる。   The present invention can also be used in a recording / reproducing apparatus that records or reproduces a large amount of information such as video content or audio content on a recording medium such as an optical information recording medium.

1光子吸収による記録マークの形成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows formation of the recording mark by 1 photon absorption. 2光子吸収による記録マークの形成の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of formation of the recording mark by two photon absorption. 記録再生装置の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of a recording / reproducing apparatus. 光ピックアップの構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of an optical pick-up. 短パルス光源の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of a short pulse light source. パルス信号とレーザ駆動電圧を示す略線図である。It is a basic diagram which shows a pulse signal and a laser drive voltage. 注入キャリア密度と光子密度との関係(1)の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the relationship (1) of an injection | pouring carrier density and a photon density. 注入キャリア密度とキャリア密度との関係の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the relationship between an injection | pouring carrier density and a carrier density. 注入キャリア密度と光子密度との関係(1)の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the relationship (1) of an injection | pouring carrier density and a photon density. PT1における光子密度の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the photon density in PT1. PT2における光子密度の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the photon density in PT2. PT3における光子密度の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the photon density in PT3. 実際の発光波形を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an actual light emission waveform. 駆動電流と出射光強度(1)の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of a drive current and emitted light intensity | strength (1). 光測定装置の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of a light measuring device. パルス信号と駆動電圧パルスとの関係を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the relationship between a pulse signal and a drive voltage pulse. 各パルスの形状を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the shape of each pulse. 電圧とレーザ光の波形を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the waveform of a voltage and a laser beam. 8.8[V]のときのレーザ光を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the laser beam in case of 8.8 [V]. 13.2[V]のときのレーザ光を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the laser beam at the time of 13.2 [V]. 15.6[V]のときのレーザ光を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the laser beam in case of 15.6 [V]. 17.8[V]のときのレーザ光を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the laser beam in case of 17.8 [V]. 38.4[V]のときのレーザ光を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the laser beam in case of 38.4 [V]. 特異出力光の波形を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the waveform of specific output light. 状態変化の例の説明に供する略線図である。It is a basic diagram with which it uses for description of the example of a state change. 光情報記録媒体の構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of an optical information recording medium.

符号の説明Explanation of symbols

10……記録再生装置、11……制御部、17……光ピックアップ、20……短パルス光源、23……対物レンズ、100……光情報記録媒体、101……記録層、102、103……記録層、t1、t2、t3……厚さ、L1……記録光ビーム、L2……読出光ビーム、L3……戻り光ビーム、RM……記録マーク、APK……特異ピーク、ASP……特異スロープ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Recording / reproducing apparatus, 11 ... Control part, 17 ... Optical pick-up, 20 ... Short pulse light source, 23 ... Objective lens, 100 ... Optical information recording medium, 101 ... Recording layer, 102, 103 ... ... recording layer, t1, t2, t3 ... thickness, L1 ... recording light beam, L2 ... reading light beam, L3 ... returning light beam, RM ... recording mark, APK ... single peak, ASP ... Singular slope.

Claims (12)

金属原子に対して単数又は複数の分子が配位してなる金属錯体であり、情報記録用の記録光の照射に応じた2光子吸収による状態変化によって上記記録光を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する記録層
を有する光情報記録媒体。
Two-photon absorption, which is a metal complex in which one or more molecules are coordinated to a metal atom, and absorbs the recording light by one-photon by a change in state due to two-photon absorption in response to irradiation of recording light for information recording An optical information recording medium having a recording layer containing a material.
上記2光子吸収材料は、
テトラシアノエチレンを含有する
請求項1に記載の光情報記録媒体。
The two-photon absorption material is
The optical information recording medium according to claim 1, comprising tetracyanoethylene.
上記2光子吸収材料は、
Phをフェニル基としたとき、PhPを含有する
請求項2に記載の光情報記録媒体。
The two-photon absorption material is
The optical information recording medium according to claim 2, comprising Ph 3 P when Ph is a phenyl group.
上記2光子吸収材料は、
TCNEをテトラシアノエチレン、Xを一般式としたとき、化(1)式によって表される
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
請求項3に記載の光情報記録媒体。
The two-photon absorption material is
When TCNE is tetracyanoethylene and X is a general formula, IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE (1) represented by the formula (1)
The optical information recording medium according to claim 3.
上記2光子吸収材料は、化(2)式、化(3)式又は化(4)式のいずれかによって表される
IrCl(CO)(PhP)TCNE ・・・化(2)
IrNCS(CO)(PhP)TCNE ・・・化(3)
IrNCO(CO)(PhP)TCNE ・・・化(4)
請求項3に記載の光情報記録媒体。
The two-photon absorption material is represented by any one of the following formulas (2), (3), and (4): IrCl (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (2)
IrNCS (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (3)
IrNCO (CO) (Ph 3 P) 2 TCNE (4)
The optical information recording medium according to claim 3.
上記状態変化は、
基底状態から励起状態への遷移である
請求項1に記載の光情報記録媒体。
The above state change is
The optical information recording medium according to claim 1, wherein the optical information recording medium is a transition from a ground state to an excited state.
上記2光子吸収材料は、
2光子吸収反応により励起1重項状態に遷移した後、上記金属原子による重原子効果により最低3重項状態に遷移する
請求項6に記載の光情報記録媒体。
The two-photon absorption material is
The optical information recording medium according to claim 6, after transitioning to an excited singlet state by a two-photon absorption reaction, transitioning to a minimum triplet state by the heavy atom effect of the metal atom.
パルス状の特異ピーク及び当該特異ピークに続いて照射され当該特異ピークと比して出射光強度の小さい特異スロープに応じて記録マークを形成する記録層
を有する光情報記録媒体。
An optical information recording medium comprising: a pulse-like specific peak; and a recording layer that is irradiated subsequent to the specific peak and forms a recording mark in accordance with a specific slope that has a smaller outgoing light intensity than the specific peak.
上記記録層は、
上記特異ピークを2光子吸収して状態変化し、上記特異スロープを1光子吸収することにより発熱する2光子吸収材料を含有する
請求項8に記載の光情報記録媒体。
The recording layer is
The optical information recording medium according to claim 8, comprising a two-photon absorption material that changes its state by absorbing the two specific photons and generates heat by absorbing one specific photon of the specific slope.
情報記録用の記録光に対する2光子吸収により励起1重項状態に遷移した後、最低3重項状態に遷移し、当該最低3重項状態のときに記録光を1光子吸収する2光子吸収材料を含有する記録層
を有する光情報記録媒体。
A two-photon absorption material that transitions to an excited singlet state by two-photon absorption with respect to recording light for information recording, then transitions to a minimum triplet state, and absorbs one-photon recording light in the lowest triplet state An optical information recording medium having a recording layer containing.
Phをフェニル基、TCNEをテトラシアノエチレン、Xを一般式としたとき、化(1)式によって表される2光子吸収材料を含有する
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
光情報記録媒体。
When Ph is a phenyl group, TCNE is tetracyanoethylene, and X is a general formula, IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE (1) containing a two-photon absorption material represented by the formula (1)
Optical information recording medium.
Phをフェニル基、TCNEをテトラシアノエチレン、Xを一般式としたとき、化(1)式によって表される
IrClX(PhP)TCNE ・・・化(1)
2光子吸収材料。
When Ph is a phenyl group, TCNE is tetracyanoethylene, and X is a general formula, IrClX (Ph 3 P) 2 TCNE represented by the formula (1):
Two-photon absorbing material.
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