JP2010198669A - Optical recording medium and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming, using a simple procedure, a hologram material layer of interference fringes that does not have reduction in playback efficiency, even if the hologram material layer generating recording contraction in an optical recording medium is irradiated with a playback laser beam having wavelength which is identical to that of a recording laser beam. <P>SOLUTION: Polarization laser beams of two luminous fluxes which can interfere with each other are made incident, in the hologram material layer from opposite directions, at an incident angle θ which is symmetric with the center of the hologram material layer, and the interval Dp between interference fringes in the interference fringe pattern is specified to be an optimum interference fringe interval by which the maximum diffraction efficiency is obtained by irradiation with a laser beam having a reproducing wavelength, even if recording contraction is generated by the recording laser beam. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、光記録媒体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical recording medium and a method for manufacturing the same.

特許文献1には、記録媒体にフォーマットホログラム(反射型ホログラム)を形成した後に、該フォーマットホログラムを局所的に変性することによって、反射率を変化させてビットバイビット記録をするデータ書き込みのシステム及び方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a data writing system for performing bit-by-bit recording by changing the reflectance by locally modifying the format hologram after forming a format hologram (reflection hologram) on a recording medium. A method is disclosed.

又、非特許文献1には、1.短パルスレーザによるホログラム破壊、2.集光にもとづく局所加熱によるホログラムの非弾性変形、3.集光継続による未露光部分消失、の3つの局所変性の方法が提案されている。又、ホログラムの非弾性変形としては、Positive tuning及びNegative tuningがあると開示されている。   Non-Patent Document 1 describes: 1. Hologram destruction by short pulse laser. 2. Inelastic deformation of hologram by local heating based on light collection; Three methods of local denaturation have been proposed in which the unexposed part disappears due to continued light collection. Further, it is disclosed that there are positive tuning and negative tuning as inelastic deformation of the hologram.

一方、ホログラム記録材料として一般的に用いられているフォトポリマーはレーザ光による光重合反応によって体積収縮が生じ、その結果、反射型ホログラムの干渉縞間隔が狭くなってしまうことがある。この場合、干渉縞形成時のレーザ光と同一波長の再生用レーザ光で再生すると、ブラッグミスマッチが生じて、十分な再生出力が得られないという問題点が生じる。   On the other hand, a photopolymer generally used as a hologram recording material causes volume shrinkage due to a photopolymerization reaction by laser light, and as a result, an interference fringe interval of a reflection hologram may be narrowed. In this case, if reproduction is performed with a reproduction laser beam having the same wavelength as the laser beam used when forming the interference fringes, there is a problem that a Bragg mismatch occurs and a sufficient reproduction output cannot be obtained.

フォトポリマーをホログラム材料として、可干渉な一対の偏光レーザビームを180°対向して照射し、反射型ホログラムを形成した光記録媒体に、上記のような集光による局所加熱で情報を記録したときの検出信号プロファイルを図10に示す。   When a photopolymer is used as a hologram material and a pair of coherent polarized laser beams are irradiated at 180 ° opposite to each other and information is recorded on the optical recording medium on which a reflection hologram is formed by local heating as described above. FIG. 10 shows the detection signal profile.

図10において、光記録媒体の円周上の位置を横軸で示す。横軸上の、X=0の場所で局所加熱して記録を行なった。縦軸は、円周上の位置を移動しながら再生したときの変調度(反射率変化)を示している。   In FIG. 10, the position on the circumference of the optical recording medium is shown on the horizontal axis. Recording was performed with local heating at a location of X = 0 on the horizontal axis. The vertical axis represents the degree of modulation (reflectance change) when reproducing while moving the position on the circumference.

図10からは、局所加熱した記録場所では反射率の低下が生じているが、その両側に隣接する個所では反射率が増加しているのが認められる。これは、局所加熱によってフォトポリマーの体積変化が生じて干渉縞間隔が光記録媒体上の位置によって変化してしまうためである。記録箇所の両端は、加熱により膨張して、狭くなっていた干渉縞間隔が広がることでBragg回折条件を満たすようになり、反射率が増加すると考えられる。又、このような反射率変化は、再生信号から2値のスレッシュホールドを切るときにエラーにつながりやすいので好ましくない。   From FIG. 10, it can be seen that the reflectance decreases at the locally heated recording locations, but the reflectance increases at locations adjacent to both sides. This is because the volume of the photopolymer is changed by local heating, and the interference fringe interval changes depending on the position on the optical recording medium. It is considered that both ends of the recording location are expanded by heating, and the interference fringe spacing that has been narrowed is widened to satisfy the Bragg diffraction condition, thereby increasing the reflectance. Such a change in reflectance is not preferable because it easily leads to an error when the binary threshold is cut from the reproduction signal.

特表2002−502057号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-502057

P.R.Mclead,et.al.,Appl Opt vol.47,2696(2008)P. R. Mclead, et. al. , Appl Opt vol.47, 2696 (2008)

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、フォトポリマーのような体積収縮が生じるホログラム材料を用いた場合でも、局所加熱の場所の両側での反射率増大を抑制できるとともに、記録用レーザビームと同一波長の再生用レーザビームによって大きな再生出力が得られる光記録媒体を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even when a hologram material that causes volume shrinkage such as a photopolymer is used, an increase in reflectance on both sides of a place of local heating can be suppressed, and recording can be performed. It is an object of the present invention to provide an optical recording medium in which a large reproduction output can be obtained by a reproducing laser beam having the same wavelength as the reproducing laser beam.

本発明者は、ホログラム材料に相対向する方向から可干渉の偏光レーザビームを照射して、反射型ホログラムを形成するときに、光記録媒体の法線に対して入射光軸を傾けることによって、反射型ホログラムにおける干渉縞間隔を、記録レーザ光の照射による局所加熱が生じても、再生用レーザ光に最適にできることを見出した。   The present inventor irradiates the hologram material with a coherent polarized laser beam from the opposite direction to form a reflection hologram, by tilting the incident optical axis with respect to the normal line of the optical recording medium, It has been found that the interference fringe spacing in the reflection hologram can be optimized for reproduction laser light even if local heating occurs due to irradiation of the recording laser light.

即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。   That is, the above-described problems can be solved by the following embodiments.

(1)ホログラム記録材料層への2光束のレーザビーム照射による干渉縞のパターンが形成された情報記録層を有する光記録媒体であって、前記パターンにおける干渉縞間隔Dpが、前記情報記録層への再生用のレーザビームの照射時における前記干渉縞での回折効率が最大となる最適干渉縞間隔をDpmaxとしたとき、Dp≧Dpmaxとなるようにされていることを特徴とする光記録媒体。 (1) An optical recording medium having an information recording layer on which a pattern of interference fringes is formed by irradiating a hologram recording material layer with two light beams of laser beams, and an interference fringe interval Dp in the pattern is on the information recording layer An optical recording medium characterized in that Dp ≧ Dpmax is satisfied, where Dpmax is an optimum interference fringe interval that maximizes the diffraction efficiency of the interference fringes upon irradiation with a reproducing laser beam.

(2)前記ホログラム材料の記録収縮率をαとしたとき、前記Dpは、記録時の干渉縞間隔Λ×(1−α)≧Dpmaxとなるようにされていることを特徴とする(1)に記載の光記録媒体。 (2) The recording material shrinkage rate of the hologram material is set such that Dp is such that the interference fringe spacing Λ × (1−α) ≧ Dpmax at the time of recording (1) An optical recording medium according to 1.

(3)前記干渉縞は、反射型ホログラムであることを特徴とする(1)又は(2)に記載の光記録媒体。 (3) The optical recording medium according to (1) or (2), wherein the interference fringes are reflection holograms.

(4)ホログラム記録材料層に、その両側から対向して情報記録用レーザビームと同一波長の2光束のレーザビームを照射して前記ホログラム記録材料層内に反射型ホログラムを形成する光記録媒体の製造方法であって、前記ホログラム材料層の両面と直交する媒体法線に対して、前記2光束のレーザビームを、前記媒体法線に対して、前記ホログラム材料層の厚さ方向に対称となる等しい角度θで交わるように照射することを特徴とする光記録媒体の製造方法。 (4) An optical recording medium for forming a reflection hologram in the hologram recording material layer by irradiating the hologram recording material layer with two laser beams having the same wavelength as that of the information recording laser beam facing from both sides In the manufacturing method, the two laser beams are symmetric with respect to the medium normal perpendicular to both surfaces of the hologram material layer in the thickness direction of the hologram material layer with respect to the medium normal Irradiating so as to intersect at an equal angle θ, A method for producing an optical recording medium

本発明によれば、局所加熱により体積収縮が生じるフォトポリマーをホログラム記録材料とした光記録媒体においても、局所加熱個所の両側での反射率増大を抑制できるとともに、記録時と同一波長の再生用レーザ光によって大きな再生出力を得ることができるという効果を有する。   According to the present invention, even in an optical recording medium in which a photopolymer that causes volume shrinkage due to local heating is used as a hologram recording material, it is possible to suppress an increase in reflectance on both sides of a local heating point and to reproduce at the same wavelength as during recording. There is an effect that a large reproduction output can be obtained by the laser beam.

光記録媒体の反射型ホログラム層に記録収縮が生じた場合の、反射率の減少度合と記録収縮率との関係を示す線図A diagram showing the relationship between the degree of reflectance reduction and the recording shrinkage when recording shrinkage occurs in the reflection hologram layer of an optical recording medium 反射型ホログラムの入射レーザビームの光ベクトルと入射角との関係を示すベクトル図Vector diagram showing the relationship between the incident laser beam light vector and the incident angle of the reflection hologram 本発明の実施例1に係る光記録媒体の製造方法を実施するための、反射型ホログラム形成光学系を示すブロック図1 is a block diagram showing a reflection hologram forming optical system for carrying out a method for manufacturing an optical recording medium according to Embodiment 1 of the present invention. 図3の反射型ホログラム形成光学系により反射型ホログラム層が形成された光記録媒体の概略を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the outline of the optical recording medium in which the reflection type hologram layer was formed by the reflection type hologram formation optical system of FIG. 図3に示される反射型ホログラム形成光学系により形成された反射型ホログラムを確認するためのホログラム測定光学系を示すブロック図The block diagram which shows the hologram measuring optical system for confirming the reflection type hologram formed by the reflection type hologram formation optical system shown by FIG. 同ホログラム形成光学系によって反射型ホログラムが形成された光記録媒体に記録再生をするための記録再生光学系を示すブロック図Block diagram showing a recording / reproducing optical system for recording / reproducing information on an optical recording medium on which a reflection hologram is formed by the hologram forming optical system 反射型ホログラム層が形成された光記録媒体でのホログラム再生用レーザビームの入射角と反射光の反射率との関係を示す線図A diagram showing the relationship between the incident angle of a hologram reproducing laser beam and the reflectance of reflected light on an optical recording medium on which a reflective hologram layer is formed 同反射型ホログラム層の一点に形成された記録マークの近傍における位置と反射変化率との関係を示す線図A diagram showing the relationship between the position near the recording mark formed at one point of the reflection type hologram layer and the reflection change rate 反射型ホログラム形成光学系の他の実施例を示すブロック図Block diagram showing another embodiment of the reflection hologram forming optical system 従来の反射型ホログラム層を有する光記録媒体の一点に形成された記録マークの近傍における位置と反射変化率との関係を示す線図A diagram showing the relationship between the position in the vicinity of a recording mark formed at one point of an optical recording medium having a conventional reflection type hologram layer and the reflection change rate

この発明の実施形態においては、反射型ホログラム層に記録用レーザビームを照射して生じた記録収縮後に、その干渉縞の間隔が再生用レーザビームを照射して情報を再生する際の再生出力が最大なる間隔である最適干渉縞間隔となるように、反射型ホログラム層の形成時に、露光干渉間隔を予め広げておく。   In the embodiment of the present invention, after the recording shrinkage caused by irradiating the reflection hologram layer with the recording laser beam, the interval between the interference fringes is the reproduction output when reproducing the information by irradiating the reproduction laser beam. The exposure interference interval is widened in advance when the reflective hologram layer is formed so that the optimum interference fringe interval, which is the maximum interval, is obtained.

反射型ホログラム層を形成する場合、干渉可能な2光束の偏光レーザビームを媒体の両側から対向して照射するとき、入射光軸を媒体法線から同一角度(露光角度)に傾けて干渉露光を行う。この場合、露光角度θは、ホログラム材料の記録収縮率から予め計算しておく。   When a reflective hologram layer is formed, when two polarized laser beams that can interfere with each other are irradiated facing each other from both sides of the medium, the incident optical axis is inclined from the medium normal to the same angle (exposure angle) to perform interference exposure. Do. In this case, the exposure angle θ is calculated in advance from the recording shrinkage rate of the hologram material.

図1に、光記録媒体の深さ方向10μmにわたって一様に形成された反射型ホログラム層に、記録収縮が生じた場合の反射率の減少度合いをシミュレーションした結果を示す。   FIG. 1 shows a result of simulating the degree of decrease in reflectance when recording contraction occurs in a reflection hologram layer uniformly formed over the depth direction of 10 μm of the optical recording medium.

例えば、0.5%の記録収縮で、反射率は60%程度に低下する。従って、記録収縮が0.5%のホログラム材料を用いる場合は、反射型ホログラム層における干渉縞の間隔が0.5%広がるように形成しておけば、記録時に、記録用レーザビームの照射によって記録収縮が発生したとしても、記録用レーザビームと同一波長の再生用レーザビームによって再生しても良好な反射率変化が得られる。   For example, with a recording shrinkage of 0.5%, the reflectance decreases to about 60%. Therefore, when a hologram material having a recording shrinkage of 0.5% is used, if the interference fringe spacing in the reflective hologram layer is increased by 0.5%, the recording laser beam is irradiated during recording. Even if the recording shrinkage occurs, a favorable change in reflectance can be obtained even if reproduction is performed with a reproducing laser beam having the same wavelength as the recording laser beam.

図1において、一点鎖線は、記録収縮率と回折効率の絶対値との関係を示す、実線は、記録収縮率が0.00%の時の回折効率とこれより大きい記録収縮率の時の回折効率との比を示す。   In FIG. 1, the alternate long and short dash line shows the relationship between the recording shrinkage rate and the absolute value of the diffraction efficiency, and the solid line shows the diffraction efficiency when the recording shrinkage rate is 0.00% and the diffraction when the recording shrinkage rate is larger than this. The ratio to efficiency is shown.

上記のような、干渉縞間隔を広げる割合と、ホログラム形成時における2光束のレーザビームの媒体法線からの傾き角度θの関係は次のように求めることが出来る。   The relationship between the ratio of increasing the interference fringe spacing as described above and the tilt angle θ from the medium normal of the two light beams at the time of hologram formation can be obtained as follows.

図2は、反射型ホログラム形成部の入射レーザビームのベクトルの関係を示したものであり、k1、k2は媒体法線方向に対して交差角θで入射するレーザビームの光波ベクトルを表わす。   FIG. 2 shows the relationship between the vectors of the incident laser beam in the reflection hologram forming portion, and k1 and k2 represent the light wave vectors of the laser beam incident at the crossing angle θ with respect to the medium normal direction.

ここで、Kは干渉ベクトル、λは入射するレーザビームの波長、Λは干渉縞の間隔をそれぞれ示すものとすると、これらの関係及びθとの関係は、次の(1)式〜(4)式によって表わされる。   Here, K is the interference vector, λ is the wavelength of the incident laser beam, and Λ is the distance between the interference fringes. These relationships and the relationship with θ are expressed by the following equations (1) to (4). It is expressed by the formula.

Figure 2010198669
Figure 2010198669

以上は一般式であるが、目標とする干渉縞間隔をDpとしたとき、このDpが、ホログラム材料に記録収縮を生じた後で、最適干渉縞間隔Dpmax、すなわち、記録収縮率をαとしたときΛ×(1−α)=Dpmaxとなるようにするのが最も好ましい。実際には、材料の特性にばらつきがあり、且つ、Dp<Dpmaxでは記録信号の両側に反射率増加が生じ好ましくないため、Dp≧Dpmaxとしてばらつきを吸収する。   The above is a general formula, but when the target interference fringe interval is Dp, the optimum interference fringe interval Dpmax, that is, the recording shrinkage rate is α after this Dp causes recording shrinkage in the hologram material. It is most preferable that Λ × (1−α) = Dpmax. Actually, there are variations in material characteristics, and when Dp <Dpmax, an increase in reflectance occurs on both sides of the recording signal, which is not preferable. Therefore, the variation is absorbed as Dp ≧ Dpmax.

以下本発明の実施例を、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

この実施例は、図3に示される反射型ホログラム形成光学系10によってホログラム記録材料に反射型ホログラム層を形成して、光記録媒体12(図4参照)とするものであり、これは図5に示される反射型ホログラム測定光学系30によってホログラム反射率(回折効率)を確認され、更に、図6に示される記録再生光学系により光記録媒体12に記録再生をする。   In this embodiment, a reflection hologram layer is formed on a hologram recording material by the reflection hologram forming optical system 10 shown in FIG. 3 to obtain an optical recording medium 12 (see FIG. 4). The hologram reflectivity (diffraction efficiency) is confirmed by the reflection type hologram measuring optical system 30 shown in FIG. 6, and further recording / reproducing is performed on the optical recording medium 12 by the recording / reproducing optical system shown in FIG.

実施例に係る光記録媒体12は、図4に示されるように、ホログラム記録材料層に、反射型ホログラム層12Hとなる干渉縞のパターンを深さ方向に形成してなる情報記録層12Fを有している。   As shown in FIG. 4, the optical recording medium 12 according to the example has an information recording layer 12F formed by forming an interference fringe pattern to be a reflection hologram layer 12H in the depth direction on the hologram recording material layer. is doing.

まず、図3を参照して本発明の実施例に係る光記録媒体12を製造するための反射型ホログラム形成光学系10について説明する。   First, a reflection hologram forming optical system 10 for manufacturing an optical recording medium 12 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

この反射型ホログラム形成光学系10は、レーザビームを出射する外部共振型LD(以下ECLD)13と、このECLD13から出射されたレーザビームを略円形にビーム整形するアナモリフィックプリズム14と、光アイソレータ15と、光シャッター16と、光シャッター16を通過したレーザビームのビームプロファイルを改良すると共にビーム径を絞るための、レンズ対17A、17B、その間のピンホール17Cからなる空間フィルタ17と、ミラー18と、このミラー18によって反射されたレーザビームの位相をシフトして、s偏光とする1/2波長板19と、このs偏光ビームを2光束に分割するビームスプリッタ20と、ビームスプリッタ20を透過したs偏光ビームをサンプルホルダー21に保持された光記録媒体(以下、ホログラム形成前の光記録媒体をサンプルと称する)12に向けて反射するミラー22Aと、ビームスプリッタ20における反射光を、サンプルホルダー21の光記録媒体12に向けて前記と反対方向から入射するように反射するミラー22Bと、サンプルホルダー21とミラー22A及び22Bそれぞれの間に配置された2つのアパーチャ23A、23Bと、を備えて構成されている。   The reflection hologram forming optical system 10 includes an external resonance LD (hereinafter referred to as ECLD) 13 that emits a laser beam, an anamorphic prism 14 that shapes the laser beam emitted from the ECLD 13 into a substantially circular shape, and an optical isolator 15. An optical shutter 16, a spatial filter 17 comprising a lens pair 17A, 17B, and a pinhole 17C therebetween for improving the beam profile of the laser beam that has passed through the optical shutter 16 and reducing the beam diameter; The half-wave plate 19 that shifts the phase of the laser beam reflected by the mirror 18 to be s-polarized light, the beam splitter 20 that splits the s-polarized beam into two light beams, and the beam splitter 20 are transmitted. An optical recording medium in which the s-polarized beam is held by the sample holder 21 ( The optical recording medium before hologram formation is referred to as a sample below) and the reflected light from the beam splitter 20 is incident on the optical recording medium 12 of the sample holder 21 from the opposite direction. In this way, the mirror 22B is configured to reflect, and the sample holder 21 and two apertures 23A and 23B disposed between the mirrors 22A and 22B, respectively.

前記ビームスプリッタ20とミラー22A、22Bとは、ビームスプリッタ20から分割された2つの偏光ビームの、サンプルホルダー21までの光路長が等しく、且つ、2つの偏光ビームが情報記録層12F内を相互に反対方向から貫通するように設定されている。又、2つの偏光ビームの光路は、情報記録層12Fの表面及び裏面の両面(図3において上下の両面)、又は、サンプル12の上下両面と直交する媒体法線VLに対して、相互に上下対称となる角度θで交わるようにされている。   The beam splitter 20 and the mirrors 22A and 22B have the same optical path length to the sample holder 21 of the two polarized beams split from the beam splitter 20, and the two polarized beams mutually pass through the information recording layer 12F. It is set to penetrate from the opposite direction. The optical paths of the two polarized beams are above and below each other with respect to both the front and back surfaces of the information recording layer 12F (upper and lower surfaces in FIG. 3) or the medium normal VL perpendicular to the upper and lower surfaces of the sample 12. They are made to intersect at a symmetrical angle θ.

次に、図5に示される、反射型ホログラム測定光学系30について説明する。   Next, the reflection hologram measuring optical system 30 shown in FIG. 5 will be described.

この反射型ホログラム測定光学系30は、前記図3に示される反射型ホログラム形成光学系10に、一対の光検出器31A、31B、一対の偏光ビームスプリッタ32A、32B、一対の1/4波長板33A、33B、及び、遮蔽板34を加え、且つ、ミラー22Aを除外したものと同等である。なお、ミラー22Bの反射角度は、その反射レーザビームが光記録媒体12及び情報記録層12Fに対してその下面と垂直な媒体法線VLに沿って入射されるようになっている。   This reflection hologram measuring optical system 30 is different from the reflection hologram forming optical system 10 shown in FIG. 3 in that a pair of photodetectors 31A and 31B, a pair of polarizing beam splitters 32A and 32B, and a pair of quarter-wave plates. 33A, 33B and the shielding plate 34 are added, and the mirror 22A is excluded. The reflection angle of the mirror 22B is such that the reflected laser beam is incident on the optical recording medium 12 and the information recording layer 12F along a medium normal VL perpendicular to the lower surface thereof.

他の構成は反射型ホログラム形成光学系10の構成と同一であるので、同一構成部分には図3におけると同一符号を付することにより説明を省略するものとする。   Since other configurations are the same as those of the reflection hologram forming optical system 10, the same components as those in FIG.

この反射型ホログラム測定光学系30においては、ミラー22Aとアパーチャ23Aとの間に、偏光ビームスプリッタ32A、1/4波長板33Aがこの順で配置され、又、ミラー22Bとアパーチャ21Bとの間に、偏光ビームスプリッタ32B、1/4波長板33Bがこの順で配置され、光検出器31Aは、サンプルホルダー21方向からアパーチャ23Aを通って偏光ビームスプリッタ32Aに入射し、ここで反射されたレーザビームを受光するようにされている。   In the reflection hologram measuring optical system 30, a polarizing beam splitter 32A and a quarter-wave plate 33A are arranged in this order between the mirror 22A and the aperture 23A, and between the mirror 22B and the aperture 21B. The polarizing beam splitter 32B and the quarter wavelength plate 33B are arranged in this order, and the photodetector 31A enters the polarizing beam splitter 32A from the direction of the sample holder 21 through the aperture 23A, and is reflected by the laser beam. It is supposed to receive light.

又、光検出器31Bは、ミラー22Bにおいて、サンプルホルダー21方向に反射されたレーザビームの、偏光ビームスプリッタ32Bにおける反射光を受光するようにされている。   The photodetector 31B receives the reflected light from the polarization beam splitter 32B of the laser beam reflected in the direction of the sample holder 21 by the mirror 22B.

次に、図6に示される、光記録媒体12のための記録再生光学系40について説明する。   Next, the recording / reproducing optical system 40 for the optical recording medium 12 shown in FIG. 6 will be described.

この記録再生光学系40は、波長405nmのブルーレーザを出射するレーザダイオード42と、前記反射型ホログラムが形成された光記録媒体12との間に、コリメータレンズ43、1/2波長板44、偏光ビームスプリッタ45、1/4波長板46、対物レンズ48をこの順で配置すると共に、偏光ビームスプリッタ45に戻った光記録媒体12からの反射光を集光させる集光レンズ50、集光レンズ50からの光ビームの直径を0.2mmに絞るピンホール52、及び、該ビーム径が絞られたレーザビームを受光する光検出器54、を備えて構成されている。   The recording / reproducing optical system 40 includes a collimator lens 43, a half-wave plate 44, a polarized light between a laser diode 42 that emits a blue laser having a wavelength of 405 nm and the optical recording medium 12 on which the reflection hologram is formed. The beam splitter 45, the quarter wavelength plate 46, and the objective lens 48 are arranged in this order, and the condensing lens 50 and the condensing lens 50 collect the reflected light from the optical recording medium 12 that has returned to the polarizing beam splitter 45. Are provided with a pinhole 52 for reducing the diameter of the light beam from 0.2 to 0.2 mm, and a photodetector 54 for receiving the laser beam with the reduced beam diameter.

この記録再生光学系40において、前記レーザダイオード42から出射した拡散光であるレーザビームは、コリメータレンズ43により平行光とされ、更に1/2波長板44によりp偏光とされる。   In this recording / reproducing optical system 40, the laser beam, which is the diffused light emitted from the laser diode 42, is converted into parallel light by the collimator lens 43 and further converted into p-polarized light by the half-wave plate 44.

このp偏光であるレーザビームは、偏光ビームスプリッタ45を通過し、1/4波長板46によって円偏光にされ、対物レンズ48により、光記録媒体12中に集光される。その集束光は、光記録媒体12中に形成された反射型ホログラムを局所的に変性させる。   This p-polarized laser beam passes through the polarization beam splitter 45, is circularly polarized by the quarter-wave plate 46, and is condensed in the optical recording medium 12 by the objective lens 48. The focused light locally denatures the reflection hologram formed in the optical recording medium 12.

再生は、記録波長と同一波長の再生用レーザビームを用いる。再生用レーザビームは、記録の場合と同様に、円偏光が対物レンズ48により光記録媒体12中に集光され、その集束光は、フォーカス点近傍で平行光となり、反射型ホログラムと干渉して、反射光(回折光)を生成する。   For reproduction, a reproducing laser beam having the same wavelength as the recording wavelength is used. As in the case of recording, the reproduction laser beam is focused on circularly polarized light in the optical recording medium 12 by the objective lens 48, and the focused light becomes parallel light near the focus point and interferes with the reflection hologram. To generate reflected light (diffracted light).

この反射光は、対物レンズ48、1/4波長板46を前記と逆方向に通過し、s偏光となって、偏光ビームスプリッタ45において90°反射され、集光レンズ50に集光されてから、ピンホール52を通過してビーム径が絞られてから、光検出器54において検出される。   The reflected light passes through the objective lens 48 and the quarter-wave plate 46 in the opposite direction, becomes s-polarized light, is reflected by 90 ° at the polarization beam splitter 45, and is collected by the condenser lens 50. The beam diameter is narrowed after passing through the pinhole 52, and then detected by the photodetector 54.

ここで、光記録媒体12中で、入射レーザビームがフォーカス点近傍で平行光となる領域は、波長λ、対物レンズの開口数NA、ホログラム媒体の屈折率nから、集光幅w=λ/NA、集光深さL=4λn/NAで表わされる。 Here, in the optical recording medium 12, the region in which the incident laser beam becomes parallel light near the focus point is based on the wavelength λ, the numerical aperture NA of the objective lens, and the refractive index n of the hologram medium. NA, the light collection depth L = 4λn / NA 2 .

従って、λ=405nm、NA=0.85、ホログラム媒体の屈折率n=1.62としたとき、集光幅はw=0.48μm、集光深さはL=3.6μmとなり、この領域の反射型ホログラム層からの反射光が検出可能である。なお、光検出器54の直前に設けられたピンホール52は、フォーカス位置にある反射型ホログラム層以外からの反射光(迷光)を遮断するためである。   Therefore, when λ = 405 nm, NA = 0.85, and the refractive index n = 1.62 of the hologram medium, the light collection width is w = 0.48 μm and the light collection depth is L = 3.6 μm. The reflected light from the reflective hologram layer can be detected. The pinhole 52 provided immediately before the photodetector 54 is for blocking the reflected light (stray light) from other than the reflective hologram layer at the focus position.

次に、図3に示される反射型ホログラム形成光学系10によってサンプル12に干渉縞パターンである反射型ホログラム層を形成し、この反射型ホログラム層を、図5に示される反射型ホログラム測定光学系30によってホログラム反射率(回折効率)を確認する過程について説明する。   Next, a reflection hologram layer that is an interference fringe pattern is formed on the sample 12 by the reflection hologram forming optical system 10 shown in FIG. 3, and this reflection hologram layer is used as the reflection hologram measuring optical system shown in FIG. The process of confirming the hologram reflectance (diffraction efficiency) by 30 will be described.

実施例1では、ホログラム記録材料を次のように作成した。   In Example 1, a hologram recording material was prepared as follows.

有機金属微粒子材料の合成;
テトラ−n−ブトキシチタン、Ti(OC;(株)高純度化学研究所製)3.65gと、2−エチル−1.3−へキサンジオール(東京化学工業(株)製)3.1gとを、n−ブタノール溶媒1ml中で室温にて混合し、10分間攪拌した。Ti(OC)4/2−エチル−1.3−へキサンニオール=1/2(モル比)の反応液に、ジフェニルジメトキシシラン(信越化学工業(株)製、LS−5300)2.6gを加え、金属アルコキシド溶液とした。Ti/Si=1/2(モル比)である。
Synthesis of organometallic fine particle materials;
Tetra-n-butoxytitanium, Ti (OC 4 H 9 ) 4 ; 3.65 g (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and 2-ethyl-1.3-hexanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 3.1 g) was mixed in 1 ml of n-butanol solvent at room temperature and stirred for 10 minutes. Diphenyldimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., LS-5300) was added to a reaction solution of Ti (OC 4 H 9 ) 4 / 2-ethyl-1.3-hexaneniol = 1/2 (molar ratio). 6 g was added to obtain a metal alkoxide solution. Ti / Si = 1/2 (molar ratio).

水0.2ml、2N塩酸水溶液0.08ml、及び、ブタノール溶媒1mlからなる溶液を、前記金属アイコキシド溶液に攪拌しながら、室温で滴下し、1時間攪拌を続けて加水分解反応及び縮合反応を行なった。これによって、ゲル溶液を得た。   A solution consisting of 0.2 ml of water, 0.08 ml of 2N hydrochloric acid solution and 1 ml of butanol solvent was added dropwise to the metal icooxide solution at room temperature while stirring, and the mixture was stirred for 1 hour to conduct hydrolysis reaction and condensation reaction. It was. Thereby, a gel solution was obtained.

光重合性モノマー;
光重合性化合物として、ポリエチレングリコールジアクリルレート(東亜合成(株)製、アロニックスM−245)100重量部に、光重合開始剤としてイルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)3重量部と、光増感剤としてチオキサンテン−9−オン0.2重量部とを加え、光重合性化合物を含む混合物とした。
Photopolymerizable monomer;
As a photopolymerizable compound, 100 parts by weight of polyethylene glycol diacrylate (Aronix M-245, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and 3 parts by weight of Irgacure 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals) as a photopolymerization initiator And 0.2 parts by weight of thioxanthen-9-one as a photosensitizer was added to obtain a mixture containing a photopolymerizable compound.

ホログラム記録材料溶液;
有機金属マトリックス材料(不揮発分としての)の割合が80重量部、光重合性化合物の割合が20重量部となるように、前記ゾル溶液と光重合性化合物の混合物とを室温にて混合し、遮光した状態で更に1時間、加水分解及び縮合反応を十分に進行させて、フォトポリマーであるホログラム記録材料溶液を得た。
Hologram recording material solution;
The sol solution and the mixture of the photopolymerizable compound are mixed at room temperature so that the ratio of the organometallic matrix material (as a nonvolatile component) is 80 parts by weight and the ratio of the photopolymerizable compound is 20 parts by weight, The hydrolysis and condensation reaction was further allowed to proceed for another hour in the light-shielded state to obtain a hologram recording material solution as a photopolymer.

ホログラム基板の構成;
直径120mm、厚さ1mmのガラスディスク基板12A上に、図4に示されるように、2P工法により、トラックピッチ0.74μmのグルーブ12Bを形成した。この上に、スパッタリングにより、ダイクロイック膜12Cを成膜した。
Configuration of hologram substrate;
A groove 12B having a track pitch of 0.74 μm was formed on a glass disk substrate 12A having a diameter of 120 mm and a thickness of 1 mm by a 2P method as shown in FIG. A dichroic film 12C was formed thereon by sputtering.

ダイクロイック膜12Cは、窒化ケイ素80nm/酸化ケイ素110nm/窒化ケイ素80nm/酸化ケイ素110nm/窒化ケイ素80nmで積層した。   The dichroic film 12C was laminated with silicon nitride 80 nm / silicon oxide 110 nm / silicon nitride 80 nm / silicon oxide 110 nm / silicon nitride 80 nm.

サンプルの構成;
上記の、グルーブ12Bを形成し、ダイクロイック膜12Cを成膜してなるガラスディスク基板12Aに、厚み450μmのガラス基板12EをUV接着剤(接着層12D)を用いて貼り合わせ、上記ホログラム記録材料溶液をスピンコート法により塗布して、80℃で24時間乾燥し溶媒を揮発させて、乾燥膜厚20μmのホログラム記録材料層(情報記録層12F)を得た。
Sample composition;
A glass substrate 12A having a groove 12B and a dichroic film 12C formed thereon is bonded to a glass substrate 12E having a thickness of 450 μm using a UV adhesive (adhesive layer 12D), and the hologram recording material solution Was applied at a temperature of 80 ° C. for 24 hours to evaporate the solvent, thereby obtaining a hologram recording material layer (information recording layer 12F) having a dry film thickness of 20 μm.

この上に、厚さ100μmのポリカーボネートシートからなるカバー層12Gで被覆し、反射型ホログラム層の形成前の光記録媒体(サンプル)を得た。   This was covered with a cover layer 12G made of a polycarbonate sheet having a thickness of 100 μm to obtain an optical recording medium (sample) before formation of the reflective hologram layer.

反射型ホログラム層の形成;
図3に示される反射型ホログラム形成光学系10におけるサンプルホルダー21に上記サンプル12をセットして、反射型ホログラムの形成を行なう。
Formation of a reflective hologram layer;
The sample 12 is set on the sample holder 21 in the reflection hologram forming optical system 10 shown in FIG. 3 to form a reflection hologram.

反射型ホログラム形成光学系10において、ECLD13は、波長405nmのp偏光のレーザビームを出射し、空間フィルタ17において、レーザビームはビームプロファイルが改良されると共にビーム径が約10mmに拡大される。レーザビームはミラー18によって反射され、1/2波長板19においてs偏光とされ、次いでビームスプリッタ20により透過光及び反射光の2つの光束に分割される。これらの2光束は、それぞれミラー22A及び22Bにおいて反射されて、アパーチャ23A及び23Bにより直径4mmのビーム径に絞られて、サンプルホルダー21にセットされたサンプル12の情報記録層12F中でお互いに干渉することによって、干渉縞のパターンからなる反射型ホログラム層を形成する。   In the reflection hologram forming optical system 10, the ECLD 13 emits a p-polarized laser beam having a wavelength of 405 nm. In the spatial filter 17, the beam profile is improved and the beam diameter is expanded to about 10 mm. The laser beam is reflected by the mirror 18, converted to s-polarized light by the half-wave plate 19, and then split by the beam splitter 20 into two beams of transmitted light and reflected light. These two light beams are respectively reflected by the mirrors 22A and 22B, are narrowed down to a beam diameter of 4 mm by the apertures 23A and 23B, and interfere with each other in the information recording layer 12F of the sample 12 set in the sample holder 21. By doing so, a reflection type hologram layer having an interference fringe pattern is formed.

ここでは、ホログラム形成用のレーザパワーは、ホログラム媒体前面上でそれぞれ600μWで、60秒間の露光をした。その後に、中心波長400nmのLED光を照射して、ポストキュアを行ない、ホログラム材料の重合反応を完了させて、光記録媒体12を完成した。   Here, the laser power for forming the hologram was 600 μW on the front surface of the hologram medium, and exposure was performed for 60 seconds. Thereafter, LED light having a central wavelength of 400 nm was irradiated, post-curing was performed, and the polymerization reaction of the hologram material was completed, whereby the optical recording medium 12 was completed.

なお、サンプル12に上下から入射するs偏光ビームの媒体法線VLに対する角度θを0°から8°まで1°ずつ変化させた9種類の光記録媒体12を形成した。   Nine types of optical recording media 12 were formed in which the angle θ of the s-polarized beam incident on the sample 12 with respect to the medium normal VL was changed by 1 ° from 0 ° to 8 °.

これらの反射型ホログラム層を有する光記録媒体12を、反射型ホログラム測定光学系30におけるサンプルホルダー21に順次セットして、波長405nmのレーザビームにより反射型ホログラムの再生をしたところ、図7に示されるように、θ=0°〜8°での反射率を観測した。   The optical recording medium 12 having these reflection hologram layers is sequentially set on the sample holder 21 in the reflection hologram measurement optical system 30 and the reflection hologram is reproduced by a laser beam having a wavelength of 405 nm. As shown, the reflectance at θ = 0 ° to 8 ° was observed.

図7から、θ=5°のとき最大反射率を示していることが分かる。この最大反射率を示す角度θでホログラムを形成すると、干渉縞の間隔Dpは、最適干渉縞間隔となる。   From FIG. 7, it can be seen that the maximum reflectance is shown when θ = 5 °. When a hologram is formed at an angle θ indicating the maximum reflectance, the interference fringe spacing Dp becomes the optimum interference fringe spacing.

これは、記録収縮により干渉縞間隔が記録時の最適干渉縞間隔Λよりも小さくなってしまうので、予めΛ>Dpmaxとしておいて、記録収縮が生じた後に干渉縞間隔がDpmaxとなるようにするのがよい。(4)式からθが大きいほど干渉縞間隔が大きくなるので、θ≧5°とする必要があり、記録収縮率をαとしたときΛ×(1−α)=Dpmaxとするのが好ましい。実施例ではθ≧5°の範囲で、θ=6°とした。θ=5°でも記録マーク隣接部の反射率増加が抑制されるが、干渉縞分布としては約半分がDp<Dpmaxとなることから、Dp<Dpmaxとなる分布を減らし且つ反射率を確保するために、媒体法線からの傾き角度θ=6°でレーザビームをホログラム材料に照射して反射型ホログラムを形成した光記録媒体12を選んで次のように記録再生をした。   This is because the interference fringe interval becomes smaller than the optimum interference fringe interval Λ at the time of recording due to recording contraction, so that Λ> Dpmax is set in advance so that the interference fringe interval becomes Dpmax after recording contraction occurs. It is good. Since the interference fringe interval becomes larger as θ becomes larger from the equation (4), θ ≧ 5 ° needs to be set, and it is preferable that Λ × (1−α) = Dpmax when the recording shrinkage rate is α. In the embodiment, θ = 6 ° in the range of θ ≧ 5 °. Even when θ = 5 °, an increase in the reflectance of the recording mark adjacent portion is suppressed, but about half of the interference fringe distribution is Dp <Dpmax, so that the distribution of Dp <Dpmax is reduced and the reflectance is secured. The optical recording medium 12 on which a reflection hologram was formed by irradiating the hologram material with a laser beam at an inclination angle θ = 6 ° from the medium normal was recorded and reproduced as follows.

上記の光記録媒体12を、図6に示される記録再生光学系40において、符号12で示される光記録媒体の位置に設置し、光記録媒体12を停止した状態でレーザダイオード42からブルーレーザを照射した。   In the recording / reproducing optical system 40 shown in FIG. 6, the optical recording medium 12 is placed at the position of the optical recording medium indicated by reference numeral 12, and the blue laser is emitted from the laser diode 42 with the optical recording medium 12 stopped. Irradiated.

次に、上記照射した位置を中心に光記録媒体12を回転させて反射率の変動を観測した。図8は、図10と同様のグラフであり、記録再生光学系40により記録再生した場合の再生信号における反射率変動プロファイルを示す。   Next, the optical recording medium 12 was rotated around the irradiated position, and the change in reflectance was observed. FIG. 8 is a graph similar to FIG. 10, and shows a reflectance fluctuation profile in a reproduction signal when recording / reproduction is performed by the recording / reproduction optical system 40.

図8から、Dp≧Dpmaxを満たす媒体は、照射中心の両側に隣接する位置での反射率増加が無く、良好な記録信号プロファイルが得られたことが分かる。   From FIG. 8, it can be seen that the medium satisfying Dp ≧ Dpmax has no increase in reflectivity at positions adjacent to both sides of the irradiation center, and a good recording signal profile is obtained.

なお、上記実施例1においては、共にs偏光の2光束のレーザビームの干渉によって反射ホログラムを形成しているが、本発明はこれに限定されるものでなく、2光束を共にp偏光としても良く、又、円偏光としても良い。p偏光の場合は、図3における1/2波長板19によるビーム偏光方向をp偏光にすれば良い。またθは6°に限定されるものでなく、図7からも分かるように、反射率が0.16以上となる角度から記録収縮を考慮して5°≦θ≦7.5°としてもよい。   In the first embodiment, the reflection hologram is formed by the interference of the two s-polarized laser beams. However, the present invention is not limited to this, and both the two beams may be p-polarized. Alternatively, circularly polarized light may be used. In the case of p-polarized light, the beam polarization direction by the half-wave plate 19 in FIG. Further, θ is not limited to 6 °, and as can be seen from FIG. 7, 5 ° ≦ θ ≦ 7.5 ° may be set in consideration of recording shrinkage from an angle at which the reflectance is 0.16 or more. .

図9に、2光束を共に円偏光ビームとした場合の反射型ホログラム形成光学系70を示す。   FIG. 9 shows a reflection hologram forming optical system 70 in which two light beams are both circularly polarized beams.

この反射型ホログラム形成光学系70は、図5に示される反射型ホログラム測定光学系30の一部を変えて用いるものであり、図5の構成要素と同一構成要素については、図5と同一符号を付することで説明を省略する。   This reflection hologram forming optical system 70 is used by changing a part of the reflection hologram measuring optical system 30 shown in FIG. 5, and the same components as those in FIG. The description is omitted by attaching.

この反射型ホログラム形成光学系70は、図5に示される反射型ホログラム測定光学系30における、遮蔽版34を省略すると共に、ビームスプリッタ20を透過したレーザビームを反射して、偏光ビームスプリッタ32Aを透過してサンプルホルダー21内の光記録媒体12に、ミラー22Bと反対側から入射するようにした点において構成上異なる。   The reflection type hologram forming optical system 70 omits the shielding plate 34 in the reflection type hologram measuring optical system 30 shown in FIG. 5 and reflects the laser beam transmitted through the beam splitter 20 so that the polarizing beam splitter 32A is provided. The structure differs in that it is transmitted and incident on the optical recording medium 12 in the sample holder 21 from the side opposite to the mirror 22B.

又、ミラー22A及び22Bからの反射光が光記録媒体12に入射する際に、媒体法線VLに対して角度θで入射する点においても、反射型ホログラム測定光学系30と相違する。   Further, when the reflected light from the mirrors 22A and 22B is incident on the optical recording medium 12, it is different from the reflective hologram measuring optical system 30 in that it is incident at an angle θ with respect to the medium normal VL.

上記反射型ホログラム形成光学系70においては、レーザダイオード13から出射されたレーザビームが、1/2波長板19においてp偏光レーザビームとされ、このp偏光レーザビームは、ビームスプリッタ20において反射光と透過光の2光束に分割される。   In the reflection type hologram forming optical system 70, the laser beam emitted from the laser diode 13 is converted into a p-polarized laser beam in the half-wave plate 19, and this p-polarized laser beam is reflected by the beam splitter 20 as reflected light. It is divided into two luminous fluxes of transmitted light.

この2光束の偏光レーザビームは、それぞれミラー22A、22Bで反射された後、偏光ビームスプリッタ32A、32Bをそれぞれ透過して、1/4波長板33A、33Bにおいて円偏光とされる。   The two polarized laser beams are reflected by the mirrors 22A and 22B, respectively, and then transmitted through the polarization beam splitters 32A and 32B, respectively, to be circularly polarized by the quarter-wave plates 33A and 33B.

次に、円偏光となったレーザビームは、図において上下から光記録媒体12に入射し、ホログラム材料層内で相互に干渉して反射型ホログラム層を形成する。   Next, the circularly polarized laser beams are incident on the optical recording medium 12 from above and below in the drawing, and interfere with each other in the hologram material layer to form a reflective hologram layer.

本発明は、簡単な構成で、記録収縮を生じるホログラム材料層に、記録レーザビームと同一波長の再生レーザビームによって再生しても、再生効率が低下しないように干渉縞を形成することができる。   According to the present invention, interference fringes can be formed on a hologram material layer that causes recording contraction with a simple configuration so that the reproduction efficiency does not decrease even when reproduction is performed with a reproduction laser beam having the same wavelength as the recording laser beam.

10、70…反射型ホログラム形成光学系
12…光記録媒体
12A…ガラスディスク基板
12B…グルーブ
12C…ダイクロイック膜
12E…ガラス基板
12F…情報記録層
12G…カバー層
12H…反射型ホログラム層
13…外部共振型LD(ECLD)
30…反射型ホログラム測定光学系
40…記録再生光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,70 ... Reflection type hologram formation optical system 12 ... Optical recording medium 12A ... Glass disk substrate 12B ... Groove 12C ... Dichroic film 12E ... Glass substrate 12F ... Information recording layer 12G ... Cover layer 12H ... Reflective hologram layer 13 ... External resonance Type LD (ECLD)
30 ... Reflective hologram measuring optical system 40 ... Recording / reproducing optical system

Claims (4)

ホログラム記録材料への2光束のレーザビーム照射による干渉縞のパターンが形成された情報記録層を有する光記録媒体であって、
前記パターンにおける干渉縞間隔Dpが、前記情報記録層への再生用のレーザビームの照射時における前記干渉縞での回折効率が最大となる最適干渉縞間隔をDpmaxとしたとき、Dp≧Dpmaxとなるようにされていることを特徴とする光記録媒体。
An optical recording medium having an information recording layer on which an interference fringe pattern is formed by irradiating a hologram recording material with a two-beam laser beam,
The interference fringe interval Dp in the pattern is Dp ≧ Dpmax, where Dpmax is the optimum interference fringe interval at which the diffraction efficiency at the interference fringe is maximized when the information recording layer is irradiated with the reproducing laser beam. An optical recording medium characterized by being configured as described above.
請求項1において、
前記ホログラム材料の記録収縮率をαとしたとき、前記Dpは、記録時の干渉縞間隔Λ×(1−α)≧Dpmaxとなるようにされていることを特徴とする光記録媒体。
In claim 1,
An optical recording medium characterized in that when the recording shrinkage ratio of the hologram material is α, the Dp is set such that the interference fringe spacing Λ × (1−α) ≧ Dpmax at the time of recording.
請求項1又は2において、
前記干渉縞は、反射型ホログラムであることを特徴とする光記録媒体。
In claim 1 or 2,
The optical recording medium, wherein the interference fringes are reflection holograms.
ホログラム記録材料層に、その両側から対向して情報記録用レーザビームと同一波長の2光束のレーザビームを照射して前記ホログラム記録材料内に反射型ホログラムを形成する光記録媒体の製造方法であって、
前記ホログラム材料層の両面と直交する媒体法線に対して、前記2光束のレーザビームを、前記媒体法線に対して、前記ホログラム材料層の厚さ方向に対称となる等しい角度θで交わるように照射することを特徴とする光記録媒体の製造方法。
This is a method for manufacturing an optical recording medium in which a hologram recording material layer is irradiated with a two-beam laser beam having the same wavelength as the information recording laser beam facing from both sides to form a reflection hologram in the hologram recording material. And
The two laser beam beams intersect with the medium normal perpendicular to both surfaces of the hologram material layer at an equal angle θ symmetric with respect to the medium normal in the thickness direction of the hologram material layer. The method of manufacturing an optical recording medium, characterized in that
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