JP2010211844A - Recording and reproducing device for two-photon absorption recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非共鳴同時2光子吸収を利用して情報を記録することが可能な2光子吸収材料記録媒体への情報記録および情報読出しを行うための記録再生装置に関するものである。 The present invention relates to a recording / reproducing apparatus for recording and reading information on a two-photon absorption material recording medium capable of recording information using non-resonant simultaneous two-photon absorption.
近年、有機化合物の非線形光学特性の中でも3次の非線形光学効果が注目されており、その中でも特に、非共鳴同時2光子吸収が注目を集めている。同時2光子吸収とは、化合物が2つの光子を同時に吸収して励起される現象であり、そのうち、化合物の(線形)吸収帯が存在しないエネルギー領域で2光子の吸収が起こる場合を非共鳴同時2光子吸収という。なお、本明細書においては、以下の記述において特に明記しなくても「2光子吸収」とは「非共鳴同時2光子吸収」を指すものとする。
ある種の高分子は、2光子吸収で励起した後に、分子構造を変化させたり、蛍光を発するようになったりする。現在、こうした高分子を記録材料に用いることで、記録層の総数が数十〜百にもなる多層光ディスクを実現する研究が進んでいる。
In recent years, among the nonlinear optical characteristics of organic compounds, the third-order nonlinear optical effect has attracted attention, and among them, non-resonant simultaneous two-photon absorption has attracted attention. Simultaneous two-photon absorption is a phenomenon in which a compound is excited by absorbing two photons at the same time. Of these, two-photon absorption occurs in an energy region where there is no (linear) absorption band of the compound. This is called two-photon absorption. In the present specification, “two-photon absorption” refers to “non-resonant simultaneous two-photon absorption” even if not specified in the following description.
Some types of polymers change their molecular structure or become fluorescent after being excited by two-photon absorption. At present, research is progressing to realize a multilayer optical disk in which the total number of recording layers is several tens to hundreds by using such a polymer as a recording material.
2光子吸収の効率は印加する光電場の2乗に比例する(2光子吸収の2乗特性)。このため、2次元平面にレーザを照射した場合においては、レーザスポットの中心部の電界強度の高い位置のみで2光子吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では2光子吸収は全く起こらない。同様に、3次元空間においては、レーザ光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ2光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために2光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる線形吸収に比べて、非共鳴2光子吸収では、この2乗特性に由来して空間内部の1点のみで励起が起こるため、空間分解能が著しく向上する。すなわち、2光子吸収材料は、2光子吸収を生じさせる範囲を、レーザ光の焦点の狭い範囲に限定できる。 The efficiency of two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (square characteristic of two-photon absorption). For this reason, when a laser is irradiated on a two-dimensional plane, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high at the center of the laser spot, and no two-photon absorption occurs at a portion where the electric field strength is low in the peripheral portion. . Similarly, in the three-dimensional space, two-photon absorption occurs only in a region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and the two-photon absorption does not occur at all in a region outside the focal point because the electric field strength is weak. Absent. Compared with linear absorption where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, non-resonant two-photon absorption results in excitation at only one point inside the space due to this square characteristic. , The spatial resolution is significantly improved. That is, the two-photon absorption material can limit the range in which the two-photon absorption occurs to a narrow range of the focus of the laser beam.
従って、2光子吸収材料を用いた記録媒体においては、上下の記録層の間で干渉が起こりにくくなるため、層と層との間隔を狭めやすく、数十〜百の多層化が見込まれる。 Therefore, in a recording medium using a two-photon absorption material, interference does not easily occur between the upper and lower recording layers, so that the interval between the layers can be easily reduced, and tens to hundreds of layers are expected.
しかしながら、現状の2光子吸収材料の多くは2光子吸収効率が極めて低いため、従来の報告例では、情報書き込みを行うためのレーザ光源にはピークパワーの極めて高いTi:Sapphireレーザのような大型のモード同期超短パルス固体レーザが用いられており、これが実用の障害となっていた。 However, since many of the current two-photon absorption materials have extremely low two-photon absorption efficiency, in the conventional reports, a laser light source for writing information has a large peak power such as a Ti: Sapphire laser with extremely high peak power. Mode-locked ultrashort pulse solid-state lasers have been used, which has been a practical obstacle.
一方、上述のような2光子吸収材料を用いた記録媒体に対する情報記録および情報再生を行うための光記録再生装置が、特許文献1から4等に提案されている。
On the other hand,
特許文献1には、多層光ディスクの記録再生装置として、情報の読出しおよびサーボ取得のために使用する第1のレーザ光を出力する第1の光源と、書込みに使用するための第2のレーザ光を出力する第2の光源とを備え、読出しと書込みで異なる波長のレーザ光を用いることが提案されている。
In
なお、多層光ディスクのトラッキングサーボ方法としては、非特許文献1に、2光子吸収記録において、記録用光源とは別にサーボ用光源を設け、多層化された記録層の最深層に反射面が設けられた記録媒体を用い、サーボ用光源からのサーボ用レーザ光でエラー信号を取得する手法が記載されている。
As a tracking servo method for a multilayer optical disk, in Non-Patent
一方、特許文献2には、多光子吸収材料との組合せにおいて、情報記録を行うための光源として、1ps以下のパルス幅および1kHz以上の周波数のパルスレーザを発振する光源を備えた光記録再生装置が提案されており、特に、パルスレーザの波長は、多光子吸収材料の光吸収スペクトルの中心波長λaのn倍とすることについて開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses an optical recording / reproducing apparatus including a light source that oscillates a pulse laser having a pulse width of 1 ps or less and a frequency of 1 kHz or more as a light source for recording information in combination with a multiphoton absorption material. In particular, it is disclosed that the wavelength of the pulse laser is set to n times the center wavelength λa of the light absorption spectrum of the multiphoton absorption material.
さらに、特許文献3は、記録しきい値エネルギーが10nJ以下の記録材料(多光子吸収材料)を有する記録媒体に対して、1ps以下のパルス幅のレーザ光を用い、レーザ光を記録媒体に集光する対物レンズとして開口数NAが0.6以上のものを用いることが提案されている。
Further,
特許文献2および3では、具体的には中心波長800nm、パルス幅約100fs、繰り返し周波数80MHzのTi:Sapphire Laserであるスペクトラ・フィジックス社製のMaiTai(登録商標)を用いる例が挙げられている。
In
さて、既述のとおり、現状の2光子吸収材料の多くは2光子吸収効率が極めて低いため、極めて高いピークパワーのレーザ光を用いる必要がある。ピークパワーは、パルスエネルギーをパルス幅で除した値であり、パルスエネルギー一定の条件下では、パルス幅を短縮することでピークパワーを高めることが出来る。 As described above, since many of the current two-photon absorption materials have extremely low two-photon absorption efficiency, it is necessary to use laser light with extremely high peak power. The peak power is a value obtained by dividing the pulse energy by the pulse width. Under the condition where the pulse energy is constant, the peak power can be increased by shortening the pulse width.
一方、2光子吸収材料を用いた記録媒体に情報を記録する際の転送レート(書込み速度)はパルスレーザの繰り返し周波数およびピークパワーに依存する。すなわち、繰り返し周波数を高めることにより、1ビットを書き込むのに必要なレーザパルス数を、より短い時間内に材料に投入することが出来るため、転送レートを向上させるためには、より高い繰り返し周波数とすることが望まれる。しかしながら、同じ平均出力を維持したまま、繰り返し周波数を高めた場合、パルスエネルギーやピークパワーは低下するために、1ビットを書き込むのに必要なレーザパルス数が増えてしまい、転送レートの向上が十分に行えない恐れがある。従って、2光子吸収記録に十分なピークパワーを確保しつつ、より高い繰り返し周波数とすることが必要となる。 On the other hand, the transfer rate (write speed) when recording information on a recording medium using a two-photon absorption material depends on the repetition frequency and peak power of the pulse laser. That is, by increasing the repetition frequency, the number of laser pulses necessary for writing one bit can be input to the material in a shorter time. Therefore, in order to improve the transfer rate, a higher repetition frequency and It is desirable to do. However, if the repetition frequency is increased while maintaining the same average output, the pulse energy and peak power decrease, so the number of laser pulses required to write 1 bit increases and the transfer rate is sufficiently improved. There is a fear that it can not be done. Therefore, it is necessary to set a higher repetition frequency while ensuring a peak power sufficient for two-photon absorption recording.
現在開発されている2光子吸収材料の多くは、その吸収能力の指標である2光子吸収断面積が1〜100GM(Goeppert Mayer:1GM=1×10−50cm4・s・molecule-1・photon-1)程度であり、実用的な時間範囲(実用的な転送レート)でデータ記録を行うためには、ピークパワーが少なくとも100W以上、望ましくは1kW以上、繰り返し周波数が1GHz以上の超短パルスレーザ光が必要である。 Many of the two-photon absorption materials currently being developed have a two-photon absorption cross section of 1 to 100 GM (Goepper Mayer: 1GM = 1 × 10 −50 cm 4 · s · molecule-1 · photon, which is an index of the absorption capacity. In order to perform data recording within a practical time range (practical transfer rate), an ultrashort pulse laser having a peak power of at least 100 W, preferably at least 1 kW, and a repetition frequency of at least 1 GHz. I need light.
前述の通り、特許文献2、3等で例示されている光源では繰り返し周波数が80MHz程度であり、転送レートが十分でなく、またサイズ的にも十分に小型化できているとは言えない。さらに、非常に高価であることから、記録再生装置に実装するのは適さない。
As described above, in the light source exemplified in
ここで、超短パルスレーザ光を出力させる超短パルスレーザ光源の現状について説明する。まず、超短パルスレーザの動作を説明する。 Here, the current state of the ultrashort pulse laser light source that outputs the ultrashort pulse laser light will be described. First, the operation of the ultrashort pulse laser will be described.
超短パルスレーザは、モード同期と呼ばれる動作により超短パルスを発生している。モード同期は、簡単に言えば、レーザ発振の際、周波数領域で見ると多数の縦モードの位相が全て同期しており(相対位相差=0)、このため、縦モード間のマルチモード干渉により、時間領域では極めて短いパルスとなる現象である。 The ultrashort pulse laser generates an ultrashort pulse by an operation called mode synchronization. In simple terms, mode synchronization means that the phases of many longitudinal modes are all synchronized in the frequency domain during laser oscillation (relative phase difference = 0). Therefore, due to multimode interference between longitudinal modes. This is a phenomenon that results in a very short pulse in the time domain.
一般に、レーザ共振器を構成するミラーの一つに半導体可飽和吸収ミラー(Semiconductor Saturable Absorbing Mirror:SESAM)を用い、そのSESAMにおけるパルス急峻化の効果によりモード同期動作させることが行われている。さらに、フェムト秒領域では、パルスの持つスペクトル帯域が広いため、共振器内の光学部品(固体レーザ媒質、共振器ミラー等)を通過する際に被る正の群速度分散を補償することが必要である。 In general, a semiconductor saturable absorbing mirror (SESAM) is used as one of mirrors constituting a laser resonator, and a mode-synchronized operation is performed by the effect of pulse sharpening in the SESAM. Furthermore, in the femtosecond region, the pulse has a wide spectral band, so it is necessary to compensate for the positive group velocity dispersion experienced when passing through optical components (solid laser medium, resonator mirror, etc.) in the resonator. is there.
SESAMを共振器ミラーとして配置しモード同期を始動させ、共振器内を周回する光パルスによる自己位相変調効果と群速度分散の補償を共振器内で行うことで、フェムト秒領域のパルスを得る方法を特にソリトンモード同期と言う。この手法が、自己開始可能で、他の手法(Kerrレンズモード同期等)に比べアライメントずれに強い優れた実用手法として、広く採用されてきている。 A method of obtaining a pulse in the femtosecond region by arranging SESAM as a resonator mirror, starting mode synchronization, and performing compensation of self-phase modulation effect and group velocity dispersion by a light pulse circulating in the resonator in the resonator. This is especially called soliton mode synchronization. This method has been widely adopted as an excellent practical method that can be self-started and is more resistant to misalignment than other methods (such as Kerr lens mode synchronization).
ソリトンモード同期に限らず広くモード同期固体レーザとしては、従来、繰り返し周波数は80MHzに相当する共振器長2mクラスの大型のものが報告されてきた(例えば非特許文献2参照)。 As a mode-locked solid-state laser not limited to soliton mode-locking, a large laser having a resonator length of 2 m class corresponding to a repetition frequency of 80 MHz has been reported (for example, see Non-Patent Document 2).
繰り返し周波数PRFは、光速をC、共振器長をLcavとした場合にPRF=C/2Lcavで表わされ、Lcavが2mの場合、PRFは75MHzに相当する。大型の超短パルスレーザは、適度な繰返し周波数(50MHz〜100MHz)と比較的高いピークパワー(100kW〜1MW)を提供可能である。その反面、共振器の折り返しのためのミラー等が必要な上に共振器構造が複雑であるため、部品点数の増大、製造コストアップなど高コストになりがちである。さらに、大型なレーザでは一般的に出力の安定度が低いという問題がある。これは、装置が大型化すればするほど、共振器ミラーの僅かな機械的変動(位置ずれ)が、大きなビーム位置変動、ひいては出力変動を来すためである。従って、このような大型の超短パルスレーザは、定期的なミラーアライメントが前提の運用がなされており、例えば、毎日の運用時にミラーの最適調整が必要である。そこで、部品点数を少なくし小型化した、低コストかつ安定性の高いモード同期固体レーザが望まれる。 The repetition frequency PRF is represented by PRF = C / 2L cav when the speed of light is C and the resonator length is L cav . When L cav is 2 m, the PRF corresponds to 75 MHz. A large ultrashort pulse laser can provide a moderate repetition frequency (50 MHz to 100 MHz) and a relatively high peak power (100 kW to 1 MW). On the other hand, a mirror or the like for folding the resonator is required, and the resonator structure is complicated, which tends to increase the number of parts and increase the manufacturing cost. In addition, large lasers generally have a problem of low output stability. This is because, as the size of the apparatus increases, a slight mechanical fluctuation (positional deviation) of the resonator mirror causes a large beam position fluctuation and hence an output fluctuation. Therefore, such a large ultrashort pulse laser is operated on the premise of periodic mirror alignment. For example, the mirror needs to be optimally adjusted every day. Therefore, a low-cost and highly stable mode-locked solid-state laser with a reduced number of parts and reduced size is desired.
一方、直線型で小型の超短パルスレーザが特許文献4〜6において提案されている。具体的には、特許文献4には、固体レーザ媒質の一端面を曲率ミラーとし、この曲率ミラーと、固体レーザ媒質の他端面に配置されたSESAMとから共振器を構成することにより小型化したモード同期固体レーザが提案されており、特許文献5には、固体レーザ媒質に可飽和吸収ミラーをコーティング形成すると共に、負分散ミラーが出力ミラーを兼ねる構成とすることで光学部品を低減し小型化したモード同期固体レーザが提案されている。また、特許文献6には、負分散ミラーと、レーザ媒質に近接して配置されたSESAMとにより構成された直線型のモード同期固体レーザが提案されている。それぞれ、モード同期に必要な半導体可飽和吸収ミラー(SESAM)を共振器ミラーの一端として備えており、いずれも、SESAMとレーザ結晶を近接あるいは密着させ、SESAM上に共振器ウエストを持たせることで、SESAMとレーザ結晶の双方に別々に共振器スポットを形成する従来の場合に比べ、直線型で小型化が可能な構成例が挙げられている。 On the other hand, Patent Documents 4 to 6 propose linear and small ultrashort pulse lasers. Specifically, in Patent Document 4, one end surface of a solid-state laser medium is used as a curvature mirror, and the resonator is configured by using this curvature mirror and a SESAM disposed on the other end surface of the solid-state laser medium. A mode-locked solid-state laser has been proposed. In Patent Document 5, a saturable absorption mirror is formed on a solid-state laser medium, and a negative dispersion mirror is also used as an output mirror to reduce optical components and reduce the size. A mode-locked solid-state laser has been proposed. Patent Document 6 proposes a linear mode-locked solid-state laser composed of a negative dispersion mirror and a SESAM arranged close to the laser medium. Each is equipped with a semiconductor saturable absorption mirror (SESAM) necessary for mode locking as one end of the resonator mirror. In either case, SESAM and laser crystal are brought close to or in close contact with each other, and a resonator waist is provided on the SESAM. As compared with the conventional case in which resonator spots are separately formed on both the SESAM and the laser crystal, a configuration example that is linear and can be miniaturized is given.
特許文献4〜6においては、小型化したモード同期型固体レーザが提案されているが、特許文献4、5については、アイデアレベルに過ぎず、高い繰り返し周波数が得られるとされているが、平均出力やピークパワーについては何ら記載されておらず、2光子吸収記録再生装置において望ましい要件を十分に満たしているとは言えず、またいずれの文献においても、具体的な共振器ホルダーの構成や構造についての開示は無く、具体的にどのように実装すれば、小型・低コストで安定な超短パルスレーザが実現できるかについては十分に開示されていない。 In Patent Documents 4 to 6, a miniaturized mode-locked solid-state laser is proposed. However, Patent Documents 4 and 5 are only an idea level, and a high repetition frequency is obtained. There is no description about the output or peak power, and it cannot be said that the requirements desirable in the two-photon absorption recording / reproducing apparatus are sufficiently satisfied. Also, in any document, the specific configuration and structure of the resonator holder There is no disclosure about the above, and it is not fully disclosed how to implement a compact, low-cost and stable ultrashort pulse laser.
現在、市販されている小型なモード同期固体レーザとして、繰り返し周波数1GHz(共振器長150mm)を超えるものとしては、GigaOptics社、Gigajetシリーズがあるが、Ti:Sapphireベースであるために、グリーンレーザを励起光とする必要があり、励起光源として固体レーザ光源を必要とすることから、励起光源が大きく、結果として全体の構成が複雑になり、全体としては十分に小型であるとはいえず、また高価である。従って、2光子吸収記録媒体の記録再生装置に組み込むのに適するとは言えない。 There are GigaOptics and Gigajet series as small mode-locked solid-state lasers on the market that have a repetition frequency exceeding 1 GHz (resonator length 150 mm), but since they are based on Ti: Sapphire, green lasers are used. Since it is necessary to use excitation light and a solid-state laser light source is required as an excitation light source, the excitation light source is large, resulting in a complicated overall configuration, and it cannot be said that the overall structure is sufficiently small. Expensive. Therefore, it cannot be said that it is suitable for incorporation into a recording / reproducing apparatus for a two-photon absorption recording medium.
すなわち、現状では、光源性能(ピークパワー、繰り返し周波数、波長、パルス幅)に加え、サイズ・コスト・安定性について2光子吸収記録装置に組み込むに実用的と言える光源が開発されているとは言えない。 That is, at present, it can be said that a light source that can be said to be practical for incorporation into a two-photon absorption recording apparatus in terms of size, cost, and stability in addition to light source performance (peak power, repetition frequency, wavelength, pulse width) has been developed. Absent.
本願発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、2光子吸収記録媒体に対して高速、かつ安定に情報記録が可能な、実用的な記録再生装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a practical recording / reproducing apparatus capable of recording information on a two-photon absorption recording medium at high speed and stably. is there.
本発明の2光子吸収記録媒体記録再生装置は、2光子吸収記録媒体に対して、情報の記録および読出しを行う記録再生装置であって、
前記2光子吸収記録媒体に同時2光子吸収を誘起して、該2光子吸収記録媒体に情報を記録するための記録光として、繰り返し周波数1GHz以上、波長380nm〜550nm、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以下の超短パルスレーザ光を出力する超短パルスレーザ光源と、
前記2光子吸収記録媒体から情報を読み出すための読出光として、440nm〜660nmの波長域の連続発振光を出力する読出用レーザ光源と、
前記読出光が照射された前記2光子吸収記録媒体からの反射光もしくは蛍光を検出する検出手段とを備えていることを特徴とするものである。
The two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus of the present invention is a recording / reproducing apparatus for recording and reading information on a two-photon absorption recording medium,
As recording light for inducing simultaneous two-photon absorption in the two-photon absorption recording medium and recording information on the two-photon absorption recording medium, a repetition frequency of 1 GHz or more, a wavelength of 380 nm to 550 nm, a peak power of 100 W or more, a pulse width An ultrashort pulse laser light source that outputs an ultrashort pulse laser beam of 1 psec or less;
A reading laser light source that outputs continuous wave light in a wavelength region of 440 nm to 660 nm as reading light for reading information from the two-photon absorption recording medium;
And detecting means for detecting reflected light or fluorescence from the two-photon absorption recording medium irradiated with the reading light.
特に、超短パルスレーザ光源が、一端が半導体可飽和吸収ミラーにより構成されてなる共振器と、該共振器内に備えられた、希土類もしくは遷移金属が添加されている固体レーザ媒質と、該共振器内における群速度分散を制御するための負群速度分散補償素子と、前記固体レーザ媒質を励起する励起光を出力する励起光学系とを備え、ソリトンパルスレーザ光を発振するソリトンモード同期固体レーザと、該ソリトンモード同期固体レーザから発振された前記ソリトンパルスレーザ光を第2高調波に変換する非線形光学素子とを有してなるものであることが望ましい。 In particular, an ultrashort pulse laser light source includes a resonator having one end formed of a semiconductor saturable absorption mirror, a solid-state laser medium provided with a rare earth or a transition metal provided in the resonator, and the resonance A soliton mode-locked solid-state laser that oscillates soliton pulsed laser light, comprising a negative group velocity dispersion compensating element for controlling group velocity dispersion in the chamber, and a pumping optical system that outputs pumping light for pumping the solid-state laser medium And a non-linear optical element that converts the soliton pulsed laser light oscillated from the soliton mode-locked solid-state laser into a second harmonic.
前記超短パルスレーザ光源においては、共振器の共振器長が150mm以下であることが望ましく、さらには、75mm以下であることがより望ましい。 In the ultrashort pulse laser light source, the resonator length of the resonator is desirably 150 mm or less, and more desirably 75 mm or less.
前記超短パルスレーザ光源において、前記非線形光学素子としては、周期分極反転LiNbO3素子、周期分極反転LiTaO3素子および、周期分極反転KTiOPO4のうちのいずれが特に好適である。 In the ultrashort pulse laser light source, as the nonlinear optical element, any one of a periodically poled LiNbO 3 element, a periodically poled LiTaO 3 element, and a periodically poled KTiOPO 4 is particularly suitable.
前記超短パルスレーザ光源において、前記負群速度分散補償素子が、負分散ミラーであって、負分散量が−3000fs2以上かつ0fs2以下であり、透過率が0.1%以上かつ3%以下であることが望ましい。 In the ultrashort pulse laser light source, the negative group velocity dispersion compensating element is a negative dispersion mirror, the negative dispersion amount is −3000 fs 2 or more and 0 fs 2 or less, and the transmittance is 0.1% or more and 3%. The following is desirable.
前記超短パルスレーザ光源において、前記負群速度分散補償素子が、負分散ミラーであって、該負分散ミラーが前記共振器の他端を構成するものであり、該超短パルスレーザ光源が、前記共振器の一端を構成する前記半導体可飽和吸収ミラーと、該共振器の他端を構成する負分散ミラーとを直線上に保持する直線型共振器ホルダーを備えていることが望ましい。 In the ultrashort pulse laser light source, the negative group velocity dispersion compensation element is a negative dispersion mirror, and the negative dispersion mirror constitutes the other end of the resonator, and the ultrashort pulse laser light source comprises: It is desirable to provide a linear resonator holder that holds the semiconductor saturable absorption mirror constituting one end of the resonator and the negative dispersion mirror constituting the other end of the resonator in a straight line.
本発明の2光子吸収記録媒体記録再生装置においては、さらに、前記超短パルスレーザ光による前記2光子吸収記録媒体への情報の記録時に、該超短パルスレーザ光の前記2光子吸収記録媒体からの反射光を受光してサーボ信号を取得する記録時サーボ信号取得手段と、前記連続発振光による前記2光子吸収記録媒体からの情報の読出し時に、該連続発振光の前記2光子吸収記録媒体からの反射光もしくは蛍光を受光してサーボ信号を取得する読取り時サーボ信号取得手段とを備えていることが望ましい。 In the two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus of the present invention, when information is recorded on the two-photon absorption recording medium by the ultrashort pulse laser light, the ultrashort pulse laser light is recorded from the two-photon absorption recording medium. Servo signal acquisition means for recording to receive servo light by receiving reflected light from the two-photon absorption recording medium at the time of reading information from the two-photon absorption recording medium by the continuous wave light It is desirable to include a servo signal acquisition means at the time of reading that receives the reflected light or fluorescence of the light and acquires the servo signal.
本発明の2光子吸収記録媒体記録再生装置は、記録光の光源として、繰り返し周波数1GHz以上、波長380nm〜550nm、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以下の超短パルスレーザ光を出力する超短パルスレーザ光源を備えており、この波長域であれば、405nmで記録再生を行うBlu-rayディスク相当の面記録密度を実現できる。なお、記録光の波長は短いほど記録ビットが小さく出来るため、一面あたりのデータ量は高密度化できるため、この波長域よりもさらに短波長化することにより、高密度化出来る可能性はあるが、一方で、光学系が紫外対応を迫られ、一般的には石英ガラスでの構成になり、安価な光学部品が使用不可となるという問題があり好ましくない。 The two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus of the present invention outputs an ultrashort pulse laser beam as a recording light source that outputs an ultrashort pulse laser beam having a repetition frequency of 1 GHz or more, a wavelength of 380 nm to 550 nm, a peak power of 100 W or more, and a pulse width of 1 psec or less. A laser light source is provided, and in this wavelength range, a surface recording density equivalent to a Blu-ray disc that records and reproduces at 405 nm can be realized. In addition, since the recording bit can be made smaller as the wavelength of the recording light is shorter, the data amount per surface can be increased in density. Therefore, there is a possibility that the density can be increased by shortening the wavelength further than this wavelength range. On the other hand, the optical system is forced to cope with ultraviolet rays, and generally has a configuration made of quartz glass, which makes it impossible to use inexpensive optical components.
また、繰り返し周波数1GHz以上、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以超短パルスレーザ光を用いれば、極めて実用的な高い転送レートでの情報記録を実現することができる。 In addition, if a laser beam having a repetition frequency of 1 GHz or higher, a peak power of 100 W or higher, and a pulse width of 1 psec or shorter is used, information recording at a very practical high transfer rate can be realized.
超短パルスレーザ光源が、ソリトンパルスレーザ光を発振するソリトンモード同期固体レーザと、該ソリトンモード同期固体レーザから発振されたソリトンパルスレーザ光を第2高調波に変換する非線形光学素子とを有してなるものであれば、超短パルスレーザ光源を小型に構成することができ、安定かつコストを抑制した実用的な記録再生装置を構成することができる。なお、ソリトンモード同期固体レーザの共振器長がおよそ150mm以下、望ましくは75mm以下であれば、一体型共振器構造を採用でき、より安定度を高めることができる。 The ultrashort pulse laser light source has a soliton mode-locked solid-state laser that oscillates soliton pulse laser light, and a nonlinear optical element that converts the soliton-pulse laser light oscillated from the soliton mode-locked solid-state laser into a second harmonic. Therefore, the ultrashort pulse laser light source can be configured in a small size, and a practical recording / reproducing apparatus that is stable and cost-effective can be configured. If the resonator length of the soliton mode-locked solid-state laser is about 150 mm or less, preferably 75 mm or less, an integrated resonator structure can be adopted and the stability can be further improved.
以下、図面を参照して本発明の2光子吸収記録媒体の記録再生装置の実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a recording / reproducing apparatus for a two-photon absorption recording medium of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本実施形態の記録再生装置1の超短パルスレーザ光源103に備えられているソリトンモード同期固体レーザ10の一実施形態を詳細に説明する。
First, an embodiment of the soliton mode-locked solid-
図1Aは、本実施形態におけるソリトンモード同期固体レーザ10の概略平面図、図1Bは、図1Aのモード同期固体レーザ10の1B−1B断面図を示すものである。図示の通り、本実施形態のソリトンモード同期固体レーザ10は、励起光L0を共振器光軸に対して斜め方向から入力させる励起光学系13と、共振器光軸に対してブリュースタ角になるように共振器内に配置され、励起光学系13により入射された励起光L0を、固体レーザ媒質16に向けて反射すると共に、共振器内で共振する発振光Lを透過する、共振器内に配されたダイクロイックミラー18と、共振器の一端を構成するSESAM(半導体可飽和吸収ミラー)14と、共振器の他端を構成する出力ミラーを兼ねた負分散ミラー20と、このSESAM14および負分散ミラー20で構成される共振器の内部に配置された固体レーザ媒質16とから構成されている。
FIG. 1A is a schematic plan view of a soliton mode-locked solid-
ここで、励起光学系13は励起光L0を射出する半導体レーザ26と励起光L0を固体レーザ媒質上で収束させるためのセルフォックレンズ28を備えている。
Here, the excitation
以上の構成においては、励起光学系13により共振器光軸に対して斜めに入射された励起光L0がダイクロイックミラー18により反射されて固体レーザ媒質16に入力され、これによって固体レーザ媒質16が励起されて発生した光が共振器の作用で発振する。レーザ発振光(パルスレーザ光)Lは出力ミラー(負分散ミラー)20を一部透過し外部に出力される。本構成の装置においては、共振器内で共振するレーザ発振光LのビームウェストがSESAM14上にのみ形成されている。なお、固体レーザ媒質16とSESAM14とは、固体レーザ媒質16に発振光Lのビームウェストが形成されていなくても十分な発振を行うことができる程度に近接配置されている。
In the above configuration, the excitation light L 0 incident obliquely with respect to the resonator optical axis by the excitation
固体レーザ媒質16としては、760nm〜1100nm程度の範囲で発振波長を実現できる固体レーザ結晶のうち、対象とする記録媒体の特性に応じた発振波長を実現できる固体レーザ結晶を適宜選択して使用すればよい。具体的には、Yb:KGW(KGd(WO4)2)、Yb:KYW(KY(WO4)2)、Yb:YAG(Y3Al5O12)、Yb:Y2O3、Yb:Sc2O3、Yb:Lu2O3、Yb:GdCOB(Ca4GdO(BO3)3)、Yb:SYS(SrY4(SiO4)3)、Yb:BOYS(Sr3Y(BO3)3)、Yb:YVO4、Yb:GdVO4、Alexandrite(Cr:BeAl2O4)、Cr:LiSAF(LiSrAlF6)、Cr:LiSGAF(LiSrGaF6)、Cr:LiCAF(LiCaAlF6)、Cr:forsterite(Mg2SiO4)、Cr:YAG(Y3Al5O12)、Cr:Ca2GeO4、Ti:Al2O3、Nd:Glass、及びEr:Yb:Glassなどが挙げられる。なお、例えば、Yb:KYWにより1045nm、Yb:YAGにより1030nm〜1100nm、Yb:KGWにより1000nmあるいは1045nm、Yb:Y2O3により1075nm、Yb:Sc2O3により、1041nm、Nd:Glassにより1060nmのそれぞれ発振波長を得ることができる。またCr:LiSAF、Cr:LiCAF、アレキサンドライトなどを用いれば、760nm〜1000nmの発振波長を得ることができる。
As the solid-
また、固体レーザ媒質16の厚みと希土類の添加濃度は、励起光を十分に、例えば90%の効率で吸収することが出来るように設定する。
The thickness of the solid-
負分散ミラー20は、共振器内の群速度分散を補償し、かつ、共振器内の光パルスの高いピークパワーにより固体レーザ媒質16において生ずる自己位相変調による正のチャープも補償する役割を担う。分散量は動作条件にも依存するが、0〜−3000fsec2程度の範囲内の分散量であることが好ましい。なお、分散量は、共振器内の全体の群速度分散が0以下となるように設定する。また、負分散ミラー20の透過率Tは、ミラー設計により、例えば出力結合率をおよそ0.5〜3%程度の範囲内に設定することで、最適な出力取り出しが可能である。
The
負分散ミラー20の曲率半径は、共振器のガウスビーム伝搬設計により算出決定されるが、共振器スポット径(発振光のビームウェスト)を出来るだけ小さくするため、おおよそ共振器長と同程度の曲率半径を持たせ、ヘミスフェリカル型とすることが好適である。これにより、共振器スポットをおよそ50μm直径程度に抑えることができ、短共振器長化に伴うQスイッチ現象を回避することが出来る。また、これと同時に、励起光のスポット径との空間的な整合を良好に取ることが出来、高効率化が図れる。
The radius of curvature of the
ダイクロイックミラー18は、励起光Loの波長に対して高反射で、発振光Lの波長に対して低反射のコーティングが施されており、これにより高効率な励起及び低内部損失が実現される。
The
本実施形態のモード同期固体レーザ10は、パワー一定制御手段として、負分散ミラー20から出力された発振光Lの一部を反射するビームスプリッタ40、ビームスプリッタ40により反射された発振光Lの一部を受光するフォトダイオード42およびフォトダイオード42で検出される光強度が略一定となるように半導体レーザ26の出力を制御する制御部44とを備えている。
The mode-locked solid-
フォトダイオード42は、ビームスプリッタ40によって反射された光の強度を検出し、電気信号に変換して制御部44へ出力し、制御部44は、フォトダイオード42で検出される光強度が略一定となるように半導体レーザ26を制御するパワー一定制御を行う。これにより、モード同期固体レーザ10の平均出力を略一定に維持することができる。
The
半導体レーザ26およびセルフォックレンズ28からなる励起光学系13は、例えば銅から成る部材により構成された励起光学系ホルダー30上に例えば接着により固定されている。ダイクロイックミラー18は、ダイクロイックミラーホルダー32に固定され、このダイクロイックミラーホルダー32、SESAM14、負分散ミラー20および固体レーザ媒質16は、共振器ホルダー34に固定されている。また、ビームスプリッタ40およびフォトダイオード42は、制御系ホルダー35に固定されている。そして、これらのホルダー30、34、35は銅板36上に固定されており、この銅板36は、基板46上に配置されたペルチェ素子22上に固定されている。
The excitation
基板46は、該基板46に対して、上記ホルダー30、34、35およびそれらに固定された各部品を内包するように封止固定される蓋部材48と共に筐体を構成する。蓋部材48には、パルスレーザ光Lを外部に出力するための透過窓48Aが設けられている。筐体内部は、密閉されており、外界と遮断されている。蓋部材48の基板46への固定方法としては、例えばレーザ溶接や電気溶接等の溶接やシーム接合、半田付け、接着剤による接着等の種々公知の手法を用いることができる。
The
ペルチェ素子22はペルチェ駆動部24と共に温度調整手段を構成し、ペルチェ素子22がペルチェ駆動部24により駆動され、共振器ホルダー34及び励起光学系ホルダー30を温度調整するよう構成されている。
The
このように温度調整手段により、共振器ホルダー34を温度調整可能なため、外部環境の温度が変動したとしても、共振器は一定の温度に保たれ、共振器長の変動、ミラー等の各部材の位置変動を最小に抑制することができる。これにより、極めて出力の安定な超短パルスレーザ光を出力することができる。
As described above, since the temperature of the
また、同様に、温度調整手段により励起光学系ホルダー30を温度調整可能なため、半導体レーザ26の温度変動による波長変動や励起光学系13と共振器との相対位置の変動等を抑制することができる。
Similarly, since the temperature of the excitation
次に、共振器ホルダー34に対するレーザ構成部品の取り付け構造について説明する。図1Bに示すように、共振器ホルダー34は、基体部分34Cと、基体部分34C上に共振器軸方向に互いに離間して配設された固定部分34Aおよび34Bとを有し、それらの部分34A、34Bおよび34Cが一体的に形成され、全体として略U字型に形成されている。共振器ホルダー34は、熱伝導性と剛性の高い金属を使用することが好ましく、銅が好適である。さらに切削性を考慮すると、Teが添加された銅がより好ましい。
Next, a structure for attaching a laser component to the
共振器ホルダー34の固定部分34Aおよび38Bの外側面はそれぞれ共振器端を構成するSESAM14および負分散ミラー20が固定される取り付け面であり、この面は共振器軸に対して垂直である。この取り付け面間の距離は所望とする共振器長に応じて設定される。共振器長は、ホルダーが十分な精度で加工できる範囲でより短いことが好ましく、具体的には、温度変動による部材の機械的変動を考慮すると、共振器長は150mm以下、さらには75mm以下であることが好ましい。また、共振器長150mm以下とすることにより繰り返し周波数を1GHz以上、75mm以下とすることにより繰り返し周波数2GHz以上が実現できる。
The outer surfaces of the fixed
また、ホルダー34の固定部分34Aおよび34Bには、共振器内部で共振する光を通過させるための孔38A、38Bが形成されている。
Further, holes 38A and 38B for allowing light resonating inside the resonator to pass through are formed in the fixing
SESAM14および負分散ミラー20は、取り付け面にそれぞれ接着により固定される。SESAM14および負分散ミラー20は、図1Aに示すように、光が入射する光入射面のうち、光が入射する領域以外の部位に接着剤が塗布されて共振器ホルダー34の一方の端面および他方の端面に接着される。このようにSESAM14の光入射面が共振器ホルダー34の一端側に接着された構成とすることにより、SESAM14に生じる熱を効率よく排熱し、熱による歪みに伴う動作の不安定性を極力取り除くことができる。SESAM14および負分散ミラー20を共振器ホルダー34に接着する際の接着剤は、層厚が2μm以下で、かつ硬化率変化及び応力による層厚変化が1%以下である接着剤を用いることが好ましい。
The
固体レーザ媒質16は固定部分34AのSESAM取り付け面と対向する面に、その一面が接着により固定されている。固体レーザ媒質16は、光透過領域以外の部位に接着剤が塗布されて面に固定されている。SESAM14および負分散ミラー20と同様に、共振器ホルダー34に接着する際の接着剤は、層厚が2μm以下で、かつ硬化率変化及び応力による層厚変化が1%以下である接着剤を用いることが好ましい。なお、レーザ構成部品の共振器ホルダーへの接着による固定方法としては、特許第3378109号公報に記載されている方法を適用することが好ましい。
One surface of the solid-
このように、一つの共振器ホルダー34にSESAM14、固体レーザ媒質16、負分散ミラー20、及びダイクロイックミラーホルダー32などのレーザ構成部品が固定されているので、各部品用のホルダーを各々用意する必要がなく、簡単かつ小型な構成とすることができ、装置を低コストで作製することができる。
As described above, the laser component parts such as the
なお、本実施形態では、固体レーザ媒質16は、その光入射面及び光出射面が共振器軸に対して直交するように配置されている(図1A参照)が、共振器軸と直交する方向に対して数度(例えば2度〜5度)傾けて配置するようにしてもよい。これにより、共振器を周回している光パルスが、各光学部品の境界において残留反射する成分(サテライト成分)を抑制することが出来る。なお、これ以上傾けると、非点収差によりビーム形状が歪みを生じると同時に、結晶に施された無反射コートの反射率の角度依存性から、内部損失を被る場合がある。
In the present embodiment, the solid-
次に、上記一実施形態のモード同期固体レーザ10のレーザ構成部品についての具体的な構成例を説明する。
Next, a specific configuration example of the laser component of the mode-locked solid-
励起光学系13の半導体レーザ26としては、例えば波長980nm、エミッタ幅50μm、出力2Wの励起光を出力する半導体レーザを用いる。セルフォックレンズ28は、半導体レーザ26から出射された励起光を集光スポット径が略50μmφとなるように固体レーザに集光させるものである。
As the
固体レーザ媒質16として、厚みが1.5mm、Ybの添加濃度が5at%のYb:KYWを用いる。固体レーザ媒質16の両面は光学研磨され、発振光の波長1045nmおよび励起光の波長980nmに対し反射率が0.5%以下の反射防止コーティングが施されている。
As the solid-
SESAM14としては、変調深さ(ΔR)が0.6%、飽和フルーエンスが70μJ/cm2のものを用いる。
As the
負分散ミラー20は、分散量が−800fsec2、発振光の透過率が1.8%のものを用いる。また、ミラー面(凹面)の曲率半径は50mmである。
負分散ミラー20とSESAMとの距離、すなわち共振器長は50mmとする。すなわち、共振器長が50mmとなるように取り付け面間の距離が設定された共振器用ホルダーを用いる。
The
The distance between the
ダイクロイックミラー18は、励起光の波長に対して反射率が95%以上で、発振光の波長に対して反射率が0.2%以下のコーティングが施されており、これにより高効率な励起及び低内部損失が実現される。
The
本発明者は、上記構成例のモード同期固体レーザ10により、平均出力600mW、パルス幅200fsec、繰り返し周波数2.9GHz、ピークパワー1kWの超短パルスレーザ光を出力できることを確認した。
The inventor has confirmed that the mode-locked solid-
また、このモード同期固体レーザ10について以下の試験を行った。
In addition, the following test was performed on the mode-locked solid-
パワー一定制御をせず、外気温度を10℃〜45℃の範囲で変化させる温度サイクル試験を行った。温度制御手段による共振器の温度調整は行っている。この温度サイクル試験における出力変動は10%以下であった。 A temperature cycle test was performed in which the outside air temperature was changed in the range of 10 ° C. to 45 ° C. without constant power control. The temperature of the resonator is adjusted by the temperature control means. The output fluctuation in this temperature cycle test was 10% or less.
長期ランニング試験として、パワー一定制御をせず、3000h以上の経時試験を行った。この経時試験における出力変動は10%以下であった。なお、長期ランニング試験においては、温度制御手段による共振器の温度調整は行ったが、外気温度については温度調整をしていない。温度変動の幅は15℃程度であった。
また、同様に、長期ランニング試験として、パワー一定制御を行い、1000hの経時試験を行った。この経時試験における出力変動は±0.5%であった。パワー一定制御を行わない長期ランニング試験と比較して、出力の安定性が大きく向上することが確認できた。
As a long-term running test, a aging test of 3000 h or more was performed without constant power control. The output fluctuation in this aging test was 10% or less. In the long-term running test, the temperature of the resonator was adjusted by the temperature control means, but the outside air temperature was not adjusted. The range of temperature fluctuation was about 15 ° C.
Similarly, as a long-term running test, power constant control was performed and a time-lapse test for 1000 hours was performed. The output fluctuation in this aging test was ± 0.5%. Compared to the long-term running test without constant power control, it was confirmed that the output stability was greatly improved.
この試験結果から、パワー一定制御をしない状態での温度サイクル試験、および経時試験において10%以下という出力変動は、使用の度にアライメント調整を必要とする従来の大型のモード同期固体レーザと比較して、十分安定していると言える。さらにパワー一定制御を行うことにより、格段に高い安定性を達成することができることが明らかになった。 From this test result, the output fluctuation of 10% or less in the temperature cycle test without the constant power control and the aging test is compared with the conventional large mode-locked solid-state laser that requires alignment adjustment every time it is used. It can be said that it is sufficiently stable. Furthermore, it became clear that a much higher stability can be achieved by performing constant power control.
後記の本実施形態の記録再生装置の記録光源である超短パルスレーザ光源は、上記モード同期固体レーザ10と、非線形光学素子および集光レンズとを組合せて構成され、固体レーザ10から出力されたパルスレーザLの第2高調波を出力する。
An ultrashort pulse laser light source, which is a recording light source of the recording / reproducing apparatus of the present embodiment described later, is configured by combining the mode-locked solid-
上記構成例のモード同期固体レーザと組み合わせる非線形光学素子としては1045nmの基本波に対し分極反転周期が最適な値に設定された周期分極反転素子を用いる。具体的には、PPKTP(周期分極反転KTiOPO4)、PPLN(周期分極反転LiNbO3)、PPLT(周期分極反転LiTaO3)が好適であり、これらを用いた場合、超短パルスレーザ光源の出力として、平均出力120mW(変換効率20%)、ピークパワー100W以上の第2高調波(522nm)を実現できた。このときパルス幅は300〜500fsec程度であった。なお、素子の分極反転周期は、1045nmの基本波に対し最適な値に設定した。具体的には、PPKTPでおよそ8μm、PPLNで6μm、PPLTで7μmとした。素子長は3mmから5mmとし、モード同期固体レーザ10から出力された基本波を集光レンズにより素子端面に集光スポット20μm直径程度に基本波を絞り込んだ。
As the nonlinear optical element combined with the mode-locked solid-state laser of the above configuration example, a periodic polarization inversion element having a polarization inversion period set to an optimum value for the fundamental wave of 1045 nm is used. Specifically, PPKTP (periodic polarization inversion KTiOPO 4 ), PPLN (periodic polarization inversion LiNbO 3 ), and PPLT (periodic polarization inversion LiTaO 3 ) are preferable. When these are used, the output of the ultrashort pulse laser light source is In addition, a second harmonic (522 nm) having an average output of 120 mW (conversion efficiency of 20%) and a peak power of 100 W or more could be realized. At this time, the pulse width was about 300 to 500 fsec. The polarization inversion period of the element was set to an optimum value for the fundamental wave of 1045 nm. Specifically, the thickness was about 8 μm for PPKTP, 6 μm for PPLN, and 7 μm for PPLT. The element length was 3 mm to 5 mm, and the fundamental wave output from the mode-locked solid-
このような超短パルスレーザ光源を用いることにより極めて実用的な2光子吸収記録が実現可能となる。 By using such an ultrashort pulse laser light source, extremely practical two-photon absorption recording can be realized.
上記構成例では固体レーザ媒質として、Yb:KYWを用いたが、固体レーザ媒質のレーザ結晶および添加物(希土類あるいは遷移金属)との組合せを適宜選択することにより、760nm〜1100nmの発振波長を達成可能であり、SHG素子と組み合わせることにより、第2高調波としては、380nm〜550nmの波長のレーザ光を出力可能である。 In the above configuration example, Yb: KYW was used as the solid-state laser medium, but an oscillation wavelength of 760 nm to 1100 nm was achieved by appropriately selecting a combination of the laser crystal of the solid-state laser medium and an additive (rare earth or transition metal). It is possible to output laser light having a wavelength of 380 nm to 550 nm as the second harmonic by combining with the SHG element.
次に、上述の超短パルスレーザ光源を備えた、本発明の2光子吸収記録媒体の記録再生装置の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of a recording / reproducing apparatus for a two-photon absorption recording medium of the present invention provided with the above ultrashort pulse laser light source will be described.
図2は、本実施形態の2光子吸収記録媒体の記録再生装置100の概略構成図を示すものである。本実施形態の記録再生装置100において記録および再生に供される記録媒体102の記録層には2光子吸収材料が備えられており、波長380〜550nmの記録光の照射により2光子吸収を生じて情報記録が可能で、かつ、波長400〜660nmの読出し光の照射により、信号光を生じるものである。記録層は、読出し光の屈折率を変化させた反射光(波長は読出し光と同一)を信号光として生じるものであってもよいし、読出し光の照射により信号光として波長420〜700nmの蛍光を生じるものであってもよいが、本実施形態においては、信号光として蛍光を生じるものを用いている場合について説明する。なお、特開2006-164451号公報には、線形吸収波長200nm、2光子吸収波長400〜500nm、蛍光波長600nmの化合物の開示例がある。
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the recording / reproducing
本実施形態の2光子吸収記録媒体記録再生装置100は、2光子吸収記録媒体102に対して、2光子吸収を誘起して情報を記録するための記録光Lwとして、繰り返し周波数1GHz以上、波長380nm〜550nm、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以下の超短パルスレーザ光を出力する超短パルスレーザ光源103と、2光子吸収記録媒体102から情報を読み出すための読出光Lrとして、440nm〜660nmの波長域の連続発振光を出力する読出用レーザ光源104と、読出光Lrが照射された2光子吸収記録媒体102からの信号光(ここでは、蛍光)Lsを検出する検出器105とを備えている。
The two-photon absorption recording medium recording / reproducing
記録再生装置100は、トラッキングサーボ手段として、4分割検出器106、および記録媒体102からの光の一部を4分割検出器106に向けて反射するビームスプリッタ107を備えている。また、超短パルスレーザ光源103から出力された記録光(以下、超短パルスレーザ光)Lwを記録すべき情報に応じて強度変調する強度変調器108と、超短パルスレーザ光Lwの所定の偏光光を記録媒体102に向けて反射する偏光ビームスプリッタ109を備え、偏光ビームスプリッタ109と記録媒体102との間に、広帯域λ/4波長板110、集光光学系111および対物レンズ112を備えている。また、読出用レーザ光源104から出力された読出光Lrの一部を記録媒体102に向けて反射するビームスプリッタ113を備えており、読出光Lrは、記録光の光軸と同軸に調整され、ビームスプリッタ113で反射され、ビームスプリッタ107、偏光ビームスプリッタ109、広帯域λ/4波長板110、光学系111、および対物レンズ112を経て記録媒体102に照射される。なお、対物レンズ112は収差補正機能を有している。読出光Lrが照射されて記録媒体102から生じる信号光Lsは、対物レンズ112、光学系111等を介して検出器105で検出されるよう構成されている。記録媒体102と検出器105との間には、読出光カットフィルタ115と、集光レンズ116および、共焦点光学系を構成するために共焦点に配置されたピンホール117とを備えている。ピンホール117は、集光スポット外からの信号光Lsを除去し、空間分解能を高める機能を有するものである。
The recording / reproducing
さらに、対物レンズ112には、4分割検出器106からの誤差信号(サーボ信号)を受け、フォーカシングとトラッキングを維持する駆動機構119が設けられている。
Further, the
超短パルスレーザ光源103は、先に説明した、ソリトンパルスレーザ光Lを発振するソリトンモード同期固体レーザ10と、該ソリトンモード同期固体レーザ10から発振されたソリトンパルスレーザ光Lを第2高調波に変換する非線形光学素子(SHG素子)11と、固体レーザ10から発振されたソリトンパルスレーザ光Lを非線形光学素子11の端面に集光させるレンズ12とを有しており、超短パルスレーザ光源103からは、固体レーザ10から出力されるソリトンパルスレーザ光(基本波)Lの第2高調波が記録光(超短パルスレーザ)Lwとして出力される。非線形光学素子11としては、PPKTP、PPLN、PPLTが好適である。
The ultrashort pulse
強度変調器108としては、例えば、電気光学変調素子を用いることができ、具体的には、導波路型マッハツエンダー干渉計構成の高速電気光学変調素子を用いることができる。本実施形態においては、第2高調波に対して強度変調をするよう構成しているが、強度変調器をSHG素子11と固体レーザ10との間に挿入して、固体レーザ10から出力された基本波を強度変調した後、SHG素子11に通して第2高調波に変換するよう構成してもよい。
As the
読出用レーザ光源は、440nm〜660nmの波長域の連続発振光を出力するものであれば特に限定されるものではない。440nm〜660nmの範囲内の波長のレーザ光を出力する光源としては、例えば、波長488nmのアルゴン・イオン・レーザ、632.8nmのHe−Neレーザが挙げられる。なお、読出光の波長は、2光子吸収材料が蛍光を生じるものであるとき、その蛍光励起可能な波長範囲で適宜選択すればよく、2光子吸収材料に応じてその光源を選択する必要がある。 The readout laser light source is not particularly limited as long as it outputs continuous wave light in the wavelength range of 440 nm to 660 nm. Examples of the light source that outputs laser light having a wavelength in the range of 440 nm to 660 nm include an argon ion laser having a wavelength of 488 nm and a He-Ne laser having a wavelength of 632.8 nm. In addition, when the two-photon absorption material generates fluorescence, the wavelength of the reading light may be appropriately selected within a wavelength range in which fluorescence can be excited, and the light source needs to be selected according to the two-photon absorption material. .
読出光カットフィルタ115は、読出光Lrをカットし、蛍光のみを通過させる光フィルタであり、これにより読出し時のSN低減を防いでいる。ただし、読出光と蛍光が近接している場合、このフィルタにより、蛍光も同時にカットされる。
The readout light cut
SN向上と記録密度向上の観点からは、読出光と信号光は出来るだけ離れてかつ、より短波長であることが望ましい。例えば、信号光である蛍光波長が670nmであり、読出光が630nmである場合、読出光と信号光との波長が近く(両光の波長差が小さく)、読出光とのクロストークを避けるため、読出光を十分カットしようとすると、蛍光量が半分程度同時にカットされてしまい、逆にSNが低下する。一方、蛍光波長が600nmであり、読出光が488nmである場合、両者の波長差は100nmあることから、フィルタによる蛍光の透過損失をほぼゼロとすることができ、SNを向上させることができる。 From the viewpoint of improving SN and recording density, it is desirable that the readout light and the signal light are as far apart as possible and have a shorter wavelength. For example, when the fluorescence wavelength of the signal light is 670 nm and the readout light is 630 nm, the wavelengths of the readout light and the signal light are close (the wavelength difference between the two lights is small) to avoid crosstalk with the readout light. If the reading light is sufficiently cut, the fluorescence amount is cut by about half at the same time, and the SN is decreased. On the other hand, when the fluorescence wavelength is 600 nm and the readout light is 488 nm, the wavelength difference between the two is 100 nm. Therefore, the transmission loss of fluorescence by the filter can be made almost zero, and the SN can be improved.
なお、2光子吸収により屈折率が変調されるタイプの2光子吸収材料では、読出し光は反射変調を受けるので、信号光と同一波長であり、波長差で分離するのではなく、屈折率差により分離するため、上記のような問題はない。ただし屈折率差を取る材料設計が難しい面もある。 In the case of a two-photon absorption material in which the refractive index is modulated by two-photon absorption, the readout light is reflected and modulated, so it has the same wavelength as the signal light and is not separated by the wavelength difference, but by the refractive index difference. Because of the separation, there is no problem as described above. However, there are some aspects where it is difficult to design materials that take the difference in refractive index.
上記構成の2光子吸収記録媒体の記録再生装置100においては、情報の記録時には、超短パルスレーザ光源103からの超短パルスレーザ光Lwを記録すべき情報に応じて強度変調器により変調させつつ、記録媒体102に対して照射させることにより、記録媒体102の記録層への情報の書き込みを行う。光源103から出力されたパルスレーザ光Lwは、強度変調器により変調され、強度変調されたレーザ光は偏光ビームスプリッタで所定の偏光光のみが記録媒体に向けて反射され、この偏光光はλ/4波長板、光学系、および対物レンズを経て記録媒体に照射される。このとき、対物レンズが駆動系により駆動され、所望の深さ方向位置にレーザ光を集光させる。このレーザ光の集光領域のみで2光子吸収が生じ、集光領域の材料物性が変化し、読出し光の照射により蛍光を生じる化合物となる。
In the recording / reproducing
一方、読出し時には、読出用レーザ光源104からの読出光Lrはビームスプリッタで反射され、記録用のパルスレーザ光Lwの光軸と同軸上を進行し、記録媒体の記録層に照射される。この照射により、記録領域からは蛍光が信号光Lsとして発生する。この信号光Lsが、読出光Lrの光軸上を逆向きに進行し、ビームスプリッタを透過して、レンズ、ピンホールを介して検出器により検出されることにより情報の読出しがなされる。
On the other hand, at the time of reading, the reading light Lr from the reading
一般に、記録媒体への情報の記録および読出しの際には、高速回転する記録媒体(ディスク)に対し、常にフォーカスとトラッキングを維持するためにサーボを掛ける必要がある。本実施形態におけるトラッキングサーボの方法について説明する。 Generally, when recording and reading information on a recording medium, it is necessary to apply a servo to the recording medium (disk) that rotates at high speed in order to always maintain focus and tracking. A tracking servo method in this embodiment will be described.
本実施形態の記録再生装置1においては、情報記録を行う時には、記録光でサーボ信号取得を行い、情報読出しを行う時には、読出しを行う読出光でサーボ信号取得を行うよう構成されている。すなわち、記録光用の光源である超短パルスレーザ光源103および4分割フォトダイオード106を含む記録時サーボ取得手段と、読出光用の光源である読出用レーザ光源104および4分割フォトダイオード106を含む読出し時サーボ取得手段とを備えることにより、常に正確なトラッキングサーボが可能となる。なお、多層化された記録媒体としては、記録層と、記録層間に設けられる中間層との間に僅かな屈折率差のあるものを用いる。
The recording / reproducing
記録時のサーボは、具体的には、図3に示すように、データ記録する際に、記録ピット(1)に対しては、2光子吸収が生じる程度のピークパワーP1を維持するが、非記録ピット(0)に対しては、完全に零までピークパワーを下げるのではなく、2光子吸収は起こらないが、サーボ信号取得に十分なピークパワーP0を維持するように、強度変調器により記録光のパワーを制御する。サーボ時のピークパワーPoが、記録時のピークパワーP1の1/10程度となるように制御すればよい。これにより、記録時に途切れることなく、サーボ取得が可能である。 Specifically, as shown in FIG. 3, the servo at the time of recording maintains a peak power P 1 that causes two-photon absorption to the recording pit (1) when recording data. For the non-recording pit (0), the peak power is not lowered to zero completely, and two-photon absorption does not occur, but the intensity modulator is maintained so as to maintain the peak power P 0 sufficient for servo signal acquisition. To control the power of the recording light. Peak power P o at the time the servo may be controlled to be about 1/10 of the peak power P 1 at the time of recording. As a result, servo acquisition is possible without interruption during recording.
一方、読出し時のサーボは、従来のCD、DVDなどの読出しと同様に読出光の一部を用いて行う。このように、本実施形態においては、記録時と読出し時とでサーボ信号取得のための光(光源)を切り替えて用いることにより、精度の高いサーボを実現することができる。 On the other hand, the servo at the time of reading is performed by using a part of the reading light in the same way as the reading of a conventional CD, DVD or the like. As described above, in this embodiment, it is possible to realize a highly accurate servo by switching and using light (light source) for servo signal acquisition between recording and reading.
先に述べたとおり、通常のCDやDVDでは、読出光自体でサーボ信号を取得している。また、追記型(CD−R、DVD−Rなど)の場合、記録光と読出光には、同一波長の光すなわち同一光源からの光が用いられており、サーボ信号取得は、記録時と読出し時とで同一波長の光が用いられている。 As described above, in a normal CD or DVD, the servo signal is acquired by the reading light itself. In the case of a write once type (CD-R, DVD-R, etc.), light of the same wavelength, that is, light from the same light source, is used as recording light and reading light, and servo signal acquisition is performed during recording and reading. Sometimes light of the same wavelength is used.
しかし、本発明の2光子記録材料記録再生装置においては、記録光と読出光とは互いに異なる波長を有する光が用いられていることから、サーボ信号取得をどのように行うかが問題となる。従来の光記録媒体と同様に、記録時と読出し時とで同一波長の光を用いることが考えられる。具体的には、既述の特許文献1に記載のように、常に読出光をサーボ信号取得用に用いることが考えられる。しかしながら、記録光と読出光との波長が異なり、両者はわずかながら焦点位置ずれ、光学系の色収差等が生じることから、記録時に読出光でサーボを行うと、位置ずれが生じて記録光により記録されたピットに正確に追随することが困難となる。また、既述の非特許文献1に記載されているように、サーボ信号取得用に記録光および読出光用とは異なる別の光源を備えることも考えられるが、やはり、記録光と読出光との波長差による位置ズレが生じると共に、装置部品数が増えるという問題がある。
However, in the two-photon recording material recording / reproducing apparatus of the present invention, since the recording light and the reading light have different wavelengths, there is a problem of how to obtain the servo signal. As with conventional optical recording media, it is conceivable to use light of the same wavelength for recording and reading. Specifically, as described in
一方、本実施形態のように、記録時と、読出し時とで、サーボ取得用の光源を切り替え、記録時には記録光を利用し、読出し時には読出光を利用してサーボ信号を取得することにより、記録時にも、正確に記録した位置を追跡することが出来る。 On the other hand, as in this embodiment, the servo acquisition light source is switched between recording and reading, recording light is used during recording, and servo signals are acquired using reading light during reading. Even during recording, the recorded position can be tracked accurately.
なお、本発明の2光子吸収記録再生装置において、情報の記録および再生に供される記録媒体102の記録層に備えられている2光子吸収材料としては、例えば、特開2005-195922号公報、特開2005-29726号公報、特開2005-25152号公報、特開2004-352770号公報、特開2004-341425号公報、特開2004-339435号公報、特開2004-279795号公報、特開2004-279794号公報、特開2004-279674号公報、特開2004-250545号公報、特開2004-224864号公報、特開2004-149517号公報、特開2004-126441号公報、特開2004-126440号公報、特開2004-123668号公報、特開2003-183213号公報、特開2002-172864等に開示された2光子吸収材料を用いることができる。また、記録媒体102は、2光子吸収3次元記録材料として、例えば、特開2007-262155号公報、特開2007-87532号公報、特開2007-59025号公報、特開2007-17887号公報、特開2007-17886号公報、特開2007-17885号公報、特開2006-289613号公報、特開2005-320502号公報、特開2005-164817号公報、特開2005-100606号公報、特開2005-100599号公報、特開2005-92074号公報、特開2005-85350号公報、特開2005-71570号公報、特開2005-55875号公報、特開2005-37658号公報、特開2003-75961号公報、特開2003-29376号公報等に開示された2光子吸収3次元記録材料を備えたものを用いることができる。
In the two-photon absorption recording / reproducing apparatus of the present invention, examples of the two-photon absorption material provided in the recording layer of the
その他、具体的な記録媒体として、2光子吸収材料として化合物D-231を備えた記録媒体の作製方法について説明する。
<化合物D-231の合成法>
化合物D-231の合成は下記化学式に従って行う。
<Synthesis Method of Compound D-231>
Compound D-231 is synthesized according to the following chemical formula.
原料化合物1の合成(実施例)
4−ベンゾイルフェニルボロン酸2.7g(12mmol)と1−ブロモ−4−ヨードベンゼン2.8g(10mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)50mlに溶解させた後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金0.6g(0.5mmol)と炭酸セシウム6.5g(20mmol)を加えて窒素気流下で8時間加熱した。
反応溶液を放冷後、蒸留水と酢酸エチル約600mlを加えて抽出し、水層を除いて有機層を分離した後、硫酸マグネシウムで乾燥させる。硫酸マグネシウムをろ別したろ液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固させて、シリカゲルカラム(酢酸エチル:ヘキサン=1:10)で精製して無色の原料化合物1を1.6g(収率48%)得ることができた。
Synthesis of raw material compound 1 (Example)
2.7 g (12 mmol) of 4-benzoylphenylboronic acid and 2.8 g (10 mmol) of 1-bromo-4-iodobenzene are dissolved in 50 ml of dimethylformamide (DMF), and then 0.6 g (0.5 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) platinum. And 6.5 g (20 mmol) of cesium carbonate were added and heated for 8 hours under a nitrogen stream.
The reaction solution is allowed to cool, extracted with distilled water and about 600 ml of ethyl acetate, the aqueous layer is removed, the organic layer is separated, and dried over magnesium sulfate. The filtrate from which magnesium sulfate has been filtered off is evaporated to dryness on a rotary evaporator and purified by a silica gel column (ethyl acetate: hexane = 1: 10) to obtain 1.6 g (yield 48%) of colorless
原料化合物2の合成(実施例)
原料化合物1を0.68g(2mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン0.63g(2.5mmol)、酢酸カリウム0.59g(6 mmol)および[1、1‘−ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン]ジクロロパラジウム 100mg (0.12 mmol)をDMF 50mlに懸濁させ、窒素気流下、80℃で9時間加熱した。反応溶液を放冷後、蒸留水と酢酸エチルを加えて抽出し、水層を除いて有機層を分離した後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別したろ液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固させて、シリカゲルカラム(酢酸エチル:ヘキサン=1:20)で精製して無色の原料化合物2を 0.65g(収率85%)得ることができた。
Synthesis of raw material compound 2 (Example)
0.68 g (2 mmol) of
原料化合物3の合成(実施例)
4−シアノベンゼンボロン酸 1.76g(12mmol)、1−ブロモ−4−ヨードベンゼン2.8g(10mmol)をDMF60mlに溶解させた後、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金0.6g(0.5mmol)と炭酸セシウム6.5g(20mmol)を加えて窒素気流下で120℃で8時間加熱する。反応溶液を放冷後、蒸留水と酢酸エチル約600mlを加えて抽出し、水層を除いて有機層を分離した後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別したろ液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固させて、シリカゲルカラム(酢酸エチル:ヘキサン=1:10)で精製して無色の原料化合物3を 0.53g(収率21%)得ることができた。
Synthesis of raw material compound 3 (Example)
After dissolving 1.76 g (12 mmol) of 4-cyanobenzeneboronic acid and 2.8 g (10 mmol) of 1-bromo-4-iodobenzene in 60 ml of DMF, 0.6 g (0.5 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) platinum and 6.5 of cesium carbonate Add g (20 mmol) and heat at 120 ° C. for 8 hours under nitrogen flow. The reaction solution was allowed to cool, extracted by adding distilled water and about 600 ml of ethyl acetate, the aqueous layer was removed, the organic layer was separated, and dried over magnesium sulfate. The filtrate from which magnesium sulfate has been filtered off is evaporated to dryness on a rotary evaporator and purified by a silica gel column (ethyl acetate: hexane = 1: 10) to obtain 0.53 g (yield 21%) of colorless
化合物D-231の合成(実施例)
原料化合物2を0.5g(1.3mmol)と原料化合物3を0.33g(1.3mmol)とを蒸留水20mlとエチレングリコールジメチルエーテル 14mlの混合溶媒に溶解させ、酢酸パラジウム 14.6mg(0.065mmol)、トリフェニルホスフィン34 mg(0.13mmol)および炭酸カリウム0.97g(7 mmol)を加えて2時間加熱還流した。反応溶液を放冷後、蒸留水とジクロロメタンを加えて抽出し、水層を除いて有機層を分離した後、硫酸マグネシウムで乾燥させた。硫酸マグネシウムをろ別したろ液をロータリーエバポレーターで蒸発乾固させて粗生成物を得る。得られた粗生成物は昇華精製をおこなって目的化合物D-231を0.11g(収率19%)得ることができた。
Example Synthesis of Compound D-231
0.5 g (1.3 mmol) of raw material compound 2 and 0.33 g (1.3 mmol) of
D-231を備えた2光子吸収記録材料の調製例を挙げる。
(2光子吸収記録材料の調製例1)
2光子吸収化合物:D-231 1.0質量部
色素前駆体:DP-1 3.3質量部
酸発生剤:PAG-1 5.0質量部
バインダ:ポリビニルアセテート 100質量部
塗布溶剤:ジクロロメタン 2800質量部
A preparation example of a two-photon absorption recording material provided with D-231 is given.
(Preparation example 1 of two-photon absorption recording material)
Two-photon absorption compound: D-231 1.0 part by mass Dye precursor: DP-1 3.3 parts by mass Acid generator: PAG-1 5.0 parts by mass Binder: 100 parts by mass of polyvinyl acetate Coating solvent: Dichloromethane 2800 parts by mass Part
(2光子吸収記録材料の調製例2)
2光子吸収化合物:D-231 1.0質量部
色素前駆体:Lo-11 3.3質量部
バインダ:ポリ(メチルメタクリレート−co−エチルアクリレート)
(アルドリッチ社製、Mw=101,000 ) 66.7質量部
塗布溶剤:ジクロロメタン 1400質量部
(Preparation example 2 of two-photon absorption recording material)
Two-photon absorption compound: D-231 1.0 part by mass Dye precursor: Lo-11 3.3 parts by mass Binder: poly (methyl methacrylate-co-ethyl acrylate)
(Aldrich, Mw = 101,000) 66.7 parts by mass Coating solvent: 1400 parts by mass of dichloromethane
(2光子吸収記録材料の調製例3)
2光子吸収化合物:D-231 1.0質量部
モノマー:M-1 92質量部
重合開始剤:I-1 2.0質量部
バインダ:セルロースアセテートブチレート 100質量部
塗布溶剤:ジクロロメタン 2900質量部
(Preparation example 3 of two-photon absorption recording material)
Two-photon absorption compound: D-231 1.0 part by weight Monomer: M-1 92 parts by weight Polymerization initiator: I-1 2.0 parts by weight Binder:
なお、使用する色素前駆体:DP-1、酸発生剤:PAG-1、モノマー:M-1、重合開始剤:I-1は、以下の通りのものである。
<2光子吸収記録媒体の作製>
2光子吸収記録媒体は、調製例1〜3で挙げた2光子吸収記録材料を、それぞれ、スライドグラス上にスピンコートすることで薄膜状フィルムとして作製することができる。
なお、調製例1〜3で挙げた2光子吸収記録材料を塗布して薄膜状フィルムとした2光子吸収記録媒体は、いずれも上記実施形態の記録再生装置における超短パルスレーザ光源から得られる522nmの波長で非共鳴2光子吸収による情報の記録が可能であった。また、そのようにして記録された情報の再生には、調製例1および2から得られた記録媒体では633nmのヘリウムネオンレーザ光の光照射により発生する蛍光シグナルを、調製例3から得られた記録媒体では、405nmまたは450nmの半導体レーザ光の照射で得られる反射光シグナルを用いることができた。
<Production of two-photon absorption recording medium>
The two-photon absorption recording medium can be produced as a thin film by spin-coating the two-photon absorption recording materials mentioned in Preparation Examples 1 to 3 on a slide glass.
Note that the two-photon absorption recording medium obtained by applying the two-photon absorption recording material described in Preparation Examples 1 to 3 to form a thin film is 522 nm obtained from the ultrashort pulse laser light source in the recording / reproducing apparatus of the above embodiment. It was possible to record information by non-resonant two-photon absorption at a wavelength of. In addition, for the reproduction of the information thus recorded, the recording medium obtained from Preparation Examples 1 and 2 obtained a fluorescence signal generated by the irradiation of 633 nm helium neon laser light from Preparation Example 3. In the recording medium, a reflected light signal obtained by irradiation with a semiconductor laser beam of 405 nm or 450 nm could be used.
2光子吸収により重合反応を生じる2光子重合組成物に対し、重合反応を生じさせ、2光子微細3次元光造形を行うための光源として、本発明の2光子吸収記録再生装置において用いられる記録用光源を好適に用いることができる。すなわち、3次元光造形装置の光源として、繰り返し周波数1GHz以上、波長380nm〜550nm、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以下の超短パルスレーザ光を出力する超短パルスレーザ光源、特には、一端が半導体可飽和吸収ミラー14により構成されてなる共振器と、該共振器内に備えられた、希土類もしくは遷移金属が添加されている固体レーザ媒質16と、該共振器内における群速度分散を制御するための負群速度分散補償素子20と、固体レーザ媒質16を励起する励起光を出力する励起光学系13とを備え、ソリトンパルスレーザ光を発振するソリトンモード同期固体レーザ10と、該ソリトンモード同期固体レーザ10から発振されたソリトンパルスレーザ光を第2高調波に変換する非線形光学素子11とを有してなる超短パルスレーザ光源103を適用することにより、小型で安定な3次元光造形装置を得ることができる。
For a two-photon polymerization composition which generates a polymerization reaction by two-photon absorption, a recording reaction used in the two-photon absorption recording / reproducing apparatus of the present invention as a light source for generating a polymerization reaction and performing two-photon fine three-dimensional stereolithography A light source can be suitably used. That is, as a light source of a three-dimensional stereolithography apparatus, an ultrashort pulse laser light source that outputs an ultrashort pulse laser beam having a repetition frequency of 1 GHz or more, a wavelength of 380 nm to 550 nm, a peak power of 100 W or more, and a pulse width of 1 psec or less, A resonator formed of a semiconductor
なお、2光子重合組成物に用いられる2光子重合材料としては、特開2006-78876号公報、特開2005-97538号公報、特開2005-29725号公報、特開2005-23126号公報、特開2005-15699号公報、特開2004-346238号公報、特開2004-292476号公報、特開2004-292475号公報等に開示された2光子重合材料が挙げられる。 As the two-photon polymerization material used in the two-photon polymerization composition, JP-A-2006-78876, JP-A-2005-97538, JP-A-2005-29725, JP-A-2005-23126, Examples thereof include two-photon polymerization materials disclosed in JP-A-2005-15699, JP-A-2004-346238, JP-A-2004-292476, JP-A-2004-292475, and the like.
10 ソリトンモード同期固体レーザ
11 非線形光学素子
12 レンズ
13 励起光学系
14 SESAM
16 固体レーザ媒質
18 ダイクロイックミラー
20 負分散ミラー
22 ペルチェ素子
24 ペルチェ駆動部
26 半導体レーザ
28 セルフォックレンズ
30 励起光学系ホルダー
32 ダイクロイックミラーホルダー
34 共振器ホルダー
35 制御系ホルダー
36 銅板
40 ビームスプリッタ
42 フォトダイオード
44 制御部
46 基板
48 蓋部材
48A 透過窓
100 2光子吸収記録媒体記録再生装置
102 2光子吸収記録媒体
103 超短パルスレーザ光源
104 読出用レーザ光源
105 検出器
106 4分割検出器
107 ビームスプリッタ
108 強度変調器
109 偏光ビームスプリッタ
110 波長板
111 集光光学系
112 対物レンズ
113 ビームスプリッタ
115 読出光カットフィルタ
116 集光レンズ
117 ピンホール
119 駆動機構
L ソリトンパルスレーザ光
Lr 読出光
Ls 信号光
Lw 記録光(超短パルスレーザ光)
10 Soliton mode-locked solid-
16 Solid-
Claims (8)
前記2光子吸収記録媒体に同時2光子吸収を誘起して、該2光子吸収記録媒体に情報を記録するための記録光として、繰り返し周波数1GHz以上、波長380nm〜550nm、ピークパワー100W以上、パルス幅1psec以下の超短パルスレーザ光を出力する超短パルスレーザ光源と、
前記2光子吸収記録媒体から情報を読み出すための読出光として、440nm〜660nmの波長域の連続発振光を出力する読出用レーザ光源と、
前記読出光が照射された前記2光子吸収記録媒体からの反射光もしくは蛍光を検出する検出手段とを備えていることを特徴とする2光子吸収記録媒体記録再生装置。 A recording / reproducing apparatus for recording and reading information on a two-photon absorption recording medium,
As recording light for inducing simultaneous two-photon absorption in the two-photon absorption recording medium and recording information on the two-photon absorption recording medium, a repetition frequency of 1 GHz or more, a wavelength of 380 nm to 550 nm, a peak power of 100 W or more, a pulse width An ultrashort pulse laser light source that outputs an ultrashort pulse laser beam of 1 psec or less;
A reading laser light source that outputs continuous wave light in a wavelength region of 440 nm to 660 nm as reading light for reading information from the two-photon absorption recording medium;
A two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus comprising: a detecting unit that detects reflected light or fluorescence from the two-photon absorption recording medium irradiated with the reading light.
前記超短パルスレーザ光源が、前記共振器の一端を構成する前記半導体可飽和吸収ミラーと、該共振器の他端を構成する負分散ミラーとを直線上に保持する直線型共振器ホルダーを備えていることを特徴とする請求項2から6いずれか1項記載の2光子吸収記録媒体記録再生装置。 In the ultrashort pulse laser light source, the negative group velocity dispersion compensating element is a negative dispersion mirror, and the negative dispersion mirror constitutes the other end of the resonator,
The ultrashort pulse laser light source includes a linear resonator holder that holds the semiconductor saturable absorption mirror constituting one end of the resonator and the negative dispersion mirror constituting the other end of the resonator on a straight line. The two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein
前記連続発振光による前記2光子吸収記録媒体からの情報の読出し時に、該連続発振光の前記2光子吸収記録媒体からの反射光もしくは蛍光を受光してサーボ信号を取得する読取り時サーボ信号取得手段とを備えていることを特徴とする請求項1から7いずれか1項記載の2光子吸収記録媒体記録再生装置。 When recording information on the two-photon absorption recording medium with the ultrashort pulse laser beam, a servo signal at the time of recording is obtained by receiving the reflected light from the two-photon absorption recording medium of the ultrashort pulse laser beam. Acquisition means;
When reading information from the two-photon absorption recording medium by the continuous wave light, a servo signal acquisition means at the time of reading that receives a reflected light or fluorescence of the continuous wave light from the two-photon absorption recording medium and acquires a servo signal The two-photon absorption recording medium recording / reproducing apparatus according to claim 1, comprising:
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