JP2619627B2 - Optical memory recording and playback device - Google Patents

Optical memory recording and playback device

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JP2619627B2 JP61174805A JP17480586A JP2619627B2 JP 2619627 B2 JP2619627 B2 JP 2619627B2 JP 61174805 A JP61174805 A JP 61174805A JP 17480586 A JP17480586 A JP 17480586A JP 2619627 B2 JP2619627 B2 JP 2619627B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光メモリー記録再生装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical memory recording / reproducing apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

繰り返し消去、書き変え可能な光ディスクメモリー
は、光磁気記録方式と相転移記録方式によってまもなく
実用化されようとしている。
Optical disc memories that can be repeatedly erased and rewritten are about to be put into practical use soon by a magneto-optical recording method and a phase change recording method.

第2図に相転移記録方式の場合の記録再生装置の構成
例を示した。1は半導体レーザーで、レーザー制御回路
2により制御され、記録信号3を変調回路4で変調した
後その信号が半導体レーザー1によりレーザー光に変換
される。レーザー光はレンズ5により平行光となりプリ
ズム6を通った後、レンズ7により光ディスク8上に集
束され記録される。光ディスク8はモーター9とモータ
ーのサーボ回路10により定速回転している。また再生時
には、光ディスク面から反射したレーザー光はプリズム
6を通りフォトディテクタ11に達する。フォトディテク
タ11で受けた光信号は復調回路12で復調され再生信号13
となる。
FIG. 2 shows a configuration example of a recording / reproducing apparatus in the case of the phase change recording method. Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser, which is controlled by a laser control circuit 2. After modulating a recording signal 3 by a modulation circuit 4, the signal is converted into laser light by the semiconductor laser 1. The laser light is converted into parallel light by the lens 5, passes through the prism 6, and is focused and recorded on the optical disk 8 by the lens 7. The optical disk 8 is rotated at a constant speed by a motor 9 and a servo circuit 10 of the motor. At the time of reproduction, the laser light reflected from the optical disk surface passes through the prism 6 and reaches the photodetector 11. The optical signal received by the photodetector 11 is demodulated by the demodulation circuit 12 and the reproduced signal 13
Becomes

第2図に示した相転移記録方式の場合も、光磁気記録
方式の場合も、いずれの方式も光源として、波長が800
ナノメートル程度の半導体レーザーを用い、レーザーの
エネルギーを熱に変換する事により情報の記録を行って
いる。このため情報の記録には、かなりのエネルギーを
要し、用いる半導体レーザーは高出力のものが必要とな
り高価である。
In both the case of the phase change recording method and the case of the magneto-optical recording method shown in FIG.
Using a semiconductor laser of about nanometers, information is recorded by converting the energy of the laser into heat. For this reason, recording information requires a considerable amount of energy, and requires a high-output semiconductor laser, which is expensive.

また情報の読み出しも同じ半導体レーザーを用いてお
り、情報の記録密度はこの波長によって制限されてい
る。もちろん従来の磁気メモリーに比べれば圧倒的に高
密度であるが、更なる高密度記録をねらうには、記録再
生時のレーザー光の短波長化が求められている。
The same semiconductor laser is used for reading information, and the recording density of information is limited by this wavelength. Of course, the density is overwhelmingly higher than that of a conventional magnetic memory, but in order to achieve higher density recording, it is required to shorten the wavelength of laser light during recording and reproduction.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は上記従来の書き変え可能な光ディスクメモリ
ーの持つ問題点、すなわち高出力で高価な半導体レーザ
ーが必要だという点と記録密度の更なる向上が難かしい
という点を解決し、安価で超高密度の光メモリーの記録
再生装置を実現する事を目的としている。
The present invention solves the problems of the above-mentioned conventional rewritable optical disk memory, that is, the need for a high-output and expensive semiconductor laser and the difficulty of further improving the recording density. It is intended to realize a recording / reproducing apparatus for an optical memory having a high density.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記問題点を解決するための手段として、本発明の光
メモリー記録再生装置は、レーザー光源と、前記レーザ
ー光源からのレーザー光の波長を変換する非線形光学効
果を有する波長変換素子とからなる光メモリー記録再生
装置において、前記波長変換素子が2次以上の有機分子
の累積膜または液晶層からなり、前記波長変換素子に電
場を印加することにより波長を変換する制御機構を有す
ることを特徴とする。
As means for solving the above problems, an optical memory recording / reproducing apparatus according to the present invention comprises an optical memory comprising a laser light source and a wavelength conversion element having a nonlinear optical effect for converting the wavelength of laser light from the laser light source. The recording / reproducing apparatus is characterized in that the wavelength conversion element is formed of a secondary or higher order organic molecule accumulation film or a liquid crystal layer, and has a control mechanism for converting a wavelength by applying an electric field to the wavelength conversion element.

〔実施例〕〔Example〕

本発明による光メモリー記録再生装置の実施例の概念
図を第1図に示した。第1図は、第2図とほとんど同じ
構成である。違っているのは、半導体レーザー1とレン
ズ5との間に波長変換素子21が存在する事である。又22
は波長変換素子21の波長変換機能の制御機構である。波
長変換素子21とその制御機構22によって光ディスク8上
にはレーザー1の発振波長と、その半波長あるいは3分
1波長などの高調波が自由に選択照射されることにな
る。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of an embodiment of an optical memory recording / reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 1 has almost the same configuration as FIG. The difference is that a wavelength conversion element 21 exists between the semiconductor laser 1 and the lens 5. Also 22
Is a control mechanism of the wavelength conversion function of the wavelength conversion element 21. By the wavelength conversion element 21 and its control mechanism 22, the oscillation wavelength of the laser 1 and a harmonic such as a half wavelength or a one-third wavelength thereof are selectively irradiated onto the optical disk 8 freely.

この時、光ディスクの記録媒体としてフォトクロミッ
ク材料が使用されていれば、記録媒体は照射光の波長に
対応して状態を変える。すなわち情報の記録ができる。
フォトクロミック現象とは一般に という反応式で示される現象である。すなわち異る波長
光の照射により可逆的に化学的結合状態が変化する。こ
れにより一般に吸収スペクトルや反射率などが変化する
ので、繰り返し消去書き変え可能な光メモリー媒体とし
て使用が可能である。ある種の有機化合物にこのような
フォトクロミック現象を示すものがある。特にスピロピ
ランやフルギドなどは分光スペクトルの変化の大きさや
安定性に優れており、本発明による光メモリー記録再生
装置用の光メモリー媒体として好ましい。
At this time, if a photochromic material is used as the recording medium of the optical disc, the recording medium changes state according to the wavelength of the irradiation light. That is, information can be recorded.
Photochromic phenomenon is generally This is a phenomenon represented by the reaction formula: That is, the state of chemical bonding is reversibly changed by irradiation with light of different wavelengths. As a result, the absorption spectrum and reflectivity generally change, so that the optical memory medium can be repeatedly erased and rewritten. Certain organic compounds exhibit such a photochromic phenomenon. In particular, spiropyran, fulgide and the like are excellent in the magnitude and stability of the change of the spectrum, and are preferable as the optical memory medium for the optical memory recording / reproducing apparatus according to the present invention.

波長変換素子としては非線形光学効果を有する物質が
用いられる。例えば2次の非線形光学効果により、波長
変換素子に入射したレーザー光は、波長がレーザー光の
半分の2次の高調波に変換される。従って波長変換素子
21が機能する時には光ディスク上には短波長の光が照射
され、波長変換素子21が機能しない時にはもとの長波長
のレーザー光が照射される事になる。このような方法に
より、例えば短波長光により書き込み、長波長光により
消去が可能となる。レーザー光源として発振波長800ナ
ノメートルの半導体レーザーを用いれば、書き込み光の
波長は400ナノメートルとなり、記録密度は従来の方法
よりも理論的には4倍も高くなる事になる。
A substance having a nonlinear optical effect is used as the wavelength conversion element. For example, due to the second-order nonlinear optical effect, the laser light incident on the wavelength conversion element is converted into a second harmonic whose wavelength is half of the laser light. Therefore, the wavelength conversion element
When the function 21 functions, the optical disk is irradiated with short-wavelength light, and when the wavelength conversion element 21 does not function, the original long-wavelength laser light is irradiated. By such a method, for example, writing with short wavelength light and erasing with long wavelength light become possible. If a semiconductor laser with an oscillation wavelength of 800 nm is used as the laser light source, the wavelength of the writing light will be 400 nm, and the recording density will be theoretically four times higher than the conventional method.

波長変換素子に用いる材料としては大きな非線形光学
効果を持つものが望ましい。このような材料としては例
えば2−メチルニトロアニリン(MNA)やポリジアセチ
レンなどが知られている。これらの材料の単結晶や累積
膜などが波長変換素子として用いる事ができる。
It is desirable that the material used for the wavelength conversion element has a large nonlinear optical effect. As such materials, for example, 2-methylnitroaniline (MNA) and polydiacetylene are known. A single crystal or a cumulative film of these materials can be used as the wavelength conversion element.

波長変換素子21の制御機構22の具体的な制御方式は様
々な方法があり得る。そのうち原理的に最も簡単な方法
は波長変換素子21の位置を動かす方法である。第1図に
示したようにレーザー光の光路中に波長変換素子21があ
れば、当然ながら波長変換を行う。しかし波長変換素子
21をレーザー光の光路から取り去ってしまえば、レーザ
ー光は波長変換されない。従って例えば電磁的な手段に
より波長変換素子21を動かす事により波長変換の機能制
御が可能となる。
A specific control method of the control mechanism 22 of the wavelength conversion element 21 may be various methods. Among them, the simplest method in principle is a method of moving the position of the wavelength conversion element 21. If the wavelength conversion element 21 is present in the optical path of the laser light as shown in FIG. 1, the wavelength conversion is naturally performed. But wavelength conversion element
If 21 is removed from the optical path of the laser light, the wavelength of the laser light is not converted. Therefore, for example, the function of wavelength conversion can be controlled by moving the wavelength conversion element 21 by electromagnetic means.

制御機構22の他の例としては、波長変換素子21への電
界印加により波長変換機能の制御を行う方法がある。こ
の場合、波長変換素子として、電界印加により波長変換
機能が変化する素子が用いられなければならない。この
ような機能を有する波長変換素子としては、非線形光学
効果を有する有機分子の累積膜や、同じく非線形光学効
果を有する液晶層などがある。液晶層についての制御機
構のメカニズムを第3図に示した。第3図で31はガラス
基板、32は電極、33は電源、34は電源スイッチ、35は液
晶層である。第3図(a)は電界無印加状態で、この時
液晶分子は基板31に対し平行配向している。このような
状態の液晶層に液晶分子の長軸方向から波長λのレーザ
ー光を入射させても波長変換は起こらない。これに対し
第3図(b)は電界印加状態を示し、この時液晶分子は
基板31に対し垂直配向状態になる。この時、液晶層に入
射したレーザー光は液晶層の非線形光学効果により波長
変換され、波長がλ/2の2次高調波が出射してくる。
As another example of the control mechanism 22, there is a method of controlling the wavelength conversion function by applying an electric field to the wavelength conversion element 21. In this case, an element whose wavelength conversion function changes when an electric field is applied must be used as the wavelength conversion element. Examples of the wavelength conversion element having such a function include a cumulative film of organic molecules having a nonlinear optical effect and a liquid crystal layer also having a nonlinear optical effect. FIG. 3 shows the mechanism of the control mechanism for the liquid crystal layer. In FIG. 3, 31 is a glass substrate, 32 is an electrode, 33 is a power supply, 34 is a power switch, and 35 is a liquid crystal layer. FIG. 3A shows a state in which no electric field is applied. At this time, the liquid crystal molecules are aligned parallel to the substrate 31. Even if laser light having a wavelength λ is incident on the liquid crystal layer in such a state from the major axis direction of the liquid crystal molecules, wavelength conversion does not occur. On the other hand, FIG. 3B shows a state where an electric field is applied, and at this time, the liquid crystal molecules are vertically aligned with respect to the substrate 31. At this time, the wavelength of the laser light incident on the liquid crystal layer is converted by the nonlinear optical effect of the liquid crystal layer, and a second harmonic having a wavelength of λ / 2 is emitted.

このように液晶層への電界印加により波長変換機能の
制御が可能となる。非線形光学効果を有する液晶材料と
してはMBBAをはじめいくつかの材料が知られているが、
かなりの数の液晶材料が非線形光学効果を持つと予想さ
れる。
Thus, the wavelength conversion function can be controlled by applying an electric field to the liquid crystal layer. As a liquid crystal material having a nonlinear optical effect, several materials including MBBA are known.
A significant number of liquid crystal materials are expected to have nonlinear optical effects.

有機分子の累積膜についての制御機構のメカニズムを
第4図に示した。第4図で41は基板で42は電極、43は電
源、44は電源スイッチ、45は累積膜である。第4図の累
積膜はモデル的に4層として示したが実際にはもっと層
数が多いのが普通である。累積膜の作り方は、いわゆる
ラングミュア・プロジェット法を始め、蒸着法などいく
つかの方法で作る事が可能である。いずれの方法におい
ても用いる有機分子は両親媒性を有するものが好まし
い。
FIG. 4 shows the mechanism of the control mechanism for the cumulative film of organic molecules. In FIG. 4, 41 is a substrate, 42 is an electrode, 43 is a power supply, 44 is a power switch, and 45 is a cumulative film. The cumulative film shown in FIG. 4 is modeled as four layers, but in practice, the number of layers is usually larger. The accumulation film can be formed by several methods such as a so-called Langmuir-Prodget method and a vapor deposition method. The organic molecules used in any of the methods preferably have amphiphilicity.

第4図(a)は電界無印加状態で、この時累積膜中の
分子は一層毎に反平行に並ぶので、個々の分子が2次の
非線形光学効果を持っていても、累積膜全体としては2
次の非線形光学効果を持たない。この時入射した波長λ
のレーザー光はそのまま変化せずに出てゆく。
FIG. 4 (a) shows a state in which no electric field is applied. At this time, the molecules in the accumulated film are arranged in anti-parallel layer by layer, so that even if each molecule has a second-order nonlinear optical effect, the accumulated film as a whole. Is 2
It does not have the following nonlinear optical effects. Wavelength λ
The laser light goes out without change.

これに対し、第4図(b)に電界印加状態を示した。
この時分子は自らの永久双極子を電界方向に向けるの
で、累積膜中の全分子の方向がそろう。この時累積膜は
2次の非線形光学効果を有するので、入射したレーザー
光は波長変換され、波長がλ/2の2次高調波が出射す
る。電界印加による配向変化により2次の非線形光学特
性を制御できる累積膜材料の例としてはポリジアセチレ
ンが知られているが、多くの有機材料がこのような効果
を有すると思われる。
On the other hand, FIG. 4 (b) shows an electric field applied state.
At this time, since the molecules direct their permanent dipoles in the direction of the electric field, the directions of all the molecules in the accumulated film are aligned. At this time, since the accumulated film has a second-order nonlinear optical effect, the wavelength of the incident laser light is converted, and a second harmonic having a wavelength of λ / 2 is emitted. Polydiacetylene is known as an example of a cumulative film material capable of controlling the second-order nonlinear optical characteristics by changing the orientation by applying an electric field, but many organic materials seem to have such an effect.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明により短波長のレーザー光で書き込みが可能に
なるので記録密度の向上を計ることができる。また単一
の半導体レーザーにより複数の波長のレーザー光を発生
させる事が可能となり、コスト的にも安価な光メモリー
記録再生装置を実現する事ができる。
According to the present invention, writing can be performed with short-wavelength laser light, so that the recording density can be improved. In addition, a single semiconductor laser can generate laser beams of a plurality of wavelengths, so that an optical memory recording / reproducing apparatus which is inexpensive can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による光メモリー記録再生装置の構成を
示す図。 第2図は従来の光メモリー記録再生装置の構成を示す
図。 第3図(a),(b)は液晶層を波長変換素子として用
いた場合の波長変換機能の電界による制御方法を示す
図。 第4図(a),(b)は累積膜を波長変換素子として用
いた場合の波長変換機能の電界による制御方法を示す
図。 1……半導体レーザー 2……半導体レーザー制御回路 3……記録信号 4……変調回路 5……レンズ 6……プリズム 7……レンズ 8……光ディスク 9……モーター 10……モーターサーボ回路 11……フォトディテクター 12……復調回路 13……再生信号 21……波長変換素子 22……波長変換制御機構 31……ガラス基板 32……電極 33……電源 34……電源スイッチ 35……液晶層 41……基板 42……電極 43……電源 44……電源スイッチ 45……累積膜
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical memory recording / reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional optical memory recording / reproducing apparatus. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a method of controlling a wavelength conversion function by an electric field when a liquid crystal layer is used as a wavelength conversion element. FIGS. 4 (a) and 4 (b) are diagrams showing a method of controlling a wavelength conversion function using an electric field when a cumulative film is used as a wavelength conversion element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser 2 ... Semiconductor laser control circuit 3 ... Recording signal 4 ... Modulation circuit 5 ... Lens 6 ... Prism 7 ... Lens 8 ... Optical disk 9 ... Motor 10 ... Motor servo circuit 11 ... ... Photodetector 12 ... Demodulation circuit 13 ... Reproduction signal 21 ... Wavelength conversion element 22 ... Wavelength conversion control mechanism 31 ... Glass substrate 32 ... Electrode 33 ... Power supply 34 ... Power switch 35 ... Liquid crystal layer 41 …… Substrate 42 …… Electrode 43 …… Power supply 44 …… Power switch 45 …… Cumulative film

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レーザー光源と、前記レーザー光源からの
レーザー光の波長を変換する非線形光学効果を有する波
長変換素子とからなる光メモリー記録再生装置におい
て、 前記波長変換素子が2次以上の有機分子の累積膜からな
り、前記波長変換素子に電場を印加することにより波長
を変換する制御機構を有することを特徴とする光メモリ
ー記録再生装置。
1. An optical memory recording / reproducing apparatus comprising a laser light source and a wavelength conversion element having a nonlinear optical effect for converting the wavelength of laser light from the laser light source, wherein the wavelength conversion element is a secondary or higher order organic molecule. An optical memory recording / reproducing apparatus, comprising a control mechanism for converting a wavelength by applying an electric field to the wavelength conversion element.
【請求項2】レーザー光源と、前記レーザー光源からの
レーザー光の波長を変換する非線形光学効果を有する波
長変換素子とからなる光メモリー記録再生装置におい
て、 前記波長変換素子が2次以上の液晶層からなり、前記波
長変換素子に電場を印加することにより波長を変換する
制御機構を有することを特徴とする光メモリー記録再生
装置。
2. An optical memory recording / reproducing apparatus comprising a laser light source and a wavelength conversion element having a non-linear optical effect for converting the wavelength of laser light from the laser light source, wherein the wavelength conversion element is a secondary or higher liquid crystal layer. An optical memory recording / reproducing apparatus, comprising: a control mechanism for converting a wavelength by applying an electric field to the wavelength conversion element.
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