JP3611757B2 - ２色ホログラム記録再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ホログラフィックメモリを利用する光情報記録再生装置、特に、再生時に信号劣化のない記録を行う２色ホログラム記録再生装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホログラフィーの原理を応用したディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモリシステムが知られている。以下に、ホログラフィックメモリシステムの概要を図１を参照して説明する。
図１において、エンコーダ２５は、ホログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１５に送出する。
【０００３】
空間光変換器１５は、単位ページに対応する縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有し、照射された光ビームをエンコーダ２５からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち信号光をレンズ１６へ導く。より詳しくは、空間光変換器１５は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００４】
信号光は、レンズ１６を介してホログラフィックメモリ１に入射する。ホログラフィックメモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって参照光が入射する。
信号光と参照光とは、ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ１内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００５】
記録されたデータをホログラフィックメモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで参照光のみをホログラフィックメモリ１に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ１内に記録されている干渉縞からの回折光がレンズ１９を通して光検出器のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２０へ導かれる。ＣＣＤ２０は、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【０００６】
ホログラフィックメモリでは、上記のように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。
【０００７】
従来、フォトリフラクティブ効果を用いた書き換え可能型のホログラフィックメモリ１においては、記録材料には通常、Ｆｅを添加したニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３，略してＬＮ）単結晶が用いられ、記録光にはＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍが用いられる。この従来型の記録方式（従来型単色記録方式と呼ぶ）においては、記録光である信号光と参照光から形成される干渉縞に対応して、干渉縞の明るい領域では、Ｆｅ２＋の準位から電子が伝導体に励起され、フォトリフラクティブプロセスを経て最終的にはＦｅ３＋の準位にトラップされストレージが完結する。
【０００８】
しかしながらこのようにして記録されたホログラムから信号を読み出す際に、再生光が徐々にホログラムを消してしまうという問題（再生劣化）があった。
これに対して、再生劣化の少ない記録方式のひとつに、２色ホログラム方式がある。
２色ホログラム記録の特徴は記録時に、ホログラムを形成する記録光（波長λ１，参照光と信号光）に加えて、ゲート光（波長λ２）と呼ばれるもうひとつの光を同時に照射することでホログラムを記録する点にある。ゲート光の作用は、ゲート光が照射されている間だけ記録光の波長（λ１）において記録感度を発生させる。このような性質は、ゲート光の照射によって、照射された部分だけ一時的に結晶内の中間励起準位と呼ばれる比較的浅いエネルギー準位にキャリアが一時的に形成されることによる。この中間励起準位のキャリアが記録光（参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターン）に励起され、最終的には深いトラップ準位に干渉縞に対応したキャリアの濃淡分布の形で蓄積されて記録が完了する。この後半の過程はフォトリフラクティブ効果と呼ばれる過程であって、単色ホログラムと原理的に同じ過程である。例えば２色ホログラム記録方式では、添加成分無し或いはＦｅを添加した化学量論比に近い組成のＬｉＮｂＯ３（略称ＳＬＮと呼ぶ）に還元処理を行った結晶 （Ｈ． Ｇｕｅｎｔｈｅｒ， Ｒ． Ｍ．Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ， Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ， Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ； ”Ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ｉｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｎｅａｒ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ”， Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ．３７， ｐｐ． ７６１１−７６２３（１９９８） ）で、この中間励起準位（準安定準位）におけるキャリアの寿命がマイクロ秒から数秒に増大させることができ、連続発振の比較的パワーの小さなレーザを用いて記録ができるようになってきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
２色ホログラム記録方式では、記録材料を還元してＰＲセンタ密度を大きくする必要があったが（バイポーラロンポーラロンメカニズム）、これによりＦｅ３＋（３価）の密度が減少し、材料そのものの透明度が悪くなる問題があった。また実用レベルとしては、光感度が不充分であり、さらに感度の高いホログラム記録方式の開発が求められていた。
【００１０】
また、２色ホログラム記録方式では、中間励起準位の寿命が長すぎて書き込み以降もそのレベルにキャリアが存在すると、読み出し時に励起されたキャリアが電場を反映して再結合する。その結果、既に形成した空間電場をキャンセルするため、回折効率を著しく低下させてしまうという問題もあった。さらに、照射ゲート光に対する感度が低く、有効に働くその波長の選択の幅が狭いものであった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、光感度が高く照射ゲート光の波長の選択の幅を拡大できかつ、再生時に信号劣化の少ないようなデータの非破壊性に優れた２色ホログラム記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の２色ホログラム記録再生装置は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ情報を記録し、前記ホログラム記録媒体に記録された前記情報を再生する２色ホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する照射部と、
前記第１波長より長い第２波長を有する可干渉性の信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射するとともに、前記信号光に前記ホログラム記録媒体に記録されるべき情報を担持せしめる記録光照射手段と、
前記ホログラム記録媒体の記録感度を発生せしめる前記第１波長よりも長く、前記第２波長よりも短い第３波長のゲート光を前記ホログラム記録媒体に入射し、前記記録感度の発生によって、前記信号光及び前記参照光が照射された前記ホログラム記録媒体に前記情報に応じた光干渉パターンが形成され、前記光干渉パターンが屈折率格子として前記ホログラム記録媒体に記録されるゲート光手段と、を有し、
前記ホログラム記録媒体は、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］）＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなることを特徴とする。
【００１４】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記希土類がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記フォトリフラクティブ材料は、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含むことを特徴とする。
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記フォトリフラクティブ材料は、Ｆｅ又はＭｎを、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する記録光照射手段は、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に入射する参照光手段と、画像データに応じて変調された信号光を前記ホログラム記録媒体に入射しその内部にて前記参照光と交差せしめかつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成する信号光手段と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記参照光ビームの照射により生成された前記ホログラム記録媒体の光干渉パターンの屈折率格子からの回折光を検出する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図２に示すように、本実施例の２色ホログラム記録再生装置において、記録媒体１０は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体用のフォトリフラクティブ結晶である。このフォトリフラクティブ結晶は、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、或いは、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｔａ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶である。Ｔｂの添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることが好ましい。さらに、このフォトリフラクティブ材料には、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含ませてもく、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
本実施例の装置構成としては、信号光及び参照光を用いる従来型のホログラム記録装置に、紫外線又は短波長の可視光の帯域の紫外線照射部と、ホログラム記録媒体の記録感度を発生せしめる第３波長のゲート光をホログラム記録媒体に入射するゲート光手段とを追加したものである。第３波長は、第１波長よりも長く、第２波長よりも短く、記録感度の発生によって、信号光及び参照光が照射されたホログラム記録媒体に、信号光が担持する情報に応じた光干渉パターンが形成され、光干渉パターンが屈折率格子としてホログラム記録媒体に記録される。紫外線プリ照射部は図２に示すように本体に組み込み、光シャッタ、フィルタなどを介して単一の光源をゲート光と紫外線とで切り替え使用する方法と、ゲート光光源と紫外線光源とを別々のユニットとして設置する方法もある。
【００１９】
ホログラム記録方法としては、紫外線の照射過程いわゆるプリ照射は、信号光及び参照光の照射の前に行われる記録材料１０の初期化過程に相当する。
従って、所定の時間、紫外光を照射して一旦初期化したプリ照射後は、記録再生は従来型のホログラム記録再生装置に準じた手順でなされる。本発明によれば多重記録時の消去作用が減少するため、多重記録時の記録時間のスケジューリング等は従来型の記録とは異なり、緩和されたスケジューリング設計が可能となる。
【００２０】
図２に示すように、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１の波長例えば３１３ｎｍの紫外レーザ光源としてプリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１が用いられる。この光源２１は、その照射光により記録媒体１０の光誘導吸収を発現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１として例えば、浜松ホトニクス社製Ｌ５６６２−０１があり、これは図３に示す特性のプリ照射時にはバンドパスフィルタλ０＝３１３ｎｍへ切り替えられて第１波長の３１３ｎｍの光を放射し、ゲート光照射時にはバンドパスフィルタλ２＝４３６ｎｍへ切り替えられて第３波長の４３６ｎｍのゲート光を放射する。
【００２１】
プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１から発せられた光２２は第１波長のプリ照射光となり、シャッタ３１ｃを介して、記録媒体１０の全体少なくともホログラム記録部分に照射される。シャッタ３１ｃは、プリ照射光２２の光路を開閉するために設けられている。シャッタ３１ｃの開閉は、コントーローラ３２によって送出された信号によって、ドライバ３３ｃを介して駆動される。
【００２２】
信号光及び参照光生成のための、第１波長３１３ｎｍより長い第２波長の光源１１は近赤外線レーザ（ＳＤＬ社製ＳＤＬ−ＴＣ４０ ）（発振波長８５０．０ｎｍ）などが用いられ得る。レーザ光源１１から発せられる記録レーザ光１２は、ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと参照光１２ｂとに分割される。信号光１２ａと参照光１２ｂは、異なる光学経路を辿って、記録媒体１０内の同じ位置Ｐに照射される。このホログラム記録時には、レーザ光源１１による照射と同時に、プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１から発せられた光２２は第３波長の４３６ｎｍのゲート光となり、シャッタ３１ｃを介して、記録媒体１０の全体少なくともホログラム記録部分に照射される。
【００２３】
信号光１２ａの光学経路上には、シャッタ３１ａ、ビームエキスパンダ１４、ＬＣＤ１５、４ｆ系フーリエ変換レンズ１６が配置されている。シャッタ３１ａは、信号光１２ａの光路を開閉するために設けられる。シャッタ３１ａの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ａを介して駆動される。ビームエキスパンダ１４は、シャッタ３１ａを通過した信号光１２ａのビーム径を拡大して、信号光１２ａをＬＣＤ１５に平行光線となるように照射する。空間光変調器のＬＣＤ１５は、エンコーダ２５より受けた２次元平面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号光１２ａは、ＬＣＤ１５を通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む。信号光１２ａは、さらに４ｆ系フーリエ変換レンズ１６によって、ドットマトリクス成分をフーリエ変換されるとともに、記録媒体１０の位置Ｐのわずかに前方（レーザ光源１１側）若しくは後方に焦点を結ぶように集光される。
【００２４】
ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと分割された参照光１２ｂは、ミラー１７及び１８によって記録媒体１０の位置Ｐに導かれる。ミラー１７と１８の間にはシャッタ３１ｂが配されていて、参照光１２ｂの光路を開閉することができる。シャッタ３１ｂの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ｂを介して駆動される。
【００２５】
さらに、円柱状の記録媒体１０の回転軸を中心としてレーザ光源１１の入射する側と反対側に、逆フーリエ変換レンズ１９及び受光器であるＣＣＤ２０が配置されている。逆フーリエ変換レンズ１９は、記録媒体１０の位置Ｐ近傍で焦点を結び、交差して到達する信号光１２ａを平行光線としてＣＣＤ２０に送り得る位置に配置されている。ＣＣＤ２０にはデコーダ２６が接続される。なお、コントーローラ３２は、あらかじめ記録媒体１０にフォトリフラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、記録媒体１０が可動ステージ３０上に装着されると、適当なセンサにより自動的にこの標識を読みとり、記録媒体の上下動及び回転を制御することが可能である。
【００２６】
この構成の装置において、記録媒体１０中でゲート光が照射されている領域において参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、屈折率の変化として情報記録する。
一方で、情報の再生においては、シャッタ３１ａ、３１ｃで信号光１２ａ及びプリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１からの短波長光及びゲート光２２を遮断して、参照光１２ｂのみを記録媒体１０へ照射する。参照光１２ｂの照射された記録媒体１０の反対側には、記録された光干渉パターンを再現した干渉パターン光が現れる。この干渉パターン光を逆フーリエレンズ１９に導いて、光干渉パターンを逆フーリエ変換するとドットパターン信号を得ることができる。さらに、このドットパターン信号をＣＣＤ２０の受光器によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送ると、元のデータが再生される。
【００２７】
本発明の特徴は、光誘導吸収（フォトクロミズム）を示す記録材料を用いかつ紫外線又は短波長の可視光のプリ照射及びゲート光照射を行う点にある。Ｔｂ（テルビウム）などの希土類を添加し、定比組成に近いＬｉＮｂＯ３（又はＬｉＴａＯ３）単結晶では、波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射すると、非常に大きな光誘導吸収を示す。これは荷電子帯に近い光吸収中心（ドナーレベル）からキャリアが励起され、トラップ中心（中間レベル）にトラップされるためで、その中間レベルの深さは伝導帯下端より１．９ｅＶ程度と算定される。このトラップされたキャリアは、６５０ｎｍより短い波長の光で再び励起され、もとのドナーレベルに戻すことができる可逆性を有している。この特徴を利用し、あらかじめ波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、波長８５０ｎｍ程度のレーザ光を用いてホログラムを記録することができる。
【００２８】
記録材料が、波長８５０ｎｍの参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターンで照射されると、照射された部分では中間レベルのキャリアは励起される。励起されたキャリアは暗部で荷電子帯に近いレベルのアクセプタと再結合し、最終的には干渉縞に対応したキャリアの空間密度分布が形成されて空間電場が生じる。これにより電気光学効果を有する本結晶内に屈折率変動として干渉縞パターン（ホログラム）の記録が完了する。
【００２９】
本発明の従来と大きく異なる特徴として、
（１）あらかじめ紫外線（紫外光）で照射して着色した定比ニオブ酸リチウム又は定比タンタル酸リチウムを用いる。
（２）いったん記録が完了すると、書き込む光（例えば８５０ｎｍ）で読み出しても記録が破壊されない。
【００３０】
これらの特徴により、本ホログラム記録材料と記録方式を利用すると、単色でも非破壊読み出しのホログラム記録が可能となる。
（実施例）
連続原料供給型の二重るつぼ単結晶引き上げ装置を用い、［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）＝０．５６〜０．６０の融液組成に、さらにＴｂを１００重量ｐｐｍ加えた融液から光学的均質性に優れた［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｔａ２Ｏ５］＋［Ｌｉ２Ｏ］）のモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した。
【００３１】
育成したａｓ−ｇｒｏｗｎ単結晶に波長３１３ｎｍの光を照射したところ、著しいフォトクロミズムを示し、その吸収レベル（中間レベル）の深さは伝導帯の下１．９ｅＶ付近と算定された。
波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色したＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ結晶に、第３波長の４３６ｎｍのゲート光を照射しつつ８５０ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだ場合、ゲート光波長（励起波長）を変化させて媒体の感度Ｓη２及びページナンバＭ／＃を測定したところ、図４及び図５に示すように、高い感度及びページナンバが得られた。
【００３２】
なお、比較例として紫外線を照射をしない場合の感度Ｓη２及びページナンバＭ／＃の実験データを図６及び図７に示す。上記例に比して性能が向上していることが分かる。
さらに、波長３１３ｎｍの紫外線プリ照射の有無の影響を調べた。上記装置で波長３１３ｎｍ紫外線光パワー０．１３Ｗ／ｃｍ２、波長４３６ｎｍゲート光０．０７４Ｗ／ｃｍ２及び波長８５０ｎｍの記録パワーＰ ９Ｗ／ｃｍ２の条件で行った。その結果の紫外線プリ照射の有無を図８及び図９に示す。紫外線プリ照射によって、遅延書き込みが抑制されかつ、回折効率が向上していることがわかる。
【００３３】
またさらに、上記例と同様にして、Ｔｂ２００重量ｐｐｍ添加のＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮに加え、Ｆｅ１００重量ｐｐｍを同時添加したモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｆｅ，Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した場合にも、回折効率が増大し、読み出しに非破壊性が向上した。この場合、Ｆｅの代わりにＭｎを添加しても同様の効果が得られ、それら添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で添加したものが好適な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラム記録システムを示す構成図である。
【図２】本発明によるホログラム記録再生装置を示す構成図である。
【図３】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射に用いられるフィルタ透過率を示すグラフである。
【図４】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後のゲート光波長（励起波長）に対する媒体の感度Ｓη２の変化を示すグラフである。
【図５】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後のゲート光波長（励起波長）に対する媒体のページナンバＭ／＃の変化を示すグラフである。
【図６】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合のゲート光波長（励起波長）に対する媒体の感度Ｓη２の変化を示すグラフである。
【図７】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合のゲート光波長（励起波長）に対する媒体のページナンバＭ／＃の変化を示すグラフである。
【図８】本発明による他の実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図９】比較例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【主要部分の符号の説明】
１０ 記録媒体
１１ レーザ光源
１２ａ 信号光
１２ｂ 参照光
１３ ビームスプリッタ
１４ ビームエキスパンダ
１５ ＬＣＤ
１６、１９ フーリエ変換レンズ
１７、１８ ミラー
２０ ＣＣＤ
２１ プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源
２２ プリ照射光
３０ 可動ステージ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ シャッタ
３２ コントローラ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ ドライバ
【発明の属する技術分野】
ホログラフィックメモリを利用する光情報記録再生装置、特に、再生時に信号劣化のない記録を行う２色ホログラム記録再生装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホログラフィーの原理を応用したディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモリシステムが知られている。以下に、ホログラフィックメモリシステムの概要を図１を参照して説明する。
図１において、エンコーダ２５は、ホログラフィックメモリ１に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１５に送出する。
【０００３】
空間光変換器１５は、単位ページに対応する縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有し、照射された光ビームをエンコーダ２５からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調されたシグナルビームすなわち信号光をレンズ１６へ導く。より詳しくは、空間光変換器１５は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答してシグナルビームを通過させ、論理値“０”に応答してシグナルビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光としての変調されたシグナルビームが生成される。
【０００４】
信号光は、レンズ１６を介してホログラフィックメモリ１に入射する。ホログラフィックメモリ１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から入射角度βをもって参照光が入射する。
信号光と参照光とは、ホログラフィックメモリ１内で干渉し、この干渉縞がホログラフィックメモリ１内に屈折率格子すなわちホログラムとして記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、３次元データ記録が可能となる。
【０００５】
記録されたデータをホログラフィックメモリ１から再生する場合には、信号光ビーム及び参照光ビームの交差する領域の中心に向け記録時と同じ入射角βで参照光のみをホログラフィックメモリ１に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、ホログラフィックメモリ１内に記録されている干渉縞からの回折光がレンズ１９を通して光検出器のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２０へ導かれる。ＣＣＤ２０は、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【０００６】
ホログラフィックメモリでは、上記のように２次元の平面データ系列で記録を行うので、参照光の入射角βを変えることにより角度多重記録を行うことができる。即ち、参照光の入射角βを変化させることにより記録単位である２次元平面をホログラフィックメモリ内に複数規定することができ、その結果、３次元記録が可能となる。
【０００７】
従来、フォトリフラクティブ効果を用いた書き換え可能型のホログラフィックメモリ１においては、記録材料には通常、Ｆｅを添加したニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３，略してＬＮ）単結晶が用いられ、記録光にはＮｄ：ＹＡＧレーザの第２高調波である波長５３２ｎｍが用いられる。この従来型の記録方式（従来型単色記録方式と呼ぶ）においては、記録光である信号光と参照光から形成される干渉縞に対応して、干渉縞の明るい領域では、Ｆｅ２＋の準位から電子が伝導体に励起され、フォトリフラクティブプロセスを経て最終的にはＦｅ３＋の準位にトラップされストレージが完結する。
【０００８】
しかしながらこのようにして記録されたホログラムから信号を読み出す際に、再生光が徐々にホログラムを消してしまうという問題（再生劣化）があった。
これに対して、再生劣化の少ない記録方式のひとつに、２色ホログラム方式がある。
２色ホログラム記録の特徴は記録時に、ホログラムを形成する記録光（波長λ１，参照光と信号光）に加えて、ゲート光（波長λ２）と呼ばれるもうひとつの光を同時に照射することでホログラムを記録する点にある。ゲート光の作用は、ゲート光が照射されている間だけ記録光の波長（λ１）において記録感度を発生させる。このような性質は、ゲート光の照射によって、照射された部分だけ一時的に結晶内の中間励起準位と呼ばれる比較的浅いエネルギー準位にキャリアが一時的に形成されることによる。この中間励起準位のキャリアが記録光（参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターン）に励起され、最終的には深いトラップ準位に干渉縞に対応したキャリアの濃淡分布の形で蓄積されて記録が完了する。この後半の過程はフォトリフラクティブ効果と呼ばれる過程であって、単色ホログラムと原理的に同じ過程である。例えば２色ホログラム記録方式では、添加成分無し或いはＦｅを添加した化学量論比に近い組成のＬｉＮｂＯ３（略称ＳＬＮと呼ぶ）に還元処理を行った結晶 （Ｈ． Ｇｕｅｎｔｈｅｒ， Ｒ． Ｍ．Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ， Ｙ．Ｆｕｒｕｋａｗａ， Ｋ．Ｋｉｔａｍｕｒａ； ”Ｔｗｏ−ｃｏｌｏｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ｉｎ ｒｅｄｕｃｅｄ ｎｅａｒ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ”， Ａｐｐｌ． Ｏｐｔ． Ｖｏｌ．３７， ｐｐ． ７６１１−７６２３（１９９８） ）で、この中間励起準位（準安定準位）におけるキャリアの寿命がマイクロ秒から数秒に増大させることができ、連続発振の比較的パワーの小さなレーザを用いて記録ができるようになってきた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
２色ホログラム記録方式では、記録材料を還元してＰＲセンタ密度を大きくする必要があったが（バイポーラロンポーラロンメカニズム）、これによりＦｅ３＋（３価）の密度が減少し、材料そのものの透明度が悪くなる問題があった。また実用レベルとしては、光感度が不充分であり、さらに感度の高いホログラム記録方式の開発が求められていた。
【００１０】
また、２色ホログラム記録方式では、中間励起準位の寿命が長すぎて書き込み以降もそのレベルにキャリアが存在すると、読み出し時に励起されたキャリアが電場を反映して再結合する。その結果、既に形成した空間電場をキャンセルするため、回折効率を著しく低下させてしまうという問題もあった。さらに、照射ゲート光に対する感度が低く、有効に働くその波長の選択の幅が狭いものであった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、光感度が高く照射ゲート光の波長の選択の幅を拡大できかつ、再生時に信号劣化の少ないようなデータの非破壊性に優れた２色ホログラム記録再生装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の２色ホログラム記録再生装置は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ情報を記録し、前記ホログラム記録媒体に記録された前記情報を再生する２色ホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する照射部と、
前記第１波長より長い第２波長を有する可干渉性の信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射するとともに、前記信号光に前記ホログラム記録媒体に記録されるべき情報を担持せしめる記録光照射手段と、
前記ホログラム記録媒体の記録感度を発生せしめる前記第１波長よりも長く、前記第２波長よりも短い第３波長のゲート光を前記ホログラム記録媒体に入射し、前記記録感度の発生によって、前記信号光及び前記参照光が照射された前記ホログラム記録媒体に前記情報に応じた光干渉パターンが形成され、前記光干渉パターンが屈折率格子として前記ホログラム記録媒体に記録されるゲート光手段と、を有し、
前記ホログラム記録媒体は、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］）＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなることを特徴とする。
【００１４】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記希土類がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする。
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記フォトリフラクティブ材料は、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含むことを特徴とする。
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記フォトリフラクティブ材料は、Ｆｅ又はＭｎを、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する記録光照射手段は、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に入射する参照光手段と、画像データに応じて変調された信号光を前記ホログラム記録媒体に入射しその内部にて前記参照光と交差せしめかつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成する信号光手段と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
上記の２色ホログラム記録再生装置においては、前記参照光ビームの照射により生成された前記ホログラム記録媒体の光干渉パターンの屈折率格子からの回折光を検出する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
図２に示すように、本実施例の２色ホログラム記録再生装置において、記録媒体１０は、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体用のフォトリフラクティブ結晶である。このフォトリフラクティブ結晶は、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）単結晶、或いは、Ｔｂなどの希土類を含み［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｔａ２Ｏ５］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）単結晶である。Ｔｂの添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることが好ましい。さらに、このフォトリフラクティブ材料には、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含ませてもく、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることが好ましい。
【００１８】
本実施例の装置構成としては、信号光及び参照光を用いる従来型のホログラム記録装置に、紫外線又は短波長の可視光の帯域の紫外線照射部と、ホログラム記録媒体の記録感度を発生せしめる第３波長のゲート光をホログラム記録媒体に入射するゲート光手段とを追加したものである。第３波長は、第１波長よりも長く、第２波長よりも短く、記録感度の発生によって、信号光及び参照光が照射されたホログラム記録媒体に、信号光が担持する情報に応じた光干渉パターンが形成され、光干渉パターンが屈折率格子としてホログラム記録媒体に記録される。紫外線プリ照射部は図２に示すように本体に組み込み、光シャッタ、フィルタなどを介して単一の光源をゲート光と紫外線とで切り替え使用する方法と、ゲート光光源と紫外線光源とを別々のユニットとして設置する方法もある。
【００１９】
ホログラム記録方法としては、紫外線の照射過程いわゆるプリ照射は、信号光及び参照光の照射の前に行われる記録材料１０の初期化過程に相当する。
従って、所定の時間、紫外光を照射して一旦初期化したプリ照射後は、記録再生は従来型のホログラム記録再生装置に準じた手順でなされる。本発明によれば多重記録時の消去作用が減少するため、多重記録時の記録時間のスケジューリング等は従来型の記録とは異なり、緩和されたスケジューリング設計が可能となる。
【００２０】
図２に示すように、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１の波長例えば３１３ｎｍの紫外レーザ光源としてプリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１が用いられる。この光源２１は、その照射光により記録媒体１０の光誘導吸収を発現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１として例えば、浜松ホトニクス社製Ｌ５６６２−０１があり、これは図３に示す特性のプリ照射時にはバンドパスフィルタλ０＝３１３ｎｍへ切り替えられて第１波長の３１３ｎｍの光を放射し、ゲート光照射時にはバンドパスフィルタλ２＝４３６ｎｍへ切り替えられて第３波長の４３６ｎｍのゲート光を放射する。
【００２１】
プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１から発せられた光２２は第１波長のプリ照射光となり、シャッタ３１ｃを介して、記録媒体１０の全体少なくともホログラム記録部分に照射される。シャッタ３１ｃは、プリ照射光２２の光路を開閉するために設けられている。シャッタ３１ｃの開閉は、コントーローラ３２によって送出された信号によって、ドライバ３３ｃを介して駆動される。
【００２２】
信号光及び参照光生成のための、第１波長３１３ｎｍより長い第２波長の光源１１は近赤外線レーザ（ＳＤＬ社製ＳＤＬ−ＴＣ４０ ）（発振波長８５０．０ｎｍ）などが用いられ得る。レーザ光源１１から発せられる記録レーザ光１２は、ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと参照光１２ｂとに分割される。信号光１２ａと参照光１２ｂは、異なる光学経路を辿って、記録媒体１０内の同じ位置Ｐに照射される。このホログラム記録時には、レーザ光源１１による照射と同時に、プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１から発せられた光２２は第３波長の４３６ｎｍのゲート光となり、シャッタ３１ｃを介して、記録媒体１０の全体少なくともホログラム記録部分に照射される。
【００２３】
信号光１２ａの光学経路上には、シャッタ３１ａ、ビームエキスパンダ１４、ＬＣＤ１５、４ｆ系フーリエ変換レンズ１６が配置されている。シャッタ３１ａは、信号光１２ａの光路を開閉するために設けられる。シャッタ３１ａの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ａを介して駆動される。ビームエキスパンダ１４は、シャッタ３１ａを通過した信号光１２ａのビーム径を拡大して、信号光１２ａをＬＣＤ１５に平行光線となるように照射する。空間光変調器のＬＣＤ１５は、エンコーダ２５より受けた２次元平面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号光１２ａは、ＬＣＤ１５を通過すると光変調されて、データをドットマトリクス成分として含む。信号光１２ａは、さらに４ｆ系フーリエ変換レンズ１６によって、ドットマトリクス成分をフーリエ変換されるとともに、記録媒体１０の位置Ｐのわずかに前方（レーザ光源１１側）若しくは後方に焦点を結ぶように集光される。
【００２４】
ビームスプリッタ１３によって信号光１２ａと分割された参照光１２ｂは、ミラー１７及び１８によって記録媒体１０の位置Ｐに導かれる。ミラー１７と１８の間にはシャッタ３１ｂが配されていて、参照光１２ｂの光路を開閉することができる。シャッタ３１ｂの開閉は、コントーローラ３２によって送出される信号によって、ドライバ３３ｂを介して駆動される。
【００２５】
さらに、円柱状の記録媒体１０の回転軸を中心としてレーザ光源１１の入射する側と反対側に、逆フーリエ変換レンズ１９及び受光器であるＣＣＤ２０が配置されている。逆フーリエ変換レンズ１９は、記録媒体１０の位置Ｐ近傍で焦点を結び、交差して到達する信号光１２ａを平行光線としてＣＣＤ２０に送り得る位置に配置されている。ＣＣＤ２０にはデコーダ２６が接続される。なお、コントーローラ３２は、あらかじめ記録媒体１０にフォトリフラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、記録媒体１０が可動ステージ３０上に装着されると、適当なセンサにより自動的にこの標識を読みとり、記録媒体の上下動及び回転を制御することが可能である。
【００２６】
この構成の装置において、記録媒体１０中でゲート光が照射されている領域において参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、屈折率の変化として情報記録する。
一方で、情報の再生においては、シャッタ３１ａ、３１ｃで信号光１２ａ及びプリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源２１からの短波長光及びゲート光２２を遮断して、参照光１２ｂのみを記録媒体１０へ照射する。参照光１２ｂの照射された記録媒体１０の反対側には、記録された光干渉パターンを再現した干渉パターン光が現れる。この干渉パターン光を逆フーリエレンズ１９に導いて、光干渉パターンを逆フーリエ変換するとドットパターン信号を得ることができる。さらに、このドットパターン信号をＣＣＤ２０の受光器によって受光して、電気的なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送ると、元のデータが再生される。
【００２７】
本発明の特徴は、光誘導吸収（フォトクロミズム）を示す記録材料を用いかつ紫外線又は短波長の可視光のプリ照射及びゲート光照射を行う点にある。Ｔｂ（テルビウム）などの希土類を添加し、定比組成に近いＬｉＮｂＯ３（又はＬｉＴａＯ３）単結晶では、波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射すると、非常に大きな光誘導吸収を示す。これは荷電子帯に近い光吸収中心（ドナーレベル）からキャリアが励起され、トラップ中心（中間レベル）にトラップされるためで、その中間レベルの深さは伝導帯下端より１．９ｅＶ程度と算定される。このトラップされたキャリアは、６５０ｎｍより短い波長の光で再び励起され、もとのドナーレベルに戻すことができる可逆性を有している。この特徴を利用し、あらかじめ波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、波長８５０ｎｍ程度のレーザ光を用いてホログラムを記録することができる。
【００２８】
記録材料が、波長８５０ｎｍの参照光と信号光によって形成される干渉縞に対応した空間的な明暗のパターンで照射されると、照射された部分では中間レベルのキャリアは励起される。励起されたキャリアは暗部で荷電子帯に近いレベルのアクセプタと再結合し、最終的には干渉縞に対応したキャリアの空間密度分布が形成されて空間電場が生じる。これにより電気光学効果を有する本結晶内に屈折率変動として干渉縞パターン（ホログラム）の記録が完了する。
【００２９】
本発明の従来と大きく異なる特徴として、
（１）あらかじめ紫外線（紫外光）で照射して着色した定比ニオブ酸リチウム又は定比タンタル酸リチウムを用いる。
（２）いったん記録が完了すると、書き込む光（例えば８５０ｎｍ）で読み出しても記録が破壊されない。
【００３０】
これらの特徴により、本ホログラム記録材料と記録方式を利用すると、単色でも非破壊読み出しのホログラム記録が可能となる。
（実施例）
連続原料供給型の二重るつぼ単結晶引き上げ装置を用い、［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｌｉ２Ｏ］＋［Ｎｂ２Ｏ５］）＝０．５６〜０．６０の融液組成に、さらにＴｂを１００重量ｐｐｍ加えた融液から光学的均質性に優れた［Ｌｉ２Ｏ］／（［Ｔａ２Ｏ５］＋［Ｌｉ２Ｏ］）のモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した。
【００３１】
育成したａｓ−ｇｒｏｗｎ単結晶に波長３１３ｎｍの光を照射したところ、著しいフォトクロミズムを示し、その吸収レベル（中間レベル）の深さは伝導帯の下１．９ｅＶ付近と算定された。
波長３１３ｎｍ付近の紫外線を照射して着色したＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ結晶に、第３波長の４３６ｎｍのゲート光を照射しつつ８５０ｎｍのレーザを用いてホログラムを書き込んだ場合、ゲート光波長（励起波長）を変化させて媒体の感度Ｓη２及びページナンバＭ／＃を測定したところ、図４及び図５に示すように、高い感度及びページナンバが得られた。
【００３２】
なお、比較例として紫外線を照射をしない場合の感度Ｓη２及びページナンバＭ／＃の実験データを図６及び図７に示す。上記例に比して性能が向上していることが分かる。
さらに、波長３１３ｎｍの紫外線プリ照射の有無の影響を調べた。上記装置で波長３１３ｎｍ紫外線光パワー０．１３Ｗ／ｃｍ２、波長４３６ｎｍゲート光０．０７４Ｗ／ｃｍ２及び波長８５０ｎｍの記録パワーＰ ９Ｗ／ｃｍ２の条件で行った。その結果の紫外線プリ照射の有無を図８及び図９に示す。紫外線プリ照射によって、遅延書き込みが抑制されかつ、回折効率が向上していることがわかる。
【００３３】
またさらに、上記例と同様にして、Ｔｂ２００重量ｐｐｍ添加のＴｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮに加え、Ｆｅ１００重量ｐｐｍを同時添加したモル分率が０．４９５〜０．５０の定比組成の単結晶（Ｆｅ，Ｔｂ−ｄｏｐｅｄ ＳＬＮ）を育成した場合にも、回折効率が増大し、読み出しに非破壊性が向上した。この場合、Ｆｅの代わりにＭｎを添加しても同様の効果が得られ、それら添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で添加したものが好適な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラム記録システムを示す構成図である。
【図２】本発明によるホログラム記録再生装置を示す構成図である。
【図３】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射に用いられるフィルタ透過率を示すグラフである。
【図４】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後のゲート光波長（励起波長）に対する媒体の感度Ｓη２の変化を示すグラフである。
【図５】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後のゲート光波長（励起波長）に対する媒体のページナンバＭ／＃の変化を示すグラフである。
【図６】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合のゲート光波長（励起波長）に対する媒体の感度Ｓη２の変化を示すグラフである。
【図７】本発明による実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合のゲート光波長（励起波長）に対する媒体のページナンバＭ／＃の変化を示すグラフである。
【図８】本発明による他の実施例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射後の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【図９】比較例の２色ホログラム記録再生装置におけるホログラム記録媒体の紫外線のプリ照射を行わない場合の回折効率の経時変化を示すグラフである。
【主要部分の符号の説明】
１０ 記録媒体
１１ レーザ光源
１２ａ 信号光
１２ｂ 参照光
１３ ビームスプリッタ
１４ ビームエキスパンダ
１５ ＬＣＤ
１６、１９ フーリエ変換レンズ
１７、１８ ミラー
２０ ＣＣＤ
２１ プリ照射／ゲート光照射用フィルタ付光源
２２ プリ照射光
３０ 可動ステージ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ シャッタ
３２ コントローラ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ ドライバ
Claims (6)
- 紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光に感光して光誘導吸収を発現するホログラム記録媒体へ情報を記録し、前記ホログラム記録媒体に記録された前記情報を再生する２色ホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する照射部と、
前記第１波長より長い第２波長を有する可干渉性の信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射するとともに、前記信号光に前記ホログラム記録媒体に記録されるべき情報を担持せしめる記録光照射手段と、
前記ホログラム記録媒体の記録感度を発生せしめる前記第１波長よりも長く、前記第２波長よりも短い第３波長のゲート光を前記ホログラム記録媒体に入射し、前記記録感度の発生によって、前記信号光及び前記参照光が照射された前記ホログラム記録媒体に前記情報に応じた光干渉パターンが形成され、前記光干渉パターンが屈折率格子として前記ホログラム記録媒体に記録されるゲート光手段と、を有し、
前記ホログラム記録媒体は、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／［Ｌｉ 2 Ｏ］＋［Ｎｂ 2 Ｏ 5 ］のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ 3 ）単結晶、及び、希土類を含み［Ｌｉ 2 Ｏ］／（［Ｌｉ 2 Ｏ］）＋［Ｔａ 2 Ｏ 5 ］）のモル分率が０．４８２から０．５０５の範囲にあるタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ 3 ）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料からなることを特徴とする２色ホログラム記録再生装置。 - 前記希土類がＴｂであり、その添加量が１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることを特徴とする請求項１記載の２色ホログラム記録再生装置。
- 前記フォトリフラクティプ材料は、Ｔｂに加えてＦｅ又はＭｎを同時に含むことを特徴とする請求項２記載の２色ホログラム記録再生装置。
- 前記フォトリフラクティプ材料は、Ｆｅ又はＭｎを、その添加量が１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲で含むことを特徴とする請求項３記載の２色ホログラム記録再生装置。
- 前記信号光及び／又は参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する記録光照射手段は、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に入射する参照光手段と、画像データに応じて変調された信号光を前記ホログラム記録媒体に入射しその内部にて前記参照光と交差せしめかつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成する信号光手段と、を含むことを特徴とする請求項１記載の２色ホログラム記録再生装置。
- 前記参照光の照射により生成された、前記ホログラム記録媒体の前記屈折率格子からの回折光を検出する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の２色ホログラム記録再生装置。
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