JP3946767B2 - データ記録用フォトセンシブル層を有する大容量光メモリ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク（またはレーザー・ディスク）の様な大容量光メモリ装置の構想と実現に関するものであり、その上さらに、レーザー光のビームを用いて記億装置に保存されるような情報データの記録および読み出しに関するものである。しかしながら、標準寸法のいわゆるコンパクト・ディスクの形態が重要な工業的ニーズを満たしているとはいえ、それは制限的なものではなく、さらに、類似の構成と構造を持つ大容量データ記憶メモリは、例えばテープやフィルムのような他の種類の基板上に形成することもできるということを明確にさせておきたい。
【０００２】
【従来技術】
現行の光メモリ装置の保存容量は、多くの用途で、非常に不充分であるように思える。ディスクの片側を覆うフォトセンシブル層の表面に情報データを保存する以外の方法は知られていない。殆どの場合、ビームが焦点を結ぶ極小の複数のくぼみが、その様な光学的なコーティング層上に彫られ、これらがデータ記録のための基本的なセルを形成し、フォトセンシブル体の表面上に分布される。このセル個々の面積とセル同士が必要とする間隔によって、これらの数が制限される。
【０００３】
光ディスクの記憶容量を増やすことを目指す解決手段は目下研究されている。「両面ディスク」とか、「青色のレーザー光を使用して、回折理論に合致するような基本セルのサイズを少しだけ小さくすることを可能にする」とか、「数に限度はあるものの、複数（例えば６層、あるいは最大１０層まで）のフォトセンシブル層を重ねあわせて、記録と読み出しの両用に、さらにこれら異なる層に焦点を結ぶ同数のレンズを必要とすれば」と言う人がいるかもしれない。
【０００４】
これらの異なる解決手段は、単に現行の光ディスクの容量を最大限１０倍に増やすだけで、産業界のニーズとしては充分な増加ではない。
【０００５】
また、写真用カラー・フィルムの場合のように、複数の異なる色の層を持つ基層を使用することを、思い付くこともできる。だが現実には、記録と読み出しの両方に使用する色のついた複数のビーム間での相互の影響により、２、３層以上を持つことは困難で、したがって、記憶増加は制限されたままである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようと意図する課題は、現行の光ディスクの記憶密度にくらべて、大幅に改善された記憶密度を有する大容量の光メモリを提供することであり、これは顕微鏡レンズのエアリー（Airy）ピークに対応する一つのゾーン内に数百のデータ・ビットを都合よく記録可能にすることによるもので、このピークは一般には約1ミクロンの幅である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的に対し、本発明が提案するのは、別の分野で探求されたフォトセンシブル媒体の体積ホログラフィーの能力に頼りながら、データ保存に際しては、これにより光学的層の表面上の横方向の優れた密度と深さにおける垂直方向の優れた密度とを結合させることである。
【０００８】
この結果を得るために、本発明の目的は、一つのフォトセンシブル層を有する種類の大容量の光メモリで、好適には光ディスク上に形成されていて、そのフォトセンシブル層の記録自由表面のいたるところに分布される基本セルを内包し、データを記録するには、そのフォトセンシブル層が露出されるレーザービームがそのフォトセンシブル層に到達し、このようにして記録されたデータはレーザービームを用いて読み出しを通して再現される。
【０００９】
本発明によるメモリは、各基本セルに関し、シングルモード光ファイバとして有効な導光セグメント群を含み、これはフォトセンシブル物質から作られており、この軸心は記録自由表面に対してほぼ直角である。
【００１０】
このようなフォトセンシブル層内のファイバがデータ伝送レーザービームに触れると、この中では、リップマン（Lippmann）効果によって、このフォトセンシブル物質上に作用することによって、その中に、セグメント群軸心に沿うように重なってた一かたまりの周期的な複数の積層状の各ファイバ内に構成された構造体を作る複数の波長を持つ定常波が生成されて干渉像を形成する。
【００１１】
本発明によるフォトセンシブル層内の各セグメント群では、アクセス可能な露出面に対して横断するように方向づけられたシングルモードファイバの一格子を形成する構造を有し、その光学的特性の積層状として再現可能な形でデータは記録され、そしてこれは、周期的効果の積み重なりにより、全体的には非周期的なものである。
【００１２】
上述したように、複数のフォトセンシブル層に書き込みするためにリップマン効果を使用すること自体は新しいことではない。特に、米国特許第５，３７３，１７６号明細書では、これらのフォトセンシブル層がカラー写真用に使用されている時の現象を記述している。この中で、コヒーレントな、単色であるが互いに非調和的な光の各々３つの異なった周波数を持つ三つの光ビームが、どのようにして透明な物質の一つの層内で単一通路に沿って共存するノードとループを持つ定常波を生成するかということ、が説明されている。
【００１３】
同文書は、多くの例を与えるフォトセンシブル物質において、三つの周期的な積層状のマークとして干渉像の形跡を維持することを提供している。この文書はさらに、一方ではホログラムの記録を可能にする露出の間と、他方では記録されたホログラムを再現するための読み出しの間とに使用できる方法と装置を記述するという関心事を紹介している。
【００１４】
しかしながら、明らかにこの文書の著者は、これが１９６３年という昔のことではあるが、記録帯を分割するように、書き込みするために材料に光を当てるには貫通されたマスクを使用する以外のことができなかったと思える。今やこのようなマスクは感光物質に入る前に、すでに回折により混乱を招くばかりでなく、拡散される瞬間的な波によって、この物質の近接した地帯で生成される積層状が相互に汚染することを避けるものが何も無いこととなる。
【００１５】
この物質内のシングルモード導波ファイバと同等なものを与える光学的特性の分布のメッシュを前もって生成しておくことによって、本発明は、結果として生じる障害を避けることを可能にし、光学的な形態で受信する情報データを保存する際には、フォトセンシブル性の層の奥行きにおける高密度と表面上の分布における高密度の両方の組合わせを可能にする。
【００１６】
このフォトセンシブル層は、それを支持する透明な基板上に好適に被覆され、この基板はディスク形状をしており、以前から公知の光メモリの通常の標準に一致する。
【００１７】
リップマン効果を用いることにより、各セグメント群に沿ったフォトセンシブル層の奥行きの中に数百のデータ・ビットを記録することが可能となり、以前は保存密度が1平方ミクロン当たり1ビットを超えることができなかったのに、可視光領域内に位置する波長を有するレーザービームに対し各記録帯ごとに、記録することが可能となった。このようになった。そして、以前のシステムと比較してメモリ容量での対応する増加が得られる。
【００１８】
さらには、いかなる照射スポットでも絞り込むことは、フォトセンシブル層のアクセス可能な表面に対して横断する方向のファイバ構造によって確保されており、記録用のフォトセンシブル層の表面の分布内でさらに高密度の基本セルあるいは基本ゾーンを可能にする。この絞り込みが、ビームの不要な分岐をなくし、このため、その焦点が維持され、シングルモードファイバの長さに沿ったこの全てのものが容易に得られる。この長さとはフォトセンシブル層の厚さのことで、好適には数十または数百ミクロン、もっと正確には５０から１０００ミクロンに達する。
【００１９】
各セグメント群をシングルモード光ファイバとして動作させるために使用する感光物質は、既に知られているいかなる性質のものでも可能である。本発明実施の第一モードによれば、それは光を屈折する物質から成り、その屈折率は露出光によって異なるものである。このような光を屈折する物質は、ニオブ酸リチウムかチタン酸バリウムのような鉱物の化合物か、または有機化合物で、しかもポリマーでできているものである。
【００２０】
再書き込み可能なメモリシステムを得るために使用する目的で最近出現した磁気光学物質の事例のように、鉄粒子の中での磁化と消磁の現象と関連するフォトセンシブル性を使用することは望ましいものである。「PHYSICS TODAY」の１９９５年４月号に発表された記事で、神学博士Awschalom D. D.と哲学博士Divicenzo, D. P.は、この目的のために、磁化感受性をもたらす鉄の原子と結合している有機分子から作られた物質を提案している。
【００２１】
さらに他の状況では、フォトセンシブル層の局所的ないわば燃焼を引起こすような熱効果により、レーザー光に対する同等の感度を得ることができる。あらゆる場合において、記録と読み出しの間で現象は反転させることが可能か、あるいは、それぞれに用いる手段の適切な適合があれば、少なくともおおむね反転可能である。
【００２２】
本発明を実施するための光屈折性物質を基本的に使用するという範囲内で、実際には、有機物質のほうを、より古典的な半導体の鉱物よりも選んでしまうことになってしまうことが最も多いものである。確かに、高分子化合物の化学の分野での割合最近の研究によると、ポリマー産業は今や光の作用の下で屈折率が多少とも永続的に調整可能である透明な物質を生産することができる。特に、ポリメタクリル酸アルキル、さらに具体的にはポリメチルメタクリル酸メチル、のポリマーと共重合体に基づくものが考えらるものである。
【００２３】
特に、そのような物質として、光で重合する開始剤の存在下では、ポリビニルピロリドンやポリビニルカルバゾール等の架橋剤で共重合化するポリメタクリル酸の連鎖に基づく物質が存在する。対応するポリマー構成の架橋の硬化は、この構成が適切な強度の光の照射にさらされる領域の中で選択的に達成される
【００２４】
このような化合物の各成分の機能的半分割部分（functional moieties）の性質、その化合物の相関的割合、及び適切に選ばれた補足的な置換基の相関的割合で、結晶性半導体によって表示される特性よりも往々にして優れている安全性と精度の水準を伴って、局在化された方法で、光学的特性を調整することができる。特に、高分子化合物の物理化学で得られた知識は、分化した調整を容易にする、これは、一方では、第一に化合物の感度を、局在化された永久的な架橋を引き起こす照射に対して調整することであり、他方では、活性の場に依存する類似点を局在化した光伝導性での調整であり、それは電荷キャリヤーとして高分子化合物上に合体させることで創出される。
【００２５】
例として、「PHYSICS TODAY」の１９９５年１月発行の中の１７〜１９ページの記事には、その内部で電子のアクセプタの追加が光感度を増加させるようなポリマーの構成と、電気光学的な吸収剤の追加が光を屈折する作用に必要な非線形効果をもたらすこと、を示している。さらに、可塑剤の存在が電界の方向に伴って電気活性の発色団の半分割部分内に存在する双極子をそろえることに有利に働く。このような化合物を使って、ごく微細構造の透明な物質を得ることもでき、その内部で電気モーメントの場の分布がナノメートル規模で発生する。
【００２６】
本発明の他の特徴は、シングルモード光ファイバの繊維化された構成として作られたこのフォトセンシブル層の物理的構造の実現に関連している。
【００２７】
この観点から、本発明の実施モードの一つに続いて、この導光セグメント群は基板の表面に掘られた孔から得られるが、これらの孔を液体形態での光屈折ポリマー樹脂で埋めて、続いてポリマーを固体に硬化することによって得られる。
【００２８】
しかし、本発明によると、この導光セグメント群をホログラフ的処理によって作成することが望まれ、この処理は、いかなるデータを書き込む以前に、ハニカム状配列、あるいは格子を生成するために、光を屈折する物質の層を、レーザー光の数本の平行ビームからの同時照射に露出することに存するものであり、このレーザー光は焦点効果は存在しないことを考慮すると、この層の厚さを貫通する。
【００２９】
一般的な方法では、互いに１２０度をなす夫々の方向で、光を屈折する物質の層に向かって、コヒーレント光の最小限３本のビームを使用することはその目的にかなっている。そこにシングルモードファイバのハニカム形のメッシュが得られ、３本のビームでは、このメッシュは六角形分布を示す。
【００３０】
しかしながら、単一のステップでは、より多くの数のビーム、実際には好適に４本、を用いるほうが有利であるということが分る。そしてそのような場合、得られたハニカム分布は四角形、特に正方形のメッシュの方が精密である。
【００３１】
本発明は、また、上記に定義したような大容量メモリの中に情報データの書き込みと読み取りを実行するための好適な手段にも関する。
【００３２】
これらの手段の一部、特に、セル又は基本記録領域の入口にレーザービームの焦点を結ばせるための装置、及び上記のセルを順番に同一ビームを用いて走査するためレーザー光を動かすための装置に関しては、既知である。
【００３３】
しかし、リップマン効果に基づく放射または受光レーザー型の装置の使用にもまた利点がある。ここでは、本件と同一出願人が同一日付で、「光学的情報伝達のためのレーザー送信または受信装置および方法」との名称で提出した他の特許出願（フランス特許９５ ０６１０４号、１９９５年５月２３日出願）を参照するのが有益である。
【００３４】
本発明のこれ以上の特徴および利点は、特別の実施例に関し、添付図面を参照しておこなった下記の説明から明らかになるものである。参照図面とは下記である。
−図１は、本発明に係る大容量光メモリの基本構造、つまり記録面の部分、を概略的にあらわす。
−図２は、かかる光メモリを構成するシングルモード光ファイバ内のリップマン積層状の形成を概略的に示す。
−図３は、情報データの書き込みと読み込みの第１モードを概略的に示す。
−また図４は、書き込みと読み込みの第２モードを図示する。
【００３５】
図１の部分的断面図は、本発明に係るレーザー光記憶ディスクの中のデータ記録面の内部構造を示す。データは既に記録されていると仮定する。この構造は、リップマン効果により作成された干渉像が書き込んだ図形を示している限りにおいて、リップマン構造と同等である。
【００３６】
これは、白黒フォトセンシブル層内に作成される構造に属することが知られている。そこには、形成された光の定常波があり、それがフォトセンシブル層の大きさの範囲内に、狭い積層状を作っている。適切な現像作用に続いて、周期的積層状の重畳が観測され、その各々は、フォトセンシブル層が露出されたビームの中に存在する波長に由来し、この波長の半分の量の周期を有する。この方法で、白色光の反射で見るカラー写真を作ることができる。この技術はホログラムを作るために使われて来た。
【００３７】
本発明は、基板２の上に堆積されたフォトセンシブル物質の層１の中にこの型の構造を有することを含む。その記録自由面１０の上に、この層1は、各基本セルの領域毎に、導光セグメント群を含む。この基本セルの領域は、読み取りの際には顕微鏡レンズのエアリー（Airy）領域に相当する。導光セグメント群はシングルモード光ファイバセグメント群として働き、半透明の光学的構造を有する。
【００３８】
これらのセグメント群のそれぞれは、別々のシングルモード導光管として動作し、またリップマン構造を受ける能力がある。書き込みステップの間に作られた周期的積層状の外形は干渉像であり、これは書き込みに使われたビームのスペクトルのフーリエ変換である。
【００３９】
読み取りに際しては、記録された構造が、一連の異なる波長の光を、選択的に反射する。光との相互作用が線形である特別の場合を考えると、構造の反射係数のスペクトル依存性は、積層状中の、実数または複素数の、屈折率の分布を記述する曲線のフーリエ変換である。書き込みに用いた光のスペクトルはこれにより、読み取りに際して反射する光の中に正確に復元される。
【００４０】
図１に、このような光ファイバセグメント群３と４が、それらの積層状とともにあらわしてある。いくつかのセグメント群4は、例えば赤色光の反射に相当するような幅広い積層状を示し、別のセグメント群３は、例えば青色光の反射に相当するような狭い周期性を示す。しかし、本発明を実際の実用に実施したときは、これらのセグメント群のそれぞれにおいて、積層状は非周期的であり、それらは、各種の波長を一つのスペクトルに蓄積することに相当しているからで、そこにデータ列全体からの情報データが集積されている。
【００４１】
ファイバの積層状は、その軸心に沿った屈折率の変調をもたらす。屈折率の断面は、記録に用いたビームのスペクトルのフーリエ変換である。ブラッグ（Bragg）の法則によれば、積層状の各正弦波成分は、単一の異なる波長の下で光を反射し、その波長に固有な、透明な媒体中では正弦波成分の周期の二倍に等しい値を有する。
【００４２】
ファイバに記録された情報は、広帯域レーザービームをファイバに注入し反射光をスペクトル分析することにより読み取られる。これは、顕微鏡のレンズを用いて、レーザー光の光点の焦点をファイバの入口に結ばせ、分析用の反射光を集めることにより実施することができる。
【００４３】
本発明の特定の実施態様では、二つの垂直なファイバセグメント群の間隔は、ほぼ０．５〜２ミクロンで、それぞれの長さは、２０〜２００ミクロンの範囲の層の厚みをまたいで伸びている。実際は、忠実度を良くするため、フォトセンシブル層の厚さを１００〜５００マイクロメートルの値まで増加するのが好ましいものである。横断面でのファイバの幅は、常に光波長に近いままである。個別に０．５ミクロンの幅を取り上げると、１．４ミクロンのメッシュパターンピッチにしたがって分布される。これは下記に説明する技術により得られることが分かる。
【００４４】
記録自由面上のファイバの分布は、図１上で符号１０と図示したハニカムパターンのそれに相当する。このパターンは、六角形でなく、図２に示すような正方形メッシュを有する四角形が好ましい。それぞれの構成は、何のデータ記録も行わないうちにシングルモードファイバの束から作られたメッシュを発生させるため選ばれる工程に関係する。すべての場合に、メッシュパターンピッチは十分小さくて、その中の各セグメント群が書き込みと読み取りの両方のステップの間、シングルモード光ファイバとして動作できるようになっている。
【００４５】
光ファイバセグメント群、またはもっと一般的にはすべてのファイバをその中に含むフォトセンシブル層全体は、光屈折性物質から形成されている。これは、その屈折率が、光への露出により変更されるように、局所的に受けた照射に左右される物質である。この特性により光屈折性物質中に干渉パターンを書き込むことができる。
【００４６】
使用する材料によって、屈折率の変動は次の事実から生じる。即ち、強く照射された領域では、吸収により正と負の電荷が生まれ、これが分離して再配置される。その結果、電場を生じ、これが翻って、屈折率の変化を引起こす。
【００４７】
光屈折性物質を構成する化合物として、例えば、ニオブ酸リチウムまたはチタン酸バリウムが用いられる。できれば、光屈折性ポリマーのような、有機物質を使うのが良い。
【００４８】
データの記録が実行された後、各光ファイバセグメント群内の屈折率の軸心方向変化を、適切な物理的および／または化学的処理により安定させるのであり、この処理は、使用した光屈折性物質に応じて選ぶことになる。
【００４９】
本発明に係る、光ディスクの製造、またはデータ記録のため大容量メモリを形成する同様の層の製造には、各種の工程が利用できる。
【００５０】
ここで、想起すべきことには、基板の上面に、ピットを作成することができるのであり、次いでこれを液状で用いる光屈折性樹脂で満たし、引き続き記録ステップの前か後のいずれかで固体に硬化する。ここで用いるミクロン程度の幅については、このようなピットを作るのに、成型によることを選択することができ、それは、好適な基板上に支えられた光屈折層のピットを創りだす型を用いた成型である。その成型技術は、回折格子およびマイクロレンズのメッシュの複写のため用いられるものと同等である。それゆえ、成型フォトセンシブル層およびその基板は一枚のシートから、既知の光デイスクを製造する初期ステップで行われるのと同じ方法で、作成される。
【００５１】
しかし、本発明の枠内で、シングルモード光ファイバセグメント群のパターンで層１を作成するのに、A.Labeyrieが雑誌″Electro-Optical Systems Design″，１９７１年２月号、３２〜３８頁に述べたような、光化学的加工技術を用いることが、大いに好ましい。
【００５２】
本発明を適切な方法で実施した特定例としては、厚さが１００から３００ミクロンの光屈折性ポリマーの層を用いるものがある。この材料は、Du Pont de Nemours社がOmnidex 600の商品名で市販している樹脂から製造される。
【００５３】
実際において、この会社は、商業的にこの型の材料のシリーズを、二枚のポリエチレン・テレフタレートのフォイルすなわち「マイラー」の間で一時的に保護されたフィルムの形で、売り出している。その化合物は、ホログラフィー記録および密着複写のためWeber他による論文″Hologram recording in Du Pont's new photopolymer″（″Practical Holography″,IV,SPEI OE/lase conference Proceedings,1212-04, Los Angeles,ca,１９９０年１月１４-１９日で発表）に説明されたところでは、ポリマーバインダーと、ポリマー可能モノマーと、光ポリマー促進組織と、規定の波長の下で活性な光感光化剤とに、その物理化学的特性を制御できる可塑剤および表面活性剤のような添加剤が加えてある。
【００５４】
本発明に係るデータメモリ層を製造するためその化合物を使うに当たって、光屈折層を合成透明な物質で作られた基板上に固定する。ついで、その記録自由面全体を、平行な複数のレーザービームに露出する。レーザービームは、上記に参照した文献に説明されたように少なくとも３条とする。
【００５５】
好適には、４本のコヒーレントな光ビームがそれぞれ２０〜３０度程度の同一角度で記録自由面に向けられ、これら４本のビームは正四面体の稜のように、互いに対して９０度の入射面内に位置づけられる。
【００５６】
光に露出すると、光屈折性ポリマーの全体を貫通するハニカムまたは四角形のセルの干渉パターンが、干渉パターンは焦点収束を感知しないという事実によって、層の深さ全体にわたって現れる。ついで、材料の局所特性の対応する変化、放射性が起る。目下の場合、材料の源の屈折率の変調に関わるのであり、シングルモードの導光ファイバの等価物の形成とともに、フォトセンシブル層の全厚さを横断的に規制された横断分布、相対的厚さに関わる。
【００５７】
もちろん、各ファイバに情報を記録するには、もう一つの露出が必要である。これにより結局、図２のような構造が得られ、これは、四条のビームの干渉により生じた四角メッシュパターンの中のリップマン効果により得られた記録の断片を概略的に示す。
【００５８】
材料の屈折率はファイバの内部の方が、その間の中間媒体の内部よりも高い。このことによって、各ファイバに入口に注入された光が、書き込みまたは読み取りに際して確実に案内される。屈折率自体は、各ファイバ内で多色リップマン積層状により作られた縞に、変調される。それにより各ファイバは、シングルビームの、例えば１００個の異なる波長にコード化された形で、受け取ったのと同じだけのビット数のデータを、メモリの中に保持する。
【００５９】
全体的な初期露出および局所的な記録の露出を行うために、と同時に工程の中間ステップのために、様々のレーザービームの波長が必要になる。例えば、光ファイバセグメント群は、紫光線あるいは紫外線光への露出により形成され、または、続いて光ファイバセグメント群の構造のための安定化ステップにより、更にこれに伴われてさらに続く可視光への反応のための感応化ステップにより形成される。
【００６０】
本発明の工業的実現に極めて好都合な変形によれば、光学的手段による書き込みと読み取りのため特に、最近提案されたもののような、便利な他の材料に頼ることになる。特にここで、Review Scienceの１９６５年５月３日号に佐藤他の署名で発表された論文を参照する。これは、光が誘起する磁化の存在を、有機分子中に組み込まれたシアン化鉄／シアン化コバルトついて証明するが、低温での使用が必要であるという欠点がある。
【００６１】
これら様々の工程により、光ファイバセグメント群の製造が可能であり、その中に数百ビットを記録できる。こうして、平方デシメートル当たり百ギガバイトに達するメモリ容量を有する光ディスクを目論むことができる。
【００６２】
記録された情報データの読み取りは、各光ファイバセグメント群について、レーザービームの焦点をファイバセグメント群の入口に結ばせ、導かれた光波を注入することにより行われる。レーザービームの帯域幅が広ければ、いくつかの波長がセグメント群の中に記録された積層状構造によりリップマンの効果に従って反射され、レーザー発射装置に向かって戻される。
【００６３】
ビーム分離装置である半透明板が、戻ったビームを、スペクトル分析能力を有する検出器に向ける。この検出は、例えば、モード・セレクタと迅速並列読み取りのためのダイオードの線形メッシュを利用した、小型スペクトログラフを用いておこなえる。また、並列フーリエ・スペクトログラフも使える。この並列フーリエ・スペクトログラフは、例えば、積層状化されたダイオード・メッシュの形で用いられ、ここでもまたリップマン効果を用いる。これは、上記の同時提出の特許出願の一部となっている。
【００６４】
数本のファイバ・セグメント群を同時に読み取ることにより、読み取りを加速するためには、単一のレーザー発射装置が一連のレーザー発射装置に置き換えられ、この場合はまた、一連のスベクトル分析検出器を用いる。
【００６５】
図３と図４は、本発明に係る光メモリの中にデータの書き込みと読み取りができる装置を表わし、センシブル層１と基板２とは部分的に断面であらわされている。両方の場合、書き込みのためには、瞬間スペクトルを有するレーザー発射装置６のみを用い、その瞬間スペクトルは、上記と同じ特許出願で説明したように、レーザー発射装置に入る一連の励磁電流の同時変調により多重化されたデータ情報全体を搬送している。読み取るときは、レーザー発射装置６からのビームがビーム分離器である半透明板８を通じて伝達され、ビーム分離器である半透明板８はディスクからの後方回折光を検出器７に向ける。
【００６６】
レンズ９は、ビームの焦点をファイバセグメント群３の入口上に結ばせる。データ書き込みの間、ファイバを貫通する光は他端に伝送され、透明な基板２を通って、球面ミラー１２に達し、この球面ミラーが光を反射して、ファイバセグメント群の端面開口部の上に再度焦点を結ばせる。このセグメント群の光屈折性物質がこうして、互いに反対方向に進行する二つのビームの作用を受け、それらの干渉が定常波を生じる。これらの定常波が、リップマン効果に従って、ファイバのフォトセンシブル物質に屈折率積層状の重畳を書き込む。
【００６７】
先に書き込んだデータの読み取りの間、レーザー発射装置６は連続スペクトルを有する光を発射し、球面ミラー１２はマスクされる。ある波長が選択的に、記録されたリップマン構造によりレーザー発射装置６と検出器７に向かって反射される。検出器７は、それ自体分光検出器として考えられたリップマンのプレートの光電的変形であって、一連の電気信号を発生し、その電気信号の分布は、ファイバにより反射されたスペクトルのフーリエ変換である。
【００６８】
書き込みと読み取りを加速するため、いくつかのレーザー源を並列で使うことも可能であり、これらのレーザー源は、単一のレンズ９により焦点を結んだそれらのビームが、隣り合ういくつかのファイバを貫通するように配置される。いくつかの書き込み・読み取りヘッドを用いるのもまた好都合であり得る。
【００６９】
図４は、球面ミラー１２を用いない変形をあらわし、書き込みの間、レーザー発射装置からの光のうちビーム分離器である半透明板８で反射された光はミラー１５に向かい、レンズ９'を通ってファイバの底部開口に達し、ここに焦点を結ぶ。こうして、ファイバ両端の開口を通ってファイバを貫通するビームが、前の事例と同じように定常波を生じる。読み出しの間、一方のビームは使われず、リップマン効果反射ビームの検出は、以前の場合のように検出器７により行われる。
【００７０】
記録と読み取りの中間で、ディスクは潜像の現像または安定化のため、物理的または化学的処理を受けることができる。
【００７１】
光路と分散との補償の適切な実施により、セグメント群３の中に対称的な縞が得られる。本図面の事例のようにミラーを使うなら、パルス周波数変調技術を用いて、得られる干渉図形をその時間的コヒーレンスとコントラストに関して最適化できる。これは様々な波長について得られた積層状成分の位相をずらして実行し、ずらすには、干渉計の一つの光路内に分散性要素を用いるか、または適切な設計の多誘電体のミラーを用いる。
【００７２】
さまざまの波長の記録は、上記のように進行すれば同時的となる、本発明のいくつかの実施変形において逐次的とすることもでき得るが、これは有利でないようである。
【００７３】
読み取りのためには、図３の球面ミラー１２をおかないか、またはシャッターをおいてビーム分離器である半透明板８から出たビームを遮蔽する。いずれの場合も、レーザー発射装置が広帯域光を放射し、検出器７であるダイオード網がスペクトル分析の検出器を構成する。
【００７４】
別の変形（図には示さない）に従うと、フォトセンシブル層1と基板２によって形成されるアセンブリのいずれか一方の接触面に直接反射層が析出し、この反射層を定常波の発生に用いる。しかし、読み取りのためには、この反射層を取り去るかまたは透明にする必要がある。
【００７５】
本発明に係る光メモリが特に指向するのは、デジタルまたはアナログのデータをディスクまたは板の上に高密度で記録するための書き込み・読み取りシステムの製造である。これはまた、固定または着脱可能のデータ伝送デイスクの加工にも関する。
【００７６】
現在、本発明はその最良の発展を、支持ディスク上の層の形のデータ記録メモリとして見出すものと思われるが、支持ディスクとは、コンパクト・ディスクまたはCD-ROMディスクのような光読み取り装置に回転的に取り付けたディスクであるが、回転レーザー・ヘッドと固定ディスクを含むシステムも便利であるのである。その上、記録は、一つのディスクから別のディスクへの光学的転送により、複写することができるものである。
【００７７】
本発明は、１桁または２桁の程度の倍率で記憶容量の増加（例えば５０から２００）ができることを認めるのにも価値があり、この結果は、書き込みおよび／または読み取りの光の波長にも左右されず、データ記録用フォトセンシブル層を支えるディスクの回転速度にも左右されない。したがって、データ・リーダ、または再書き込み可能のメモリ層の場合の読み取り／書き込みドライブが、現在あるシステムおよびディスクとの互換性を可能にする形で、実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る大容量光メモリの基本構造、つまり記録面の部分の概略図
【図２】 光メモリを構成するシングルモード光ファイバ内のリップマン積層状の形成の概略図
【図３】 情報データの書き込みと読み込みの第１モードの概略図
【図４】 書き込みと読み込みの第２モードの概略図
【符号の説明】
１ フォトセンシブル層
２ 基板
３、４ セグメント群
６ レーザー発射装置
７ 検出器
８ 半透明板
９ レンズ
１０ 記録自由面
１２ 球面ミラー
１５ ミラー
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク（またはレーザー・ディスク）の様な大容量光メモリ装置の構想と実現に関するものであり、その上さらに、レーザー光のビームを用いて記億装置に保存されるような情報データの記録および読み出しに関するものである。しかしながら、標準寸法のいわゆるコンパクト・ディスクの形態が重要な工業的ニーズを満たしているとはいえ、それは制限的なものではなく、さらに、類似の構成と構造を持つ大容量データ記憶メモリは、例えばテープやフィルムのような他の種類の基板上に形成することもできるということを明確にさせておきたい。
【０００２】
【従来技術】
現行の光メモリ装置の保存容量は、多くの用途で、非常に不充分であるように思える。ディスクの片側を覆うフォトセンシブル層の表面に情報データを保存する以外の方法は知られていない。殆どの場合、ビームが焦点を結ぶ極小の複数のくぼみが、その様な光学的なコーティング層上に彫られ、これらがデータ記録のための基本的なセルを形成し、フォトセンシブル体の表面上に分布される。このセル個々の面積とセル同士が必要とする間隔によって、これらの数が制限される。
【０００３】
光ディスクの記憶容量を増やすことを目指す解決手段は目下研究されている。「両面ディスク」とか、「青色のレーザー光を使用して、回折理論に合致するような基本セルのサイズを少しだけ小さくすることを可能にする」とか、「数に限度はあるものの、複数（例えば６層、あるいは最大１０層まで）のフォトセンシブル層を重ねあわせて、記録と読み出しの両用に、さらにこれら異なる層に焦点を結ぶ同数のレンズを必要とすれば」と言う人がいるかもしれない。
【０００４】
これらの異なる解決手段は、単に現行の光ディスクの容量を最大限１０倍に増やすだけで、産業界のニーズとしては充分な増加ではない。
【０００５】
また、写真用カラー・フィルムの場合のように、複数の異なる色の層を持つ基層を使用することを、思い付くこともできる。だが現実には、記録と読み出しの両方に使用する色のついた複数のビーム間での相互の影響により、２、３層以上を持つことは困難で、したがって、記憶増加は制限されたままである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようと意図する課題は、現行の光ディスクの記憶密度にくらべて、大幅に改善された記憶密度を有する大容量の光メモリを提供することであり、これは顕微鏡レンズのエアリー（Airy）ピークに対応する一つのゾーン内に数百のデータ・ビットを都合よく記録可能にすることによるもので、このピークは一般には約1ミクロンの幅である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的に対し、本発明が提案するのは、別の分野で探求されたフォトセンシブル媒体の体積ホログラフィーの能力に頼りながら、データ保存に際しては、これにより光学的層の表面上の横方向の優れた密度と深さにおける垂直方向の優れた密度とを結合させることである。
【０００８】
この結果を得るために、本発明の目的は、一つのフォトセンシブル層を有する種類の大容量の光メモリで、好適には光ディスク上に形成されていて、そのフォトセンシブル層の記録自由表面のいたるところに分布される基本セルを内包し、データを記録するには、そのフォトセンシブル層が露出されるレーザービームがそのフォトセンシブル層に到達し、このようにして記録されたデータはレーザービームを用いて読み出しを通して再現される。
【０００９】
本発明によるメモリは、各基本セルに関し、シングルモード光ファイバとして有効な導光セグメント群を含み、これはフォトセンシブル物質から作られており、この軸心は記録自由表面に対してほぼ直角である。
【００１０】
このようなフォトセンシブル層内のファイバがデータ伝送レーザービームに触れると、この中では、リップマン（Lippmann）効果によって、このフォトセンシブル物質上に作用することによって、その中に、セグメント群軸心に沿うように重なってた一かたまりの周期的な複数の積層状の各ファイバ内に構成された構造体を作る複数の波長を持つ定常波が生成されて干渉像を形成する。
【００１１】
本発明によるフォトセンシブル層内の各セグメント群では、アクセス可能な露出面に対して横断するように方向づけられたシングルモードファイバの一格子を形成する構造を有し、その光学的特性の積層状として再現可能な形でデータは記録され、そしてこれは、周期的効果の積み重なりにより、全体的には非周期的なものである。
【００１２】
上述したように、複数のフォトセンシブル層に書き込みするためにリップマン効果を使用すること自体は新しいことではない。特に、米国特許第５，３７３，１７６号明細書では、これらのフォトセンシブル層がカラー写真用に使用されている時の現象を記述している。この中で、コヒーレントな、単色であるが互いに非調和的な光の各々３つの異なった周波数を持つ三つの光ビームが、どのようにして透明な物質の一つの層内で単一通路に沿って共存するノードとループを持つ定常波を生成するかということ、が説明されている。
【００１３】
同文書は、多くの例を与えるフォトセンシブル物質において、三つの周期的な積層状のマークとして干渉像の形跡を維持することを提供している。この文書はさらに、一方ではホログラムの記録を可能にする露出の間と、他方では記録されたホログラムを再現するための読み出しの間とに使用できる方法と装置を記述するという関心事を紹介している。
【００１４】
しかしながら、明らかにこの文書の著者は、これが１９６３年という昔のことではあるが、記録帯を分割するように、書き込みするために材料に光を当てるには貫通されたマスクを使用する以外のことができなかったと思える。今やこのようなマスクは感光物質に入る前に、すでに回折により混乱を招くばかりでなく、拡散される瞬間的な波によって、この物質の近接した地帯で生成される積層状が相互に汚染することを避けるものが何も無いこととなる。
【００１５】
この物質内のシングルモード導波ファイバと同等なものを与える光学的特性の分布のメッシュを前もって生成しておくことによって、本発明は、結果として生じる障害を避けることを可能にし、光学的な形態で受信する情報データを保存する際には、フォトセンシブル性の層の奥行きにおける高密度と表面上の分布における高密度の両方の組合わせを可能にする。
【００１６】
このフォトセンシブル層は、それを支持する透明な基板上に好適に被覆され、この基板はディスク形状をしており、以前から公知の光メモリの通常の標準に一致する。
【００１７】
リップマン効果を用いることにより、各セグメント群に沿ったフォトセンシブル層の奥行きの中に数百のデータ・ビットを記録することが可能となり、以前は保存密度が1平方ミクロン当たり1ビットを超えることができなかったのに、可視光領域内に位置する波長を有するレーザービームに対し各記録帯ごとに、記録することが可能となった。このようになった。そして、以前のシステムと比較してメモリ容量での対応する増加が得られる。
【００１８】
さらには、いかなる照射スポットでも絞り込むことは、フォトセンシブル層のアクセス可能な表面に対して横断する方向のファイバ構造によって確保されており、記録用のフォトセンシブル層の表面の分布内でさらに高密度の基本セルあるいは基本ゾーンを可能にする。この絞り込みが、ビームの不要な分岐をなくし、このため、その焦点が維持され、シングルモードファイバの長さに沿ったこの全てのものが容易に得られる。この長さとはフォトセンシブル層の厚さのことで、好適には数十または数百ミクロン、もっと正確には５０から１０００ミクロンに達する。
【００１９】
各セグメント群をシングルモード光ファイバとして動作させるために使用する感光物質は、既に知られているいかなる性質のものでも可能である。本発明実施の第一モードによれば、それは光を屈折する物質から成り、その屈折率は露出光によって異なるものである。このような光を屈折する物質は、ニオブ酸リチウムかチタン酸バリウムのような鉱物の化合物か、または有機化合物で、しかもポリマーでできているものである。
【００２０】
再書き込み可能なメモリシステムを得るために使用する目的で最近出現した磁気光学物質の事例のように、鉄粒子の中での磁化と消磁の現象と関連するフォトセンシブル性を使用することは望ましいものである。「PHYSICS TODAY」の１９９５年４月号に発表された記事で、神学博士Awschalom D. D.と哲学博士Divicenzo, D. P.は、この目的のために、磁化感受性をもたらす鉄の原子と結合している有機分子から作られた物質を提案している。
【００２１】
さらに他の状況では、フォトセンシブル層の局所的ないわば燃焼を引起こすような熱効果により、レーザー光に対する同等の感度を得ることができる。あらゆる場合において、記録と読み出しの間で現象は反転させることが可能か、あるいは、それぞれに用いる手段の適切な適合があれば、少なくともおおむね反転可能である。
【００２２】
本発明を実施するための光屈折性物質を基本的に使用するという範囲内で、実際には、有機物質のほうを、より古典的な半導体の鉱物よりも選んでしまうことになってしまうことが最も多いものである。確かに、高分子化合物の化学の分野での割合最近の研究によると、ポリマー産業は今や光の作用の下で屈折率が多少とも永続的に調整可能である透明な物質を生産することができる。特に、ポリメタクリル酸アルキル、さらに具体的にはポリメチルメタクリル酸メチル、のポリマーと共重合体に基づくものが考えらるものである。
【００２３】
特に、そのような物質として、光で重合する開始剤の存在下では、ポリビニルピロリドンやポリビニルカルバゾール等の架橋剤で共重合化するポリメタクリル酸の連鎖に基づく物質が存在する。対応するポリマー構成の架橋の硬化は、この構成が適切な強度の光の照射にさらされる領域の中で選択的に達成される
【００２４】
このような化合物の各成分の機能的半分割部分（functional moieties）の性質、その化合物の相関的割合、及び適切に選ばれた補足的な置換基の相関的割合で、結晶性半導体によって表示される特性よりも往々にして優れている安全性と精度の水準を伴って、局在化された方法で、光学的特性を調整することができる。特に、高分子化合物の物理化学で得られた知識は、分化した調整を容易にする、これは、一方では、第一に化合物の感度を、局在化された永久的な架橋を引き起こす照射に対して調整することであり、他方では、活性の場に依存する類似点を局在化した光伝導性での調整であり、それは電荷キャリヤーとして高分子化合物上に合体させることで創出される。
【００２５】
例として、「PHYSICS TODAY」の１９９５年１月発行の中の１７〜１９ページの記事には、その内部で電子のアクセプタの追加が光感度を増加させるようなポリマーの構成と、電気光学的な吸収剤の追加が光を屈折する作用に必要な非線形効果をもたらすこと、を示している。さらに、可塑剤の存在が電界の方向に伴って電気活性の発色団の半分割部分内に存在する双極子をそろえることに有利に働く。このような化合物を使って、ごく微細構造の透明な物質を得ることもでき、その内部で電気モーメントの場の分布がナノメートル規模で発生する。
【００２６】
本発明の他の特徴は、シングルモード光ファイバの繊維化された構成として作られたこのフォトセンシブル層の物理的構造の実現に関連している。
【００２７】
この観点から、本発明の実施モードの一つに続いて、この導光セグメント群は基板の表面に掘られた孔から得られるが、これらの孔を液体形態での光屈折ポリマー樹脂で埋めて、続いてポリマーを固体に硬化することによって得られる。
【００２８】
しかし、本発明によると、この導光セグメント群をホログラフ的処理によって作成することが望まれ、この処理は、いかなるデータを書き込む以前に、ハニカム状配列、あるいは格子を生成するために、光を屈折する物質の層を、レーザー光の数本の平行ビームからの同時照射に露出することに存するものであり、このレーザー光は焦点効果は存在しないことを考慮すると、この層の厚さを貫通する。
【００２９】
一般的な方法では、互いに１２０度をなす夫々の方向で、光を屈折する物質の層に向かって、コヒーレント光の最小限３本のビームを使用することはその目的にかなっている。そこにシングルモードファイバのハニカム形のメッシュが得られ、３本のビームでは、このメッシュは六角形分布を示す。
【００３０】
しかしながら、単一のステップでは、より多くの数のビーム、実際には好適に４本、を用いるほうが有利であるということが分る。そしてそのような場合、得られたハニカム分布は四角形、特に正方形のメッシュの方が精密である。
【００３１】
本発明は、また、上記に定義したような大容量メモリの中に情報データの書き込みと読み取りを実行するための好適な手段にも関する。
【００３２】
これらの手段の一部、特に、セル又は基本記録領域の入口にレーザービームの焦点を結ばせるための装置、及び上記のセルを順番に同一ビームを用いて走査するためレーザー光を動かすための装置に関しては、既知である。
【００３３】
しかし、リップマン効果に基づく放射または受光レーザー型の装置の使用にもまた利点がある。ここでは、本件と同一出願人が同一日付で、「光学的情報伝達のためのレーザー送信または受信装置および方法」との名称で提出した他の特許出願（フランス特許９５ ０６１０４号、１９９５年５月２３日出願）を参照するのが有益である。
【００３４】
本発明のこれ以上の特徴および利点は、特別の実施例に関し、添付図面を参照しておこなった下記の説明から明らかになるものである。参照図面とは下記である。
−図１は、本発明に係る大容量光メモリの基本構造、つまり記録面の部分、を概略的にあらわす。
−図２は、かかる光メモリを構成するシングルモード光ファイバ内のリップマン積層状の形成を概略的に示す。
−図３は、情報データの書き込みと読み込みの第１モードを概略的に示す。
−また図４は、書き込みと読み込みの第２モードを図示する。
【００３５】
図１の部分的断面図は、本発明に係るレーザー光記憶ディスクの中のデータ記録面の内部構造を示す。データは既に記録されていると仮定する。この構造は、リップマン効果により作成された干渉像が書き込んだ図形を示している限りにおいて、リップマン構造と同等である。
【００３６】
これは、白黒フォトセンシブル層内に作成される構造に属することが知られている。そこには、形成された光の定常波があり、それがフォトセンシブル層の大きさの範囲内に、狭い積層状を作っている。適切な現像作用に続いて、周期的積層状の重畳が観測され、その各々は、フォトセンシブル層が露出されたビームの中に存在する波長に由来し、この波長の半分の量の周期を有する。この方法で、白色光の反射で見るカラー写真を作ることができる。この技術はホログラムを作るために使われて来た。
【００３７】
本発明は、基板２の上に堆積されたフォトセンシブル物質の層１の中にこの型の構造を有することを含む。その記録自由面１０の上に、この層1は、各基本セルの領域毎に、導光セグメント群を含む。この基本セルの領域は、読み取りの際には顕微鏡レンズのエアリー（Airy）領域に相当する。導光セグメント群はシングルモード光ファイバセグメント群として働き、半透明の光学的構造を有する。
【００３８】
これらのセグメント群のそれぞれは、別々のシングルモード導光管として動作し、またリップマン構造を受ける能力がある。書き込みステップの間に作られた周期的積層状の外形は干渉像であり、これは書き込みに使われたビームのスペクトルのフーリエ変換である。
【００３９】
読み取りに際しては、記録された構造が、一連の異なる波長の光を、選択的に反射する。光との相互作用が線形である特別の場合を考えると、構造の反射係数のスペクトル依存性は、積層状中の、実数または複素数の、屈折率の分布を記述する曲線のフーリエ変換である。書き込みに用いた光のスペクトルはこれにより、読み取りに際して反射する光の中に正確に復元される。
【００４０】
図１に、このような光ファイバセグメント群３と４が、それらの積層状とともにあらわしてある。いくつかのセグメント群4は、例えば赤色光の反射に相当するような幅広い積層状を示し、別のセグメント群３は、例えば青色光の反射に相当するような狭い周期性を示す。しかし、本発明を実際の実用に実施したときは、これらのセグメント群のそれぞれにおいて、積層状は非周期的であり、それらは、各種の波長を一つのスペクトルに蓄積することに相当しているからで、そこにデータ列全体からの情報データが集積されている。
【００４１】
ファイバの積層状は、その軸心に沿った屈折率の変調をもたらす。屈折率の断面は、記録に用いたビームのスペクトルのフーリエ変換である。ブラッグ（Bragg）の法則によれば、積層状の各正弦波成分は、単一の異なる波長の下で光を反射し、その波長に固有な、透明な媒体中では正弦波成分の周期の二倍に等しい値を有する。
【００４２】
ファイバに記録された情報は、広帯域レーザービームをファイバに注入し反射光をスペクトル分析することにより読み取られる。これは、顕微鏡のレンズを用いて、レーザー光の光点の焦点をファイバの入口に結ばせ、分析用の反射光を集めることにより実施することができる。
【００４３】
本発明の特定の実施態様では、二つの垂直なファイバセグメント群の間隔は、ほぼ０．５〜２ミクロンで、それぞれの長さは、２０〜２００ミクロンの範囲の層の厚みをまたいで伸びている。実際は、忠実度を良くするため、フォトセンシブル層の厚さを１００〜５００マイクロメートルの値まで増加するのが好ましいものである。横断面でのファイバの幅は、常に光波長に近いままである。個別に０．５ミクロンの幅を取り上げると、１．４ミクロンのメッシュパターンピッチにしたがって分布される。これは下記に説明する技術により得られることが分かる。
【００４４】
記録自由面上のファイバの分布は、図１上で符号１０と図示したハニカムパターンのそれに相当する。このパターンは、六角形でなく、図２に示すような正方形メッシュを有する四角形が好ましい。それぞれの構成は、何のデータ記録も行わないうちにシングルモードファイバの束から作られたメッシュを発生させるため選ばれる工程に関係する。すべての場合に、メッシュパターンピッチは十分小さくて、その中の各セグメント群が書き込みと読み取りの両方のステップの間、シングルモード光ファイバとして動作できるようになっている。
【００４５】
光ファイバセグメント群、またはもっと一般的にはすべてのファイバをその中に含むフォトセンシブル層全体は、光屈折性物質から形成されている。これは、その屈折率が、光への露出により変更されるように、局所的に受けた照射に左右される物質である。この特性により光屈折性物質中に干渉パターンを書き込むことができる。
【００４６】
使用する材料によって、屈折率の変動は次の事実から生じる。即ち、強く照射された領域では、吸収により正と負の電荷が生まれ、これが分離して再配置される。その結果、電場を生じ、これが翻って、屈折率の変化を引起こす。
【００４７】
光屈折性物質を構成する化合物として、例えば、ニオブ酸リチウムまたはチタン酸バリウムが用いられる。できれば、光屈折性ポリマーのような、有機物質を使うのが良い。
【００４８】
データの記録が実行された後、各光ファイバセグメント群内の屈折率の軸心方向変化を、適切な物理的および／または化学的処理により安定させるのであり、この処理は、使用した光屈折性物質に応じて選ぶことになる。
【００４９】
本発明に係る、光ディスクの製造、またはデータ記録のため大容量メモリを形成する同様の層の製造には、各種の工程が利用できる。
【００５０】
ここで、想起すべきことには、基板の上面に、ピットを作成することができるのであり、次いでこれを液状で用いる光屈折性樹脂で満たし、引き続き記録ステップの前か後のいずれかで固体に硬化する。ここで用いるミクロン程度の幅については、このようなピットを作るのに、成型によることを選択することができ、それは、好適な基板上に支えられた光屈折層のピットを創りだす型を用いた成型である。その成型技術は、回折格子およびマイクロレンズのメッシュの複写のため用いられるものと同等である。それゆえ、成型フォトセンシブル層およびその基板は一枚のシートから、既知の光デイスクを製造する初期ステップで行われるのと同じ方法で、作成される。
【００５１】
しかし、本発明の枠内で、シングルモード光ファイバセグメント群のパターンで層１を作成するのに、A.Labeyrieが雑誌″Electro-Optical Systems Design″，１９７１年２月号、３２〜３８頁に述べたような、光化学的加工技術を用いることが、大いに好ましい。
【００５２】
本発明を適切な方法で実施した特定例としては、厚さが１００から３００ミクロンの光屈折性ポリマーの層を用いるものがある。この材料は、Du Pont de Nemours社がOmnidex 600の商品名で市販している樹脂から製造される。
【００５３】
実際において、この会社は、商業的にこの型の材料のシリーズを、二枚のポリエチレン・テレフタレートのフォイルすなわち「マイラー」の間で一時的に保護されたフィルムの形で、売り出している。その化合物は、ホログラフィー記録および密着複写のためWeber他による論文″Hologram recording in Du Pont's new photopolymer″（″Practical Holography″,IV,SPEI OE/lase conference Proceedings,1212-04, Los Angeles,ca,１９９０年１月１４-１９日で発表）に説明されたところでは、ポリマーバインダーと、ポリマー可能モノマーと、光ポリマー促進組織と、規定の波長の下で活性な光感光化剤とに、その物理化学的特性を制御できる可塑剤および表面活性剤のような添加剤が加えてある。
【００５４】
本発明に係るデータメモリ層を製造するためその化合物を使うに当たって、光屈折層を合成透明な物質で作られた基板上に固定する。ついで、その記録自由面全体を、平行な複数のレーザービームに露出する。レーザービームは、上記に参照した文献に説明されたように少なくとも３条とする。
【００５５】
好適には、４本のコヒーレントな光ビームがそれぞれ２０〜３０度程度の同一角度で記録自由面に向けられ、これら４本のビームは正四面体の稜のように、互いに対して９０度の入射面内に位置づけられる。
【００５６】
光に露出すると、光屈折性ポリマーの全体を貫通するハニカムまたは四角形のセルの干渉パターンが、干渉パターンは焦点収束を感知しないという事実によって、層の深さ全体にわたって現れる。ついで、材料の局所特性の対応する変化、放射性が起る。目下の場合、材料の源の屈折率の変調に関わるのであり、シングルモードの導光ファイバの等価物の形成とともに、フォトセンシブル層の全厚さを横断的に規制された横断分布、相対的厚さに関わる。
【００５７】
もちろん、各ファイバに情報を記録するには、もう一つの露出が必要である。これにより結局、図２のような構造が得られ、これは、四条のビームの干渉により生じた四角メッシュパターンの中のリップマン効果により得られた記録の断片を概略的に示す。
【００５８】
材料の屈折率はファイバの内部の方が、その間の中間媒体の内部よりも高い。このことによって、各ファイバに入口に注入された光が、書き込みまたは読み取りに際して確実に案内される。屈折率自体は、各ファイバ内で多色リップマン積層状により作られた縞に、変調される。それにより各ファイバは、シングルビームの、例えば１００個の異なる波長にコード化された形で、受け取ったのと同じだけのビット数のデータを、メモリの中に保持する。
【００５９】
全体的な初期露出および局所的な記録の露出を行うために、と同時に工程の中間ステップのために、様々のレーザービームの波長が必要になる。例えば、光ファイバセグメント群は、紫光線あるいは紫外線光への露出により形成され、または、続いて光ファイバセグメント群の構造のための安定化ステップにより、更にこれに伴われてさらに続く可視光への反応のための感応化ステップにより形成される。
【００６０】
本発明の工業的実現に極めて好都合な変形によれば、光学的手段による書き込みと読み取りのため特に、最近提案されたもののような、便利な他の材料に頼ることになる。特にここで、Review Scienceの１９６５年５月３日号に佐藤他の署名で発表された論文を参照する。これは、光が誘起する磁化の存在を、有機分子中に組み込まれたシアン化鉄／シアン化コバルトついて証明するが、低温での使用が必要であるという欠点がある。
【００６１】
これら様々の工程により、光ファイバセグメント群の製造が可能であり、その中に数百ビットを記録できる。こうして、平方デシメートル当たり百ギガバイトに達するメモリ容量を有する光ディスクを目論むことができる。
【００６２】
記録された情報データの読み取りは、各光ファイバセグメント群について、レーザービームの焦点をファイバセグメント群の入口に結ばせ、導かれた光波を注入することにより行われる。レーザービームの帯域幅が広ければ、いくつかの波長がセグメント群の中に記録された積層状構造によりリップマンの効果に従って反射され、レーザー発射装置に向かって戻される。
【００６３】
ビーム分離装置である半透明板が、戻ったビームを、スペクトル分析能力を有する検出器に向ける。この検出は、例えば、モード・セレクタと迅速並列読み取りのためのダイオードの線形メッシュを利用した、小型スペクトログラフを用いておこなえる。また、並列フーリエ・スペクトログラフも使える。この並列フーリエ・スペクトログラフは、例えば、積層状化されたダイオード・メッシュの形で用いられ、ここでもまたリップマン効果を用いる。これは、上記の同時提出の特許出願の一部となっている。
【００６４】
数本のファイバ・セグメント群を同時に読み取ることにより、読み取りを加速するためには、単一のレーザー発射装置が一連のレーザー発射装置に置き換えられ、この場合はまた、一連のスベクトル分析検出器を用いる。
【００６５】
図３と図４は、本発明に係る光メモリの中にデータの書き込みと読み取りができる装置を表わし、センシブル層１と基板２とは部分的に断面であらわされている。両方の場合、書き込みのためには、瞬間スペクトルを有するレーザー発射装置６のみを用い、その瞬間スペクトルは、上記と同じ特許出願で説明したように、レーザー発射装置に入る一連の励磁電流の同時変調により多重化されたデータ情報全体を搬送している。読み取るときは、レーザー発射装置６からのビームがビーム分離器である半透明板８を通じて伝達され、ビーム分離器である半透明板８はディスクからの後方回折光を検出器７に向ける。
【００６６】
レンズ９は、ビームの焦点をファイバセグメント群３の入口上に結ばせる。データ書き込みの間、ファイバを貫通する光は他端に伝送され、透明な基板２を通って、球面ミラー１２に達し、この球面ミラーが光を反射して、ファイバセグメント群の端面開口部の上に再度焦点を結ばせる。このセグメント群の光屈折性物質がこうして、互いに反対方向に進行する二つのビームの作用を受け、それらの干渉が定常波を生じる。これらの定常波が、リップマン効果に従って、ファイバのフォトセンシブル物質に屈折率積層状の重畳を書き込む。
【００６７】
先に書き込んだデータの読み取りの間、レーザー発射装置６は連続スペクトルを有する光を発射し、球面ミラー１２はマスクされる。ある波長が選択的に、記録されたリップマン構造によりレーザー発射装置６と検出器７に向かって反射される。検出器７は、それ自体分光検出器として考えられたリップマンのプレートの光電的変形であって、一連の電気信号を発生し、その電気信号の分布は、ファイバにより反射されたスペクトルのフーリエ変換である。
【００６８】
書き込みと読み取りを加速するため、いくつかのレーザー源を並列で使うことも可能であり、これらのレーザー源は、単一のレンズ９により焦点を結んだそれらのビームが、隣り合ういくつかのファイバを貫通するように配置される。いくつかの書き込み・読み取りヘッドを用いるのもまた好都合であり得る。
【００６９】
図４は、球面ミラー１２を用いない変形をあらわし、書き込みの間、レーザー発射装置からの光のうちビーム分離器である半透明板８で反射された光はミラー１５に向かい、レンズ９'を通ってファイバの底部開口に達し、ここに焦点を結ぶ。こうして、ファイバ両端の開口を通ってファイバを貫通するビームが、前の事例と同じように定常波を生じる。読み出しの間、一方のビームは使われず、リップマン効果反射ビームの検出は、以前の場合のように検出器７により行われる。
【００７０】
記録と読み取りの中間で、ディスクは潜像の現像または安定化のため、物理的または化学的処理を受けることができる。
【００７１】
光路と分散との補償の適切な実施により、セグメント群３の中に対称的な縞が得られる。本図面の事例のようにミラーを使うなら、パルス周波数変調技術を用いて、得られる干渉図形をその時間的コヒーレンスとコントラストに関して最適化できる。これは様々な波長について得られた積層状成分の位相をずらして実行し、ずらすには、干渉計の一つの光路内に分散性要素を用いるか、または適切な設計の多誘電体のミラーを用いる。
【００７２】
さまざまの波長の記録は、上記のように進行すれば同時的となる、本発明のいくつかの実施変形において逐次的とすることもでき得るが、これは有利でないようである。
【００７３】
読み取りのためには、図３の球面ミラー１２をおかないか、またはシャッターをおいてビーム分離器である半透明板８から出たビームを遮蔽する。いずれの場合も、レーザー発射装置が広帯域光を放射し、検出器７であるダイオード網がスペクトル分析の検出器を構成する。
【００７４】
別の変形（図には示さない）に従うと、フォトセンシブル層1と基板２によって形成されるアセンブリのいずれか一方の接触面に直接反射層が析出し、この反射層を定常波の発生に用いる。しかし、読み取りのためには、この反射層を取り去るかまたは透明にする必要がある。
【００７５】
本発明に係る光メモリが特に指向するのは、デジタルまたはアナログのデータをディスクまたは板の上に高密度で記録するための書き込み・読み取りシステムの製造である。これはまた、固定または着脱可能のデータ伝送デイスクの加工にも関する。
【００７６】
現在、本発明はその最良の発展を、支持ディスク上の層の形のデータ記録メモリとして見出すものと思われるが、支持ディスクとは、コンパクト・ディスクまたはCD-ROMディスクのような光読み取り装置に回転的に取り付けたディスクであるが、回転レーザー・ヘッドと固定ディスクを含むシステムも便利であるのである。その上、記録は、一つのディスクから別のディスクへの光学的転送により、複写することができるものである。
【００７７】
本発明は、１桁または２桁の程度の倍率で記憶容量の増加（例えば５０から２００）ができることを認めるのにも価値があり、この結果は、書き込みおよび／または読み取りの光の波長にも左右されず、データ記録用フォトセンシブル層を支えるディスクの回転速度にも左右されない。したがって、データ・リーダ、または再書き込み可能のメモリ層の場合の読み取り／書き込みドライブが、現在あるシステムおよびディスクとの互換性を可能にする形で、実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る大容量光メモリの基本構造、つまり記録面の部分の概略図
【図２】 光メモリを構成するシングルモード光ファイバ内のリップマン積層状の形成の概略図
【図３】 情報データの書き込みと読み込みの第１モードの概略図
【図４】 書き込みと読み込みの第２モードの概略図
【符号の説明】
１ フォトセンシブル層
２ 基板
３、４ セグメント群
６ レーザー発射装置
７ 検出器
８ 半透明板
９ レンズ
１０ 記録自由面
１２ 球面ミラー
１５ ミラー
Claims (13)
- 記録自由面全面にわたって分布される情報データを記録するための基本セルを有するフォトセンシブル層を含み、フォトセンシブル層の各基本セルが、シングルモード光ファイバとして動作し得る導光セグメント群から構成され、前記セグメント群はその軸心が実質的に記録自由面に直角な方向に向いている大容量光メモリ媒体。
- 前記基本セルを構成する前記のセグメント群が、ミクロンの範囲の幅であり、また上記のフォトセンシブル層に規則的なピッチで横断的に分布されていて、更にそれらの各々が、光ビームの波長にコード化された情報データの干渉像を構成する前記セグメント群の軸心に沿って配置された重畳周期性積層状のスタックにより形成されるリップマン（Lippmann）の構造を記録することができることを特徴とする、請求項１に記載の光メモリ媒体。
- 前記シングルモード導光セグメント群が、ホログラフ的プロセスを通して、光屈折性物質の層を数条の平行ビームの照射に対して露出することにより、光屈折性物質の中に配列されることを特徴とする、請求項１に記載のメモリ媒体。
- 前記フォトセンシブル層が透明な基板上に支持されることを特徴とする、請求項１に記載の光メモリ媒体。
- 前記導光セグメント群が、基板の表面にピットを彫ることにより、または母型から成型することにより、更に、これらのピットを液状の光屈折性樹脂で満たし続いて固化することにより得られることを特徴とする、請求項１に記載の光メモリ媒体。
- 前記フォトセンシブル層のための前記物質が光誘起帯磁性を示す化合物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光メモリ媒体。
- 前記光屈折性物質が光感光化剤から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光メモリ媒体。
- 前記基本セルが、ホログラフ干渉が生成されるようにコヒーレント光ビームが同時に向けられることによる照射に対して、透明な基板上に支持されたフォトセンシブル材料を露出することにより得られることを特徴とする、請求項２に記載の光メモリ媒体。
- 透明な基板上に支持されたフォトセンシブル層からなる光メモリ媒体であって、前記フォトセンシブル層は情報データを記録するための基本的セルを有し、該基本的セルは、ミクロンの範囲の巾の導光セグメントを備え、シングルモード光ファイバとして動作可能であり、前記基本的セルを構成する全セグメント群は、前記フォトセンシブル層を通って伸びて、該フォトセンシブル層の各々は、前記フォトセンシブル層の記録自由面に対して実質的に直角な角度を有し、前記基本セルは、規則的ピッチに従って横断的に分布されていることを特徴とする、光メモリ媒体。
- 前記セグメント群が、前記フォトセンシブル層の厚さ、５０〜１０００ミクロンの範囲に伸びることを特徴とする、請求項９に記載の光メモリ媒体。
- 前記光メモリ媒体がＣＤ−ＲＯＭディスク上に支持されたことを特徴とする、請求項９に記載の光メモリ媒体。
- 前記各セグメント群内に別々に逐次向けられる多色光ビームを備え、前記ビームの波長のコード化として受けたデータの記録が、前記光メモリ媒体の中のリップマン積層状構造の形に達成されることを特徴とする、請求項９に記載の光メモリ媒体上にデータを記録するための方法。
- 前記各セグメント群内に別々に逐次向けられる多色光ビームを備え、リップマン積層状構造の形のデータが、前記光メモリ媒体から反射されたレーザービームのスペクトラム分析により読み取られることを特徴とする、請求項９に記載の光メモリ媒体上からデータを読み取るための方法。
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