JPH02201747A - Optical memory element - Google Patents

Optical memory element

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Publication number
JPH02201747A
JPH02201747A JP1022312A JP2231289A JPH02201747A JP H02201747 A JPH02201747 A JP H02201747A JP 1022312 A JP1022312 A JP 1022312A JP 2231289 A JP2231289 A JP 2231289A JP H02201747 A JPH02201747 A JP H02201747A
Authority
JP
Japan
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optical memory
light
recording
polymer matrix
phb
Prior art date
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Application number
JP1022312A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Ban
和夫 伴
Yoshiteru Murakami
善照 村上
Akira Takahashi
明 高橋
Kenji Ota
賢司 太田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Priority to JP1022312A priority Critical patent/JPH02201747A/en
Publication of JPH02201747A publication Critical patent/JPH02201747A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable recording, reproducing and erasing based on PHB phenomenon which occurs significantly even at high temp. by forming a specific optical memory layer in a polymer matrix and constituting the polymer matrix of three-dimensional crosslinking polymers. CONSTITUTION:Informations are recorded, reproduced and erased by irradiating a recording medium, namely, an optical memory layer with light. The recording medium is constituted by dispersing in a matrix of three-dimensional crosslinked org. compd. which is photochromic or causes rearrangement of hydrogen atoms by laser light. By this method, thermal dynamics of matrix molecules 4 around a guest molecule 3 are limited and the local structure around the guest molecule 3 remains even at high temp., so that the stability of the PHB hole in the absorption spectrum caused by laser light is more stabilized against temp. Thus, recording, reproducing and erasing based on the PHB phenomenon can be performed at high temp.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、光メモリ素子に関する。さらに詳しくは、
フォトケミカルホールバーニング現象(PI−I B現
象)を利用し、レーザ光等の光により情報の記録、再生
及び消去を行う光メモリ素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to an optical memory element. For more details,
The present invention relates to an optical memory element that uses a photochemical hole burning phenomenon (PI-IB phenomenon) to record, reproduce, and erase information using light such as a laser beam.

(ロ)従来の技術 近年、光により情報の記録、再生及び消去を行う光メモ
リ素子は高密度大容量メモリ素子として年々その必要性
が高まっている。この光メモリ素子は、通常使用形態に
より再生専用メモリ、追加記録可能メモリ及び書き換え
可能メモリの3種に分類される。
(B) Prior Art In recent years, the need for optical memory devices that record, reproduce, and erase information using light has been increasing year by year as high-density, large-capacity memory devices. Optical memory devices are classified into three types depending on their normal use: read-only memory, additionally recordable memory, and rewritable memory.

これらのうち、書き換え可能メモリとして使用する光メ
モリ素子では、光磁気効果を利用したものや記録媒体の
相変化を利用したものが知られている。前者の光磁気効
果を利用したものは、記録媒体の表面に対して垂直な方
向に磁化された磁性膜を含む記録媒体にレーザ光等の光
を照射し、照射部分の温度をキュリー温度以上に上昇さ
せた状態で外部から磁界を印加することにより、その部
分の磁化の向きを光の照射を行っていない部分の磁化の
向きと逆にし、これにより情報の記録を行うものである
Among these, optical memory elements used as rewritable memories include those that utilize the magneto-optical effect and those that utilize the phase change of a recording medium. The former, which utilizes the magneto-optical effect, irradiates a recording medium containing a magnetic film that is magnetized in a direction perpendicular to the surface of the recording medium with light such as a laser beam, raising the temperature of the irradiated area to a temperature higher than the Curie temperature. By applying a magnetic field from the outside in the raised state, the direction of magnetization in that part is reversed from the direction of magnetization in the part not irradiated with light, thereby recording information.

一方、後者の相変化を利用したものでは、記録媒体にレ
ーザ光等の光を照射し、照射した部分の記録媒体を非晶
状態から結晶状態へ、又は結晶状態から非晶状態へ相変
化させることにより情報の記録を行うものである。なお
、以上の光メモリ素子における記録方法は、いずれもレ
ーザ光等の光を熱源として利用していることがらヒート
モード記録としてまとめることができる。
On the other hand, in the latter type of phase change, the recording medium is irradiated with light such as a laser beam, and the irradiated portion of the recording medium undergoes a phase change from an amorphous state to a crystalline state, or from a crystalline state to an amorphous state. This is how information is recorded. Note that the above recording methods for optical memory elements all utilize light such as laser light as a heat source and can therefore be summarized as heat mode recording.

ところで、最近、」二連したヒートモード記録とは別に
、フォトンモード記録方式による光メモリ素子の研究開
発が活発に進められている。このフォトンモード記録と
して、フォトケミカルホールパニング(P I−I B
 ’)現象を利用したものが知られている(米国特許第
4101976号明細書)。このPHB現象を利用した
光メモリの原理に関して簡単に述べる。
Incidentally, recently, research and development of optical memory elements using a photon mode recording method has been actively conducted, in addition to the dual heat mode recording method. As this photon mode recording, photochemical hole panning (P I-I B
') is known (US Pat. No. 4,101,976). The principle of optical memory using this PHB phenomenon will be briefly described.

一般に、高分子から構成されるマトリックス中に色素分
子などの有機化合物(ゲスト分子)を分散担持させたよ
うな試料の光吸収スペクトルは、個々の分子自体の吸収
スペクトルは同一で区別がつかなくても、ゲスト分子の
まわりの局所構造が個々に異なる結果、遷移エネルギー
に差が生じ、全体として第6図(a)に示すような幅Δ
Wiの幅の広い形の吸収曲線5になる。このような吸収
帯の中に、狭い波長幅の強いレーザ光、例えば波長λ1
のレーザ光、を照射すると、そのエネルギーに等しい励
起エネルギーを持つ一群のゲスト分子だけが励起される
。ゲスト分子が励起状態から、光互変異又は水素原子の
再配位等の光化学反応を起こすものであれば、ゲスト分
子の電子状態が変わり実効的に取り除かれたのと同じ状
態になる。
Generally, the light absorption spectrum of a sample in which organic compounds (guest molecules) such as dye molecules are dispersed in a matrix composed of polymers is that the absorption spectra of the individual molecules themselves are the same and cannot be distinguished. However, as a result of individual differences in the local structure around the guest molecules, differences in transition energy occur, resulting in an overall width Δ as shown in Figure 6(a).
This results in an absorption curve 5 with a wide width of Wi. In such an absorption band, there is a strong laser beam with a narrow wavelength width, for example, a wavelength of λ1.
When irradiated with a laser beam, only a group of guest molecules with an excitation energy equal to that energy are excited. If the guest molecule undergoes a photochemical reaction such as phototautomerization or rearrangement of hydrogen atoms from an excited state, the electronic state of the guest molecule changes and becomes the same state as if it had been effectively removed.

このようなゲスト分子は吸収には寄与しなくなるので、
上述の吸収スペクトルを観測すると、第6図(b)に示
すように照射レーザ波長部分(λl)にホール6が認め
られる。そして、上記のごとき光互変異性を示す有機化
合物としてはフリーベースフタロシアニン、ポリフィン
、クロリン及びそれらの誘導体が知られており、光によ
り水素結合の再配位を起こすものとしてはギニザリン、
トリハイドロギシアントラキノン及びそれらの誘導体が
知られている。また、これらの有機化合物を分散担持す
る高分子マトリックスとしては、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリビニルアルコール等の汎用熱可塑性樹脂が用
いられている。
Since such guest molecules no longer contribute to absorption,
When observing the above-mentioned absorption spectrum, a hole 6 is observed in the irradiated laser wavelength portion (λl) as shown in FIG. 6(b). Free base phthalocyanine, polyfin, chlorin, and their derivatives are known as organic compounds that exhibit phototautomerism as described above, and compounds that cause hydrogen bond rearrangement by light include ginizarin,
Trihydrogenthraquinones and their derivatives are known. In addition, general-purpose thermoplastic resins such as polymethyl methacrylate and polyvinyl alcohol are used as the polymer matrix that disperses and supports these organic compounds.

次に、このP HB現象を光メモリとして利用する方式
について第7図及び第8図を用いて説明する。第7図は
、代表的なP HB光メモリ装置を例示する模式図であ
る。波長制御部18及び情報信号処理部20で波長制御
及び信号処理されたレーザー光26がレーザ光源19か
らビー12シフト制御部21を通りP I(B光メモリ
素子22にビーム径数ミクロンのスポット25にしぼら
れて入射する。透過光は、光検出部23で検出され、光
強度信号は電気信号に変換され情報信号処理部24で信
号処理される。例えば、“0”、°゛l”の組合わせで
表わされる2値情報“旧010 ”を記録する場合を考
える。最初信号処理していない弱いレーザ光を光メモリ
素子22に照射し、透過光強度の波長分散を測定したと
ころ、第8図(a)に破線で示したような幅広い吸収帯
が得られたとする。この吸収スペクトルを信号処理部2
4(第7図)に記憶させておく。次に、波長制御部18
(第7図)で制御された波長λ2.λ4のレーザ光を光
メモリ素子22(第7図)に照射した後、再度吸収スペ
クトルを観測すれば、」二記の原理により、光メモリ素
子中スポット25(第7図)の中に含まれた色素分子の
中でλ2.λ4の波長に感光する一群の色素だけが光化
学反応を起こし、これらの波長の位置にホール6形成が
観測される(第8図(a))。
Next, a method of utilizing this PHB phenomenon as an optical memory will be explained using FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a typical PHB optical memory device. A laser beam 26 whose wavelength has been controlled and signal-processed by a wavelength control section 18 and an information signal processing section 20 passes from a laser light source 19 through a beam shift control section 21 and is formed into a spot 25 with a beam diameter of several microns on a PI (B optical memory element 22). The transmitted light is detected by the light detection section 23, and the light intensity signal is converted into an electrical signal and processed by the information signal processing section 24.For example, a set of "0" and "l" Let us consider the case of recording binary information "old 010", which is expressed as a combination.First, we irradiated the optical memory element 22 with a weak laser beam without signal processing, and measured the wavelength dispersion of the transmitted light intensity. Assume that a wide absorption band as shown by the broken line in a) is obtained.This absorption spectrum is processed by the signal processing unit 2.
4 (Figure 7). Next, the wavelength control section 18
(Figure 7) controlled wavelength λ2. If the absorption spectrum is observed again after irradiating the optical memory element 22 (Fig. 7) with a laser beam of λ4, it is possible to detect the dye contained in the spot 25 (Fig. 7) in the optical memory element according to the principle described in 2. λ2 in the molecule. Only a group of dyes sensitive to the wavelength λ4 undergoes a photochemical reaction, and hole 6 formation is observed at the positions of these wavelengths (FIG. 8(a)).

この吸収スペクトルと先に記憶させておいてものを比較
することにより、第8図(b)に示すようなホールに対
応した信号が得られ、情報の記憶、再生が行われたこと
になる。
By comparing this absorption spectrum with the previously stored one, a signal corresponding to the hole as shown in FIG. 8(b) is obtained, indicating that information has been stored and reproduced.

このように、P T−I B光メモリにおいては、レー
ザ光の照射により、ゲスト分子は別の電子状態を持つ分
子に変イつるわけであるが、この変化は可逆的であり、
レーザ照射により変化したゲスト分子は別の波長の光に
より元の電子状態を持つ分子にもどすことができる。こ
のことは、PI−IB現象を利用したメモリ素子は消去
可能なタイプであることを示している。P I−r B
現象を利用したメモリ素子の場合、第6図(b)の吸収
スペクトル幅ΔW+と形成ホール幅Δwhの比は温度が
4に付近で約103程度であるため、記録密度として、
レーザ光ビーム径を約1ミクロンと仮定すると、約10
1′ビツトcm−’という大きな値が期待される。
In this way, in PTI B optical memory, guest molecules change into molecules with different electronic states by laser light irradiation, but this change is reversible;
Guest molecules that have changed due to laser irradiation can be returned to their original electronic state using light of a different wavelength. This indicates that the memory device using the PI-IB phenomenon is of an erasable type. P I-r B
In the case of a memory element that utilizes this phenomenon, the ratio of the absorption spectrum width ΔW+ and the formed hole width Δwh shown in FIG. 6(b) is approximately 103 when the temperature is around 4, so the recording density is
Assuming that the laser beam diameter is approximately 1 micron, approximately 10
A large value of 1' bit cm-' is expected.

(ハ)発明が解決しようとする課題 」二記のように、PHB現象による光メモリ素子におけ
る情報記録はゲスト分子まわりのミクロ的な局所構造が
個々に異なる結果、遷移エネルギーに差が生じることを
利用するものである。従って、実際にこの素子を記録素
子や記録素子として働かせるためには、この局所構造が
安定化される必要があり、ことに、分散担持する高分子
マトリックス分子自体の熱力学的運動をできるだけ抑え
ることが、安定化のために必要である。ずなイっち、と
くに高分子マトリックス分子の熱運動は、ゲスト分子の
励起状態の高速緩和や局所構造の変化をもたらし、形成
ホールを幅広く浅いものに変化させるからである。
(c) Problems to be Solved by the Invention As described in Section 2, information recording in optical memory devices using the PHB phenomenon takes advantage of the difference in transition energy that occurs as a result of individual differences in the microscopic local structure around guest molecules. It is something to do. Therefore, in order for this element to actually function as a recording element, it is necessary to stabilize this local structure, and in particular, to suppress the thermodynamic movement of the dispersed polymer matrix molecules themselves as much as possible. is necessary for stabilization. This is because the thermal motion of the polymer matrix molecules, in particular, causes rapid relaxation of the excited state of guest molecules and changes in the local structure, making the formed holes broader and shallower.

そこで従来の上記光メモリ素子は、液体ヘリウムによる
極低温下(約4〜5°T()において用いられ、かかる
低温下での記録、再生、消去が確認されているにすぎな
い。
Therefore, the above-mentioned conventional optical memory element is used at an extremely low temperature (approximately 4 to 5 degrees T) using liquid helium, and recording, reproducing, and erasing at such a low temperature has only been confirmed.

また、最近、液体窒素温度でホール形成を達成したとい
う報告もなされているが、形成されたポールは幅広く、
浅いためとてもメモリ素子として実使用できるものでは
ない。
In addition, there has recently been a report that hole formation was achieved at liquid nitrogen temperature, but the formed poles were wide-ranging.
Because it is shallow, it cannot be used as a memory device.

この発明は、かかる状況下なされたものであり、ことに
従来に比して高温下においても明確なPHB現象に基づ
く記録、再生、消去を行うことができる光メモリ素子を
提供しようとするものである。
The present invention was made under such circumstances, and particularly aims to provide an optical memory element that is capable of recording, reproducing, and erasing based on the clear PHB phenomenon even at higher temperatures than in the past. .

(ニ)課題を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、高分子マトリックス中に、
光互変異性又は光による水素結合の再配位性を示す有機
化合物を分散担持してなる光メモリ層を備え、高分子マ
トリックスが三次元架橋高分子で構成されてなる光メモ
リ素子が提供される。
(d) Means for Solving the Problems According to the present invention, in the polymer matrix,
There is provided an optical memory element comprising an optical memory layer comprising a dispersed support of an organic compound exhibiting phototautomerism or photo-induced hydrogen bond reorganization, and a polymer matrix comprising a three-dimensionally crosslinked polymer.

この発明において高分子マトリックス中に分散担持させ
る有機化合物としては、メモリ素子に照射するレーザ光
によって互変異性や水素結合の再配位性を示すものが用
いられ、前者の例としては、フリーベースフタロシアニ
ン、ポリフィン、クロリン及びそれらの誘導体類等が挙
げられ、後者の例としては、キニザリン、トリハイドロ
キシアンドラキノン及びそれらの誘導体類等が挙げられ
る。
In this invention, the organic compound to be dispersed and supported in the polymer matrix is one that exhibits tautomerism or hydrogen bond reorganization property when the laser beam is irradiated onto the memory element. Examples of the latter include phthalocyanine, polyfin, chlorin, and derivatives thereof, and examples of the latter include quinizarin, trihydroxyandraquinone, and derivatives thereof.

この発明においては、」1記有機化合物を分散担持する
高分子マトリックスとして、三次元架橋高分子が用いら
れる。この三次元架橋高分子としては、光透過性の種々
の熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂
等を用いることができ、とくに、電子分野のホトリソグ
ラフィにおl−するネガ型ホトレジストや光デイスク作
製時のいわゆる2P法で使用されるフォトポリマーを適
用することができる。かかる三次元架橋高分子の具体例
としては、ポリエステルアクリレート系樹脂、エポキシ
アクリレート系樹脂、ポリウレタンアクリレート系樹脂
、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、フェノール樹脂、ポリエー
テルアクリレート樹脂、アルキドアクリレート樹脂等が
挙げられ、これらのうち、01−I基等の水素結合性基
を有するもの(例えば、エポキシアクリレート系樹脂等
)を用いるのがゲスト分子の安定化の点で好ましい。中
でも、紫外線硬化性樹脂の硬化物を用いるのが実用上好
ましい。
In this invention, a three-dimensional crosslinked polymer is used as the polymer matrix that disperses and supports the organic compound described in 1. As this three-dimensional crosslinked polymer, various light-transmitting thermosetting resins, ultraviolet curable resins, electron beam curable resins, etc. can be used. A type photoresist or a photopolymer used in the so-called 2P method when manufacturing an optical disk can be used. Specific examples of such three-dimensional crosslinked polymers include polyester acrylate resins, epoxy acrylate resins, polyurethane acrylate resins, polyvinyl cinnamate resins, phenol resins, polyether acrylate resins, alkyd acrylate resins, etc. Among these, it is preferable to use those having a hydrogen-bonding group such as 01-I group (for example, epoxy acrylate resin, etc.) from the viewpoint of stabilizing the guest molecule. Among these, it is practically preferable to use a cured product of an ultraviolet curable resin.

この発明の光メモリ素子における光メモリ層は、=8 光透過性のガラス基板や合成樹脂基板上に、」二記光互
変異性や水素結合の再配位性を示す有機化合物を添加し
た未硬化(未架橋)の樹脂原料を塗布し、この塗布層を
加熱硬化、紫外線照射硬化、電子照射硬化等により硬化
(架橋)させることにより形成することができる。また
、これ以外に、先に三次元高分子層を基板上に形成させ
た後、」1記有機化合物を外部よりドーピングさせるこ
とにより形成することも可能である。ただし、後者の方
法では、高分子マトリックス中の固定されノご空孔にゲ
スト分子(有機化合物)が入り込む状態となり、この空
孔の大きさにより、マトリックス中にゲスト分子の均一
な分散が十分に得られない場合が生じ易いため、通常、
前者の方法で形成するのが好ましい。なお有機化合物の
分散担持量は化合物の高分子マトリックスに対する溶解
性及び、有機化合物の分子間相互作用を考慮して決定さ
れるものであるが、だいたい光メモリ層中、1.0−”
moQ/Q程度が適している。
The optical memory layer in the optical memory element of the present invention is formed by forming an uncured (=8) optically transparent glass substrate or synthetic resin substrate onto which an organic compound exhibiting phototautomerism and hydrogen bond reorganization is added. It can be formed by applying an uncrosslinked resin raw material and curing (crosslinking) this coated layer by heat curing, ultraviolet irradiation curing, electron irradiation curing, or the like. In addition, it is also possible to form the three-dimensional polymer layer by first forming the three-dimensional polymer layer on the substrate and then doping the organic compound described in item 1 from the outside. However, in the latter method, the guest molecules (organic compounds) enter the fixed pores in the polymer matrix, and the size of these pores makes it difficult for the guest molecules to be uniformly dispersed in the matrix. Usually, because there are cases where it is not possible to obtain
It is preferable to form by the former method. The amount of the organic compound dispersed and supported is determined by taking into account the solubility of the compound in the polymer matrix and the intermolecular interaction of the organic compound, but it is approximately 1.0-" in the optical memory layer.
moQ/Q level is suitable.

なお、この発明で用いる光互変異性や水素結合の再配位
性を示す有機化合物と、三次元架橋高分子とが水素結合
又は共有結合で結合される組合わせを用いれば、高分子
マトリックス分子の熱運動のみならず、分散担持された
有機化合物自体の熱運動を抑制できるため、メモリ素子
の信頼性の点でさらに好ましい。水素結合による分散担
持は例えば有機化合物(ゲスト分子)としてTSPI’
 (テトラソディウム5.10,15.20−テトラ(
4−ザルフォネイトフェニル)ポルフィン)などの水溶
性ポルフィン類で代表されるような分子間水素結合が可
能な基を有するものを使い、高分子マトリックスとして
、例えばエポキシアクリレ−1・系紫外線硬化樹脂など
の分子内にOI−1基など分子間水素結合が形成可能な
基を有するものを組合わせ用することによって簡便に行
うことができる。一方、マトリックス高分子への共有結
合にj;る分散担持は、有機化合物(ゲスト分子)に、
例えばアクリロイル基、メタクリロイル基、エボギシ基
等の紫外線で架橋反応を生じる官能基を有するものを用
いることにより、簡便に行うことができる。とくに共有
結合によって分散担持したものは、ゲスト分子の周囲の
局所構造が最も安定するため、最も好ましい態様である
In addition, if the organic compound used in this invention exhibiting phototautomerism or hydrogen bond recoordination property is used in combination with a three-dimensionally crosslinked polymer that is bonded by a hydrogen bond or a covalent bond, the polymer matrix molecule It is possible to suppress not only the thermal movement of the dispersion-supported organic compound itself but also the thermal movement of the dispersed organic compound itself, which is more preferable in terms of reliability of the memory element. For example, dispersion support by hydrogen bonding can be carried out using TSPI' as an organic compound (guest molecule).
(Tetrasodium 5.10,15.20-tetra(
Using a polymer matrix that has a group capable of intermolecular hydrogen bonding, such as water-soluble porphins such as 4-sulfonate (phenyl)porphine), for example, epoxy acrylate-1. This can be easily carried out by using a combination of resins having a group capable of forming an intermolecular hydrogen bond, such as an OI-1 group, in the molecule. On the other hand, dispersion support based on covalent bonds to matrix polymers allows organic compounds (guest molecules) to
For example, this can be easily carried out by using a functional group that causes a crosslinking reaction when exposed to ultraviolet rays, such as an acryloyl group, a methacryloyl group, or an epoxy group. In particular, dispersion and support by covalent bonds is the most preferred embodiment because the local structure around the guest molecule is the most stable.

(ホ)作用 この発明の光メモリ素子によれば、三次元架橋され熱運
動が著しく抑制された高分子マトリックス内に、光互変
異性又は光による水素結合の再配位性を示す有機化合物
が分散担持されているため、これらの有機化合物分子の
回りの局所構造が著しく安定化されて安定なP HBホ
ールが形成でき、その結果、実使用に耐えうる光情報の
記録、再生、消去を高温下においても行うことができる
(e) Effect: According to the optical memory device of the present invention, an organic compound exhibiting phototautomerism or the ability to reorganize hydrogen bonds due to light is dispersed in a polymer matrix that is three-dimensionally cross-linked and whose thermal motion is significantly suppressed. As a result, the local structure around these organic compound molecules is significantly stabilized and stable PHB holes can be formed.As a result, recording, reproducing, and erasing of optical information that can withstand practical use can be performed at high temperatures. It can also be done in

(へ)実施例 第1図に示す(A)は、この発明の光メモリ素子の一実
施例を示す部分断面図である。図に示すごとく、光メモ
リ素子(A)は、ガラス又はプラスデックからなる透光
性の基板1上に、光メモリ層2を形成してなる。そして
、光メモリ層2は、三次元架橋高分子からなる高分子マ
トリックスとその中に分散担持された光互変異性又は光
によるf 水素結合の再配位性を示す有機化合物(ゲスト分子)と
で構成されてなる。
(F) Embodiment (A) shown in FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment of the optical memory element of the present invention. As shown in the figure, the optical memory element (A) is formed by forming an optical memory layer 2 on a transparent substrate 1 made of glass or plastic deck. The optical memory layer 2 is composed of a polymer matrix made of three-dimensional crosslinked polymers and an organic compound (guest molecule) that exhibits phototautomerism or photo-induced reorganization of f hydrogen bonds dispersed therein. It will be configured.

ここで有機化合物として下記に示すテトラフェニルポル
フィン(TPP): を用い、高分子マトリックスとして、エポキシアクリレ
ート系紫外線硬化性衡供の硬化体を用いた場合の分散担
持状態を第2興に模式的に示した。
Here, the dispersion and support state when tetraphenylporphine (TPP) shown below is used as an organic compound and a cured product of an epoxy acrylate ultraviolet curable compound is used as a polymer matrix is schematically shown in the second column. Indicated.

図中、3はゲスト分子(TPP)、4は三次元化された
高分子マトリックス分子を示すものである。
In the figure, 3 indicates a guest molecule (TPP), and 4 indicates a three-dimensional polymer matrix molecule.

このようにTPP分子のまわりのマトリックス分子は3
次元架橋されているので、熱運動がおさえられ、吸収ス
ペクトル曲線上に温度安定性の良いP I−I Bホー
ルが形成できる。
In this way, the matrix molecules around the TPP molecule are 3
Since it is dimensionally cross-linked, thermal movement is suppressed and P I-I B holes with good temperature stability can be formed on the absorption spectrum curve.

また、有機化合物として、上記TPPの代わりに、テト
ラソディウム5,10,15.20− (テトラ(4−
ザルフォネイトフェニル)ポルフィン(TSPP)を用
いた場合の模式図を第3図に示す。このようにTSPP
のような分子間水素結合性基を有するものを用いれば、
マトリックス分子4の有するOI(基との水素結合5に
よってゲスト分子の回りの熱運動がより抑えられ、温度
安定性の良いP)(Bホールが形成される。
In addition, as an organic compound, tetrasodium 5,10,15.20- (tetra(4-
A schematic diagram in the case of using zulfonate phenyl)porphine (TSPP) is shown in FIG. In this way, TSPP
If you use something with an intermolecular hydrogen bonding group like
The matrix molecule 4 has OI (P, which has good temperature stability because the thermal movement around the guest molecule is further suppressed by the hydrogen bond 5 with the group) (B hole is formed).

また、有機化合物として、例えばアクリロイル基等の架
橋性基を有するものを用いれば高分子マトリックスにゲ
スト分子が共有結合して分散担持されることとなる。こ
の状態を模式的に第4図に示した。この共有結合による
分散担持によれば、水素結合による分散担持に比してさ
らにゲスト分子回りの安定性を高めることができる。
Furthermore, if an organic compound having a crosslinkable group such as an acryloyl group is used, the guest molecules will be covalently bonded and dispersedly supported on the polymer matrix. This state is schematically shown in FIG. According to this dispersion support using covalent bonds, the stability around the guest molecule can be further enhanced compared to dispersion support using hydrogen bonds.

第5図はPHBホール形成及び測定用の光メモリ装置系
を模式的に示したものである。P I−I Bホール形
成、測定にはAr”レーザ7で励起した波長可変連続発
振色素レーザ8を用いている。レーザの発振波長はスキ
ャンコントローラって変化させるようになっている。レ
ーザ光はビームスプリッタ−10で2つに分けられ、一
方は参照光としてフォトディテクタ15に入射し、他方
はミラー11で反射され、必要であればNDフィルター
12を通して、クライオスタット13で冷却された試料
14に入射する。この装置では、ホール形成による吸光
度変化を測定しているのでレーザ光は試11.14を通
った後フォトディテクタ15に入射する形になっている
。フォトディテクタ15に入射した光は電気信号に変換
され、A/D変換16をへてコンピュータ17に送られ
処理できるような構成になっている。
FIG. 5 schematically shows an optical memory device system for forming and measuring PHB holes. A wavelength tunable continuous wave dye laser 8 excited by an Ar'' laser 7 is used for P I-I B hole formation and measurement.The oscillation wavelength of the laser is changed by a scan controller. It is divided into two parts by a beam splitter 10, one of which enters a photodetector 15 as a reference light, and the other is reflected by a mirror 11, passes through an ND filter 12 if necessary, and enters a sample 14 cooled by a cryostat 13. In this device, since the change in absorbance due to hole formation is measured, the laser beam is incident on the photodetector 15 after passing through sample 11.14.The light incident on the photodetector 15 is converted into an electrical signal. , an A/D converter 16, and then sent to a computer 17 for processing.

ここで、色素T S P P I O−3m0Q/(l
を紫外線硬化樹脂(エポキシアクリレート系樹脂)に分
散させマイクロガラス上に造膜(厚み0.1−1ax)
 L、これを紫外線硬化させた光メモリ素子の試料14
を連続フロー式のクライオスタット13で液体窒素付近
の温度まで冷却し、Ar”レーザ7で励起した波長可変
連続発振色素レーザ8を用いて波長的64011mの光
を照射してPHBホールを形成した。
Here, the dye T S P P I O-3m0Q/(l
Disperse it in ultraviolet curing resin (epoxy acrylate resin) and form a film on micro glass (thickness 0.1-1ax)
L, sample 14 of optical memory element cured by ultraviolet rays
was cooled to a temperature near liquid nitrogen using a continuous flow type cryostat 13, and irradiated with light at a wavelength of 64011 m using a wavelength tunable continuous wave dye laser 8 excited by an Ar'' laser 7 to form a PHB hole.

その後、同じレーザ光で、光量をNDフィルター12に
より約10−3.10−’倍落してレーザの発振波長を
スキャニングしてホールを測定したところ、幅のせまい
PHBホールが観察された。
Thereafter, when the holes were measured using the same laser beam by reducing the light intensity by about 10-3.10-' times using the ND filter 12 and scanning the laser's oscillation wavelength, a narrow PHB hole was observed.

なお、この実施例では、試料は単に色素分子を紫外線硬
化樹脂中に分散させ紫外線照射により硬化させたものを
用いたが、実際光メモリ素子として使用する場合は、第
1図に示したように基板1」二に単に光メモリ層2を形
成しても良く、また基板lの表面にグループ、ピット等
の幾何学的パターンを形成したり、或いは光メモリ層2
を高温。
In this example, the sample used was one in which dye molecules were simply dispersed in an ultraviolet curing resin and cured by ultraviolet irradiation, but when actually used as an optical memory element, a substrate as shown in Fig. 1 was used. The optical memory layer 2 may be simply formed on the surface of the substrate 1, or a geometric pattern such as groups or pits may be formed on the surface of the substrate 1, or the optical memory layer 2 may be formed on the surface of the substrate l.
the high temperature.

高湿から保護するために、この光メモリ層2を光学的に
透明な保護膜により上下から挟んだ構成としても良い。
In order to protect it from high humidity, the optical memory layer 2 may be sandwiched between upper and lower optically transparent protective films.

(ト)発明の効果 この発明に係る光メモリ素子は、以上述べたごとく、光
の照射により記録媒体(光メモリ層)に情報の記録、再
生及び消去を行う光メモリ素子において、上記記録媒体
を、光互変異性を持つか又はレーザ光等の光により水素
原子の再配置を起こすような有機化合物を3次元架橋し
たマトリックス中に分散担持させて構成したものである
(g) Effects of the Invention As described above, the optical memory device according to the present invention is an optical memory device that records, reproduces, and erases information on a recording medium (optical memory layer) by irradiating light. It is constructed by dispersing and supporting an organic compound that has mutability or causes hydrogen atoms to be rearranged by light such as a laser beam in a three-dimensionally crosslinked matrix.

これにより、ゲスト分子まわりのマトリックス分子の熱
運動をおさえられるため、ゲスト分子まわりの局所構造
が高温においても固定され、その結果として、吸収スペ
クトルにレーザ光等の光により形成されるPHBホール
の温度に対する安定性を向上させる効果を奏する。従っ
て、従来に比して高温下でP I−I B現象を利用し
た記録、再生、消去を行うことが可能となる。
As a result, the thermal movement of the matrix molecules around the guest molecules is suppressed, so the local structure around the guest molecules is fixed even at high temperatures, and as a result, the temperature of the PHB hole formed by light such as laser light in the absorption spectrum This has the effect of improving stability against Therefore, it becomes possible to perform recording, reproduction, and erasing using the P I-I B phenomenon at higher temperatures than in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の一実施例の光メモリ素子を示す部
分縦断面図、第2〜4図は各々この発明の光メモリ素子
の光メモリ層の構造を示す模式図、第5図は、実施例に
用いた光メモリ素子を用いた光メモリ装置系を示す模式
図、第6図は、P I−I B現象の説明図、第7図は
、従来の光メモリ装置を例示する構成説明図、第8図は
P I−I B現象を光メロ− モリ動作に適用する原理を示す説明図である。 ■・・・・・・基板、    2・・・・・・光メモリ
層、3・・・・ゲスト分子、 4・・・・・・高分子マトリックス分子、5・・・・・
・吸収曲線、   6・・・・・・ホール、7・・・・
・・Ar”レーザ、 8・・・・・・色素レーザ、9・
・・・・・スキャンコントローラ、10・・・・・・ビ
ームスプリッタ− 11・・・・・・ミラー 12・・・・・・NDフィルター 13・・・・・・クライオスタット、 14・・・・・・試料、 15・・・・・・フォトディテクター 16・・・・・・A/D変換器、 17・・・・・・コンピュータ、 18・・・・・・波長制御部、 19・・・・・・レー
ザ光源、20.24・・・・・・情報信号処理部、21
・・・・・・ビームシフト制御部、22・・・・・・光
メモリ素子、23・・・・・・光検出部、25・・・・
・・ビームスポット、 26・・・・・・レーザ光、 ・・・・光メモリ素子。 督ギ寝 鱈陳
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an optical memory device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 4 are schematic diagrams showing the structure of the optical memory layer of the optical memory device according to the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. FIG. 6 is an explanatory diagram of the P I-I B phenomenon, FIG. 7 is a configuration explanatory diagram illustrating a conventional optical memory device, and FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of applying the PI-IB phenomenon to optical memory operation. ■... Substrate, 2... Optical memory layer, 3... Guest molecule, 4... Polymer matrix molecule, 5...
・Absorption curve, 6...Hall, 7...
...Ar" laser, 8...Dye laser, 9.
... Scan controller, 10 ... Beam splitter 11 ... Mirror 12 ... ND filter 13 ... Cryostat, 14 ... - Sample, 15...Photodetector 16...A/D converter, 17...Computer, 18...Wavelength control unit, 19... ...Laser light source, 20.24... Information signal processing section, 21
...Beam shift control section, 22... Optical memory element, 23... Photo detection section, 25...
...beam spot, 26...laser light, ...optical memory element. Director Gi Negara Chen

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、高分子マトリックス中に、光互変異性又は光による
水素結合の再配位性を示す有機化合物を分散担持してな
る光メモリ層を備え、高分子マトリックスが三次元架橋
高分子で構成されてなる光メモリ素子。
1. Equipped with an optical memory layer in which an organic compound exhibiting phototautomerism or photo-induced hydrogen bond reorganization is dispersed in a polymer matrix, and the polymer matrix is composed of a three-dimensionally cross-linked polymer. An optical memory device.
JP1022312A 1989-01-30 1989-01-30 Optical memory element Pending JPH02201747A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04107545A (en) * 1990-08-28 1992-04-09 Sharp Corp Optical memory element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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