JPH0361944A - 光記録媒体及び記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、フォトンモードの新規な光記録媒体及びこれ
を用いた記録再生方法に関するものであり、特に室温で
波長多重記録が可能な光記録媒体及び記録再生方法に関
する。

〔発明の概要］ 本発明は、希土類イオンを含む無機母材からなる記録マ
トリクスに、希土類イオンか無機母材の少なくとも一方
を変えることで複数の不拘−吸収スベクトル線を持たせ
、これらスペクトル線にそれぞれ情報を対応させて室温
での波長多重化を図ろうとするものである。

〔従来の技術〕

光記録の分野においては、記録密度の一層の向上を図る
ために、各方面で研究が進められている。

光記録媒体の記録密度を上げるには、光源の短波長化や
対物レンズの高開口数（Ｎ、Ａ、）化を図れば良いもの
と考えられるが、レーザ光の回折限界等から自ずと限度
があり、記録密度はせいぜい現状の光記録媒体の数倍が
限度であろうと考えられている。

そこで、２次元平面に加えて深さ方向５反射率等にもい
くつかの情報を対応させる多値記録方式も提案されてい
る。かかる多値記録方式では、これまでの技術を発展さ
せるだけで済むという利点を有する。

しかしながら、単に記録層の深さや反射率の遅いだけで
多重記録化を図ろうとすると、実際にはそのコントロー
ルが難しく、実現するには多くの困難を伴う。

これらに対して、フォトンモードによる記録方式は、書
き換え可能であること、多重化による大容量化が可能で
あること等の特徴を有し、超高容量の情報記録を可能と
するものとして、その開発が大いに期待されるところで
ある。

フォトンモードによる記録方式としては、光化学ホール
バーニング（ＰＨＢ：　Ｐｈｏｔｏ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　ＨｏｌｅＢｕｒｎｉｎｇ）記録方式が知られている。

光化学ホールバーニングは、透明分散媒質に分散された
感光物質が極低温において示す一つの広い吸収帯（不均
一吸収帯）の中に、狭帯域のレーザ光を波長を僅かずつ
変化させながら照射することで、多数の鋭い窪み（ホー
ル）を形成することができることを利用したもので、こ
れまでの光記録媒体に比べて１００〜１０００倍の高密
度記録が実現可能であると言われている。

しかしながら、この光化学ホールバーニングは、液体ヘ
リウム温度のような極低温でしか実現されておらず、冷
却手段等が必要となって装置の大型化等を招き、一部研
究機関で実験的に検討されているにすぎない。

フォトンモードによる記録方式には、この他フォトクロ
ミック材料のような有機材料に複数の吸収スペクトルを
持たせ、これら吸収の一つ一つに情報を対応させて記録
する方式もある。

この方式は、室温で動作が可能であるという大きな長所
を有するが、先の光化学ホールバーニングに比べて情報
に対応する吸収スペクトル幅が広く、また各吸収ピーク
同士の間隔も大きいため、記録波長域が広くなり、単一
光源での記録再生が難しいという欠点を有する。また、
従来のフォトクロミック材料では、一般に記録再生に一
光子過程の反応を利用しており、いかに微弱な光を用い
ても読み出し操作によって影響を受け、再生による褪色
が問題となる。

〔発明が解決しようとする課題］ このように、フォトンモードによる記録方式は、波長多
重記録による高密度化という観点から実用化に向けて検
討されているが、従来の方式では、使用条件が極低温に
限られたり、記録波長域の広がりや再生による褪色等が
問題となっており、未だ実用化されていないのが実情で
ある。

そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案さ
れたものであって、室温で比較的狭い波長域に多重記録
を行うことのできる光記録媒体及び記録再生方法を提供
することを目的とする。

さらに本発明は、再生による褪色がなく、信頼性の高い
記録再生を行うことができる光記録媒体及び記録再生方
法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光記録媒体は、前述の目的を遠戚するために、
希土類イオンが分散された無機母材を記録マトリクスと
し、少なくとも希土類イオンか無機母材のいずれか一方
が異なる複数の記録７トリクスを有してなるものである
。

また、本発明の記録再生方法は、希土類イオンが分散さ
れた無機母材を記録マトリクスとし、少なくとも希土類
イオンか無機母材のいずれか一方が異なる複数の記録マ
トリクスを有してなる光記録媒体に対し、各記録マトリ
クスの吸収スペクトルに対応した波長の光により波長多
重記録を行うことを特徴とするものである。

〔作用〕

無機母材に分散された希土類イオンは、非常に鋭い吸収
スペクトルを示し、無機母材の合成の方法や材料の種類
、希土類イオンの種類等によって第１図に示すように、
そのピークの位置が僅かにずれる。

したがって、この吸収スペクトルのそれぞれに情報を対
応させることで、記録の多重化が図られる。

このとき、各吸収ピークの幅２間隔Ｗはいずれも数λ程
度であり、例えばフォトクロ珈ツク材料における各吸収
ピーク間の間隔が２００人程程度あるのに比べて著しく
小さな値を示し、記録波長域は狭いものとすることがで
きる。

また、これら吸収スペクトルは、室温でも十分に分離し
ており、光化学ホールバーニング（以下、Ｐ　ＨＢと称
する。）のように室温になるとフォノンの影響を受けて
ホールが消失し情報が失われるということがない。

すなわち、Ｐ　ＨＢが１つの不均一幅を持つ吸収ピーク
の中に多数の鋭いピークをバーニングし、その各々に１
つずつの情報を対応させるのに対して、本発明は希土類
イオンを取り囲む母体の種類あるいは希土類イオンの種
類の違いにより不均一幅を持つ吸収ピークの位置がずれ
ることを応用し、このような記録マトリクスをいくつか
組み合わせることによりその不均一幅を持つ吸収ピーク
の各々に１つずつの情報を対応させるものである。した
がって、Ｐ　ＨＢが吸収スペクトルの中にホールを形成
するという概念であるのに対して、本発明は不均一幅を
持つ吸収スペクトルのそれぞれを。

いわゆるブリーチングするもので、ＰＨＢとは本質的に
その原理が異なる。

〔実施例〕

以下、本発明を適用した実施例について説明する。

本実施例の光記録媒体は、希土類イオンが分散された無
機母材を記録マトリクスとするもので、例えば無機母材
の異なる複数の記録マトリクスが透明基板上にスパッタ
等の手法により積層形成されることにより構成されてい
る。

−Ｍに、結晶に取り込まれたオプティカル・センター（
ここでは希土類イオン。例えばＳｍｔ′Ｅｕ”等）では
、取り囲む結晶場が各センターに対して少しずつ異なる
。結晶場の違いは、格子欠陥、ストレス等による結晶の
不完全性による。この結晶場の違いにより、各オプティ
カル・センターのエネルギー準位は分布をもつことにな
る。そこで、本実施例では、各記録マトリクスにおける
エネルギー準位の分布を離散的にすることにより、隣接
準位との相互作用を小さくし、室温での情報記録を可能
とする。

各記録マトリクスのエネルギー準位の分布を離散的なも
のとするには、無機母材を構成する材料自体を変える方
法や、スパッタ条件等を変えて結晶状態を変える方法が
挙げられる。勿論、希土類イオンの種類を変えても良い
。

例えば、無機母材、すなわち結晶場を形成している結晶
材料を変えると、当該結晶材料におけるイオン半径等の
違いにより、希土類イオンのエネルギー準位が多少ずれ
る。具体的には、ＢａＦ。

（−無機母材）：　Ｓｍ”　（＝希土類イオン）とＳｒ
Ｆ、：Ｓｍ”とでは、その吸収スペクトルにおいて、吸
収ピーク間に１０人程度のずれが生ずる。また、Ｂａ　
ＦｅＩ２　：　Ｓｍ”とＢａＦＢｒ　：Ｓｍ”＋とでは
、吸収ピークの半値幅の倍程度（９〜１３入程度）のず
れが生ずる。

したがって、各記録マトリクスの無機母材をこれらを組
み合わせることで構成し、さらにはスパッタ条件等を変
えることで、希土類イオンのエネルギー準位が離散的に
分離された。すなわち第１図に示すよろに吸収ピークの
位置が僅かずつずれた吸収スペクトルを有する記録層が
構成される。

ここで、各吸収ピークに１つずつの情報を対応させるこ
とで、波長の多重化が図られる。すなわち、吸収ピーク
の数（＝記録マトリクスの種類）がＮ本であれば、Ｎ倍
の多重度ということになる。

ところで、各吸収ピークにＩつずつの情報を対応させる
ためには、前述の離散的なエネルギー準位を持つオプテ
ィカル・センターの中から、そのエネルギー準位に相当
する光エネルギーを照射し、選択的に別のエネルギー準
位（元の離散的分布からある程度以上離れた準位である
ことが必要である。）を持つ状態にオプティカル・セン
ターの状態を変えてやればよい。この状態が安定で永続
的であれば情報を記録することができる。

そこで本例では、オプティカル・センターである希土類
イオンを光イオン化して、安定で永続的なエネルギー準
位に移行する。

第２図は、ＢａＦＣｌ：Ｓｍ”°を例にしてこの光イオ
ン化のメカニズムを説明するための図である。

ＢａＦ（１！：Ｓｍ”系の記録マトリクスにおいては、
基底状態（’Ｆｏ　）にある希土類イオン（Ｓｍ”）に
第１の波長の光ｈν１　（ここでは赤色光）を照射する
と、準安定状Ｂ　（’Ｄｏ　）となる。そして、この状
態からさらに第２の波長の光ｈν２　（ここでは緑色光
）を照射すると、光イオン化が起こり、電子がトラップ
されてＳｍ”となる。このＳｍ”は非常に安定な状態で
、別の波長の光を照射しない限りＳｍ”″に戻ることは
ない。

また、Ｓｍ”がＳｍ”に変わると、吸収スペクトルも変
わり、前述の吸収ピークは消失する。すなわち、記録マ
トリクスの希土類イオンが光イオン化されているか否か
によって、１．０の信号に対応させて情報記録すること
ができる。

したがって、本実施例の光記録媒体に対して情報の書き
込みを行う場合には、各記録マトリクスの離散的なエネ
ルギー準位に対応して波長を変えながら赤色光を照射し
、選択的に準安定状態へ励起する。しかる後、直ちに緑
色光を照射して準安定状態に励起された希土類イオンを
光イオン化する。以上の操作により情報記録が行われた
ことになる。

逆に、書き込まれた情報を読み出す場合には、各記録マ
トリクスの離散的なエネルギー単位に対応した光（赤色
光）を、これらエネルギー単位に応じて波長を変えなが
ら照射すれば良い。

本実施例の光記録媒体においては、情報の記録は二光子
過程を経て行われ、再生は一光子過程で行われる。した
がって、再生光によって希土類イオンが光イオン化され
ることはなく、記録状態は再生によっては全く影響を受
けることはない。これは、フォトクロミンク材料等にお
いて再生による褪色が観察されるのと比べて対照的であ
る。

以上、本発明の具体的な実施例について説明したが、本
発明がこの実施例に限定されるものではない。例えば、
本実施例では複数の記録マトリクスを積層することによ
り波長多重化に対応するようにしたが、異なる無機母材
を混合することによって結晶基を変え多重化を図っても
良い。

また、各記録マトリクスを構成する無機母材や希土類イ
オンの種類、濃度等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で適宜変更することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明の光記録媒体
においては、希土類イオンが分散された無機母材を記録
マトリクスとしているので室温動作の波長多重記録が可
能であり、これまでの光記録媒体に比べて１０倍以上の
記録密度が期待できる。室温動作が可能であるというこ
とは、例えばＰＨＢ等に比べて装置構成等の点で非常に
有利である。

また、ＰＨＢに比べると１つの情報に関与する原子の数
が多いため、ＳＮ比を大幅に改善することができる。

さらに、有機フォトクロミック材料を利用した光記録媒
体のように各吸収ピークの幅や間隔が広くないので、比
較的狭いスペクトル領域で多重化することができ、単一
のレーザ（例えば半導体レーザ）によって記録再生波長
を走査することができる。

一方、本発明の記録再生方法においては、記録時に高い
ポテンシャルバリアを越えるような機構を利用している
ので、再生光による影響を全く受けず、再生時の褪色の
問題を解消することができ、信頼性の高い記録再生が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録媒体における吸収スペクトルの
一例を示す特性図である。 第２図はＢａＦＣｊ２：Ｓｍ”における光イオン化のメ
カニズムを説明するための図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）希土類イオンが分散された無機母材を記録マトリ
   クスとし、 少なくとも希土類イオンか無機母材のいずれか一方が異
   なる複数の記録マトリクスを有してなる光記録媒体。
2. （２）希土類イオンが分散された無機母材を記録マトリ
   クスとし、少なくとも希土類イオンか無機母材のいずれ
   か一方が異なる複数の記録マトリクスを有してなる光記
   録媒体に対し、各記録マトリクスの吸収スペクトルに対
   応した波長の光により波長多重記録を行うことを特徴と
   する記録再生方法。