(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、前記第１波長よりも波長の長い可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録方法に用いるホログラム記録媒体の前処理方法であって、
前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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、及び、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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）単結晶からなる群から選択され、
前記希土類元素は、ＴｂまたはＰｒであり、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程に先立ち、前記ホログラム記録媒体中の前記Ｆｅを酸化する工程を包含し、
前記酸化する工程は、前記ホログラム記録媒体を９００℃〜１１００℃の温度で４時間〜８時間、酸化雰囲気下で熱処理する、ホログラム記録媒体の前処理方法。
【請求項２】
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、前記第１波長よりも波長の長い可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、
前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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、及び、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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）単結晶からなる群から選択され、
前記希土類元素は、ＴｂまたはＰｒであり、
前記ホログラム記録媒体中の前記Ｆｅを酸化する工程であって、前記ホログラム記録媒体を９００℃〜１１００℃の温度で４時間〜８時間、酸化雰囲気下で熱処理する工程と、
前記酸化する工程の後に前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程と、
前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程と
を包含する、ホログラム記録方法。
【請求項３】
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、前記第１波長よりも波長の長い可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録媒体の装置であって、
前記ホログラム記録媒体は、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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、及び、Ｆｅ並びに希土類元素および／またはＨｆ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）単結晶からなる群から選択され、
前記希土類元素は、ＴｂまたはＰｒであり、
前記ホログラム記録媒体中の前記遷移金属元素を酸化する手段であって、前記ホログラム記録媒体を９００℃〜１１００℃の温度で４時間〜８時間、酸化雰囲気下で熱処理する手段と、
前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する手段と、
前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する手段と
を有する、ホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録媒体の前処理方法に関し、特に、紫外光又は短波長光を予め照射することにより着色し、可視光を照射することにより退色する可逆的なフォトクロミズムを利用するホログラム記録媒体の特性を改善するための前処理方法に関するものである。さらに、本発明は、このようなホログラム記録媒体を用いるホログラム記録方法ならびにホログラム記録装置に関するものである。
【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調器（ＳＬＭ：Spatial Light  Modulator）１５に送出する。
【０００３】
空間光変調器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、空間光変調器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】
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。
【００１１】
このような観点から、本発明者らは、先に、光感度が高く、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記録方式を提供する上で、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、例えば、ＴｂとＦｅとをドープしたニオブ酸リチウム単結晶へ、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程と、前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程と、を有することを特徴とするホログラム記録方法を提案した（特開２００１−６６９７７）。
【００１２】
この方法によれば、記録時に紫外線等を照射してホログラム記録媒体を着色させ、感度を上げて記録し、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を照射することで退色が起こるので、記録完了した際には感度が低下し、消去時定数も大きくなり、再生光による記録データの破壊が低減できるようになるものであった。
【００１３】
しかしながら、この方法においても記録完了後にホログラム記録媒体に感度が残っているために、未だ再生光による記録データの破壊、多重記録性の低下という面に関して、改善の余地が残されていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、紫外光又は短波長光を予め照射することにより着色し、可視光を照射することにより退色する可逆的なフォトクロミズムを利用するホログラム記録媒体の特性を改善する方法を提供することを課題とする。本発明はさらに、に関するものである。さらに、本発明は、記録完了後におけるホログラム記録媒体の感度を低下させ、再生光による記録データの破壊を防止し、かつ多重記録性の向上を図ったホログラム記録方法ならびにホログラム記録装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、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、前記第１波長よりも波長の長い可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録方法に用いるホログラム記録媒体の前処理方法であって、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程に先立ち、ホログラム記録媒体を酸化処理することを特徴とするホログラム記録媒体の前処理方法である。
【００１６】
本発明のホログラム記録媒体の前処理方法において、前記記録媒体としては、遷移金属並びに希土類および／またはHf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、及び、遷移金属並びに希土類および／またはHf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）単結晶からなる群から選択されたフォトリフラクティブ材料を用いることが好ましい。
【００１７】
また、本発明のホログラム記録媒体の前処理方法において、前記酸化処理は、８００〜１１５０℃での熱処理であることが好ましい。
【００１８】
本発明のホログラム記録媒体の前処理方法において、酸化処理が、希土類としてのTb添加による遷移金属の酸化作用を利用するものであることが好ましい。
【００１９】
上記課題を解決する本発明はまた、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、前記第１波長よりも波長の長い可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録方法であって、ホログラム記録媒体を酸化処理する工程、酸化処理後前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する工程、および前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する工程、を有することを特徴とするホログラム記録方法である。
【００２０】
上記課題を解決する本発明はさらに、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、可干渉性の信号光及び参照光を入射させて信号光の担う情報信号を記録するホログラム記録媒体の装置であって、前記ホログラム記録媒体を酸化処理する手段と、前記ホログラム記録媒体へ前記第１光を照射する手段と、前記第１光の照射後、前記第１波長より長い波長の信号光及び参照光を前記ホログラム記録媒体へ照射する手段と、を有することを特徴とするホログラム記録装置である。
【００２１】
【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。
【００２２】
本発明に係るホログラム記録方法においては、ホログラム記録媒体が、紫外線又は短波長の可視光の帯域の第１波長の第１光を照射することにより感光して着色し、前記第１波長よりも波長の長い記録光、例えば、より長波長の可視光を照射することで退色するというフォトクロミズムを利用する。記録する波長で吸収係数と感度、消去時定数との間には、「吸収係数が大きくなると感度が増大し、消去時定数が小さくなる。」という関係がある。この性質を用いて、記録時には、紫外光等を照射し、感度を上げて記録する。記録光（より長波長の可視光）によって退色が起こるので、記録完了時には感度が低下し、消去時定数も大きくなる。この結果、再生光による記録データの破壊を低減することができるようになる。
【００２３】
さらに、本発明者らが鋭意研究を行った結果、このような第１光である紫外線等の照射過程、いわゆるプリ照射を用いたホログラム記録方法において、記録媒体を酸化還元した際に、その特性が、以下のように変化することが明らかとなった。
【００２４】
すなわち、還元処理後は、記録波長での吸収が増え、紫外線等照射後と同程度となり吸収の変化幅が小さくなり、また、酸化処理後は、紫外線等照射前の記録波長での吸収が減る一方で、紫外線等照射後の吸収は酸化処理前と大きく変化せず、このため紫外線等の照射前後での吸収の差が大きくなる、というものである。
【００２５】
従って、本発明におけるように、前処理として、記録媒体を酸化処理することによって、記録媒体の吸収を減らすことができる。この結果、記録完了時の感度をより低下させ、消去時定数をより大きなものとすることができるので、再生光による記録データの破壊を効果的に低減することができ、また多重記録性も向上させることができる。
【００２６】
本発明において用いられる記録媒体は、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としては、遷移金属並びに希土類および／またはＨｆ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、遷移金属並びに希土類および／またはＨｆ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）単結晶を用いることが好ましい。遷移金属としては、例えばＦｅ，Ｃｕ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｒｈ，Ｃｏ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｍｏ，Ｃｒ等を添加することができるが、このうち、Ｆｅ，Ｍｎが好ましく、特に、Ｆｅが好ましい。また、希土類および／またはＨｆとしては、Ｔｂ、Ｐｒ等の希土類、ないしＨｆを添加することができるが、このうち、Ｔｂが特に好ましい。遷移金属の添加量としては、１重量ｐｐｍから５００重量ｐｐｍの範囲であることが好ましく、また、希土類および／またはＨｆの添加量としては、１０重量ｐｐｍから１０００重量ｐｐｍであることが好ましい。
【００２７】
さらに、遷移金属としてＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ等、特にＦｅをドープした場合において、希土類としてＴｂまたはＰｒを共ドープした組成のニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムにおいては、Ｔｂ、Ｐｒがこれら遷移金属に対し、酸化作用をもたらすため、本発明に係る前処理としての酸化処理作用を発揮させることができ、さらに例えば、熱による酸化処理と併用することで、より一層、特性を向上させることが可能となる。
【００２８】
前処理としての酸化処理の方法としては、特に限定されるものではなく、Ｆｅ等のドープされた遷移金属が、少しでも酸化された状態となれば、特性の向上が期待できるが、例えば、遷移金属全量の５０％以上、より好ましくは９０％以上が酸化されるような処理であることが望ましく、具体的には、例えば、酸化雰囲気下で９００〜１１００℃での熱処理や、上記したようなＴｂ添加、Ｐｒ添加による酸化作用等を挙げることができる。上記熱処理の処理時間としては、特に限定されるものではないが、例えば、１〜１２時間、より好ましくは４〜８時間程度である。また，酸化雰囲気としては、酸素含有雰囲気であれば良く、純酸素雰囲気、富酸素雰囲気以外に、空気中での熱処理すること等も可能である。
【００２９】
図２は、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。
【００３０】
本実施例の装置構成としては、例えば波長５３２ｎｍの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、前処理としての酸化処理部（図示せず）、紫外線又は短波長の可視光の帯域の照射部を追加したものである。この照射部は図２のように本体に組み込み、光シャッタなどを介して導入する方法と、ホログラム記録装置とは別のユニットとして設置する方法もある。
【００３１】
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、上記したような酸化処理である前処理の後、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。
【００３２】
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の紫外レーザ光源であるプリ照射光源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。プリ照射光源２１から発せられたプリ照射光２２は、シャッタ３１ｃを介して、ミラー２３で反射して、記録媒体１０の全体、又は、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。記録媒体１０内の位置Ｐにビーム径を絞ってスポット照射することも可能な光源であっても良い。
【００３３】
信号光及び参照光生成のための、第１波長３１３ｎｍより長い波長５３２ｎｍ（第２の波長）の光源１１は、ＹＡＧＳＨＧである。レーザ光源１１から発せられるレーザ光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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。ＣＣＤ２０には明暗のドットマトリクス信号を復調するための検光子が取り付けられている。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。
【００３７】
この構成の装置において、記録媒体１０中で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で信号光１２ａ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。
【００３８】
本発明の特徴は、予め酸化処理された、光誘導吸収（フォトクロミズム）を示す記録材料を用いる点にある。Ｆｅなどの遷移金属およびＴｂ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５３２ｎｍ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。
【００３９】
記録材料が、波長５３２ｎｍ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。
【００４０】
本発明の従来と大きく異なる特徴として、（１）前処理によって酸化処理され、紫外線等の照射前後での吸収の差が大きくなる定比組成ニオブ酸リチウム又は定比組成タンタル酸リチウムを用いる。
（２）前処理後、記録工程に先立ち、紫外線（紫外光）で照射して着色した定比組成ニオブ酸リチウム又は定比組成タンタル酸リチウムとする。
（３）いったん記録が完了すると、書き込む光（たとえば５３２ｎｍ）で読み出しても記録が破壊されない。
【００４１】
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、きわめて良好な非破壊読み出しのホログラム記録が可能となる。
【００４２】
【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１４０重量ｐｐｍ、Ｆｅを２５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，Ｆｅ−ｄｏｐｅｄ  ＳＬＮ）を育成した。
【００４３】
育成したａｓ−ｇｒｏｗｎ単結晶（厚さ３．３ｍｍ）に対し、９５０℃で１時間の熱処理を酸素雰囲気下で行い、熱処理の有無での特性を比較した。特性評価は、波長３１３ｎｍの紫外光を照射後、着色した結晶に５３２ｎｍのレーザ光（３００ｍＷ／ｃｍ2、偏向方向がｃ軸に平行）で、平面波ホログラムを角度多重記録することにより、フォトリフラクティブ関連パラメータを測定することにより行った。図３は、紫外光照射直後（着色状態）と記録完了後（退色状態）に対応した、記録媒体の酸化還元状態（Ｆｅイオン化状態）による光感度の変化、図４は、紫外光照射直後（着色状態）と記録完了後（退色状態）に対応した、記録媒体の酸化還元状態（Ｆｅイオン化状態）による消去時定数の変化をそれぞれ示すものであり、図３、４において、横軸は共に記録媒体の酸化還元状態を、また、図３において縦軸は感度、図４において縦軸は消去時定数である。また、記録完了後の退色状態は実線で、紫外光照射直後の着色状態を破線で示す。この記録媒体は、酸化処理前においては、酸化状態と還元状態の中間状態にあった。
【００４４】
記録したデータの再生時の消去を低減するには、退色状態での感度を低くし消去時定数を大きくする必要がある。図３、４に示すように酸化処理によって、退色時の感度は１桁下がり、消去時定数はほぼ２倍となった。この変化は望ましい方向である。
【００４５】
これに対して、紫外光照射後の着色状態での感度は高いほど好ましい。記録媒体を酸化した後、感度は１０％程度低下したが、退色時感度程大きく下がっていないため、データ記録は酸化前と比較しても大きく劣ることはない。この結果酸化状態では酸化前と比較して、紫外線照射前後の感度差を大きくとることができ、退色時での消去時定数を大きくすることができることから、多重記録性が向上し、記録の不揮発性を向上させることができることがわかった。
【００４６】
【発明の効果】
以上のべたように本発明によれば、あらかじめ短い波長の光を照射して着色し、中間レベルにキャリアを充満させた記録材料に、それより長い波長のレーザ光を用いてホログラムを記録において、記録媒体を予め酸化処理するという簡単な前処理を付すことによって、多重記録性を向上させ、記録の不揮発性を向上させることすることができる。
【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】本発明の実施例における紫外光照射直後（着色状態）と記録完了後（退色状態）に対応した、記録媒体の酸化還元状態（Ｆｅイオン化状態）による光感度の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例における紫外光照射直後（着色状態）と記録完了後（退色状態）に対応した、記録媒体の酸化還元状態（Ｆｅイオン化状態）による消去時定数の変化を示すグラフである。
【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、２３  ミラー
２０  ＣＣＤ
２１  プリ照射光源
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  ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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