(57)【要約】【課題】  光導波路型のホログラム記録媒体において多層記録を実現する。【解決手段】  コア層２が複数積層されたホログラムメモリ１１において、コア層２を二色ホログラムで構成する。これによれば、それぞれ波長が同等とされる参照光Ｂ１、信号光ＢＳの照射のみではコア層２が記録可能な状態に励起されず、参照光Ｂ１と、これと波長の異なるゲート光Ｂ２を照射した場合にのみコア層２を記録可能な状態とすることができる。従来では、信号光ＢＳが他のコア層２にも照射されて記録対象のコア層２以外に無効なパターンが焼き付いて多層記録が不可能とされていたが、参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２が照射される記録対象のコア層２のみを記録可能な状態とすることができるので、上記無効パターンの焼き付きを効果的に防止でき、多層記録を実現することができる。【選択図】図１
2006184626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層に挟まれたコア層が備えられて光導波路が形成される光導波路型のホログラム記録媒体であって、
上記コア層が、第１の光の照射に応じては電荷キャリアが準安定順位に励起され、さらに上記第１の光とは波長の異なる第２の光の同時の照射に応じては電荷キャリアが安定順位に励起される性質とされたフォトリフラクティブ材料によって構成されている、
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項２】
クラッド層に挟まれたコア層が備えられて光導波路が形成される光導波路型のホログラム記録媒体について少なくとも記録を行うホログラム装置として、
上記ホログラム記録媒体に対し、記録されるべき情報信号に基づいて変調される信号光を照射するための信号光源と、
上記ホログラム記録媒体における上記光導波路の端部側から、参照光としての第１の光を導入するための第１の光源と、
上記第１の光とは波長が異なる第２の光を上記光導波路の端部側から導入するための第２の光源とを備えると共に、
上記第１の光源からの上記第１の光と、上記第２の光源からの上記第２の光とが同一の上記光導波路に対して導入されるように構成されている、
ことを特徴とするホログラム装置。
【請求項３】
上記ホログラム記録媒体には、上記コア層が複数備えられ、
さらに、上記第１の光源と上記第２の光源とを、上記複数のコア層の積層方向に一体的に移動可能に保持する可動手段を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のホログラム装置。
【請求項４】
さらに、上記ホログラム記録媒体の情報記録面と平行となる平行面が形成され、且つこの平行面と上記ホログラム記録媒体との界面に形成されるギャップ長が、少なくとも透過する光の波長以下の長さとなるようにして設けられる近接レンズを備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のホログラム装置。
【請求項５】
上記信号光源から出射されて上記情報信号に基づいて変調を受けた面での上記信号光の光波分布のフーリエ変換面となる位置に対し、アパーチャを挿入したことを特徴とする請求項２に記載のホログラム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路型のホログラム記録媒体と、光導波路型のホログラム記録媒体に対する情報信号の少なくとも記録を行うホログラム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、光導波路型のホログラムメモリへの情報信号の記録原理について、その概要を示した図である。
先ず、光導波路型のホログラムメモリ１０１は、例えば図示するようにしてクラッド層１０３、コア層１０２、クラッド１０４層をこの順に積層して成る。コア層１０２は、この場合の光導波路であり、これを挟む２つのクラッド層１０３、１０４よりも屈折率の高い部材により形成されている。
光導波路は、光が屈折率の高い領域に伝播する性質を有することを利用したものである。つまり、このように屈折率の低いクラッド層１０３、１０４の間に屈折率の高いコア層１０２が挿入されることで、後述するようにして入射される参照光Ｂ１がこのコア層１０２を介して伝播するようにされている。
【０００３】
そして、このようなホログラムメモリ１０１に対しては、光導波路としてのコア層１０２に伝播させた参照光Ｂ１に対し、外部から照射した信号光ＢＳを干渉させてその干渉縞を焼き付けることで、情報信号を記録するようにされる。
【０００４】
このような記録動作を可能とする具体的な構成例としては、例えば図９（ａ）に示されるものとなる。
図９（ａ）において、レーザダイオードＬＤsから出射されたレーザ光は、コリメータレンズＬ１にて平行光とされた後、例えば液晶素子等による空間変調器１０５によって記録されるべき情報信号に基づく変調を受ける。そして、空間変調器１０５により変調されたレーザ光は、信号光ＢＳとして対物レンズＬ２を透過してホログラムメモリ１０１のコア層１０２に集光される。
光導波路としてのコア層１０２に対しては、その端部側から照射された参照光Ｂ１が伝播するようにされる。
この場合、参照光Ｂ１と信号光ＢＳは、同じ波長でお互いに位相が揃ったコヒーレント光とされる。そして、上記のようにして信号光ＢＳが参照光Ｂ１が伝播するコア層２に集光されることによっては、これら参照光Ｂ１と信号光ＢＳとが重なった部分において光が干渉する。
【０００５】
図９（ｂ）は、このように参照光Ｂ１と信号光ＢＳとが干渉した部分を拡大した図であるが、この部分では、図示するようにして信号光ＢＳに応じた干渉縞Ｗが形成される。
このとき、コア層１０２としては所定の光の照射に応じて屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料により構成されていることで、この干渉縞Ｗは屈折率の異なる部分として焼き付くものとなり、これによって情報信号が記録されることになる。
【０００６】
なお、関連する従来技術については以下の特許文献を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００１−３２５７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、先の図９（ａ）においては、ホログラムメモリ１０１として、光導波路としてのコア層２が単層とされる場合を例示したが、光導波路型のホログラムメモリとしては、コア層を複数積層して多層記録を行うことも考えられる。
ここで、このようにして複数の記録層が形成され、多層記録が可能なホログラムメモリに対しては、当然のことながら各記録層ごとに情報信号を記録することができるようにされている必要がある。
しかしながら、従来の記録の手法では、ホログラムメモリとして複数の記録層が形成されたとしても、各記録層ごとに情報信号を記録することが不可能とされていた。
【０００８】
このことを、次の図１１を参照して説明する。
図１１は、従来技術に基づき記録層を多層に構成したホログラムメモリ１１１に対して情報が記録される際の様子を模式的に示した図である。
先ず、この場合は、図示する対物レンズＬ１１によって信号光ＢＳを図中において最も上層に位置するコア層１０２に集光し、且つ参照光Ｂ１をこの最も上層のコア層１０２に伝播させている。すなわち、これによって、この最も上層のコア層１０２において参照光Ｂ１と信号光ＢＳとを干渉させて情報信号の記録を行っているものである。
なお、ここで確認のために述べておくと、信号光ＢＳと参照光Ｂ１としては、それぞれを干渉させて干渉縞Ｗを形成するために、通常は同等の波長による光ビームを用いるようにされる。
【０００９】
しかしながら、上記のようにして信号光ＢＳの集光位置及び参照光Ｂ１を伝播させるコア層１０２の選択により、記録を行うコア層１０２の選択を行ったとしても、この場合、信号光ＢＳは図示するようにしてこの選択されたコア層１０２を透過し、さらに下層に位置するコア層１０２に対しても照射されてしまう。
これら下層に位置するコア層１０２では、参照光Ｂ１は伝播していないことから、干渉縞Ｗとしての情報信号は記録されることはない。しかし、上記のようにして信号光ＢＳがこれら下層のコア層１０２に対しても照射されてしまうことから、これらコア層１０２に対しては、図中にＸと示したように信号光ＢＳに応じた所要のパターンが焼き付いてしまう可能性があり、これによって無効な情報が記録されたり、或いは既に信号が記録済みである場合にはこれらが破壊されてしまう可能性があった。
【００１０】
このようにして従来の手法では、記録層が多層とされるホログラムメモリ１１１に対しては、各記録層ごとに情報信号の記録を行うことが実質的に不可能であるとされていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明では以上のような問題点に鑑み、先ずはホログラム記録媒体として以下のように構成することとした。
すなわち、本発明のホログラム記録媒体は、クラッド層に挟まれたコア層が備えられて光導波路が形成される光導波路型のホログラム記録媒体であって、上記コア層が、第１の光の照射に応じては電荷キャリアが準安定順位に励起され、さらに上記第１の光とは波長の異なる第２の光の同時の照射に応じては電荷キャリアが安定順位に励起される性質とされたフォトリフラクティブ材料によって構成されているものである。
【００１２】
また、本発明ではホログラム装置として以下のように構成することとした。
つまり、クラッド層に挟まれたコア層が備えられて光導波路が形成される光導波路型のホログラム記録媒体について少なくとも記録を行うホログラム装置として、先ずは、上記ホログラム記録媒体に対し、記録されるべき情報信号に基づいて変調される信号光を照射するための信号光源を備える。
また、上記ホログラム記録媒体における上記光導波路の端部側から、参照光としての第１の光を導入するための第１の光源を備える。
その上で、上記第１の光とは波長が異なる第２の光を上記光導波路の端部側から導入するための第２の光源とを備えると共に、上記第１の光源からの上記第１の光と、上記第２の光源からの上記第２の光とが同一の上記光導波路に対して導入されるように構成されているものである。
【００１３】
上記本発明のホログラム記録媒体の構成によれば、光導波路としてのコア層は、所要の波長による第１の光の照射のみでは記録可能な状態である安定順位には励起されず、これに加えて波長の異なる第２の光が照射されることではじめて記録可能な状態に励起されることになる。
つまりこれによれば、従来のように互いが同等の波長とされる参照光、信号光のみの照射ではコア層が記録可能な状態に励起されないようにすることができるので、選択されたコア層以外に信号光が照射されても、これらのコア層にはパターンが焼き付かないようにすることができる。また、これに対し、参照光・信号光による波長の光と共に波長の異なる第２の光とが照射されたコア層は記録可能な状態とすることができるので、このコア層に対しては信号光に応じた情報信号を記録することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
このようにして本発明のホログラム記録媒体の構成によれば、それぞれ波長が異なるようにされた第１の光と第２の光とが照射されたコア層でのみ情報信号を記録することができ、それ以外のコア層での信号光の照射に応じたパターンの焼き付きは効果的に防止することができる。すなわち、これによって従来は不可能とされていた多層記録を実現することができるものである。
【００１５】
そして、本発明のホログラム装置としては、信号光源と共に、上記第１の光と上記第２の光とを同一の光導波路（コア層）に対して導入するようにされた第１の光源と第２の光源とを備えるようにされていることで、上記本発明のホログラム記録媒体に対応して情報信号を記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
図１（ａ）は、本発明における第１の実施の形態としてのホログラム装置の構成について示した図である。
なお、この図においては、第１の実施の形態のホログラム装置における主に光学系の構成のみを抽出して示している。また、ホログラム記録媒体としてのホログラムメモリ１１については、その断面構造を示している。
【００１７】
先ず、第１の実施の形態のホログラム装置としては、図示するホログラムメモリ１１としての、光導波路型によるホログラム記録媒体に対する情報信号の少なくとも記録を行う、記録装置として構成されたものである。
また、この場合、光導波路型のホログラムメモリ１１としては、記録層（コア層２）を複数備えるものとされ、これに対応してホログラム装置としては、後述するようにして各記録層ごとの情報信号の記録が可能となるように構成される。
【００１８】
先ず、図１（ａ）に示されるホログラム装置において、図示するレーザ光源ＬＤsから出射されたレーザ光は、コリメータレンズＬ１にて平行光に変換され、空間変調器５に入射する。空間変調器５は、例えば二次元に配列された液晶素子により構成され、図示しない所定の回路部から入力される記録データに基づき各画素のオン／オフを制御する。つまり、このような空間変調器５を透過したレーザ光は、上記記録データに基づき二次元的に光量が変調され、これによってホログラムメモリ１１に対して記録されるべき情報信号に応じた信号光ＢＳが得られる。
そして、このように空間変調器５を透過して得られた信号光ＢＳは、この場合は図示する対物レンズＬ２と近接レンズＬ３を透過することで、ホログラムメモリ１１内の所定のコア層２に対して集光するようにされる。
【００１９】
ここで、上記のようにして図１（ａ）に示されるホログラム装置では、対物レンズＬ２とホログラムメモリ１１の表面との間に、近接レンズＬ３を挿入するものとしているが、この近接レンズＬ３の挿入により、さらなる高記録密度化が図られる。
【００２０】
先ず、この近接レンズＬ３を設けたことによる動作の説明の前に、従来の記録の手法について触れておく。
従来の記録手法では、ホログラム記録媒体に対して、信号光ＢＳを対物レンズＬ２のみによって集光して照射するものとされていた。そして、このように信号光ＢＳを対物レンズＬ２のみにより集光して記録動作を行う手法では、図１０に示されるようにして、記録密度の向上に限界があるものとされていた。
【００２１】
図１０は、或る入射角度で以てホログラムメモリ１０１に照射された信号光ＢＳと、光導波路を伝播する参照光Ｂ１とが干渉して干渉縞Ｗを形成する様子を模式的に示した図である。なお、ここでは一例として記録層が単層とされるホログラムメモリ１０１を例示している。
ここで、高記録密度化を図るためには、干渉縞Ｗをより細かいパターンにより焼き付けることができればよい。そして、ホログラムメモリ１０１に焼き付けられる干渉縞Ｗの周期Λは、ホログラムメモリ１０１の屈折率がｎs（正確には光導波路の有効屈折率ｎeffであるが、一般的にコア層１０２とクラッド層１０３の屈折率差は微少であるからその差は考慮しない）、ホログラムメモリ１０１に照射される光ビームの波長をλ0とした場合に、
「Λ＝λ0／２ｎs・sinθ」
により表すことができる。但し、この場合θは信号光ＢＳと参照光Ｂ１の為す角の半分である。
【００２２】
上記の式から、ホログラムメモリ１０１に刻むことのできる干渉縞Ｗの最小周期は、θがπ／２（９０°）とされたときの、Λ＝λ0／２ｎsであることがわかる。そして、θが９０°となるということは、参照光Ｂ１と信号光ＢＳとが一直線上で対向して伝播したときである。
また、上記式より、この場合は屈折率ｎsの値を大きくすることによっても、周期Λの値は小さくできることが理解できる。
従って、干渉縞Ｗをより小さなパターンとするためには、ホログラムメモリ１０１の屈折率ｎsを高くし、参照光Ｂ１と信号光ＢＳとの為す角を０〜１８０°の間でできるだけその幅を広くすればよいことになる。
【００２３】
しかしながら、実際において、参照光Ｂ１と信号光ＢＳとが為す角を拡大することによっては、照射した信号光ＢＳがホログラムメモリ１０１の表面にて反射されて、コア層１０２に到達できなくなってしまう。
上記もしたように干渉縞Ｗの周期Λが最小となるのは、参照光Ｂ１と信号光ＢＳとが一直線上に対向されたときである。つまり、この図１０中のθ0が９０°となるときである。
しかしながら実際において、大気中の屈折率はｎ＝１である。また、ホログラムメモリ１０１は所要の屈折率＝ｎsを有している。
このため、スネルの法則：
「ｎ0・sinθ0＝ｎs・sinθs」
より、図中θ0がある臨界角θ0s：
「θ0s＝sin-1 ・ｎs」
以上となるときには、空気とホログラムメモリ１０１との界面で光が全反射してしまい、導波路への信号光ＢＳの入射が困難となる。この結果、実際において信号光ＢＳの入射角を拡大することによっては、或る臨界角を超えた場合に信号光ＢＳがコア層に到達できず、情報信号の記録ができなくなってしまうことになる。
【００２４】
このようにして、従来の手法によりホログラムメモリに対して記録動作を行う場合には、信号光ＢＳの入射角の拡大に限界があり、これに伴って記録密度の向上にも限界があるものとされていた。
【００２５】
そこで、実施の形態では、信号光ＢＳをコア層２に集光させるための構成として、対物レンズＬ２と共に上記した近接レンズＬ３を設けるものとしている。
この近接レンズＬ３としては、次の図１（ｂ）に示されるようにして、対物レンズＬ２と対向する面の形状が概球形とされ、その反対側となるホログラムメモリ１１の表面（信号光ＢＳの照射を受ける面：情報記録面）と対向する面の形状は平面形状とされた、概半球面レンズとされる。
そしてこのとき、ホログラムメモリ１１の表面と、この近接レンズＬ３の平面形状とされた面との間には、当該近接レンズＬ３を透過する信号光ＢＳの波長以下の長さとなるギャップＧを設けるものとしている。
【００２６】
ここで、このように近接レンズＬ３を設け、記録媒体との間に透過する光の波長以下のギャップＧを設ける技術は、所謂ニアフィールド記録と呼ばれる技術として知られている。
このようなニアフィールド記録の技術によれば、原理的に近接レンズＬ３に対する光の入射角がθ0＝９０°とされた場合にも、入射光は空気と記録媒体表面との界面にて全反射せず、記録媒体内に近接場光（エヴァネッセント光）として染み出し、内部に到達できるようになる。
つまり、これによれば、先の図１０にて説明したような臨界角を超える広い入射角としても、信号光ＢＳをコア層２に到達させることができる。そして、これによれば、従来では臨界角に伴う記録密度の限界があったのに対して、本例ではこの限界を超えてさらなる高記録密度化を図ることができる。
【００２７】
なお、図１（ａ）では、近接レンズＬ３におけるホログラムメモリ１１の表面と対向する側の面形状が全体にわたって平面とされた例を示しているが、少なくともホログラムメモリ１１と対向する面の一部が平面とされていればよく、必ずしも全面が平面とされる必要はない。
【００２８】
ところで、図１（ａ）にも示されているように、実施の形態のホログラム装置が対応するホログラムメモリ１１としては、光導波路としてのコア層２が複数設けられ、記録層が複数形成されている。そして、このようにして複数の記録層が形成され、多層記録が可能なホログラムメモリ１１に対しては、当然のことながら各記録層ごとに情報信号を記録することができるようにされている必要がある。
【００２９】
しかしながら、従来の記録の手法では、ホログラムメモリ１１に複数の記録層が形成されたとしても、各記録層ごとに情報信号を記録することが不可能とされていた。
このことを、図１１を参照して説明する。
図１１は、従来技術に基づき記録層を多層に構成したホログラムメモリ１１１に対して情報が記録される際の様子を模式的に示した図である。
先ず、この場合は、図示する対物レンズＬ１１によって信号光ＢＳを図中において最も上層に位置するコア層１０２に集光し、且つ参照光Ｂ１をこの最も上層のコア層１０２に伝播させている。すなわち、これによって、この最も上層のコア層１０２において参照光Ｂ１と信号光ＢＳとを干渉させて情報信号の記録を行っているものである。
なお、ここで確認のために述べておくと、信号光ＢＳと参照光Ｂ１としては、それぞれを干渉させて干渉縞Ｗを形成するために、通常は同等の波長で且つお互いの位相が揃ったコヒーレント光を用いるようにされる。
【００３０】
しかしながら、上記のようにして信号光ＢＳの集光位置及び参照光Ｂ１を伝播させるコア層１０２の選択により、記録を行うコア層１０２の選択を行ったとしても、この場合、信号光ＢＳは図示するようにしてこの選択されたコア層１０２を透過し、さらに下層に位置するコア層１０２に対しても照射されてしまう。
これら下層に位置するコア層１０２では、参照光Ｂ１は伝播していないことから、干渉縞Ｗとしての情報信号は記録されることはない。しかし、上記のようにして信号光ＢＳがこれら下層のコア層１０２に対しても照射されてしまうことから、これらコア層１０２に対しては、図中にＸと示したように信号光ＢＳに応じた所要のパターンが焼き付いてしまう可能性があり、これによって無効な情報が記録されたり、或いは既に信号が記録済みである場合にはこれらが破壊されてしまう可能性があった。
このことから、従来の手法では、記録層が多層とされるホログラムメモリ１１１に対しては、各記録層ごとに情報信号の記録を行うことが実質的に不可能であるとされていた。
【００３１】
そこで、実施の形態では、同様に記録層が多層とされるホログラムメモリ１１について、参照光Ｂ１・信号光ＢＳの波長による光ビームの照射のみでは、コア層２が記録可能な状態に励起されないようにし、参照光Ｂ１・信号光ＢＳの波長の光ビームと共に、さらに異なる波長による光ビームが同時に照射された場合にのみコア層２が記録可能な状態に励起されるように構成するものとしている。
【００３２】
ここで、このように或る特定の条件で光ビームを照射した場合にのみ記録媒体を記録可能な状態に励起させることを可能とする技術は、いわゆる「二色ホログラム」として知られている。
この二色ホログラムとは、バイポーラロンを形成するようなフォトリフラクティブ材料である。例えば、Ｐｒ（プラセオジム）を添加したニオブ酸リチウム結晶や、定比に近い組成によるニオブ酸リチウム結晶（不純物を含まないか或いはＦｅを含むもの）を還元処理したものを挙げることができる。
このような二色ホログラムでは、ある波長による光の照射に応じて、電荷キャリアが順安定順位（中間励起順位）に励起され、さらに他の波長による光の照射に応じて電荷キャリアが安定順位に励起される。
【００３３】
第１の実施の形態では、このような二色ホログラムによりコア層２を構成する。このようにすることで、参照光Ｂ１、信号光ＢＳの波長による光ビームの照射のみでは、コア層が記録可能な状態には励起されないので、上述したようにして選択された以外のコア層２に対して信号光ＢＳが照射されたとしても、信号光ＢＳに応じたパターンが焼き付かないようにすることができる。
一方で、記録が行われるべきコア層２に対しては、参照光Ｂ１と共にこれと波長の異なる他の光ビームを同時に照射することで、当該コア層２を記録可能な状態に励起することができ、これによって参照光Ｂ１と信号光ＢＳとの干渉による干渉縞Ｗを焼き付けることができるようになる。
【００３４】
なお、二色ホログラムについては、例えば以下の文献に記載されている。
・特開２００１−５３６９号公報
・(M.Lee, S.Takekawa, Y.Furukawa, Y.Uchida, K.Kitamura, H.Hantano and S.Tanaka, “Photocromic effecting near-stoichiometoric LiNbO3 and two-color holographic recording”, J.Appl.Phys., Vol.88, p.4476, 2000)
また、これらの文献の記載に倣い、本明細書としても、上記のようにして参照光Ｂ１と共に同時に照射されることで二色ホログラムを記録可能な状態に励起させるための光ビームのことを「ゲート光」と呼ぶこととする。
【００３５】
そして、実施の形態のホログラム装置としては、上述のようにして二色ホログラムによるコア層２が形成されたホログラムメモリ１１に対応すべく、参照光Ｂ１と共に、上記したゲート光をコア層２の端部側から照射するための光源を別途備えるようにされる。
この光源としては、図示するレーザ光源ＬＤ２を備える。このレーザ光源ＬＤ２は、図示するゲート光Ｂ２として、参照光Ｂ１、信号光ＢＳの光源となるレーザ光源ＬＤ１、レーザ光源ＬＤsが出力するレーザ光とは波長の異なるレーザ光を出力するようにされる。
そしてこの場合、上記レーザ光源ＬＤ１と上記レーザ光源ＬＤ２とは、同一のコア層２に対して参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２とが導入されるように構成される。
さらに、図中に破線で囲うようにして、例えばこれらレーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ２とを、図中Ｙ軸方向（コア層２の積層方向）に一体的に移動可能な可動部ＳＭを備えるようにされていることで、これら参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２とを導入するコア層２を選択することができるようにされている。
【００３６】
ここで、具体的にこの場合の各レーザ光の波長として、それぞれ参照光Ｂ１、信号光ＢＳの光源となるレーザ光源ＬＤ１及びレーザ光源ＬＤｓが出力するレーザ光の波長は、例えば８５０ｎｍである。
これに対し、レーザ光源ＬＤ２が出力するゲート光Ｂ２の波長は、例えば３１０ｎｍである。
【００３７】
上記のような構成された第１の実施の形態としてのホログラム装置の動作としては、先ず、可動部ＳＭによって、レーザ光源ＬＤ１とレーザ光源ＬＤ２とによる参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２との照射位置を、記録が行われるべきコア層２に合わせるようにされる。このように参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２とが導入された当該コア層２は、安定順位に励起されて記録可能な状態となる。
そして、先に説明した動作によって、空間変調器５に対して印加されたデータに基づく信号光ＢＳがホログラムメモリ１１内部に照射される。これにより、上記のようにして参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２とが照射されたコア層２では、参照光Ｂ１とこの信号光ＢＳとが干渉して干渉縞Ｗが形成されると共に、上述のようにして記録可能な状態に励起されていることで、この干渉縞Ｗが焼き付いて情報信号が記録されるものとなる。
【００３８】
つまり、このような第１の実施の形態のホログラム装置の動作によれば、参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２とを同時に照射したコア層２に対してのみ、選択的に信号光ＢＳに応じた干渉縞Ｗを情報信号として記録することができ、また、参照光Ｂ１とゲート光Ｂ２が照射されない他のコア層２は安定順位となっていないことから、信号光ＢＳが照射されてもパターンが焼き付くことはない。これによって、従来は不可能とされていた多層記録が可能となるものである。
【００３９】
これまでで説明したようにして、図１（ａ）に示した第１の実施の形態のホログラム装置によれば、先ずはニアフィールド記録により、従来の限界を超えたさらなる高記録密度化を実現することができる。
その上で、第１の実施の形態では、ホログラムメモリ１１が備える各コア層２として二色ホログラムを用い、ホログラム装置側では各コア層２に対して選択的に参照光Ｂ１・ゲート光Ｂ２を照射することで、多層記録を実現することができる。
【００４０】
なお、図１（ａ）に示したホログラム装置としては、ホログラムメモリ１１として複数のコア層２を備えて多層記録が可能とされる場合を例示したが、コア層２を１つのみ備える単層のホログラムメモリ１０に対応する構成とすることができる。
そして、この場合は、特にコア層２を選択して記録を行う必要がなくなるので、コア層２として必ずしも二色ホログラムを用いる必要はない。また、ホログラム装置としても、ホログラムメモリ１０に対してゲート光Ｂ２は照射する必要は特になく、例えば次の図２に示すようにして、図１（ａ）に示した構成からゲート光Ｂ２を照射するためのレーザ光源ＬＤ２を省略した構成とすることもできる。また、これと共に可動部ＳＭも省略することができる。
【００４１】
或いは、図１（ａ）に示したホログラム装置としては、次の図３に示されるように、近接レンズＬ３を省略した構成とすることもできる。つまり、この場合は、空間変調器５を透過して得られた信号光ＢＳを、対物レンズＬ２によってのみ所要のコア層２に対して集光するように構成するものである。
【００４２】
ここで、近接レンズＬ３を設けた場合、ホログラム記録媒体の表面との間隔を信号光ＢＳの波長以下とする必要があった。しかし、このように対物レンズＬ２のみで集光するものとすれば、ホログラム記録媒体の表面との間隔は任意に設定することが可能となる。
そこで、図３の構成では、対物レンズＬ２をホログラムメモリ１１表面に対して接離する方向に移動可能として、フォーカス機能を持たせるものとしている。これによれば、各コア層２に信号光ＢＳの集光位置を調整することが可能となる。
その具体的構成としては、図３に示されるように［対物レンズＬ２・空間変調器５・コリメータレンズＬ１・レーザ光源ＬＤs］を図中Ｙ軸方向に一体的に駆動可能なピックアップ７を構成するものとすればよい。
【００４３】
このようなピックアップ７を設け、各コア層２において信号光ＢＳを集光して記録を行うことができれば、各コア層２に対してその分高い光波エネルギー密度で以て信号光ＢＳを印加できるので、これに伴って干渉縞Ｗの焼き付けに要する時間を短縮化することができる。そして、このように干渉縞Ｗの焼き付けに要する時間の短縮化が図られれば、その分記録レートの向上につながる。
【００４４】
ところで、図１（ａ）に示したホログラム装置では、空間変調器５に平行光を透過させて情報信号に応じた光波パターンを形成して、これを信号光ＢＳとして対物レンズＬ２及び近接レンズＬ３によって所要のコア層２に集光するように構成されていた。このような構成によると、上記所要のコア層２における信号光ＢＳの集光面では、空間変調器５で形成された光波パターンのフーリエ変換像が得られることになるが、このことにより、この場合の信号光ＢＳのコア層２での集光面は、単円のビームスポットが形成されるわけではなく、その外周部分にエアリーパターン様のパターンが形成されるものとなる。このエアリーパターン様のパターンは、上記集光面中心から外側となるに従ってその光量は次第に減衰はするものの、外側に無限に広がるパターンとなる。
【００４５】
ここで、光導波路型のホログラム記録媒体に対する記録動作としては、一般的にコア層の平面上を複数の記録ブロックに分割し、各記録ブロックごとに信号光を集光して情報信号の記録を行うようにされる。
このような場合、上記のようにしてエアリーパターン様のパターンが形成されることによっては、各記録ブロック間で記録信号が干渉する可能性があり、この干渉した部分がノイズ成分として記録されてしまう可能性がある。
【００４６】
この対策として、先の図１（ａ）に示した第１の実施の形態としての構成を採る場合は、各記録ブロックの間隔を充分に空けるようにすることで、このようなエアリーパターン様のパターンどうしの干渉が極力抑えられるようにすることができる。
しかしながら、このように記録ブロック間の間隔を空けるということは、その分、ホログラムメモリ１１の記録密度の低下につながる。
【００４７】
そこで、先の第１の実施の形態の構成に基づき、さらなる記録密度の向上を図るとした場合は、次の図４に示される第２の実施の形態としての構成を採ることができる。
この図４に示される第２の実施の形態のホログラム装置としては、図１（ａ）に示したホログラム装置の構成に加え、空間変調器５にて変調されて得られた二次元像のフーリエ変換像が得られる面（フーリエ変換面）に対してアパーチャ６を配し、このアパーチャ６によって信号光ＢＳの集光位置に生じる不要なエアリーパターン様のパターンを除去するようにしたものである。
なお、この図４において、図１（ａ）にて説明した部分と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図４において、エアリーパターン様のパターンを除去するための構成としては、図示する集光レンズＬ４、アパーチャ６、コリメータレンズＬ５を追加するものとしている。
この場合、集光レンズＬ４は、空間変調器５を透過して得られる、平行光による信号光ＢＳを集光する。
そして、この集光レンズＬ４により集光された信号光ＢＳの集光面となる位置に、アパーチャ６が配置される。
【００４９】
ここで、先にも述べたように、空間変調器５を透過して得られた信号光ＢＳの集光面は、空間変調器５で変調されて得られた二次元像の光波分布のフーリエ変換面とされ、この集光面の中心から外側にかけては、空間周波数の高い成分が無限に広がったエアリーパターン様のパターンが形成される。
この場合、外側における空間周波数の高い成分は、記録信号として必要な光波分布の周波数分布よりも周波数が高くなっていることから、情報信号の記録にとっては不要な成分となる。そこで、上記のようにして設けたアパーチャ６によって、このような集光面の外側部分に得られる不要な成分を除去することができるものである。
【００５０】
そして、このアパーチャ６を通過して得られた発散光による信号光ＢＳは、図示するコリメータレンズＬ５を透過することで平行光とされ、この平行光による信号光ＢＳが、図１（ａ）に示したものと同様の対物レンズＬ２・近接レンズＬ３を透過するようにされる。これによって信号光ＢＳはホログラムメモリ１１内の所要のコア層２に対して集光される。
このとき、対物レンズＬ２・近接レンズＬ３によって集光される信号光ＢＳは、先に説明したようにしてアパーチャ６によって記録信号として必要な周波数分布よりも高い周波数帯の成分が除去されているものである。すなわち、この場合の集光面に位置するコア層２に対しては、外周の不要なエアリーパターン様のパターンが良好に除去された信号光ＢＳを照射できる。
【００５１】
このようにして第２の実施の形態のホログラム装置によれば、信号光ＢＳとして記録に不要な成分を良好に除去することができるので、エアリーパターン様のパターンどうしの干渉を考慮しての間隔はとらずに効率的に情報信号を記録することができる。そして、このように間隔を空けずに効率的に情報信号が記録できることで、さらなる高記録密度化を実現することができる。
【００５２】
なお、図４に示した第２の実施の形態のホログラム装置では、図１（ａ）に示したホログラム装置と同様に、近接レンズＬ３を備えるものとしたが、次の図５に示されるようにして近接レンズＬ３を省略した構成とすることもできる。
この図５に示される構成を採る場合としても、アパーチャ６が備えられることによって、図４の場合と同様に高記録密度化を図ることができる。
また、この図５にも示されているようにして、単層のホログラムメモリ１０に対応する構成とされてもよい。つまり、この場合としては、図１（ａ）のホログラム装置が備えていたゲート光Ｂ２の照射のためのレーザ光源ＬＤ２、及び可動部ＳＭを省略することもできる。
【００５３】
さらには、次の図６に示されるようにして、図４の構成から近接レンズＬ３のみを省略した構成を採ることもできる。
このように近接レンズＬ３のみを省略して多層のホログラムメモリ１１に対応して記録を行う構成とした場合としては、先の図３に示したものと同様に、フォーカス機能を与えることができる。つまり、この図６中に破線で囲うように、［レーザ光源ＬＤｓ、コリメータレンズＬ１、空間変調器５、集光レンズＬ４、アパーチャ６、コリメータレンズＬ５、対物レンズＬ２］を、ピックアップ９として少なくとも図中Ｙ軸方向に一体的に駆動することができるように構成することで、対物レンズＬ２による集光位置を可変することができ、これによって各コア層２で信号光ＢＳを集光できるようにするものである。
このように各コア層２にて信号光ＢＳを集光できることによる効果は、図３にて説明したものと同様である。
【００５４】
続いて、図７は、第３の実施の形態としてのホログラム装置の構成を示している。
この図７では、先の図１（ａ）に示した第１の実施の形態のホログラム装置のように、近接レンズＬ３を設けたホログラム装置によってニアフィールド記録により高密度で記録が行われたホログラムメモリ１１に対応して再生を行うことが可能な、再生装置としてのホログラム装置の構成を示している。
なお、この図としても、このような再生装置としてのホログラム装置の構成については、主にその光学系の構成のみを抽出して示している。また、この図においても、先の図１にて説明した部分と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５５】
先ず、光導波路型のホログラム記録媒体について再生を行う場合としても、光導波路としてのコア層に対して参照光を伝播させる。この場合、ホログラムメモリ１１に参照光Ｂ１を照射するための光源としては、図示するレーザ光源ＬＤ１を備える。
【００５６】
ここで、コア層２に伝播する参照光Ｂ１は、当該コア層２において記録される情報信号としての干渉縞Ｗに応じて回折を受け、これが回折光ｋｓとして光導波路外に放射されることになる。
この回折光ｋｓは、上記のようにして干渉縞Ｗに応じて回折を受けて得られるものであるから、ホログラム記録媒体に記録された情報信号に応じた二次元像を含むものとなる。従って、この回折光ｋｓを、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等による二次元光センサ８上に結像して電気信号に変換することで、ホログラム記録媒体に記録された情報信号を読み出すことができる。
【００５７】
図７において、ホログラムメモリ１１から放射される回折光ｋｓを二次元光センサ８に導くための構成としては、図示するようにして近接レンズＬ３、対物レンズＬ２、集光レンズＬ６、アパーチャ６、コリメータレンズＬ７を備えている。
近接レンズＬ３は、この場合もホログラムメモリ１１の表面との間に、参照光Ｂ１の波長以下の所要のギャップＧが形成されている。
この近接レンズＬ３には、ホログラムメモリ１１から放射される回折光ｋｓの一部が透過し、この近接レンズＬ３を透過した回折光ｋｓは対物レンズＬ２を透過することで平行光とされた後、集光レンズＬ５を透過することで集光される。
【００５８】
この場合、アパーチャ６は、この集光レンズＬ５による回折光ｋｓの集光面に位置するようにして設けられる。
そして、このアパーチャ６を通過した発散光による回折光ｋｓは、コリメータレンズＬ７により平行光に変換されて二次元光センサ８に対して照射される。
【００５９】
ここで、ホログラムメモリ１１の再生時においては、図からも理解されるように、参照光Ｂ１が伝播するコア層２の全面から回折光ｋｓが放射されるものである。このことから、図７に示される構成のように、コア層２の平面上における所要部分から記録信号を読み出すにあたっては、コア層２における他の領域から放射された回折光ｋｓも紛れ込むものとなり、これがクロストークの原因となる。
【００６０】
そこで、再生装置としても、上記のようにしてアパーチャ６を設ける意義がある。図７の場合、アパーチャ６は、集光レンズＬ６による回折光ｋｓの集光面に位置するようにして設けられる。
このように回折光ｋｓの集光面では、対象となる読み出し領域に記録された信号成分は中心部に現れ、その外側に他の読み出し対象領域以外からの回折光成分が混入する。従って、ここにおいてアパーチャ６を挿入して集光された回折光ｋｓの中心部のみを通過させることで、読み出し対象領域以外から放射される不要な回折光成分を良好に除去することができる。
つまり、これによって読み出し対象領域以外に記録された信号とのクロストークを抑制することができるものである。
【００６１】
上記構成による第３の実施の形態のホログラム装置によれば、近接レンズＬ３が設けられることで、同様に近接レンズＬ３を用いてニアフィールド記録により高密度に記録された信号をより確実に読み出し、これを再生することができる。
また、上記したアパーチャ６の挿入によってクロストークの低減が図られることによっては、各記録ブロックの間隔を狭めることができるので、この点でもさらなる記録密度の向上を図ることができる。
【００６２】
なお、図７に示した例では、ニアフィールド記録が行われたホログラム記録媒体に対応して再生を行う再生装置としての構成を例示したが、ニアフィールド記録によらない記録手法により記録が行われたホログラム記録媒体について再生を行うとした場合には、例えば次の図８に示されるように、図７に示した構成から近接レンズＬ３を省略した構成を採ることができる。
また、この図８にも示されているように、１つのコア層２のみを備えるようにされて、コア層２が二色ホログラムとされない単層のホログラムメモリ１０に対応して再生を行うこともできる。
【００６３】
なお、確認のために述べておくと、再生装置の場合は、記録装置の場合とは異なり、ホログラム記録媒体の単層／多層に関わらず、ゲート光Ｂ２照射のためのレーザ光源ＬＤ２は不要である。すなわち、ゲート光Ｂ２は、記録時において、ホログラム記録媒体が多層とされる場合に所要のコア層２を選択的に記録可能な状態に励起するために必要となるものであり、多層によるホログラム記録媒体について再生を行う場合は、参照光Ｂ１の照射位置のみを調整すればよいからである。
【００６４】
ここで、本発明としてはこれまでに説明した各実施の形態に限定されるべきものではない。
例えば、各実施の形態において、対物レンズＬ２と近接レンズＬ３とは別体で構成されるものとしたが、これらを一体に構成することもできる。
また、実施の形態では、ホログラム記録媒体について記録が可能な記録装置と、再生が可能な再生装置の構成をそれぞれ別々に示したが、ホログラム記録媒体に対する記録及び再生が可能な記録再生装置として構成することもできる。
【００６５】
また、信号光ＢＳ、参照光Ｂ１、ゲート光Ｂ２の波長としても、先に例示したものに限らず、ホログラムメモリ１１のコア層２に用いる二色ホログラムの材質に応じて適宜変更されて良いものである。
【００６６】
また、特に第３の実施の形態の再生装置としては、記録可能なホログラム記録媒体について再生を行う場合について例示したが、再生専用のホログラム記録媒体に対応して情報信号の再生を行うこともできる。
ここで、再生専用のホログラム記録媒体では、実施の形態で例示したホログラム記録媒体と同様にクラッド層に挟まれたコア層による光導波路が形成され、コア層とクラッド層との界面に凹凸の断面形状によるホログラムパターンが形成されて情報信号が記録されている。従って、このような再生専用のホログラム記録媒体についても、同様に光導波路としてのコア層の端部側から参照光を照射することによってホログラムパターンに応じた回折光を導波路外に放射させることができ、この回折光に基づく像を二次元光センサ上に結像することで情報信号を再生することができる。
このことから、先の図７、図８に示したホログラム装置の構成が採られれば、再生専用のホログラム記録媒体についても同様に再生を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明における第１の実施の形態としてのホログラム装置の構成について示した図である。
【図２】第１の実施の形態のホログラム装置の他の構成例について示した図である。
【図３】第１の実施の形態のホログラム装置のさらに他の構成例について示した図である。
【図４】第２の実施の形態のホログラム装置の構成について示した図である。
【図５】第２の実施の形態のホログラム装置の他の構成例について示した図である。
【図６】第２の実施の形態のホログラム装置のさらに他の構成例について示した図である。
【図７】第３の実施の形態のホログラム装置の構成について示した図である。
【図８】第３の実施の形態のホログラム装置の他の構成例について示した図である。
【図９】光導波路型のホログラム記録媒体への情報信号の記録原理の概要を説明するための図である。
【図１０】或る入射角度で以てホログラム記録媒体に照射された信号光と、光導波路を伝播する参照光とが干渉して干渉縞を形成する様子を模式的に示した図である。
【図１１】従来の記録の手法による多層ホログラム記録媒体に対する記録動作について説明するための図である。
【符号の説明】
【００６８】
２  コア層、３  クラッド層、５  空間変調器、６  アパーチャ、７,９  ピックアップ、８  二次元光センサ、１０，１１  ホログラムメモリ、ＬＤs，ＬＤ１，ＬＤ２  レーザ光源、Ｌ１  コリメータレンズ、Ｌ２  対物レンズ、Ｌ３  近接レンズ、Ｌ４，Ｌ７  集光レンズ、Ｌ５，Ｌ６  コリメータレンズ、ＳＭ  可動部
【図１】
2006184626.tif 000003
【図２】
2006184626.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006184626.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006184626.tif 000009
【図８】
2006184626.tif 000010
【図９】
2006184626.tif 000011
【図１０】
2006184626.tif 000012
【図１１】
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