(57)【要約】  本発明は記録媒体の技術分野に関する。その情報は、より詳細には、光学的に記録することによる少なくとも１つの情報を媒体材料に可逆的な記録媒体に関する。その記録媒体は、局所領域（９）において分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）を取ることのできる基本分子（Ｍ）を含む媒体材料の少なくとも１つの層を含んでいて、分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）に特徴的な第１の第２高調波信号（ＳＨ1）を発生させることができ、分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある基本分子（Ｍ）は、書き込み用電磁波によって励起されると、少なくとも一部が変換された分子（Ｍ’）に変換されて分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）に移行することができ、分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第２の集合状態（ＥＣ2）に特徴的な第２の第２高調波信号（ＳＨ2）を発生させることができる。分子（Ｍ）は、一般式（Ｉ）（Ｒ１は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する）のタイプのクマリン骨格に基づく分子構造を示す点で対立して、本発明は、引用できる先行技術と異なる。【選択図】図１１
2013524398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの情報を媒体材料に光学的に記録することによる可逆的な記録媒体として、その記録媒体が、
・局所領域（９）において分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）を取ることのできる基本分子（Ｍ）を含む媒体材料の少なくとも１つの層を含んでいて； 
分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）に特徴的な第１の第２高調波信号（ＳＨ1）を発生させることができ；
分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある基本分子（Ｍ）は、書き込み用電磁波によって励起されると、少なくとも一部が変換された分子（Ｍ’）に変換されて分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）に移行することができ；
分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第２の集合状態（ＥＣ2）に特徴的な第２の第２高調波信号（ＳＨ2）を発生させることができる記録媒体において、
前記基本分子（Ｍ）が、
【化１】
2013524398.tif 000012
のタイプのクマリン骨格に基づく分子構造（ただしＲ1は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する）を持つことを特徴とする記録媒体。
【請求項２】
前記基本分子（Ｍ）が、
【化２】
2013524398.tif 000013
のタイプのクマリン骨格（ただしＲ2は置換基に対応する）に基づく分子構造を有する、請求項１に記載の記録媒体。
【請求項３】
前記置換基Ｒ2がメチル基である、請求項２に記載の記録媒体。
【請求項４】
前記置換基Ｒ2が水素原子である、請求項２に記載の記録媒体。
【請求項５】
前記ポリマー・マトリックスが、
【化３】
2013524398.tif 000014
の形態のメタクリレート誘導体である（ただし、ｋ、ｎ、ｍは正の数である）、請求項１〜４のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項６】
請求項５に記載の記録媒体において、
・Ｒはメチル（ＣＨ3）またはブチル（ｎ−Ｃ4Ｈ9）であり；
・ｋは、０、２、６のいずれかであり；
・ｎ／ｍは１／１〜１／５である、記録媒体。
【請求項７】
前記基本分子（Ｍ）を光誘起二量化によって変換された分子（Ｍ’）に変換できる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項８】
・前記基本分子（Ｍ）が、局所領域（９）において、分子（Ｍ、Ｍ’）のｎ通りの集合状態のうちの分子（Ｍ、Ｍ’）の１つの集合状態を取ることができ（ただしｎは２以上の整数である）；
・分子（Ｍ、Ｍ’）の残るｎ−１通りの各集合状態にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子のその集合状態に特徴的な第ｎ−１の第２高調波信号（ＳＨn-1）を発生させることができる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の記録媒体。
【請求項９】
分子（Ｍ、Ｍ’）のｎ通りの集合状態のそれぞれが、基本分子（Ｍ）と変換された分子（Ｍ’）の特徴的な割合を特徴とする、請求項８に記載の記録媒体。
【請求項１０】
少なくとも１つの情報を媒体材料の１つの層に光学的に記録することにより記録媒体に可逆的に記録するため、
・局所領域（９）において基本分子（Ｍ）を分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にするステップ
（ただし、局所領域（９）において分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）に特徴的な第１の第２高調波信号（ＳＨ1）を発生させることができる）と；
・前記局所領域（９）の少なくとも１つの書き込み領域に書き込み用電磁波を選択的に当てることで、分子（Ｍ、Ｍ’）の前記第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）の少なくとも一部を変換された分子（Ｍ’）に変換し、そのことによって分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）を分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）にするステップ
（ただし、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第２の集合状態（ＥＣ2）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第２の集合状態（ＥＣ2）に特徴的な第２の第２高調波信号（ＳＨ2）を発生させることができる）からなるステップを含む方法において、
前記基本分子（Ｍ）が、
【化４】
2013524398.tif 000015
のタイプのクマリン骨格に基づく分子構造（ただしＲ1は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する）を持つことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記基本分子（Ｍ）が、
【化５】
2013524398.tif 000016
のタイプのクマリン骨格（ただしＲ2は置換基に対応する）に基づく分子構造を有する、請求項１０に記載の記録方法。
【請求項１２】
前記置換基Ｒ2がメチル基ＣＨ3である、請求項１１に記載の記録方法。
【請求項１３】
前記置換基Ｒ2が水素原子Ｈである、請求項１１に記載の記録方法。
【請求項１４】
前記ポリマー・マトリックスが、
【化６】
2013524398.tif 000017
の形態のメタクリレート誘導体である（ただし、ｋ、ｎ、ｍは正の数である）、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の記録方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の記録方法において、
・Ｒはメチル（ＣＨ3）またはブチル（ｎ−Ｃ4Ｈ9）であり；
・ｋは、０、２、６のいずれかであり；
・ｎ／ｍは１／１〜１／５である、記録方法。
【請求項１６】
前記書き込み用電磁波の波長が３００ｎｍよりも長く、前記基本分子（Ｍ）の光誘起二量化を起こさせる、請求項１５に記載の記録方法。
【請求項１７】
請求項１０または１６に記載の記録方法において、前記基本分子（Ｍ）が、局所領域（９）において、分子（Ｍ、Ｍ’）のｎ通りの集合状態（ＥＣn）のうちの分子（Ｍ）の１つの集合状態にあり（ただしｎは２以上の整数である）、この方法が、
・書き込み領域に複数の特定の書き込み用電磁波を選択的に当てることからなり、
特定の各書き込み用電磁波は、分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある前記基本分子（Ｍ）を変換された分子（Ｍ’）にして、分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある各書き込み領域をその書き込み領域の中で分子（Ｍ、Ｍ’）のｎ通りの集合状態のうちの１つにし；
その結果として、分子（Ｍ）の残るｎ−１通りの各集合状態（ＥＣn-1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ）のその集合状態（ＥＣn-1）に特徴的な第ｎ−１の第２高調波信号（ＳＨn-1）を発生させることができる方法。
【請求項１８】
・少なくとも１つの消去領域に消去用電磁波を選択的に当てることからなるステップを含んでいて、
その消去用電磁波が、変換された分子（Ｍ’）の少なくとも一部を基本分子（Ｍ）に変換する、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の記録方法。
【請求項１９】
・変換された分子（Ｍ’）に消去用電磁波を全体的に当てることからなるステップを含んでいて、
その消去用電磁波が、前記変換された分子（Ｍ’）を基本分子（Ｍ）に変換する、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の記録方法。
【請求項２０】
前記消去用電磁波がＵＶ光である、請求項１９に記載の記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体の技術分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、少なくとも１つの情報を媒体材料に光学的に記録することによる可逆的記録媒体に関するものであり、その記録媒体は、
・少なくとも分子の第１の集合状態と分子の第２の集合状態のうちの１つの分子集合状態を局所領域の中に有する分子を含む媒体材料からなる少なくとも１つの層を備えていて；
・その局所領域で分子の第１の集合状態を有する分子は、読み出し用電磁波によって励起されると分子のその第１の集合状態に特徴的な第２高調波信号を発生させることができる。
【０００３】
本発明は、本発明のデータ記録媒体に可逆的に記録する方法にも関する。
【背景技術】
【０００４】
現在のところ、少なくとも分子の第１の集合状態と分子の第２の集合状態のうちの１つの分子集合状態を局所領域の中に有する分子を含む媒体材料からなる少なくとも１つの層を備えるデータ記録媒体が知られている。
【０００５】
このような記録媒体は、例えばＰＣＴ出願ＷＯ９９／２３６５０で知られている。この出願には、マトリックスの中に挿入された光互変性物質を含む光ディスクが記載されている。光互変性物質は、２つの物理化学的状態を有する。公知のように、これら２つの物理化学的状態は、分子が開いた形態と分子が閉じた形態に対応する。光互変性物質の物理化学的状態の変化は、強く集束させたレーザー光線により、２光子吸収によって実現される。この光線によって分子の閉じた構造が変化し、局所的に開いた分子が得られる。
【０００６】
２光子吸収の効果は、強度によって変化する非常に局在した二次現象であることが知られている。そのため分子の状態をよい空間分解能で変化させることができる。したがって２光子吸収により、ディスクを形成するマトリックスに深く書き込むことができる。
【０００７】
上記の文献は、光互変性物質の２つの物理化学的状態が、可視光領域で互いに離れた複数の吸収帯を持つことも教示している。典型的には、第１の状態に関する吸収帯が４５０ｎｍ、第２の状態に関する吸収帯が５３０ｎｍである。
【０００８】
したがって、吸収特性のこの違いによってディスクを読み取ることができる。そのためには、ディスクに電磁波を当ててスペクトルと蛍光発生を検出する。読み出し用のその電磁波は、読み出す層とその層の読み出し領域にも正確に集束させる。それは、例えば光互変性物質の分子の２光子蛍光を励起することによって実現される。
【０００９】
例えば第１の吸収特性はビット“１”に対応し、第２の吸収特性はビット“０”に対応することになる。したがって上記文献に記載されているような光ディスクを用いてデータを記録することができる。
【００１０】
しかし上記文献に記載されている光ディスクには、光互変性物質の２つの状態の安定性が異なるという欠点がある。そのためある１つの状態の光互変性物質が自発的にその状態に留まったのか、それとは別の状態が不安定であることによってその状態に戻ったのかを明確にすることはできない。したがってディスクの書き込みでエラーが発生し、その結果として読み出しのエラーとなる。
【００１１】
ディスクの表面に垂直な方向の空間選択性は、厚さ１ミクロンの活性層の間に厚さ３０ミクロンの不活性な中間層を挿入することによって得られる。そのため情報の記録密度が制限される。
【００１２】
ＦＲ−Ａ−２  ９００  ７６２という文献も知られており、そこには、電荷移動分子（より詳細にはアゾベンゼン類）で形成された媒体材料からなる少なくとも１つの層を備える光メモリが記載されている。これらの分子は、分子が優先方向に沿って配向した分子の第１の集合状態と、分子がランダムな方向を向いている分子の第２の集合状態が少なくともある中の分子の１つの集合状態を局所領域の中に有する。
【００１３】
そのため優先方向に沿って配向した分子だけが、局所領域内で読み出し用電磁波によって励起されたときに第２高調波信号を発生させることができる。
【００１４】
この文献によれば、メモリは、読み出し用電磁波の波長と比較して第２高調波信号を検出することにより、ビット“０”または“１”を表わす分子の局所的な集合状態を区別することができる。
【００１５】
なぜなら、読み出す局所領域内で分子が集団で優先的に配向していると、それらの分子がその局所領域で読み出し用電磁波によって励起されたときに第２高調波の光を発生させることができるからである。逆に、分子がランダムな方向を向いていると、この第２高調波の光は発生しない。したがって読み出す局所領域内で読み出し用電磁波によって励起された後の第２高調波信号を検出することにより、この発明のメモリを読むことができる。
【００１６】
第２高調波の発生現象は、電磁波の強度に依存する二次効果であることが知られている。この二次効果のおかげで第２高調波の発生を非常によい空間分解能で検出することができる。というのも、集束領域の外に位置する分子の効果は、集束領域内の分子の効果と比べて無視できるからである。
【００１７】
しかしそのメモリと、そのメモリの読み出しおよび書き込みの方法にはいくつかの欠点がある。なぜなら、アゾベンゼン分子の異性体化現象を生起させるためにレーザー光源を材料の局所領域に集束させることからなる書き込み法は可逆的であるとはいえ、その可逆性を実現することは難しいからである。より詳細には、書き込み段階を可逆的にするには、媒体材料を構成するすべての分子がすべて優先的な方向に沿って再配置されるようにするため、それらの分子は新しい方向を向く必要がある。そのためには、媒体材料を新たに強い電場のもとに置くとよいが、それは、目的とする用途によっては難しい可能性がある。
【００１８】
さらに、アゾベンゼンを使用すると、読み出しプロセスにおいてアゾベンゼン分子にエネルギーが移動するため、アゾベンゼン分子が変位する。すると記録は、読み出しが複数回なされるとき、ほとんどロバストではなくなる。
【００１９】
日本国特開２００５−０９２０７４という文献からも、光学的記録による記録法が知られている。この方法では、十分な複屈折特性を示す化合物の向きを変化させる一方で、化学反応によってその化合物のその向きを固定することにより、その化合物の屈折率変調の形態で情報を記録している。その目的で、記載されているこの方法は、分子量が小さくて重合可能な基を有する結晶化合物と、２光子吸収を実現する化合物と、重合開始剤を利用することを提案している。
【００２０】
この記録方法は、すでに述べた欠点に加え、１回しか記録できないという欠点を有する。したがって提案されているこの記録方法は可逆的ではない。
【００２１】
まったく別の分野において、「ポリマー中のクマリン：光捕集から光架橋可能な組織足場まで」、Scott R. Trenor、Allan R. Shultz、Brian J. Love、Thimothy E. Long（Chem. Rev.、２００４年、第１０４巻、３０５９〜３０７７ページ）という文献から、クマリン骨格をポリマー鎖にグラフトさせることによって実現した分子合成が知られている。
【００２２】
この文献には、そのような分子が光の作用のもとでいかにして反応能力を持つようになってクマリン骨格の環化を実現し、環状二量体を生成させるかが記載されている。クマリンとその誘導体を光誘起環状二量化するこの物理化学的プロセスは、今日ではよく確立している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで本発明の第１の目的は、媒体材料へのデータの可逆的な記録を簡単化できる記録媒体と記録方法を実現することである。より詳細には、本発明の１つの目的は、媒体材料上のデータを消去するのに常に強い電場を使用しなくてもすむようにすることである。
【００２４】
本発明の別の目的は、従来の線形的測定技術では検出できないようにデータを記録できる記録媒体と記録方法を実現することである。より詳細には、本発明の１つの目的は、材料の非線形な物理的特性を変化させることにより、その材料の線形な物理的特性に巨視的な影響を与えることなくデータの記録を実現することである。
【００２５】
本発明の別の目的は、記録媒体と、読み出しおよび書き込みの方法および装置として、第２高調波信号の検出によって得られる非線形応答を変化させるため分子の２つ以上の局所的集合状態を識別できるものを実現することである。より詳細には、肉眼では検出不能だが所定の光学的方法で解読できる複数の色調からなる画像を記録する媒体と方法を実現できると興味深いであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
その目的で本発明は、少なくとも１つの情報を媒体材料に光学的に記録することによる可逆的な記録媒体に関するものであり、その記録媒体は、
・局所領域（９）において分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）を取ることのできる基本分子（Ｍ）を含む媒体材料の少なくとも１層を含んでいて； 
分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第１の集合状態（ＥＣ1）に特徴的な第１の第２高調波信号（ＳＨ1）を発生させることができ；
分子（Ｍ、Ｍ’）の第１の集合状態（ＥＣ1）にある基本分子（Ｍ）は、書き込み用電磁波によって励起されると、少なくとも一部が変換された分子（Ｍ’）に変換されて分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）に移行することができ；
分子（Ｍ、Ｍ’）の第２の集合状態（ＥＣ2）にある分子（Ｍ、Ｍ’）は、読み出し用電磁波（１０）によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のこの第２の集合状態（ＥＣ2）に特徴的な第２の第２高調波信号（ＳＨ2）を発生させることができる。
【００２７】
本発明によれば、基本分子は、
【化１】
2013524398.tif 000003
のタイプのクマリン骨格に基づく分子構造（ただしＲ1は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する）を持つ。
【００２８】
この分子構造が有利であるのは、基本分子（クマリン単位）と変換された分子（読み出し用電磁波の作用によって得られる環状二量体）が、互いに状態の非常に異なる電磁特性を有するからである。さらに、この分子変換は可逆性が優れているという事実から、別の利点が得られる。というのも、環状二量体は、狭いスペクトル帯の中でＵＶを照射するだけで開いて最初のクマリン単位を改変できるからである。その一方で、この分子構造が有利なのは、読み出し段階で光子の再吸収を回避できるからでもある。これは、多数回の読み出しによる偶発的な環状二量体の発生がないことを意味する。それは特に、市販のレーザー・ダイオードをすでに利用できる赤色スペクトルと赤外スペクトルの領域で起こる。さらに、これら分子の吸収スペクトルは他の分子（例えばアゾベンゼン分子）よりも可視光から明らかに離れているため、光によってデータが偶発的に消えるリスクが小さくなり、したがって時間を経たときのフィルムの安定性が増大する。
【００２９】
一実施態様によれば、基本分子は、
【化２】
2013524398.tif 000004
のタイプのクマリン骨格（ただしＲ2は置換基に対応する）に基づく分子構造を有する
【００３０】
一実施態様によれば、置換基Ｒ2は、メチル基または水素原子である。
【００３１】
一実施態様によれば、ポリマー・マトリックスは、
【化３】
2013524398.tif 000005
の形態のメタクリレート誘導体である（ただし、ｋ、ｎ、ｍは正の数である）。
【００３２】
一実施態様によれば、Ｒはメチル（ＣＨ3）またはブチル（ｎ−Ｃ4Ｈ9）であり、ｋは、０、２、６のいずれかであり、ｎ／ｍは１／１〜１／５である。
【００３３】
一実施態様によれば、基本分子は、光誘起二量化によって変換された分子に変換できる。
【００３４】
一実施態様によれば、基本分子は、局所領域（９）において、分子のｎ通りの集合状態のうちの分子の１つの集合状態を取ることができ（ただしｎは２以上の整数である）；分子の残るｎ−１通りの各集合状態にある分子は、読み出し用電磁波によって励起されると、分子（Ｍ、Ｍ’）のその集合状態に特徴的な第ｎ−１の第２高調波信号を発生させることができる。
【００３５】
このような実施態様が有利なのは、分子の異なる集合状態に合わせて非線形応答を変化させることができるからである。そのため本発明の記録媒体により、２値情報を記録できるだけでなく、３ビットや４ビットの情報も記録でき、より一般に情報を複数ビットの形態で記録できる。例えば肉眼や従来の線形イメージング手段では見えず、上に言及したような読み出し手段からしか読み取れない媒体に画像を記録することができる。
【００３６】
別の一実施態様によれば、分子（Ｍ、Ｍ’）のｎ通りの集合状態のそれぞれは、基本分子（Ｍ）と変換された分子（Ｍ’）の特徴的な割合を特徴とする。
【００３７】
別の１つの特徴によれば、本発明は、少なくとも１つの情報を媒体材料の１つの層に光学的に記録することにより記録媒体に可逆的に記録するため、
・局所領域において基本分子を分子の第１の集合状態にするステップ
（ただし、局所領域において分子のこの第１の集合状態にある分子は、読み出し用電磁波によって励起されると、分子のこの第１の集合状態に特徴的な第１の第２高調波信号を発生させることができる）と；
・局所領域の少なくとも１つの書き込み領域に書き込み用電磁波を選択的に当てることで、分子の第１の集合状態にある分子の少なくとも一部を変換された分子に変換し、そのことによって分子のこの第１の集合状態にある分子を分子の第２の集合状態にするステップ
（ただし、分子のこの第２の集合状態にある分子は、分子のこの第２の集合状態に特徴的な第２の第２高調波信号を発生させることができる）からなるステップを含む方法に関する。
【００３８】
本発明によれば、基本分子は、
【化４】
2013524398.tif 000006
のタイプのクマリン骨格に基づく分子構造（ただしＲ1は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する）を持つ。
【００３９】
一実施態様によれば、基本分子は、
【化５】
2013524398.tif 000007
のタイプのクマリン骨格（ただしＲ2は置換基に対応する）に基づく分子構造を有する。
【００４０】
一実施態様によれば、置換基Ｒ2は、メチル基ＣＨ3または水素原子Ｈである。
【００４１】
一実施態様によれば、ポリマー・マトリックスは、
【化６】
2013524398.tif 000008
の形態のメタクリレート誘導体である（ただし、ｋ、ｎ、ｍは正の数である）。
【００４２】
一実施態様によれば、Ｒはメチル（ＣＨ3）またはブチル（ｎ−Ｃ4Ｈ9）であり、ｋは、０、２、６のいずれかであり、ｎ／ｍは１／１〜１／５である。
【００４３】
一実施態様によれば、書き込み用電磁波の波長が３００ｎｍよりも長く、基本分子の光誘起二量化を起こさせる。
【００４４】
一実施態様によれば、基本分子は、局所領域において、分子のｎ通りの集合状態のうちの分子の１つの集合状態にあり（ただしｎは２以上の整数である）、本発明の方法は、
・書き込み領域に複数の特定の書き込み用電磁波を選択的に当てることからなり、
・特定の各書き込み用電磁波は、分子の第１の集合状態にある基本分子を変換された分子にして、分子の第１の集合状態にある各書き込み領域をその書き込み領域の中で分子のｎ通りの集合状態のうちの１つにし；
・その結果として、分子の残るｎ−１通りの各集合状態にある分子は、読み出し用電磁波によって励起されると、分子（Ｍ）のその集合状態に特徴的な第ｎ−１の第２高調波信号を発生させることができる。
【００４５】
一実施態様によれば、記録方法は、
・少なくとも１つの消去領域に消去用電磁波を選択的に当てることからなるステップを含んでいて、
その消去用電磁波が、変換された分子の少なくとも一部を基本分子に変換する。
【００４６】
一実施態様によれば、記録方法は、
・変換された分子に消去用電磁波を全体的に当てることからなるステップを含んでいて、
その消去用電磁波が、変換された分子を基本分子に変換する。
【００４７】
一実施態様によれば、消去用電磁波はＵＶ光である。
【００４８】
図面を参照して本発明のいくつかの実施態様をこれから説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】光ビームが通過した分子の配向に起因する第２高調波の発生現象の図である。
【図２】材料内における２光子吸収現象の空間的選択性の図である。
【図３Ａ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第１の値０．３である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図３Ｂ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第１の値０．３である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図３Ｃ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第１の値０．３である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図４Ａ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第２の値０．６である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図４Ｂ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第２の値０．６である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図４Ｃ】書き込み用レーザー・ビームの開口値が第２の値０．６である場合の本発明による基本体積領域すなわち体積素の形態を示している。
【図５】本発明の書き込み法において、本発明の記録媒体の中で分子を優先方向に向けるステップを示している。
【図６】本発明の書き込み法において、優先方向に沿って配向した分子の一部を本発明の書き込みステップによって第１の集合状態から第２の集合状態にするステップを示している。
【図７】本発明によるメモリへの書き込みに利用する光誘起二量化反応の図である。
【図８】第１の集合状態を持つ分子と、第２の集合状態を持つ局在した分子とを含むメモリの３つの層を示している。
【図９】本発明に従って分子の一部の集合状態を変化させることによる書き込みステップの全体を示している。
【図１０】本発明の３層式メモリの読み出しステップと、その結果得られる２値表示を示している。
【図１１】本発明の３層式メモリの読み出しステップと、その結果得られる２値表示を示している。
【図１２】本発明の３層式メモリの読み出しステップと、その結果得られる２値表示を示している。
【図１３】本発明の３層式メモリの読み出しステップと、その結果得られる２値表示を示している。
【図１４】本発明に従って分子の一部の集合状態を変化させることによる画像の書き込みステップの全体を示している。
【図１５ａ】本発明の分子を含む媒体材料に記録された画像の一実施例を示している。
【図１５ｂ】本発明の分子を含む媒体材料に記録された画像の一実施例を示している。
【００５０】
上記の図面では、同じ参照番号は、技術的に同じ要素を表わす。特に、本発明で用いる基本分子は一般に参照記号Ｍで表わすのに対し、変換された分子は参照記号Ｍ’で表わす。これらの分子Ｍ、Ｍ’は、基本分子Ｍだけのさまざまな集合状態ＥＣiになるか、基本分子Ｍと変換された分子Ｍ’の組み合わせのさまざまな集合状態ＥＣiになるか、変換された分子Ｍ’だけのさまざまな集合状態ＥＣiになることができる。例えば分子の各集合状態ＥＣiは、それらの分子が読み出し用電磁波によって励起されるとき、分子のその集合状態ＥＣiに特徴的であるために分子の他の集合状態によって発生する可能性のある第２高調波信号とは区別される第２高調波信号ＳＨiを発生させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
例えば一実施態様によれば、読み出し電磁光によって励起されるとき
・基本分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1は、最大である第１の第２高調波信号ＳＨ1を発生させる、
・大量の基本分子Ｍと少量の変換された分子Ｍ’からなる第２の集合状態ＥＣ2は、第１の第２高調波信号ＳＨ1と比べて弱い第２の第２高調波信号ＳＨ2を発生させる、
・少量の基本分子Ｍと大量の変換された分子Ｍ’からなる第３の集合状態ＥＣ3は、第２の第２高調波信号ＳＨ2と比べて弱い第３の第２高調波信号ＳＨ3を発生させる、
・分子Ｍiの第ｎの集合状態ＥＣnは、ゼロである第ｎの第２高調波信号ＳＨnを発生させる。
【００５２】
別の一実施態様によれば、分子は、読み出し用電磁波によって励起されるときに第１の第２高調波信号ＳＨ1を発生させる基本分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1になるか、読み出し用電磁波によって励起されるときに第２の第２高調波信号ＳＨ2を発生させる変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2になる。
【００５３】
そのため測定されたそれぞれの第２高調波信号の特性（例えばこれら第２高調波信号の強度）を分析することで、そこから対象とする領域の分子Ｍi’の集合状態を導出することができる。
【００５４】
図１は、ある体積内の基本分子Ｍの集合状態に起因する第２高調波の発生現象を示している。
【００５５】
図１の上部には、ある体積内でランダムな方向を向いた基本分子Ｍに波長λの光ビームが当たるとき、第２高調波は発生しないことが示されている。したがって透過する光ビーム３は、入射光と同じ波長λを持つ。
【００５６】
図１の下部には、集団で優先方向を向いている基本分子Ｍが波長λに光ビームが当たると、波長λの第１の光ビーム３Ａと、半分の波長λ／２（すなわち２倍の周波数）の第２の光ビーム３Ｂが出る。波長が半分（すなわち２倍の周波数）のこの光ビームの出現は、集団で優先方向を向いている分子による第２高調波の発生に特徴的である。
【００５７】
公知のように、局所体積内でランダムな方向を向いた基本分子Ｍは、この第２高調波信号を発生させることはできない。
【００５８】
ここで図２により、本発明で用いる２光子吸収現象を説明する。媒体８を、その媒体８の分子の吸収波長に対応するレーザー・ビーム７Ａで励起するとき、１個の光子を吸収することによる励起は、細長い領域５に局在する。なぜなら１光子吸収現象は線形現象だからである。
【００５９】
逆に２個の光子の吸収に適した波長のレーザー・ビーム７Ｂで媒体８を励起することにより、１個の光子の吸収による励起は、ほどんど広がりのない領域６に局在する。なぜなら２個光子吸収現象は二次現象だからである。したがって媒体の分子の２光子吸収によって媒体の励起領域を非常によく特定することが可能である。
【００６０】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃに、レーザーによって励起された蛍光分子の２光子吸収に関し、対物レンズの開口数が０．３の場合の蛍光発生領域のサイズを体積素の形態で示してある。
【００６１】
図３Ａは、発光領域に対応する体積素が楕円形であることを示している。
【００６２】
図３Ｂから、発光強度の輪郭は、励起用光ビームに垂直な平面内で体積素の短軸に沿って１．２５ミクロンの特徴的な長さを持つことがわかる。さらに図３Ｃから、発光強度の輪郭は、励起用光ビームに垂直な平面内で体積素の長軸に沿って約１０ミクロンの特徴的な長さを持つことがわかる。
【００６３】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、対物レンズの開口数が０．６の場合の同じデータを示している。
【００６４】
今度は、図４Ｂでは、発光強度の輪郭は、励起用光ビームに垂直な平面内で体積素の短軸に沿って０．６ミクロンの特徴的な波長を有する。
【００６５】
図４Ｃでは、発光強度の輪郭は、励起用光ビームの方向で体積素の長軸に沿って約２．４ミクロンの特徴的な長さを持つことがわかる。
【００６６】
２光子吸収のこの特性は公知であり、Y.R. Shen、『非線形光学の原理』、Wiley社、ニューヨーク、１９８４年に詳細に記載されている。本発明では、２光子吸収と第２高調波の発生という２つの物理的現象が二次現象であるという事実をうまく利用している。そのためこれら現象の空間的分解能を優れたものにすることができる。
【００６７】
図５は、本発明の範囲で基本分子Ｍを集団で優先方向に配向させる方法を示している。本発明に従い、媒体８中で基本分子Ｍの集団を優先方向に向ける。
【００６８】
媒体８は、プッシュ-プルと呼ばれる電荷移動基本分子Ｍによって機能化されたポリマー・マトリックスからなる。これらの基本分子Ｍは、永久双極子モーメントと強い二次過分極を有する。好ましいことに、本発明で用いる電荷移動基本分子Ｍは、照射状態によって非常に異なった電子特性を示す。
【００６９】
媒体８の基本分子Ｍは、ポリマー・マトリックスによって構成された鎖にグラフトされたクマリン骨格（置換されているか、置換されていないクマリン骨格）に基づく分子構造を備えている。その基本分子Ｍは、下に示すような形態である。
【化７】
2013524398.tif 000009
ただしＲ1は、クマリン骨格がポリマー・マトリックスにグラフトされる部位に対応する。
【００７０】
使用するクマリン骨格は、特に、以下の形態のメタクリレート誘導体：
【化８】
2013524398.tif 000010
に結合させることができる。ただし、
・   Ｒはメチル（ＣＨ3）またはブチル（ｎ−Ｃ4Ｈ9）であり；
・   ｋは、０、２、６のいずれかであり；
・   ｎ／ｍは１／１〜１／５であり；
・置換基Ｒ2はメチル基または水素原子である。
【００７１】
しかしｋとｎ／ｍの値は、本発明による媒体と記録方法を実現するにあたって容易に変更できると考えられることに注意されたい。
【００７２】
本発明の記録媒体と方法の実現に用いる基本分子Ｍは、以下に示す例：
【化９】
2013524398.tif 000011
の中から選択した分子構造を持つこともできる。
【００７３】
あるいは本発明の方法の実現に用いるポリマー媒体は、ポリメタクリレートの分子構造とは異なる分子構造を持つことも可能であろう。
【００７４】
基本分子Ｍは、大きな永久双極子モーメントを有するため、電場によって配向させることができる。基本分子Ｍは、アクリレート基を用いて機能化することもできる。アクリレート基を用いると、電荷移動光互変性物質をポリマー・マトリックスにグラフトすることで、光架橋または光重合によって固定された配向状態をより安定にすることが可能になる。
【００７５】
使用するポリマーは、ガラス転移温度Ｔｇが高いこと、すなわち周囲温度よりも高いことが好ましい。基本分子Ｍは、配向方向を持つ電場Ｅ0の効果により、Ｔｇよりも低い温度に加熱された媒体８内で優先的な方向を向く。電場Ｅ0は、電極またはコロナ効果によって印加され、数ｋＶ／ｍｍの強度を持つ。
【００７６】
１つのバリエーションとして、電荷移動分子は、別のやり方で配向させることもできよう。
【００７７】
基本分子Ｍが優先方向を向くと、媒体８を熱によって（またはＴｇ未満に冷却することによって）硬化させ、電荷移動基本分子Ｍの向きを媒体８内で優先方向に恒久的に固定する。
【００７８】
書き込み方法のこの段階で、媒体８のすべての基本分子Ｍはこの優先方向を向いているため、分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1を規定している。光メモリが複数の層を含んでいる場合には、すべての層の分子がこの優先方向に沿った方向を向いている。
【００７９】
図６は、本発明の書き込み方法に従って変化した分子の局所的状態を示している。
【００８０】
本発明の第１の実施態様によれば、基本分子Ｍがすべて優先方向を向いて第１の集合状態ＥＣ1になった媒体８に、ビット“０”が上記のようにして書き込まれる。基本分子Ｍは、この第１の集合状態ＥＣ1ではビット“１”を表わす。ビット“０”の書き込みは、微小体積を形成する書き込み領域９に集束させた書き込み用レーザー・ビーム（図示せず）の助けを借りて実現される。使用するレーザーは、例えば、微視的サイズの体積内で２光子吸収を発生させることのできるフェムト秒のパルス式レーザーである。
【００８１】
書き込み用レーザー・ビームを書き込み領域９に集束させ、上記のような２光子吸収を発生させる。そのため書き込み領域９は非常に局在していて、図３Ａ〜図３Ｃまたは図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明したようなサイズ（典型的には１ミクロンの立方体よりも小さいサイズ）を持つことができる。
【００８２】
集束させた書き込み用レーザー・ビームの効果と２光子吸収により、微小体積９内で、第１の集合状態ＥＣ1にあった基本分子Ｍの一部が変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2に移行する。
【００８３】
この効果は、クマリンとその誘導体で光によって誘起される［２＋２］環二量化反応によって発生する。その反応図を図７に示す。
【００８４】
上記の書き込み用レーザー・ビームによって発生す作用と同様の３００ｎｍを超える波長の光の作用によってクマリン骨格の環化が起こって環二量体が生じることで、基本分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1から変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2に移行する。この反応は多くの点で有利である。第１に、クマリン骨格とその環化による生成物は、特に電荷の非局在化に関して非常に異なる電子的特性を示す。第２に、ポリマー鎖にグラフトされたクマリン骨格の環二量化によってポリマーが架橋し、その結果として、材料において、変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2を特徴づける大きな構造変化が起こる。それに加え、この分子変化の大きな利点は、方法の可逆性にある。なぜなら波長が約２５４ｎｍのＵＶ光照射によって環二量化の生成物が開き、クマリン骨格を変化させることができるからである。変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2から基本分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1への移行がこのようにして容易になる。
【００８５】
図８には、基本分子Ｍが第１の集合状態ＥＣ1にある領域と、変換された分子Ｍ’が第２の集合状態ＥＣ2にある領域を含む媒体８の３つの層６Ａ、６Ｂ、６Ｃを示してある。３つの層を有するメモリのこの構成は、すでに説明したように、３つの層６Ａ、６Ｂ、６Ｃのすべての分子を集団であらかじめ優先方向に配向させ、次いで２光子吸収による書き込み領域９内での基本分子Ｍの選択的光二量化によって得られる。
【００８６】
したがって層６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、異なる局所領域を有する。これら領域の第１の部分は、局所領域内での優先的な局所的配向に対応する第１の集合状態ＥＣ1の基本分子Ｍを含んでおり、これら領域の第２の部分は、光二量化が起こる書き込み領域９の微小体積に対応する第２の集合状態ＥＣ2の変換された分子Ｍ’を含んでいる。
【００８７】
層６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、典型的には互いに数ミクロン離れている。
【００８８】
図９は、本発明による情報書き込み方法が電荷移動分子に及ぼす効果を示している。
【００８９】
ステップ２０では、例えば架橋可能な材料８または重合可能な材料８の中に基本分子Ｍ（電荷移動分子が好ましい）を供給する。
【００９０】
ステップ３０では、これら基本分子Ｍを例えば電場Ｅ0の効果によって材料８全体の中で配向させる。次に基本分子Ｍを例えば材料の硬化によって基本分子Ｍの第１の集合状態ＥＣ1に固定する。基本分子Ｍは、この第１の集合状態ＥＣ1では、読み出し用電磁波によって励起されると特徴的な第１の第２高調波信号ＳＨ1を発生させることができる。
【００９１】
ステップ４０では、２光子吸収の効果によって書き込み用ビームを書き込み領域９に集束させる。
【００９２】
ステップ５０では、基本分子Ｍが書き込み用ビームの効果のもとで反応し、変換された分子Ｍ’を形成する。すると書き込み領域９内で第１の集合状態ＥＣ1から第２の集合状態ＥＣ2に移行する。この事実から、この書き込み領域において、変換された分子Ｍ’は、第１の集合状態ＥＣ1を持つ基本分子Ｍによって発生した第１の第２高調波信号ＳＨ1よりも弱い第２の第２高調波信号ＳＨ2を発生させる。
【００９３】
当業者には、書き込むビット“０”または“１”に応じて光ビームの位置を制御するための手段が知られていることに注意されたい。ビット“０”を書き込むとき、この場合には局所的にビームを当てる必要があり、ビット“１”の書き込みには、ビームを出す必要がない。したがって“０”と“１”へのコード化は、書き込み用レーザー・ビームの発生と非発生の系列にほぼ対応する。
【００９４】
読み出しステップでは、読み出し用ビームが出ると第１の集合状態ＥＣ1にある基本分子Ｍに関して第１の第２高調波信号ＳＨ1が発生するが、第２の集合状態ＥＣ2にある変換された分子Ｍ’に関する第２高調波は発生しないか、弱い第２の第２高調波信号が発生する。
【００９５】
図１０〜図１４は、前に説明したような書き込み方法に合致したディスクに書き込まれた情報の読み出し方法を示している。
【００９６】
図１０には、基本分子Ｍが第１の集合状態ＥＣ1にある領域と、変換された分子Ｍ’が第２の集合状態ＥＣ2にある領域を備える本発明のメモリが示されている。
【００９７】
これらの領域は、位置ｘ1にある波長λの読み出し用レーザー・ビーム１０によって順番に読まれていく。そのとき、入射ビームが読み出し領域９を通過して透過してきたビームを検出する。
【００９８】
書き込み用ビームの波長λは７００ｎｍに等しくできることに注意されたい。したがって２光子吸収の効果によってλ／２（３５０ｎｍ）の光子は基本分子Ｍによって吸収され、そのエネルギーが二量化に利用される。逆に、読み出し用ビーム１０は、４００ｎｍの第２高調波信号が発生するよう、８００ｎｍにすることが望ましい。これは、４００ｎｍのどの光子もクマリンの基本分子Ｍによって再吸収されないという点で有利である。なぜならクマリンは、３６０ｎｍよりも大きな波長では完全に透明だからである。したがって多数回の読み出しで変換された分子Ｍ’が偶発的に発生することはない。
【００９９】
本発明によれば、基本分子Ｍから発生する可能性のある第２高調波信号を検出する。すでに説明したように、第２高調波の発生現象と２光子吸収現象が両方とも二次効果であるという事実から、変換された分子Ｍ’の第２の集合状態ＥＣ2に対応する書き込み領域を読み出し領域９程度のサイズにすることができる。読み出し領域と書き込み領域のこの小さなサイズは、読み出し用レーザー・ビーム１０の方向で有効であるのと同様に読み出し用レーザー・ビーム１０に垂直な平面でも有効であるため、互いに近い複数の層６Ａ、６Ｂ、６Ｃに対する読み出しと書き込みが可能になる。したがって読み出しのピッチと書き込みのピッチが同程度のサイズになるため、書き込み可能かつ読み出し可能なメモリを提供することができる。
【０１００】
図１０には、読み出し用ビーム１０を集束させる読み出し領域９内の基本分子Ｍが第１の集合状態ＥＣ1であることが示されている。したがって第１の第２高調波信号が領域９内の基本分子Ｍから発生する。したがって波長２／λの透過ビーム１１Ａが検出される。このような信号の検出は、例えばビット“１” のコード化に対応する。それを、例えば図１０では値が１の矩形で示してある。
【０１０１】
もちろん当業者には、第２高調波信号を検出する手段が知られている。同様に、当業者には、第２高調波信号が検出されたこと、または検出されないことを２値情報に変換する電子的手段も知られている。
【０１０２】
図１１には、ビーム１０が前進して層６Ａ、６Ｂ、６Ｃの全データを順番に読み取っていく様子が示されている。そのため読み出し用レーザー・ビーム１０は、図１０と図１１の間に位置ｘ1から位置ｘ2に移動した。読み出し用レーザー・ビーム１０は、公知の機械的手段によって例えば読み取る方向に移動させることができる。層６Ａ、６Ｂ、６Ｃを備える光メモリは、公知の機械的手段により、固定されたレーザーに対して移動させることもできる。
【０１０３】
図１１では、読み出し用レーザー・ビーム１０を集束させる新しい読み出し領域９内の変換された分子Ｍ’が、その新しい領域９で第２の集合状態ＥＣ2になっている。いかなる第２高調波信号も、すなわち第１の集合状態ＥＣ1にある固定された基本分子Ｍから発生する第１の第２高調波信号ＳＨ1と比べて弱いいかなる第２の第２高調波信号ＳＨ2も、この領域９の変換された分子Ｍ’からは発生しない。したがって透過ビーム１１Ｂは、波長λ／２の成分をまったく含まないか、波長λ／２のこの成分は弱くなっている。これは、例えばビット“０”に対応する。それを図１１では、値が０の線で示してある。
【０１０４】
図１２には、読み出し用レーザー・ビーム１０がメモリ上で位置ｘ3に対応する新しい読み出し領域９にずれた様子が示されている。今度は、基本分子Ｍは、読み出し領域において第１の集合状態ＥＣ1にある。したがって第１の第２高調波信号ＳＨ1がこの領域９の基本分子Ｍから発生する。したがって波長λ／２の透過ビーム１１Ａが検出される。これは、例えばビット“１”に対応する。それを図１２では、値が１の矩形で示してある。
【０１０５】
したがって本発明によるメモリの層６Ａ、６Ｂ、６Ｃの全体をすでに説明したようにして読み出すことができる。特に図１３には、分子Ｍを含む任意の材料層に読み出し用レーザー・ビーム１０を集束させうることが示されている。読み出し用レーザー・ビームは軸に沿って位置ｘmにあり、高さ位置はｚmである。図１３では、ビームは層６Ｃの読み出し領域９に向けて集束されていて、その領域では、変換された分子Ｍ’が第２の集合状態ＥＣ2になっている。前と同様、いかなる第２高調波信号も、すなわち第１の集合状態ＥＣ1にある固定された基本分子Ｍから発生する第１の第２高調波信号ＳＨ1と比べて弱いいかなる第２の第２高調波信号ＳＨ2も、透過ビーム１１Ｂの中には検出されない。したがってビット“０”が読まれる。それを、第３の層に対応する値０の線で示してある。
【０１０６】
すでに説明したような記録媒体は、１つまたは複数の層を含むディスクの形にすることができる。するとすでに説明したようにして異なる層に書き込みがなされる。ディスクに含まれる層の数は、本発明では、書き込み領域９の近くに書き込み用ビームを保持する必要性による制限を受けるだけである。特に書き込み用対物レンズの焦点距離が約５００ミクロンでは、厚さ数ミクロンのいくつかの層を持つメモリを提供することができる。
【０１０７】
したがって、このようにして得られた記録媒体により、ミクロンサイズの体積に複数のビットを書き込むことができる。
【０１０８】
すでに説明した記録媒体は、再書き込みも可能であることに注意されたい。なぜなら、ＵＶ光が一般に光メモリに照射されると、またはＵＶ光が、第２の集合状態ＥＣ2にある変換された分子Ｍ’に集束されると、変換された分子Ｍ’は第１の集合状態ＥＣ1に戻るため、記録された情報は消去されるからである。そのため本発明の光メモリへの情報の消去と再書き込みが極めて簡単になる。したがって、分子を優先方向に沿って全体的に配向させ、書き込むデータに応じて配向を局所的に乱す連続ステップを含む本発明の書き込み方法を適用すると、本発明のメモリに再度書き込むことが可能である。
【０１０９】
図１４は、本発明の別の一実施態様を示している。ここでは、記録媒体に２値情報、４値情報などを記録することができる。
【０１１０】
確かに、これまでの実施態様では分子の識別可能な２つの集合状態にしか言及していない。しかし本発明の一実施態様によれば、書き込み段階は、局所領域に読み出し用ビーム１０を当てるとき、発生する応答が変化するようなものにできる。
【０１１１】
この実施態様によれば、前と同様、ステップ２０において電荷移動基本分子Ｍを材料８に供給する。
【０１１２】
ステップ３０では、これらの基本分子Ｍを材料８全体の中で例えば電場Ｅ0の効果によって配向させる。次に、例えば材料の硬化によって基本分子Ｍを第１の集合状態ＥＣ1に固定する。基本分子Ｍは、この第１の集合状態ＥＣ1では、読み出し用電磁波によって励起されると特徴的な第１の第２高調波信号ＳＨ1を発生させることができる。
【０１１３】
ステップ４０では、２光子吸収の効果によって書き込み用ビームを書き込み領域９に集束させる。
【０１１４】
ステップ５０では、すべての基本分子Ｍを優先方向に配向させて第１の集合状態ＥＣ1（その状態では、基本分子Ｍはビット“１”を表わす）にした後、書き込み用レーザー・ビームを書き込み領域９に集束させて実現するビットの書き込みにより、ビット“２”、“３”から“ｎ”までをコードすることができる。したがって読み出し段階で受け取る非線形応答を変化させることができる。より詳細には、基本分子Ｍの一部だけが変換された分子Ｍ’になる。そのため分子の第２の集合状態ＥＣ2は、基本分子Ｍと変換された分子Ｍ’の両方で形成され、その結果として、この局所領域の基本分子Ｍと変換された分子Ｍ’に読み出し用ビームが照射されたとき、第１の集合状態ＥＣ1である基本分子Ｍによって発生する第１の第２高調波信号ＳＨ1と比べて弱い第２の第２高調波信号ＳＨ2を発生させることができる。
【０１１５】
そうするためには、あらかじめ選択した書き込み領域９に書き込み用レーザー・ビームを集束させる強度と時間を変化させ、それぞれの書き込み領域内で光二量化した基本分子Ｍが変換された分子Ｍ’になる割合を変化させる。
【０１１６】
次に、新しい書き込みステップのとき、第２の集合状態ＥＣ2にある領域の基本分子Ｍの一部を変換して変換された分子Ｍ’にすることにより、局所領域を分子の第３の集合状態ＥＣ3にする。したがってこの書き込み領域では、変換された分子Ｍ’の数に対する基本分子Ｍの割合は低下するため、分子のこの集合状態は、第２の集合状態ＥＣ2である分子によって発生する第２の第２高調波信号ＳＨ2と比べて弱い第３の第２高調波信号ＳＨ3を発生させる。
【０１１７】
強度の各レベル、または一定強度での各曝露時間には、誘起された二量化の割合が対応し、したがってこの局所領域で発生する可能性のある第２高調波信号に依存する基本分子Ｍの割合が対応する。この段階が較正されるとこの原理は常に同様に機能し、特徴的なそれぞれの第２高調波信号に分子の所定の集合状態ＥＣnが対応する。
【０１１８】
これらの書き込みステップを複数回繰り返すことで、ｎ個の異なる第２高調波信号を発生させることのできる分子のｎ通りの集合状態ＥＣnを生成させることができる。
【０１１９】
例えば読み出し用ビーム１０を材料８に集束させるとき、分子のｎ通りの集合状態のそれぞれが、対象とする書き込み領域９で実現された記録に特徴的な第ｎの第２高調波信号を発生させる。
【０１２０】
このようにして、本発明の記録媒体により、２値情報だけでなく、３ビット、４ビットの情報も記録することができる。あるいはより一般に、複数ビットの形態で情報を記録することができる。この実施態様は、特に画像の記録において有利である。そのため肉眼では見えず、従来の線形イメージング手段にも見えず、すでに説明した読み出し装置からしか読み取ることのできない媒体に画像を記録することが可能になる。
【０１２１】
図１４は、画像のこのような記録方法を実現する方法を示している。
【０１２２】
図１５ａは、優先方向を向いた第１の集合状態ＥＣ1にされた本発明の基本分子Ｍからなる材料８を示している。この図１５ａからわかるように、この材料を、まず最初に、すでに説明したような読み出し段階にした。そのとき波長が８００ｎｍでパワーが５ｍＷの読み出し用ビーム１０を照射すると、４００ｎｍの波長では一様な第２高調波信号に対応する白い画像が出現した。
【０１２３】
次に、波長が６９５ｎｍでパワーが２６ｍＷの書き込み用レーザー・ビームをもとにして、すでに説明したような書き込み段階に移った。曝露時間は、対象とする書き込み領域に応じて１ミリ秒〜１０００ミリ秒である。
【０１２４】
次に、同様の実験条件で、すでに説明したような読み出し段階を新たに実施した。この第２の読み出し段階により、図１５ｂに示した画像が得られた。
【０１２５】
本発明が上記の実施例に限定されることはなく、逆に、本発明は、これらの情報に基づいて当業者が実施できるあらゆる実施態様にも適用されることを強調する必要がある。
【０１２６】
特に、この明細書では、すでに説明したようなクマリン骨格を有する基本分子Ｍに言及しているが、同様の特性を有する異なる分子をもとにして本発明と同様の機構を利用することができよう。特に、本発明の記録媒体と記録方法は、所定の波長の光源の作用による可逆的な光二量化の特性を持っていて第２高調波を発生させることのできる他のタイプの分子で実現することもできよう。
【図１】
2013524398.tif 000018
【図２】
2013524398.tif 000019
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
2013524398.tif 000026
【図６】
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【図７】
2013524398.tif 000028
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【国際調査報告】
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