(57)【要約】  光学データ記憶アプリケーション、例えば、ホログラフィック記憶アプリケーションのためには、フラットな強度プロファイルを有する放射線ビーム（１２）が必要である。本発明の放射線源装置（１）は、ビーム整形要素（５）と、半導体レーザ（３）と出力カプラ（９）との間のコリメート要素（７）とを有し、改善された効率を有する放射線ビーム（１２）を与える。外部の共振器を、それにより、備えている。更に、出力放射線ビーム（１２）の波長の比較的高速の調節を備えている。
2008522335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記憶システムのための放射線源装置であって：
放射線ビームを発光するための少なくとも放射線発光要素；
前記放射線発光要素から少なくとも略円形の円形放射線ビームに、発光された前記放射線ビームを整形するための少なくともビーム整形要素；
少なくとも１つのコリメート要素であって、前記ビーム整形要素からの前記円形放射線ビームは前記コリメート要素に入力され、前記コリメート要素は、少なくとも略フラットな強度プロファイルを有する放射線ビームを出力するように備えられている、少なくともコリメート要素；及び
前記コリメート要素から前記放射線発光要素に戻るように少なくとも間接的に前記放射線ビームを一部、反射するように、そして出力放射線ビームを出力するように備えられている少なくとも出力カプラ；
を有する放射線源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線源装置であって、前記放射線発光要素は楕円放射線ビームを発光する半導体レーザを有することを特徴とする、放射線源装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線源装置であって、前記整形要素は、前記放射線発光要素から出射された前記楕円放射線ビームを前記円形放射線ビームに整形することを特徴とする、放射線源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の放射線源装置であって、前記コリメート要素は少なくとも１つのコリメートレンズを有することを特徴とする、放射線源装置。
【請求項５】
請求項１又は４に記載の放射線源装置であって、前記コリメート要素は、前記放射線ビームの中央強度に等しい又は該中央強度より少なくとも僅かに大きい端部強度を有する放射線ビームを出力するように備えられていることを特徴とする、放射線源装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線源装置であって、前記出力カプラは少なくとも１つの反射要素を有することを特徴とする、放射線源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の放射線源装置であって、前記反射要素はブラッグ反射器であることを特徴とする、放射線源装置。
【請求項８】
請求項６に記載の放射線源装置であって、前記反射要素は屈折格子であることを特徴とする、放射線源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の放射線源装置であって、前記反射要素は、前記反射要素における前記放射線ビームの入射角を変えるように、移動可能であるように備えられていることを特徴とする、放射線源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の放射線源装置であって、前記反射要素は、前記出力放射線ビームの波長を制御するように、圧電要素により移動可能であることを特徴とする、放射線源装置。
【請求項１１】
請求項１又は８に記載の放射線源装置であって、前記出力カプラはミラー要素を有し、前記ミラー要素は、可変反射領域において入射する放射線ビームを反射するように備えられ、前記放射線源装置は、出力される前記放射線ビームの波長を設定するように前記ミラー要素における前記反射領域の位置を制御するように制御ユニットを有することを特徴とする、放射線源装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の放射線源装置であって、更なる反射要素の表面が前記反射要素の表面に対して少なくとも略平行であるように備えられている、更なる反射要素を特徴とする、放射線源装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の放射線源装置であって、前記ミラー要素に前記放射線ビームをフォーカシングするための少なくとも１つの焦点レンズを特徴とする、放射線源装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の何れ一項に記載の放射線源装置を有する光学データ記憶のための光学データ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学記憶システムのための放射線源装置及びそのような放射線源装置を有する光学データ記憶装置に関する。特に、本発明は、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）及びブルーレイディスク記憶のようなアプリケーションについての二次元光学的データ記憶のための並びにホログラフィ記憶のようなアプリケーションについての三次元光学的記憶のための放射線源装置及び光学データ記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６，６５４，１８３Ｂ２号明細書において、光ビームをコリメートされたフラットトップビームに変換するためのシステムについて記載されている。このシステムは、ガウシアンビームのような実質的に不均一な光学入力ビームを実質的に均一な出力ビームに変換することができる。
【０００３】
米国特許出願公開第２００２／０１９１２３６Ａ１号明細書において、ビームアポダイゼーションを用いる改善されたホログラフィック記録のための方法について記載されている。この既知の方法においては、レーザからのレーザビームの実質的に均一な強度プロファイルが記録ホログラムの品質を改善する役割を果たす。
【０００４】
米国特許出願公開第２００２／０１９１２３６Ａ１号明細書に記載されている方法は抵抗率の不利点を有する。
【特許文献１】米国特許第６，６５４，１８３Ｂ２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００２／０１９１２３６Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光学的記憶システムのための放射線源装置と、改善された効率、特に、光学データの読み取り又は書き込みのための改善された性能を有するそのような放射線源装置を有する光学データ記憶装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載された放射線源装置及び請求項１４に記載された光学データ記憶装置により達成される。本発明の有利な進展については、従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明は、ビーム整形要素、コリメート要素及び出力カプラが放射線発光要素のための光共振器を作り上げるという有利点を有する。それ故、ビーム整形器及びコリメート要素の両方は、放射線発光要素と出力カプラとの間の光路中に備えられている。それにより、光共振器の内側のエネルギー損失は、高効率が達成されるように低減される。更に、放射線源装置は、放射線源装置の外側の放射線ビームの更なる整形及びコリメート化が必ずしも必要ないように、略平坦な強度プロファイルを有する円形に整形された放射線ビームを出力する。
【０００８】
請求項２及び３に記載の手段は、円形放射線ビームがコリメート要素のために供給される有利点を有する。それ故、コリメート要素と組み合わせて、光学データ記憶アプリケーションにおいて高効率の光分布及び低雑音指数が達成される。
【０００９】
請求項５に記載された手段は、アプリケーションに応じて、フラットな強度プロファイル又は僅かに逆の強度プロファイルを有する放射線ビーム出力が生成されるという有利点を有する。フラットな強度プロファイルは、フラット強度プロファイルコリメータレンズにより得られる。これは、二次元記録システムについて好適であり、放射線ビームの端部の強度は中央の強度の６０％より大きい。
【００１０】
請求項９に記載の手段は、放射線ビーム出力の波長を容易に変化することができるという有利点を有する。この波長の制御は、請求項１０に記載の手段により与えられる。
【００１１】
請求項１１に記載の手段は、放射線源装置からの放射線ビーム出力の波長の調節及び制御は何れの機械的運動部分を伴わずに与えられる。それにより、ミラー要素は液晶ミラーを有することが可能である。
【００１２】
請求項１２に記載の手段は、ミラー要素に入射する異なる波長の放射線ビームは少なくとも互いに略平行であるという更なる有利点を有する。それにより、ミラー要素は、異なる波長の放射線ビームは、特に、ミラー要素の表面に入射するように備えられることが可能である。それに加えて、ミラー要素における放射線ビームの反射は、放射線源装置の効率が与えられた周波数の全範囲に亘って改善されるように、改善される。
【００１３】
請求項１３に記載の手段は、ミラー要素における異なる波長の放射線ビームの反射が更に改善されるという有利点を有する。
【００１４】
本発明の上記の及び他の特徴は、以下、詳述する実施形態を参照して明らかになり、理解されるであろう。
【００１５】
本発明は、添付図を参照する以下の好適な実施形態についての詳細説明により容易に理解されるようになり、それらの図においては、同じ構成要素は同じ参照符号で表されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態にしたがった放射線源装置１を示している。放射線源装置１は、特に、二次元光学データ記憶及び三次元ホログラフィック記憶についての光記憶システムにおいて用いられる。光記憶システムは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、ブルーレイディスク、ホログラフィック記憶のための記憶媒体又は他の光記憶媒体を有することが可能である。
【００１７】
図１に示すような放射線源装置１は放射線発光要素２を有する。放射線発光要素２は半導体レーザ３を有し、レンズのような更なる要素を有することが可能である。放射線発光要素２は楕円放射線ビーム４を発光する。楕円放射線ビーム４は、例えば、１乃至３又は２乃至３のアスペクト比を有する楕円ビームプロファイルを有する。それにより、半導体レーザ３の活性領域に平行な、即ち、偏向光軸に平行な面における放射線ビーム４の発散は、垂直方向についての場合より２乃至３倍小さい。
【００１８】
放射線ビーム４は、円形ビームプロファイルを有する放射線ビームにおける放射線発光要素２から発光される放射線ビーム４を整形するためのビーム整形要素５に入力される。それ故、ビーム整形要素５から出力される放射線ビーム６は少なくとも略１のアスペクト比を有する。
【００１９】
円形放射線ビーム６はコリメート要素７に入力される。コリメート要素７は、放射線ビーム６をコリメートするように、そして少なくとも略フラットな強度プロファイルを生成するように備えられている。それにより、コリメート要素７は、不等と強度プロファイルレンズ又は逆強度プロファイルレンズである又はそれらを有することが可能である。逆強度プロファイルレンズは、空間光変調器を用いるホログラフィックシステムについて好適である。異なるビームプロファイルについて、図２を参照して、下で説明する。
【００２０】
図１においては、コリメート要素７は、円形ビームプロファイル及び少なくとも略フラットな強度プロファイルを有する放射線ビーム８を出力する。放射線ビーム８は出力カプラ９に入射する。出力カプラ９は、透明基板１１に備えられたブラッグ反射器１０を有する。ブラッグ反射器１０は、放射線発光要素２の方に戻って入射する放射線ビーム８の一部を反射する。それにより、反射された放射線ビーム８は、コリメート要素７及びビーム整形要素５を連続して透過する。それ故、ビーム整形要素５とコリメート要素７との間において、放射線ビーム６に対応する強度プロファイル及びアスペクト比がまた、その反射ビームについて得られる。また、放射線発光要素２とビーム整形要素５との間において、放射線ビーム４に対応する強度プロファイル及びビームプロファイルのアスペクト比がまた、その反射ビームにより得られる。それ故、放射線損失は低減され、放射線源装置１についての高効率が達成される。
【００２１】
放射線発光要素２に戻るように反射されない放射線ビーム８の一部はブラッグ反射器１０及び透明基板１１を透過し、放射線源装置１の出力放射線ビーム１２として出力される。
【００２２】
放射線発光要素は利得媒体である又はそれを有することが可能であり、若しくは、例えば、ＣＤシステム又はＤＶＤシステムにおいて用いられるレーザで使用されるような半導体レーザ又は半導体レーザチップである又はそれらを有することが可能である。具体的には、放射線発光要素２は、自走モードにおいて波長４０５ｎｍ及び出力電力７０ｍＷを有する半導体レーザ３を有することが可能である。
【００２３】
図２は、放射線源装置１の出力放射線ビーム１２の強度プロファイルを示す図である。横軸１５に、放射線ビーム１２の伝播方向に対して垂直な方向が示されている。縦軸１６に、放射線ビーム１２の強度が示されている。実線１７はガウシアン強度プロファイルの強度プロファイルを示している。放射線ビーム４はこのガウシアン強度プロファイルを有することが可能である。実線１８はフラットな強度プロファイルを示している。この場合、中央１９における放射線ビーム２１の強度は端部２０の領域における強度に等しい。それ故、線２１は略フラットな強度プロファイルを示している。出力放射線ビーム１２は、実線１８又は破線２１で示されている強度プロファイルを有することが可能である。放射線ビーム８の強度プロファイルは放射線ビーム１２の強度プロファ入りに対応する。
【００２４】
図３は、本発明の放射線源装置１の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、コリメート要素から出力された放射線ビーム８は、出力カプラ９の屈折格子（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｇｒａｔｉｎｇ）２５に入射する。屈折格子２５は調節格子としての役割を果たし、基板２６に備えられている。基板２６は必ずしも透明ではない。屈折格子２５に対する放射線ビーム８の入射角は少なくとも略４５°である。それに加えて、出力放射線ビーム１２のビームプロファイルのアスペクト比は放射線ビーム８の少なくとも略アスペクト比に等しい。それ故、出力放射線ビーム１２はまた、円形ビームプロファイルを有する。
【００２５】
基板２６に備えられている屈折格子２５は機械的に可動である。放射線発光要素２、ビーム整形要素５及びコリメート要素７に対して固定されているベアリング２７は、基板２６と共に屈折格子２５を回転させるための回転軸を規定する。この回転は、時計方向又は反時計方向２８において実行されることが可能である。例えば、４００ｎｍの波長については、略４５°の入射角のために、屈折格子の支配は、１ｍｍ当たり約３０００本の線であることが好ましい。１０ｎｍの範囲については、入射角における全変化は２５ｍｒａｄである。そのような変化は圧電要素２９により与えられる。圧電要素２９は、ベアリング２７に対して反対側の基板２６に備えられ、反射発光要素２に対して一方側に備えられている。それ故、出力放射線ビーム１２の波長は圧電要素２９に電圧を印加することより制御される。
【００２６】
一次の反射放射線ビーム８が放射線発光要素２の半導体レーザ３の方に戻るように方向付けられることは有利である。放射線ビーム８のゼロ次反射は、それ故、出力放射線ビーム１２としての役割を果たす。第２実施形態においては、出力カプラは、屈折格子２５、基板２６、ベアリング２７及び圧電要素２９を有する。
【００２７】
図４は本発明の第３実施形態を示している。第３実施形態の放射線源装置１は反射要素２５及びミラー要素４０を有する。それにより、反射要素２５は屈折格子２５である。基板２６に備えられている屈折格子２５及びミラー要素４０は放射線発光要素２に対して固定されている。
【００２８】
放射線発光要素２からの放射線ビーム４はビーム整形要素５及びコリメート要素７を透過して伝播し、続いて、屈折格子２５に分散される。屈折格子２５からのゼロ次反射は出力放射線ビーム１２をアウトカプリングするために用いられる。更に、屈折格子２１５から一次反射された放射線ビーム３７はミラー要素４０に焦点レンズ３９により収束される。ミラー要素４０は、ミラー要素４０の高反射部分として適合されている可変反射領域４３を有する。反射領域４３から、放射線ビーム３７は、光学要素３９、２５、７及び５全てを介して放射線発光要素２に戻るように供給される。ミラー要素４０の反射領域４３は焦点レンズ３９の焦点面にある。
【００２９】
異なる波長は、屈折格子２５を出るときに異なる方向を有し、それ故、ミラー要素４０の表面４６の異なる一に焦点レンズ３９によりフォーカシングされる。異なる画素をオン及びオフに切り換えることにより、ミラー要素４０の異なる反射領域４４は、適切な波長を選択するように、選択されることが可能である。それ故、出力放射線ビーム１２の波長は、機械的に可動な構成要素を有することなく、回転されることが可能である。第３実施形態はまた、本発明の第４実施形態についての下での記載から更に明らかになる。
【００３０】
図５は、本発明の第４実施形態を示している。第４実施形態の放射線源装置１は屈折格子２５である反射要素２５を有する。また、放射線源装置１は、屈折格子３５である更なる反射要素３５を有する。屈折格子３５は、必ずしも透明でない基板３６に備えられている。基板２６に備えられている屈折格子２５及びキサン３６に備えられている屈折格子３５は放射線発光要素２に対して固定されている。
【００３１】
放射線ビーム８は屈折格子２５に対してゼロ次で入射し、放射線ビーム３７は、屈折格子２５から更なる屈折格子３５に一次で反射される。放射線ビーム３７は屈折格子３５に一次で入射し、放射線ビーム３８はゼロ次で屈折格子３５から反射される。放射線ビーム３７は、ミラー要素４０に放射線ビーム３８をフォーカシングするための焦点レンズ３９を透過する。それにより、ミラー要素４０が焦点レンズ３９の焦点に備えられていることは有利である。ミラー要素４０は、可変反射領域４３において入射放射線ビーム３８を反射するように備えられている。反射領域４３は、ミラー要素４０の他の反射領域に、例えば、反射領域４４に変えられることが可能である。焦点レンズ３９とミラー要素４０との間に位置付けられている屈折格子３５は、ミラー要素４０からオリジナルの方向に反射された放射線ビーム３８を回折する。
【００３２】
それ故、放射線ビーム３８の少なくとも一部は、外部の共振器が特定の波長について構築されるように、放射線発光要素２に屈折格子２５及び屈折格子３５を介して戻るように反射される。
【００３３】
屈折格子２５の表面４１は、屈折格子３５の表面４２に平行であるように備えられている。反射領域４３が反射領域４４に対して変えられる場合、破線で示されているように、異なる光路が選択される。この場合、屈折格子２５からの一次反射の波長依存性方向のために、一次反射の放射線ビーム３７′が選択される。放射線ビーム３７′は屈折格子３５に入射する。放射線ビーム３８′は、それ故、屈折格子３５からゼロ次で反射される。放射線ビーム３７′は、放射線ビーム３８′が反射領域４４でミラー要素４０においてフォーカシングされるように、焦点レンズ３９を透過する。表面４１及び４２の平行な配置のために、放射線ビーム３８、３８′の伝播方向は互いに平行である。それ故、ミラー要素４０は、ミラー要素４０の表面４６における放射線ビーム３８及び放射線ビーム３８′の両方の入射角が９０°であるように備えられることが可能である。それ故、ミラー要素４０における反射効率は高く、そして選択された波長には少なくとも略依存しない
ミラー要素４０は制御ユニット４５に接続され、制御ユニット４５は、ミラー要素４０のスクリーンにおける反射領域４３、４４の位置を制御する。その上、制御ユニット４５は、ゼロ次で屈折格子２５から反射された出力放射線ビーム１２の波長を制御する。
【００３４】
本発明の第４実施形態においては、出力カプラ９は、基板２６に備えられた屈折格子２５と、基板３６に備えられた屈折格子３５と、焦点レンズ３９と、制御ユニット４５に接続されたミラー要素とを有する。本発明の第４実施形態にしたがった放射線源装置１の出力カプラ９は、共振器における可動構成要素を有することなく、放射線ビーム１２が比較的高速で調節可能であるという有利点を有する。更に、放射線源装置１の調節ラング（ｒａｎｇ）の外端部における少ない損失が達成される。
【００３５】
図６は、第１、第２、第３又は第４実施形態の何れにしたがった放射線源装置１を有する光学データ記憶のための光学データ記憶装置５０を示している。光学データ記憶装置５０はまた、光学データ記憶についての読み取り及び書き込み動作のための読み取り／書き込みユニット５１を有する。放射線源装置１から出力された出力放射線ビーム１２は読み取り／書き込みユニット５１に与えられる。特に、体積ホログラフィックデータ記憶は、長いコヒーレンス長を有し、調節可能ソースをまた波長多重化するための放射線源を必要とする。放射線源装置１は光路の効率に関する課題を解決する。二次元光学データ記憶のために、放射線源装置１は、単一の長手方向モードを備えるように備えられることがまた、可能である。このことは、小さい光フィードバック感応性、したがって、増加した信号対雑音非の有利点を有する。ホログラフィ記憶については、フラットな強度プロファイルが、書き込みの設定における空間光変調器の画素全てを同等にアドレス指定するように、必要とされる。読み取りにおいては、ＣＣＤカメラについての対応する要請が存在する。しかし、最大１０％の強度変動が、アプリケーションに応じて、通常、許容されることが可能である。
【００３６】
以上、本発明の例示としての実施形態について詳述したが、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能であることが当業者には理解できるであろう。更に、本発明の詳細な説明及び同時提出の特許請求の範囲における用語“を有する”の意味は、他の要素又は段階を排除するとして理解させるべきものではない。更に、単数表現は複数を排除するものではなく、単一の処理器又は他のユニットは請求項に記載されている幾つかの手段の機能を実現することが可能である。また、放射線ビームの波長は可視スペクトルに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態にしたがった放射線源装置を示す図である。
【図２】放射線ビームの異なる強度プロファイルを示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態にしたがった放射線源装置を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態にしたがった放射線源装置を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態にしたがった放射線源装置を示す図である。
【図６】図１、３、４及び５の何れかに示す、放射線源装置を有する光学データ記憶装置を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008522335.tif 000007
【図６】
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【国際調査報告】
2008522335.tif 000009
2008522335.tif 000010
2008522335.tif 000011