(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希土類イオンから選択した励起ドーパントと遷移金属イオンまたは希土類イオンから選択したイオン化ドーパントとでドープした光屈折物質を含むホログラフィ記憶媒体に書き込む方法であって、
（ｉ）第１波長の第１コヒーレント放射光線を基準光線と空間的に変調された対象光線とに分離する段階と、
（ｉｉ）ホログラフィ記憶媒体の記憶領域中で基準光線と空間的に変調された対象光線を交差させる段階と、
（ｉｉｉ）第１波長とは異なる第２波長の第２放射光線を記憶領域に向かって送り、それによって第１波長及び第２波長の光子を励起ドーパントによって吸収させ、励起ドーパントからイオン化ドーパントにエネルギーを移転させ、それによって電荷キャリアを発生させてホログラフィ記憶媒体中に電荷回折格子を記憶する段階と
を含む方法。
【請求項２】
光屈折物質が強誘電体であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
イオン化ドーパントが遷移金属イオンであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
光屈折物質が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウムから選択されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
励起ドーパントが、エルビウム・イオン、プラセオジム・イオン、ホルミウム・イオン、ツリウム・イオンから選択されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
イオン化ドーパントが、鉄イオン、銅イオン、コバルト・イオン、チタン・イオン、クロム・イオンから選択されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
ａ）希土類イオンから選択した励起ドーパントと遷移金属イオンまたは希土類イオンから選択したイオン化ドーパントとでドープした光屈折物質を含む、ホログラフィ記憶媒体と、
ｂ）レーザ光線を形成するためのレーザと、
ｃ）レーザ光線をコヒーレント電磁放射線の２本の光線に分割するためのビーム・スプリッタと、
ｄ）放射線のコヒーレント光線のうちの１本に空間情報を加えるための変調器と、
ｅ）コヒーレント放射線の２本の光線を記憶媒体中で交差させるための１個の鏡と、
ｆ）電磁放射線の第３光線を記憶媒体に向けて送るための電磁放射線源と
を含む、ホログラフィ記憶装置。
【請求項８】
光屈折物質が強誘電体であることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
イオン化ドーパントが遷移金属イオンであることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
光屈折物質が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウムから選択されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
励起ドーパントが、エルビウム・イオン、プラセオジム・イオン、ホルミウム・イオン、ツリウム・イオンから選択されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
イオン化ドーパントが、鉄イオン、銅イオン、コバルト・イオン、チタン・イオン、クロム・イオンから選択されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ポリマー、非線形光学的発色団、電荷運搬剤、増感体、及び希土類イオンから選択した励起ドーパントを含む、ホログラフィ光屈折記憶媒体に書き込む方法であって、
（ｉ）第１波長の第１コヒーレント放射光線を基準光線と空間的に変調された対象光線とに分離する段階と、
（ｉｉ）ホログラフィ記憶媒体の記憶領域中で基準光線と空間的に変調された対象光線を交差させる段階と、
（ｉｉｉ）第１波長とは異なる第２波長の第２放射光線を記憶領域に向かって送り、それによって第１波長及び第２波長の光子を励起ドーパントによって吸収させ、励起バーパントから増感体にエネルギーを移転させ、それによって電荷キャリアを発生させてホログラフィ記憶媒体中に電荷回折格子を記憶する段階と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、米国先端研究計画局（Advanced Research Projects Agency）から契約ＭＤＡ９７２−９４−２−０００８号（ＡＲＰＡオーダー第Ａ５７６号）の下で資金供与され政府援助を受けて行われた。アメリカ合衆国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィ記憶のための改良された方法及び装置に関し、詳細には、ドープされた光屈折物質における二光子式ホログラフィ記憶のための方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ホログラフィ記憶では、コヒーレント単色源（通常はレーザ）からの光線を２つの部分に分割する。光線の一部は記憶する物体によって散乱される（対象光線）。もう一方の変調されない部分の光線は、記憶媒体に直接入射する（基準光線）。対象光線及び基準光線は、記憶媒体中で交差して複雑な干渉縞を形成し、それが媒体中に記憶される。再生段階では、基準光線のみが記憶媒体に入射し、回折して物体の像を発生させる。光屈折効果は、光で誘導された電荷を光学物質中で再分配させて、内部電場を発生させ、電気光学効果によって屈折率の変化を引き起こして、動的かつ消去可能な、光を回折させるホログラムを形成させる。光屈折効果は、２本のコヒーレント書き込みレーザ光線の干渉などによって形成される明領域と暗領域からなる光学強度パターンに物体を曝すことによって実現される。
【０００４】
光が照射されると、電子が励起されて伝導帯に移り、あるいは正孔が価電子帯に生成される。これらの可動電子（または正孔）は、照射領域から暗領域に移動し、固定トラップに捕捉されて、内部空間電荷電場すなわち電荷回折格子を形成する。干渉放射線が遮断されると、電子（または正孔）は、照射中に占めた空間位置に捕捉されたままとなる。光屈折物質は電気光学効果を有するため、電荷回折格子による電場は、光学的屈折率の回折格子を生成し、それによって再生中に光の回折が生じる。
【０００５】
残念なことに、再生中には、読み取り入射放射線もいくつかの電子を光屈折物質の伝導帯へ励起（あるいは、価電子帯に正孔を生成）し、そこで電子が一様に分布して、最終的に干渉縞を消去する。
【０００６】
この問題を解決するために、フォン・デア・リンデ（Von der Linde)らは、二光子式記憶方法を開示した。「Multiphoton Photorefractive Process for Optical Storage in LiNBO3」、Appl.Phys.Lett.25、155(1974)。この方法は、ドープされていない光屈折物質中に電荷キャリアを形成するために、２個の光子を必要とする。これは、２本の波長の記憶放射線を、それぞれの波長の光子が電荷キャリアを形成するのに十分なエネルギーを持たないように選択することによって、実現された。
【０００７】
二光子式過程は、読み取り中に「単光子」式過程より安定したホログラムをもたらす。残念なことに、ドープされていない光屈折物質で直接光子を帯間励起させるためには、電子を伝導帯に昇進させるために必要となる光源が、きわめて高電力（少なくともギガワット／ｃｍ2程度）のもの、したがってパルス持続時間がきわめて短い（１０ピコ秒程度）ものでなくてはならない。
【０００８】
二光子式過程の遷移確率を高め、それにより前記の制限を緩和するために、その後の研究では、遷移金属イオン（鉄イオン、銅イオンなど）でドープした強誘電体物質を使用した。これらのイオンにより、強誘電体の荷電子帯と伝導帯中間の電子状態を得ることができ、そのいくつかは、比較的寿命が長い（たとえば１００ナノ秒に達する）。しかし、遷移金属イオンが、ホログラムの書き込み用の効率のよい二光子式過程のための、適切な中間レベルまたは寿命あるいはその両方を有することは示されていない。
【０００９】
たとえば、グラス（Glass）他の米国特許第３９２２０６１号は、遷移金属イオンでドープした強誘電体における、二光子式記憶過程を開示している。上記特許は、光源を、「１メガワット／ｃｍ2の最低ピーク強度」を有する、モード・ロック・レーザあるいはＱスイッチ・レーザにすべきであると教示している。上記特許はさらに、いくつかの二光子式システムでは、１０〜１００ギガワット／ｃｍ2のレーザが必要となることもあると示唆している。残念なことに、前記の電力要件と、モード・ロックあるいはＱスイッチとの組合せは、低コストで信頼性のある記憶システムとは両立しない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、改良されたホログラフィ記憶の方法及び装置を提供することである。
【００１１】
他の目的及び利点は、以下の開示から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、励起ドーパントとイオン化ドーパントとでドープした光屈折物質を含むホログラフィ記憶媒体に書き込むための、二光子式の方法に関する。本発明の方法では、電荷キャリアを形成する（電子を伝導帯へ励起する、あるいは価電子帯に正孔を形成するなど）には、励起段階とイオン化段階からなる２段階の過程を必要とする。本発明では、この２段階過程の個々の段階を、別々のドーパントに割り当てる。
【００１３】
本発明の方法では、第１波長の第１コヒーレント放射光線を、基準光線と空間的に変調された対象光線とに分割する。続いて、基準光線と空間的に変調された対象光線をホログラフィ記憶媒体の記憶領域内で交差させる。同時に、第２波長の第２放射光線を記憶領域に向けて送る。第１光線及び第２光線からの光子は、励起ドーパントによって吸収され、順に、（ｉ）励起ドーパントの基底状態からホスト媒体の伝導帯の下の第１励起状態へ電子を昇進させ、続いて（ｉｉ）第１励起状態から、やはりホスト媒体の伝導帯の下にある励起ドーパントの第２励起状態へ電子を昇進させる。その後、第２励起状態からそれよりも低いレベルへ電子が減衰するとき、エネルギーは、励起ドーパントからイオン化ドーパントへ移転し、（ｉ）イオン化ドーパントの基底状態からホスト媒体の伝導帯へ電子をイオン化するか、あるいは（ｉｉ）ホスト媒体の価電子帯からイオン化ドーパントへ電子を励起させて、ホスト媒体の価電子帯に正孔を形成するか、いずれかによって電荷キャリアを生成する。イオン化された電子または正孔は、光学回折格子に反応して移動し、記憶媒体中に電荷回折格子を形成する。
【００１４】
好ましい励起ドーパントは希土類イオンであり、好ましいイオン化ドーパントは遷移金属イオンである。本発明はまた、本発明の方法を実施するためのホログラフィ記憶装置に関する。
【００１５】
本発明のさらに詳細な開示を、以下の発明の実施の形態に提示する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明は、励起ドーパントとイオン化ドーパントとでドープした光屈折ホスト物質を含むホログラフィ記憶媒体における、二光子式記憶のための方法に関する。ホスト物質は、光屈折結晶であることが好ましい。
【００１７】
本発明で使用する光屈折物質は、単結晶であることが好ましく、かつ強誘電体結晶であることが好ましい。本明細書で使用される「強誘電体」という言葉は、外部電場が存在しない場合にも電気双極子モーメントを示す結晶を指す。適当なホスト媒体としては、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウムリチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウム（ＳＢＮ）、ニオブ酸鉛バリウム（ＰＢＮ）、ニオブ酸バリウムストロンチウムカリウムナトリウム（ＢＳＫＮＮ）、タンタル酸ニオブ酸カリウム、ケイ酸ビスマス、及びゲルマニウム酸ビスマスがある。好ましい強誘電体ホスト媒体は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、及びＳＢＮである。これら以外の適当なホスト媒体は、当業者には周知であろう。
【００１８】
適当な励起ドーパントは、ホスト媒体の伝導帯の下に、好ましくは寿命が１００マイクロ秒以上である少なくとも２つの中間励起状態を有する。適当な励起ドーパントは希土類イオンであり、プラセオジム、サマリウム、ユウロピウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウムがこれに含まれる。上記の各元素は、強誘電体ホスト媒体の伝導帯の下にある４ｆ励起状態を有するイオンを与え、これは近赤外から可視スペクトル領域における吸収を引き起こし、通常は０．１〜１ミリ秒程度の寿命である。イッテルビウムもまた、その非線形（ただしゲート制御されない）応答を与える電子正孔対エネルギー移転特性をもつため、励起ドーパントとして利用することができる。特に好ましい希土類励起ドーパントは、エルビウム、プラセオジム、ホルミウム、ツリウムであり、これらは市販の半導体レーザの周波数範囲に励起状態の吸収を有する。
【００１９】
適当なイオン化ドーパントは、遷移金属イオン及び希土類イオンである。媒体の伝導帯へ電子を励起するのに適したイオン化ドーパントには、Ｆｅ+2、Ｔｉ+3、Ｃｒ+3、Ｃｕ+、Ｃｏ+2、Ｃｅ+3、Ｔｂ+3、Ｒｈ+3、及びＰｒ+3が含まれる。媒体の価電子帯からイオン化ドーパントへ電子を励起して、価電子帯に正孔を形成するのに適したイオン化ドーパントには、Ｆｅ+3、Ｔｉ+4、Ｃｒ+4、Ｃｏ+3、Ｔｂ+4、Ｙｂ+3、及びＳｍ+3が含まれる。
【００２０】
上記以外の適当なイオン化ドーパントは、酸素や金属蒸気などの反応性大気中で処理を行うか、あるいは電離放射線を用いることによって強誘電体ホスト媒体に組み込まれた光イオン化中心（色中心など）を含み、これらのドーパントは、本明細書で特許請求されるドーパントの均等物と見なすものとする。
【００２１】
励起ドーパントの基底状態は、好都合なことにイオン化ドーパントの基底状態より下にあり、励起ドーパントの第２励起状態は、好都合なことにイオン化ドーパントのイオン化エネルギーと同等か、あるいはそれより高いエネルギー・レベルにある。
【００２２】
励起ドーパント及びイオン化イオン・ドーパントは、一般に、当技術分野で周知の過程によって、酸化物塩などの強誘電体媒体にドープする。本発明のドープされた強誘電体結晶は、当技術分野で周知の従来の方法に従って調製するか、あるいは、米国フロリダ州Port RicheyのVirgo Optics、米国ニュージャージー州DoverのDeltronic Crystal Industries,Inc.、中国福建省福州のFujian Castech Crystals,Inc.、米国カリフォルニア州Culver CityのCSK Optronics、米国フロリダ州オーランドのJTT Internationalなどの販売元から購入することができる。物質の性質に応じて、結晶の成長は、気相からの付着（スパッタリング、蒸着、アブレーション、化学的気相付着など）によっても、フラックスからの融解成長などバルク・プロセスによってもよい。一般に、融解成長は、無機成分を正しい比率で融解してドープされた強誘電体を形成し続いてその融解物から単結晶を引き出すものである。それらの技術は、たとえば、ネウルガオンカル（Neurgaonkar）の「Development and modification of photorefractive properties in the tungsten bronze family crystals」、Optical Engineering、第２６巻、１９８７年５月、ｐｐ．３９２以降に記述されており、その開示を、あらゆる目的に対して参照により本明細書に組み込む。
【００２３】
結果として得られるホログラフィ記憶媒体の厚さは、干渉縞を発生させるために使用される放射線の波長をλとして、少なくともλの数倍であるのが適当である。好ましい実施形態では、ホログラフィ記憶媒体の厚さは、約０．１〜１０ミリメートルの間であろう。
【００２４】
本発明による光屈折ホログラフィ記憶用組成は、（ｉ）約１〜１０原子％の励起ドーパントと、（ｉｉ）約０．００１〜０．１原子％のイオン化ドーパントと、残量の強誘電体物質を含むことが好ましい。
【００２５】
本発明の好ましい方法の第１段階では、第１放射線源が、第１波長のコヒーレント単色放射線である第１光線を供給する。適当な放射線源としては、ダイオード・レーザ、チタン・サファイア・レーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、反復Ｑスイッチ・レーザなどの低出力連続波レーザが含まれる。コヒーレント第１光線をその後、ビーム・スプリッタで基準光線と対象光線に分割する。続いて対象光線を空間的に変調させる。
【００２６】
意味のある干渉縞を確実に発生させるために、対象光線と基準光線は固定した位相関係を有する。したがって、これらの光線は、１つのコヒーレント・レーザ放射線源によって適当に発生させる。対象光線を変調させる空間変調器は、当技術分野の従来型のものであり、液晶変調器、電気光学式変調器、シリコン・マイクロメカニカル反射変調器、磁気光学式変調器、音響光学式変調器などが含まれる。これらの変調器については、Ｋ．シュワルツ（Schwartz）著「The Physics of Optical Recording」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、１９９３年刊で論じられており、その開示を、あらゆる目的に対して参照により本明細書に組み込む。
【００２７】
本発明の第２段階では、基準光線と対象光線が記憶媒体中で再結合（交差）して、記憶媒体の記憶領域に干渉縞を形成する。放射線の第１光線が電荷キャリアを生成しない（たとえば、（ｉ）ホスト媒体の価電子帯からイオン化ドーパントへ、あるいは（ｉｉ）イオン化ドーパントからホスト媒体の伝導帯へ、電子をイオン化しない）ことが望ましい。
【００２８】
本発明の方法の第３段階は、放射線の第２光線（ゲーティング光線）を、第２放射線源から記憶領域に向けて送るものである。対象光線及び基準光線は単色かつコヒーレントであるが、ゲーティング光線はそうである必要はない。したがって、ゲーティング光線はレーザで発生させる必要はなく、単色である必要もない。一般に、ゲーティング光線源に要求されるのは、励起ドーパントの励起状態へ電子を昇進させる波長範囲の放射線を発生させることだけである。ただし、ゲーティング光線が単光子機構によって電荷キャリアを生成する可能性のある波長を含まないことが望ましい。したがって、比較的波長の短い光子の一部が記憶媒体に入射しないように（ノッチ・フィルタなどにより）遮蔽することが望ましい。さらに、ゲーティング光線が励起ドーパントの遷移に共鳴し、その結果この遷移に必要とされる範囲外の波長が無用となることが望ましい。したがって、ゲーティング光線源として、レーザを使用することが好ましい。
【００２９】
適当なゲーティング光線源としては、フィルタ付きキセノン・ランプ、フィルタ付きハロゲン・ランプ、アルゴン・イオン・レーザ、二重Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ダイオード・レーザなどが含まれる。ゲーティング光線は、放射線の第１光線の波長とは異なる、第２波長であることが好ましい。
【００３０】
第２光線はまた、対象光線及び基準光線と同時に、媒体の記憶領域に合焦される。第１光線及び第２光線からの光子は共に、励起ドーパントの電子を順に、ホスト強誘電体媒体の伝導帯の下の第１励起状態及び第２励起状態に昇進させる。第２励起状態にあるとき、励起ドーパントは蓄積したエネルギー（相互緩和）をイオン化ドーパントに移転し、（ｉ）イオン化ドーパントの電子をホスト強誘電体媒体の伝導帯へイオン化するか、あるいは（ｉｉ）ホスト媒体の価電子帯からイオン化ドーパントの基底状態へ電子をイオン化することにより、電荷キャリアを生成する。二つのドーパント間のこうしたエネルギー移転は、「Energy Transfer Processes in Condensed Matter」B.デバルトロ（DiBartolo）編、NATO ASI Series、１１４巻、Plenum Press刊(1984)に開示されるように当技術分野において周知であり、その開示を、あらゆる目的に対して参照により本明細書に組み込む。電荷キャリアはその後、光学回折格子に反応して移動し、ホログラムを記憶するための電荷回折格子を記憶媒体中に形成する。角度多重化により、ホログラムの記憶が可能となる。
【００３１】
記憶された情報はその後、第１光線と同じ波長を持つ単色読み取り光線により、強誘電体媒体から読み取られる。読み取り光線からの光は、強誘電体媒体によって回折される。続いてこの回折光は好都合にもレンズを通過してデータの表現のホログラフィ像を発生させ、この像を電荷結合素子（ＣＣＤ）などの検出器アレイで捕捉する。検出器アレイからの出力は、標準のコンピュータの中央演算処理装置への入力に適した直列二進形式に変換することができる。媒体からの読み取りによって電荷回折格子が消去することはない。
【００３２】
本発明はまた、
１）本発明の記憶媒体と、
２）レーザ光線を形成するためのレーザと、
３）レーザ光線を、偏光が等しいコヒーレント電磁放射線である２本の光線（基準光線及び対象光線）に分割するためのビーム・スプリッタと、
４）対象光線に空間情報を加えるための変調器と、
５）対象光線及び基準光線を、記憶媒体中で交差する方向に向けるための、１個または複数の鏡と、
６）第２電磁放射光線を記憶媒体に向けて送るための第２放射線源と
を含むホログラフィ記憶装置に関する。
【００３３】
この装置は、複数の鏡と、検流計スキャナまたは音響光学式ビーム偏向器を備える偏向要素など、基準光線の角度を制御して角度多重化させるための手段とを備えることが好ましい。媒体が強誘電体ではない場合には、装置は任意選択で、媒体上に配列された電極の両端間に電圧をかけるなど外部電場を提供する手段を備える。ホログラフィ記憶の動作パラメータ、及びホログラフィ記憶装置の構成部品は、コリエ（Collier）他の「Optical Holography」、Academic Press刊(1991)、第１６章に開示されるような結晶性光屈折物質のための技術において周知であり、その開示を、あらゆる目的に対して参照により本明細書に組み込む。
【００３４】
適当なホログラフィ記憶媒体の例を以下に示す。
１．エルビウム・イオンの励起ドーパント、及びＣｅ+3またはＲｈ+3から選択したイオン化ドーパントを含み、エルビウムの4Ｉ15/2→4Ｉ13/2遷移に共鳴する約９８０ナノメートルの第１放射線源を、またエルビウムの4Ｉ13/2→4Ｓ3/2遷移に共鳴する約８５０ナノメートルの第２放射線源を使用する、ＳＢＮ媒体。
２．ホルミウム・イオンの励起ドーパント、及びＣｅ+3またはＲｈ+3から選択したイオン化ドーパントを含み、ホルミウムの5Ｉ8→5Ｓ5遷移に共鳴する約９００ナノメートルの第１放射線源を、またホルミウムの5Ｉ7→5Ｓ2遷移に共鳴する約７５０ナノメートルの第２放射線源を使用する、ＳＢＮ媒体。
３．ツリウム・イオンの励起ドーパント、及びＣｅ+3またはＲｈ+3から選択したイオン化ドーパントを含み、ツリウムの3Ｈ6→3Ｈ4遷移に共鳴する約８００ナノメートルの第１放射線源を、またツリウムの3Ｆ4→1Ｇ4遷移に共鳴する約６５０ナノメートルの第２放射線源を使用する、ＳＢＮ媒体。
【００３５】
以上の例では、ニオブ酸リチウムあるいはチタン酸バリウムもホスト媒体として利用することができる。
【００３６】
本発明の代替実施形態では、ホログラフィ記憶媒体は、有機ポリマー、電荷運搬剤、非線形光学的発色団、及び励起ドーパントを含む。有機増感体は、イオン化ドーパントとして機能する。電荷運搬剤は、ポリマー中に分散させ、あるいはポリマーと共有結合させることができる。適当なポリマー、電荷運搬剤、増感体、及びＮＬＯ発色団は、米国特許第５４６０９０７号及び第５３６１１４８号に開示されており、その開示を、あらゆる目的に対して参照により本明細書に組み込む。励起ドーパントは、増感体により適当にキレート化される。別法として、エルビウム・イオンなどの励起ドーパントを、フラーレン（Ｃ60など）増感体のケージ内に配置することができる。
【００３７】
本発明を特定の実施形態に関して述べたが、その詳細は限定的なものとして解釈すべきものではない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な実施形態、変更形態、修正形態を用いることができることが明らかになるであろう。それらの均等な実施形態は、本発明の範囲に含まれるものであることを理解されたい。
【００３８】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００３９】
（１）希土類イオンから選択した励起ドーパントと遷移金属イオンまたは希土類イオンから選択したイオン化ドーパントとでドープした光屈折物質を含むホログラフィ記憶媒体に書き込む方法であって、
（ｉ）第１波長の第１コヒーレント放射光線を基準光線と空間的に変調された対象光線とに分離する段階と、
（ｉｉ）ホログラフィ記憶媒体の記憶領域中で基準光線と空間的に変調された対象光線を交差させる段階と、
（ｉｉｉ）第１波長とは異なる第２波長の第２放射光線を記憶領域に向かって送り、それによって第１波長及び第２波長の光子を励起ドーパントによって吸収させ、励起ドーパントからイオン化ドーパントにエネルギーを移転させ、それによって電荷キャリアを発生させてホログラフィ記憶媒体中に電荷回折格子を記憶する段階と
を含む方法。
（２）光屈折物質が強誘電体であることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。
（３）イオン化ドーパントが遷移金属イオンであることを特徴とする、上記（２）に記載の方法。
（４）光屈折物質が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウムから選択されることを特徴とする、上記（３）に記載の方法。
（５）励起ドーパントが、エルビウム・イオン、プラセオジム・イオン、ホルミウム・イオン、ツリウム・イオンから選択されることを特徴とする、上記（４）に記載の方法。
（６）イオン化ドーパントが、鉄イオン、銅イオン、コバルト・イオン、チタン・イオン、クロム・イオンから選択されることを特徴とする、上記（４）に記載の方法。
（７）ａ）希土類イオンから選択した励起ドーパントと遷移金属イオンまたは希土類イオンから選択したイオン化ドーパントとでドープした光屈折物質を含む、ホログラフィ記憶媒体と、
ｂ）レーザ光線を形成するためのレーザと、
ｃ）レーザ光線をコヒーレント電磁放射線の２本の光線に分割するためのビーム・スプリッタと、
ｄ）放射線のコヒーレント光線のうちの１本に空間情報を加えるための変調器と、
ｅ）コヒーレント放射線の２本の光線を記憶媒体中で交差させるための１個の鏡と、
ｆ）電磁放射線の第３光線を記憶媒体に向けて送るための電磁放射線源と
を含む、ホログラフィ記憶装置。
（８）光屈折物質が強誘電体であることを特徴とする、上記（７）に記載の装置。
（９）イオン化ドーパントが遷移金属イオンであることを特徴とする、上記（８）に記載の方法。
（１０）光屈折物質が、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、ニオブ酸ストロンチウムバリウムから選択されることを特徴とする、上記（９）に記載の方法。
（１１）励起ドーパントが、エルビウム・イオン、プラセオジム・イオン、ホルミウム・イオン、ツリウム・イオンから選択されることを特徴とする、上記（１０）に記載の方法。
（１２）イオン化ドーパントが、鉄イオン、銅イオン、コバルト・イオン、チタン・イオン、クロム・イオンから選択されることを特徴とする、上記（１１）に記載の方法。
（１３）ポリマー、非線形光学的発色団、電荷運搬剤、増感体、及び希土類イオンから選択した励起ドーパントを含む、ホログラフィ光屈折記憶媒体に書き込む方法であって、
（ｉ）第１波長の第１コヒーレント放射光線を基準光線と空間的に変調された対象光線とに分離する段階と、
（ｉｉ）ホログラフィ記憶媒体の記憶領域中で基準光線と空間的に変調された対象光線を交差させる段階と、
（ｉｉｉ）第１波長とは異なる第２波長の第２放射光線を記憶領域に向かって送り、それによって第１波長及び第２波長の光子を励起ドーパントによって吸収させ、励起バーパントから増感体にエネルギーを移転させ、それによって電荷キャリアを発生させてホログラフィ記憶媒体中に電荷回折格子を記憶する段階と
を含む方法。