JPH01271932A

JPH01271932A - 記憶装置

Info

Publication number: JPH01271932A
Application number: JP63100222A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Ishii; 克典石井; Yasuhide Nishida; 西田　安秀; Yasuhiro Koshimoto; 越本　泰弘; Manabu Yamamoto; 学山本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1988-04-25
Publication date: 1989-10-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、記録を行う光ビームの第２調波を信号ビー
ムとして、また、記録を行う光ビームの基本波をバイア
ス光ビームとして用い、これらを記録媒体上に混合集光
することにより高密度、かつ高速な光記録を実現する記
憶装置に関するものである。

〔従来の技術〕

データベースの大容量化、情報処理の高度化に伴い、よ
り一層の大量情報を高速に記録再生できる記憶装置の開
発が望まれている。これらのニーズに対して、媒体可換
で大容量・高速な光デイスク装置の開発が進められてい
る。

現在は、■記録媒体上に物理的なピットを形成する再生
専用形あるいは追記形、■磁気記録媒体のキューリ点を
利用した書き換え形（光磁気ディスク）の市販、改良開
発が進められており、記録原理はいずれも集光ビームの
パワーを利用した熱記録である。

現在の光ディスクにおける記録系の構成の一例を第４図
に示す。半導体等のレーザ１の出力をコリメータ・レン
ズ光学系２を介して平行ビームに整形した後、ビーム・
スプリッタ３で方向を変え集光レンズ４を用いて記録媒
体５上に集光し、熱による破壊記録あるいは熱磁気記録
によって集光ビーム径にほぼ等しいビットを形成する。

現在の光デイスク装置では、記録源であるレーザ１に波
長７８０〜８４０ｎｍ程度の半導体レーザを使用し、集
光レンズ４として開口数ＮＡが０．４５〜０．６ものも
を用いているため、集光ビーム径（〜ピット径）は１．
２〜１．８μｍとなるように設計されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、現在の光デイスク装置は、記録密度が主に集光
ビーム径、すなわち、記録波長によって制限されるとい
う欠点があり、現在の技術では高密度限界にある。

この発明の目的は、従来よりも２倍以上高密度で、かつ
高速な光デイスク装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明に係る記憶装置は、光ビームを第１光ビームと
第２光ビームに分割するビーム・スプリッタと、第１光
ビームの通路に配置されて、第１光ビームの第２調波か
らなる信号光ビームを発生させる非線形光学素子と、記
録媒体上に信号光ビームと第２光ビームとの混合ビーム
を集光させる集光レンズとを備えたものである。

信号光ビームと第２光ビームは別個のレーザを用いて発
生させることもできる。

また、この発明に係る記憶装置は、光ビームを第１ビー
ムと第２ビームに分割するビーム・スプリッタと、第１
光ビームの通路に配置されて、第１光ビームの第２調波
からなる信号光ビームを発生させる非線形光学素子と、
信号光ビームを第３光ビームと第４光ビームに分割する
ビーム・スプリッタと、第３光ビームの通路に配置され
た空間光変調器と、この空間光変調器に与えられたデー
タ情報で変調されて第３光ビームおよび第２光ビームと
第４光ビームとを記録媒体上で干渉させるフーリエ・レ
ンズとを備えたものである。

〔作用〕

この発明では、光ビームは、第１ビームと第２ビームに
分割された後、第１ビームは第２調波の信号ビームとな
って記録媒体上に集光される。また、第２ビームはバイ
アスビームとして信号ビームより大径となって記録媒体
上に集光される。

また、第１光ビームと第２光ビームは別個のレーザを用
いて発生され、第１光ビームは非線形光学素子で、第２
調波の信号光ビームとして第２光ビームとともに記録媒
体上に集光される。

さらに、この発明では、信号ビームを第３ビームと第４
ビームに分割し、第３ビームは物体光として、第４ビー
ムは参照光として記録媒体に高密度のホログラムを記録
する。

（実施例１〕第１図はこの発明の第１の実施例を示す構成図であって
、３−１．３−２はビーム・スプリッタ、６は非線形光
学（ＳＨＧ）素子、７はミラー、８はニュートラル・デ
ンシティ・フィルタであり、その他は第４図と同じであ
る。このように、非線形光学素子６を主として、コリメ
ータ・レンズ３−１．ミラー７等の若干の光学系を従来
の記録系に付加することで高密度で高速なビット・パイ
・ビット記録方式が実現できる。

次に、動作について説明する。まず、記録源であるレー
ザ１からの発振波長７８０〜８４０ｎｍの情報を含む光
をコリメータ・レンズ光学系２を介して平行ビームに整
形し、このビームをビーム・スプリッタ３−１で第１光
ビームＬＢ、と第２光ビームＬＢ２に分割する。第１光
ビームＬＢ。

は、ＢａＮａＮｂＯ３０，５結晶や、ＬｉＮｂ０．を用
いたリッジ形光導波路のような非線形光学素子６を通し
て第２調波に変換する。非線系光学素子６を出た光（信
号光ビームＬＢ、）は、元の光（赤光）の１／２波長と
なっており、３９０〜４２０ｎｍの紫外光〜青光となる
。ビーム・スプリッタ３−１で分割されたもう一方の第
２光ビーム（バイアスビーム）ＬＢ２は、ミラー７やニ
ュートラル・デンシティ・フィルタ８等の光学系を介し
て前記の信号光ビームＬＢ、ｌと混合するように偏向さ
れている。半透過ビーム・スプリッタ３−２で混合され
た信号光ビームＬＢＳと第２光ビームＬＢ２は集光レン
ズ４によって記録媒体５上に集光されて記録ビット９を
形成する。集光レンズ４は、第２調波である信号光ビー
ムＬＢ、に対して最も集光ビーム径を小さくするように
設計する。従って、信号光ビームＬＢＳの記録媒体５上
での集光ビーム径は、基本波を用いた場合の集光ビーム
径に比べ１／２程度となる。そのため、基本波である第
２光ビームＬＢ２の集光ビーム径は、前記信号光ビーム
ＬＢ２の径−の２倍となり、自動的に信号ビットをカバ
ーするように光直流バイアス記録できることがわかる。

なお、第１図では第２調波である信号光ビームＬＢｓを
実線で、基本波であるバイアスビームＬＢ２を破線で示
している。ここで、（信号／バイアス）光強度比はニュ
ートラル・デンシティ・フィルタ８を用いて第２光ビー
ムＬＢ２の光強度を変化させ、適正な値に設定する。す
なわち、第２光ビームＬＢ２の光強度は、記録媒体５の
記録しきい値以下でそれに近いところに設定しておき、
信号光ビームＬＢ、が混合された時に初めて記録しきい
値を超えるようにする。

以上述べたように、この発明では熱への変換効率の高い
赤光の第２光ビームＬＢ２と集光ビーム径の小さな紫外
光〜青光の信号光ビームＬＢｓを混合して用いるので、
高密度で高速な光（熱）記録が実現できる。この発明を
用いれば、同じレーザを用いた従来記録よりもピット径
が１／２以下になるため、従来装置の２倍以上の高密度
化が実現できる。また、上記のように第２光ビームＬＢ
２の光強度を適当に運べば余熱として用いることができ
るので、光デイスク回転に対して先行照射するように光
学系を設定することより効率的に記録でき、記録の高速
化が図れる。

なお、この発明における再生は、従来と全く同様の再生
系を用いて行うことができ、また、信号光ビームＬＢ、
と第２光ビームＬＢ２とは必ずしも同軸である必要はな
い。

〔実施例２〕第２図は、第１図の実施例において、１と１′の２個の
レーザを用いたもので、１．１’　は長波長のレーザで
あり、２，２′はコリメータ・レンズ光学系、３はビー
ムスプリッタであり、その他は第１図の実施例と同じで
ある。

なお、十分に短波長のレーザ光が得られるレーザ１′で
あれば非線形光学素子６は省略できる。

この構成によると、信号光ビームＬＢＳと第２光ビーム
ＬＢ２とが別個の光学系で構成できるので、装置の構成
の自由度が大となる。

〔実施例３〕第３図はこの発明による他の実施例であり、前記した従
来のビット・パイ・ビット記録方式よりも、高密度で高
速な記録が可能なホログラフィ記録方式への適用例であ
る。

この図で、３−３はビームスプリッタ、１０は空間光変
調器、１１はデータ入力処理回路、１２はアパーチャ、
１３はフーリエ・レンズ、１４は再生用フーリエ・レン
ズ、１５は光検出器、１６は出力信号処理回路であり、
その他は第１図と同じである。

まず、記録時の動作について説明する。レーザ１から出
射した光は、コリメータ・レンズ光学系２によって平行
光に整形される。この平行光はビーム・スプリッタ３−
１によって第１光ビームＬＢ、と第２光ビームＬ　Ｂ　
２に分割され、一方の第１光ビームＬＢＩは非線形光学
素子６の方へ導かれ第２調波の信号光ビームＬ　Ｂ　ｓ
に変換される。

また、もう一方の第２光ビームＬＢ、はバイアスビーム
として使用するための光学系に導かれる。

ここまでの動作は、前記したビット・パイ・ビット記録
方式の場合と同様である。ホログラフィを構成するため
の光干渉光学系は前記の第２調波の信号光ビームＬＢＳ
を用いている。すなわち、信号光ビームＬ　Ｂ　ｓはビ
ーム・スプリッタ３−２によって分割され、第３光ビー
ムＬＢ、と第４光ビームＬＢ４となり、一方の第４光ビ
ームＬＢ４はビーム・スプリッタ３−３で反射され、ア
パーチャ１２で適当なビーム径に整形された後、フーリ
エ・レンズ１３を通過して、記録媒体５上でホログララ
ム作成の参照光ＬＢ６となる。また、ビーム・スプリッ
タ３−２で分割されたもう一方の第３光ビームＬＢ３は
、空間光変調器１０に入射する。記録すべきディジタル
・データは、入力信号処理回路１１によって空間光変調
器１ｏの制御信号に変換されて、空間光変調器１０を駆
動するので、空間光変調器１０に入射した光は入力情報
を含んだ光に変換されて出射され、フーリエ・レンズ１
３を通過して記録媒体５上でホログラム作成の物体光Ｌ
ＢＳどなる。この物体光ＬＢＳと前記参照光ＬＢ８が干
渉してホログラムを発生し、記録媒体５に記録される。

この発明では、このホログラムに、前記した基本波の第
２光ビームＬ　Ｂ　２を適度な光強度にした後、重畳記
録する。すなわち、前記したビット・パイ・ビット方式
の場合と同様、第２調波で作成された高密度なホログラ
ム（従来のホログラフィ記録方式に比べ２倍以上）を、
基本波からなる光直流バイアスによって効率的で高速に
記録できる。

次に、再生時の動作について説明する。

再生動作は、従来のホログラフィと同様の方法であり、
アパーチャ１２を通過した再生用の照明光を記録媒体５
上に入射すると、照明光は記録媒体５に記録されている
ホログラムで回折され、情報を含んだ光線に変換されて
出射される。出射された光線は、再生用フーリエ・レン
ズ１４を経て平行光に変換されて光検出器１５に入射さ
れる。

光検出器１５に２次元イメージセンサ等を用いれば空間
的２次元情報が再生される。さらに、光検出器１５から
の出力を出力信号処理回路１６に人力すれば情報は時間
的１次元情報に変換される。

この実施例では、ホログラム再生の照明光は３つのモー
ドが選択できる。第１のモードは、基本波のみを照明光
に用いる方法、第２のモードは、第２調波のみを照明光
に用いる方法、第３のモードは、基本波と第２調波を重
畳した混合光を照明光に用いる方法である。これらのモ
ードは、光学系内に適宜シャッタを設けることにより容
易に実現できる。第１のモードで再生した場合は、記録
時の２倍の大きさで空間的２次元情報が再生される。ま
た、第２のモードで再生した場合には、記録時と同じ大
きさで再生される。また、第３のモードで再生した場合
には、（基本波／第２調波）光強度比に依存した変調さ
れた再生像が得られる。ただし、あらかじめ第２光ビー
ムＬＢ、の位相をランダム化しておけば前記の変調はな
くなり、第２モードと同じ再生が得られる。これらの再
生モードは、記録媒体性能、出力信号処理方式、装置性
能等を考慮して選択すればよい。なお、第３の再生モー
ドでは、変調再生像から基本波成分および第２調波成分
を弁別し、一方をデータ信号に、また、もう一方をサー
ボ信号に用いて高精度なデータ追従制御が行える光彩の
埋め込みサーボ方式を実現する等、従来にない高機能な
ホログラフィ記憶装置が実現できる。

なお、上記実施例以外にも、短波長の信号光ビームと長
波長のバイアス光ビームを混合して高密度・高速な光記
録を実現する他の方法は、これらの実施例を参考にすれ
ば当該業者により容易に類推できる。

〔発明の効果］以上説明したように、この発明に係る請求項（１）記載
の記憶装置では、光（熱）記録の高密度化に有利な短波
長の信号光ビームと、記録の効率化および高速化に有利
な長波長のバイアスビーム（第２光ビーム）とを混合し
て用いるため、高密度、かつ高速な光記録を、低価格で
簡易な記録系で実現できるという特長を有する記憶装置
を提供することができる。

また、請求項（２）記載の記憶装置では、信号光ビーム
と第２光ビームとを別個のレーザで発生させるようにし
たので、装置の構成の自由度が大となる。

さらに、この発明に係る請求項　（３）に記載の記憶装
置では、ホログラム再生の照明光の３つのモードの遭択
ができ、用途に対応させて使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明によるビット・パイ・ビット
記録系の一実施例をそれぞれ示す構成図、第３図はこの
発明によるホログラフィ記録系の一実施例を示す構成図
、第４図は従来技術による記録系の一例を示す構成図で
ある。図中、１．１′はレーザ、２，２′はコリメータ・レン
ズ光学系、３．３−１〜３−３はビーム・スプリッタ、
４は集光レンズ、５は記録媒体、６は非線形光学素子、
７はミラー、８はニュートラル・デンシティ・フィルタ
、９は記録ピット、１０は空間光変調器、１１はデータ
人力処理回路、１２はアパーチャ、１３はフーリエ・レ
ンズ、１４は再生用フーリエ・レンズ、１５は光検出器
、１６は出力信号処理回路、ＬＢＳは信号光ビーム、Ｌ
ＢＩは第１光ビーム、ＬＢ２は第２光ビーム、ＬＢ、は
第３光ビーム、ＬＢ４は第４光ビーム、ＬＢ６は物体光
、ＬＢ６は参照光であ第１図第２図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光を記録源として記録媒体上に物理的または光学
的あるいは磁気的な変化を形成することによって情報を
記録し、光を再生源として前記変化を有する情報を再生
する記憶装置において、光ビームを発生するレーザと、
前記光ビームの通路に配置されて、前記光ビームを第１
光ビームとバイアス光ビームとなる第２光ビームに分割
するビーム・スプリッタと、前記第１光ビームの通路に
配置されて、前記第１光ビームの第２調波からなる信号
光ビームを発生させる非線形光学素子と、前記記録媒体
上に前記信号光ビームと第２光ビームとの混合光ビーム
を集光させる集光レンズとを備えたことを特徴とする記
憶装置。
（２）光を記録源として記録媒体上に物理的または光学
的あるいは磁気的な変化を形成することによって情報を
記録し、光を再生源として前記変化を有する情報を再生
する記憶装置において、前記記録源である信号光ビーム
を発生するレーザと、バイアス光ビームとなる第２光ビ
ームを発生するレーザと、前記記録媒体上に前記信号光
ビームと第２光ビームとの混合光ビームを集光させる集
光レンズとを備えたことを特徴とする記憶装置。
（３）光を記録源として記録媒体上に物理的または光学
的あるいは磁気的な変化を形成することによって情報を
記録し、光を再生源として前記変化を有する情報を再生
する記憶装置において、光ビームを第１光ビームと第２
光ビームに分割するビーム・スプリッタと、前記第１光
ビームの通路に配置されて、前記第１光ビームの第２調
波からなる信号光ビームを発生させる非線形光学素子と
、前記信号光ビームを第３光ビームと第４光ビームに分
割するビーム・スプリッタと、前記第３光ビームの通路
に配置された空間光変調器と、この空間光変調器に与え
られたデータ情報で変調された第３光ビームおよび前記
第２光ビームと前記第４光ビームとを前記記録媒体上で
干渉させるフーリエレンズとを備えたことを特徴とする
記憶装置。