JPH09198725A - 記録／再生方法および記録／再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】原子や分子の状態を記録単位とした記録／再生
方法を実現すること。 【解決手段】記録媒体として、３準位以上のエネルギー
準位からなるエネルギー準位構造を有する物理構造を持
つ固体を使用し、固体中に含まれる物理構造の個数を
Ｎ、ｉ番目の物理構造の所定の三つの準位を第１、第
２、第３の準位、ｈをプランク定数として、第１の準位
のエネルギーをｈω_i1／２π、第２の準位のエネルギー
をｈω_i2／２π、第３の準位のエネルギーをｈω_i3／２
π、｜ω_i3−ω_i1｜をω_i31 、｜ω_i3−ω_i2｜を
ω_i32 、｜ω_i2−ω_i1｜をω_i21 としたときに、Ｎ個の
物理構造における（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を変化させ
ることにより記録媒体に情報を記録し、（ω_i31 ，ω
_i32 ）の分布またはω_i21 の分布を検出することにより
情報を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一つ一つの原子や
分子の状態を記録単位とした記録／再生方法および記録
／再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報社会において、増大の一途を
辿る情報量に対応した、従来より飛躍的に記録密度の高
い記録／再生方法およびそれに基づく記録／再生装置の
出現が待望されている。

【０００３】記録密度の一つの極限として考えられるの
が、一つ一つの原子や分子の状態を記録単位とした原子
・分子メモリである。原子・分子メモリを実現するため
には、原子・分子レベルの現象を検出したり、制御した
りする技術が不可欠である。

【０００４】このような技術の一例として、ＳＴＭやＡ
ＦＭ、あるいは光の近接場を用いたＮＳＯＭ（Ｎｅａｒ
−ｆｉｅｌｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍ
ｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）などの走査型プローブ技術が数多
く研究されつつあり、実際にメモリへの応用も試みられ
始めている。しかし、現状ではまだ表面の走査速度が遅
すぎるなど技術的課題があり実用化には至っていない。

【０００５】一方、レーザー技術の進展により、原子ガ
スを対象とした量子エレクトロニクスの研究分野で新し
い物理現象の研究が進んでいる。その代表が、原子とレ
ーザーとの間のコヒーレントな相互作用に基づく、ＥＩ
Ｔ（Electromagnetically Induced Transparency）とＬ
ＷＩ（Lasing Without Inversion）である。

【０００６】ＥＩＴ、ＬＷＩは、ともに３準位を有する
原子系に対し、２本のレーザー光を照射して、原子をコ
ヒーレントな状態に保持することにより誘起される現象
である。

【０００７】すなわち、ＥＩＴは、本来強い吸収がある
はずの波長領域が透明になる現象である（J.E.Field et
al.,Phys.Rev.Lett.67,3062(1991),K.-J.Moller et a
l.,Phys.Rev.Lett.66,2593(1991))。また、ＬＷＩは、
ＥＩＴを利用して、コヒーレントな光を発しても吸収さ
れず、反転分布がなくともレーザー発振が起きるという
現象である（S.E.Harris,Phys.Rev.Lett.62,1033(198
9)) 。

【０００８】既にＥＩＴに関しては、幾つかの原子ガス
系で検証されており、透過係数の数桁にも及ぶ大きな変
化が報告されている。一方、ＬＷＩに関しても、原子ガ
ス系で幾つかに実験が試みられており、レーザー発振に
は至っていないが、プローブ光の増幅は実現している
（W.E.Veer et al.,Phys.Rev.Lett.70,3243(1993))。

【０００９】ＥＩＴやＬＷＩを利用した応用としては、
極めて狭い帯域の光だけを透過させる光学フィルター
や、反転分布を形成しにくい短波長領域のレーザーなど
が考えられている。

【００１０】これら以外にも、様々な新しい応用が生ま
れる可能性があると考えられるが、そのような新しい応
用の実現可能性を考えた場合、原子ガス系でなく、固体
系でＥＩＴやＬＷＩといった現象を実現した方が望まし
い。

【００１１】固体系に対する取り組みとしては、これま
でに半導体の量子井戸、ルビーやダイアモンド中の不純
物を対象とした理論的な解析は行われているが（Y.Zhu
et al., Phys.Rev.A49,4016(1994),D.Huang et al.,J.O
pt.Soc.Am.Bll,2258(1994),C.Wei et al.,Phys.Rev.A5
1,1438(1995)) 、ＥＩＴやＬＷＩの実験に関する報告
は固体系ではなされていない。

【００１２】固体系でのＥＩＴやＬＷＩを実現する上
で、原子ガス系と異なり考慮しなければならないポイン
トが幾つかある。

【００１３】まず、ＥＩＴやＬＷＩは、閉じた３準位も
しくは４準位系を基本構成としており、光照射下で電子
が他の準位へ逃げないことが不可欠である。このため、
固体系の電子状態としても、波動関数が局在し、かつ他
の準位への緩和が起こりにくいような準位を選ぶ必要が
あることである。

【００１４】このような条件を満たす準位の候補とし
て、遷移金属や希土類等の不純物、あるいは空孔等の点
欠陥、量子ドットや量子細線等の量子構造などの原子的
な特性を有した物理構造系ともいえる準位が挙げられ
る。

【００１５】第２のポイントは、固体系では一般に光学
遷移のスペクトル幅が広いことである。スペクトル幅を
決める要因としては、遷移に関与する準位が、周りとの
相互作用によりそのエネルギーの値が時間的に揺らぐこ
とにより生じる均一幅、そして、その相互作用の時間的
平均値が個々の準位により異なり、準位自体に分布が生
じることによる不均一幅の二つがある。

【００１６】固体系の中では、前述した物理構造系が比
較的これらの幅が小さいが、それでも原子ガス系と比較
すると、均一幅および不均一幅はともに大きい。ＥＩＴ
やＬＷＩの特性は、周波数に関する共鳴条件により決め
られており、均一幅や不均一幅の大きさは特性に大きな
影響を与えることとなる。

【００１７】このように固体系でＥＩＴやＬＷＩを実現
するには、上述したような点を考慮しなければならな
い。したがって、固体系でＥＩＴやＬＷＩを実現するに
は、原子ガス系と異なるアプローチが必要となる。しか
し、現状では、固体系でＥＩＴやＬＷＩを実現するため
に必要な固体系独自のアプローチは明らかになっていな
い。

【００１８】さらに、固体系の場合、固体系に特有な機
能や特徴およびそれに基づく新しいＥＩＴ、ＬＷＩの応
用が期待されるが、今までのところそのような提案はな
されていない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、原子・分
子レベルでの情報の記録や再生を可能とする記録／再生
方法や記録／再生装置の出現が期待されており、ＳＴ
Ｍ、ＡＦＭ、ＮＳＯＭなどの走査型プローブ技術による
超高密度記録への応用も試みられているが、現状では実
用化レベルのものは実現していない。

【００２０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、一つ一つの原子や分子
の状態を記録単位とした情報の記録やその再生を可能と
する記録／再生方法および記録／再生装置を提供するこ
とにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】

［概要］上記目的を達成するために、本発明に係る記録
／再生方法（請求項１）は、記録媒体として、３準位以
上のエネルギー準位からなるエネルギー準位構造を有す
る物理構造を持つ固体を使用し、前記固体中に含まれる
前記物理構造の個数をＮ、ｉ番目の物理構造の所定の三
つの準位を第１、第２、第３の準位、ｈをプランク定数
として、第１の準位のエネルギーをｈω_i1／２π、第２
の準位のエネルギーをｈω_i2／２π、第３の準位のエネ
ルギーをｈω_i3／２π、｜ω_i3−ω_i1｜をω_i31 、｜ω
_i3−ω_i2｜をω_i32 、｜ω_i2−ω_i1｜をω_i21 としたと
きに、Ｎ個の物理構造における（ω_i31 ，ω_i32 ）の分
布を変化させることにより、前記記録媒体に情報を記録
し、前記（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布または前記ω_i21 の
分布を検出することにより、前記情報を再生することを
特徴とする。

【００２２】ここで、物理構造とは、量子ドットや量子
細線や量子箱などの量子構造、点欠陥などの結晶欠陥、
不純物原子などを意味している。さらに、物理構造の個
数Ｎは、コヒーレント光が照射される部分に含まれる物
理構造の個数であり、被検出物である固体全体に含まれ
る物理構造の個数の場合もあるし、固体の特定の部分に
含まれる物理構造の個数の場合もある。

【００２３】また、分布を変化させるには、例えば、記
録媒体に光や電子線を照射したり、記録媒体に電場や磁
場を印加したり、あるいは記録媒体に圧力を加えること
により行なう。

【００２４】また、本発明に係る他の記録／再生方法
（請求項２）は、上記記録／再生方法（請求項１）にお
いて、前記Ｎ個の物理構造の中でω_i31 の最大値をｍａ
ｘ（ω_i31 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i31 ）、前記Ｎ個の
物理構造の中でω_i32 の最大値をｍａｘ（ω_i32 ）、最
小値をｍｉｎ（ω_i32 ）、第１のコヒーレント光の角周
波数をω_p 、第２のコヒーレント光の角周波数をω_c と
したときに、ｍｉｎ（ω_i31 ）＜ω_p ＜ｍａｘ
（ω_i31 ）、ｍｉｎ（ω_i32 ）＜ω_c ＜ｍａｘ
（ω_i32 ）の条件を満たす前記第１、前記第２のコヒー
レント光を前記記録媒体に照射し、前記記録媒体中にお
ける前記第１のコヒーレント光の吸収、および前記第１
のコヒーレント光の吸収を介して生ずる前記記録媒体の
蛍光の少なくとも一方を、複数の（ω_p ，ω_c ）組みに
ついて計測することにより、前記記録媒体に記録された
情報を再生することを特徴とする。

【００２５】また、本発明に係る他の記録／再生方法
（請求項３）は、上記記録／再生方法（請求項１）にお
いて、前記Ｎ個の物理構造の中でω_i31 の最大値をｍａ
ｘ（ω_i31 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i31 ）、前記Ｎ個の
物理構造の中でω_i32 の最大値をｍａｘ（ω_i32 ）、最
小値をｍｉｎ（ω_i32 ）、第１のコヒーレント光の角周
波数をω_p 、第２のコヒーレント光の角周波数をω_c 、
ω_p −ω_c をΔω、Δωが一定、かつｍｉｎ（ω_i31 ）
＜ω_p ＜ｍａｘ（ω_i31 ）、ｍｉｎ（ω_i32 ）＜ω_c ＜
ｍａｘ（ω_i32 ）の条件を満たす前記第１、前記第２の
コヒーレント光を前記記録媒体に照射した場合の前記記
録媒体中における前記第１のコヒーレント光の吸収をＩ
_ab（ω_p ；ω_c ）、前記第１のコヒーレント光の吸収を
介して生ずる前記記録媒体の蛍光をＩ_lu（ω_p ；ω_c ）
としたときに、Ｉ_ab（Δω）＝∫Ｉ_ab（ω_p ；ω_p −Δ
ω）ｄω_p およびＩ_lu（Δω）＝∫Ｉ_lu（ω_p ；ω_p −
Δω）ｄω_p の少なくとも一方を複数の異なるΔωにつ
いて求めることにより、前記記録媒体に記録された情報
を再生することを特徴とする。

【００２６】また、本発明に係る他の記録／再生方法
（請求項４）は、上記記録／再生方法（請求項１）にお
いて、前記固体が、その準位に電子が励起されると構造
の変化を引き起こす第４の準位を有し、この第４の準位
のエネルギーをｈω_i4／２π、ω_i4−ω_i1｜をω_i41 、
｜ω_i4−ω_i2｜をω_i42 ，｜ω_i4−ω_i3｜をω_i43 、前
記Ｎ個の物理構造の中でω_i41 の最大値をｍａｘ（ω
_i41 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i41 ）、前記Ｎ個の物理構
造の中でω_i42 の最大値をｍａｘ（ω_i42 ）、最小値を
ｍｉｎ（ω_i42 ）、前記Ｎ個の物理構造の中でω_i43 の
最大値をｍａｘ（ω_i43 ）、最小値をｍｉｎ
（ω_i43 ）、第１のコヒーレント光のラビ周波数を
Ω_p、第２のコヒーレント光のラビ周波数をΩ_c とした
ときに、Ω_p ＜Ω_c の場合には、前記記録媒体に、前記
第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍｉｎ（ω
_i41 ）より大きくｍａｘ（ω_i41 ）より小さい角周波
数、またはｍｉｎ（ω_i43）よりも大きくｍａｘ（ω
_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコヒーレン
ト光を照射し、Ω_p ＞Ω_c の場合には、前記記録媒体
に、前記第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍｉ
ｎ（ω_i42 ）よりも大きくｍａｘ（ω_i42 ）よりも小さ
い角周波数、またはｍｉｎ（ω_i43 ）よりも大きくｍａ
ｘ（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコヒ
ーレント光を照射することにより、前記記録媒体に情報
を記録することを特徴とする。

【００２７】ここで、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布、ひい
てはω_i21 の分布を効率良く変化させるためには、第
１、第２、第３のコヒーレント光の照射と同時に、電場
や磁場の印加を同時に行なうと良い。

【００２８】なお、情報の再生は以下のように行なって
も良い。

【００２９】ｍｉｎ（ε_i31 ）＜ｈω_p ／２π＜ｍａｘ
（ε_i31 ）の条件で、記録媒体に第１のコヒーレント光
のみを照射したときの該第１のコヒーレント光の吸収と
記録媒体に第１および第２のコヒーレント光を照射した
ときの該第１のコヒーレント光の吸収との吸収差、およ
び記録媒体に第１のコヒーレント光のみを照射したとき
の該第１のコヒーレント光の吸収を介して生ずる記録媒
体の蛍光と記録媒体に第１および第２のコヒーレント光
を照射したときの該第１のコヒーレント光の吸収を介し
て生ずる記録媒体の蛍光との蛍光差の少なくとも一方
を、複数の（ω_p，ω_c ）組みについて計測することに
より行なう。

【００３０】ここで、複数の（ω_p ，ω_c ）組み中、ω
_c の差の絶対値が、第１の準位と第３の準位との間の遷
移に関する均一幅以下である二つの（ω_p ，ω_c ）組み
が存在することが好ましい。

【００３１】また、本発明に係る記録／再生装置（請求
項５）は、記録媒体としての、３準位以上のエネルギー
準位からなるエネルギー準位構造を有する固体と、前記
記録媒体に第１および第２のコヒーレント光を照射する
光学系とを備えており、前記光学系は、前記固体中に含
まれる前記物理構造の個数をＮ、ｉ番目の物理構造の所
定の三つの準位を第１、第２、第３の準位、ｈをプラン
ク定数として、前記第１の準位のエネルギーをｈω_i1／
２π、第２の準位のエネルギーをｈω_i2／２π、前記第
３の準位のエネルギーをｈω_i3／２π、｜ω_i3−ω_i1｜
をω_i31 、｜ω_i3−ω_i2｜をω_i32 、前記Ｎ個の物理構
造の中でω_i31 の最大値をｍａｘ（ω_{i3 1} ）、前記Ｎ個
の物理構造の中でω_i32 の最小値をｍｉｎ（ω_i32 ）、
第１のコヒーレント光の角周波数をω_p 、第１のコヒー
レント光の角周波数をω_c としたときに、ｍｉｎ（ω
_i31 ）＜ω_p ＜ｍａｘ（ω_i31 ）およびｍｉｎ
（ω_i32 ）＜ω_c ＜ｍａｘ（ω_i32 ）の条件を満たす範
囲内で、前記第１および第２のコヒーレント光の角周波
数を変化させる手段を有することを特徴とする。

【００３２】ここで、物理構造とは、量子ドットや量子
細線や量子箱などの量子構造、点欠陥などの結晶欠陥、
不純物原子などを意味している。

【００３３】また、本発明に係る他の記録／再生装置
（請求項６）は、上記記録／再生装置（請求項５）にお
いて、ω_p −ω_c をΔωとしたとき、前記光学系は、Δ
ωが一定の条件で第１および第２のコヒーレント光の角
周波数を変化させる手段を有することを特徴とする。

【００３４】ここで、物理構造の個数Ｎは、コヒーレン
ト光が照射される部分に含まれる物理構造の個数であ
り、被検出物である固体全体に含まれる物理構造の個数
の場合もあるし、固体の特定の部分に含まれる物理構造
の個数の場合もある。

【００３５】また、本発明に係る他の記録／再生装置
（請求項７）は、上記記録／再生装置（請求項５）にお
いて、前記固体が、その準位に電子が励起されると構造
の変化を引き起こす第４の準位を有し、前記光学系が、
前記第４の準位のエネルギーをｈω_i4／２π、ω_i4−ω
_i1｜をω_i41 、｜ω_i4−ω_i2｜をω_i42 ，｜ω_i4−ω_i3
｜をω_i43 、前記Ｎ個の物理構造の中でω_i41 の最大値
をｍａｘ（ω_i41 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i41 ）、前記
Ｎ個の物理構造の中でω_i42 の最大値をｍａｘ
（ω_i42 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i42 ）、前記Ｎ個の物
理構造の中でω_i43 の最大値をｍａｘ（ω_i43 ）、最小
値をｍｉｎ（ω_i43 ）、第１のコヒーレント光のラビ周
波数をΩ_p 、第２のコヒーレント光のラビ周波数をΩ_c
としたときに、Ω_p＜Ω_c の場合には、前記記録媒体
に、前記第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍｉ
ｎ（ω_i41 ）より大きくｍａｘ（ω_i41 ）より小さい角
周波数、またはｍｉｎ（ω_i43 ）よりも大きくｍａｘ
（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコヒー
レント光を照射し、Ω_p ＞Ω_c の場合には、前記記録媒
体に、前記第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍ
ｉｎ（ω_i42 ）よりも大きくｍａｘ（ω_i42 ）よりも小
さい角周波数、またはｍｉｎ（ω_i43 ）よりも大きくｍ
ａｘ（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコ
ヒーレント光を照射する手段を有することを特徴とす
る。

【００３６】また、本発明に係る他の記録／再生装置
（請求項８）は、上記記録／再生装置（請求項５〜請求
項７）において、前記光学系が、前記記録媒体中におけ
る前記第１のコヒーレント光の吸収、および前記第１の
コヒーレント光の吸収を介して生じる前記記録媒体の蛍
光の少なくとも一方を計測する手段を有することを特徴
とする。

【００３７】また、本発明に係る他の記録／再生装置
（請求項８）は、上記記録／再生装置（請求項５〜請求
項７）において、｜ω_i2−ω_i1｜をω_i21 としたとき
に、Ｎ個の物理構造における（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布
を変化させて前記記録媒体に情報を記録し、前記（ω
_i31 ，ω_i32 ）の分布または前記ω_i21 の分布を検出し
て前記情報を再生することを特徴とする。

【００３８】ラビ周波数をΩ_p 、第２のコヒーレント光
のラビ周波数をΩ_c としたときに、Ω_p ＜Ω_c の場合に
は、前記第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍｉ
ｎ（ω_i41 ）より大きくｍａｘ（ω_i41 ）より小さい角
周波数、またはｍｉｎ（ω_i43）よりも大きくｍａｘ
（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコヒー
レント光を前記記録媒体に照射し、Ω_p ＞Ω_c の場合に
は、前記第１、前記第２のコヒーレント光、およびｍｉ
ｎ（ω_i42 ）よりも大きくｍａｘ（ω_i42 ）よりも小さ
い角周波数、またはｍｉｎ（ω_i43 ）よりも大きくｍａ
ｘ（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を有する第３のコヒ
ーレント光を前記記録媒体に照射する光照射手段からな
ることを特徴とする。

【００３９】また、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布、ひいて
はω_i21 の分布を効率良く変化させるためには、第１、
第２、第３のコヒーレント光の照射と同時に、電場や磁
場の印加を同時に行なうと良い。

【００４０】さらに、本発明において、第２のコヒーレ
ント光の線幅をδω_c 、第１の準位と第３の準位との間
の遷移に関する均一幅をω_homo31としたときに、δω_c
≦ω_homo31の条件を満たすことが望ましい。

【００４１】［作用］本発明によれば、ＥＩＴ現象の持
つ極めて高い周波数分解能を利用するという全く新しい
記録／再生原理を採用することにより、一つ一つの原子
や分子の状態を記録単位とした記録／再生を実現できる
ようにになる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態（実施形態）を説明する。

【００４３】（第１の実施形態）以下の説明では、第１
の準位、第２の準位、第３の準位（状態ベクトル）をそ
れぞれ｜ｉ１＞、｜ｉ２＞、｜ｉ３＞と表記する。

【００４４】３準位と光の関係に関しては、図１に示す
ように、４通りの励起型（Energy Scheme ）が存在する
が、以下、図１（ａ）に示すΛ型と呼ばれる励起型を例
として説明する。Λ型の場合には、エネルギーの低い順
に｜ｉ１＞（｜１＞），｜ｉ２＞（｜２＞），｜ｉ３＞
（｜３＞）となる。

【００４５】なお、図１（ｂ）に示されるＶ型の場合に
は、Λ型の場合とは逆に、三つの準位を、エネルギーの
高い順に｜ｉ１＞（｜１＞），｜ｉ２＞（｜２＞），｜
ｉ３＞（｜３＞）とすることにより、Λ型の場合と同様
な議論が成り立つ。

【００４６】また、Ξ励起型の場合には、図１（ｃ）に
示すように、三つの準位を、エネルギーの高い方から順
に｜ｉ１＞（｜１＞），｜ｉ３＞（｜３＞），｜ｉ２＞
（｜２＞）とするか、もしくは図１（ｄ）に示すよう
に、エネルギーの低い方から順に｜ｉ１＞（｜１＞）、
｜ｉ３＞（｜３＞），｜ｉ２＞（｜２＞）とすることに
より、Λ型の場合と同様な議論が成り立つ。

【００４７】まず、物理構造の個数が一つのＥＩＴ特性
について説明する。

【００４８】ＥＩＴは、単一物理構造に関する三つの準
位と準位を結ぶ２本のレーザー光とから構成される。Λ
型では、｜ｉ１＞→｜ｉ３＞、｜ｉ２＞→｜３＞は許容
遷移であるが、｜１＞→｜２＞は禁止遷移であるような
三つの準位を選ぶ。

【００４９】なお、基底状態である｜１＞と｜３＞を結
ぶ付ける光をプローブ光、また、上の二つの準位である
｜２＞と｜３＞を結び付ける光をカップリング光と呼
ぶ。

【００５０】また、プローブ光の周波数ω_p と｜１＞→
｜３＞準位間のエネルギー差に相当する共鳴周波数２π
・ε₃₁／ｈとの周波数差をΔω_p 、カップリング光の周
波数ω_c と｜２＞→｜３＞準位間のエネルギー差に相当
する共鳴周波数２π・ε₂₁／ｈとの周波数差をΔω_c と
する。

【００５１】また、各々の強度は次式で定義されるラビ
（Rabe）周波数Ωｃ，Ωｐで表現する。

【００５２】 Ωｃ＝２π＜３｜μ・Ｅ｜２＞／ｈ （１₁ ） Ωｐ＝２π＜３｜μ・Ｅ｜１＞／ｈ （１₂ ） ただし、μはダイポールモーメントに係る演算子、Ｅは
電場に係る演算子である。

【００５３】次に次式で示されるような下の二つの準位
を各々のラビ周波数でたすきがけをして線形結合をとっ
た状態を考える。

【００５４】 *+＞＝（Ωｃ｜１＞＋Ωｐ｜２＞）／（Ωｃ² ＋Ωｐ² ）^1/2 （２₁ ） *-＞＝（Ωｃ｜１＞−Ωｐ｜２＞）／（Ωｃ² ＋Ωｐ² ）^1/2 （２₂ ） ここで、二つのレーザー光のディチューニング（detuni
ng）が等しい場合、つまり、Δω_c ＝Δω_p の場合に
は、３準位系に関するポピュレーション（population）
の時間変化を考えると、*-＞のポピュレーションは増え
こそすれ減ることはないことが容易に示される。

【００５５】したがって、定常状態では*-＞準位を占め
る確率は１となる。これがポピュレーション・トラッピ
ング（Population Trapping ）と呼ばれる現象である。
このとき、*-＞と｜３＞との間の遷移双極子モーメント
に関しては、 ＜３｜μ・Ｅ｜−＞＝（ｈ／２π）（Ωｃ・Ωｐ−Ωｐ・Ωｃ） （３） ／（Ωｃ² ＋Ωｐ² ）^1/2 ） ＝０ と厳密に０となり、吸収が起きなくなる。これがＥＩＴ
である。吸収が起きなくなる物理的起源としては、｜−
＞においては｜１＞→｜３＞と｜２＞→｜３＞の遷移が
干渉効果によりキャンセルすると考えれば良い。

【００５６】式（２₁ ），（２₂ ）より明らかなよう
に、トラップ（trap）される先の準位である｜−＞は、
｜１＞と｜２＞について、ラビ周波数、つまり、光強度
の比により構成されている。したがって、光強度を変え
ることにより、｜−＞の性質を変えることができる。

【００５７】Ωｃ＞＞Ωｐの場合には、｜−＞〜｜１
＞、つまり、基底状態に近い状態にトラップされる。逆
に、Ωｃ＜＜Ωｐの場合には、下の励起状態｜２＞に近
い状態にトラップされる。

【００５８】ＥＩＴが起きているときの｜１＞から｜３
＞への吸収スペクトルの形状は、図２に示すように、吸
収スペクトルには、Δω_p ＝Δω_c という条件を満たす
ω_pの位置に、吸収の穴、つまり、透明領域が生ずる。

【００５９】Δω_c ＝０の場合には、図２（ａ）に示さ
れるように、Δω_p ＝０、つまり、吸収スペクトルの中
心に穴ができる。

【００６０】Δω_c ≠０の場合には、図２（ｂ）に示さ
れるように、吸収の裾の領域に穴が生ずる。

【００６１】穴の幅は、カップリング光のラビ周波数Ω
ｃにほぼ等しい。したがって、穴の幅はカップリング光
の強度を変えることにより制御できる。

【００６２】次に物理構造が複数の場合（Ｎ個の場合）
のＥＩＴ特性について説明する。

【００６３】前述したように、固体系では均一幅や不均
一幅が原子ガス系より広い。このため、固体系のスペク
トルは、均一幅により広がった個々の物理構造のスペク
トルを、その中心位置を分布させて重なり合わせた、非
常に幅の広いスペクトルとなる。このような状況は、｜
１＞→｜３＞の遷移だけでなく、｜２＞→｜３＞の遷移
についても同様である。

【００６４】したがって、原子ガス系で行なわれている
ＥＩＴ実験と同様に、ω_c を固定させた状態で観測した
ＥＩＴ信号は、（ε_i31 ，ε_i32 ）分布のために、ディ
チューニング（detuning）が等しいというＥＩＴ条件に
合う物理構造の数は少なくなり、図３に示されるような
極めて小さい信号となる。

【００６５】そればかりでなく、系全体のＥＩＴ特性に
対する物理構造一個の寄与がどこに現れるかなど、その
特徴もあまり明瞭ではない。したがって、これまでのと
ころ、ω_p 軸上でのω_p の吸収特性に現れる各物理構造
のＥＩＴ特性は、検出が難しいだけでなく、それを制御
する方法も明確でなく、何らかの応用を考えていくこと
は困難と考えられる。

【００６６】本発明の単一物理構造（分子・原子）レベ
ルでの記録・再生の根幹となる原理は、（ω_p ，ω_c ）
平面上でのω_p の吸収特性変化を考えることである。こ
れにより、以下に述べるように、物理構造のＥＩＴ特性
を検出するだけでなく、個々の物理構造のＥＩＴ特性
（ε_i31 ，ε_i32 ）分布を変えることも可能となり、単
一物理構造レベルでの記録・再生が可能となる。

【００６７】まず、物理構造一個に関して考える。｜１
＞→｜３＞へのω_p の吸収について、カップリング光の
周波数ω_c を変化させた場合の変化分を（ω_p ，ω_c ）
平面上で考える。

【００６８】図４は、Ωｐ＜Ωｃ＜（均一幅）という条
件での特性である。スペクトルに現れる現象自体は、極
めて単純である。図４（ａ）に示されるように、当然の
ことながら、ω_c ＝const.の平面で切ると物理構造一個
の吸収スペクトルとなる。

【００６９】ＥＩＴが起きる条件はΔω_p ＝Δω_c であ
り、（ω_p ＝ω₃₁＝２πε₃₁／ｈ、ω_c ＝ω₃₂＝２πε
₃₂／ｈ）を中心としたω_p 軸と４５度の角度をなす線上
で起きる。

【００７０】図４（ｂ）は、その４５度の方向からスペ
クトルを見た様子であり、カップリング光のラビ周波数
に相当する幅の狭い穴が開いているのが分かる。

【００７１】この穴の部分だけを抜き出すと、図４
（ｃ）に示すように、丁度単一物理構造の吸収スペクト
ルを４５度回転させたもので、しかも、厚みがラビ周波
数程度の薄い板状スペクトルとなることが分かる。

【００７２】次に物理構造が複数個の場合を考える。各
物理構造がＥＩＴにより生ずる薄い板状の吸収の穴は、
（ω_p ，ω_c ）平面上で、各物理構造の準位間エネルギ
ーに対応した、（ω_i31 (i) ，ω_i32 (i) ）という点を
中心として生ずる。

【００７３】固体系では、不均一幅が広く、ω_i31 (i)
とω_i32 (i) は各々ω_p 軸、ω_c 軸上で分散している。
このため、ラビ周波数を小さくして各板の厚みを薄くす
れば、図５に示すように、個々の物理構造の寄与は（ω
_p ，ω_c ）平面上で完全に分離することが可能となる。

【００７４】このように、（ω_p ，ω_c ）平面上でのω
_p の吸収特性変化を考えることにより、各物理構造に起
因した吸収の穴は、各物理構造毎に分離して現れ、しか
も、その中心位置は（ω_i31 (i) ，ω_i32 (i) ）という
点になる。

【００７５】したがって、（ω_p ，ω_c ）平面上におけ
る系全体のＥＩＴ信号を観測し、吸収に現れる板状の穴
がどこに現れるかを調べることにより、各物理構造のエ
ネルギーε_i31 ，ε_i32 の位置が分かることになる。

【００７６】よって、Ｎ個の物理構造における
（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を例えばレーザ照射により変
化させ、記録媒体に情報を記録した場合において、上記
方法により、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を検出すれば、
情報の再生を行なうことができる。

【００７７】ここで、図４、図５に示したような、（ω
_p ，ω_c ）平面上でのω_p の吸収特性を検出するために
は、複数のω_c に関して、ω_p の吸収を測定することが
不可欠である。すなわち、複数の（ω_p ，ω_c ）組みに
ついて吸収特性を計測することにより、記録媒体に記録
された情報を再生することが好ましい。

【００７８】この理由は、単一のω_c ＝ω_c ⁰ に関して
ω_p の吸収を測定したときには、図４、図５に示したよ
うな吸収特性を、ω_c ＝ω_c ⁰ （＝const.）という平面
で切った断面の形状を有したスペクトルとなり、
ε_i31 ，ε_i32 というエネルギーが広範囲に分布する物
理構造の中で、２πε_i32 〜ｈω_c ⁰ という関係を満た
す物理構造についてしか吸収の穴を検出する可能性がな
いからである。

【００７９】さらに、たとえ、２πε_i32 〜ｈω_c ⁰ と
いう関係を満たしていても、ω_c ＝ω_c ⁰ 平面上に吸収
穴の極値が存在しなければ、吸収穴に対応した信号はき
わめて弱く穴の位置の同定が困難となる。

【００８０】設定したω_c ⁰ の値に関して、ω_c ＝ω_c
⁰ 上に吸収穴の極値を含むことは確率的にも希である。
このことからも、単一のω_c ではなく、複数のω_c につ
いて、ω_p の吸収を測定することが、エネルギー的に分
布する物理構造集団に対し、個々の物理構造に起因した
吸収の穴を検出するために不可欠の要素であることが分
かる。

【００８１】図４、図５に示された吸収の穴は、単一物
理構造の吸収スペクトルを４５度回転させたものである
ので、長手方向、つまり、ω_c ＝ω_p ＋const.に平行な
方向に関する幅は、単一物理構造スペクトルの均一幅程
度である。

【００８２】このため、各吸収の穴を検出するために
は、ω_p に対応するコヒーレント光の線幅だけでなく、
ω_c に対応するコヒーレント光の線幅も、均一幅と同程
度もしくはそれ以下であることが望ましい。

【００８３】また、測定時のω_p の間隔を均一幅と同程
度もしくはそれ以下にするだけでなく、複数のω_c に関
しその各々の間隔も均一幅と同程度もしくはそれ以下に
することが望ましい。

【００８４】（第２の実施形態）（ω_p ，ω_c ）平面に
おいて、ω_p に関する吸収の穴を個々検出することとと
もに、次のような吸収の積分強度を検出することも、本
発明における記録媒体に記録した情報の再生として重要
な手段である。今、（ω_p −ω_c ）＝Δωの値が一定と
いう条件下での、 Ｉ_ab（Δω）＝∫Ｉ_ab（ω_p ；ω_p −Δω）ｄω_p という積分を考える。

【００８５】まず、物理構造一個の場合の特性を説明す
る。このＩ_ab（Δω）は、（ω_p ，ω_c ）平面におい
て、ω_p 軸と４５度をなす方向にＩ_ab（ω_p ；ω_c ）を
積分したものである。

【００８６】図６にＩ_ab（Δω）の分布を示す。図４
（ｂ）の穴に対応した幅Ω_c の狭い穴が、Δω＝ω₃₁−
ω₃₂＝ω₂₁）の近傍にあり、その他の領域では一定値を
とることが分かる。この一定値は、一物理構造の吸収の
積分強度という、物理構造に固有の物理量、Ｉ₀ ＝∫Ｉ
⁰ _ab（ω_p ）ｄω_p と一致する。

【００８７】図７に温度を変えたときのＩ_ab（ω_p ；ω
_c ）およびΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）の変化の様子を示す。
図７から、温度上昇とともに、Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）およ
びΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）は全体に４５度方向に伸びる
が、Ｉ_ab（Δω）は全く変化しないことが分かる。

【００８８】図８（ａ）、図８（ｂ）に、それぞれ、物
理構造が複数個の場合のＩ_ab（Δω）の分布、ΔＩ
_ab（Δω）の分布を示す。Ｉ_ab（Δω）には、ＮＩ₀ を
ベースラインとして、そこからＩ₀ の整数倍の深さおよ
び幅Ω_c をもつ穴が生じる。図８（ｂ）のΔＩ_ab（Δ
ω）の分布は、穴の部分だけを抽出した符号を逆転させ
たものに対応する。

【００８９】これらの棒状のスペクトルの高さや深さを
Ｉ₀ で割って得られる整数値は、Δω軸上において、ω
₂₁の値がそのΔωに等しいような物理構造の個数を意味
している。この場合にも、Ｉ_ab（Δω）およびΔＩ
_ab（Δω）が温度に依存しないことは言うまでもない。

【００９０】このようなことから、Ｉ_ab（Δω）やΔＩ
_ab（Δω）を計測し、それを記録媒体に記録した情報の
再生に用いれば、温度に依存しない、極めて安定な情報
の再生を行なえるようになる。

【００９１】また、Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）あるいはΔＩ_ab
（ω_p ；ω_c ）を情報の再生として用いる場合には、
（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布について単一物理構造レベル
での再生が行なえるのに対して、Ｉ_ab（Δω）やΔＩ_ab
（Δω）を情報の再生として用いる場合には、ω_i21 の
分布を単一物理構造レベルで再生することが可能とな
る。

【００９２】なお、吸収だけでなく、発光に関しても Ｉ_lu（Δω）＝∫Ｉ_lu（ω_p ；ω_p −Δω）ｄω_p もしくは Ｉ_lu（Δω）＝∫｛Ｉ⁰ _lu（ω_p ）−Ｉ_lu（ω_p ；ω_p
−Δω）｝ｄω_p を計測して情報の再生を行なう場合にも同様な作用効果
がある。

【００９３】（第３の実施形態）次に情報の記録につい
て説明する。

【００９４】本発明では、（ω_p ，ω_c ）平面における
物理構造のエネルギー準位分布を変えることにより、記
録媒体に情報を記録する。

【００９５】エネルギー準位分布を変えるためには、例
えば、記録媒体に光や電子線を照射したり、記録媒体に
電場や磁場を印加したり、あるいは記録媒体に圧力を加
えることにより、物理構造集団の一部を励起して、その
エネルギー準位を変化させてやれば良い。

【００９６】特に、単一物理構造レベル（分子・原子レ
ベル）での情報の記録を行なうために、本発明では、前
述したＰｏｐｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｐｐｉｎｇを利用
し、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布あるいはω_i21 の分布を
単一物理構造レベルで変換する。

【００９７】具体的には、再生の場合と同様に、角周波
数ω_p ，ω_c 、ラビ周波数Ω_p ，Ω_c の第１、第２のコ
ヒーレント光を例えばレーザにより同時に記録媒体に照
射して、ある物理構造をポピュレーショントラップさせ
た状態で、更に、電子が励起されると構造変化を起こし
たり、あるいは電子がその準位からイオン化したりする
準位、｜ｉ４＞へ励起するための、角周波数ω_exの第３
のコヒーレント光も例えばレーザにより照射する。

【００９８】このような手法により、どのような物理構
造が状態を変えるかを図を用いて説明する。（ω_p ，ω
_c ）平面において、第１、第２のコヒーレント光の照射
によるポピュレーショントラップは、図９に示すよう
に、点（ω_p ，ω_c ）を中心とした、４５度の線上に
（ω_i31 ，ω_i32 ）を有する物理構造が起こす。

【００９９】ここで、 Ω_p ＜Ω_c の場合には、物理構造は｜ｉ１＞という状態にトラップ
されることになる。したがって、図１０に示すような、
｜ｉ１＞と｜ｉ４＞との間の遷移を引き起こすような角
周波数ω_exの第３のコヒーレント光の照射により、 ω_ex＝ω_i41 を満たす物理構造は、選択的に｜ｉ４＞へと励起され、
イオン化や構造変化を起こす。そして、角周波数ω_exが
異なる複数の第３のコヒーレント光を照射することによ
り、図１１に示すように、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布に
穴を開けることができる。

【０１００】また、Ω_p ＞Ω_c の場合には、物理構造は
｜ｉ２＞という状態にトラップされることになる。した
がって、図１２に示すような、｜ｉ２＞と｜ｉ４＞との
間の遷移を引き起こすような角周波数ω_exの第３のコヒ
ーレント光Ｌの照射により、 ω_ex＝ω_i24 を満たす物理構造は、選択的に｜ｉ４＞へと励起され、
イオン化や構造変化を起こす。そして、この場合にも、
角周波数ω_exが異なる複数の第３のコヒーレント光を照
射することにより、図１１の場合と同様、（ω_i31 ，ω
_i32 ）の分布に穴を開けることができる。

【０１０１】なお、ポピュレーショントラップを起こし
ていない物理構造に対しても選択的に状態変化を起こす
ことも可能である。

【０１０２】図１３に、第１、第２のコヒーレント光の
照射下において、ポピュレーショントラップを起こさ
ず、かつ第１のコヒーレント光を吸収して、｜ｉ３＞へ
と励起される物理構造の分布を示す。

【０１０３】したがって、図１４に示すような、｜ｉ３
＞と｜ｉ４＞との間の遷移を引き起こすような角周波数
ω_exの第３のコヒーレント光の照射により、 ω_ex＝ω_i34 を満たす物理構造は、選択的に｜ｉ４＞へと励起され、
イオン化や構造変化を起こす。そして、この場合にも、
好ましくは角周波数ω_exが異なる複数の第３のコヒーレ
ント光を照射することにより、図１１の場合と同様、
（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布に穴を開けることができる。

【０１０４】（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を広範囲にわた
って変えて情報の記録を行なう場合には、複数の
（ω_p ，ω_c ）の値に対して同様な操作を行なえば良
い。

【０１０５】また、第１、第２、第３のコヒーレント光
の照射とともに、電圧や磁場の印加を同時に行なうこと
により、各物理構造のエネルギー準位が変わり、
ω_i31 ，ω_i32 ，ω_i41 等の値が変わる。

【０１０６】したがって、（ω_p ，ω_c ）の値を変えな
くても、（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を変えることが可能
となり、これにより、情報の記録を効率よく行なうこと
ができる。

【０１０７】（第４の実施形態）本実施形態では、不純
物としてＥｕを０．１モル％含むＹＡＧ結晶を記録媒体
として使用する。

【０１０８】図１５に、Ｅｕのエネルギー準位を示す。
Ｅｕの基底状態は ⁷Ｆ₀ で、 ⁷Ｆ₀から１８９５０ｃｍ
^-1高エネルギー側に ⁵Ｄ₁ という励起状態があり、 ⁷Ｆ
₀ との間は強い光学遷移を起こす。

【０１０９】また、 ⁷Ｆ₀ から４６０ｃｍ^-1高エネルギ
ー側に ⁷Ｆ₁ という励起状態があり、 ⁵Ｄ₁ との間に強
い光学遷移を起こす。さらに、 ⁷Ｆ₀ から３６０００ｃ
ｍ^-1〜４２０００ｃｍ^-1高エネルギー側付近に電荷移動
状態が連続的に存在し、そこに電子が励起されたＥｕ原
子は＋３価から＋２価へと価数を変える。

【０１１０】この記録媒体を、可視域が透明な光学窓を
有した温度可変のクライオスタットに入れ、液体ヘリウ
ムによる冷却により、試料温度を４Ｋに保つ。その状態
で、アルゴンイオンレーザーで励起する二本のリング色
素レーザーを記録媒体に照射する。二本のリング色素レ
ーザーを駆動するレーザー色素としては、ともにチュー
ニングレンジが１７２４０〜１９２３０ｃｍ^-1であるク
マリンを用いる。

【０１１１】ここでは、リング色素レーザーの発振線幅
は、５００ｋＨｚ＝０．００００１７ｃｍ^-1となるよう
に調整する。また、リング色素レーザーのうち一つ（Ｌ
１）は、その発振周波数ω_p を１８９５０ｃｍ^-1近傍、
もう一つ（Ｌ２）はその発振周波数ω_c を１８４９０ｃ
ｍ^-1近傍を掃引するように調整する。レーザー光強度
は、レーザーＬ１，Ｌ２のラビ周波数がそれぞれ３ＭＨ
ｚ、１７ＭＨｚとなるように設定する。

【０１１２】先ず、記録媒体に情報を記録する前におけ
るＥｕのエネルギー分布の検出を以下のような手法によ
り行なった。すなわち、記録媒体に新しい情報を記録す
る前に記録されている情報の再生を以下のような手法に
より行なった。

【０１１３】まず、レーザーＬ２は照射せず、レーザー
Ｌ１の発振周波数を１８９４５．００００ｃｍ^-1から１
８９５５．００００ｃｍ^-1まで連続的に変化させ、レー
ザーＬ１の吸収スペクトル、Ｉ⁰ _ab（ω_p ）を検出す
る。

【０１１４】次にレーザーＬ２の発振周波数を１８４８
５．００００ｃｍ^-1に固定し、レーザーＬ１の発振周波
数を１８９４５．００００ｃｍ^-1から１８９５５．００
００ｃｍ^-1まで連続的に変化させ、レーザーＬ１の吸収
スペクトル、Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）を検出し、Ｉ⁰ _ab（ω
_p ）との差、ΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）＝Ｉ⁰ _ab（ω_p ）−
Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）を求める。

【０１１５】次にレーザーＬ２の発振周波数を０．００
０２ｃｍ^-1増加させ１８４８５．０００２ｃｍ^-1に固定
し、再度レーザーＬ１の発振周波数を１８９４５．００
００ｃｍ^-1から１８９５５．００００ｃｍ^-1まで連続的
に変化させ、レーザーＬ１の吸収スペクトル、Ｉ_ab（ω
_p ；ω_c ）を検出し、ΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）を求める。

【０１１６】このようにレーザーＬ２の発振周波数を順
次０．０００２ｃｍ^-1ずつ増加させその都度レーザーＬ
１の吸収スペクトルを検出するプロセスを、レーザーＬ
２の発振周波数が１８４９５．００００ｃｍ^-1になるま
で続ける。

【０１１７】図１６は、このようにして得られたΔＩ_ab
（ω_p ；ω_c ）の一部を、レーザーＬ１の発振周波数ω
_p とレーザーＬ２の発振周波数ω_c を二つの座標軸とし
た（ω_p ，ω_c ）平面に図示したものである。図１６か
ら、各擬原子（物理構造）のＥＩＴに伴う吸収の穴が観
測されていることが分かる。

【０１１８】図１７は、Δω＝ω_p −ω_c の値を、１２
ＭＨｚ＝０．０００４ｃｍ^-1毎に設定して、 ΔＩ_ab（Δω）＝∫｛Ｉ⁰ _ab（ω_p ）−Ｉ_ab（ω_p ；ω
_p −Δω）｝ｄω_p という積分強度を、各Δωについて求めたものである。
ΔＩ_ab（Δω）の値は、ある一定値を単位としたその整
数倍になっていることが観測された。

【０１１９】次にこの記録媒体に新しい情報を記録する
場合について説明する。

【０１２０】情報の記録を行なうには、ラビ周波数を各
々１７ＭＨｚ，３ＭＨｚに設定したレーザーＬ１，Ｌ２
を照射するとともに、更にもう一台のリング色素レーザ
ーＬ３（発振周波数ω_ex）を用意し、クマリン色素励起
の出力光をＢＢＯ結晶に照射することにより得られる２
倍波を、記録媒体に照射する。

【０１２１】情報の記録は、以下のような条件で順次行
なった。

【０１２２】（１）ω_p ＝１８９５２．００２０ｃ
ｍ^-1，ω_c ＝１８４８６．００００ｃｍ^-1，ω_ex＝３８
０００〜４００００ｃｍ^-1 （２）ω_p ＝１８９５２．００００ｃｍ^-1，ω_c ＝１８
４８６．００２０ｃｍ^-1，ω_ex＝４００００〜４２００
０ｃｍ^-1 （３）ω_p ＝１８９５２．００００ｃｍ^-1，ω_c ＝１８
４８６．０１２０ｃｍ^-1，ω_ex＝３８０００〜４０００
０ｃｍ^-1 図１８、図１９、図２０は、それぞれ、（１）〜（３）
の各手順の後に、レーザーＬ３の照射を止め、ラビ周波
数を各々３ＭＨｚ，１７ＭＨｚに設定し直したレーザー
Ｌ１，Ｌ２を照射し、ΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）を測定した
結果である。

【０１２３】図１６との比較から分かるように、各物理
構造の吸収の穴の中で、記録に用いたω_p ，ω_c の値と
４５度をなす方向に位置する穴の幾つかが消失している
ことが分かる。また、新たな記録を行なっても、それま
でに記録した情報は変化しないことも分かる。

【０１２４】図２１は、（３）の手順後に、測定したΔ
Ｉ_ab（Δω）の結果である。

【０１２５】図２１から分かるように、Δω＝４６５．
９８８０ｃｍ^-1におけるΔＩ_ab（Δω）の値は５から２
へ、Δω＝４６５．９９８０ｃｍ^-1におけるΔＩ_ab（Δ
ω）の値は５から１へ、さらにΔω＝４６６．００２０
ｃｍ^-1におけるΔＩ_ab（Δω）の値は４から１へと変化
した。

【０１２６】なお、試料温度を室温に上げてから再度こ
のΔＩ_ab（Δω）の測定を行なったところ、図２１と同
じ測定結果が得られ、ΔＩ_ab（Δω）を記録データとす
る、本実施形態の記録方法の温度に対する安定性が確認
された。

【０１２７】（第５の実施形態）第４の実施形態の場合
と同様に、不純物としてＥｕを０．０１モル％含むＹＡ
Ｇ結晶を記録媒体に用いた。ただし、本実施形態では、
ＹＡＧ結晶の二つの側面にＡｕを蒸着し電極を形成して
ある。この電極は外場としての電場を記録媒体に与える
ためのものである。

【０１２８】本実施形態では、以下のようにして記録媒
体に情報を記録する。

【０１２９】すなわち、記録媒体に、角周波数ω_p が１
８９５２．００２０ｃｍ^-1に固定されたレーザーＬ１、
角周波数ω_c が１８４８６．００００ｃｍ^-1に固定され
たレーザーＬ２を照射した状態で、記録媒体に、１分間
で角周波数ω_exが３８０００から４００００ｃｍ^-1まで
掃引されたレーザー３Ｌを照射する。また、電極には、
０Ｖから５Ｖの間を１Ｈｚで三角波掃引した電圧を印加
する。

【０１３０】図２２、図２３は、それぞれ、記録の前後
でのΔＩ_ab（Δω）の変化を示す図である。

【０１３１】第１の実施形態では、Δωの値が、角周波
数ω_p と角周波数ω_c の差に等しいところで、ΔＩ
_ab（Δω）の値が変化し記録が行なわれたが、本実施形
態では、Δω＝４６５．９９８０ｃｍ^-1のところだけで
なく、より幅広い領域でΔＩ_ab（Δω）の値が変化して
いる。

【０１３２】これは、角周波数ω_p ，ω_c の値が固定さ
れていても、電場により各物理構造のエネルギー準位が
変化し、各電場によりポピュレーショントラップの条件
を満たす物理構造が変わり、その結果｜ｉ４＞へと励起
される物理構造が増えたためである。このように電場を
利用することにより、効率的に記録媒体に情報を記録で
きることが確認された。

【０１３３】なお、本実施形態では、外場として電場の
場合について説明したが、磁場、温度、圧力等の他の外
場の場合についても、同様に個々の物理構造の光学スペ
クトル等の変化を検出できる。

【０１３４】（第６の実施形態）本実施形態では、第
４、第５の実施形態の場合と同様に、不純物としてＥｕ
を０．１モル％含むＹＡＧ結晶を記録媒体に用いる。本
実施形態の特徴は、光の吸収ではなく蛍光を計測するこ
とにより記録されている情報の再生を行なうことにあ
る。

【０１３５】本実施形態の記録媒体は、図２４に示すよ
うに、 ⁵Ｄ₁ から約２４１５ｃｍ^-1高エネルギー側に ⁵
Ｄ₂ という励起状態があり、この状態から⁷ Ｆ₀ に電子
が遷移する際に、２１３６０ｃｍ^-1程度の波数の強い蛍
光を示す。

【０１３６】したがって、ポピュレーショントラップさ
れずに、 ⁵Ｄ₁ へ励起されたＥｕ原子に関して、第３の
コヒーレント光として２３００〜２５００ｃｍ^-1近傍の
赤外線を発振するＰｂ_1-x Ｃｄ_x Ｓ、もしくはＰｂＳ
_1-x Ｓｅ_x の半導体レーザーなどを用いて選択的に ⁵Ｄ
₂ へ励起すれば、そこから⁷ Ｆ₀ へ励起する際の蛍光を
検出できる。

【０１３７】ここでは、第１、第２のコヒーレント光
は、第４の実施形態と同一のものを用い、第３のコヒー
レント光としては、特に発振周波数のピーク周波数が２
４１１ｃｍ^-1、ラビ周波数０．２ＭＨｚのＰｂＳ_1-x Ｓ
ｅ_x の半導体レーザーＬ３を用いて、記録媒体に情報を
記録する前におけるＥｕのエネルギー分布の検出を以下
のような手法により行なった。すなわち、記録媒体に新
しい情報を記録する前に記録されている情報の再生を以
下のような手法により行なった。

【０１３８】まず、レーザーＬ２は照射せず、レーザー
Ｌ３は照射した状態で、レーザーＬ１の発振周波数を１
８９４５．００００ｃｍ^-1から１８９５５．００００ｃ
ｍ^-1まで連続的に変化させた時に観測される２１０００
ｃｍ^-1以上の波数の蛍光強度Ｉ⁰ _lu（ω_p ）を、フィル
タとフォトカウンタを用いて検出する。

【０１３９】次にレーザーＬ２の発振周波数を１８４８
５．００００ｃｍ^-1に固定し、レーザーＬ３は照射した
状態で、レーザーＬ１の発振周波数を１８９４５．００
００ｃｍ^-1から１８９５５．００００ｃｍ^-1まで連続的
に変化させた時に観測される２１０００ｃｍ^-1以上の波
数の蛍光強度Ｉ_lu（ω_p ；ω_c ）を検出し、蛍光強度Ｉ
⁰ _lu（ω_p ）との差、ΔＩ_lu（ω_p ；ω_c ）＝Ｉ
⁰ _lu（ω_p ）−Ｉ_lu（ω_p ；ω_c ）を求める。

【０１４０】次にレーザーＬ２の発振周波数を０．００
０２ｃｍ^-1増加させ、１８４８５．０００２ｃｍ^-1に固
定し、レーザーＬ３は照射した状態で、レーザーＬ１の
発振周波数を１８９４５．００００ｃｍ^-1から１８９５
５．００００ｃｍ^-1まで連続的に変化させた時に観測さ
れる２１０００ｃｍ^-1以上の波数のＩ_lu（ω_p ；ω_c）
を検出し、ΔＩ_lu（ω_p ；ω_c ）を求める。

【０１４１】このように、レーザーＬ２の発振周波数を
順次０．０００２ｃｍ^-1増加させ、その都度発光強度Ｉ
_lu（ω_p ；ω_c ）を検出し、ΔＩ_lu（ω_p ；ω_c ）を求
めるプロセスを、レーザーＬ２の発振周波数が１８４９
５．００００ｃｍ^-1になるまで続ける。

【０１４２】図２５は、このようにして得られたΔＩ_lu
（ω_p ；ω_c ）の一部を、レーザーＬ１の発振周波数ω
_p とレーザーＬ２の発振周波数ω_c を二つの座標軸とし
た（ω_p ，ω_c ）平面に図示したものである。図１６と
同様に、各擬原子（物理構造）のＥＩＴに伴う蛍光の穴
が観測されていることが分かる。

【０１４３】ただし、図１６との違いは、穴の個数が少
ないことである。これは、レーザーＬ３の線幅が、 ⁵Ｄ
₁ から ⁵Ｄ₂ への遷移の不均一幅よりも狭く、 ⁵Ｄ₁ へ
励起されているＥｕ原子の全てを ⁵Ｄ₂ へ励起している
わけではないことに起因する。

【０１４４】さらに、ＰｂＳ_1-x Ｓｅ_x 半導体レーザー
Ｌ３に流す駆動電流を増加させて発振周波数を２４１３
ｃｍ^-1に変えて、上記方法と同様にΔＩ_lu（ω_p ；
ω_c ）を求めた結果を図２６に示す。

【０１４５】（ω_p ，ω_c ）平面の領域に関しては図２
５と同じであるが、図２５とは異なった擬原子（物理構
造）のＥＩＴに伴う蛍光の穴が観測されていることが明
確に分かる。

【０１４６】このようにレーザーＬ３に流す駆動電流を
変えて発振周波数を変化させることで、 ⁵Ｄ₁ から ⁵Ｄ
₂ への遷移の不均一幅の範囲を全て走査すれば、全ての
Ｅｕ原子に関するＥＩＴ信号（情報）を蛍光により観測
（再生）できるようになる。 （第７の実施形態）ここでは、本発明の記録／再生装置
を用いて、記録媒体に記録された情報を再生する方法
と、新しい情報を記録する方法について具体的に説明す
る。

【０１４７】図２７は、本実施形態における記録／再生
装置を模式的に示す図である。情報の再生においては、
２台のリング色素レーザー１１，１２からの出力光を記
録媒体１３に照射する。

【０１４８】レーザー１１の出力光は、記録媒体１３を
透過した後に、出力検出用フォトマルチプライア１４に
入力される。フォトマルチプライア１４の出力Ｉ^S _PM1
（ω_p ）は、アナログ信号であるので、ＡＤコンバータ
１５によりデジタル信号に変換してから、データ制御用
パーソナルコンピュータ１６に入力させる。

【０１４９】ここで、記録媒体１３への入射光強度を換
算するために、レーザー１１からの出力光の一部をビー
ムスプリッタ１７により分岐させた後、フォトマルチプ
ライア１８に入力させ、分岐光の強度であるフォトマル
チプライア１８の出力^S _PM2（ω_p ）を求める。出力Ｉ
^S _PM2 （ω_p ）も、ＡＤコンバータ１９によりデジタル
信号に変換してから、データ制御用パーソナルコンピュ
ータ１６に入力させる。

【０１５０】さらに、吸収スペクトルのデータを得るた
めに、記録媒体１３がないときの、フォトマルチプライ
ア１４，１８のそれぞれの出力Ｉ⁰ _PM1 （ω_p ），Ｉ^S
_PM2（ω_p ）を予め計測し、これらをデータ制御用パー
ソナルコンピュータ１６に入力させる。

【０１５１】レーザー１２の出力光の照射の有無に関わ
らず、角振動数ω_p の吸収Ｉ_ab（ω_p ）は次式で定義さ
れる。

【０１５２】Ｉ_ab（ω_p ）＝（１／Ｉ⁰ _PM1 （ω_p ））
（Ｉ⁰ _PM1 （ω_p ）−Ｉ^S _PM1 （ω_p ）・Ｉ
_PM2 （ω_p ）／Ｉ^S _PM2 （ω_p ）） データ制御用パーソナルコンピュータ１６は、この式に
対応した演算処理を行ない吸収Ｉ_ab（ω_p ）を求める。
また、データ制御用パーソナルコンピュータ１６にはリ
ング色素レーザー制御用パーソナルコンピュータ２１，
２８から、角振動数ω_p ，ω_c の値が信号として入力さ
れる。

【０１５３】このような手順により、レーザー１２の照
射下での吸収スペクトルデータＩ_ab（ω_p ；ω_c ）、レ
ーザー１２を照射しない時の吸収スペクトルＩ⁰ _ab（ω
_p ）が各々（ω_p ，ω_c ）の組の値、ω_p の値に対して
求められ、データ制御用パーソナルコンピュータ１６の
ハードディスクに再生データが収納される。

【０１５４】データ量が多い場合には、データ制御用パ
ーソナルコンピュータ１６のハードディスクから磁気デ
ィスク等の大容量の外部記憶装置２２にデータを転送し
てデータを保存することも可能である。さらに、再生デ
ータを画面上で見るような場合には、データをディスプ
レイ２３に転送すれば良い。

【０１５５】記録媒体１３に新たに情報を記録するに
は、以下のような手順で行なう。

【０１５６】すなわち、レーザー１１，１２の出力光に
加え、リング色素レーザー２４およびエキシマレーザー
２５の出力光も出力増加用の色素増幅器２６に入射す
る。この色素増幅器２６から出力されたレーザー光を非
線形光学結晶のＢＢＯ結晶２７に入射させ、得られた２
高波を記録媒体１３に照射し、第４の実施形態で説明し
た手法により情報を記録する。

【０１５７】このとき、レーザー２４の発振周波数の値
はパーソナルコンピュータ２８からデータ制御用パーソ
ナルコンピュータ１６に信号として入力される。

【０１５８】なお、上述したように、情報の記録・再生
時には、レーザー１１，１２，２４の光強度をモニタす
ることが重要であるので、レーザー１１だけではなく、
レーザー１２，２４の出力光の一部もそれぞれビームス
プリッタ２９，３０により分岐させた後、それぞれの分
岐光をフォトマルチプライア３１，３２に入力させ、こ
れらフォトマルチプライア３１，３２の出力をそれぞれ
ＡＤコンバータ３３，３４によりデジタル信号に変換し
て、データ制御用パーソナルコンピュータ１６に入力し
て、レーザー１２，２４の出力光の強度を計測する。な
お、図中、３５〜４０はミラーを示している。

【０１５９】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、Ｅ
ＩＴ現象の持つ極めて高い周波数分解能を利用するとい
う全く新しい記録／再生原理を採用することにより、原
子や分子の状態を記録単位とした情報の記録・再生を実
現できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３準位系のモデルを示す図

【図２】１個の物理構造のＥＩＴ特性を表すプローブ光
の角周波数ω_p に対する吸収スペクトルを示す図

【図３】Ｎ個の物理構造のＥＩＴ特性を表すプローブ光
の角周波数ω_p に対する吸収スペクトルを示す図

【図４】１個の物理構造に関し、プローブ光の角周波数
ω_p に対する吸収スペクトルを示す図

【図５】Ｎ個の物理構造に関し、プローブ光の角周波数
ω_p に対する吸収スペクトルに観測される吸収の穴を符
号を逆転させてω_p −ω_c 平面に示す図

【図６】第２の実施形態における情報の記録原理を説明
するための１物理構造の関するＩ_ab（Δω）を示す図

【図７】第２の実施形態における情報の再生原理を説明
するための１物理構造に関するＩ_ab（ω_p ；ω_c ）、Δ
Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）の分布を示す図

【図８】第２の実施形態における情報の再生原理を説明
するためのＮ物理構造に関するＩ_ab（ω_p ；ω_c ）、Δ
Ｉ_ab（ω_p ；ω_c ）の分布を示す図

【図９】第１、第２のコヒーレント光の照射によりポピ
ュレーショントラップされる物理構造のエネルギー分布
を示す図

【図１０】第３の実施形態においてΩ_p ＜Ω_c の場合に
おける記録方法を説明するための図

【図１１】第１、第２のコヒーレント光の照射によりポ
ピュレーショントラップされる物理構造の中で、第３の
コヒーレント光の照射により第４の準位に励起され、イ
オン化や構造変化を起こす物理構造のエネルギー分布を
示す図

【図１２】第３の実施形態においてΩ_p ＞Ω_c の場合に
おける記録方法を説明するための図

【図１３】第１、第２のコヒーレント光の照射によりポ
ピュレーショントラップされず、かつ第１のコヒーレン
ト光を吸収して第３の準位に励起される物理構造のエネ
ルギー分布を示す図

【図１４】ポピュレーショントラップを起こさない物理
構造に対する記録方法を説明するための図

【図１５】第４の実施形態で用いたＥｕのエネルギー準
位図

【図１６】第４の実施形態において、記録前に測定した
ΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）に関して、１８９５２．００００
ｃｍ^-1＜ω_p ＜１８９５２．０２００ｃｍ^-1，１８４８
６．００００ｃｍ^-1＜ω_c ＜１８４８６．０２００ｃｍ
^-1の領域を拡大して示す図

【図１７】第４の実施例形態において、記録前に測定し
たΔＩ_ab（ω）に関して、４６５．９８８０ｃｍ^-1＜Δ
ω＜４６６．００２０ｃｍ^-1の領域を拡大して示す図

【図１８】第４の実施形態において、情報の記録操作
（１）の後に読み出したΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）を示す図

【図１９】第４の実施形態において、情報の記録操作
（１），（２）の後に読み出したΔＩ_ab（ω_p ；ω_c ）
を示す図

【図２０】第４の実施形態において、情報の記録操作
（１），（２），（３）の後に読み出したΔＩ
_ab（ω_p ；ω_c ）を示す図

【図２１】第４の実施形態において、情報の記録操作
（１），（２），（３）の後に読み出したΔＩ_ab（Δ
ω）を示す図

【図２２】第５の実施形態において、情報を記録する前
のΔＩ_ab（Δω）を示す図

【図２３】第５の実施形態において、情報を記録した後
のΔＩ_ab（Δω）を示す図

【図２４】第６の実施形態の記録媒体としてのＥｕを
０．１モル％含むＹＡＧ結晶のエネルギー準位を示す図

【図２５】第６の実施形態の記録媒体に記録された情報
を読出した結果を示す（ω_p ，ω_c ）平面

【図２６】第６の実施形態の記録媒体に記録された情報
を読出した結果を示す他の（ω_p，ω_c ）平面

【図２７】第７の実施形態の記録／再生装置を模式的に
示す図

【符号の説明】

｜１＞…第１の準位 ｜２＞…第２の準位 ｜３＞…第３の準位 ω_p …プローブ光（第１のコヒーレント光）の周波数 ω_c …カップリング光（第２のコヒーレント光）の周波
数 Ωｐ…プローブ光のラビ周波数 Ωｃ…カップリング光のラビ周波数 １１，１２…リング色素レーザー １３…記録媒体 １４…フォトマルチプライア １５…ＡＤコンバータ １６…パーソナルコンピュータ １７…ビームスプリッタ １８…フォトマルチプライア １９…ＡＤコンバータ ２０，２１…パーソナルコンピュータ ２２…外部記憶装置 ２３…ディスプレイ ２４…リング色素レーザ ２５…エキシマレーザー ２６…色素増幅器 ２７…ＢＢＯ結晶 ２８…パーソナルコンピュータ ２９，３０…ビームスプリッタ ３１，３２…フォトマルチプライア ３３，３４…ＡＤコンバータ ３５〜４０…ミラー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体として、３準位以上のエネルギー
   準位からなるエネルギー準位構造を有する物理構造を持
   つ固体を使用し、 前記固体中に含まれる前記物理構造の個数をＮ、 ｉ番目の物理構造の所定の三つの準位を第１、第２、第
   ３の準位、 ｈをプランク定数として、第１の準位のエネルギーをｈ
   ω_i1／２π、第２の準位のエネルギーをｈω_i2／２π、
   第３の準位のエネルギーをｈω_i3／２π、 ｜ω_i3−ω_i1｜をω_i31 、｜ω_i3−ω_i2｜をω_i32 、｜
   ω_i2−ω_i1｜をω_i21としたときに、 Ｎ個の物理構造における（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を変
   化させることにより、前記記録媒体に情報を記録し、前
   記（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布または前記ω_i21の分布を
   検出することにより、前記情報を再生することを特徴と
   する記録／再生方法。
2. 【請求項２】前記Ｎ個の物理構造の中でω_i31 の最大値
   をｍａｘ（ω_i31 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i31 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i32 の最大値をｍａｘ（ω
   _i32 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i32 ）、 第１のコヒーレント光の角周波数をω_p 、第２のコヒー
   レント光の角周波数をω_c としたときに、 ｍｉｎ（ω_i31 ）＜ω_p ＜ｍａｘ（ω_i31 ）、ｍｉｎ
   （ω_i32 ）＜ω_c ＜ｍａｘ（ω_i32 ）の条件を満たす前
   記第１、前記第２のコヒーレント光を前記記録媒体に照
   射し、前記記録媒体中における前記第１のコヒーレント
   光の吸収、および前記第１のコヒーレント光の吸収を介
   して生ずる前記記録媒体の蛍光の少なくとも一方を、複
   数の（ω_p ，ω_c ）組みについて計測することにより、
   前記記録媒体に記録された情報を再生することを特徴と
   する請求項１に記載の記録／再生方法。
3. 【請求項３】前記Ｎ個の物理構造の中でω_i31 の最大値
   をｍａｘ（ω_i31 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i31 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i32 の最大値をｍａｘ（ω
   _i32 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i32 ）、 第１のコヒーレント光の角周波数をω_p 、第２のコヒー
   レント光の角周波数をω_c 、ω_p −ω_c をΔω、 Δωが一定、かつｍｉｎ（ω_i31 ）＜ω_p ＜ｍａｘ（ω
   _i31 ）、ｍｉｎ（ω_{i3 2} ）＜ω_c ＜ｍａｘ（ω_i32 ）の
   条件を満たす前記第１、前記第２のコヒーレント光を前
   記記録媒体に照射した場合の前記記録媒体中における前
   記第１のコヒーレント光の吸収をＩ_ab（ω_p ；ω_c ）、
   前記第１のコヒーレント光の吸収を介して生ずる前記記
   録媒体の蛍光をＩ_lu（ω_p ；ω_c ）としたときに、 Ｉ_ab（Δω）＝∫Ｉ_ab（ω_p ；ω_p −Δω）ｄω_p および Ｉ_lu（Δω）＝∫Ｉ_lu（ω_p ；ω_p −Δω）ｄω_p の少なくとも一方を複数の異なるΔωについて求めるこ
   とにより、前記記録媒体に記録された情報を再生するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の記録／再生方法。
4. 【請求項４】前記固体は、その準位に電子が励起される
   と構造の変化を引き起こす第４の準位を有し、 この第４の準位のエネルギーをｈω_i4／２π、｜ω_i4−
   ω_i1｜をω_i41 、｜ω_i4−ω_i2｜をω_i42 ，｜ω_i4−ω
   _i3｜をω_i43 、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i41 の最大値をｍａｘ（ω
   _i41 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i41 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i42 の最大値をｍａｘ（ω
   _i42 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i42 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i43 の最大値をｍａｘ（ω
   _i43 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i43 ）、 第１のコヒーレント光のラビ周波数をΩ_p 、第２のコヒ
   ーレント光のラビ周波数をΩ_c としたときに、 Ω_p ＜Ω_c の場合には、 前記記録媒体に、前記第１、前記第２のコヒーレント
   光、およびｍｉｎ（ω_{i4 1} ）より大きくｍａｘ
   （ω_i41 ）より小さい角周波数、またはｍｉｎ
   （ω_i43 ）よりも大きくｍａｘ（ω_i43 ）よりも小さい
   角周波数を有する第３のコヒーレント光を照射し、 Ω_p ＞Ω_c の場合には、 前記記録媒体に、前記第１、前記第２のコヒーレント
   光、およびｍｉｎ（ω_{i4 2} ）よりも大きくｍａｘ（ω
   _i42 ）よりも小さい角周波数、またはｍｉｎ（ω_{i4 3} ）
   よりも大きくｍａｘ（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を
   有する第３のコヒーレント光を照射することにより、前
   記記録媒体に情報を記録することを特徴とする請求項１
   に記載の記録／再生方法。
5. 【請求項５】記録媒体としての、３準位以上のエネルギ
   ー準位からなるエネルギー準位構造を有する固体と、 前記記録媒体に第１および第２のコヒーレント光を照射
   する光学系とを具備してなり、 前記光学系は、 前記固体中に含まれる前記物理構造の個数をＮ、 ｉ番目の物理構造の所定の三つの準位を第１、第２、第
   ３の準位、 ｈをプランク定数として、前記第１の準位のエネルギー
   をｈω_i1／２π、第２の準位のエネルギーをｈω_i2／２
   π、前記第３の準位のエネルギーをｈω_i3／２π、 ｜ω_i3−ω_i1｜をω_i31 、｜ω_i3−ω_i2｜をω_i32 、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i31 の最大値をｍａｘ（ω
   _i31 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i32 の最小値をｍｉｎ（ω
   _i32 ）、 第１のコヒーレント光の角周波数をω_p 、第１のコヒー
   レント光の角周波数をω_c としたときに、 ｍｉｎ（ω_i31 ）＜ω_p ＜ｍａｘ（ω_i31 ）およびｍｉ
   ｎ（ω_i32 ）＜ω_c ＜ｍａｘ（ω_i32 ）の条件を満たす
   範囲内で、前記第１および第２のコヒーレント光の角周
   波数を変化させる手段を有することを特徴とする記録／
   再生装置。
6. 【請求項６】ω_p −ω_c をΔωとしたとき、前記光学系
   は、Δωが一定の条件で第１および第２のコヒーレント
   光の角周波数を変化させる手段を有することを特徴とす
   る請求項５に記載の記録／再生装置。
7. 【請求項７】前記固体は、その準位に電子が励起される
   と構造の変化を引き起こす第４の準位を有し、 前記光学系は、 前記第４の準位のエネルギーをｈω_i4／２π、｜ω_i4−
   ω_i1｜をω_i41 、｜ω_i4−ω_i2｜をω_i42 ，｜ω_i4−ω
   _i3｜をω_i43 、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i41 の最大値をｍａｘ（ω
   _i41 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i41 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i42 の最大値をｍａｘ（ω
   _i42 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i42 ）、 前記Ｎ個の物理構造の中でω_i43 の最大値をｍａｘ（ω
   _i43 ）、最小値をｍｉｎ（ω_i43 ）、 第１のコヒーレント光のラビ周波数をΩ_p 、第２のコヒ
   ーレント光のラビ周波数をΩ_c としたときに、 Ω_p ＜Ω_c の場合には、 前記記録媒体に、前記第１、前記第２のコヒーレント
   光、およびｍｉｎ（ω_{i4 1} ）より大きくｍａｘ
   （ω_i41 ）より小さい角周波数、またはｍｉｎ
   （ω_i43 ）よりも大きくｍａｘ（ω_i43 ）よりも小さい
   角周波数を有する第３のコヒーレント光を照射し、 Ω_p ＞Ω_c の場合には、 前記記録媒体に、前記第１、前記第２のコヒーレント
   光、およびｍｉｎ（ω_{i4 2} ）よりも大きくｍａｘ（ω
   _i42 ）よりも小さい角周波数、またはｍｉｎ（ω_{i4 3} ）
   よりも大きくｍａｘ（ω_i43 ）よりも小さい角周波数を
   有する第３のコヒーレント光を照射する手段を有するこ
   とを特徴とする請求項５に記載の記録／再生方法。
8. 【請求項８】前記光学系は、前記記録媒体中における前
   記第１のコヒーレント光の吸収、および前記第１のコヒ
   ーレント光の吸収を介して生じる前記記録媒体の蛍光の
   少なくとも一方を計測する手段を有することを特徴とす
   る請求項５、請求項６および請求項７のいずれか１項に
   記載の記録の記録／再生装置。
9. 【請求項９】｜ω_i2−ω_i1｜をω_i21 としたときに、 Ｎ個の物理構造における（ω_i31 ，ω_i32 ）の分布を変
   化させて前記記録媒体に情報を記録し、前記（ω_i31 ，
   ω_i32 ）の分布または前記ω_i21 の分布を検出して前記
   情報を再生することを特徴とする請求項５、請求項６お
   よび請求項７のいずれか１項に記載の記録の記録／再生
   装置。