3次元多層光記録とその再生法に関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452113
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 河田 聡 大阪大学, 工学部, 教授 (30144439)
• 研究分担者: 市橋 太一 大阪工業技術試験所, 主任研究官 ; 川田 善正 大阪大学, 工学部, 助手 (70221900) ; 南 慶一郎 大阪大学, 工学部, 助手 (00221606)
• キーワード: レーザー走査顕微鏡 / 3次元光メモリ / フォトポリマー / 位相差顕微鏡 / フォトリフラクティブ結晶 / 収差

研究概要

レーザー走査顕微鏡を応用し、3次元光メモリ記録・再生システムを試作した。このシステムは、光源に波長488nmのAr^+レーザーを使用し、この光を対物レンズを用いて記録媒体中に集光する。記録媒体にはフォトポリマーを用いた。レーザー光をこれらの媒体中に集光すると、集光点付近でモノマーがポリマー化することより屈折率が局所的に高くなる。これを利用して、データの記録を行なった。試作システムを用いて、フォトポリマーにビット型データを面内2μm×2μm、層間隔15μmで全15層の3次元記録ができることを確認した。この3次元光メモリの読みだしには、位相差顕微鏡を用いた。位相差顕微鏡は、面内方向に一定の構造をもつ物体に対しては、3次元分解を持つため、対物レンズに対して前後の層に書き込まれたビットデータに影響されることなく、データの読みだしを行なえることを確認した。更に位相差のコンフォーカル顕微鏡を用いて読み出しを行った結果、ビットデータのコントラストが飛躍的に向上した。また、フォトリフラクティブ結晶に同様のデータを面内5μm×5μm、層間隔30μmで全3層を3次元に記録し、位相差顕微鏡を用いて読み出しが行えることを確認した。これら実験により生じた問題点は、記録媒体の屈折率が高いため、媒体内部深くにレーザー光を集光しようとすると、屈折率の不整合により集光スポットが奥行き方向にデフォーカスしてしまうことである。記録媒体としてフォトポリマーを用いる場合、油浸対物を用いることにより、屈折率がほぼ整合された状態にし、収差を軽減している。実際には、記録、読みだし位置に応じたダイナミックな収差補正方法が必要になると考える。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kawata,S.Kawata: "Speckle-free Image Amplification by Two-wave Coupling in a Photorefractive Crystal" Applied Optics. 32. 730-736 (1993)
• [文献書誌] H.Sakai,A.Itaya,H.Masuhara,K.Sasaki,S.Kawata: "Fluorescence Dynamic of Poly(N-vinylcarbazole)in Field Solution Multivariate Analysis of Time-resolved Fluorescence Spectra" Chemical Physics Letters. 208. 283-289 (1993)
• [文献書誌] S.Kawata,T.Tanaka,Y.Hashimoto,Y.Kawata: "Three-dimensional Confocal Optics Memory using Photorefractive Materials" Proceedings of SPIE. 2042. (1993)
• [文献書誌] C.J.R Sheppard,Min Gu,Y.Kawata,S.Kawata: "Three-dimensional transfer functions for high-aperture systems" Journal of the Optical Society of America A. 11. 593-598 (1994)