CN1675698A - 光信息处理装置和记录介质 - Google Patents

Abstract

光信息处理装置包括：多波长光源，出射两个以上的不同波长的光；滤光器部，根据波长分离从所述多波长光源出射的光；聚光透镜，为了进行多波长记录，将由所述滤光器部分离的多个光聚光在同一点上。

Description

光信息处理装置和记录介质

技术领域

本发明涉及在光记录和光通信领域中使用的光信息处理装置和记录介质。

背景技术

现有的光信息处理装置使用CD-R、CD-RW和DVD-RAM等光记录介质来进行记录再现。这些记录介质通过单一波长的光进行记录，利用记录介质的例如相位变化等的折射率变化来进行记录。作为记录方式是单层或双层记录方式，记录容量受记录介质的面积限制。

从记录介质进行再现时，从外部向记录介质集中激光，读取在透明的记录介质上形成的细微凹凸或折射率变化部分的反射率的变化，由此来读取所记录的信息。

另一方面，对记录介质的记录，是通过使光集中在记录介质上，在聚光部分产生由热引起的相位变化、升华、穿孔等的变化来进行写入的。以上是由单一光子、单一波长的激光光源进行的记录再现方法。

另外，为了提高记录介质的容量，进行了在体积方向上利用(体积记录)记录介质的研究。例如，提出和试验了在体积(bulk)状记录介质的面内和深度(厚度)方向上以体积的变化记录信息的方法和记录层为多层构造的光盘等。但是，在记录层为多层构造的情况下，在各层的折射率不同的情况下，容易产生激光的多重干扰，容易发生层间的记录干扰。另外，若记录层数增加，来自距光源远的层的反射光变小，所以得到充分的S/N比很困难。

进一步，在进行了利用单光子吸收的记录的情况下，记录层吸收属于记录用波长区域的激光，所以通过使记录层多层化，在记录到距光源远的层的情况下，需要将光的记录功率变得非常大。若记录用激光光源的功率增大，则在将信息记录到距光源远的记录层的情况下，还产生消去了在距光源近的记录层上记录的信息的称为交叉消磁(cross earse)的问题。

作为解决这种问题的方法，提出了通过双光子吸收进行的记录方式。作为现有的由双光子吸收进行的记录方法，例如，公开在Y.Kawata，OpticsLetters，vol.23，No.10，pp.756-758，1998中。该记录方法作为写入用激光，使用波长为762nm，130fs左右的脉冲光，将信息记录到由LiNbO₃结晶构成的记录介质中。在波长为762nm的光的双光子吸收中，利用波长为381nm的光的吸收，在结晶内形成折射率分布。LiNbO₃对于波长为762nm的光透明，对波长为381nm的光进行吸收。在光的聚光点中产生了由非线性光学效应形成的双光子吸收，并对其吸收来进行记录。由于在产生双光子吸收的聚光点附近的光功率达到高密度状态之前，记录介质不吸收光，所以光仅在记录部分被吸收。因此，不会发生体积记录中成为问题的吸收及称作交叉消磁的问题，高密度的体积记录成为可能。

由于现有的利用了单波长、单光子的光记录介质方式中，记录密度有因光源的波长和聚光透镜等记录聚光光学系统的NA产生的临界值，所以很难进一步大容量化。另外，为了实现向多层构造的记录介质的记录，有层间的记录干扰、交叉消磁的问题，有限制了记录层的多层化和体积记录的问题。

另外，利用了单波长的双光子吸收的方法，作为记录光利用波长长的光(现有例中波长为762nm的光)，通过双光子吸收在波长为381nm下进行记录。但是，在读出所记录的点(信息)时，需要具有记录用激光的波长以外的光。这是因为，若使用记录用激光来读出，则由于波长长，记录密度降低。

另外，还有利用不同的两个波长的光来记录的方法。在使用不同的两个波长的光源来记录的情况下，必须将从不同出射口产生的两个波长的光聚光在同一点上。因此，为了解决波长分散的校正、聚光点的控制和因光源的波长变化引起的聚光点的控制等，存在需要复杂的聚光光学系统的问题。另外，为了利用双光子吸收，需要峰值功率为几百W的高输出的豪微微秒激光器。因此，需要大型光源，存在难以应用到民用品中的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，目的是提供一种可以不进行复杂控制而进行多波长记录的光信息处理装置及利用光来记录信息的记录介质。

本发明的光信息处理装置的特征在于，包括多波长光源，出射两个或两个以上的不同波长的光；滤光器部，根据波长分离从所述多波长光源出射的光；聚光透镜，为了进行多波长记录，将由所述滤光器部分离的多个光聚光在同一点上。

本发明的记录介质，利用光来记录信息，其特征在于，对不同波长的两个光大体上透明；仅在将所述两个光聚光到同一点上的情况下，光学特性发生变化，来记录信息；所述两个光中的一个光的波长是另一个光的波长的1/2。

本发明的另一记录介质，利用光来记录信息，其特征在于，对不同波长的两个光大体上透明；仅在将所述两个光聚光到同一点上的情况下，光学特性发生变化，来记录信息；对所述两个光的和频具有吸收特性；在一个光的波长为λ1，另一个光的波长为λ2的情况下，和频的波长由λ1×λ2/(λ1+λ2)表示。

附图说明

图1是表示实施方式1的光信息处理装置的结构的侧视图；

图2A是表示实施方式1的光信息处理装置的滤光器部的基波的透射特性曲线；

图2B是表示实施方式1的光信息处理装置的滤光器部的高次谐波的透射特性曲线；

图3是表示实施方式1的另一光信息处理装置的结构的侧视图；

图4A是表示实施方式1的另一光信息处理装置的滤光器部的基波透射特性的曲线；

图4B是表示实施方式1的另一光信息处理装置的滤光器部的高次谐波的透射特性的曲线；

图5是表示实施方式1的又一个光信息处理装置的结构的侧视图；

图6A是表示实施方式1的又一个光信息处理装置的滤光器部的基波的透射特性的曲线；

图6B是表示实施方式1的又一光信息处理装置的滤光器部的高次谐波的透射特性的曲线；

图7是表示实施方式2的光信息处理装置的结构的侧视图；

图8A是表示实施方式2的光信息处理装置的滤光器部的基波透射特性的曲线；

图8B是表示实施方式3的光信息处理装置的滤光器部的高次谐波的透射特性的曲线。

具体实施方式

根据本实施方式的光信息处理装置，由于使用从同一光源出射的多个光来进行多波长记录，所以不需要进行复杂的控制等，而可以容易地将多个光聚光到同一点上。由此，在向多层记录介质的记录以及向记录介质的体积方向的记录中，可以没有记录干扰地进行记录。

另外，最好所述聚光透镜使由所述滤光器部分离的多个光分别经过不同光路，聚光到同一点上。由此，在向多层记录介质的记录和向记录介质的体积方向的记录中，可以没有记录干扰地进行记录。

另外，最好还具有将所述不同波长的光分别控制成不同偏光的偏光滤光器。由此，通过所使用的光的偏光方向，在作了记录的记录介质中，也可进行记录。

最好所述多波长光源包括出射基波的相干光源、和将从该相干光源出射的基波的一部分变换为高次谐波的光波长变换元件，出射所述基波和所述高次谐波两个不同波长的光。由此，在多波长记录中，可以使用基波及其高次谐波进行记录，可以从同一位置出射基波和高次谐波。

另外，所述多波长光源也可由半导体激光器构成。

最好所述相干光源具有可改变所出射的基波波长的功能，通过使从所述相干光源出射的基波波长变化，来使所述光波长变换元件的所述高次谐波的变换效率变化；并控制从所述多波长光源出射的基波和高次谐波的输出比。由此，可容易控制基波和高次谐波的输出比。

最好所述滤光器部是透射率、衍射效率及偏光的至少之一根据光的波长具有不同透射特性的光学滤光器，且所述特性在所述光学滤波器的面内不均匀。由此，可以使从多波长光源出射的多个光的各光路不重合地聚光到同一点上。

最好所述滤光器部是环形开口滤光器，在所述环形开口滤光器的环形开口部和除此之外的部分，光的透射特性不同。由此，通过超解像可以进一步减小透射环形开口部的光的光点直径。因此，在各光的光点直径不同的情况下，可以使这些的光点直径一致。

另外，最好所述滤光器部是环形开口滤光器，所述环形开口滤光器的所述环形开口部仅透射所述基波，所述滤光器的环形开口部以外的部分仅透射高次谐波。由此，可以减小比高次谐波大的基波的聚光光点，可以容易使高次谐波和基波的聚光光点的大小一致。

最好将由所述滤光器部分离后的多个光聚光到记录介质中的同一点上；所述记录介质包含通过聚光由所述滤光器部分离的多个光，折射率、吸收系数及荧光特性的至少之一变化的材料；通过聚光到所述记录介质中的所述同一点上，来记录信息。由此，可以使信息记录到记录介质上。

另外，所述记录介质最好由多个记录层构成。

另外，最好所述记录介质由单层构成，沿厚度方向分布了记录所述信息的位置。由此，可以低成本地制作记录介质。

另外，所述记录介质最好包含光学彩色材料。

最好，将所述基波和所述高次谐波聚光到记录介质中的同一点上；所述记录介质对所述基波和所述高次谐波大体上透明，对所述基波和所述高次谐波的和频具有吸收特性；在一个光的波长为λ1，另一个光的波长为λ2的情况下，和频的波长由λ1×λ2/(λ1+λ2)表示，通过聚光到所述记录介质的同一点上，来记录信息。由此，可以通过基波和其高次谐波产生的双光子吸收，将信息记录到记录介质中。

另外，所述记录介质最好由多个记录层构成。

最好所述记录介质由单层构成，沿厚度方向分布了记录所述信息的位置。由此，可以低成本地制作记录介质。

另外，所述记录介质最好包含光学彩色材料。

根据本实施方式的记录介质，可以通过双波长吸收进行记录。根据本实施方式的另一记录介质，可以使用双光子吸收进行记录。

另外，所述记录介质最好包含光学彩色材料。

所述记录介质最好为多层结构。

说明本发明的具体实施方式。

本实施方式的光信息处理装置通过使用光波长变换元件，从同一发光点中出射基波和高次谐波，并使由作为聚光光学系统的聚光透镜进行的同一点聚光变得容易。进一步，其特征为，通过使用对基波和高次谐波具有不同透射特性的光学滤光器，分别控制基波和高次谐波，使基波和高次谐波的双波长记录为高功能化。

作为光记录方式，以以下各记录方式为其目的：使用了不同的两个波长的光记录；以利用非线性光学效应的双光子吸收进行的光记录；利用了光致变色效应(photochromic effect)的、基于双波长反应的光记录；体积全息等的多层记录或体积记录。

(实施方式1)

使用附图，说明本发明的实施方式1的光信息处理装置。根据本实施方式1的光信息处理装置，在向记录层为多层的记录介质的信息记录中，可以进行不发生各记录层的层间记录干扰的两个波长的光记录。

通过向记录介质照射双波长，来向可记录信息的记录介质记录的记录方式有多种。例如，有这样一种方法：通过照射一波长的光使记录介质的分子构造变化，并在该状态下照射不同波长的光来记录信息。另外，有用双波长的光进行记录和定影的方法。另外，有利用双波长的双光子吸收和利用由双波长激励的顺序进行信息的记录的方法。在这种双波长记录的情况下，若两个光通过同一个光路，多层记录变得困难。在向多层构造的记录介质进行记录的情况下，若两个波长的光通过同一光路，则还向要记录的层之外的记录层照射双波长的光。因此，在要记录的层之外的层中产生曝光，发生层间的记录干扰。因此，说明这样的光信息处理装置：通过使用光源和波长变换元件，从同一发光点出射两个波长的光(高次谐波和基波)，基波和高次谐波可通过不同的光路聚光到要记录的层上。

图1是表示实施方式1的光信息处理装置的结构的侧视图。实施方式1的光信息处理装置包括：多波长光源10；将从多波长光源出射的光作为平行光的准直透镜3；根据波长分离从多波长光源10出射的不同波长光的作为滤光器的环形开口滤光器4a；聚光透镜5，为进行多波长记录，将由环形开口滤光器4a分离的多个光聚光到记录介质的同一点上。

多波长光源10例如包括：作为相干光源的DBR半导体激光器1，以及用于对从DBR半导体激光器1中出射的光的波长进行变换的光波长变换元件2。例如，例如通过波导路径型(導波路型)光波长变换元件2，将从DBR半导体激光1出射的波长为820nm的基波的波长变换为波长为410nm的高频波。

另外，波导路径型光波长变换元件2例如由光导波路径和在光导波路径内形成的周期状的极化反转结构构成。在该光导波路径上传送的光通过由周期状的极化反转结构构成的非线性光栅(grating)进行波长变换，而产生高次谐波。所产生的高次谐波具有入射的光(基波)的波长的1/2或1/3的波长。作为波导路径型的光波长变换元件2的代表例，有使用掺杂Mg的铌酸锂构成的。在掺杂了Mg的铌酸锂的单结晶上形成周期状的极化反转构造。该情况下，在周期为2.8um左右时，可以将波长为820nm的基波变换为波长为420nm的高次谐波。

另外，光波长变换元件2的变换效率例如为50％左右。即，将从DBR半导体激光器1出射的基波的大致一半变换为高次谐波8后，与基波7同时从光波长变换元件1中出射。所出射的基波7和高次谐波8的波导模式均为TE00基本模式。

作为滤光器部的环形开口滤光器4a是其面内透射特性不同的滤光器，具体地，在环形开口部分14a及其内侧的圆中透射特性不同。图2A和图2B是沿环形开口滤光器4a的面方向的位置为横轴，纵轴表示透射率。图2A是表示环形开口滤光器4a的基波7(波长为820nm的光)的透射特性的曲线，图2B是表示环形开口滤光器4a的高次谐波(波长410nm的光)的透射特性的曲线。

从图2A和图2B可以看出，基波7透射环形开口部14a，但是高次谐波8不透射。另外，在环形开口部14a的内侧相反，透射高次谐波8，但是不透射基波7。因此，如图1所示，从多波长光源10出射的基波7和高次谐波8经准直透镜3，入射到环形开口滤光器4a中，并分离后出射形成各不相同的光路。从环形开口滤光器4a出射的基波7和高次谐波8形成不同的光路，不重合地入射到聚光透镜5中。由于基波7通过环形开口部14a，所以产生超解像显像，可聚光为小于衍射界限的光点。因此，减小了聚光光点直径，可进行更高密度的记录。

聚光透镜5具有校正基波7和高次谐波8的波长差异的色校正功能。进一步，基波7和高次谐波8通过聚光透镜5，聚光到记录介质6的同一聚光点9。这时，基波7和高次谐波8在到达记录介质6中的聚光点9之前，通过不同的光路，所以彼此不重合地、一同聚光到聚光点9而重合。由此，在聚光点9进行双波长记录。另外，记录介质6为交替层叠记录层6a和中间层6b的结构。

这种结构作为进行使用了双波长的光的多层记录介质的记录再现的光学系统有效，可以实现这种光信息处理装置。实施方式1的光信息处理装置使具有基波7和高次谐波8的两个不同波长的光在到达聚光点9之前通过彼此不同的光路，所以可以防止记录介质6的层间记录干扰。记录介质的层数增大成为可能，实现了高密度记录。另外，由于将一个光分为基波7和高次谐波8，而从同一多波长光源10中射出，所以可容易控制这些基波7和高次谐波8。

使用实施方式1的光信息处理装置，将信息写入(记录)到由偶氮苯聚合物构成的记录介质中，有一种偶氮苯聚合物材料的可用双波长进行记录。

多波长光源10出射波长为820nm的光作为基波7，出射波长为410nm的光作为波长变换后的高次谐波8。构成记录介质6的偶氮苯聚合物对440nm附近的波长的光有吸收作用。若照射蓝色区域的光(波长440nm附近)，偶氮苯聚合物重复进行向顺—逆—顺(cis-trans-cis)的电介质的变化。通过向这种重复变化的偶氮苯聚合物照射具有与蓝色区域的光的偏光正交的偏光的基波，而固定为反，且分子方向在一个方向上一致。这时，记录介质6的折射率变化，可以进行记录。

因此，除了环形开口滤光器4a之后，最好设置基波7和高次谐波8的偏光方向正交的光学滤光器(偏光滤光器)。也可将该光学滤光器(偏光滤光器)插入到环形开口滤光器4a和聚光透镜5之间。另外，最好根据记录介质的记录特性，追加基波和高次谐波的偏光方向正交的光学滤光器(偏光滤光器)等。

这样，可以通过将基波7和高次谐波8聚光到记录介质6的聚光点9上，进行记录。另外，通过使记录介质6为多层构造，提高记录密度，且记录介质6的各层间不会产生记录干扰，可以将信息记录在20层以上的记录层6a。另外，通过使用实施方式1的光信息处理装置，可向具有含有光学彩色材料(photochromic material)的多层构造的记录介质的记录成。下面示出其理由。

在记录介质6上形成的各层间产生的记录干扰，在通过光化学反应进行记录的光学彩色材料的情况下尤其显著。由于在进行热记录的情况下，若没有达到一定以上的温度就不进行记录，所以即使反复照射低功率的光也不进行记录。但是，在如光学彩色材料那样，显示光化学反应的情况下，在光学彩色材料上存储了光的照射。因此，通过对低功率的光也反复照射，照射量的积分值增大，记录介质6感光。因此，实施方式1的光信息处理装置在使用包括光学彩色材料的多层结构记录介质6的情况下尤其有效。

实施方式1的光信息处理装置实现了以下的效果。

实施方式1的光信息处理装置是从同一点中出射双波长的光的结构。现有技术中，通过环形开口滤光器来分离发光点不同的两个波长的光，且将这些光聚光到同一点上。但是，由此，光学系统的设计很复杂，且缺乏稳定性。进一步，聚焦和跟踪这样的光学系统的微调也变得复杂。

与此相对，图1所示的实施方式1的光信息处理装置通过设置波导路径型的波长变换元件2，可以从同一发光点中出射波长不同的基波7和高次谐波8。因此，也可以构成为将从同一点光源出射的波长不同的两个光聚光导同一点上。另外，聚光透镜5可以仅通过进行色校正，容易将波长不同的基波7和高次谐波8聚光到同一点上。另外，对于光学系统的波长变化和发光点位置偏差等的外部干扰也构成共用焦点光学系统，所以还实现了可以容易构成稳定的光学系统的效果。

图1所示的实施方式1的光信息处理装置具有环形开口滤光器4a。由于从多波长光源10出射的光中透射环形开口部14a的为基波7，所以可对基波7进行超解像聚光。在将基波7和高次谐波8聚光到同一点上的情况下，由于基波7的波长相对于高次谐波8的波长长，所以基波7的聚光光点大。光记录在基波7和高次谐波8的聚光光点一致的点上进行。因此，扩展到高次谐波8的聚光光点的外侧、且不与高次谐波8的聚光光点重合的基波7的聚光光点，与光记录无关，所以浪费该位置的基波7。

实施方式1的光信息处理装置中，由于基波7通过环形开口部14a，所以进行超解像聚光。因此，与通常的聚光光点直径相比，可以聚光为1/1.2的聚光光点直径。这样，基波7的聚光光点直径变小，成为与高次谐波8的聚光光点直径大致相同的大小。由此，在聚光了基波7的位置上重合了高次谐波8，有不浪费基波7的功率地进行光记录的优点。

另外，光记录介质6中，所记录的是两个波长重合的部分，使两个波长聚光。尤其需要聚光特性的是波长短的高次谐波8。因此，作为环形开口滤光器4a的透射特性，最好将基波7的透射区域设定在与环形开口滤光器4a的中心附近偏离的区域上，将中央附近设定为高次谐波8的透射区域。

另外，实施方式1中，虽然使用了透射特性按环形开口的形状分布的环形开口滤光器4a，但是通过使衍射效率分布在滤光器的环形开口部分，也可得到相同的效果。

另外，多波长光源10具有相干光源1和光波长变换元件2，出射基波7和高次谐波8，但是也可代替使用产生不同波长的光的半导体激光器。产生不同波长的光的两个波长或三个波长激光器，由通过在同一基板上生长不同的激光媒质而形成的半导体激光器来实现。半导体激光器的产生不同波长光的各活性层位置接近10um以下。另外，与具有相干光源1和光波长变换元件2的多波长光源10的情况相同，可以利用使用了色差(色收差)的光学系统(聚光透镜5)，聚光到同一聚光点9上。尤其，若将双波长激光作为多波长光源使用，则可以实现光源的小型化，很有效。

图1所示的光信息处理装置中使用了环形开口滤光器4a，但是本发明并不限于此。也可以是可以分离基波7和高次谐波8的光学滤光器。由此，可以防止记录介质的层间记录干扰，向多层构造的记录介质的记录变得容易。另外，可以实现由光子模式记录形成的多层化。

图3是表示实施方式1的另一光信息处理装置的结构的侧视图。图3的信息处理装置代替环形开口滤光器4a，设置了光学滤光器4b，除此之外，为与图1的光信息处理装置相同的结构。

图4A和图4B表示图3的光学滤光器4b的透射特性。图4A和图4B沿光学滤光器4b的面方向的位置为横轴，纵轴表示透射率。图4A是表示光学滤光器4b的基波(波长为820nm的光)的透射特性的曲线，图4B是表示光学滤光器4b的高次谐波(波长为410nm的光)的透射特性的曲线。从图4A和图4B可以看出，基波7透射光学滤光器4b的左侧一半，而高次谐波则不透射。另外，虽然光学滤光器4b的右侧一半透射高次谐波，但是不透射基波7。

因此，如图3所示，从多波长光源10出射的基波7和高次谐波8通过准直透镜3，入射到光学滤光器4b中，左右分离为分别取不同的光路后出射。由光学滤光器4b分离后的基波7和高次谐波8入射到聚光透镜5中，通过彼此不同的光路，聚光到作为记录介质6内的记录部位的同一聚光点9上。

另外，为了分离基波和高次谐波，还可使用周期性分离的滤光器，起到格栅作用而进行分离。另外，还可使用在随机区域上二维分离的滤光器、分离为多个区域的滤光器等。

另外，如图5所示，也可代替多层构造的记录介质，使用作为单层构造记录介质的、进行体积记录的记录介质，该记录介质在记录介质的面内和深度(厚度)方向上进行记录。图5是表示实施方式1的又一光信息处理装置的结构的侧视图。图5所示的光信息处理装置与图1所示的光信息处理装置的不同点是代替多层结构的记录介质6(图1)而使用单层结构的记录介质16(图5)。除此之外，图1和图5为相同的结构。图6A和图6B中，环形开口滤光器4a的面内位置取为横轴，纵轴表示所透射的光的透射率。图6A与图2A相等，图6B与图2A相等。

在单层构造的记录介质16中，只要控制为在要记录的聚光点9上聚光基波7和高次谐波8，可与多层构造的记录介质相同，将信息记录到聚光点9上。单层构造的记录介质16实现了制造成本低的效果。

另外，多波长光源10出射两个不同波长的光，但是也可出射三个或三个以上的波长不同的光。另外，分离从多波长光源10出射的多个光的滤光器部是透射率、衍射效率和偏光的至少之一根据光的波长具有不同的透射特性的光学滤光器，且其透射特性只要在光学滤光器的面内不均匀。

记录介质6只要包含通过聚光由滤光器部分离的多个光，使折射率、吸收系数和荧光特性的至少之一变化的材料。

(实施方式2)

使用附图说明本发明的实施方式2的光信息处理装置。

实施方式2的光信息处理装置的目的在于，利用由两个波长不同的光形成的非线性光学效应进行双光子吸收的光记录。使用图7来说明实施方式2的光信息处理装置的结构。

图7所示的光信息处理装置，代替图1所示的光信息处理装置的环形开口滤光器4a，而设置了光学滤光器4c。另外，图7所示的记录介质26与图1所示的记录介质6不同，由可通过双光子吸收进行光记录的材料构成，构成为交替层叠记录层26a和中间层26b。除此之外，与图1的光信息处理装置的结构相同。

图8A和图8B表示图7的光学滤光器4c的透射特性。图8A和图8B中，将沿光学滤光器4c的面方向的位置取为横轴，纵轴表示透射率。图8A是表示光学滤光器4c的基波7(波长为820nm的光)的透射特性的曲线，图8B是表示光学滤光器4c的高次谐波8(波长为410nm的光)的透射特性的曲线。从图8A和图8B可以看出，光学滤光器4c相对基波7具有梯度型(gradient type)透射率分布。具体地，基波7在光学滤光器4c的中心部分的透射率高，随着远离中心，透射率变低。另外，高次谐波8中，光学滤光器4c在整个面上透明。

虽然从同一波导路径型波长变换元件2出射基波7和高次谐波8，但是由于波长明显不同，所以光导波路径内的限制(confinement)不同。因此，从光导波路径的扩展角大大不同，基波7的扩展角相对于高次谐波8的扩展角大。因此，若通过准直透镜3来校准来自光波长变换元件2的出射光，则基波7的面积相对于高次谐波8大很多，存在基波7和高次谐波8的聚光特性不同的问题。

为了使基波7和高次谐波8的聚光特性一致，有插入用于截止基波7周边部分的光学滤光器的方法，其可容易进行。进一步，为了有效利用基波7的功率，需要校正基波7的波束的截面积，但是这时最好不对高次谐波8产生影响。因此，如上述的图8A和图8B中表示透射率特分布的光学滤光器4c那样，最好使用基波7和高次谐波8在面内透射特性不同的光学滤光器。

图7中，将作为相干光源从DBR半导体激光器1中出射的波长为820nm的基波的一部分，通过波导路径型的光波长变换元件2波长变换为波长为410nm的高次谐波。由此，从在光波长变换元件2上设置的波导路径中同时出射基波7和高次谐波8。波导模式同时在TE00的基本模式下出射。

基波7和高次谐波8经准直透镜3，入射到光学滤光器4c中。通过光学滤光器4c抑制了扩展角的基波7和高次谐波8入射到聚光透镜5中。聚光透镜5具有校正基波7和高次谐波8的波长差异的色校正功能，将基波7和高次谐波8聚光到记录介质26内的同一点上。由于通过光学滤光器4c，使基波7和高次谐波8的聚光特性一致，所以将其聚光到记录介质26中的同一点上。

通过脉冲驱动输出基波的DBR半导体激光器1，可以得到高输出功率的脉冲光。例如，通过使用具有过饱和吸收体的半导体激光器可以产生小于等于20～30兆分之一(pico)秒的脉冲宽度。通过对其进行波长变换，可通过非线性光学效应进一步减小脉冲宽度。通过脉冲驱动DBR半导体激光器1，前端值为几百mW的高输出功率的激光输出成为可能。通过由波长变换元件2对其进行波长变换，得到高效率的SHG(第二高次谐波)输出。这样，将从波长变换元件2出射的基波7和高次谐波8在记录介质26中聚光到同一点的聚光点9上，在聚光点9中，基波7和高次谐波8的功率密度提高。由此，通过非线性光学效应发生了双光子吸收。

若设基波7的波长为λ1，高次谐波8的波长为λ2，则对基波7和高次谐波8的和频产生双光子吸收。和频的波长λ3为λ3＝λ1×λ2/(λ1+λ2)。由于高次谐波8为第二高次谐波的情况下λ2＝λ1/λ2，所以λ3＝λ1/3。例如，通过波长为820nm的基波7和波长为410nm的高次谐波8的双光子产生波长为273nm的双光子吸收。在这种双光子吸收中，多波长光源10的输出也可以并不那么大。

在记录介质26中，通过由双光子吸收形成的273nm波长的光进行光记录。作为记录介质26，也可使用对波长为820nm的光(基波)和波长为410nm的光(高次谐波)几乎不吸收光、对波长为273nm的光吸收，且折射率或吸收系数变化的材料。由此，基波7和高次谐波8在记录介质26的聚光点9之外不被吸收，可以到达聚光点9存在的记录层26a。

另外，在两个波长与基波和高次谐波没有关系的情况下，即双波长分别为λ4和λ5的情况下，双光子吸收产生的是这些两个光的和频。其波长λ6为λ6＝λ4×λ5/(λ4+λ5)。

聚光点9中，由于功率密度变大，故发生双光子吸收。但是，在与聚光点9不同的记录层26a中，由于确保了基波7和高次谐波8(记录光)的透射特性，所以不发生记录干扰。即，在从记录介质26的表面沿厚度方向远离的位置的记录层26a中，可以通过变大基波7和高次谐波8(记录光)的功率密度，进行光记录。对于不进行光记录的记录层26a仍具有高的透射特性。由此，记录介质26中，即使记录层26a的层数增加，也可进行光记录。

在实施方式2的光信息处理装置中，由于基波7和高次谐波8是从同一多波长光源10出射的基本模式，所以从同一发光点出射。因此，作为聚光透镜5仅通过校正基波7和高次谐波8的颜色像差，就可以容易地聚光到同一点上。

另外，基波7和高次谐波8通常维持λ2＝λ1/2的关系。由于在环境温度的改变和光源的波长改变产生的情况下也通常维持该关系，所以颜色像差校正的设计也变容易，还实现了可稳定地将两个波长聚光到同一点上的效果。由于各个部件的制作和调整还保持了高的允许度，所以还实现了制作效率、组装效率高的效果。

在再现记录介质26上记录的信息的情况下，例如，也可使用波长为410nm的高次谐波。由于利用了非线性光学效应的记录可以在相当于273nm的波长下进行记录，所以可以提高记录密度。另外，由于读出是在410nm的高次谐波下进行，所以考虑串扰(cross talk)等，相当于410nm波长的记录密度成为可能。可以进行非常高密度的记录。

另外，在进行重写记录的情况下，重复进行记录和再现，边确认记录信息边重复进行消除和记录，所以必须在同一聚光点9上聚光记录光和再现光，且高速切换记录再现。

在实施方式2的光信息处理装中，从同一点中出射基波7和高次谐波8。另外，记录光使用了基波7和高次谐波8，再现光使用高次谐波8。因此，可以容易地进行记录光和再现光的切换。因此，可以进行重写记录。但是，在如现有的光信息处理装置那样，使用不同的光源将记录光和再现光分别聚光到同一点上的光学系统中，在高速切换中，需要使各个光源的同步。为了进行各个光源的波长变化和功率变化的校正，校正聚焦，需要复杂的控制和光学系统。

实施方式2的光信息处理装置中，可以容易进行记录和再现需要的基波7和高次谐波8的功率和其比的控制。由光波长变换元件2供给的基波7和高次谐波8的比值依赖于变换效率，变换效率依赖于基波7的波长。例如，作为相干光源的DBR半导体激光器1可以通过在DBR部上设置的电极控制输出波长。因此，可以通过控制DBR半导体激光器1的DBR波长，控制从基波向高次谐波的变换效率即基波和高次谐波的输出比值。在使用了双光子吸收的记录中，需要正确控制两个光波的输出，在实施方式2的光信息处理装置中可以容易实现。

作为由双光子吸收进行的记录介质，由于可在低功率下进行记录，所以最好增加非线性光学常数，来谋求双光子吸收的效率提高。因此，在由记录层26a和中间层26b的多层构造构成的记录介质26中，最好中间层26b使用高非线性材料。记录层26a的厚度是亚微米(sunmicron)以下，若由记录光的波束浪费来考虑，则使记录层26a以外的中间层26b中产生由非线性光学效应形成的高次谐波，而不使记录层26a对其进行吸收，可以实现高效率。

另外，由于可分别设计中间层26b和记录层26a，所以中间层26b可以使用非线性高的材料，记录层26a可以使用对高次谐波记录灵敏度高的材料。由此，可以在低功率下进行记录。例如，通过中间层26b使用光学彩色材料来提高灵敏度，可以进行低功率的记录。

另外，中间层26b也可以为多层膜构造。由于在记录层26a的表面侧(光源侧)附近(波束浪费附近)进行波长变换，故需要非线性高的材料，但是除此之外，不特别需要非线性。因此，若将中间层26b设为多层构造，在记录层26a的上面形成非线性高的层，在记录层26a的下面形成热传导高的层，则高速记录成为可能。

作为非线性高的中间层26b，可以使用例如LiNbO₃、LiTaO₃、KTP和KNbO₃等无机非线性材料、有机非线性材料的非晶层、或这些微结晶材料。进一步，也可使用在玻璃材料中混入了这些非线性材料的材料、将非导体高非线性材料掺杂到玻璃材料中的材料等。通过使用透明的高非线性材料，可以进行低功率的多层记录。

在实施方式2的光信息处理装置中，作为在光波长变换元件2产生的高次谐波8使用了第二高次谐波，但是也可使用第三高次谐波、和频、差频和参量等的光。

另外，在实施方式2的光信息处理装置中，作为记录介质26虽然说明了多层构造的记录介质26，但是同样也可使用由体积记录进行的记录介质。在由体积记录进行的记录介质的情况下，由于不需要用于形成多层构造的成膜处理，所以记录介质的成本降低成为可能，是有效的。另外，作为体积记录，也可适用于体积全息(volume hologram)或逐位(bit-by-bit)记录等的记录。

另外，也可代替光学滤光器4c，使用实施方式1中所用的环形开口滤光器4a。另外，也可使用具有除此之外的透射特性的光学滤光器。例如，也可通过使偏光、透射率、吸收和衍射等光学特性和这些光学特性的面内分布在基波7和高次谐波8中为不同的特性，用于各种光学系统。例如，不仅可用于光记录、也可用于读出情况下的信息读取、聚焦、跟踪和参照等。

例如，在全息记录材料中进行记录的光信息处理装置的情况下，记录介质使用有机感光材料。有机感光材料对于短波长具有灵敏度，具有高曝光灵敏度。若在记录位置的跟踪或用于调整聚焦的位置检测中，使用记录光，则存在感光开始时不能进行记录的问题。因此，通过用基波进行位置检测、用高次谐波进行记录的结构，可以解决这些问题。由于从同一点中产生基波和高次谐波，所以容易使聚光点一致，位置检测变容易。由于用基波进行位置检测，所以也可在滤光器部中使用仅衍射基波光的衍射格栅。

如上所述，通过将从同一位置出射基波7和高次谐波8的光源的光适用于双光子吸收，记录层26a的层间记录干扰变小，可以变窄记录层的间隔，实现了记录密度的提高。另外，记录介质可以不是多层构造，还可以为单层构造。

上述实施方式1和2中，记录介质6、26最好使用对基波7和高次谐波8为大体上透明，且仅在将这两个光聚焦到同一点的情况下光学特性变化的材料。另外，高次谐波8的波长为基波7的波长的两倍。

另外，记录介质最好使用对不同波长的两个光大体上透明，仅在这两个光聚焦到同一点上的情况下光学特性变化的材料。在这两个光的波长分别为λ1和λ2的情况下，可以由λ1×λ2/(λ1+λ2)表示具有吸收特性的光的波长。

另外，记录介质也可包含光学彩色材料，也可以为多层构造。

产业上的可利用性

本发明的光信息处理装置容易控制多波长光，作为光记录装置等有用。

另外，本发明的记录介质作为光记录用的记录介质有用。

Claims (23)

1、一种光信息处理装置，其特征在于，包括：

多波长光源，出射两个或两个以上的不同波长的光；

滤光器部，根据波长分离从所述多波长光源出射的光；

聚光透镜，为了进行多波长记录，将由所述滤光器部分离的多个光聚光在同一点上。

2、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：所述聚光透镜使由所述滤光器部分离的多个光分别经过不同光路，聚光到同一点上。

3、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：还具有偏光滤光器，将所述不同波长的光分别控制成不同的偏光。

4、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：所述多波长光源包括出射基波的相干光源、和将从该相干光源出射的基波的一部分变换为高次谐波的光波长变换元件，出射所述基波和所述高次谐波的两个不同波长的光。

5、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：所述多波长光源由半导体激光器构成。

6、根据权利要求4所述的光信息处理装置，其特征在于：所述相干光源具有可改变所出射的基波波长的功能；通过使从所述相干光源出射的基波的波长变化，来使所述光波长变换元件的所述高次谐波变换效率变化；并控制从所述多波长光源出射的基波和高次谐波的输出比。

7、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：所述滤光器部是透射率、衍射效率及偏光的至少之一对应于光的波长具有不同透射特性的光学滤光器，且所述特性在所述光学滤光器的面内不均匀。

8、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：所述滤光器部是环形开口滤光器，在所述环形开口滤光器的环形开口部和除此之外的部分，光的透射特性不同。

9、根据权利要求4所述的光信息处理装置，其特征在于：所述滤光器部是环形开口滤光器，所述环形开口滤光器的所述环形开口部仅透射所述基波，所述滤光器的环形开口部以外的部分仅透射所述高次谐波。

10、根据权利要求1所述的光信息处理装置，其特征在于：将由所述滤光器部分离的多个光聚光到记录介质中的同一点上；所述记录介质包含通过聚光由所述滤光器部分离的多个光，折射率、吸收系数及荧光特性的至少之一变化的材料；通过聚光到所述记录介质中的所述同一点上，来记录信息。

11、根据权利要求10所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质由多个记录层构成。

12、根据权利要求10所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质由单一层构成，沿厚度方向分布了记录所述信息的位置。

13、根据权利要求10所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质包含光学彩色材料。

14、根据权利要求4所述的光信息处理装置，其特征在于：将所述基波和所述高次谐波聚光到记录介质中的同一点上；所述记录介质对所述基波和所述高次谐波大体上透明，对所述基波和所述高次谐波的和频具有吸收特性；在所述基波的波长为λ1，所述高次谐波的波长为λ2的情况下，和频的波长由λ1×λ2/(λ1+λ2)表示，通过聚光到所述记录介质中的同一点上，来记录信息。

15、根据权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质由多个记录层构成。

16、根据权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质由单一层构成，沿厚度方向分布了记录所述信息的位置。

17、根据权利要求14所述的光信息处理装置，其特征在于：所述记录介质包含光学彩色材料。

18、一种记录介质，利用光来记录信息，其特征在于：对不同波长的两个光大体上透明；仅在所述两个光聚光到同一点上的情况下，光学特性发生变化，来记录信息；所述两个光中的一个光的波长是另一个光的波长的1/2。

19、根据权利要求18所述的记录介质，其特征在于：所述记录介质包含光学彩色材料。

20、根据权利要求18所述的记录介质，其特征在于：所述记录介质为多层构造。

21、一种记录介质，利用光来记录信息，其特征在于：

对不同波长的两个光大体上透明；

仅在所述两个光聚光到同一点的情况下，光学特性发生变化，来记录信息；

对所述两个光的和频具有吸收特性；

在一个光的波长为λ1、另一个光的波长为λ2的情况下，和频的波长由λ1×λ2/(λ1+λ2)表示。

22、根据权利要求21所述的记录介质，其特征在于：所述记录介质包含光学彩色材料。

23、根据权利要求21所述的记录介质，其特征在于：所述记录介质为多层构造。

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