专利名称：相干光源及使用了该相干光源的记录再生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用相干光进行全息记录的适用于光信息领域的装置。
背景技术：
为了实现光盘的高密度化及光测量的高精度化，需要小型的短波长光源。尤其是，利用全息的记录再生方式，由于可以达到100Gbit/inch2级的记录密度，作为新一代的高密度光盘而倍受瞩目。图10表示了以往提出的全息光信息记录再生装置的概略结构。该记录再生装置，使用移位多重(shift-multiplexed)记录方式的光盘光学系统。
从作为相干光源的激光光源(图示省略)发射出的激光射束被分为2束后，其中之一的射束，通过空间光调制器(以下记为“SLM”)113后，由傅立叶变换透镜116聚光在全息记录媒体115中，成为信号光110。分出的另一射束，经聚光透镜117被转换为适当的射束直径后，作为参照光111照射在全息记录媒体115中与信号光110相同的位置上。全息记录媒体115，具有在2片玻璃基板间封装光敏聚合物(photopolymer)等全息媒体的结构，记录信息光110和参照光111的干涉条纹。再生所记录的信号时，仅将参照光111照射到全息记录媒体115上，由全息衍射的再生光112，通过傅立叶变换透镜118后，由CCD元件114受光。
在使用了全息的记录再生装置中，由于全息记录媒体115的厚度约为1mm左右厚，干涉条纹作为厚光栅、即布拉格光栅(bragg grating)被记录，因此可以进行角度多重记录。在图10的记录再生装置中，为进行移位多重记录，可通过替代改变参照光111的入射角而移动球面波参照光111的照射位置，来实现角度多重。即，在使全息记录媒体115在其面内稍微转动，移动记录位置时，通过全息媒体各部分所感知的参照光111的入射角的微小变化，来进行多重记录。
全息媒体的厚度为1mm的情况下，由再生信号强度规定的角度选择性为，半值全幅(FWHM(full width at half maximum))为0.014度，参照光的NA为0.5时，可以约20μm的间隔进行全息的多重。此时实现的记录密度为200Gbit/inch2，换算成12cm盘的容量则为300GB。
由于布拉格光栅即具有角度选择性又具有波长选择性，因此需要控制记录·再生时的光源波长。该全息媒体上光栅的波长选择性为0.2nm。
为实现如上所述的高密度光信息记录再生装置，小型稳定的激光光源和可进行多重记录的记录媒体成为重要的技术。
图11表示作为稳定光源的典型例的使用了光波导管(optical waveguide)型QPM-SHG装置的SHG蓝色光源的概略结构(例如，参照专利文献1)。如图11所示，作为半导体激光器101，使用的是具有分布布拉格反射器(以下记为“DBR”)区域的波长可变的DBR半导体激光器。波长可变DBR半导体激光器101，是波长为850nm的100mW级AlGaAs系列的波长可变DBR半导体激光器，包括活性层区域、相位调整区域和DBR区域。通过使相位调整区域和DBR区域的注入电流同时变化，可以连续地改变振荡波长。
从半导体激光器101发出的基本波P1，在可变换波长的SHG(二次谐波产生(SecondHarmonic Generation))装置102中被变换为半波长，作为高次谐波P2输出。半导体激光器101和SHG装置102，被固定在基座(submount)160上，全体装载在壳体(package)150内。波长为425nm的高次谐波P2通过壳体150的窗口151，到达外部。
如上所述、在使用了全息的记录再生装置中，所记录的衍射图案(diffraction pattern)随着光的入射方向及波长而变化。为此，记录时的光的波长和再生时的光的波长若有不同，会引起串扰(crosstalk)信号的增加及信号光强度的下降。
此外、全息记录媒体115的信息，作为来自所记录的干涉条纹的布拉格衍射光而被再生。为了以足够的光量再生全息记录媒体115的信息，必须满足布拉格条件。即、必须将参照光射束对全息媒体的入射角度和参照光射束的波长分别调整为最佳值。
例如、若假定是全息媒体的厚度为1mm，光源的波长为515nm，干涉条纹的周期为0.5μm的系统，则对于以衍射效率减半时的波长值定义的参照光射束的波长，布拉格条件的允许范围是515nm±0.2nm。
此外、在使用了全息的记录再生装置中，由于通过信号光和参照光的干涉来记录全息，因此在光学系统内产生不需要的反射光即杂散光(stray light)时，会产生该杂散光引起的不需要的干涉条纹，从而无法稳定地记录或再生全息。在此情况下，虽然可以在防震台上等配置精密的光学系统来消除上述杂散光，但会使记录再生装置大型化，无法实现小型的记录再生装置。
专利文献1日本专利公开公报特开2002-204023号
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使在产生杂散光时，也可以抑制由该杂散光所引起的不需要的干涉条纹的产生，稳定地记录和再生全息的相干光源以及使用了该光源的小型的记录再生装置。
本发明所提供的相干光源，在进行全息的记录或再生时，相干光源的振荡波长半值幅Δλ，当设全息记录光学系统的光路长为t、上述相干光源的振荡波长为λ时，满足Δλ＞λ2/2t的关系。
本发明所提供的记录再生装置，包括上述的相干光源，和将由上述相干光源射出的光聚光在全息记录媒体上的光学系统。
根据上述结构，即使在产生了杂散光时，亦可抑制该杂散光所引起的不需要的干涉条纹的产生，稳定地记录和再生全息，从而实现小型化的记录再生装置。
图1是在本发明第1实施例的记录再生装置中所使用的相干光源的结构模式图。
图2是图1所示的相干光源产生的脉冲的模式图。
图3是本发明第1实施例的记录再生装置的结构模式图。
图4是用于说明实质的全息尺寸的模式图。
图5是用于说明SHG的波长幅度控制的模式图。
图6是图1所示的半导体激光器的光输出和驱动电流的关系示意图。
图7是说明本发明第2实施例的记录再生装置的脉冲记录的模式图。
图8是在本发明第4实施例的记录再生装置中所使用的相干光源的结构剖视图。
图9是用于说明由RF叠加控制波长幅度的的模式图。
图10是以往技术中的全息记录再生装置的概略结构图。
图11是以往技术中使用了SHG装置的SHG蓝色光源的概略结构图。
具体实施例方式
(第1实施例)图1是在本发明第1实施例的记录再生装置中所使用的相干光源的结构模式图。如图1所示，相干光源21中，以输出为1W、波长为810nm的AlGaAs系列半导体激光器1作为激励用光源(excitation light source)；作为基本波产生用光源而使用的固体激光器3，则使用添加Nd的YAG(Nd:YAG)(掺钕钇铝石榴石)。该半导体激励的固体激光经SHG(Second Harmonic Generation)装置2变换波长后作为光源。
作为具有波长变换功能的SHG装置，使用准相位匹配(quasi phase matching)(以下记为“QPM”)方式的体类型(bulk type)SHG装置2。SHG装置2可通过准相位匹配，利用较大的非线性光学常数。此外，SHG装置2由于是光波导管，可以有较长的相互作用长度，故可实现较高的转换效率。SHG装置2，包含在掺入MgO的LiNbO3(掺镁铌酸锂)(MgO-doped LiNbO3)的基板上形成的周期性的极化反转区域。周期性的极化反转区域，通过在Z板的MgO涂层上形成梳状电极，并施加电场而制成。
半导体激光器1与固体激光器3结合，SHG装置2配置在固体激光器3的谐振器内部。该谐振器，由蒸镀在固体激光器3上的反射膜6和透镜5而形成。透镜5，相对SHG输出9被涂有无反射涂层。此外，谐振器内插入有Cr:YAG的过饱和吸收体4。基于该过饱和吸收体4自动产生Q开关(Q switch)动作，通过该Q开关的动作来控制波长幅度。上述的各光源，被一体地集成在外壳50内，由珀尔帖(Peltier)元件进行温度控制。相对于1W的半导体激光器1的输出，固体激光在谐振器内振荡，平均为150mW的SHG光被抽出。
固体激光器的振荡波长是固定的，被固定为SHG装置2的相位匹配波长532.1nm。通过使用该相干光源21，可获得平均输出为150mW左右的波长为532.1nm的绿色光。该脉冲输出时的重复频率为1.5kHz，峰值输出为75W。此外，通过选择固体激光器的1064.2nm振荡线(oscillation line)，可使波长稳定在1064.2nm。此时，在作为波长变换元件的SHG装置2的相位匹配波长允许幅度内，可将振荡波长固定于所希望的波长上，高次谐波的波长也完全固定在532.1nm。
如图2所示、SHG输出9的脉冲宽度PW用半值全幅定义、为0.7μs，脉冲峰值输出PO为75W，重复频率(1/重复时间T)为1.5kHz，振荡波长半值幅(half value width)Δλ为0.05nm。此时的SHG输出9的功率为70μJ，在经过由光学系统构成的光学头后，以10μJ将激光射束照射到全息记录媒体上。
图3表示本发明第1实施例的记录再生装置。本记录再生装置，使用图1所示的相干光源21作为激光光源，并使用移位多重记录方式的光盘光学系统。从相干光源21射出的激光射束，经扩束镜(beam expander)22被扩大了射束直径后，由半反射镜(half mirror)23分割。被分出的一束射束，经反射镜24反射，通过空间光调制器(SLM)13后，由傅立叶变换透镜16聚光在全息记录媒体15上，成为信号光10。分出的另一束射束，经聚光透镜17被转换成适当的射束直径后，作为参照光11照射在全息记录媒体15中与信号光10相同的位置上。全息记录媒体15，具有在2片玻璃基板间封装光敏聚合物等全息媒体的结构，信息光10和参照光11的干涉条纹被记录。全息记录光学系统可包括上述的各部分等。
SLM13包括2维排列的光开关阵列，相应于被记录的输入信号，各光开关可独立地开·关。例如，使用1024单元(cell)×1024单元的SLM时，可同时显示1Mb的信息。信号光10通过SLM13时，在SLM13上显示的1Mb信息被变换为2维光束阵列，作为干涉条纹而被记录在全息记录媒体15上。再生所记录的信号时，仅将参照光11照射在全息记录媒体15上，来自全息的衍射光作为再生光12由CCD元件114受光。作为光头的光学系统可包括上述的各部分等。
在使用了全息的光记录系统中，由于全息记录媒体15的厚度约为1mm左右、干涉条纹作为厚光栅、即布拉格光栅被记录，故可进行角度多重记录。在图3的记录再生装置中，作为替代改变参照光11的入射角，通过移动球面波参照光11的照射位置，可实现角度多重记录。即、通过使全息记录媒体15稍微转动，在记录位置移动时让全息媒体各部分所感知的参照光11的入射角稍微变化，来进行多重记录。
全息媒体的厚度为1mm的情况下，由再生信号强度规定的角度选择性为，半值全幅为0.014度、参照光11的NA为0.5时，可以约20μm的间隔进行全息的多重。此时实现的记录密度为200Gbit/inch2，换算成12cm盘的容量则为300GB。
在进行全息记录再生时，比较理想的是相干光源21的振荡波长半值幅Δλ，在使用实质的全息尺寸S、参照光11与信号光10之间的实质的交角θ、和相干光源21的振荡波长λ时，满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。其理由如下所述。
使用实质的全息尺寸S、参照光和信号光的实质的交角θ和波长λ，干涉条纹的周期Δ则为Δ＝λ/2sinθ，光路差d为d＝S/Δ×λ。在此，比较理想的是相干光源的相干长度L大于光路差d，由于L为λ2/Δλ，故S/Λ×λ＜λ2/Δλ，最终、比较理想的是满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。在此情况下，可以稳定地记录信号光和参照光的干涉条纹，从而可以可靠地记录全息。在本实施例中，由于全息尺寸S为3mm，波长λ为532nm，交角θ为30度，因此振荡波长半值幅Δλ须在0.1nm以下。
作为上述实质的全息尺寸S，在参照光和信号光通过设有规定的透过孔的遮光板照射在全息记录媒体15上时，相当于透过孔的直径。此外，如图4所示，在具有全息媒体15a被封装在2片玻璃基板15b、15c之间的结构的全息记录媒体15上，照射参照光11和信号光10，记录全息15d时，全息15d的玻璃基板15b、15c侧的长度S1为实质的全息尺寸S。另外，实质的全息尺寸S并不限于上述之例，亦可取全息15d中心部的长度S2作为实质的全息尺寸S，或取S1和S2的中间长度(S1+S2)/2作为实质的全息尺寸S。
另一方面，若设全息记录光学系统的光路长为t时，满足Δλ＞λ2/2t关系的相干光源较为有效。其理由是，再生时，作为布拉格(Bragg)宽度变得足够小的条件，希望相干长度L在光路长t的2倍以下。在此情况下，既不会产生不需要的反射光所引起的不需要的干涉条纹，可进行噪声低的信号再生，又无需使用防震台等特殊的大型机构，可实现小型的记录再生装置。另外，将满足上述条件的激光射束用于治疗用(cure)射束时，也不会产生干涉条纹。
上述条件可导致以满足L＜2t、即Δλ＞λ2/2t的关系为特征的光源。在本实施例中，由于全息记录光学系统的光路长t为15mm，故振荡波长半值幅Δλ为0.01nm以上。此外，全息记录光学系统的光路长t是指，将各透镜部分中激光的射入位置和激光的射出位置之间的长度，用内部折射率修正后的值。
根据上述2个条件，比较理想的是振荡波长半值幅Δλ满足λ2/2t＜Δλ＜λ2(S×2sinθ)的关系。在此情况下，由于既可以稳定地记录信号光和参照光的干涉条纹，又不会产生不需要的反射光所引起的不需要的干涉条纹，因此可以稳定地记录和再生全息。在本实施例中，振荡波长半值幅Δλ的范围在0.01nm以上且0.1nm以下，通过Q开关，振荡波长半值幅Δλ扩大到0.05nm，满足上述条件。
此外，作为记录再生装置，比较理想的是，相干光源21的脉冲输出时的重复频率在100Hz以上且10kHz以下。因为不到100Hz的频率时，传送速度慢而不实用，另一方面，超过10kHz时，则记录输出不足。在本实施例中，作为相干光源21的脉冲输出时的重复频率，使用了1.5kHz。此时，可以20mm/s的速度进行20μm的逐步记录(step recording)。
此外、过饱和吸收体4的被动Q开关的频率，较为理想的是在1.5kHz以上且5kHz以下。这是由于，固体激光器的缓和振动频率会引起Q开关不稳定的问题，但在上述范围中，可以最稳定地进行被动Q开关。
此外、相干光源21的脉冲输出的脉冲宽度，较为理想的是在0.1μs以上且10μs以下。因为10μs以下时，在全息记录媒体15的转动中，如同静止一样，可以瞬时记录全息，另一方面，不到0.1μs时，总能量则不够，无法记录全息。
此外、相干光源21的脉冲输出时的平均输出，较为理想的是在10mW以上且200mW以下。因为不到10mW时，对全息记录媒体15的记录速率变低，不实用，另一方面，超过200mW时，用于散热的部分则变大，无法在光学头部分装载相干光源21。
此外、相干光源21的脉冲输出时的峰值输出，较为理想的是在10W以上且200W以下。因为不到10W时，就灵敏度而言没有可以使用的全息记录材料，另一方面，超过200W时，由于半导体激光器1的平均输出达到3W，投入电力则达到6W，其差值的3W转变为热而进行发热，因此相干光源21要包含散热部而变得巨大，无法实现小型的记录再生装置。
在本实施例中，由于模块温度(module temperature)即半导体激光器1和SHG装置2的温度是通过珀尔帖元件而被稳定化的，因此不仅基本上没有相位匹配波长的变化，还可以稳定地获得光输出。
如此、在本实施例中，只要预先决定基本波的波长，通过选择添加Nd的YAG的振荡线，就可以使基本波的波长在不同的记录再生装置间保持一致。其结果、在作为象全息存储器(hologram memory)等那样的需要绝对波长的装置的光源来使用时，可以固定波长。
此外、由于通过Q开关可使用频谱波动(spectrum fluctuation)，因此相干光源的振荡波长幅度也可以设定在不受光学系统中多余干涉引起的噪声影响、可保持全息媒体中的相干性的区域内。
其结果、对于用某记录再生装置记录的全息记录媒体，可以用其它记录再生装置进行再生，其实用价值很大。此外，在本实施例中，因为不仅仅对1个全息的记录能量是相同的，而且在脉冲宽度及峰值输出不同的记录再生装置间也是相同的，这样即使是具有非线型性的全息记录媒体，亦可保持装置间的兼容性。
另外、在本实施例中，虽使用Cr:YAG作为过饱和吸收体，但并不限定于此，半导体材料也同样有效。此外，不使用被动Q开关，而使用插入EO调制器的外部Q开关亦无不可。
此外、在本实施例中，是由Q开关来控制波长幅度的，但并不特别限定于此例，亦可由SHG来控制波长幅度。如图5所示，固体激光器的基本波频谱(波长)S1，通过SHG装置时，可以根据波长变换允许幅度W变换为基本波频谱(波长)S2，任意控制波长幅度。SHG装置，例如可以使用准相位匹配方式的体类型SHG装置。在该准相位匹配方式中，为防止所产生的SHG在行进方向上被抵消，使用周期性的极化反转区域。因此，相对于入射的固定激光器的波长具有波长变换允许幅度。该波长变换允许幅度，与SHG装置的长度成反比，可以通过调整SHG装置的长度来改变波长幅度。
具体而言、体类型SHG装置的波长变换允许幅度，在长度为10mm的晶体时为0.21nm，而在长度为30mm的晶体时为0.07nm。由此，扩大至1nm的固定激光器的振荡波长，在通过具有0.07nm波长变换允许幅度的SHG装置时，变换为具有0.07nm波长幅度的振荡波长，可实现具有0.07nm波长幅度的相干光源。如此、通过具有指定的波长变换允许范围的SHG装置，可实现具有目标波长幅度的相干光源。
此外、在本实施例中，连续记录全息时，在全息与全息之间，虽然是通过停止从相干光源21射出的激光而使光输出为0的，但并不局限于此，较为理想的是，让相干光源21的光输出保持在超过0的规定值上。此时，可使相干光源21的激光频谱稳定化，可以更加准确地记录全息。
图6是图1所示的半导体激光器1的光输出和驱动电流的关系示意图。如图6所示，半导体激光器1的光输出，具有在驱动电流超过阀值Lth后急剧增加的特性，在记录全息时，半导体激光器1通过工作电流Lop而受驱动。在具有如上特性的半导体激光器1中，较为理想的是，在全息与全息之间停止激光的射出时，不使半导体激光器1的驱动电流为0，而以Lop/1000以上且至Lth或其附近为止的范围内的驱动电流来驱动半导体激光器1，更为理想的是，保持在阀值Lth的附近。在此情况下、由于半导体激光器1的激光频谱的稳定化，因此相干光源21的激光频谱稳定化，从而可以连续可靠地记录全息。
(第2实施例)以下、作为本发明的第2实施例，对进行脉冲列记录的记录再生装置进行说明。本实施例的记录再生装置，包括相干光源，对相干光源射出的脉冲列进行调制的调制器，和将调制器射出的脉冲光聚光在全息记录媒体上的光学系统，因调制器以外的结构与第1实施例相同，故省略图示及其说明，以下仅对与第1实施例的不同点进行详细说明。
本记录再生装置，以多个脉冲光记录1个独立的全息，例如，用4个脉冲记录1个全息，在其后的多重记录再改变脉冲数。以固体激光器为基础的SHG，虽然难以提高激光射束的输出，但如果对激光射束进行单一调制并用AO调制器进行切换，则可以容易地改变记录能量。
图7是说明本发明第2实施例的记录再生装置的脉冲记录的模式图。如图7所示，使用AO调制器作为调制器8，将调制器8配置在图1所示的透镜5之后。调制器8，对透过透镜5的脉冲列PL进行调制，向图3所示的扩束器22输出。调制器8，由于可以进行至200MHz为止的高速调制，因此可以自由地选择脉冲数。在本实施例中，使用了消光比良好的衍射光一侧。调制器8，从脉冲列PL中选择以4个脉冲为1组的1个全息用脉冲列PU照射在1个全息上，在改变角度后，选择下4个脉冲组成的1个全息用脉冲列PU。当然，在改变位置后，也可以选择脉冲列。
一般而言、全息记录媒体如要增加多重度则须增加能量，因此使脉冲数增加非常重要。此时，由于脉冲列的重复时间为一定的单一脉冲列，因此使全息记录媒体的转速也相应地变化是很有效的。特别是移位多重记录时，在多重度变化的刻录初期，使速度可变、在多重度为一定的区域，保持一定的速度也非常有效。
如上所述、在本实施例中，由于用数个脉冲记录1个全息，因此即使相干光源的功率较小时，也能够增加对1个全息的记录能量，从而能够可靠地对全息进行多重记录。此外，由于调制器8，可以选择任意个数的脉冲作为1个全息用脉冲列进行输出，故可通过改变脉冲数来改变功率，从而能够在灵敏度不同的各种全息记录媒体上可靠地记录全息。
(第3实施例)在上述第1和第2实施例中，是使相干光源进行脉冲动作，而在本实施例中，则是使相干光源进行连续振荡(CWContinuous Wave Oscillation)动作，下面对其结构进行说明。本实施例的记录再生装置的结构，因与第1实施例相同，故省略图示及其说明，以下仅对与第1实施例不同之处进行详细说明。
本实施例中使用的相干光源，用Nd:YVO4作为固体激光器、用KTP晶体作为波长变换元件。相干光源的波长为532.1nm，以散斑多重(Speckle-Multiplexed)方式进行记录，成功实现了500GB的记录。其结果，本实施例也可以取得与第1实施例相同的效果。
此外，本实施例中，作为相干光源的输出使用了200mW。该相干光源的输出，最好在10mW以上200mW以下。因为超过200mW时，用于散热的部分变大，无法在光学头部分装载相干光源，另一方面，不到10mW时，对全息记录媒体的记录速率变低，则不实用。
(第4实施例)以下、作为第4实施例，对使用半导体激光器进行全息记录再生的结构进行说明。图8是本发明第4实施例的记录再生装置中所使用的相干光源的结构模式图。
在图8所示的相干光源41中，作为半导体激光器55，使用具有活性层区域、DBR区域和相位调整区域的、输出为100mW、波长为407nm的GaN系列波长可变DBR半导体激光器。通过在DBR区域和相位调整区域中以一定的比例注入电流，可以改变基本波光的波长。
通过控制向100mW的激光输出的半导体激光器(波长可变DBR半导体激光器)55的DBR区域和相位调整区域的注入电流，可以改变振荡波长，将波长固定在407nm。407nm的波长由检测器53检测。检测器53中装备衍射光栅和光敏二极管，构成能检测出指定波长的结构。
此外、半导体激光器55，由RF叠加模块57施加高频信号来进行RF叠加，如图9所示，CW时的激光频谱(波长)S3的波长幅度被扩大而成为RW叠加时的激光频谱(波长)S4，振荡的频谱被扩大。在本实施例中，振荡激光的波长半值幅为0.05nm。
半导体激光器55和检测器53，固定在基座60上，全体装载在外壳50内。波长为407nm的激光56通过外壳50的窗口51，到达外部。
以下、对本实施例的记录再生装置进行说明。本记录再生装置，使用图8所示的相干光源41作为激光光源，并使用角度多重记录方式的光盘光学系统。本记录再生装置的结构，基本上与第1实施例的结构类似，但斜置光学系统以进行角度多重这点则不同，其它与第1实施例相同，故省略图示及其说明，以下仅对与第1实施例不同之处进行详细说明。
在本实施例中，使用厚度约1.5mm左右的全息记录媒体。参照光的NA为0.6时，可以约15μm的间隔进行全息的多重。此时实现的记录密度为300Gbit/inch2，换算成12cm盘的容量则为400GB。
在进行全息记录再生时，比较理想的是相干光源41的振荡波长半值幅Δλ，使用实质的全息尺寸S、参照光11与信号光10的实质的交角θ和相干光源41的振荡波长λ，满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。在本实施例中，由于全息尺寸S为3mm，波长λ为407nm，交角θ为30度，因此振荡波长半值幅Δλ必须在0.06nm以下。
另一方面、若设全息记录光学系统的光路长为t时，满足Δλ＞λ2/2t关系的相干光源较为有效。在此情况下、既不会产生由不需要的反射光所引起的不需要的干涉条纹，可以进行噪声低的信号再生，又无需使用防震台等特殊的大型机构，可实现小型的记录再生装置。在本实施例中，由于全息记录光学系统的光路长t为5mm，因此振荡波长半值幅Δλ在0.03nm以上。
根据上述2个条件，在本实施例中，振荡波长半值幅Δλ的范围是在0.03nm以上且0.06nm以下，通过对半导体激光器55进行RF叠加，振荡波长半值幅Δλ为0.05nm，满足上述条件。
另外、在本实施例中，作为振荡波长，使用了407nm，但并不特别限定于此例，较为理想的是，作为相干光源，使用振荡波长被波长锁定在403nm以上且415nm以下的半导体激光器。特别是GaN半导体激光器，在加入铟(In)增大振荡波长时，结晶性恶化、振荡的阀值增大，特性亦发生恶化，但若是415nm以下的波长，则可靠性良好，特性亦佳。另一方面，不到403nm时，能量增大，会造成全息记录再生时所使用的光学元件的劣化及有机物的附着，不甚理想。
此外、在本实施例中，作为相干光源41的输出，使用了100mW，但并不特别限定于此例，在10mW以上且200mW以下即可。若超过200mW时，单模(single mode)振荡的激光器会发生GaN活性层短边一面的劣化，无法确保寿命。另一方面，不到10mW时，对全息记录媒体的记录速率变低，则不实用。
上述各相干光源，通过预先设定基本波的波长，可以操作相干光源使基本波的波长在不同的记录再生装置之间保持一致。由此，作为全息存储器等的需要绝对波长的装置的光源来使用时，可以完全固定波长。此外，通过SHG、Q开关和RF叠加等，相干光源的振荡波长幅度也可以设定在不受光学系统中多余干涉的噪声影响、可保持全息媒体中的相干性的区域内。
其结果、在上述各实施例中，对于用某记录再生装置记录的全息记录媒体，可以用其它记录再生装置进行再生，其实用价值很大。如此、由于不仅仅对1个全息的记录能量是相同，而且在脉冲宽度和峰值输出不同的记录再生装置间也是相同的，因此即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
本发明所提供的一种相干光源，在进行全息的记录或再生时，相干光源的振荡波长半值幅Δλ，当设全息记录光学系统的光路长为t、上述相干光源的振荡波长为λ时，满足Δλ＞λ2/2t的关系。
在此相干光源中，即使有杂散光产生时，也可以抑制该杂散光所引起的不需要的干涉条纹的产生，稳定地记录及再生全息。
上述的相干光源较为理想的是，上述振荡波长半值幅Δλ，当设实质的全息尺寸为S、参照光与信号光的实质的交角为θ、上述相干光源的振荡波长为λ时，进一步满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。
在此情况下，由于既可以稳定地记录信号光和参照光的干涉条纹，又不会产生不需要的反射光引起的不需要的干涉条纹，因此可以稳定地记录及再生全息。
本发明还提供另一种相干光源，在进行全息的记录或再生时，相干光源的振荡波长半值幅Δλ，当设实质的全息尺寸为S、参照光与信号光的实质的交角为θ、上述相干光源的振荡波长为λ时，满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。
在此相干光源中，可以稳定地记录信号光和参照光的干涉条纹，从而可靠地记录全息。
本发明还提供一种记录再生装置，包括上述的任何之一的相干光源，和将由上述相干光源射出的光聚光在全息记录媒体上的光学系统。
该记录再生装置中，既不会产生不需要的反射光引起的不需要的干涉条纹，可进行噪声低的信号再生，又无需使用防震台等特殊的大型机构，可实现小型的记录再生装置。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源的振荡波长，为532.1nm。在此情况下、由于能使振荡波长在不同的记录再生装置间保持一致，因此即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源，通过Q开关控制波长幅度。在此情况下、由于通过Q开关控制波长幅度，因此相干光源的振荡波长幅度可以设定在不受光学系统中多余干涉的噪声影响、可保持全息媒体中的相干性的区域内，即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
上述相干光源，亦可通过SHG控制波长幅度。在此情况下，由于通过SHG控制波长幅度，因此相干光源的振荡波长幅度可以设定在不受光学系统中多余干涉的噪声影响、可保持全息媒体中的相干性的区域内，即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源，包含振荡波长被波长锁定在403nm以上且415nm以下的半导体激光器。在此情况下、由于振荡波长能在不同的记录再生装置间保持一致，因此即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源，通过RF叠加控制波长幅度。在此情况下、由于通过RF叠加控制波长幅度，因此相干光源的振荡波长幅度可以设定在，不受光学系统中多余干涉的噪声影响、可保持全息媒体中的相干性的区域内，即使是具有非线型性的全息记录媒体，也可以保持装置间的兼容性。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述半导体激光器，是DBR半导体激光器。在此情况下、由于通过使相位调整区域和DBR区域的注入电流同时改变，可以连续地改变振荡波长，因此可将振荡波长设定为所希望的波长。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源的平均输出为10mW以上且200mW以下。因为不到10mW时，对全息记录媒体的记录速率变低，不实用，另一方面，超过200mW时，用于散热的部分则变大，无法在光学头部分装载相干光源21。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源脉冲输出时的峰值输出为10W以上且200W以下。因为不到10W时，就灵敏度而言没有可用的全息记录材料，另一方面，超过200W时，包含散热部的相干光源则变得巨大，无法实现小型的记录再生装置。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源脉冲输出时的重复频率为100Hz以上且10kHz以下。因为不到100Hz频率时，传送速度慢，不实用，另一方面，超过10kHz时，记录输出则不足。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源，通过Q开关控制波长幅度，上述相干光源脉冲输出时的重复频率为1.5kHz以上且5kHz以下。在此情况下、可以稳定地进行被动Q开关。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源脉冲输出的脉冲宽度为0.1μs以上且10μs以下。因为10μs以下时，在全息记录媒体15转动中如同静止一样，可以瞬时记录全息，另一方面，不到0.1μs时，总能量则不够，无法记录全息。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源输出脉冲光，由上述相干光源输出的多个脉冲光记录1个独立的全息。在此情况下、即使相干光源的功率较小时，也能够增加对1个全息的记录能量，可以可靠地对全息进行多重记录。
上述的记录再生装置较为理想的是，上述相干光源，在全息和全息之间停止射出光时，将光输出保持在超过0的规定值。在此情况下、可稳定相干光源的频谱，可以更为可靠地记录全息。
产业上的利用可能性本发明提供一种光源波长固定、并且波长幅度亦为最佳的短波长相干光源，以及使用了该相干光源的具有兼容性的记录再生装置，在产业上具有实用价值。
权利要求
1.一种相干光源，其特征在于在进行全息的记录或再生时，相干光源的振荡波长半值幅Δλ，当设全息记录光学系统的光路长为t、上述相干光源的振荡波长为λ时，满足Δλ＞λ2/2t的关系。
2.根据权利要求1所述的相干光源，其特征在于上述振荡波长半值幅Δλ，当设实质的全息尺寸为S、参照光与信号光的实质的交角为θ、上述相干光源的振荡波长为λ时，还满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。
3.一种相干光源，其特征在于在进行全息的记录或再生时，相干光源的振荡波长半值幅Δλ，当设实质的全息尺寸为S、参照光与信号光的实质的交角为θ、上述相干光源的振荡波长为λ时，满足Δλ＜λ2/(S×2sinθ)的关系。
4.一种记录再生装置，其特征在于包括相干光源，如权利要求1至3中任一项所述；光学系统，将由上述相干光源射出的光聚光在全息记录媒体上。
5.根据权利要求4所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源的振荡波长为532.1nm。
6.根据权利要求5所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，通过Q开关控制波长幅度。
7.根据权利要求5所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，通过SHG控制波长幅度。
8.根据权利要求4所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，包括振荡波长被波长锁定在403nm以上且415nm以下的半导体激光器。
9.根据权利要求8所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，通过RF叠加控制波长幅度。
10.根据权利要求8所述的记录再生装置，其特征在于上述半导体激光器为DBR半导体激光器。
11.根据权利要求5或8所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源的平均输出为10mW以上且200mW以下。
12.根据权利要求5或8所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源在脉冲输出时的峰值输出为10W以上且200W以下。
13.根据权利要求5或8所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源在脉冲输出时的重复频率为100Hz以上且10kHz以下。
14.根据权利要求5所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，通过Q开关控制波长幅度；上述相干光源在脉冲输出时的重复频率为1.5kHz以上且5kHz以下。
15.根据权利要求5或8所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源在脉冲输出的脉冲宽度为0.1μs以上且10μs以下。
16.根据权利要求4所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，输出脉冲光；用上述相干光源输出的数个脉冲光记录1个独立的全息。
17.根据权利要求4所述的记录再生装置，其特征在于上述相干光源，在全息和全息之间停止射出光时，将光输出保持在超过0的规定值。
全文摘要
本发明公开一种相干光源及使用了该相干光源的记录再生装置，在进行全息记录再生时，相干光源(21)的振荡波长半值幅Δλ，当设实质的全息尺寸为S、参照光与信号光的实质的交角为θ、振荡波长为λ时，满足Δλ＜λ
文档编号G11B7/125GK101040225SQ200680001008
公开日2007年9月19日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年3月2日
发明者山本和久, 笠澄研一, 杉田知也, 水岛哲郎, 门胁慎一 申请人:松下电器产业株式会社