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(In Japanese)書き換え型ホログラム記録材料、並びに、ホログラムの記録・消去方法およびホログラム記録装置

Patent code P190015819
File No. (S2016-0281-N0)
Posted date Jan 24, 2019
Application number P2017-566546
Date of filing Dec 28, 2016
International application number JP2016089023
International publication number WO2017138277
Date of international filing Dec 28, 2016
Date of international publication Aug 17, 2017
Priority data
  • P2016-025264 (Feb 12, 2016) JP
Inventor
  • (In Japanese)堤 直人
  • (In Japanese)木梨 憲司
  • (In Japanese)藪原 侑樹
  • (In Japanese)元石 さつき
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都工芸繊維大学
Title (In Japanese)書き換え型ホログラム記録材料、並びに、ホログラムの記録・消去方法およびホログラム記録装置
Abstract (In Japanese)速い応答性、および長期のメモリ性を両立した特性を有する書き換え型ホログラム記録材料であって、アクリル系ポリマーの側鎖の一部にカルバゾールアゾベンゼンを導入してなる共重合体、および、上記カルバゾールアゾベンゼンと同種または異種のカルバゾールアゾベンゼン分子を含有することを特徴とする書き換え型ホログラム記録材料。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

ある種の物質は良好な電荷輸送能を有することが知られており、その応用事例としてフォトリフラクティブ効果がある。フォトリフラクティブ効果とは、レーザー光などを照射するとポッケルス効果によって物質の屈折率が変化することである。具体的には2本のコヒーレントなレーザー光を交差させて媒体に照射する場合が挙げられる。交差したビームは互いに干渉し、媒体に周期的な干渉縞が形成される。この干渉縞においては、交互に明所と暗所が現れ、明所では媒体が光励起されて電荷キャリアが生成され、生成された電荷キャリアは、媒体に印加された外部電場によって明所からドリフト移動し、暗所でトラップされる。これにより、媒体には、周期的な電荷密度の分布が生じる。この周期的な電荷密度の分布は、ポッケルス効果を介して媒体に屈折率の周期的な変化を誘起する。

このようなフォトリフラクティブ効果を備える物質は、そのフォトリフラクティブ効果を利用して、歪曲した物体のイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、3Dディスプレイ、3Dプリンター、さらには光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等、多くの分野にて活用されている。

しかしながら、従来のフォトリフラクティブ効果を用いたデバイスでは、フォトリフラクティブ素子に数十V/μm(数MV/cm、例えば100μmの厚さの素子では数kVの電圧に相当)の高電場を印加することが必要であり、高電場での絶縁破壊を生じるおそれが高いという欠点がある。

上記欠点を克服する材料として、光異性化(ある分子が光を吸収することによって異性体に変化する現象)により、無電場で、屈折率の周期的な変化を誘起することができる、フォトクロミック性(ある物質が,光の照射によって着色されるか、あるいは色調が変化し、その後、熱または、当該着色または当該色調の変化をもたらした光とは異なる波長の光によってもとに戻る性質をもつこと)を備える物質から構成される材料の開発が進められている。ここで、上記フォトクロミック性を備える物質は、通常、安定性に問題があり短時間で記録した情報が消えてしまうという欠点を有している。

そこで、上記欠点を克服した材料として、高分子アゾベンゼン液晶や液晶成分とフォトクロミック成分を有するポリマーからなる書き換え型ホログラム材料が開示されている(特許文献1、2)。

また、特許文献1、2に開示された高分子型ホログラム材料と異なる、低分子型ホログラム材料として、カルバゾールアゾベンゼン部位を骨格に有し、ベンゼンのパラ位にニトロ基、シアノ基などの置換基が導入された低分子化合物からなる材料が開示されている(特許文献3)。さらに、書き換え型ホログラムディスプレイ用の材料として、ベンゼンのパラ位の置換基がニトロ基であるカルバゾールアゾベンゼン(3-[(4-nitrophenyl)azo]-9H-carbazole-9-ethanol (NACzE))をポリメチルメタクリレート(PMMA)に分散・溶解させた材料をフォトリフラクティブ材料として用いてホログラムの記録を行うことが開示されている(特許文献4、5、非特許文献1、2、3)。しかし、上述のカルバゾールアゾベンゼンを分散・溶解させた材料には、記録されたホログラムの情報が時間経過とともに消えていく、メモリ性の欠如という欠点を有している。

そこで、上記欠点を解決する手段として、カルバゾールアゾベンゼンを側鎖に備え、PMMA等のアクリル系ポリマーを主鎖とする共重合体を含む、メモリ性が改善された書き換え型ホログラム材料の開発が進められている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、書き換え型ホログラム記録材料および記録媒体に関する。また、本発明は、ホログラムの記録・消去方法および上記方法に使用するためのホログラム記録装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
アクリル系ポリマーの側鎖の一部にカルバゾールアゾベンゼンを導入してなる共重合体、および、
上記カルバゾールアゾベンゼンと同種または異種のカルバゾールアゾベンゼン分子を含有することを特徴とする、書き換え型ホログラム記録材料。
(ここで、カルバゾールアゾベンゼンは、以下の式(1)にて表される。)
【化1】
 
(省略)

【請求項2】
 
上記カルバゾールアゾベンゼンが、上記式(1)におけるXがシアノ基、ニトロ基またはメトキシ基であるカルバゾールアゾベンゼンである、請求項1に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項3】
 
上記共重合体の側鎖に導入されているカルバゾールアゾベンゼンと、上記カルバゾールアゾベンゼン分子とが同種である、請求項1または2に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項4】
 
上記アクリル系ポリマーが、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレートおよびポリメチルアクリレートからなる群から少なくとも1種選択される、請求項1~3の何れか1項に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項5】
 
上記書き換え型ホログラム記録材料に含有される上記共重合体と上記カルバゾールアゾベンゼン分子との合計重量に対する、上記共重合体に含まれる上記カルバゾールアゾベンゼンに由来する基と上記カルバゾールアゾベンゼン分子との合計のモル濃度が、5×10-4mol/g以上、2.0×10-3mol/g以下である、請求項1~4の何れか1項に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項6】
 
上記共重合体に含まれるカルバゾールアゾベンゼンに由来する基に対する、上記カルバゾールアゾベンゼン分子のモル比率が、0.5以上、2.0以下である、請求項1~5の何れか1項に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項7】
 
上記共重合体の重量平均分子量が10,000以上、200,000以下である、請求項1~6の何れか1項に記載の書き換え型ホログラム記録材料。

【請求項8】
 
ホログラム記録素子を有する記録媒体であって、
上記ホログラム記録素子は、請求項1~7の何れか1項に記載の書き換え型ホログラム記録材料を含有することを特徴とする、記録媒体。

【請求項9】
 
書き換え型ホログラム記録材料を含有するホログラム記録素子内で、空間光変調器(SLM)上の縞模様のパターンを1光束のレーザー光を用いて、あるいは、可干渉な物体光および参照光を干渉させること(2光束干渉)により、当該ホログラム記録素子内に干渉縞を形成させ、上記ホログラム記録素子にホログラムを記録する工程および上記ホログラム記録素子に対して偏光を照射することによって当該ホログラムを消去する工程を含むホログラムの記録・消去方法であって、
上記書き換え型ホログラム記録材料が、アクリル系ポリマーの側鎖の一部にカルバゾールアゾベンゼンを導入してなる共重合体、および、
上記共重合体に導入されている上記カルバゾールアゾベンゼンと同種または異種のカルバゾールアゾベンゼン分子をさらに含有する材料からなるホログラム記録素子に対して、
少なくとも当該ホログラムを消去する工程を円偏光の照射によって行うことを特徴とする、ホログラムの記録・消去方法。

【請求項10】
 
上記記録する工程における上記物体光および上記参照光が、円偏光である、請求項9に記載のホログラムの記録・消去方法。

【請求項11】
 
ホログラムを記録した上記ホログラム記録素子に対して、上記参照光と同位相の偏光を照射することによって、記録したホログラムを再生する工程をさらに含む、請求項9または10に記載のホログラムの記録・消去方法。

【請求項12】
 
上記記録したホログラムを再生する工程において、ホログラムを記録した上記ホログラム記録素子に対して照射する偏光が、円偏光である、請求項11に記載のホログラムの記録・消去方法。

【請求項13】
 
請求項9~12の何れか1項に記載のホログラムの記録・消去方法を行うために、2光束干渉によるホログラムの記録・消去方法を使用するためのホログラム記録装置であって、
少なくとも上記消去する工程において、円偏光用素子を通して、上記ホログラム記録素子に対して、円偏光を得るための機構を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。

【請求項14】
 
上記円偏光を得るための機構が、λ/4板である、請求項13に記載のホログラム記録装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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