色素ドープ高分子微小球を用いた高密度フォトンモ ード光メモリ

色素ドープ高分子微小球を用いた高密度フォトンモ ード光メモリ

著者 小林 直樹

雑誌名 静岡大学大学院電子科学研究科研究報告

巻 27

ページ 137‑139

発行年 2006‑03‑11

出版者 静岡大学大学院電子科学研究科

URL http://hdl.handle.net/10297/1195

氏名 。(本籍

) 

学位 の種 類

学位 記 番 号

  264  

学位授与の要件

 1 

学位論文題目

論 文 審 査 委 員

(委員長)

教 授

論 文 内 容 の 要 旨

現行の光記録 システムにおいて、ジッタの発生は光デイスクのアクセス速度 を低下 させる最大の 原因である。本研究では、色素 ドープ高分子微小球 を光学的記録 ピッ トとして利用する光デイスク の研究 を行 う。二次元の微小球配列構造 を作製 し、各微小球 に情報のビッ ト記録 を行 う。再生時に は、微小球の3次元形状信号 と、記録情報信号 とが同時に得 られる、形状信号 をクロック信号 とし て利用 した、ジッタフリーな光デイスクが実現可能 となる。

現在の光デイスクは、記録セクタ内に同期信号(ク ロック信号)領域 を持 ってお り、この領域 より 読み出 したクロック信号 とデータ領域 より読み出される記録 ビッ ト信号 を利用 してデイスクの回転 速度 を制御 し、安定 したクロック信号 を発生 させている。 このようにして発生 させたクロック信号 を元 にデイスクの記録 ビッ ト位置を判別 しているため、一定間隔以上記録 ビッ トが存在 しない領域 や連続 した領域が存在すると、安定 したクロック信号の生成がで きな くな り、記録 ビッ トの判別が で きな くなって しまう。そのため、CDや DVDでは、記録するデータを特殊な方法で変換 し、ビッ

トの連続、不連続の個数が決め られた値 となるようにしている。 しか し、それで もわずかなデイス クの回転む らや記録 ビッ トの形成むら等の要因により、クロック信号 と実際の記録 ビッ トの位置 と の間にはわずかなずれが生 じ、ジッタが発生 して しまう。

本研究テーマである微小球光メモ リでは、このジッタの発生 を押 さえることが可能 となる。微小 球 アレイを反射型共焦点光学系 を用いて共焦点反射光強度 を測定すると、周期的な微小球の形状信 号 を得 ることがで きる。 この信号 をもとにクロック信号 を生成する。 このクロック信号 を検出窓 と

して反射光強度データを読み出す。 この信号 には記録 ビッ トの有無 によって信号のピークレベルが

‑137‑

異なってお り、このレベルの大小 を判別することで記録データを再生する。この微小球光メモリは、

クロック信号の中心位置 と記録ビットである微小球の中心位置とが必ず一致 しているため、ビット信 号 とクロック信号 との間にはジッタは発生 しない特徴 を持つ。つまリジッタフリーな光デイスクが実 現可能 となる。

微小球光メモリでは、色素を ドープした高分子微小球一つ一つを記録 ビットとして利用する。記録 用色素を構造的に制限された微小球内に ドープすることで、記録可能領域を微小球内に限定すること ができ、記録 ビットサイズを微小球の直径サイズ以下にすることができる。記録ビットが構造的に制 限されているため、平面方向のクロス トークの発生を押 さえることができ、平面方向の分解能を高 く することが可能 となる。微小球のサイズをより小 さくすることで記録光源の短波長化に頼 らずとも、

ある程度の記録 ビットの縮小化即ち、高密度記録が期待できる。加えて、微小球へ様々な特性を持つ 複数の色素 を ドープすることで、波長多重記録、偏光多重記録 も可能となる。

2つ

微小球 を記録 ビットとして利用するには、微小球を周期的に配列 させる必要がある。薄いポリマー 薄膜上へ2次元表面 レリーフ構造 を作製 したもの を配列用基板 とし、その上へ微小球を拡散配列、

吸着固定 させる。ポリスチ レン微小球を含む懸濁液中に表面 レリーフ基板 を浸漬させゆっくりと引き 上げる。懸濁液 と基板 との界面には表面張力によって薄い均一な溶液の膜ができる。基板および懸濁 液の界面エネルギを化学処理等によって適切な値に調整することにより、最適な厚 さの溶液膜が形成 される。溶液膜の中には微小球が集積 してお り、微小球懸濁液の密度、溶液の蒸発速度、ディッピン グ速度 を調整することにより、 レリーフ構造上に均―な微小球のアレイが自己組織化的に作製でき る。配列後の微小球は、球表面の官能基 とポリマー基板 とが吸着することで、熱的にも機械的にも非 常 に安定になる。この方法により、一度 に大量の微小球アレイが作製可能 となる。

作製 した微小球光ディスクを共焦点光学系を用いて測定 し、微小球の形状信号検出を行った。 ト ラック方向に近接 している微小球においてもクロス トークなしに高コントラス トに読み出すことが可 能であった。

記録・再生実験 においては、蛍光色素であるローダミンBを ドープ した微小球光デイスクに、波 長532nmで ビッ ト記録 したデータを波長632.8EIInで再生 し、共焦点反射率 に して約10%の_変化が測 定できた。lo%の信号 レベル変化は、記録 ビットの有無 を判別するには十分な変化量であ り、共焦点 顕微光学系 を再生光学系 として利用する微小球配列光ディスクは、十分実用性に耐える性能が発揮で

きると確認 された。

‑138‑

論 文 審 査 結 果 の 要 旨

現行の光記録 システムにおいて、ジッタの発生は光デイスクのアクセス速度 を低下 させ、エラー レー トを増大 させる最大の要因である。本論文は、色素 ドープ高分子微小球を光学的記録 ピットとし て利用するジッタフリー光デイスクに関する研究 をまとめたものである。

第

1章

第2章では光メモ リの分類お よび本研究 において使用 されたフォ トンモー ド記録材料であるアゾ ベ ンゼ ン色素の特性 について述べている。

第3章では微小球 を配列するための光デイスク用基板の作製工程について述べている。微小球 を 記録 ビットとして利用するには、微小球 を周期的に配列 させる必要がある。アゾベ ンゼン色素を側鎖

に含むフォ トポリマは、光 を照射することにより光電界分布に応 じた表面形状変化 を示す。2光_束干 渉露光においてこの現象 を利用することで、表面 レリーフ構造 を有する微小球配列用基板 を作製 して いる。2光線の偏光方向をs偏 光に対 し±45° とし、フォ トポ リマの持つ非線形光学特性を積極的に 利用 した偏光干渉露光法 を用いることで、強度干渉露光法に比べ約8.5倍の高いエネルギー効率で表 面 レリーフ構造 を作製 している。

第4章では表面 レリーフ基板上へ色素 ドープ微小球 を配列する微小球光デイスクの作製方法につ いて述べている。配列用微小球には記録に用いる任意の色素を熱拡散 という簡便な方法によって事前 に ドープした。微小球の配列にはLB(ラ ングミュア

第

5章

微小球光デイスクの記録 。再生実験 について述べている。微小球光デイスクを共焦点光学系で走査 し、記録信号 を再生する。得 られる周期的な微小球形状信号をクロック信号 として利用することで、

ジッタフリーなシステムを実現 している。微小球光デイスクの記録信号は、微小球の形状信号に重畳 する形で再生 される。記録色素 としてローダミンBを ドープした微小球光ディスクの再生では、記 録によって生 じた約0。04の屈折率変化 を再生信号強度の約10%の変化 として観測 し、光メモ リとして 十分な感度 と性能を有 していることを確認 している。

第6章_{では結論 として、第}

1章

‑139‑