テラバイトセキュリティホログラフィック光メモリディスク

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本研究の目的は、反射型ホログラフィックディスクメモリにおいて1テラバイトの記録容量と1ギガビット毎秒の高速データ読み出しを実現することである。今年度は記録密度向上のためにランダム位相変調マスクを参照光側に挿入し、ランダム位相変調空間シフト多重記録を用い、記録密度に関する実験および数値計算を行った。実験では、厚さ0.5mmの鉄イオンドープしたニオブ酸リチウム結晶において18x17bitの2値画像データに対して、20倍の対物レンズを用いた集光系により4μm間隔で記録再生できることを確認した。実験で達成した記録密度は24.4bit/μm^2になる。この値から、構築した実験システムは面内回折限界記録の約5層分に相当する三次元記録を行っているといえる。ランダム位相変調マスクを用いない場合の記録間隔は22μmであり、5.5倍の記録間隔の向上を実現した。更なる記録密度向上のために光学系の最適化を目的として、ランダム位相変調空間シフト多多重記録に基づく反射型ホログラフィックメモリのシミュレーターを構築した。シミュレーターでは、体積ホログラムにおける回折積分を計算するKogelnikの結合波理論を用いた。この理論を収束光に対して適用可能なように拡張した。シミュレーターにおけるパラメーターは集光レンズの集光角と材料の屈折率変化量である。初めに実験結果を再現するための屈折率変化量、有効集光角を算出し、回折効率のシフトブラッグ選択性において良い一致を得た。次に集光角を変化させた場合の記録密度について考察した結果、波長405nm、有効集光角90°、20x20bitの2値データ画像で5インチディスクサイズにおいて1テラバイトの記録容量が実現可能であることがわかった。