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JP6855069B2 - Rewritable hologram recording material, hologram recording / erasing method, and hologram recording device - Google Patents
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Description

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。 The present invention relates to rewritable hologram recording materials and recording media. The present invention also relates to a hologram recording / erasing method and a hologram recording device for use in the above method.

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。 Certain substances are known to have good charge transporting ability, and as an application example thereof, there is a photorefractive effect. The photorefractive effect is that the refractive index of a substance changes due to the Pockels effect when irradiated with laser light or the like. Specifically, there is a case where two coherent laser beams are crossed to irradiate the medium. The intersecting beams interfere with each other, forming periodic interference fringes in the medium. In this interference fringe, bright and dark areas appear alternately, and in the bright place, the medium is photoexcited to generate charge carriers, and the generated charge carriers drift from the bright place by the external electric field applied to the medium. And it is trapped in the dark. This results in a periodic charge density distribution in the medium. This periodic charge density distribution induces a periodic change in the index of refraction in the medium via the Pockels effect.

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。 A substance having such a photorefractive effect can utilize the photorefractive effect to perform imaging of distorted objects, real-time holography, supermultiplex hologram recording, 3D display, 3D printer, optical amplification, and optical neural network. It is used in many fields such as non-linear optical information processing including, pattern recognition, optical limiting, and storage of high-density optical data.

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。 However, in a device using the conventional photorefractive effect, a high electric field of several tens of V / μm (corresponding to a voltage of several kV in a device having a thickness of several MV / cm, for example, 100 μm) is applied to the photorefractive element. There is a drawback that there is a high risk of dielectric breakdown in a high electric field.

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。 As a material that overcomes the above drawbacks, photoisomerization (a phenomenon in which a molecule changes to an isomer by absorbing light) can induce a periodic change in the refractive index without an electric field. (A substance has the property of being colored by light irradiation or changing its color tone, and then returning to its original state by heat or light of a wavelength different from the light that caused the coloring or the change in color tone. The development of materials composed of substances with (that) is underway. Here, the substance having the photochromic property usually has a problem in stability and has a drawback that the recorded information is erased in a short time.

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)。 Therefore, as a material that overcomes the above drawbacks, a rewritable hologram material composed of a polymer azobenzene liquid crystal or a polymer having a liquid crystal component and a photochromic component is disclosed (Patent Documents 1 and 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。 Further, as a low molecular weight hologram material different from the high molecular weight hologram materials disclosed in Patent Documents 1 and 2, it has a carbazoleazobenzene moiety in its skeleton and has a substituent such as a nitro group or a cyano group at the para position of benzene. A material composed of the introduced low molecular weight compound is disclosed (Patent Document 3). Furthermore, as a material for rewritable hologram displays, carbazole azobenzene (3-[(4-nitrophenyl) azo] -9H-carbazole-9-ethanol (NACzE)) in which the substituent at the para position of benzene is a nitro group is poly. It is disclosed that a material dispersed / dissolved in methyl methacrylate (PMMA) is used as a photorefractive material to record a hologram (Patent Documents 4 and 5, Non-Patent Documents 1, 2 and 3). However, the above-mentioned material in which carbazole azobenzene is dispersed and dissolved has a drawback that the recorded hologram information disappears with the passage of time and lacks memory.

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。 Therefore, as a means for solving the above-mentioned drawbacks, the development of a rewritable hologram material having improved memorability, which comprises a copolymer having carbazoleazobenzene in the side chain and an acrylic polymer such as PMMA as the main chain, has been promoted. ing.

日本国公開特許公報「特開2001−265199号公報(2001年9月28日公開)」Japanese Patent Publication "Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-265199 (published on September 28, 2001)" 日本国公開特許公報「特開2004−252327号公報(2004年9月9日公開)」Japanese Patent Publication "Japanese Patent Laid-Open No. 2004-252327 (published on September 9, 2004)" 日本国公開特許公報「特開2014−142393号公報(2014年8月7日公開)」Japanese Patent Publication "Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-142393 (published on August 7, 2014)" 国際公開公報「WO2013/080883号(2013年6月6日公開)」International Publication "WO2013 / 080883 (published June 6, 2013)" 日本国公開特許公報「特開2014−240861号公報(2014年12月25日公開)」Japanese Patent Publication "Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-248061 (published on December 25, 2014)"

Opt. Mater. Express 2(8), 1003-1010 (2012)Opt. Mater. Express 2 (8), 1003-1010 (2012) Opt. Express 21 (17), 19880-19884 (2013)Opt. Express 21 (17), 19880-19884 (2013) J. Phys. Chem. C, 18567-18572 (2015)J. Phys. Chem. C, 18567-18572 (2015)

しかしながら、上述の共重合体を含む材料は、メモリ性は改善されるものの、光応答性が低く、立ち上がりに必要な光照射時間が長いという問題を有する。 However, although the above-mentioned material containing the copolymer has improved memory properties, it has a problem that the photoresponsiveness is low and the light irradiation time required for rising is long.

また、上述の共重合体からなる材料のように、メモリ性が良好な材料では、記録したホログラム情報を消去するのに時間がかかるという問題がある。すなわち、記録時の応答性とメモリ性とを両立し、また、記録データの消去を迅速に行えるという課題を解決したという報告はない。例えば、上記消去は、通常、直線偏光の照射により行われるが、上述の消去では、消去後に再度ホログラム情報を記録し、再び消去することを繰り返し行った場合に回折効率が低下する、並びに、当該ホログラム情報の消去に時間が必要となり、再度の記録までに必要な時間および再記録時の応答速度が低下する、などの問題がある。 Further, a material having a good memory property, such as the above-mentioned material made of a copolymer, has a problem that it takes time to erase the recorded hologram information. That is, there is no report that the problem of achieving both responsiveness at the time of recording and memory property and being able to quickly erase the recorded data has been solved. For example, the above-mentioned erasure is usually performed by irradiation with linearly polarized light, but in the above-mentioned erasure, when the hologram information is recorded again after the erasure and the erasure is repeated again, the diffraction efficiency is lowered, and the erasure is said to be the same. It takes time to erase the hologram information, and there is a problem that the time required for re-recording and the response speed at the time of re-recording are lowered.

本発明者らは、上記の問題を解決するために、鋭意研究を行い、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た共重合体、および、上記共重合体に導入されている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によって、メモリ性を保ちつつ、光応答性を改善することができることを見出し、本発明に想到した。また、本発明者らは、記録されたホログラム情報の消去に、円偏光を使用することによって、消去後に再度ホログラム情報を記録し、再び消去することを繰り返し行った場合においても、回折効率が低下せず、消去に必要な時間も短くすることができ、再度記録できるまでの時間も短縮できることを見出し、本発明に想到した。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted diligent research and introduced them into a copolymer in which carbazole azobenzene is introduced into a part of the side chain of an acrylic polymer, and the above-mentioned copolymer. We have found that the photoresponsiveness can be improved while maintaining the memory property by containing the carbazole azobenzene molecule of the same type or different from that of the carbazole azobenzene, and came up with the present invention. Further, the present inventors use circular polarization to erase the recorded hologram information, so that the diffraction efficiency is lowered even when the hologram information is recorded again after the erasure and then erased again. The present invention was conceived by finding that the time required for erasing can be shortened and the time required for re-recording can be shortened.

本発明は、以下の〔1〕〜〔14〕に記載の書き換え型ホログラム記録材料、記録媒体、ホログラムを記録・消去する方法およびホログラム記録装置を含む。
〔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。)
The present invention includes the rewritable hologram recording material, the recording medium, the method of recording / erasing the hologram, and the hologram recording apparatus according to the following [1] to [14].
[1] Containing a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of an acrylic polymer, and a carbazoleazobenzene molecule of the same type or different from that of the carbazoleazobenzene introduced into the copolymer. A rewritable hologram recording material characterized by.
(Here, carbazoleazobenzene is represented by the following formula (1).)

Figure 0006855069
Figure 0006855069

〔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、〔1〕に記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕または〔2〕に記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕〜〔3〕の何れか1つに記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕〜〔4〕の何れか1つに記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕〜〔5〕の何れか1つに記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕〜〔6〕の何れか1つに記載の書き換え型ホログラム記録材料。
〔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、〔1〕〜〔7〕の何れか1つ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。
〔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。
〔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、〔9〕に記載のホログラムの記録・消去方法。
〔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、〔9〕または〔10〕に記載のホログラムの記録・消去方法。
〔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記録素子に対して照射する偏光が、円偏光である、〔11〕に記載のホログラムの記録・消去方法。
〔13〕〔9〕〜〔12〕の何れか1つ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、円偏光を照射する機構を備えることを特徴とする、ホログラム記録装置。
〔14〕上記円偏光を照射する機構が、λ/4板である、〔13〕に記載のホログラム記録装置。
[2] The rewritable hologram recording material according to [1], wherein the carbazole azobenzene is carbazole azobenzene in which X in the above formula (1) is a cyano group, a nitro group or a methoxy group.
[3] The rewritable hologram recording material according to [1] or [2], wherein the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer and the carbazole azobenzene molecule are of the same type.
[4] The rewritable hologram recording according to any one of [1] to [3], wherein at least one of the acrylic polymers is selected from the group consisting of polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate and polymethylacrylate. material.
[5] The total of the carbazole azobenzene-derived group and the carbazole azobenzene molecule contained in the copolymer with respect to the total weight of the copolymer and the carbazole azobenzene molecule contained in the rewritable hologram recording material. The rewritable hologram recording material according to any one of [1] to [4], wherein the molar concentration of the above is 5 × 10 -4 mol / g or more and 2.0 × 10 -3 mol / g or less.
[6] Any one of [1] to [5], wherein the molar ratio of the carbazole azobenzene molecule to the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer is 0.5 or more and 2.0 or less. Rewritable hologram recording material described in 1.
[7] The rewritable hologram recording material according to any one of [1] to [6], wherein the copolymer has a weight average molecular weight of 10,000 or more and 200,000 or less.
[8] A recording medium having a hologram recording element.
The hologram recording element is a recording medium containing the rewritable hologram recording material according to any one of [1] to [7].
[9] In a hologram recording element containing a rewritable hologram recording material, a striped pattern on a spatial light modulator (SLM) can be formed by using a single light beam of laser light, or by interfering object light and reference light. (2 light beam interference) to form interference fringes in the hologram recording element, and to record the hologram on the hologram recording element and to irradiate the hologram recording element with polarized light to generate the hologram. A hologram recording / erasing method that includes a process of erasing.
The rewritable hologram recording material is a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of an acrylic polymer, and
For a hologram recording device made of a material further containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or a different type as the carbazole azobenzene introduced into the copolymer.
A hologram recording / erasing method, characterized in that at least the step of erasing the hologram is performed by irradiation with circularly polarized light.
[10] The method for recording / erasing a hologram according to [9], wherein the object light and the reference light in the recording step are circularly polarized light.
[11] The method according to [9] or [10], further comprising a step of reproducing the recorded hologram by irradiating the hologram recording element on which the hologram is recorded with polarized light having the same phase as the reference light. Hologram recording / erasing method.
[12] The method for recording / erasing a hologram according to [11], wherein in the step of reproducing the recorded hologram, the polarized light applied to the recording element on which the hologram is recorded is circularly polarized light.
[13] A hologram recording device for using the hologram recording / erasing method by two luminous flux interference in order to perform the hologram recording / erasing method according to any one of [9] to [12]. ,
A hologram recording apparatus comprising a mechanism for irradiating the hologram recording element with circular polarization through at least the erasing step.
[14] The hologram recording device according to [13], wherein the mechanism for irradiating the circularly polarized light is a λ / 4 plate.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料は、記録データの長時間保持が可能な優れたメモリ性を保ちつつ、あるいは、メモリ性をより向上させつつ、優れた光応答性を有し、ホログラムの記録の立ち上がり時間を短縮することができるという効果を奏する。 The rewritable hologram recording material of the present invention has excellent optical responsiveness while maintaining excellent memory properties capable of holding recorded data for a long time, or further improving memory properties, and is capable of recording holograms. It has the effect of shortening the rise time.

また、本発明のホログラムの記録・消去方法は、ホログラムの消去に必要な時間を短縮することができ、通常は低下する、当該消去後の再度の記録における応答速度、回折効率の低下を防ぐことができるという効果を奏する。 Further, the hologram recording / erasing method of the present invention can shorten the time required for erasing the hologram, and prevent a decrease in response speed and diffraction efficiency in re-recording after the erasure, which is usually decreased. It has the effect of being able to.

実施例1〜3、比較例1、2における、書き込み光:300mW/532nm、読み出し光(プローブ光):1mW/640nmにて、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書き換え型ホログラム記録材料に照射した際の回折光の立ち上がりを計測した結果である、光照射開始から短時間の立ち上がりにおける、回折効率と光照射開始からの時間との関係を示す図である。In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the writing light: 300 mW / 532 nm, the readout light (probe light): 1 mW / 640 nm, and the striped pattern on the spatial light modulator (SLM) is one light beam. The relationship between the diffraction efficiency and the time from the start of light irradiation is shown, which is the result of measuring the rise of the diffracted light when the rewritable hologram recording material is irradiated with laser light. It is a figure. 実施例1〜3、比較例1、2における、書き込み光:300mW/532nm、読み出し光(プローブ光):1mW/640nmにて、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書き換え型ホログラム記録材料に照射した際の回折光の立ち上がりを計測した結果である、光照射開始から長時間が経過したときの、回折効率と光照射開始からの時間との関係を示す図である。なお、実施例1〜3、比較例1、2においては、格子間隔が格子厚みに対して広いために、ラマン−ナス回折となり、理論上の最大回折効率は16%である。In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the writing light: 300 mW / 532 nm, the readout light (probe light): 1 mW / 640 nm, and the striped pattern on the spatial light modulator (SLM) is one light beam. The relationship between the diffraction efficiency and the time from the start of light irradiation when a long time has passed since the start of light irradiation, which is the result of measuring the rise of the diffracted light when the rewritable hologram recording material is irradiated with laser light. It is a figure which shows. In Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, since the lattice spacing is wider than the lattice thickness, Ramannas diffraction occurs, and the theoretical maximum diffraction efficiency is 16%. 実施例4における、書き込み光(物体光と参照光):25mW/532nm、読み出し光(プローブ光):<1mW/632.8nmにて、2光束干渉を用いて、回折格子を作製し、その回折格子からの回折強度の時間プロフィールを測定した結果である、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を示す図である。なお、実施例4においては、格子間隔が格子厚みに対して狭いために、ブラッグ回折となり、理論上の最大回折効率は100%である。In Example 4, a diffraction grating was prepared using two light beam interferences at write light (object light and reference light): 25 mW / 532 nm and readout light (probe light): <1 mW / 632.8 nm, and diffraction thereof. It is a figure which shows the relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency which is the result of having measured the time profile of the diffraction intensity from a grating. In Example 4, since the lattice spacing is narrow with respect to the lattice thickness, Bragg diffraction occurs, and the theoretical maximum diffraction efficiency is 100%. 実施例5における、書き込み光(物体光と参照光):25mW/532nm、読み出し光(プローブ光):<1mW/632.8nmにて、2光束干渉を用いて、回折格子を作製し、その回折格子からの回折強度の時間プロフィールを測定した結果である、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を示す図である。なお、実施例5においては、格子間隔が格子厚みに対して狭いために、ブラッグ回折となり、理論上の最大回折効率は100%である。In Example 5, a diffraction grating was prepared using two light beam interferences at write light (object light and reference light): 25 mW / 532 nm and readout light (probe light): <1 mW / 632.8 nm, and diffraction thereof. It is a figure which shows the relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency which is the result of having measured the time profile of the diffraction intensity from a grating. In Example 5, since the lattice spacing is narrow with respect to the lattice thickness, Bragg diffraction occurs, and the theoretical maximum diffraction efficiency is 100%. 比較例3における、書き込み光(物体光と参照光):25mW/532nm、読み出し光(プローブ光):<1mW/632.8nmにて、2光束干渉を用いて、回折格子を作製し、その回折格子からの回折強度の時間プロフィールを測定した結果である、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を示す図である。なお、比較例3においては、格子間隔が格子厚みに対して狭いために、ブラッグ回折となり、理論上の最大回折効率は100%である。In Comparative Example 3, a diffraction grating was prepared using two light beam interferences at write light (object light and reference light): 25 mW / 532 nm and readout light (probe light): <1 mW / 632.8 nm, and diffraction thereof. It is a figure which shows the relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency which is the result of having measured the time profile of the diffraction intensity from a grating. In Comparative Example 3, since the lattice spacing is narrower than the lattice thickness, Bragg diffraction occurs, and the theoretical maximum diffraction efficiency is 100%. 比較例4における、書き込み光(物体光と参照光):25mW/532nm、読み出し光(プローブ光):<1mW/632.8nmにて、2光束干渉を用いて、回折格子を作製し、その回折格子からの回折強度の時間プロフィールを測定した結果である、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を示す図である。なお、比較例4においては、格子間隔が格子厚みに対して狭いために、ブラッグ回折となり、理論上の最大回折効率は100%である。In Comparative Example 4, a diffraction grating was prepared using two light beam interferences at write light (object light and reference light): 25 mW / 532 nm and readout light (probe light): <1 mW / 632.8 nm, and diffraction thereof. It is a figure which shows the relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency which is the result of having measured the time profile of the diffraction intensity from a grating. In Comparative Example 4, since the lattice spacing is narrow with respect to the lattice thickness, Bragg diffraction occurs, and the theoretical maximum diffraction efficiency is 100%. 本発明のホログラム記録装置の概略の構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the hologram recording apparatus of this invention.

[実施形態1:書き換え型ホログラム記録材料]
本発明の実施形態1に係る書き換え型ホログラム記録材料は、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(NACzE)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含有することを特徴とする。
[Embodiment 1: Rewritable hologram recording material]
The rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention is introduced into a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene (NACzE) into a part of a side chain of an acrylic polymer, and the above-mentioned copolymer. It is characterized by containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or different from that of the above carbazole azobenzene.

なお、本明細書にて、共重合体に導入されているカルバゾールアゾベンゼン以外の、共重合体に導入されておらず、分子の形態にて本発明の書き換え型ホログラム記録材料に含有されるカルバゾールアゾベンゼンを、「カルバゾールアゾベンゼン分子」とも称する。 In addition, in this specification, carbazole azobenzene other than carbazole azobenzene introduced into the copolymer, which is not introduced into the copolymer and is contained in the rewritable hologram recording material of the present invention in the form of a molecule. Is also referred to as a "carbazole azobenzene molecule".

本発明の書き換え型ホログラム記録材料に含まれる上記共重合体および上記カルバゾールアゾベンゼン分子は、フォトクロミック性を備える。上記共重合体および上記カルバゾールアゾベンゼン分子がフォトクロミック性を備えることによって、本発明の書き換え型ホログラム記録材料全体もまた、フォトクロミック性を備えることとなる。 The copolymer and the carbazole azobenzene molecule contained in the rewritable hologram recording material of the present invention have photochromic properties. Since the copolymer and the carbazole azobenzene molecule have photochromic properties, the entire rewritable hologram recording material of the present invention also has photochromic properties.

上記共重合体において、上記カルバゾールアゾベンゼンに由来する構成要素は、上記共重合体の側鎖の一部を構成している。上記カルバゾールアゾベンゼンは、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。 In the above-mentioned copolymer, the component derived from the above-mentioned carbazole azobenzene constitutes a part of the side chain of the above-mentioned copolymer. The above-mentioned carbazole azobenzene may be one kind or two or more kinds.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料における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(以下、「本発明における共重合体A」とも称する)は、以下の式(2)に示すように、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が導入された構造を備える。 The copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer in the rewritable hologram recording material of the present invention (hereinafter, also referred to as "copolymer A in the present invention") has the following formula (hereinafter, also referred to as "copolymer A in the present invention"). As shown in 2), it has a structure in which carbazoleazobenzene is introduced into a part of the side chain of the acrylic polymer.

Figure 0006855069
Figure 0006855069

本発明における共重合体Aを構成するアクリル系ポリマーは、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを単量体(以下、「アクリル系分子」とも称する)として、当該単量体が重合してなる重合体である。上記単量体は、特に限定されないが、例えば、メチルアクリレート(MA)、メチルメタクリレート(MMA)、エチルメタクリレート(EMA)などを挙げることができる。すなわち、本発明における共重合体を構成するアクリル系ポリマーとしては、例えば、ポリメチルアクリレート(PMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチルメタクリレート(PEMA)などを挙げることができる。なお、本発明における共重合体を構成するアクリル系ポリマーは、1種類の単量体を重合してなる重合体でもよく、2種類以上の単量体が重合してなる共重合体でもよい。 The acrylic polymer constituting the copolymer A in the present invention is a polymer obtained by polymerizing an acrylic acid ester or a methacrylic acid ester as a monomer (hereinafter, also referred to as “acrylic molecule”). Is. The monomer is not particularly limited, and examples thereof include methyl acrylate (MA), methyl methacrylate (MMA), and ethyl methacrylate (EMA). That is, examples of the acrylic polymer constituting the copolymer in the present invention include polymethylacrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA), and polyethylmethacrylate (PEMA). The acrylic polymer constituting the copolymer in the present invention may be a polymer obtained by polymerizing one kind of monomer or a copolymer obtained by polymerizing two or more kinds of monomers.

本発明における共重合体Aの側鎖に導入されている、あるいは、本発明の書き換え型ホログラム記録材料に分子の形態にて含有されているカルバゾールアゾベンゼン(以下、「カルバゾールアゾベンゼン分子」とも称する)は、以下の式(1)に示す骨格構造を備える。 The carbazoleazobenzene (hereinafter, also referred to as “carbazoleazobenzene molecule”) introduced in the side chain of the copolymer A in the present invention or contained in the rewritable hologram recording material of the present invention in the form of a molecule , It has a skeletal structure represented by the following formula (1).

Figure 0006855069
Figure 0006855069

上記カルバゾールアゾベンゼンは、上記式(1)に表される骨格構造を備えていればよく、特に限定されないが、例えば、上記式(1)におけるXが、ニトロ基(−NO)、シアノ基(−CN)、メトキシ基(−OCH)、アミノ基(−NH)、ヒドロキシ基(−OH)、である構造を備えるカルバゾールアゾベンゼンが挙げられ、そのうち、当該Xが、ニトロ基、シアノ基またはメトキシ基である構造を備えるカルバゾールアゾベンゼンが好ましく、当該Xが、シアノ基またはメトキシ基である構造を備えるカルバゾールアゾベンゼンがより好ましい。なお、上記カルバゾールアゾベンゼンは、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。The carbazoleazobenzene may have a skeletal structure represented by the above formula (1) and is not particularly limited. For example, X in the above formula (1) is a nitro group (-NO 2 ) or a cyano group (-NO 2). Examples thereof include carbazoleazobenzene having a structure of -CN), a methoxy group (-OCH 3 ), an amino group (-NH 2 ), and a hydroxy group (-OH), of which X is a nitro group, a cyano group or a cyano group. Carbazole azobenzene having a structure of a methoxy group is preferable, and carbazole azobenzene having a structure in which X is a cyano group or a methoxy group is more preferable. The carbazole azobenzene may be of one kind or two or more kinds.

また、本発明における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、本発明の書き換え型ホログラム記録材料に分子の形態にて含有されているカルバゾールアゾベンゼン(カルバゾールアゾベンゼン分子)とは、同種であってもよく、あるいは異種であってもよいが、本発明の書き換え型ホログラム記録材料におけ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相溶性の面から、同種であることが好ましい。従って、本発明の書き換え型ホログラム記録材料において、本発明における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および上記カルバゾールアゾベンゼン分子は、1種類のカルバゾールアゾベンゼンであることが特に好ましい。 Further, the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer in the present invention and the carbazole azobenzene (carbazole azobenzene molecule) contained in the rewritable hologram recording material of the present invention in the form of a molecule are of the same type. It may be present or different, but it is preferable that they are of the same type from the viewpoint of compatibility between the copolymer and the carbazoleazobenzene molecule in the rewritable hologram recording material of the present invention. Therefore, in the rewritable hologram recording material of the present invention, the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer in the present invention and the carbazole azobenzene molecule are particularly preferably one kind of carbazole azobenzene.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料において、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は、5×10−4mol/g以上、2.0×10−3mol/g以下であり、より好ましくは、7×10−4mol/g以上、1.5×10−3mol/g以下であり、さらに好ましくは1×10−3mol/g以上、1.3×10−3mol/g以下である。In the rewritable hologram recording material of the present invention, the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer and the group derived from the carbazole azobenzene with respect to the total weight of the copolymer and the carbazole azobenzene molecule contained in the rewritable hologram recording material. The total molar concentration with the carbazole azobenzene molecule is 5 × 10 -4 mol / g or more, 2.0 × 10 -3 mol / g or less, and more preferably 7 × 10 -4 mol / g or more. It is 1.5 × 10 -3 mol / g or less, more preferably 1 × 10 -3 mol / g or more, and 1.3 × 10 -3 mol / g or less.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料において、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は、0.5以上、2.0以下であり、好ましくは、0.7以上、1.6以下であり、さらに好ましくは0.9以上、1.2以下である。 In the rewritable hologram recording material of the present invention, the molar ratio of the carbazoleazobenzene molecule to the group derived from carbazoleazobenzene contained in the copolymer is 0.5 or more and 2.0 or less, preferably 0. It is 7 or more and 1.6 or less, and more preferably 0.9 or more and 1.2 or less.

本発明における共重合体の重量平均分子量(Mw)は、10,000〜100,000であることが好ましく、20,000〜100,000であることがより好ましい。本発明における共重合体の重量平均分子量を上述の範囲とすることは、本発明の書き換え型ホログラム記録材料を、書き換え型ホログラム記録材料として好適な、後述する好ましい厚さを有するフィルム状にする面において好ましい。 The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer in the present invention is preferably 10,000 to 100,000, more preferably 20,000 to 100,000. Setting the weight average molecular weight of the copolymer in the above range to the above range means that the rewritable hologram recording material of the present invention is formed into a film having a preferable thickness, which will be described later, which is suitable as the rewritable hologram recording material. Is preferable.

また、本発明における共重合体の分子量分布の分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))の値は、本発明の書き換え型ホログラム記録材料の均一性の面において、小さい方が好ましく、具体的には、Mw/Mnの値は1〜3が好ましい。 Further, the value of the dispersion degree (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the molecular weight distribution of the copolymer in the present invention is smaller in terms of the uniformity of the rewritable hologram recording material of the present invention. Specifically, the value of Mw / Mn is preferably 1 to 3.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料は、フィルム状(薄膜状)であることが好ましい。また、その膜厚は、10μm〜200μmであることがより好ましく、20μm〜100μmであることがさらに好ましい。 The rewritable hologram recording material of the present invention is preferably in the form of a film (thin film). Further, the film thickness is more preferably 10 μm to 200 μm, and further preferably 20 μm to 100 μm.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料は、上記共重合体および上記カルバゾールアゾベンゼン分子の他に、種々の添加剤を含有し得る。上記添加剤は、ホログラム記録材料にて、一般に使用し得る添加剤であればよく、特に限定されない。上記添加剤は、例えば、(光)増感剤、非線形光学色素、可塑剤、光感光性色素などを挙げることができる。 The rewritable hologram recording material of the present invention may contain various additives in addition to the above-mentioned copolymer and the above-mentioned carbazole-azobenzene molecule. The additive may be any additive that can be generally used in the hologram recording material, and is not particularly limited. Examples of the additive include a (light) sensitizer, a non-linear optical dye, a plasticizer, a photosensitive dye, and the like.

上記共重合体を含有する書き換え型ホログラム記録材料が、メモリ性に優れる理由としては、上記共重合体の側鎖に導入されたカルバゾールアゾベンゼンが、遊離のカルバゾールアゾベンゼン分子よりも、配向性がより制限されていることから、光配向したカルバゾールアゾベンゼンが、時間経過しても光照射前の配向に戻り難くなっていることが考えられる。しかし、詳細なことは、これからのより詳細な動作解明を待たねばならない。 The reason why the rewritable hologram recording material containing the copolymer is excellent in memory property is that the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer has a more limited orientation than the free carbazole azobenzene molecule. Therefore, it is considered that the photo-oriented carbazole azobenzene is difficult to return to the orientation before light irradiation even after a lapse of time. However, we have to wait for more detailed operation elucidation in the future.

本発明の書き換え型ホログラム記録材料は、本発明における共重合体およびカルバゾールアゾベンゼン分子を含有していることによって、メモリ性がさらに向上し、加えて、光応答性が向上し、ホログラムの記録の立ち上がり時間が短縮される。 Since the rewritable hologram recording material of the present invention contains the copolymer and the carbazole azobenzene molecule of the present invention, the memory property is further improved, and in addition, the photoresponsiveness is improved, and the rise of hologram recording Time is reduced.

上述のメモリ性がさらに向上する理由としては、光配向したカルバゾールアゾベンゼン分子が、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フリーのカルバゾールアゾベンゼン分子とが分子間相互作用したメソフェーズを形成し、エネルギー的に安定な状態になる(ピン止め効果)ことによって、光配向したカルバゾールアゾベンゼンが、時間経過により、光照射前の配向に戻ることが阻害されることが考えられる。 The reason why the above-mentioned memory property is further improved is that the photo-oriented carbazole azobenzene molecule forms a mesophase in which the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer and the free carbazole azobenzene molecule interact with each other. It is considered that the energetically stable state (pinning effect) prevents the photoaligned carbazoleazobenzene from returning to the orientation before light irradiation with the passage of time.

また、カルバゾールアゾベンゼン分子の配向の自由度が、上記共重合体の側鎖に導入されたカルバゾールアゾベンゼンよりも大きく、光照射により上記カルバゾールアゾベンゼン分子の光配向が、上記共重合体の側鎖に導入されたカルバゾールアゾベンゼンよりも優先して発生する。上述の事項から、短時間の光照射でも、上記カルバゾールアゾベンゼン分子が光配向することにより、本発明の書き換え型ホログラム記録材料のホログラムの記録の立ち上がりが高速となると考えられる。しかし、詳細なことは、これからのより詳細な動作解明を待たねばならない。 Further, the degree of freedom of orientation of the carbazole azobenzene molecule is larger than that of the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer, and the photoorientation of the carbazole azobenzene molecule is introduced into the side chain of the copolymer by light irradiation. It is generated in preference to the carbazole azobenzene produced. From the above items, it is considered that the carbazole azobenzene molecules are photoaligned even with short-time light irradiation, so that the hologram recording of the rewritable hologram recording material of the present invention starts up at high speed. However, we have to wait for more detailed operation elucidation in the future.

[書き換え型ホログラム記録材料の製造方法]
本発明の書き換え型ホログラム記録材料の製造方法は、当業者にとって既知の方法を使用することができ、特に限定されない。本発明の書き換え型ホログラム記録材料は、例えば、以下の工程(1)および工程(2)を含む方法によって製造することができる。なお、以下に示す各工程における操作は、当業者にとって既知の方法にて実施することができる。
[Manufacturing method of rewritable hologram recording material]
The method for producing the rewritable hologram recording material of the present invention can use a method known to those skilled in the art and is not particularly limited. The rewritable hologram recording material of the present invention can be produced, for example, by a method including the following steps (1) and (2). The operations in each step shown below can be carried out by a method known to those skilled in the art.

<工程(1)共重合体の調製>
本発明の書き換え型ホログラム記録材料に含有される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を調製する方法は、特に限定されないが、例えば、以下の工程を含む方法を挙げることができる。
<Step (1) Preparation of copolymer>
The method for preparing a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer contained in the rewritable hologram recording material of the present invention is not particularly limited, and includes, for example, the following steps. The method can be mentioned.

工程(i):カルバゾールアゾベンゼンをテトラヒドロフラン(THF)に溶解し、0℃に冷却した状態で撹拌し、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)およびトリエチルアミンを加える工程;
工程(ii):工程(i)にて得られた溶液にアクリル酸塩またはメタクリル酸塩を各1mLずつ、0℃以下の温度にて、例えば15分毎に4回滴下し、反応混合液を攪拌しながら室温まで戻し、一晩撹拌する工程;
工程(iii):工程(ii)にて得られた溶液から、減圧乾燥により溶媒を除去し、得られる粗体をクロロホルムに溶解させる工程;
工程(iv):工程(iii)にて得られたクロロホルム溶液を、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および蒸留水で数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させ、カルバゾールアゾベンゼン−(メタ)アクリル酸の化合物を得る工程;
工程(v):工程(iv)にて得られたカルバゾールアゾベンゼン−(メタ)アクリル酸の化合物を乾燥ジメチルフラン(DMF)に溶解させ、さらにアクリル酸またはメタクリル酸、および重合開始剤としてアゾイソブチルニトリル(AIBN)を加え、共重合反応を開始し、凍結脱気を行った後、60℃で15時間攪拌し、室温まで液温を戻して共重合反応を停止させる工程;
工程(vi):工程(v)にて得られた、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が溶解している溶液から、当該共重合体を再沈澱させ、ろ別し、乾燥させることによって、当該共重合体を回収する工程。
Step (i): Dissolve carbazoleazobenzene in tetrahydrofuran (THF), stir while cooling to 0 ° C., and add N, N-dimethyl-4-aminopyridine (DMAP) and triethylamine;
Step (ii): 1 mL each of acrylate or methacrylic acid salt was added dropwise to the solution obtained in step (i) at a temperature of 0 ° C. or lower, for example, every 15 minutes four times to add a reaction mixture. Step of returning to room temperature with stirring and stirring overnight;
Step (iii): A step of removing the solvent from the solution obtained in step (ii) by drying under reduced pressure and dissolving the obtained crude product in chloroform;
Step (iv): The chloroform solution obtained in step (iii) was washed several times with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and distilled water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the compound of carbazoleazobenzene- (meth) acrylic acid was prepared. Obtaining process;
Step (v): The compound of carbazoleazobenzene- (meth) acrylic acid obtained in step (iv) is dissolved in dry dimethylfuran (DMF), further acrylic acid or methacrylic acid, and azoisobutynitrile as a polymerization initiator. (AIBN) is added, the copolymerization reaction is started, freeze-deaeration is performed, and then the mixture is stirred at 60 ° C. for 15 hours, the liquid temperature is returned to room temperature, and the copolymerization reaction is stopped;
Step (vi): The copolymer is reprecipitated from the solution obtained in step (v) in which the copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer is dissolved. A step of recovering the copolymer by allowing, filtering, and drying.

<工程(2):書き換え型ホログラム記録材料の調製>
工程(1)にて調製された当該共重合体と、カルバゾールアゾベンゼン分子とを用いて、本発明の書き換え型ホログラム記録材料を調製することができる。その調製方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法を使用することができる。
<Step (2): Preparation of rewritable hologram recording material>
The rewritable hologram recording material of the present invention can be prepared by using the copolymer prepared in the step (1) and the carbazoleazobenzene molecule. The preparation method is not particularly limited, but for example, the following method can be used.

工程(vii):工程(vi)にて得られた当該共重合体およびカルバゾールアゾベンゼン分子を含む本発明の書き換え型ホログラム記録材料の各成分を、沸点が100℃以上の溶媒に溶解させ、塗付溶液を得る工程;
工程(viii):工程(vii)にて得られた塗付溶液を基板上に塗布し、当該溶媒を除去することによって、薄膜状の書き換え型ホログラム記録材料を調製する工程。ここで、溶媒を除去する方法としては、特に限定されないが、例えば板材上でキャストフィルムを得るようにする方法、具体的には、ガラス板上に各成分が溶解された溶液を流延し、その後室温で溶媒を蒸発させ、続いてこれを一晩自然乾燥させ、その後、真空乾燥器等を使用して高温にて減圧乾燥させ、当該溶媒をさらに蒸発させる方法が挙げられる。
Step (vi): Each component of the rewritable hologram recording material of the present invention containing the copolymer and the carbazole azobenzene molecule obtained in the step (vi) is dissolved in a solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher and coated. Step to obtain solution;
Step (viii): A step of preparing a thin-film rewritable hologram recording material by applying the coating solution obtained in the step (vii) onto a substrate and removing the solvent. Here, the method for removing the solvent is not particularly limited, but for example, a method for obtaining a cast film on a plate material, specifically, a method in which a solution in which each component is dissolved is cast on a glass plate. Then, the solvent is evaporated at room temperature, followed by natural drying overnight, and then dried under reduced pressure at a high temperature using a vacuum dryer or the like to further evaporate the solvent.

また、溶媒を留去した後、例えば四隅にスペーサー(例えばポリイミド、厚さ:50μm)を配置して、その後もう一枚のガラス基材を上に乗せ、適度な熱(温度)をかけながら真空プレス機で圧着することによって、サンドイッチ型の書き換え型ホログラム記録材料を調製することもできる。 After distilling off the solvent, for example, spacers (for example, polyimide, thickness: 50 μm) are placed at the four corners, and then another glass base material is placed on top, and a vacuum is applied while applying appropriate heat (temperature). A sandwich-type rewritable hologram recording material can also be prepared by crimping with a press machine.

[実施形態2:記録媒体]
本発明の実施形態2に係る記録媒体は、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、本発明の実施形態1に係る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。具体的には、本発明の実施形態2に係る記録媒体は、本発明の実施形態1に係る書き換え型ホログラム記録材料を、ガラスなどの透明板により挟み込む形でシート状に膜化して形成したホログラム記録素子を含有する。従って、本発明の記録媒体は、光応答性およびメモリ性の双方に優れる書き換え型ホログラム記録材料をホログラム記録素子として含有しており、ホログラムを記録するときの立ち上がり時間が短く、かつ、ホログラム記録の長期保存が可能である。なお、本発明の記録媒体の製造方法としては、ホログラム記録素子として、本発明の実施形態1に係る書き換え型ホログラム記録材料を使用すること以外は、当業者にとって一般的な方法、例えばダイ、ドクターブレード等によるシート形成法によって製造され得る。
[Embodiment 2: Recording Medium]
The recording medium according to the second embodiment of the present invention is a recording medium having a hologram recording element, and the hologram recording element contains the rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention. .. Specifically, the recording medium according to the second embodiment of the present invention is a hologram formed by forming a sheet-like film of the rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention by sandwiching it between transparent plates such as glass. Contains a recording element. Therefore, the recording medium of the present invention contains a rewritable hologram recording material having excellent both photoresponsiveness and memory properties as a hologram recording element, has a short rise time when recording a hologram, and is capable of recording a hologram. Can be stored for a long time. As a method for manufacturing a recording medium of the present invention, a method common to those skilled in the art, for example, a die or a doctor, except that the rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention is used as the hologram recording element. It can be manufactured by a sheet forming method using a blade or the like.

[実施形態3:ホログラムの記録・消去方法]
本発明の実施形態3に係るホログラムの記録・消去方法は、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偏光照射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。
[Embodiment 3: Hologram recording / erasing method]
In the hologram recording / erasing method according to the third embodiment of the present invention, one light beam of laser light is applied to a striped pattern on a spatial light modulator (SLM) in a hologram recording element containing a rewritable hologram recording material. By using, or by interfering with interfering object light and reference light (two-beam interference), interference fringes are formed in the hologram recording element, and the hologram is recorded on the hologram recording element by the step of recording the hologram and the polarization irradiation. A hologram recording / erasing method including a step of erasing the hologram, wherein the rewritable hologram recording material is a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of a side chain of an acrylic polymer, and the above. A feature is that at least a step of erasing the hologram is performed by irradiation with circular polarization on a hologram recording element made of a material further containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or a different type as the carbazole azobenzene introduced into the copolymer. And.

上記アクリル系ポリマーは、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。 The acrylic polymer may be one kind or two or more kinds.

上記カルバゾールアゾベンゼンは、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。また、上記カルバゾールアゾベンゼン分子もまた、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。 The above-mentioned carbazole azobenzene may be one kind or two or more kinds. Further, the carbazole azobenzene molecule may also be of one kind or two or more kinds.

本発明のホログラムの記録・消去方法における、空間光変調器(SLM)は、“光変調素子”と呼ばれる微小素子を2次元的に複数並べて、光源からの光の振幅、位相、偏光などの空間的な分布を電気的に制御することにより、光を変調させる機器である。上記空間光変調器(SLM)としては、例えば、Holoeye社やHamatsu Photonicsの製品などが挙げられる。 In the hologram recording / erasing method of the present invention, the spatial light modulator (SLM) is a space such as the amplitude, phase, and polarization of light from a light source by arranging a plurality of small elements called "light modulators" in two dimensions. It is a device that modulates light by electrically controlling the distribution of light. Examples of the spatial light modulator (SLM) include products of Holoeye and Hamatsu Photonics.

本発明のホログラムの記録・消去方法において、記録されたホログラムの消去は、ホログラムの記録に使用する物体光および参照光のいずれか一方と位相が同一の円偏光を、当該ホログラムが記録された記録素子に照射することによって行われる。 In the method for recording / erasing a hologram of the present invention, erasing the recorded hologram is a recording in which the hologram is recorded with circular polarization having the same phase as either the object light or the reference light used for recording the hologram. This is done by irradiating the element.

本発明のホログラムの記録・消去方法において、書き換え型ホログラム記録材料は、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と、上記共重合体の側鎖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であり、すなわち、本発明の実施形態1に係る書き換え型ホログラム記録材料である。 In the hologram recording / erasing method of the present invention, the rewritable hologram recording material is introduced into a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer and the side chain of the copolymer. It is a hologram recording element made of a material further containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or different type as the above-mentioned carbazole azobenzene, that is, a rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention.

なお、上述の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カルバゾールアゾベンゼン分子については、本発明の実施形態1に係る書き換え型ホログラム記録材料における共重合体およびカルバゾールアゾベンゼン分子と同様の共重合体および分子であり得る。 Regarding the copolymer obtained by introducing carbazole azobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer described above and the carbazole azobenzene molecule, the copolymer and carbazole in the rewritable hologram recording material according to the first embodiment of the present invention. It can be a copolymer and molecule similar to the azobenzene molecule.

また、上述の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は、上記[書き換え型ホログラム記録材料の製造方法]における工程(1)に記載された工程にて調製され得る。さらに、上述の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カルバゾールアゾベンゼン分子を含有する書き換え型ホログラム記録材料は、上の[書き換え型ホログラム記録材料の製造方法]に記載の方法に従って、製造され得る。 Further, the copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer described above is prepared by the step described in step (1) in the above [Method for manufacturing rewritable hologram recording material]. Can be done. Further, the rewritable hologram recording material containing the copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of the acrylic polymer and the carbazoleazobenzene molecule described above is described in the above [Method for producing rewritable hologram recording material]. Can be manufactured according to the method described in.

本発明のホログラムの記録・消去方法は、少なくとも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によって、ホログラムの消去に必要な時間を短縮し、当該消去後の再度の記録における応答速度、回折効率の低下を防ぐことができる。 In the hologram recording / erasing method of the present invention, at least the step of erasing the hologram is performed by irradiation with circular polarization to shorten the time required for erasing the hologram, and the response speed and diffraction in the re-recording after the erasing. It is possible to prevent a decrease in efficiency.

記録したホログラムの消去を直線偏光の照射により行う場合、消去のための直線偏光の照射によりホログラム記録材料中のフォトクロミック性を有する分子または基の配向が固定されてしまい、当該消去と再度の記録を繰り返すことにより、回折効率が徐々に低下して、応答速度が低下し、再記録可能な状態にするためには長時間の光照射や熱を加えることが必要となると考えられる。 When the recorded hologram is erased by irradiation with linearly polarized light, the orientation of the photochromic molecule or group in the hologram recording material is fixed by the irradiation with linearly polarized light for erasing, and the erasing and re-recording are performed. By repeating this, the diffraction efficiency gradually decreases, the response speed decreases, and it is considered necessary to apply light irradiation or heat for a long time in order to make the state re-recordable.

一方、記録したホログラムの消去を円偏光の照射により行う場合には、ホログラム記録材料中のフォトクロミック性を有する分子または基の配向がランダム化し、当該配向が固定化されないことから、上述のような回折効率の低下、応答速度の低下を防ぎ、再記録が可能な状態となるまでの時間を短縮させることができると考えられる。しかし、詳細なことは、これからのより詳細な動作解明を待たねばならない。 On the other hand, when the recorded hologram is erased by irradiation with circular polarization, the orientation of the photochromic molecule or group in the hologram recording material is randomized and the orientation is not fixed. Therefore, the diffraction as described above is performed. It is considered that it is possible to prevent a decrease in efficiency and a decrease in response speed and shorten the time until re-recording becomes possible. However, we have to wait for more detailed operation elucidation in the future.

本発明のホログラムの記録・消去方法においては、ホログラムの消去だけでなく、ホログラムの記録においても、円偏光の照射により行うことが好ましい。ホログラムの記録を円偏光の照射により行うことは、同じ時間の直線偏光の照射によるホログラムの記録と比較して、回折効率を約2〜5倍に向上させることができるため、より明るく、より明確なホログラムを記録することができる面において好ましい。 In the hologram recording / erasing method of the present invention, it is preferable that not only the hologram is erased but also the hologram is recorded by irradiation with circularly polarized light. Recording a hologram by irradiating circularly polarized light is brighter and clearer because the diffraction efficiency can be improved about 2 to 5 times as compared with recording a hologram by irradiating linearly polarized light at the same time. It is preferable in terms of being able to record a simple hologram.

また、本発明のホログラムの記録・消去方法は、記録したホログラムを再生する工程を含み得る。上記記録したホログラムを再生する工程は、ホログラムを記録した記録素子に対して、上記参照光と同位相の読み取り光(偏光)を照射することによって行われる。上記読み取り光は、円偏光であることが好ましい。上記再生する工程において生じるホログラムの像を表す回折光の回折点の数が、直線偏光を使用する場合は複数確認されるのに対して、円偏光を使用する場合には1つのみ確認され、当該回折光の強度も、円偏光を使用した場合の方が大きくなる。従って、上記読み取り光が円偏光であることは、再生されるホログラムがより明るく、より明確となる面において好ましい。 Further, the method for recording / erasing a hologram of the present invention may include a step of reproducing the recorded hologram. The step of reproducing the recorded hologram is performed by irradiating the recording element on which the hologram is recorded with reading light (polarized light) having the same phase as the reference light. The reading light is preferably circularly polarized light. The number of diffraction points of the diffracted light representing the image of the hologram generated in the above-mentioned reproduction step is confirmed multiple times when linearly polarized light is used, whereas only one is confirmed when circularly polarized light is used. The intensity of the diffracted light is also higher when circularly polarized light is used. Therefore, it is preferable that the read light is circularly polarized light in terms of making the reproduced hologram brighter and clearer.

[実施形態4:ホログラム記録装置]
本発明の実施形態4に係るホログラム記録装置は、本発明の実施形態3に係るホログラムの記録・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、円偏光を照射する機構を備えることを特徴とする。
[Embodiment 4: Hologram recording device]
The hologram recording device according to the fourth embodiment of the present invention is a hologram recording device for using the hologram recording / erasing method by two light beam interference in order to perform the hologram recording / erasing method according to the third embodiment of the present invention. At least in the erasing step, the hologram recording element is provided with a mechanism for irradiating the hologram recording element with circular polarization through the circular polarization element.

本発明のホログラム記録装置は、少なくとも記録したホログラムを消去する工程において、円偏光用素子を通して、ホログラム記録素子に対して、円偏光を照射する機構を備える以外は、本発明の属する分野において通常使用されるホログラム記録装置と同様のホログラム記録装置であり得る。 The hologram recording apparatus of the present invention is usually used in the field to which the present invention belongs, except that the hologram recording device is provided with a mechanism for irradiating the hologram recording element with circular polarization through a circular polarization element, at least in the step of erasing the recorded hologram. It can be a hologram recording device similar to the hologram recording device to be used.

すなわち、本発明のホログラム記録装置は、書き換え型ホログラム記録材料からなるホログラム記録素子、当該ホログラム記録素子に対して、可干渉な物体光および参照光を照射して、当該ホログラム記録素子内に干渉縞を形成し、当該ホログラムを記録する機構、当該ホログラムが記録された記録素子に円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機構を含む。また、本発明のホログラム記録装置は、当該ホログラムが記録された記録素子に読み取り光を照射して記録された当該ホログラムを再生する機構をさらに含み得る。 That is, the hologram recording device of the present invention irradiates a hologram recording element made of a rewritable hologram recording material, the hologram recording element with coherent object light and reference light, and interference fringes in the hologram recording element. A mechanism for forming the hologram and recording the hologram, and a mechanism for erasing the hologram by irradiating the recording element on which the hologram is recorded with circular polarization. Further, the hologram recording apparatus of the present invention may further include a mechanism for reproducing the hologram recorded by irradiating the recording element on which the hologram is recorded with reading light.

上記記録されたホログラムを消去する機構は、直線偏光のレーザー光源などを円偏光に変換し、円偏光を得るための部材を備える。上記円偏光を得るための部材は、特に限定されないが、例えば、λ/4板(1/4波長板)、位相差板などが挙げられ、設置の簡易性などの観点からλ/4板が好ましい。 The mechanism for erasing the recorded hologram includes a member for converting a linearly polarized laser light source or the like into circularly polarized light to obtain circularly polarized light. The member for obtaining the circular polarization is not particularly limited, and examples thereof include a λ / 4 plate (1/4 wave plate) and a retardation plate. From the viewpoint of ease of installation, the λ / 4 plate is used. preferable.

また、本発明のホログラム記録装置は、ホログラムを記録する機構においても、ホログラム記録素子に対して、円偏光を得るための部材を備え得る。なお、ホログラムを記録する機構における円偏光を得るための部材は、記録したホログラムを消去する機構における円偏光を得るための部材と同様の部材を使用することができる。 Further, the hologram recording device of the present invention may also include a member for obtaining circularly polarized light with respect to the hologram recording element in the mechanism for recording the hologram. As the member for obtaining circular polarization in the mechanism for recording the hologram, the same member as the member for obtaining circular polarization in the mechanism for erasing the recorded hologram can be used.

さらに、本発明のホログラム記録装置は、ホログラムが記録された記録素子に読み取り光(偏光)を照射して、記録されたホログラムを再生する機構を備え得る。さらに加えて、上記記録されたホログラムを再生する機構において、上記読み取り光として円偏光を得るための部材を備えることが好ましい。なお、記録したホログラムを再生する機構における円偏光を得るための部材も、記録したホログラムを消去する機構における円偏光を得るための部材と同様の部材を使用することができる。 Further, the hologram recording device of the present invention may include a mechanism for reproducing the recorded hologram by irradiating the recording element on which the hologram is recorded with reading light (polarized light). Furthermore, in the mechanism for reproducing the recorded hologram, it is preferable to include a member for obtaining circularly polarized light as the reading light. As the member for obtaining circular polarization in the mechanism for reproducing the recorded hologram, the same member as the member for obtaining circular polarization in the mechanism for erasing the recorded hologram can be used.

なお、上述の各機構における、光を照射する部材などの各部材は、本発明の属する分野において一般的な部材を使用することができる。 As each member such as a member that irradiates light in each of the above-mentioned mechanisms, a general member in the field to which the present invention belongs can be used.

本発明のホログラム記録装置におけるホログラムを記録する機構は、例えば、直線偏光または円偏光を使用して2光束干渉を行う機構が挙げられる。 Examples of the mechanism for recording a hologram in the hologram recording device of the present invention include a mechanism for performing two-luminous flux interference using linearly polarized light or circularly polarized light.

本発明のホログラム記録装置における記録したホログラムを消去する機構は、例えば、1光束の円偏光を照射する機構が挙げられる。 Examples of the mechanism for erasing the recorded hologram in the hologram recording device of the present invention include a mechanism for irradiating one light flux of circularly polarized light.

本発明のホログラム記録装置における記録したホログラムを再生する機構は、例えば、1光束の、直線偏光または円偏光を照射する機構が挙げられる。 Examples of the mechanism for reproducing the recorded hologram in the hologram recording apparatus of the present invention include a mechanism for irradiating one luminous flux with linearly polarized light or circularly polarized light.

ここで、本発明のホログラム記録装置の構成に関して、図7を挙げて具体的に説明する。図7は、本発明のホログラム記録装置の概略の構成を示す図である。 Here, the configuration of the hologram recording device of the present invention will be specifically described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the hologram recording device of the present invention.

本発明のホログラム記録装置の一例である、ホログラム記録・再生・消去装置は、ホログラム像を記録かつ表示させるホログラフィック表示デバイス(Sample)と、物体光および参照光をホログラフィック表示デバイスに照射することによりホログラム像を記録する記録手段(消去手段)と、プローブ光をホログラフィック表示デバイスに照射することにより、記録手段で記録されたホログラム像を再生する再生手段とで主に構成されている。なお、本明細書において「手段」は「装置」または「機構」を意図している。 The hologram recording / reproducing / erasing device, which is an example of the hologram recording device of the present invention, irradiates the holographic display device (Sample) for recording and displaying a hologram image, and the holographic display device with object light and reference light. It is mainly composed of a recording means (erasing means) for recording a hologram image and a reproducing means for reproducing the hologram image recorded by the recording means by irradiating the holographic display device with probe light. In addition, in this specification, "means" is intended as "device" or "mechanism".

ホログラム像を記録する記録手段は、レーザーを発振するレーザー発振器1と、このレーザー発振器1から発振されたレーザービームを反射させる第1の固定ミラー2と、この第1の固定ミラー2で反射したレーザービームの光軸上に配置された第1の半波長板3と、この第1の半波長板3を通過したレーザービームを分割してp−偏光とs−偏光の第1および第2の偏光レーザービームとするビームスプリッター4と、第1の偏光レーザービームの光軸上に配置された第2の半波長板5と、1/4波長板6と、この第2の半波長板と第1の1/4波長板6を通過して円偏光された第1の偏光レーザービームを反射させる第2の固定ミラー7とを含み、上記ホログラム像を記録する記録手段において、当該第2の固定ミラー7により反射された、円偏光された第1の偏光レーザービームが、物体光としてホログラフィック表示デバイス(Sample)に照射される。また、上記ホログラム像を記録する記録手段は、第2の偏光レーザービームの光軸上に第2の1/4波長板8と、当該第2の1/4波長板8を通過して円偏光された第2の偏光レーザービームを反射させる第3の固定ミラー9を含み、上記ホログラム像を記録する記録手段において、当該第3の固定ミラー9にて反射された、円偏光された第2の偏光レーザービームが、参照光としてホログラフィック表示デバイス(Sample)に照射される。すなわち、レーザー発振器1から発振されたレーザービームは円偏光された第1の偏光レーザービーム(物体光)と円偏光された第2の偏光レーザービーム(参照光)に分割される。 The recording means for recording the hologram image is a laser oscillator 1 that oscillates a laser, a first fixed mirror 2 that reflects a laser beam oscillated from the laser oscillator 1, and a laser that is reflected by the first fixed mirror 2. The first half-wave plate 3 arranged on the optical axis of the beam and the laser beam passing through the first half-wave plate 3 are divided into the first and second polarized light of p-polarized light and s-polarized light. A beam splitter 4 as a laser beam, a second half-wave plate 5 arranged on the optical axis of the first polarized laser beam, a 1/4 wave plate 6, and the second half-wave plate and the first In the recording means for recording the hologram image, the second fixed mirror includes a second fixed mirror 7 that reflects the first polarized laser beam that is circularly polarized through the 1/4 wave plate 6 of the above. The circularly polarized first polarized laser beam reflected by No. 7 is applied to the holographic display device (Sample) as object light. Further, the recording means for recording the hologram image passes through the second 1/4 wave plate 8 and the second 1/4 wave plate 8 on the optical axis of the second polarized laser beam and is circularly polarized. In the recording means for recording the hologram image, which includes the third fixed mirror 9 for reflecting the second polarized laser beam, the circularly polarized second second reflected by the third fixed mirror 9. A polarized laser beam is applied to the holographic display device (Sample) as reference light. That is, the laser beam oscillated from the laser oscillator 1 is divided into a circularly polarized first polarized laser beam (object light) and a circularly polarized second polarized laser beam (reference light).

そして、物体光が参照光と共にホログラフィック表示デバイスに照射され、物体光に含まれる空間的な強度分布及び位相分布を干渉縞として、物体光の空間情報が、ホログラフィック表示デバイスに記録される。 Then, the object light is irradiated to the holographic display device together with the reference light, and the spatial information of the object light is recorded in the holographic display device with the spatial intensity distribution and the phase distribution included in the object light as interference fringes.

記録されたホログラム像を再生する再生手段は、レーザーを発振するレーザー発振器10と、レーザー発振装置10から発振されたレーザービームの光軸上に配置されたプローブ光用半波長板11と、プローブ光用半波長板11を通過したレーザービームを反射させる第4の固定ミラー12とで構成されている。レーザー発振器10から発振されたレーザービームは、プローブ光用半波長板11でp−偏光に変換され、第4の固定ミラー12で反射される。そして、記録手段によって書き込まれた(記録された)空間情報は、p−偏光のプローブ光でホログラム像として読み出され、再生される。 The reproduction means for reproducing the recorded hologram image is a laser oscillator 10 that oscillates a laser, a half-wave plate 11 for probe light arranged on the optical axis of the laser beam oscillated from the laser oscillator 10, and probe light. It is composed of a fourth fixed mirror 12 that reflects a laser beam that has passed through the half-wave plate 11. The laser beam oscillated from the laser oscillator 10 is converted into p-polarized light by the probe light half-wave plate 11 and reflected by the fourth fixed mirror 12. Then, the spatial information written (recorded) by the recording means is read out as a hologram image by the p-polarized probe light and reproduced.

ホログラムの消去時には、メカニカルシャッターが閉じることによって物体光を遮断し、円偏光された参照光が消去光として用いられる。また、次に書き込む上書き用のホログラム像の物体光と参照光を、消去光として用いてもよい。 When erasing the hologram, the mechanical shutter closes to block the object light, and the circularly polarized reference light is used as the erasing light. Further, the object light and the reference light of the hologram image for overwriting to be written next may be used as the erasing light.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

[A:書き換え型ホログラム記録材料]
[製造例1]
以下のスキームに従って、ベンゼン環のパラ位にシアノ基が配位したカルバゾールアゾベンゼン(CACzE)(下記スキームの左図を参照)を、ポリメチルメタクリレート(PMMA)の側鎖の一部に導入した共重合体(Poly(CACzE−MMA))(下記スキームの右図を参照)を調製した。
[A: Rewritable hologram recording material]
[Manufacturing Example 1]
Carbazole azobenzene (CACzE) with a cyano group coordinated at the para position of the benzene ring (see the left figure of the scheme below) was introduced into a part of the side chain of polymethylmethacrylate (PMMA) according to the following scheme. A coalescence (Poly (CACzE-MMA)) (see the figure to the right of the scheme below) was prepared.

Figure 0006855069
Figure 0006855069

具体的な方法は以下の通りである。 The specific method is as follows.

・アクリル酸−2−[3−(4−シアノ−フェニラゾ)−カルバゾール−9−イル]−エチルエステル(CACzE−MMA)(上記スキームの中央図を参照)の合成
CACzE1.97g(5.79mmol)をTHF80mLに溶解し、0℃に冷却した状態で撹拌し、DMAP0.042g(0.34mmol)およびトリエチルアミン1.26g(12.45mmol)を加えた。そこにアクリロイルクロライド1mL(12.36mmol)を0℃以下に保ちながら、15分毎に4回滴下した。反応混合液を攪拌しながら室温(20〜25℃付近)まで戻し、一晩撹拌した。撹拌終了後、減圧下で反応混合液から溶媒を除去し、得られた粗体をクロロホルムに溶解した。これを飽和炭酸水素ナトリウム水溶液および蒸留水で数回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥させた.その後、吸引濾過を行い、減圧下で濾液から溶媒を留去し、橙色の粉末(収率87.6%)を得た。
-Synthesis of acrylic acid-2- [3- (4-cyano-phenylazo) -carbazole-9-yl] -ethyl ester (CACzE-MMA) (see central diagram of the above scheme) CAZE 1.97 g (5.79 mmol) Was dissolved in 80 mL of THF, stirred while cooling to 0 ° C., and 0.042 g (0.34 mmol) of DMAP and 1.26 g (12.45 mmol) of triethylamine were added. 1 mL (12.36 mmol) of acryloyl chloride was added dropwise thereto every 15 minutes while keeping the temperature below 0 ° C. The reaction mixture was returned to room temperature (around 20 to 25 ° C.) with stirring, and stirred overnight. After completion of stirring, the solvent was removed from the reaction mixture under reduced pressure, and the obtained crude product was dissolved in chloroform. This was washed several times with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and distilled water, and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, suction filtration was performed, and the solvent was distilled off from the filtrate under reduced pressure to obtain an orange powder (yield 87.6%).

得られた橙色の粉末に対して、NMR測定(核磁気共鳴装置AV−300製を使用)を行い、分子構造の同定を行った。その結果、CACzE−MMAが合成されたことが確認された。
NMR測定:使用溶媒CDCl、磁場300MHz
測定結果:8.73 (bs, 1H, carbazole ring), 8.16 (m, 2H, carbazole ring), 8.02 (m, 2H, PhCN ring), 7.82 (m, 2H, PhCN ring), 7.55 (m, 3H, carbazole ring), 7.32 (m, 1H, carbazole ring), 4.00-4.82 (m, 4H, CH2CH2O), 3.47-3.99 (m, 3H,COOCH3), 1.71-2.00 (m, 3H, CH3)ppm] 。
The obtained orange powder was subjected to NMR measurement (using a nuclear magnetic resonance apparatus AV-300) to identify the molecular structure. As a result, it was confirmed that CACzE-MMA was synthesized.
NMR measurement: solvent used CDCl 3 , magnetic field 300 MHz
Measurement results: 8.73 (bs, 1H, carbazole ring), 8.16 (m, 2H, carbazole ring), 8.02 (m, 2H, PhCN ring), 7.82 (m, 2H, PhCN ring), 7.55 (m, 3H, carbazole ring) ring), 7.32 (m, 1H, carbazole ring), 4.00-4.82 (m, 4H, CH 2 CH 2 O), 3.47-3.99 (m, 3H , COOCH 3 ), 1.71-2.00 (m, 3H, CH 3) ) ppm].

・Poly(CACzE−MMA)の合成
CACzE−MMA0.5gを乾燥DMF20mlに溶解させ、この溶液にMMA1.17gおよびAIBN0.03gを加えた。この混合溶液中の酸素を取り除くため、液体窒素を用いて凍結脱気を4回行った。凍結脱気後、60℃で15時間攪拌し、室温(20〜25℃)まで液温を戻して共重合反応を停止させた。得られたDMF溶液を500mlのメタノールに滴下し、共重合物を再沈澱させて濾別回収した。この操作を再度(合計2回)繰り返し、乾燥を行い共重合物0.81g(収率66.4%)を得た。
-Synthesis of Poly (CACzE-MMA) 0.5 g of CAZE-MMA was dissolved in 20 ml of dry DMF, and 1.17 g of MMA and 0.03 g of AIBN were added to this solution. In order to remove oxygen in this mixed solution, freezing and degassing was performed four times using liquid nitrogen. After freezing and deaeration, the mixture was stirred at 60 ° C. for 15 hours, the liquid temperature was returned to room temperature (20 to 25 ° C.), and the copolymerization reaction was stopped. The obtained DMF solution was added dropwise to 500 ml of methanol, and the copolymer was reprecipitated and collected by filtration. This operation was repeated again (twice in total) and dried to obtain 0.81 g (yield 66.4%) of the copolymer.

DSC測定より得られた共重合体のガラス転移温度は103℃、GPC測定より重量平均分子量は18,660g/mol、分散度は1.58であった。なお、DSC測定は、TAインスツルメンツ社製のDSC2920を使用して行い、GPC測定は、昭和電工製のショウデックスGPC KF−805を使用して行った。 The glass transition temperature of the copolymer obtained by DSC measurement was 103 ° C., the weight average molecular weight was 18,660 g / mol and the dispersity was 1.58 as measured by GPC. The DSC measurement was performed using a DSC2920 manufactured by TA Instruments, and the GPC measurement was performed using a Showa Denko GPC KF-805 manufactured by Showa Denko.

ここではベンゼン環のパラ位にシアノ基が配位したものを調製しているが、上述したように、ベンゼン環のパラ位に配位する置換基として、シアノ基(−CN)以外には、ニトロ基(−NO)、メトキシ基(−OCH)、アミノ基(−NH)、ヒドロキシ基(−OH)などを用いることができる。上記カルバゾールアゾベンゼンとしては、上記置換基が、ニトロ基、シアノ基またはメトキシ基である構造を備えるカルバゾールアゾベンゼンが好ましく、シアノ基またはメトキシ基である構造を備えるカルバゾールアゾベンゼンがより好ましい。なお、上記カルバゾールアゾベンゼンは、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。Here, a cyano group coordinated at the para position of the benzene ring is prepared, but as described above, as the substituents coordinated at the para position of the benzene ring, other than the cyano group (-CN), A nitro group (-NO 2 ), a methoxy group (-OCH 3 ), an amino group (-NH 2 ), a hydroxy group (-OH) and the like can be used. As the carbazole azobenzene, carbazole azobenzene having a structure in which the substituent is a nitro group, a cyano group or a methoxy group is preferable, and carbazole azobenzene having a structure in which the substituent is a cyano group or a methoxy group is more preferable. The carbazole azobenzene may be of one kind or two or more kinds.

また、ここではアクリル系ポリマーとして、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を用いたが、上述したようにポリエチルメタクリレート(PEMA)およびポリメチルアクリレート(PMA)等のうちの1種類以上のアクリル系ポリマーを用いることもできる。 Further, here, polymethylmethacrylate (PMMA) was used as the acrylic polymer, but as described above, one or more kinds of acrylic polymers such as polyethyl methacrylate (PEMA) and polymethylacrylate (PMA) are used. You can also do it.

[実施例1]
[書き換え型ホログラム記録材料の調製]
製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)と、CACzEとを、重量比50:5にて混合し、得られた混合物をTHFに溶解させてキャスト溶液を得た。当該キャスト溶液をシャーレ(製品名:TOP製ガラスシャーレ)上に流延し、その後、室温(25℃)にて48時間放置し、溶媒(THF)を蒸発させ、均一な膜を得た。続いて、上記均一な膜をさらに一晩自然乾燥させた後、減圧乾燥器内において、約80℃の温度にて、減圧乾燥を行い、さらに溶媒(THF)を蒸発させた。その後、得られた膜の四隅にスペーサー(例えばポリイミド、厚さ:50μm)を配置して、その後もう一枚のガラス基材(ガラス板(製品名:テンパックス耐熱ガラス))をその上に乗せ、適度な熱(温度)をかけながら真空プレス機で圧着して、均一な膜厚を有するサンドイッチ型の書き換え型ホログラム記録材料1を調製した。上記書き換え型ホログラム記録材料1の膜厚を、マイクロメーターを用いて測定した結果、当該膜厚は、80μmであった。
[Example 1]
[Preparation of rewritable hologram recording material]
Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 and CACzE were mixed at a weight ratio of 50: 5, and the obtained mixture was dissolved in THF to obtain a cast solution. The cast solution was cast on a petri dish (product name: TOP glass petri dish) and then left at room temperature (25 ° C.) for 48 hours to evaporate the solvent (THF) to obtain a uniform film. Subsequently, the uniform membrane was air-dried overnight, and then dried under reduced pressure in a vacuum dryer at a temperature of about 80 ° C. to further evaporate the solvent (THF). After that, spacers (for example, polyimide, thickness: 50 μm) are placed at the four corners of the obtained film, and then another glass base material (glass plate (product name: Tempax heat-resistant glass)) is placed on it. A sandwich-type rewritable hologram recording material 1 having a uniform film thickness was prepared by pressure-bonding with a vacuum press while applying appropriate heat (temperature). As a result of measuring the film thickness of the rewritable hologram recording material 1 using a micrometer, the film thickness was 80 μm.

また、得られた書き換え型ホログラム記録材料1における、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、9.7×10−4mol/gであった。また、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は、0.38であった。Further, in the obtained rewritable hologram recording material 1, the total molar concentration of the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer and the carbazole azobenzene molecule was 9.7 × 10 -4 mol / g. Met. The molar ratio of the carbazole azobenzene molecule to the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer was 0.38.

[立ち上がり速度、メモリ性の測定]
得られた書き換え型ホログラム記録材料をホログラム記録素子として使用し、ホログラム記録装置を使用して、以下の条件にて光を20秒間照射して、ホログラムの記録を行い、回折効率を、フォト検出器を用いて測定した。光照射を開始してからの時間と回折効率との関係を図1に示す。また、回折効率と記録ホログラムの保持特性(メモリ特性)の時間経過推移を図2に示す。
・測定条件
用いたレーザー:25mW/532nm
物体光、参照光:波長532nm、強度0.535W/cm
[Measurement of rise speed and memory]
The obtained rewritable hologram recording material is used as a hologram recording element, and a hologram recording device is used to irradiate light for 20 seconds under the following conditions to record the hologram, and the diffraction efficiency is measured by a photo detector. Was measured using. FIG. 1 shows the relationship between the time after the start of light irradiation and the diffraction efficiency. Further, FIG. 2 shows the time course of the diffraction efficiency and the holding characteristic (memory characteristic) of the recorded hologram.
-Laser used under measurement conditions: 25 mW / 532 nm
Object light, reference light: wavelength 532 nm, intensity 0.535 W / cm 2 .

[実施例2]
製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)と、CACzEとを重量比50:10にて混合した以外は、実施例1と同様にして書き換え型ホログラム記録材料2を調製し、その膜厚を測定した。また、当該書き換え型ホログラム記録材料2を使用して、実施例1と同様の方法にて、回折効率を測定した。光照射を開始してからの時間と回折効率およびメモリ特性との関係を図1、2に示す。
[Example 2]
A rewritable hologram recording material 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 and CACzE were mixed at a weight ratio of 50:10, and a film thereof was prepared. The thickness was measured. Further, using the rewritable hologram recording material 2, the diffraction efficiency was measured by the same method as in Example 1. The relationship between the time after the start of light irradiation and the diffraction efficiency and memory characteristics is shown in FIGS. 1 and 2.

書き換え型ホログラム記録材料2の膜厚は、80μmであった。得られた書き換え型ホログラム記録材料2における、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、1.1×10−3mol/gであった。また、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は、0.76であった。The film thickness of the rewritable hologram recording material 2 was 80 μm. In the obtained rewritable hologram recording material 2, the total molar concentration of the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer and the carbazole azobenzene molecule was 1.1 × 10 -3 mol / g. It was. The molar ratio of the carbazole azobenzene molecule to the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer was 0.76.

[実施例3]
製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)と、CACzEとを、MMAに由来する成分:CACzEに由来する成分=70:30となるように混合した以外は、実施例1と同様にして書き換え型ホログラム記録材料3を調製し、その膜厚を測定した。また、当該書き換え型ホログラム記録材料3を使用して、実施例1と同様の方法にて、回折効率を測定した。光照射を開始してからの時間と回折効率およびメモリ特性との関係を図1、2に示す。
[Example 3]
The same as in Example 1 except that the Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 and CACzE were mixed so that the component derived from MMA: the component derived from CAZE = 70:30. A rewritable hologram recording material 3 was prepared, and the film thickness thereof was measured. Further, using the rewritable hologram recording material 3, the diffraction efficiency was measured by the same method as in Example 1. The relationship between the time after the start of light irradiation and the diffraction efficiency and memory characteristics is shown in FIGS. 1 and 2.

書き換え型ホログラム記録材料3の膜厚は、80μmであった。得られた書き換え型ホログラム記録材料3における、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、1.4×10−3mol/gであった。また、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は、1.52であった。The film thickness of the rewritable hologram recording material 3 was 80 μm. In the obtained rewritable hologram recording material 3, the total molar concentration of the carbazole azobenzene-derived group contained in the copolymer and the carbazole azobenzene molecule was 1.4 × 10 -3 mol / g. It was. The molar ratio of the carbazole azobenzene molecule to the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer was 1.52.

[比較例1]
製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)と、CACzEとの混合物の代わりに、製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)を単独で使用した以外は、実施例1と同様にして書き換え型ホログラム記録材料4を調製し、その膜厚を測定した。また、当該書き換え型ホログラム記録材料4を使用して、実施例1と同様の方法にて、回折効率を測定した。光照射を開始してからの時間と回折効率およびメモリ特性との関係を図1、2に示す。
[Comparative Example 1]
Example 1 and Example 1 except that the Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 was used alone instead of the mixture of Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 and CAZE. A rewritable hologram recording material 4 was prepared in the same manner, and the film thickness thereof was measured. Further, using the rewritable hologram recording material 4, the diffraction efficiency was measured by the same method as in Example 1. The relationship between the time after the start of light irradiation and the diffraction efficiency and memory characteristics is shown in FIGS. 1 and 2.

書き換え型ホログラム記録材料4の膜厚は、82μmであった。得られた書き換え型ホログラム記録材料4における、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のモル濃度は、7×10−4mol/gであった。The film thickness of the rewritable hologram recording material 4 was 82 μm. In the obtained rewritable hologram recording material 4, the molar concentration of the group derived from the carbazole azobenzene contained in the copolymer was 7 × 10 -4 mol / g.

[比較例2]
製造例1にて得られたPoly(CACzE−MMA)の代わりに、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を使用し、PMMAとCACzEとの重量比を70:30として混合した以外は、実施例1と同様にして書き換え型ホログラム記録材料5を調製し、その膜厚を測定した。また、当該書き換え型ホログラム記録材料5を使用して、実施例1と同様の方法にて、回折効率を測定した。光照射を開始してからの時間と回折効率およびメモリ特性との関係を図1、2に示す。
[Comparative Example 2]
Same as Example 1 except that Polymethylmethacrylate (PMMA) was used instead of Poly (CACzE-MMA) obtained in Production Example 1 and the PMMA and CACzE were mixed at a weight ratio of 70:30. A rewritable hologram recording material 5 was prepared, and the film thickness thereof was measured. Further, using the rewritable hologram recording material 5, the diffraction efficiency was measured by the same method as in Example 1. The relationship between the time after the start of light irradiation, the diffraction efficiency, and the memory characteristics is shown in FIGS. 1 and 2.

書き換え型ホログラム記録材料5の膜厚は、80μmであった。得られた書き換え型ホログラム記録材料5における、上記アルバゾールアゾベンゼン分子のモル数は、上記アクリル系ポリマーを構成するアクリル系分子に由来する基のモル濃度は、8.8×10−4mol/gであった。The film thickness of the rewritable hologram recording material 5 was 80 μm. The number of moles of the albazole azobenzene molecule in the obtained rewritable hologram recording material 5 is such that the molar concentration of the group derived from the acrylic molecule constituting the acrylic polymer is 8.8 × 10 -4 mol / g. Met.

[結果]
図1の記載から、実施例1〜3にて調製された、CACzE/(CACzE−MMA)共重合体からなる書き換え型ホログラム記録材料は、比較例における、(CACzE−MMA)共重合体単独からなるホログラム記録材料(比較例1)、および、CACzE分散型ホログラム記録材料(比較例2)よりも、光応答性が高く、ホログラムの記録における立ち上がり時間がより短いことが分かった。
[result]
From the description of FIG. 1, the rewritable hologram recording material made of the CACzE / (CACzE-MMA) copolymer prepared in Examples 1 to 3 is obtained from the (CACzE-MMA) copolymer alone in the comparative example. It was found that the hologram recording material (Comparative Example 1) and the CAZE dispersed hologram recording material (Comparative Example 2) had higher photoresponsiveness and a shorter rise time in hologram recording.

また、図2の記載から、(CACzE−MMA)共重合体単独からなるホログラム記録材料(比較例1)、および、CACzE分散型ホログラム記録材料(比較例2)は、光照射から長時間が経過すると、回折効率が低下している一方、実施例1〜3にて調製された、CACzE/(CACzE−MMA)共重合体からなる書き換え型ホログラム記録材料においては、長時間が経過しても回折効率がほぼ減衰せず、メモリ性により優れていることが分かった。 Further, from the description of FIG. 2, the hologram recording material made of the (CACzE-MMA) copolymer alone (Comparative Example 1) and the CAZE dispersed hologram recording material (Comparative Example 2) have passed a long time since the light irradiation. Then, while the diffraction efficiency is lowered, the rewritable hologram recording material made of the CACzE / (CACzE-MMA) copolymer prepared in Examples 1 to 3 is diffracted even after a long period of time. It was found that the efficiency was hardly attenuated and the memory was better.

[結論]
上述の実施例1〜3、および比較例1、2の結果から、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た共重合体、および、上記共重合体に導入されている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書き換え型ホログラム記録材料は、光応答性が高く、ホログラムの記録における立ち上がり時間がより短く、かつ、メモリ性により優れていることが分かった。
[Conclusion]
From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 described above, a copolymer in which carbazoleazobenzene was introduced into a part of the side chain of the acrylic polymer, and carbazole introduced in the copolymer. It was found that the rewritable hologram recording material containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or different from that of azobenzene has high photoresponsiveness, a shorter rise time in hologram recording, and is more excellent in memory property.

[B:円偏光による消去]
[実施例4]
2光束干渉ホログラム記録装置を使用して、以下の条件において、ホログラム記録用の光(物体光および参照光)を記録素子であるホログラム記録材料3に50秒間照射してホログラムを記録する工程を行った後、ホログラム消去用の円偏光を当該ホログラム記録材料3に50秒間照射して、記録したホログラムを消去する工程を行った。
・測定条件
記録用の光
用いたレーザー:25mW/532nm
物体光、参照光:波長532nm、強度0.535W/cm
消去用の光:波長532nm、強度0.268W/cm
[B: Erasing by circular polarization]
[Example 4]
2 Using a hologram interference hologram recording device, a step of irradiating a hologram recording material 3 which is a recording element with light for hologram recording (object light and reference light) for 50 seconds to record a hologram is performed under the following conditions. After that, the hologram recording material 3 was irradiated with circular polarization for erasing the hologram for 50 seconds to perform a step of erasing the recorded hologram.
-Laser used for recording measurement conditions: 25 mW / 532 nm
Object light, reference light: wavelength 532 nm, intensity 0.535 W / cm 2
Erasing light: wavelength 532 nm, intensity 0.268 W / cm 2 .

続けて、上記ホログラムを記録する工程と、上記ホログラムを消去する工程とをセットとして、上記セットを最初の1セットを含めて計5回繰り返して行い、回折効率の測定を行った。その結果得られた、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を図3に示す。 Subsequently, the step of recording the hologram and the step of erasing the hologram were set, and the set was repeated a total of 5 times including the first set to measure the diffraction efficiency. The relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency obtained as a result is shown in FIG.

[実施例5]
ホログラム消去用の円偏光を照射する時間を450秒間に延長し、上記セットを繰り返す回数を計2回とした以外は、実施例4と同様にして、回折効率の測定を行った。その結果得られた、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を図4に示す。
[Example 5]
Diffraction efficiency was measured in the same manner as in Example 4 except that the time for irradiating the circularly polarized light for erasing the hologram was extended to 450 seconds and the number of times the above set was repeated was set to 2 times in total. The relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency obtained as a result is shown in FIG.

[比較例3、4]
ホログラム記録用の光およびホログラム消去用の光を以下に示す直線偏光とした以外は、実施例4、5と同様の方法において、回折効率の測定を行った。その結果得られた、最初の光照射からの時間と、回折効率との関係を図5、6に示す。
・測定条件
記録用の光
用いたレーザー:25mW/532nm
物体光、参照光:波長532nm、強度0.535W/cm
消去用の光:波長532nm、強度0.268W/cm
[Comparative Examples 3 and 4]
Diffraction efficiency was measured in the same manner as in Examples 4 and 5 except that the light for hologram recording and the light for erasing the hologram were linearly polarized light as shown below. The relationship between the time from the first light irradiation and the diffraction efficiency obtained as a result is shown in FIGS. 5 and 6.
-Laser used for recording measurement conditions: 25 mW / 532 nm
Object light, reference light: wavelength 532 nm, intensity 0.535 W / cm 2
Erasing light: wavelength 532 nm, intensity 0.268 W / cm 2 .

[結果]
図3と図5との比較から、ホログラムの消去に直線偏光を使用した場合は、上記記録と消去のセットを繰り返し行うと回折効率が徐々に低下する一方、ホログラムの消去に円偏光を使用した場合には、上記記録と消去のセットを繰り返し行った場合においても、上述の回折効率の低下が発生しないことが分かった。
[result]
From the comparison between FIGS. 3 and 5, when linearly polarized light was used to erase the hologram, the diffraction efficiency gradually decreased when the above recording and erasing sets were repeated, while circularly polarized light was used to erase the hologram. In that case, it was found that the above-mentioned decrease in diffraction efficiency did not occur even when the above-mentioned recording and erasing sets were repeated.

また、図4と図6との比較から、ホログラムの消去に直線偏光を使用した場合は、消去用の光を長時間照射すると、再度ホログラムを記録するときの回折効率が低下する一方、ホログラムの消去に円偏光を使用した場合には、消去用の光を長時間照射しても、再度ホログラムを記録するときの回折効率は低下しないことが分かった。従って、ホログラムの消去に直線偏光を使用した場合は、消去用の光を長時間照射した後、1回目と同様の性能にてホログラムの再記録を行うために記録素子を長時間放置したり、加熱したりすることが必要であるが、一方、ホログラムの消去に円偏光を使用した場合には、消去用の光を長時間照射した直後から、1回目と同様の性能にてホログラムの再記録を行うことができることが分かった。 Further, from the comparison between FIGS. 4 and 6, when linearly polarized light is used for erasing the hologram, if the erasing light is irradiated for a long time, the diffraction efficiency when the hologram is recorded again is lowered, while the hologram is erased. It was found that when circularly polarized light was used for erasing, the diffraction efficiency when re-recording the hologram did not decrease even if the erasing light was irradiated for a long time. Therefore, when linearly polarized light is used for erasing the hologram, the recording element may be left for a long time in order to re-record the hologram with the same performance as the first time after irradiating the erasing light for a long time. It is necessary to heat it, but on the other hand, when circularly polarized light is used to erase the hologram, the hologram is re-recorded with the same performance as the first time immediately after irradiating the erasing light for a long time. Turned out to be able to do.

[結論]
実施例4、5および比較例3、4の結果から、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た共重合体、および、上記共重合体に導入されている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を使用するホログラムの記録・消去方法において、ホログラムの消去に円偏光を使用することによって、ホログラムの消去に必要な時間を短縮することができ、かつ、通常は低下する、当該消去後の再度の記録における応答速度、回折効率の低下を防ぐことができることが分かった。
[Conclusion]
From the results of Examples 4 and 5 and Comparative Examples 3 and 4, the copolymer in which carbazoleazobenzene was introduced into a part of the side chain of the acrylic polymer, and the same kind or the same as carbazoleazobenzene introduced in the above copolymer or In a hologram recording / erasing method using a hologram recording element containing a rewritable hologram recording material containing a dissimilar carbazole azobenzene molecule, the time required for erasing the hologram is reduced by using circular polarization for erasing the hologram. It was found that the reduction in response speed and diffraction efficiency in the re-recording after the erasure, which can be shortened and usually decreases, can be prevented.

本発明のホログラム記録材料およびホログラムの記録・消去方法は、ホログラムの記録における立ち上がり速度を好適に向上させることができ、ホログラムの記録におけるメモリ性を改善することができる。また、ホログラムを消去した後の再記録を容易にすることができる。従って、ホログラムを記録するときの立ち上がり時間が短く、かつ、ホログラム記録の長期保存が可能であり、ホログラムの記録と消去を繰り返し好適に行うことができるホログラム記録装置を製造するために、好適に活用することができる。 The hologram recording material and the hologram recording / erasing method of the present invention can suitably improve the rising speed in hologram recording, and can improve the memory property in hologram recording. In addition, re-recording after erasing the hologram can be facilitated. Therefore, it is suitably used for manufacturing a hologram recording device that has a short rise time when recording a hologram, can store the hologram recording for a long period of time, and can appropriately record and erase the hologram repeatedly. can do.

1 レーザー発振器
2 第1の固定ミラー
3 第1の半波長板
4 ビームスプリッター
5 第2の半波長板
6 第1の1/4波長板
7 第2の固定ミラー
8 第2の1/4波長板
9 第3の固定ミラー
10 レーザー発振器
11 プローブ光用半波長板
12 第4の固定ミラー
1 Laser oscillator 2 1st fixed mirror 3 1st half-wave plate 4 Beam splitter 5 2nd half-wave plate 6 1st 1/4 wave plate 7 2nd fixed mirror 8 2nd 1/4 wave plate 9 Third fixed mirror 10 Laser oscillator 11 Half-wave plate for probe light 12 Fourth fixed mirror

Claims (14)

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、式(1)中、Xは、ニトロ基、シアノ基、メトキシ基、アミノ基またはヒドロキシ基である。
Figure 0006855069
A copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of an acrylic polymer, and
A rewritable hologram recording material containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or different from that of the above carbazole azobenzene.
(Here, carbazole azobenzene is represented by the following formula (1), and in the formula (1), X is a nitro group, a cyano group, a methoxy group, an amino group or a hydroxy group. )
Figure 0006855069
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。 The rewritable hologram recording material according to claim 1, wherein the carbazole azobenzene is carbazole azobenzene in which X in the above formula (1) is a cyano group, a nitro group or a methoxy group. 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。 The rewritable hologram recording material according to claim 1 or 2, wherein the carbazole azobenzene introduced into the side chain of the copolymer and the carbazole azobenzene molecule are of the same type. 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。 The rewritable hologram recording material according to any one of claims 1 to 3, wherein the acrylic polymer is selected at least from the group consisting of polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate and polymethyl acrylate. 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。 The total molar concentration of the carbazole azobenzene-derived group and the carbazole azobenzene molecule contained in the copolymer with respect to the total weight of the copolymer and the carbazole azobenzene molecule contained in the rewritable hologram recording material. The rewritable hologram recording material according to any one of claims 1 to 4, wherein the amount is 5 × 10 -4 mol / g or more and 2.0 × 10 -3 mol / g or less. 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。 The rewriting according to any one of claims 1 to 5, wherein the molar ratio of the carbazole azobenzene molecule to the group derived from carbazole azobenzene contained in the copolymer is 0.5 or more and 2.0 or less. Type hologram recording material. 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。 The rewritable hologram recording material according to any one of claims 1 to 6, wherein the copolymer has a weight average molecular weight of 10,000 or more and 200,000 or less. 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。
A recording medium having a hologram recording element.
A recording medium, wherein the hologram recording element contains the rewritable hologram recording material according to any one of claims 1 to 7.
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。
In a hologram recording element containing a rewritable hologram recording material, a striped pattern on a spatial light modulator (SLM) is interfered with a single light beam of laser light or with interfering object light and reference light. A step of forming interference fringes in the hologram recording element and recording the hologram on the hologram recording element and a step of erasing the hologram by irradiating the hologram recording element with polarized light. It is a method of recording / erasing holograms including
The rewritable hologram recording material is a copolymer obtained by introducing carbazoleazobenzene into a part of the side chain of an acrylic polymer, and
For a hologram recording device made of a material further containing a carbazole azobenzene molecule of the same type or a different type as the carbazole azobenzene introduced into the copolymer.
A hologram recording / erasing method, characterized in that at least the step of erasing the hologram is performed by irradiation with circularly polarized light.
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。 The method for recording / erasing a hologram according to claim 9, wherein the object light and the reference light in the recording step are circularly polarized light. 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。 The hologram recording / erasing according to claim 9 or 10, further comprising a step of reproducing the recorded hologram by irradiating the hologram recording element on which the hologram is recorded with polarized light having the same phase as the reference light. Method. 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。 The method for recording / erasing a hologram according to claim 11, wherein in the step of reproducing the recorded hologram, the polarized light applied to the hologram recording element on which the hologram is recorded is circularly polarized light. 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。
A hologram recording device for using the hologram recording / erasing method by two luminous flux interference in order to perform the hologram recording / erasing method according to any one of claims 9 to 12.
A hologram recording apparatus comprising a mechanism for obtaining circular polarization with respect to the hologram recording element through at least the erasing step.
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。 The hologram recording device according to claim 13, wherein the mechanism for obtaining the circular polarization is a λ / 4 plate.
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