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JPS6218913B2 - - Google Patents
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JPS6218913B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6218913B2
JPS6218913B2 JP15631481A JP15631481A JPS6218913B2 JP S6218913 B2 JPS6218913 B2 JP S6218913B2 JP 15631481 A JP15631481 A JP 15631481A JP 15631481 A JP15631481 A JP 15631481A JP S6218913 B2 JPS6218913 B2 JP S6218913B2
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JP
Japan
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photon
state
recording medium
tetrazine
frequency
Prior art date
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Application number
JP15631481A
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Japanese (ja)
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JPS5797573A (en
Inventor
Kurisutofuaa Arubaretsu Deebitsudo
Kaaru Bujookurando Geirii
Matsukusueru Baarando Donarudo
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
Priority claimed from US06/208,740 external-priority patent/US4339513A/en
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPS5797573A publication Critical patent/JPS5797573A/en
Publication of JPS6218913B2 publication Critical patent/JPS6218913B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はホログラフイのための方法及び記録媒
体に関する。より具体的には2光子ホログラフイ
に有用な4準位物質に関する。これらの物質は連
続波レーザを用いたホログラフイ記録に関して特
に有用である。そのような記録媒体の1例はテト
ラジン化合物を含む透明な樹脂によつて形成され
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method and a recording medium for holography. More specifically, it relates to four-level materials useful for two-photon holography. These materials are particularly useful for holographic recording using continuous wave lasers. One example of such a recording medium is formed from a transparent resin containing a tetrazine compound.

従来技術の状態は以下の参考文献に説明されて
いる。
The state of the art is described in the following references:

1 “Multiphoton Photorefractive Processes
for Optical Storage in LiNbO3、”D.von der
Linde、A.M.Glass and K.F.Rodgers、Appl.
Phys.Lett.25、p.155(1974). 2 “High−sensitivity Optical Recording in
KTN by Two−photon Absorption、”D.von
der Linde、A.M.Glass and K.F.Rodgers、
Appl.phys.Lett.26、p.22(1975). 3 “Optical Storage Using Refractive Index
Changes Induced by Two−step
Excitation、”D.von der Linde、A.M.Glass
and K.F.Rodgers、Jour.of Appl.Phys.47
p.217(1976). 4 “Formation of Integrated Optics
Components by Multiphoton Photorefractive
Processes、”C.M.Verger、N.F.Hartman and
A.M.Glass、30、p.272(1977). 5 米国特許第3922061号明細書“OPtical
Storage Apparatus and Process”、A.M.
Glass and D.von der Linde、ベル電話研究所 この従来技術で用いられた2光子記録媒体はも
つぱら単結晶性のピロ電気物質に限られていた。
これらの物質は、露光後に熱定着工程を行なわな
ければ、ホログラムが数か月程度の時間で崩壊す
るという欠点を有している。さらにこれらの物質
における2光子過程によるホログラム形成の効率
は比較的低い。またこれら従来技術の全てにおい
てホログラムを形成するのに高出力のパルス・レ
ーザを用いる必要があり、GaAsレーザ及びHeNe
レーザ等の便利な連続波(cw)レーザを用いて
ホログラムを記録するのは不可能であつた。最後
に、これらの物質が単結晶であるため、任意の大
きさの試料の製造は困難であつた。いかなる従来
技術もホログラムを記録するために2光子4準位
系を用いる事を示唆していない。またいかなる従
来技術もホログラムの製造にテトラジン化合物の
使用を示唆していない。
1 “Multiphoton Photorefractive Processes
for Optical Storage in LiNbO 3 ,” D. von der
Linde, AMGlass and KFRodgers, Appl.
Phys. Lett. 25 , p. 155 (1974). 2 “High-sensitivity Optical Recording in
KTN by Two-photon Absorption, “D.von
der Linde, AMGlass and KFRodgers,
Appl.phys.Lett. 26 , p.22 (1975). 3 “Optical Storage Using Refractive Index
Changes Induced by Two-step
Excitation,” D. von der Linde, AMGlass
and KFRodgers, Jour.of Appl.Phys. 47 ,
p.217 (1976). 4 “Formation of Integrated Optics
Components by Multiphoton Photorefractive
Processes,” C.M. Verger, N.F.Hartman and
AMGlass, 30 , p.272 (1977). 5 U.S. Patent No. 3922061 “OPtical
Storage Apparatus and Process”, A.M.
Glass and D. von der Linde, Bell Telephone Laboratories The two-photon recording medium used in this prior art was limited to single-crystal pyroelectric materials.
These materials have the disadvantage that the hologram will disintegrate within a few months unless a heat fixing step is performed after exposure. Moreover, the efficiency of hologram formation by two-photon processes in these materials is relatively low. In addition, all of these conventional techniques require the use of high-power pulsed lasers to form holograms, and GaAs lasers and HeNe
It has not been possible to record holograms using convenient continuous wave (CW) lasers such as lasers. Finally, because these materials are single crystals, it has been difficult to produce samples of arbitrary size. No prior art suggests using a two-photon four-level system to record holograms. Nor does any prior art suggest the use of tetrazine compounds in the production of holograms.

以下本発明に従つて、4準位2光子過程の結果
として光化学的もしくは光物理的変化を呈する系
におけるホログラフイのための記録方法を説明す
る。そのような4準位2光子系の1実施例はテト
ラジン化合物を含む透明樹脂によつて与えられ
る。4準位2光子系は、2光子ホログラフイのた
めに現在利用可能な他のどの記録媒体にも存在し
ない3つの新規な特徴を有する。第1に、以前に
説明した3エネルギー準位2光子系と違つて、本
発明の系は4つのエネルギー準位が光化学的過程
に関与している。以下説明するようにこの事は、
それ程大きくない照射パワーを用いてかなりの中
間状態の粒子数が形成される事を可能にし、ミリ
ワツトのcwパワー・レベルで2光子ホログラフ
イを可能にする。第2は読取りビームによる消去
に対して2光子物質が感受性を持たない事であ
る。これは記録性のある情報蓄積を可能にする。
第3は付加的な光ビームを用いてホログラフイ記
録過程をオン又はオフにゲートできる可能性であ
る。
In accordance with the present invention, a recording method for holography in systems exhibiting photochemical or photophysical changes as a result of four-level two-photon processes will now be described. One example of such a four-level two-photon system is provided by a transparent resin containing a tetrazine compound. The four-level two-photon system has three novel features that do not exist in any other recording medium currently available for two-photon holography. First, unlike the previously described three energy level two-photon systems, the present system has four energy levels involved in the photochemical process. As explained below, this
It allows a significant number of intermediate state particles to be formed using modest illumination powers, making two-photon holography possible at milliwatt cw power levels. The second is the insensitivity of two-photon materials to erasure by the reading beam. This enables the accumulation of recordable information.
Third is the possibility of gating the holographic recording process on or off using an additional light beam.

本発明の記録媒体は、4準位の2光子過程を呈
する系から形成される。そのような系のエネルギ
ー準位は第1図に示されている。ホログラムは、
状態B*への2光子励起の後に生じる記録媒体中
の光化学的もしくは光物理的な変化の結果として
記録される。これらの変化は屈折率あるいは吸収
係数において対応する変化を生じる。状態B*
次のような2段階の過程によつて励起される。第
1段階では基底状態Aにある系は振動数ωの光
子を吸収して状態A*に変換される。この状態は
カスケード緩和(cascade relaxation)を受け、
準安定状態Bを作る。第2の段階では状態Bは寿
命τで基底状態Aに緩和するか又は振動数ω
光子を吸収し得る。この第2の光子の吸収は状態
*を作り、この状態から光化学的あるいは光物
理的過程が生じる。
The recording medium of the present invention is formed from a system exhibiting a four-level two-photon process. The energy levels of such a system are shown in FIG. The hologram is
It is recorded as a result of photochemical or photophysical changes in the recording medium that occur after two-photon excitation to state B * . These changes result in corresponding changes in the refractive index or absorption coefficient. State B * is excited by the following two-step process. In the first stage, the system in the ground state A absorbs a photon of frequency ω 1 and is converted to the state A * . This condition undergoes cascade relaxation,
Create a metastable state B. In the second stage, state B can relax to the ground state A with a lifetime τ or absorb a photon of frequency ω 2 . Absorption of this second photon creates state B * , from which photochemical or photophysical processes arise.

ホログラムを記録する2つの方法が考えられ
る。最も単純な構成では干渉縞を形成するために
2つの干渉するレーザ・ビームが用いられる。レ
ーザ用周波数は第1及び第2の段階の両方が効率
的にポンピングされるように選択される。この場
合ω=ωである。この場合の書込み過程の速
度はレーザ強度の2乗に比例する。これは光化学
反応が起きるためには2つのレーザ光子が吸収さ
れなければならないからである。第2の方法では
3つのビームが用いられる。ホログラムはこれら
のビームのうち2つの干渉によつて形成される。
これらの2つのビームはコヒーレントでなければ
ならない。それらは第1又は第2の段階のいずれ
かの速度を最大にするように選択し得る。ホログ
ラムが第2の段階で作られる場合を想定する。コ
ヒーレントである必要のない第3のビームも試料
を照射する。このビームは第1の段階を最大化す
るように最適に選択される。第2図は、ホログラ
ム干渉縞がωで作られ、記録媒体1がωのビ
ームで一様に照らされている、今説明した場合を
示す。ωの放射の立場からは、記録媒体1はω
の放射の存在によつて「増感」あるいは「ター
ン・オン」あるいは「ゲート」される。
Two methods of recording holograms are possible. The simplest configuration uses two interfering laser beams to form interference fringes. The laser frequency is selected such that both the first and second stages are pumped efficiently. In this case, ω 12 . The speed of the writing process in this case is proportional to the square of the laser intensity. This is because two laser photons must be absorbed for a photochemical reaction to occur. The second method uses three beams. A hologram is formed by the interference of two of these beams.
These two beams must be coherent. They may be selected to maximize the speed of either the first or second stage. Assume that the hologram is created in the second stage. A third beam, which does not need to be coherent, also irradiates the sample. This beam is optimally selected to maximize the first stage. FIG. 2 shows the case just described, in which the hologram interference fringes are created at ω 2 and the recording medium 1 is uniformly illuminated with a beam at ω 1 . From the standpoint of radiation of ω2 , the recording medium 1 is ω
1 radiation is "sensitized" or "turned on" or "gated" by the presence of radiation.

光化学反応2光子的性質は、ホログラフイの応
用に付加的な自由度を与え、読み出しビームに殆
んど感受性を持たず、時間的にゲートされ、又は
空間的に変調されたホログラムの製作を可能にす
る。ω≠ωであり、ω及びωはωが第
1の段階だけを効率的にポンピングしωが光化
学的過程の最後の段階だけを効率的にポンピング
するように選択されると仮定すると、ホログラム
は両方の周波数の放射が同時に存在する時にのみ
効率的に記録され得る。従つて2つのωのビー
ムの干渉の結果生じるホログラムは、記録媒体が
ωビームに露光されている時にだけ効率的に記
録される。ホログラムが記録されωビームがタ
ーン・オフされると、ホログラムはωの低パワ
ーの読み出しビームによるそれ以上の有害な露光
に対して比較的感受性がなくなる。例えω=ω
=ωであつてωが光学的過程の両方の段階をポ
ンピングするのに選ばれたとしても、ホログラム
は読み出し中の露光に対して実質的に感受性を持
たないようにできる。これは光化学反応の強度2
乗依存性を利用し低い強度の読み出しビームを用
いた事による。時間ゲート動作はωビームを切
る事によつて、空間変調は一様でないωビーム
を利用する事によつて達成される。
The two-photon nature of photochemical reactions provides additional degrees of freedom for holographic applications, allowing the fabrication of temporally gated or spatially modulated holograms with little sensitivity to the readout beam. do. ω 1 ≠ ω 2 and ω 1 and ω 2 are chosen such that ω 1 efficiently pumps only the first step and ω 2 efficiently pumps only the last step of the photochemical process. Assuming that , a hologram can only be efficiently recorded when both frequencies of radiation are present simultaneously. The hologram resulting from the interference of two ω 2 beams is therefore efficiently recorded only when the recording medium is exposed to the ω 1 beam. Once the hologram is recorded and the ω 1 beam is turned off, the hologram becomes relatively insensitive to further deleterious exposure by the ω 2 low power readout beam. For example, ω 1 = ω
Even if 2 = ω and ω is chosen to pump both stages of the optical process, the hologram can be made substantially insensitive to exposure during readout. This is the intensity of the photochemical reaction 2
This is due to the use of a low-intensity readout beam that takes advantage of the power dependence. Time gating is achieved by cutting the ω 1 beam, and spatial modulation is achieved by utilizing the non-uniform ω 1 beam.

第1図に概略を示した図式を利用して、cwレ
ーザを使用するホログラフイ応用のための2光子
4準位系を選択する一組の基準を定める事ができ
る。以下の基準が満足されなければならない。即
ち、 (1) 中間準位A*はωの光によつて効率的に励
起されなければならない。従つて状態Aにある
分子はωの放射の吸収に関して大きな断面積
(σ>10-18cm2)を持たなければならない。
The scheme outlined in FIG. 1 can be used to define a set of criteria for selecting a two-photon four-level system for holographic applications using CW lasers. The following criteria must be met: That is, (1) the intermediate level A * must be efficiently excited by light at ω 1 ; A molecule in state A must therefore have a large cross section (σ>10 −18 cm 2 ) for the absorption of ω 1 radiation.

(2) 準位A*とBとの間に高い量子効率を有する
速い(10nsec以下)崩壊機構が存在しなけれ
ばならない。ω放射がA→A*の遷移をポン
ピングする時、準位Bのかなりのカスケード励
起が起きなければならない。
(2) A fast (10 nsec or less) decay mechanism with high quantum efficiency must exist between levels A * and B. When ω 1 radiation pumps the A→A * transition, a significant cascading excitation of level B must occur.

(3) 準位Bは基底状態Aに戻る崩壊に関して準安
定であつて少なくとも10μsecの寿命τを有し
なければならない。この準位の励起の緩やかな
崩壊はボトルネツクとして作用し、全分子数の
かなりの部分が一時的にこの準位に蓄積され得
る。
(3) Level B must be metastable with respect to decay back to ground state A and have a lifetime τ of at least 10 μsec. The gradual decay of the excitation of this level acts as a bottleneck, and a significant fraction of the total number of molecules can be temporarily accumulated in this level.

(4) 最終状態B*はωの光によつて効率的に励
起されなければならない。従つて状態Bの分子
はω放射の吸収に関して大きな断面積(σ>
10-18cm2)を持たなければならない。
(4) The final state B * must be efficiently excited by light at ω2 . Therefore, molecules in state B have a large cross section (σ>
10 -18 cm 2 ).

(5) 準位A、A*及びBは媒体内で比較的不活性
でなければならない。
(5) Levels A, A * and B must be relatively inert within the medium.

(6) 準位B*は、妥当な量子効率でホログラム記
録を生じる光物理的あるいは光化学的変化を起
こさなければならない。
(6) Level B * must undergo photophysical or photochemical changes that result in holographic recording with reasonable quantum efficiency.

具体的な応用の場合は、もちろん、より具体的
な要求を与える事ができる。例えばゲート動作が
必要な応用ではω≠ωである事が望ましい。
半導体レーザの応用の場合はωが近赤外領域に
ある事が望ましい。
For specific applications, more specific requirements can of course be given. For example, in applications requiring gate operation, it is desirable that ω 1 ≠ ω 2 .
In the case of semiconductor laser applications, it is desirable that ω 2 be in the near-infrared region.

4準位2光子光化学に関するこれらの要求を満
足する本発明の記録媒体例は、テトラジン化合物
を含む透明樹脂である。透明樹脂としてはポリビ
ニル・カルバゾルが便利であると判明している
が、公知の他の透明樹脂も良好な結果を与える。
この範疇に属するものとしては、ポリスチレン、
ノボラツク型のフエノール樹脂、及びポリ・メタ
クリル酸メチル等のアクリル樹脂がある。透明樹
脂に含まれているのは、テトラジン環構造を有す
る化合物である。特に有用なのは、3、6−ジメ
チル−1、2、4、5−テトラジン及び3、6−
ジブチル−1、2、4、5−テトラジン等の3、
6ジアルキル置換されたテトラジンである。透明
樹脂中のテトラジン化合物の濃度は約0.1〜約
10-5g/c.c.の範囲内、好ましくは0.05〜0.1g/
c.c.の範囲内にある。テトラジンは樹脂中に一様に
分布すべきである。ホログラムの干渉縞は、周波
数ω及びωの2つ又は3つのレーザ・ビーム
に露光した後のテトラジン濃度の空間的変調によ
つて記録される。ωはωに等しくても良い事
に注意されたい。
An example of the recording medium of the present invention that satisfies these requirements regarding four-level two-photon photochemistry is a transparent resin containing a tetrazine compound. Polyvinyl carbazole has proven convenient as the transparent resin, although other known transparent resins also give good results.
Items that fall into this category include polystyrene,
There are novolac type phenolic resins and acrylic resins such as polymethyl methacrylate. What is contained in the transparent resin is a compound having a tetrazine ring structure. Particularly useful are 3,6-dimethyl-1,2,4,5-tetrazine and 3,6-dimethyl-1,2,4,5-tetrazine.
3, such as dibutyl-1,2,4,5-tetrazine;
It is a 6-dialkyl-substituted tetrazine. The concentration of the tetrazine compound in the transparent resin is about 0.1 to about
Within the range of 10 -5 g/cc, preferably 0.05 to 0.1 g/cc
It is within the range of cc. Tetrazine should be uniformly distributed throughout the resin. The interference fringes of the hologram are recorded by spatial modulation of the tetrazine concentration after exposure to two or three laser beams of frequencies ω 1 and ω 2 . Note that ω 1 may be equal to ω 2 .

テトラジン−透明樹脂記録系は2つの新規な特
徴を持つ。第1は赤色光に対する中間状態の感受
性である。これはホログラムがHeNe cwレーザ
の周波数に近い周波数で書込まれる事を可能にす
る。従つてホログラムはHeNeレーザを用いて読
取る事ができ、読取り周波数と書込み周波数との
相違による歪みが最小化される。第2の新規な特
徴は物質の有機性及び室温のポリマー・ホストと
の適合性である。これは記録媒体を任意の大きさ
に安価且つ容易に製造する事を可能にする。
The tetrazine-transparent resin recording system has two novel features. The first is the sensitivity of the intermediate state to red light. This allows the hologram to be written at a frequency close to that of the HeNe cw laser. The hologram can thus be read using a HeNe laser, minimizing distortions due to differences in read and write frequencies. The second novel feature is the organic nature of the material and its compatibility with room temperature polymeric hosts. This makes it possible to inexpensively and easily manufacture recording media of any size.

テトラジンの光解離は、第3図に説明する4準
位2光子光化学過程の結果として起きる。基底状
態2のテトラジン分子はωの光子を吸収して正
規配置(normal configuration)6の励起1重項
状態3に移る。この励起状態3は新しい中間的分
子配置(intermediate molecular
configuration)7に放射を伴なわずに崩壊す
る。この中間配置の寿命τは約1msecであり、従
つてこの準位4はボトルネツクとして作用し、周
波数ωのそれ程大きくないcwパワー・レベル
でポンピングした時でさえもかなりの分子数を集
める。中間配置8の基底状態4がωの光子を吸
収して解離的励起状態5に移る時、永久的な光化
学反応が起きる。即ちテトラジンがN2及びジメ
チル誘電体の場合はCH3CNに変換される。この
光化学反応は系の吸収係数及び屈折率に永久的な
変化を生じさせる。このようにホログラムが、ω
又はωの周波数のいずれかを用いて試料に干
渉パターンを形成する事によつて製造される。
Photodissociation of tetrazine occurs as a result of a four-level two-photon photochemical process illustrated in FIG. The tetrazine molecule in the ground state 2 absorbs a photon of ω 1 and moves to the excited singlet state 3 in the normal configuration 6. This excited state 3 is a new intermediate molecular configuration.
configuration) 7 without radiation. The lifetime τ of this intermediate configuration is approximately 1 msec, so this level 4 acts as a bottleneck and collects a significant number of molecules even when pumped at modest cw power levels at frequency ω1 . When the ground state 4 of the intermediate configuration 8 absorbs a photon of ω 2 and moves to the dissociatively excited state 5, a permanent photochemical reaction occurs. That is, when tetrazine is N 2 and dimethyl dielectric, it is converted to CH 3 CN. This photochemical reaction causes permanent changes in the absorption coefficient and refractive index of the system. In this way, the hologram
It is produced by forming an interference pattern on the sample using either ω 1 or ω 2 frequencies.

この過程における第1の段階に対応する吸収帯
が第4図に示されている。正規配置の遷移である
第1の段階は500〜580nmの波長の光によつて最
も効果的にポンピングされる事及び600nmまでの
波長の光によつてポンピング可能である事が明ら
かであろう。第2の遷移即ち中間配置の遷移に対
する吸収は第1の段階のそれと同様である事が知
られている。
The absorption band corresponding to the first step in this process is shown in FIG. It will be apparent that the first stage, the regular configuration transition, is most effectively pumped by light of wavelengths between 500 and 580 nm, and can be pumped by light of wavelengths up to 600 nm. It is known that the absorption for the second or intermediate configuration transition is similar to that of the first stage.

第1図と第3図を比較する事によつて、テトラ
ジンの光化学が4準位2光子光化学系の例を与え
ている事がわかる。ホログラムはcwレーザ及び
ミリワツトのパワーを用いてテトラジンを含む媒
体に記録される。cw赤色光に対する感受性は、
HeNeレーザ等のcwレーザ光源に適合するホログ
ラフイ光学素子の製造を可能にする。例えば、
632.8nmで始まるHeNeレーザに近いcwレーザの
生の出力ビームと同じ周波数の収束ビームとの干
渉によつて形成される干渉縞を記録するように2
光子過程を用いれば集束素子を作る事ができるで
あろう。長いコヒーレンス長はcwレーザを用い
なければ得られないので、cw記録能力は大きな
ホログラムを記録し又はホログラム像において大
きな焦点深度を得る事を可能にする。もちろん同
様に高いパワーのパルス・レーザを用いてこの系
でホログラムを記録する事もできる。
By comparing Figures 1 and 3, it can be seen that the photochemistry of tetrazine provides an example of a four-level two-photon photosystem. Holograms are recorded on tetrazine-containing media using a cw laser and milliwatts of power. Sensitivity to cw red light is
It enables the production of holographic optical elements compatible with cw laser light sources such as HeNe lasers. for example,
2 to record the interference fringes formed by the interference of the raw output beam of a cw laser with a focused beam of the same frequency as the HeNe laser starting at 632.8 nm.
Using photon processes it would be possible to create focusing elements. Since long coherence lengths can only be obtained using a CW laser, the CW recording capability makes it possible to record large holograms or obtain a large depth of focus in the hologram image. Of course, holograms can also be recorded with this system using similarly high-power pulsed lasers.

物質の有機性、室温のポリマー・ホストとの適
合性及び2光子光化学の永久性は大量の記録性の
ある情報蓄積にとつて有用である。大量の記録媒
体をテープ、デイスク、ドラム等として安価かつ
容易に製造する事ができる。
The organic nature of the material, its compatibility with room temperature polymeric hosts, and the permanence of two-photon photochemistry make it useful for storing large amounts of archival information. A large amount of recording media can be manufactured inexpensively and easily as tapes, disks, drums, etc.

本発明において説明した記録媒体は明らかに従
来の2光子物質よりもすぐれている。光化学の永
久性は定着工程なしの永久的ホログラムを製造す
る事を可能にし、テトラジンの場合のポリマー・
ホストは試料の製造を柔軟且つ経済的にする。し
かしながら、主要な利点は、cwパワー・レベル
において2光子ホログラフイを可能にする高い効
率の2光子光化学過程である。この効率の増加
は、物質のエネルギー準位の新規な構造によるも
のである。特にテトラジンの場合、正規配置の励
起状態からの崩壊によつて作られるmsec程度の
寿命の中間配置の存在は、中間状態の寿命と第1
の光子に関する吸収断面積との間の通常のトレー
ド・オフをなくす事によつて2光子過程を大きく
強化している。
The recording medium described in this invention is clearly superior to conventional two-photon materials. The permanence of photochemistry makes it possible to produce permanent holograms without a fixing step, and in the case of tetrazine, polymer
The host makes sample production flexible and economical. However, the main advantage is the highly efficient two-photon photochemical process that allows two-photon holography at cw power levels. This increase in efficiency is due to the novel structure of the material's energy levels. In particular, in the case of tetrazine, the existence of an intermediate configuration with a lifetime of about msec, which is created by decay from the excited state of the regular configuration, is a significant difference between the lifetime of the intermediate state and the first
The two-photon process is greatly enhanced by eliminating the usual trade-off between the absorption cross-section for photons of

要約すると本発明は初めて2光子4準位ホログ
ラフイ記録方法を提供する。この方法は次の段階
から成る。即ち、 (1) 4準位ホログラフイ記録媒体に周波数ω
光の単一ビームを照射する。
In summary, the present invention provides for the first time a two-photon four-level holographic recording method. The method consists of the following steps. That is, (1) A single beam of light with a frequency ω 1 is irradiated onto the four-level holographic recording medium.

(2) 記録媒体を周波数ωの光に露光し、それに
よつて記録媒体中にホログラフイ干渉パターン
を形成し、上記記録媒体の屈折率あるいは吸収
係数を変化させる。
(2) Expose the recording medium to light with a frequency of ω 2 , thereby forming a holographic interference pattern in the recording medium and changing the refractive index or absorption coefficient of the recording medium.

ホログラムはω=ωの場合は2つだけの干
渉レーザ・ビームを用いて形成する事ができる。
A hologram can be formed using only two interfering laser beams when ω 12 .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は一般的な4準位2光子過程の概略図、
第2図はホログラムが周波数ωの2つの干渉性
レーザ・ビームによつて作られ、記録媒体が周波
数ωの第3のビームによつて一様に照明される
状況を示す図、第3図はテトラジンの光解離に関
係する4準位2光子光化学過程の図、第4図は光
化学過程の第1段階に対応するテトラジンの吸収
帯を示す図である。 A……基底状態、A*……励起状態、B……準
安定状態、B*……光化学的変化を起こす状態。
Figure 1 is a schematic diagram of a general four-level two-photon process,
FIG. 2 shows a situation in which the hologram is created by two coherent laser beams of frequency ω 2 and the recording medium is uniformly illuminated by a third beam of frequency ω 1 ; The figure is a diagram of a four-level two-photon photochemical process related to photodissociation of tetrazine, and FIG. 4 is a diagram showing the absorption band of tetrazine corresponding to the first stage of the photochemical process. A...ground state, A * ...excited state, B...metastable state, B * ...state that causes photochemical changes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基底状態と、上記基底状態から周波数ω
光の吸収によつて生じうる第1の励起状態と、上
記第1の励起状態から速やかに生じ且つ上記基底
状態への遷移が緩やかな第2の励起状態と、上記
第2の励起状態から周波数ωの光の吸収によつ
て生じ且つ自発的に非可逆的な化学的又は物理的
な変化を起こす第3の励起状態とを有する化合物
を含むホログラフイ記録媒体に周波数ωの光ビ
ーム及び周波数ωの光ビームを照射する事によ
つて、上記記録媒体中にホログラフイ干渉パター
ンを形成する事から成る 2光子4準位ホログラフイ記録方法。 2 10-5乃至0.1g/c.c.のテトラジン化合物を含
む透明樹脂から成る2光子ホログラフイ用記録媒
体。
[Scope of Claims] 1. A ground state, a first excited state that can be generated from the ground state by absorption of light with a frequency of ω 1 , and a first excited state that quickly arises from the first excited state and returns to the ground state. a second excited state with a slow transition; and a third excited state that is generated from the second excited state by absorption of light with a frequency of ω 2 and spontaneously undergoes an irreversible chemical or physical change. A holographic interference pattern is formed in the recording medium by irradiating a holographic recording medium containing a compound having a two-photon four quasi state with a light beam of frequency ω 1 and a light beam of frequency ω 2 . Holographic recording method. 2 A recording medium for two-photon holography made of a transparent resin containing a tetrazine compound in an amount of 10 -5 to 0.1 g/cc.
JP15631481A 1980-11-20 1981-10-02 Holographic recording method and recording medium Granted JPS5797573A (en)

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US06/208,740 US4339513A (en) 1980-07-21 1980-11-20 Process and recording media for continuous wave four-level, two-photon holography

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Publication Number Publication Date
JPS5797573A JPS5797573A (en) 1982-06-17
JPS6218913B2 true JPS6218913B2 (en) 1987-04-24

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JP15631481A Granted JPS5797573A (en) 1980-11-20 1981-10-02 Holographic recording method and recording medium

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JPS5797573A (en) 1982-06-17

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