JPH06509429A - 光屈折性システムおよび方法 - Google Patents

光屈折性システムおよび方法

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JPH06509429A JP5503607A JP50360793A JPH06509429A JP H06509429 A JPH06509429 A JP H06509429A JP 5503607 A JP5503607 A JP 5503607A JP 50360793 A JP50360793 A JP 50360793A JP H06509429 A JPH06509429 A JP H06509429A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光屈折性システムおよび方法 発明の背景 本発明は、光屈折性システムおよび方法に関する。さらに詳しくいえば、本発明 は、光屈折性媒体を使用して、読取り可能な、永続的、高解像度および高密度情 報内容のイメージ（画像）を作成するとともに、専門的光学機器を提供するため のシステム、機器、方法に関する。
光屈折効果は、サイエンテ　フィック・アメリカン　１９９０年１０月号６２頁 〜７４頁掲載のデビット・Ｍ・ペラパーその他による「光屈折効果」と題される 論文に指摘されるように、永年にわたり知られている。「光屈折性」という用語 は、入射電磁波エネルギーに対して大きな反応を示す強誘電体と一般に呼ばれて いるような、電子−光学的な反応性を有する物質に適用される。この効果を有す る実用的な物質は、薄膜や層ではなくて十分な厚みを有する結晶であり、特に実 際の体積ホログラフィ−の応用例に適している。従来の研究における強誘電体の 役割および歴史は、Ｌ・ソリマーとＤ−Ｊ・クックの共著にょるる本「体積土ロ グラフイーと　口　」　（１９８１年ニューヨーク、アカデミツク・プレス発行 ）に説明されている。この本では、理論的考察のみではなく、一般に体積ホログ ラフィ−に関して、そしてとりわけ光屈折性ホログラフィ−・システムに関して 生じてきた実際上の諸問題についても議論がなされている。
光屈折性物質は、光で誘導された変化を屈折率に現像（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ） させる特性を有している。この特性は、光学インタフェースを物質中のふたつの コヒーレント光線の間に作り出すことにより、ホログラムの形で情報を記録する のに使用できる。空間的な屈折率の変化は、光で励起された電子の移動とトラッ ピングがら発生する内部電界の結果としての電子光学的効果により生成される。
多くの物質がこの性質をある程度は持ってはいるが、「光屈折性」という用語は 、光波エネルギーに対して比較的に素早く、がっ明白な反応性を有する物質に適 用される。
光屈折性物質の例としては、ＬｉＮｂＯ５にニオブ酸リチウム）　、Ｌ　ｉＴ　 ａ　Ｏ＠、Ｌ　ｉ＊Ｂ＊Ｏ−（＋’７酸塩！Ｊチウム）　、ＫＮｂｏｓ、ＫＴａ 　１−Ｎｂ−０ｓ　（ＫＴＮ）、ニオブ酸ストロンチウムバリウム（ＳＢＮ）、 ニオブ酸バリウムストロンチウムカリウムナトリウム（ＢＳＫＮＮまたはＫＮＳ ＢＮ）　、Ｂｔ＋ｍｓ　ｉＯ＊。（ＢＳＯ）、ＢａＴｉＯｓがある。
この効果の確認後すぐに、光屈折効果をホログラフィ−技術とともに用いれば、 光屈折性物質中に屈折率格子の形で体積的に配分されたパターンを生成すること が可能であることが認識された。記録されたホログラムは、他のホログラフィ− ・システムにおけるように、参照先により読み出すことが可能である。しかしな がら、ホログラフィ−格子が体積中全体にわたってに配分されるため、薄いホロ グラムに存在するより高次の回折項が抑制される。
光屈折特性の使用に関する初期の著名な提案は、ファン・シアン・シアンその他 による米国特許第３，５４４，１８９号「極性強誘電体電気記録物質を使用した ホログラフィ−」に開示されている。シアンその他は、電子が変化する光の強度 に反応してニオブ酸リチウム中の電子光学軸またはＣ軸に沿って移動する様子、 そして電子が低光強度の領域に集中して、電荷分布パターンをはっきりさせるこ とを説明した。集中した電界は、電子光学効果により屈折率に局部的変化を発生 させて、媒体の体積中に配分された指数格子の形での三次元ホログラムを作り出 す。シアンその他は、連続的に非常に小さい角度で結晶またはビームを回転させ ることで得られる異なるビーム角度を用いて、同一厚さの物質板に多様なホログ ラムを記録する方法を解説した。これらの技術を用いて、当該技術者たちは、１ 立方センチの結晶に１０″から１０″ビツトの情報を記録することが理論的に可 能であると計算した。シアンその他は、この方法により形成される画像は、時の 経過とともに減少するとともに、入射光により変更可能である点で一時的（準安 定的）なものであることを認識した。彼らは、また画像を少なくとも１６０℃に 加熱することによる画像の抹消を提案した。参照ビームおよび物体ビーム（ｏｂ ｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）の双方が結晶の同一表面に入射するので、シアンその他の 技術は、トランスミッションモード格子またはホログラムを形成する。
ドーパントの種類と同様に濃度は、結晶中に特定の所望特性を達成するために変 更可能である。結晶の光屈折帯域は移動可能であり、反応性は変更可能であり、 そして吸収は増加もしくは減少可能である（１９７２年ＲＣＡ　Ｌｙ旦ｓ二諸第 ３３巻９４頁〜１０９頁掲載のＷ・フィリップス、Ｊ−Ｊ・アモデイ、Ｄ−Ｌス テブラ−共著「遷移金属添加ニオブ酸リチウムの光学的およびホログラフィ−記 録特性」を参照のこと）。例えば、０．０５％鉄添加ニオブ酸リチウムの典型的 な光屈折帯域は、４００から８００ｎｍの範囲内であるが、吸収および光屈折特 性は、より高いドーパント・レベルもしくは結晶中のドーパントの酸化または還 元により移動させることが可能である。
記録されたホログラムが準安定で、時とともに暗闇のなかでさえも崩壊するもの であるという事実は、結果として、永続的なホログラムを固定するとともに現像 させる技術を発展させた。電子電荷パターンにより形成される準安定ホログラム は、結晶を加熱して、イオンを補償パターン中に転置して、それから電子を体積 中に完璧に均一に再配分することにより、永続的なものにすることが可能である 。使用される方法は、イオンがイオン自身を再配分して結晶中の空間電荷変化を 取消す目的で、準安定電子ホログラムを含んだ結晶を加熱するものであった。
次に、結晶は冷却されて、電子格子が強い照度で消去されて、永続的イオン格子 だけが残り、屈折率変化を生成した。高温度で測定された消去時間で推定するこ とにより、最高１０’年の寿命が予測された（１９７２年ＲＣＡレビュー誌第３ ３巻７１頁〜９３頁掲載Ｊ−Ｊ・アモディとＤ−Ｌステブラ−の共著「ニオブ酸 リチウムにおけるホログラフィ−の記録」）。
しかしながら、困ニブｌでＷ・フィリップスその他により議論されたように、現 在使われている技術は、一般に光屈折反応性と固定後のホログラムの回折効率の 反対関係を結果としてもたらす。ドーパント濃度が高くなればなるほど、電子ド ナーはより多くなり、反応性および出力時の屈折率変化は高くなり飽和レベルに 達することが、１９７８年の強し１体誌第２２巻６５３頁〜６５４頁掲載のニー ・Ｖ・ブラディミルツエフその他による「遷移金属添加強誘電体における光学的 損傷」にも示されている。既知の固定技術は、しかしながら、ホログラムの質を 低下するので、その結果、ドーパント・レベルが増加するにつれて、固定効率は 低下する。それゆえ、光屈折機器の使用には入射プロセスの限界があり、それは 効果的にドーパント濃度および、それゆえ固定結晶中の光屈折効果の大きさを限 定する。この種の光学機器を完全に実現しようとする場合には、この限界を克服 しなければならない。
チェノその他の特許は、光屈折性媒体におけるディジタル情報記録を目標とした 彼らの以前の特許第３，３８３．６６４号に続くものであった。その後の研究と しては、反応性向−１−のための鉄添加ニオブ酸リチウム結晶の使用に関しての Ｊ・Ｊ・アモデイその他による特許第３，９１５，５４９号、続いて、消去反応 性を増加するとともにホログラム形成に必要な時間をさらに減少させるための鉄 添加ニオブ酸リチウム結晶中の三価鉄（Ｆ　ｅ　２）の削減に関してのＷ・フィ リップスによる米国特許第３．９３２，２９９号がある。Ｊ−Ｐ・ヒュイグナー ドその他は、その「多重ホログラム大量光学式記録機器」と題される米国特許第 ４．４４９．７８５号で、トランスミッションモードおよびニオブ酸リチウム結 晶を使用して、チェノその他による角度多重手法をさらに拡大した。上記特許に おいては、透明電極が物質のすべての面に付けられて、書き込み時に電気的に短 絡され、数回の記録操作の後、屈折率の飽和を防いだ。ここでの問題は、高度の 回折効率に必要とされる空間電荷界における変化の振幅が増加されないというこ とである。
光屈折効果の公式は、１９７９年の強ｍ体に第２２巻９４９−９６０べ一’）掲 載Ｎ−Ｖ・ククタレフその他による［７′ｌｌ子光学結晶におけるホログラフィ −記録、その１、定常状態」で導かれた。前述の物質の多くに一般に当てはまる 、一つのキャリヤー、電子をただ一つの電荷キャリヤーとする単一のドーパント 種類モデルに対して、このプロセスは、定常状態において下記により記述される 。
Ｊ　ａｔＨｎＥ＋ｋＪｐｖ。、。ｕｒｒｅｎｌ　Ｅｑｕａｌｉｏｎｌ　（１°） Ｎ、　＋　Ｎ；、　ｗｅ　Ｎｏ（Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　Ｅｑｕａｌｉｏｎ ｌ　（Ｉ　Ｃ）上記公式において、Ｎ、は電子ドナー密度、Ｎｌ１ｌ＋はトラッ プ密度、ＮＡは非光能動的イオンの密度、Ｎｏは総ドーパント密度、Ｊは電流密 度、Ｅは電界、■は光強度、βは暗崩壊定数、γは再結合率、μは移動度、ｎは 電子密度、ｋ、はボルツマンの定数、Ｓは光電離断面、δは誘電率、εは電子電 荷、ｅは電子電荷、ｈωは光の光子エネルギー、Ｔは温度（絶対温度）、ｔは時 間である。
従来技術においては、ホログラムは通常、角度多重による伝送モード（トランス ミッションモード）で書き込まれた。角度多重は、参照光角度に基づいて異なる 対象に関する異なるホログラムを記録するか（１９９１年のｆｉ二ｂり二誌第１ ６巻６０５−６０７ページ掲載のＦ−Ｈ・モック、Ｍ−Ｃ・タキット、Ｈ−Ｍ・ ストール共著ｒＬｉＮｂｏ、結晶中への５００の高解像度ホログラムの記録」） 、または、対象を参照先に対して一定の角度に保ちなから各折しい露出に対して 結晶を回転させることにより（各ニブ２誌掲載Ｗ・フィリップスその他）異なる ホログラムを記録する。ニオブ酸リチウムは、その暗寿命が長く、格子を固定す る能力を有するために、しばしば用いられてきた。ＬｉＮｂＯ５結晶中の光屈折 作用の大分部は、最高０．０１５％のドーパント濃度をもつ鉄添加結晶によって 行なわれてきた。Ｆ−Ｈ・モックその他は、各々約０．０１の回折効率の５００ 個の画像ホログラムの記録を実証してみせた（丞ニブｌ掲載Ｗ・フィリップスそ の他）。
初期の角度多重技術を後の固定および現像方法と組合せて、光学読取りが可能な 高密度のホログラフィ−記録媒体を作り出すことができるだろうとの簡単な推測 もあるだろう。しかしながら、現在までのところ、有益な三次元情報記録システ ムはまだ実現されていない。まだ実現をみない理由の説明には、多くの相関的な 要因があり、これら要因については、「　ホログラフ　−と　口　」、サイエン ティフィック・アメリカン誌、丞ニブ之諸に解説されている。素早い反応時間、 反応性、そして十分な電界を生成するために、ドーパント・レベルは高くなけれ ばいけないが、しかし、上述のように、比較的高い回折効率の準安定画像は、同 一の効率で永続的なものにすることができない。加えて、考慮しなければならな いものに、波の混合効果および結合効果がある。光屈折性結晶中で生成されるホ ログラムは、ソリマーその他が指摘するように、それ自体が入射波エネルギーと 相互作用して、初期正弦曲線格子パターンを高度の非正弦曲線とする。
Ｃ軸に沿った優先移動経路に適切な異なる角度で入射する波は、拡散を招き、同 時に異なる回折効率のホログラムを生成する。さらに、ホログラムが、同一体積 中に連続的に、同一の広がりをもって書き込まれた場合、現在の方法学のもとで は、後から書き込まれたホログラムは先に書き込まれたホログラムの回折効率を 不均一に減少させる。「Ｋ空間（Ｋ−ｓｐａｃｅ月分析（Ｋはソリマーその他の 「格子ベクトル」）として知られているものを使用する角度多重型データ記録シ ステムの研究は、そのような要因のために、結晶体積は最適な効率で使用するこ とができないことを示している。単一の角度で記録されたホログラム、特に高度 のデータ内容を有するホログラムは、角度を適切に分離するかもしくは情報の帯 域幅を制限するかしないかぎりは、別の角度のホログラムとクロストークする性 質がある。
従来の研究は、数多くの有用な個別技術を確立してきたが、しかしながら、最終 製品という形での現実的恩恵をもたらすまでには至っていない。例えば、高温時 に書込と固定が同時に起こると、より大きな電子格子が形成されて、固定ホログ ラム回折効率の増加をもたらすことが知られている。しかしながら、後述するよ うに、固定格子の欠点は固定プロセスそのものにあり、７．−プｌでブラディミ ルツェフにより得られた大きな効果に示されるように、欠点が元の書込プロセス にあるのではない。さらに、ホログラムは同一の高温環境で読み出すことが不可 能であり、周辺温度（大気温度）での続出には、かなり大きな熱膨張効果の補償 が必要とされる。また、角度多重ホログラムの視界が極めて小さいので、角度多 重それ自体には、書込みおよび読取りの双方に対して極めて正確な位置決めシス テムが必要である。本発明は、この極高温方法に適用可能な特長を具体化して、 非常に大きな固定光屈折効果を得るものである。
上述の同時書込み固定方法を使用して、ＲＣＡグループは、０．０２％鉄添加１ ．１Ｎｂ０３結晶中に最大３０％の回折効率を有する１００のホログラムを記録 することに成功した（１９７５年のＵ二誌第２６巻１８２−１８４ベージ掲載Ｄ −Ｌ・ステブラ−１Ｗ−Ｊ・パーク、Ｗ・フィリップス共著［鉄添加１、ｉ　Ｎ ｂＯ３結晶中の固定ホログラムの多重記録および消去」）。これらの結果は、他 のグループによりのちに得られたものよりも遥かに優れていた。Ｗ・フィリップ スとの個人的談話および彼との実験設定の再構築を通じて確信したことは、彼ら がホログラムが書込まれているときに加熱システムを知らず知らずのうちに、固 定高解像度、高回折効率のホログラムの書込みおよび固定のある点で有利になる と現在理解されている方法で使用したことである。
光屈折効果は、それが引き起こす内部的物理的転位の限定された範囲のために、 ＲＣＡグループの研究によって示されるようにほぼ１０−４といった程度の小さ い屈折率変化を生じるのみである。したがって、記録されたホログラムが、現在 入手可能な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を供給する機器で効率的に読み出されない 場合は、光屈折性媒体の潜在能力は十分に活用されることができず、もっと反応 性のよいより高価な信号検出器が使用されなければいけない。
したがって、改良型光屈折機器およびシステムの考案に際して、考慮しなければ ならない特定の要因は多数存在する。これら要因としては、組み込まれるドーパ ントの量と性質、磁化率テンソル、媒体の光起電性、光の波長および媒体が光屈 折性を生じる範囲、ビームの方向、媒体の厚さ、拡散効果および移動効果がある 。これら要因のすべてが、ホログラムの解像度および媒体中の情報またはパター ンを検出または反応する能力に影響を及ぼす。
しかしながら、光屈折性媒体の理論的性能は、現代の画像技術とあいまって、デ ータ記録および処理のためのユニークな潜在能力を提供する。ビデオ、ＣＤ（オ ーディオ）、および画像音声混合ディスクに匹敵するサイズで、しがもより大き な記憶容量を有する媒体が実現可能になるだろう。さらに、高画質テレビジョン に要求されるより大きな帯域幅が、単一の光屈折性記録媒体中に収容することが 可能である。しかしながら、実際の使用においては、この情報を読み出すための システムは、経済的なばかりでなく、高度のデータ速度および広域な帯域幅への 反応を電子的に制御できなければならない。
サイエンテ　フィック・アメリカン誌の記事は、現在研究開発中の光屈折性媒体 の数多い驚くべき断心用例を解説している。光屈折性物質は、比較的最近の研究 対象である非線形光学機器の一般的製品に使われている。現象理解の向上および 処理方法の向上により、画像処理、通信、データ処理システムにおける、波エネ ルギーの制御、利用、伝達のための多くの新しい機器およびシステムの可能性が 現われてくる。光屈折特性およびホログラフィ−・システムに対する研究がかな り多いのとは反対に、光屈折性を使用した機器の数が少ないのは、まさに、理論 と実際との間に不釣り合いのあることを示している。この不釣り合いは、とブｌ でソリマーその他が、新しい応用例が実現されるだろうという楽観主義が少なく なっているとの観察によっても確認された。冬ニブ乏諸においてソリマーその他 は、マス・メモリー、カップラー、レンズおよびマルチプレクサ−等といった体 積ホログラフィ−を使用して可能となる多くの光屈折機器のいくつかについて議 論してはいるが、現在までのところ、そのような機器が商業的製品として登場し た試しはない。光屈折性物質が、光学的曲線変化、またはメモリー・ディスク上 の磁気または磁気光学パターンのより大きな顕微鏡的解像度とは反対に、電子お よびイオンの超顕微鏡的スケールで機能することを考えたとき、高度容量メモリ ーへの大きな潜在能力が存在することは明白である。さらに、玉ニブｆｆにおい てソリマーその他が指摘するように、単色性の波エネルギーおよび光学的画像を 生成するとともに変更する能力から派生する他の新しい可能性が数多く存在する 。光屈折性結晶の体積測定特性、現在入手可能なさまざまの材質、および近代技 術における性能と低コストへの増加する要求に基づいて、簡単に読み出し可能な 高解像度、高密度、そして本質的に永続的なホログラムを形成するための統一研 究は、当該分野の拡大に対する重要な機会を提供する。
発明の概略 本発明に係る装置および方法は、独立した二つの重要な概念の何れか一方または 両方を利用している。その一つは、同一空間に拡がる体積的に分布するホログラ ム間の相互作用は、二次元の画像またはデータ平面とホログラフ回折格子波ベク トルとの間に直交性を樹立することによって最小化されるということである。
これはホログラムを、逆方向に拡がっている物体および参照ビームと共に反射モ ードで記録し、各ホログラムに対して異なった波長を用いることによって達成さ れる。書き込みビームが反対側から記憶媒体に衝突し、精密に逆方向に拡がって いる場合、二つのビームは正確に１８０°離れている。他方の概念は、光線屈折 性結晶の中に記録されたホログラムは、固定プロセスの間、内部および外部の電 界および、同様に、温度を制御することによって、回折効率を著しく失うこと無 しに永久的に貯蔵、または「固定」、されるということである。
光屈折性材料を用いる多くの用途について、これら二つの概念の間には共働作用 がある。直交性の組み合わせ使用から得られる、ホログラム間のクロストークの 減少、および、永久的固定は、光屈折型装置を大量データ貯蔵装置、光学的プロ セッサ、コリレータ、およびフィルタのような、多種多様な用途に拡張するのに 著しく貢献する。
イメージ（画像）の形での情報は体積光屈折性材料の中にホログラムとして貯蔵 され、各ホログラムは、データをもって空間的に画像の形に変調される、物体ビ ームと平面的またはわずかに球面的な参照ビームとの間の干渉によって記録され る。本発明によれば、材料の特性を利用するために反射モードの形態が選択され 、物体および参照ビームを逆方向伝達の形態として直接対向させた状態で最良の 結果が得られている。格子強度を最大にするには格子波ベクトルには結晶の光学 軸またはＣ軸に平行に配置される。ＫベクトルとＣ軸との間の非共線性（ｎｏｎ −ｃｏｌｌｉｎｅａｒｉｔｙ）はホログラム貯蔵のためになお使用可能であるが 、システム設計上何らかの利点は有りつるにしても、効率はいくらか低下する。
異なったホログラムは各画像に対して異なった狭い帯域の波長を一希望であれば 波長間に狭い間隔をおいてｍｍいることによって分離される。物体ビームはデジ タルデータまたはアナログ画像をパターンの変異の形で搬送することができる。
対称物ビームとして非変調均一波が用いられるときは、ホログラフ格子の低クロ ストーク・挟帯域幅という特性は、分光器、画像フィルター、波長多重化および 逆多重化、および光学的チューナーのような用途に波長特有の反射フィルターを 提供するのに高度に有用である。
この直交型光学的データ貯蔵手法の低クロストーク特性は、大量のデジタルデー タが貯蔵され並行して高速で読み出されることを、そして狭い波長範囲の中に多 数の別々のホログラムが貯蔵されることを、可能にする。貯蔵されたホログラム を再構築するには、結晶は元の記入ビームの軸に沿って入射する適当な波長の読 み出しビームによって照明される。結晶内に貯蔵された情報の全体が、波長の全 域にわたって、ただしその方向は固定したまま、照明源を走査することによって 、非常に迅速に読み出され得る。
この発明において使用される材料は精選された光屈折性結晶であり、その結晶は 十分な濃度の電子ドナー域、電子トラップおよび熱移動電子を有する。イオンは 、準安定な電子的格子を固定し、または恒久的なイオン格子に変換するために必 要である。多様な光屈折性材料が使用可能であるが、その内部拡散フィールドが 制限電子的空間電荷フィールドにほぼ匹敵する材料を用いるのが望ましい。これ に加えて、この発明の中で使用される記録、固定および現像の過程を強めるため に、光起電力効果の大きいことも望ましい。この発明に好適な材料には、添加不 純物レベルが０．１％またはそれ以上にも及ぶ、ニオブ酸リチウムが含まれる。
逆方向伝送反射モードの形態によって、これらの高い添加不純物レベルの使用が 可能となり、それが結晶の光屈折性を増大させる。
電子的格子が記録された後、読み出し中における照明の際の熱的な励起と消去の せいで、電子分布は一様分布に戻る。この理由から、準安定な電子的格子を恒久 的なイオン格子に置き換えることによってホログラムを固定することは実際的な 装置にとって必要なステップである。本発明によれば、反射モードの（逆方向伝 送）形態、適当な添加不純物濃度、およびフィールド制御を組み合わせて使用す ることによって、固定部格子強度に対する固定格子強度の比（固定効率）が、実 質的に改善されたことが示されている。これらのプロセス（過程）の改善は、本 明細書の中に後に明らかにする、基礎をなす物理方程式によって立証される。
以下は、高回折効率の恒久的なホログラフ用格子を、光屈折性の材料で得るため の方法に使用されるステップの短い要約である。特定の用途のためには、または 最善の結果未満でも受容可能であれば、ステップ中の幾つかは省略しまたは改変 してもよいことに注目されたい。格子を記録する前には、結晶は、金属箔の中に 包んで電気的にショートした状態で少なくとも３０分間約２３０°で加熱するこ とによって、完全に消去される。このプロセスは、内部および表面空間の電荷フ ィールドを中和し、すべての電荷キャリアをトラップ位置から出して再分配する のに役立つ。
記録に先立って、結晶を、たとえば帯電防止用流体または炭素または金属の薄膜 のような透明な導電性の材料で、全面にわたって覆われる。それから結晶は、電 気的にショートされながらホログラムを記入するために、物体および参照ビーム によって露光される。結晶は、回折効率を最大にするために、格子波ベクトルが Ｃ軸に平行になるように向けられるが、最大の効果より少ない効果で十分であれ ばそれ以外の方向に向けてもよい。最良の回折効率を得るための露光エネルギー は、結晶の材料特性と共に変動する。露光の後、結晶は、その中に設定された光 干渉模様（パターン）の空間的分布に従う電子的空間電荷格子を有している。
帯電防止コーティングは、続くべき固定のステップで加熱されたときに結晶を汚 染しないように用心のため、その後注意深く取り除かれる。結晶は、それを金属 箔の中に包むことによって再びショートされ、その固定温度まで加熱され、これ は１６０℃で数分間のオーダーが代表的である。この段階において、イオンは電 子的空間電荷フィールドを補償するように転位するので、イオン格子は電子的格 子を模倣する。その後、結晶は大気温度（周辺温度）まで冷却され、金属箔を取 り除かれ、電子的格子を消去することによって現像され、これは結晶を強烈な光 に露光することによって達成される。
恒久的イオン格子だけを残して元の電子的格子が消去される現像プロセスの間、 大きなｄｃ（直流）フィールドの存在の中で、改善された結果を得ることができ る。一つの方法は電子的格子が消去されている間に外部ｄｃフィールドを加える ことによる。もう一つの好ましい方法は、結晶を開回路状態に保持し、強烈な照 明にさらされている間に、光起電力効果を有する材料内の光起電カフイールドが 出来てくるのを許すことである。これらのステップの結果として、結晶中に恒久 的なイオン体積ホログラム格子が保持される。
ショートされている間に格子を記録し、ショートされている間に固定し、フィー ルドをもって現像する、前節に述べた手順は、独立に先行技術にまさる改善をも たらす。これらの実験の大部分においては、少なくとも０．０１％のＦｅを不純 物として含有するニオブ酸リチウムが用いられた。この発明によって立証された 改善は、先行技術を上回る増加が逆方向に伝達されていない反射モードの格子や また伝送モードの格子についても観察されたが、反射モードの逆方向伝達格子に ついてもっとも著しかった。その他の結晶タイプ（たとえばタンタル酸リチウム ）は、このプロセスに同様に好適な材料であると判明している。
本発明によるデジタルおよびアナログの記録装置は、現在の技術におけるよりも 大きなデータ密度の記録を可能にする。光屈折性結晶は、多波長の多重ホログラ ムを逆方向伝達形態でオングストローム以下の波長分離をもって記録するのに使 用可能である。各ホログラムは、空間的解像度の高い画像（ミクロンオーダーの 寸法の形状を有する）を有することができ、または画像は１またはＯビットの（ これもミクロンサイズの）２次元的配列であることも可能である。デジタルの場 合は、データは波長走査ビームをもって継続的に記録されることもできるし、ま たは希望のパターンに変調されたフラッドビーム（ｆｌｏｏｄ　ｂｅａｍ）を用 いて並列に記録されることもできる。
読み出しのためには、記録された波長のうちの一つ、またはそれ以上において結 晶を直接照明する光源が採用される。この光源は干渉性である必要はないが、ホ ログラムの高いスペクトル解像力のためには、干渉性光源を用いる方が望ましい ことになる。この読み出し光源は、単一の調節（チューニング）可能な光源でも いいし、希望の各波長のための切り替え可能な個々の光源のセットでもいい。
もしも画像が１，０ＯＯＸＩ、０００　（たとえば大型ＣＣＤの配列から）の画 素解像度を有し、異なった波長において１，０００のホログラムが記録されてい るならば、１ギガビツトのデータが、電気機械的な装置では到達できない速度で アクセスできるように、結晶内に記録できる。このような装置においては、アク セス速度は、読み出し照明波長の走査速度または切り替え速度、および関連の処 理用電子機器によって制限されるだけである。
本発明による体積型ホログラフィ装置のデータ記録能力は非常に高い（理論的に は、１ｃｍ”当り　１０”ビット）ので、それは利用できる高速並行記録続出装 置の能力を大きく超えている。空間的光変調器および読み出しマトリックスアレ イは、現在約１０′ビツトに制限されている。これらは常時拡張されてはいるが 、光回折媒体の画像密度には近づきそうにない。かくて、媒体のまたはビームの 相互運動を使用しながら電子的または電子・機械的手段によって、多重セクター の中に画像を記録し再生することは発明の概念の範囲内である。それゆえに、重 大な量のデータを有するエンターティメント・プログラム（娯楽番組）が記録・ 再生可能である。数時間のプログラムをカバーする高精細度テレビの信号が、と くにビデオ圧縮・圧縮解除（伸張）の技術が用いられるならば、記録できる。
記憶の用途に加えて、本発明による装置のもう一つの例は、画像分析のためのコ リレータ（相関装置）である。画像のフーリエ変換のホログラムは光屈折性結晶 の中に蓄えられる。物体のフーリエ変換を（適当な波長のビームとして）蓄えら れた変換から反射することによって、二つのフーリエ変換の積が得られる。この 積のフーリエ変換は希望の相関結果を与える。このようにして、多数の参照ホロ グラムを、異なった波長において記録することが出来、そのある物体イメージと の相関関係は、物体イメージの波長を調節し最良の同調点を選定するだけでよい 。
この発明の狭帯域幅ホログラフ記録のもう一つの用途は、ホログラフ光学的フィ ルターにある。このようなフィルターは、オングストローム未満の帯域幅をもっ て、天文学、光通信、およびコンピュータのような分野において重要な新しい可 能性を提供する。これらのフィルターは、変調されていない逆方向伝達形態のホ ログラムを体積光屈折性結晶の中に記録することによって作られる。フィルター は、フィルターの厚さに応じて、オングストロームの１０分の１の単位で測定さ れる帯域幅をもって、設計波長においてだけ反射する。記録中にビームの向きを 変えることによって、これらのホログラフフィルターは入射光をいかなる方向に も反射することが出来る。多重波長フィルターは、結晶の中に−重ね合わせた形 でも空間的に分離した形でも一１個以上の波長多重フログラムを記録することに よって構成することも出来る。
上述のフィルターは、太陽天文学のための改良された望遠鏡の中に明確な用途を 有している。例えば、Ｈａ線（空気中で６５６２．８オングストローム）または その他の何か関心のある吸収波長における太陽活動は、光学的画像システムの一 部として光を反射するこのホログラフフィルターを用いて観察することが出来る 。結晶の中心波長は、その入射角、温度、あるいはピエゾ電気または電気光学結 晶の場合はフィールドを、変えることによって調節することが出来る。これによ って、太陽活動を特定の波長でリアルタイムで、一般に行われる（例えばＬｙｏ ｔフィルター）より高い効率と解像度をもって、観察することが可能となる。
平面反射フィルターが上述されたが、これを変形することにより用途を拡張でき る。ホログラフフィルターを記録するときに記録ビームの一つとして球面波を用 いることによって、入射光を焦点に集め、または焦点から散らす周波数選択性の 反射器を作ることが出来る。それに加えて、同一結晶中に異なった波長をもって 多重反射器を記録し、その各々がそれ自身の焦点と焦点距離を有するようにする ことが出来る。
本発明の中に説明したような線幅の狭いフィルターは、光学的遠隔通信システム における波長分割多重化および逆多重化にとって重大な貢献である。その各々が 異なった波長を反射する多数のホログラムが順次に、主光学経路に対して角度を なして、配置される。このような装置をもって多色光ビームをその別々の波長成 分に分離可能であり、またビームの方向を逆にすることによってその反対のこと が可能である。ホログラフフィルターの高い選択可能性によって波長チャネルは 、非常に密接して配置できることになり、単一の光ファイバーで同時に搬送され るチャンネルの数を著しく増大させる。
本発明によって記録された十ログラフ格子の選択的フィルター特性は、レーザー システムおよび計器類においても有用である。解像度の非常に高いこれらの高精 度の反射器は、対応して高解像度・高精度の発射波長を有するレーザーの構成を 可能にする。とくに、このようなフィルターは、半導体レーザーのレージング波 長を精密に制御するための外部凹構造（ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃａｖｉｔｙ　ｃｏ ｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）の反射器として使用することが出来る。フィルターは 、分光器、イメージング分光器、および波長分割多重化システムにおけるチュー ニング素子としても使用可能である。
図面の簡単な説明 以下の説明を添付する図面と関連付けて参照することにより、本発明はより良く 理解できる。
図１は、体積光屈折性結晶の一般化した略図で図ＩＡと図ＩＢとより成り、その 中で格子は逆方向伝達ビームをもって与えられた波長において反射モードに記録 され（図ＩＡ）、また読み出しく図ＩＢ）にあたっては、物体ビームによって照 明されたとき、格子は元の参照ビームの複製を反射する。
図２は、光屈折性結晶の中での格子形成の略図であり、光干渉パターンが電荷移 動を生じ、その結果空間電荷電場が局所化され、またその結果、電気光学効果を 介して屈折率の変動をもたらす態様を説明するのに有利である。
図３は、光屈折性材料中のエネルギーレベルの理想化された線図であり、電子が ドナー域から導電バンド中へ光励起され、ふたたびトラッピング域の中へ再トラ ップされるまで漂いまたは拡散する態様を描写している。
図４は、ホログラフ画像を本発明によって光屈折性媒体の中に記入、固定および 現像するための有利な方法のステップのブロック図である。
図５は、この発明の中で説明したような逆方向に拡がっている反射モードのホロ グラムのための理論的反射性（屈折効率）の、結晶厚さ史のカップリング係数に 倍の積の関数としてのグラフである。
図６は、二つのに空間図より成り、図６Ａは、高解像度物体ビームかに空間にお ける半円錐角φ、を占めている、反射モードのホログラムの図であり、図６Ｂは 、図６Ａの形態を用いて記入された１番目の高解像度画像を含むホログラムの、 結果として得られる格子波ベクトルに、を示している。
図７は、Ｋ空間図であり、クロストークおよび干渉の問題がいかにして従来技術 の色多重ホログラムの中に発生するかを理解するのに有用である。
図８は、Ｋ空間図であり、本発明によってどれだけクロストークが最小に抑えら れ、記録容量が直交データ記録装置によって改善されるかを示す。
図９は、横軸としての波長分離に対する縦軸としてのスポットサイズのグラフで あり、直交データ記録装置において同一のサイドローブ抑制レベルを保持するの に必要な物体ビームの中における、理論的分解可能最小スポットサイズを示す。
図１０は、十ログラフ画像を本発明による直交データ記録技術を用いて光屈折性 結晶の中に記入するためのシステムのブロック図である。
図１１は、本発明によって用意された光屈折性媒体の中に記録された画像を読む ためのシステムのブロック図である。
図１２は、本発明によるスイッチ付きレーザーの列を用いて画像を読むためのシ ステムのブロック図である。
図１３は、厚さ２閣の光屈折性にニオブ酸リチウム）結晶の中で、本発明の中で 説明された逆方向に拡がっている反射モード形態を用いて６４１７オングストロ ームにおいて記録された、単一ホログラムの波長に対する、理論的反射性（屈折 効率）のグラフである。
図１４は、厚さ２ＩＩＩｌｌのニオブ酸リチウム結晶の中で、逆方向に拡がって いる反射モード形態を用いて６４１７オングストロームにおいて記録された、単 一ホログラムのための、波長に対して反射性測定値をプロットした図である。
図１５は、３波形（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）をそれぞれ含む二つのセット図１ ５Ａと図１５Ｂとから成り、図１５Ａは直交データ記録装置において吸収のため にいかにアポダイゼーション効果が実現されるかを説明するのに有用であり、図 １５Ｂは直交データ記録装置の中で部分的矛盾から起こるアポダイゼーション効 果を説明するのに有用である。
図１６は、本発明による直交データ記録法を用いて、ホログラム間に５オングス トロームの波長分離をもって、厚さ２ｍｍのニオブ酸リチウム結晶の中に記録さ れた、３２個の高解像度ホログラムの反射性測定値をプロットした図である。
図１７は、多数の高解像度直交データ記録ホログラムがいかにして結晶表面を横 切るグリッド上で多重化されるのかを示す線図である。
図１８は、本発明により記録エレメントとして光屈折性媒体を用いる光学的コリ レータをブロック図および模式図で示す。
図１９は、光学的相関操作における二つの理想化されたビーム経路の描写（記録 紅路：図１９Ａ、読み出し経路二図１９Ｂ）を含んでいる。
図２０は、本発明によってニオブ酸リチウムの厚さ２ＭのディスクにＨα波長（ 空気中で６５６２．８オングストローム）において記録されたホログラフフィル ターのスペクトル応答の測定値を示すプロット図である。
図２１は、１１α波長のためのＬｙｏｔフィルターのスペクトル応答の測定値を 示すプロット図であり、これは在来技術の中で最良の性能を示している。
図２２は、天文観測用波長選択式ホログラフフィルターシステムの斜視図と模式 図との組み合わせである。
図２３、発明の詳細説明したようにホログラフ１１αフイルターを記録すること の一例を示す模式図である。
図２４は、この発明の中に説明されたようなフィルターシステムが天文観測用望 遠鏡と共にいかに使用されるかを図示する。
図２５は、波長に依存して焦点の決まるホログラフレンズが記録される態様を表 す、斜視図と模式図との組み合わせである。
図２６は、露光用波長を変化させることによって電子的に焦点を制御する、多ホ ログラム焦点合わせシステムの、単純化された斜視図である。
図２７は、一体化されたホログラフ光学エレメントを有するカセグレイン望遠鏡 の、狭帯域フィルターとしてまた曲面鏡として作用する部分の模式図である。
図２８は、本発明によるレーザーシステムの中の周波数選択型出力カブラ−の用 法を示す、単純化したブロック図である。
図２９は、光屈折材料の中に記入された反射格子付きの配分されたフィードバッ クレーザーの図であり、その材料も、レーザーのためのゲイン媒体にするために 、不純物が添加されている。
図３０は、本発明による光学的波長分割多重化・逆多重化システムを空間的に分 離された各波長チャンネルのためのホログラフ格子と共に単純化して表した図で ある。
図３１は、光学的波長分割多重化・逆多重化システムを単純化して表した図であ り、多重化システムは共通容積内の波長チャンネルに対応する角方向に分離され たホログラムを含み、逆多重化システムは各波長チャンネルビームをその対応す るディタフタ−上に焦点を結ばせるための共通容積内のホログラフ収束鏡からな る。
発明の詳細な説明 高性能反射モードのホログラフ装置 まえがき 本発明による技術とアプローチに関する下記の説明と諸量は「発明の背景」の章 で言及した論文や特許を参照することで十分に理解されるであろう。方法と装置 の実例については改めて説明するまでもないが、従来技術からの差異とその潜在 的な派生技術については、固体物理や光学物理を支配する方程式を総合的に分析 することによってより正しく理解することができる。このことから下記の「用語 の説明」の項を設け、以下の章で共通に使用される諸量を定義する。
用語の説明 Ｋ　格子波動ベクトル Ｋ　格子波動ベクトルの大きさ Ａ　格子波長 λ　入射放射線の波長 Ｎ、　ドナーサイトの密度 ＮＩ、！　アクセプターサイト（トラップ）の密度ｎ　電子の密度 ＮＡ　非光活性補償（ｎｏｎ−ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏ ｒｙ）イオン密度Ｎ、　総添加物密度 Ｊ　電流密度 Ｅ　電場 ■　光の強さく空間的に変動する） ｍ　変調係数（ｍｄｕｌａｔｉｏｎ　１ｎｄｅｘ）ρ　電荷密度 β　暗崩壊（熱崩壊）定数 γ　電子トラップ再結合率 μ　電子の移動度 μＡ　イオンの移動度 に、　ボルツマン定数 Ｓ　光イオン化断面 ε　材料の誘電率 ｈｗ　入射光の光子当たりエネルギー σ、　光導電率 σ−暗導電率（一般に光導電率よりずっと小さい）Ｔ　ａ度Ｋ ｔ　時間 Ｅ、　周囲温度での拡散場 Ｅ、（Ｔｌ　高温定着温度　での拡散場Ｅ、　限界空間電荷フィールド（結晶中 に支持可能な最大空間電荷フィールド） Ｅ、　ＤＣ電界 Ｅｌ　正弦電界変動（空間電荷フィールド）に　結合定数 ｌ　光屈折結晶の厚さ Ｊ　ｐｖ　光起電電流密度 ＥＰＹ　光起電フィールド ＫＰＶ　光起電定数 α　結晶の吸収定数 ｎｏ　屈折のバルク指数 ｎ、　光屈折効果による屈折変調の正弦指数ｅ　電子の電荷 ｒｅｆｆ　実効電気光学係数 画像の記録と読み出し 図１は、本発明による光屈折材料の画像の記録と読み出しの一般的な例である。
図１は光屈折性結晶１０を示す。その広幅面は優先電子移動方向（Ｃ軸）に対し て垂直で、限定された厚さくこの例では約２ｍｍ）の形状にカットされる。室温 でそのキューリ一温度以下にあるか、または強誘電相転位に対して立方的な（ｃ ｕｂｉｃ　）材料、例えばＬｉＮｂＯ５がこの例で使用される。この材料は、例 えば鉄０．０２５％以上といった明らかな添加物（ドーパント）レベルを持ち、 ２つのイオン化状態間のバランスを保って所定の波長範囲、例えば４００〜８０ ０ｎｍにわたる光屈折感度を維持している。このような材料は透明性、高濃度の 電子ドナーとトラップ、熱的に可動なイオンならびに確実な内部光起電カフイー ルドを生成する能力といった望ましい基本特性を持っている。
図１の結晶１０にホログラムを書き込むために、拡散された（ｅｘｐａｎｄｅｄ ）物体ビーム１２−この例では本質的に２次元の波面を形成している−が結晶１ ０の一方の広幅面に向けられ、同時にこれまた２次元の参照波１４が逆伝達（ｃ ｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）の配置をとる反対側の広幅面に向けられ る。この２つの波１２と１４は単色、すなわち同波長λにあり、この例ではＬｉ Ｎｂ０．の結晶１０のＣ軸に平行である。他の光屈折性材料では、Ｃ軸の最適方 向は必ずしも逆伝達書込ビームに平行でないかもしれない。この２つの書込ビー ムは干渉して結晶中に正弦干渉縞を形成するが、これは次式で与えられる。
１（ｚ）　＝　Ｉｏ［ｌ＋ｔｃｏｓ（Ｋｚ）コ、　（２）ここにｔｏはｄｃの強 さ、ｍは変調係数、Ｋは干渉縞の波動ベクトルにの大きさで、２は干渉縞波動ベ クトルの方向に沿っており、図２の曲線（ａ）に示す。
物体波の更に複雑な空間強度変調は平面波の角スペクトルとして分解可能で、こ れは後輩で検討する。
再び図１を参照すると、２つの書込波の干渉縞は光屈折性材料中の係数格子ホロ グラム（ｉｎｄｅｘ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｈｏｌｏｇｒａａ＋）　１６として記憶 される。格子１６を持つ材料１０が書込波の一つと同じ波面と方向を持つビーム １８で露光されると、他方′　のビームは反射波２０として再生される。このホ ログラフの格子が、本願に記載される技術を用いて定着つまり永久化される。
光屈折性結晶１０は、電子ドナーとトラッピングサイトを含み、これらは、通常 、添加物イオンのイオン化または減少によって形成され、その状態を図３のエネ ルギーレベル図に示す。電子は光励起されてドナーサイトＮｏから伝導帯に入り 、そこで電子はアクセプターサイトＮ♂で再トラップされるまで遊動または拡散 することができる。このプロセスは、電子が暗領域で最大密度で集合し、かつ露 光領域で最低密度になるまで継続する。再び図２を参照すると、ここではその結 晶中に、波形（ａ）の光干渉縞と同様の空間変動に従う電子空間分布が存在する 。電荷の分布は電場を生成するので、結晶にはに方向つまり干渉平面または干渉 表面に垂直な方向に沿った電荷分布（ｂ）の線積分に比例する内部空間電荷フィ ールド（Ｃ）が発生する。すなわち、Ｅ＠Ｃ〜ｆρ、ｄｚ、　（３） ここにρｓｃは空間電荷密度つまり波形（ｂ）である。この空間電荷フィールド は結晶の線形電気光学効果によって機能し、屈折ｎ　（ｚ）の空間変動係数ｎ、 をもたらす。
ｎ（ｚ）　＝　ｎｏ　＋　ｎ、ｅｌＫ”　＋　ｎげｅ−ＩＫＩ　４　・、、、、 　（４）ここにｎ、は図２の波形（ｄ）に示すようにＥ、ｃに比例する。通常ｎ 、は非常に小さくて１０−４のオーダーである。この係数変動つまり位相格子に はオリジナルな物体波と参照波からのすべての情報が含まれる。物体波は参照波 による格子の再露光によって再現することができる。
これらの材料中のドナーとトラップの濃度が大きいので、ホログラム毎に異なる 角度や波長を使用することによって、同一体積中に多重のホログラムを記録する ことができる。またホログラムはディジタル情報の記録に使用することも可能で 、各種ホログラムで走査する波長によって迅速に読み出せる大量の情報を記録す ることができる。
これらの材料中に電子空間電荷格子を形成する原理と同じ原理によって、記録さ れたホログラムを読み出すために結晶を（均一に）露光すると、電子が均一に再 配分してそのホログラムを消去する傾向もある。読み出しビームの強さが書き込 みに使用されるビームよりずっと小さい場合でも、格子は最終的に異常なレベル まで崩壊する。また、熱効果は、光のない状態に保持した場合でも格子を崩壊さ せる傾向がある。従って、これらのホログラムが各種の応用に役立つためには、 ホログラムを「定着」する方法つまりホログラムを永久化して露光によって消去 できないようにする方法が存在しなければならない。
ｂＯ，が定着に十分役立つことを示した。しかし、変換効率つまり先に定着した 回折効率と後から定着した回折効率との比率は低く通常約１％で、これが大容量 の光学メモリーとその関連用途に対して、記録可能なホログラムの数と得られる ＳＮ比を厳しく制限していた。
書き込み、定着、現像の手順 データ記録その他の応用に対する反射モードの可能性の完全な実現には、高い結 合定数をもたらすと共に少なくとも元の値のかなりの部分で格子を永久的に・　 「定着」させる連続的な処理ステップが利用される。下記の手順では全体または 一部で他の材料が使用されることもあるが、主たる努力はＦｅ添加のＬｉＮｂＯ ３で行われた。更にこれらの各ステップは、それぞれ単独で永久的なホログラフ 格子の生成やホログラムの全体的な回折効率の改良に役立つ。これらの手順は伝 達モードでもかなりの改良が観察されたが、反射モードの結晶に対して最大の効 果がある。処理の順序の要約を図４に示す。
図４に記載されるこの処理の３大要素（書き込み、定着、現像）は、光干渉縞か ら永久的なイオン格子を生成する処理の質の向上のためにそれぞれ独立に寄与す る。有用な結果を得るために、これらのステップの任意の組合せを使用すること ができる。例えば、書き込みステップ時の最初の短絡処理は、このステップでの 特別な改良を必要としない実験ではしばしば省略された。
１春込支 ホログラム毎の電子空間電荷模様（パターン）　（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　５ｐ ａｃｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｐａｔｔｅｒｎ）の振幅を最大にするために、清浄な無 処理の結晶例えばＦｅ添加０．１％のＬｉＮｂＯ５を用いた下記の手順が使用さ れる。書き込みの前に、結晶を電気的に短絡して少なくとも１０分間約２３０℃ に加熱することにより、光屈折性結晶の全ての残存格子が消去される。結晶は加 熱前に金属箔でしっかりラッピングして短絡させる。
（ａ）結晶は、室温で、光学的に透明で導電性の皮膜で完全にコーティングされ る。ここに記載する例では、帯電防止液がその透明な導電性皮膜の形成に使用さ れた。他のコーティング材料、例えば薄いカーボンや金属のフィルムも使用でき る。このコーティングは、大きな内部電場の生成の防止のために結晶を電気的に 短絡するが、まだホログラムを書き込むことはできる。薄いコーティングは、液 に浸した綿棒で結晶を拭くことによって小量塗布される。コーティングされた結 晶は次いで乾燥される。
（ｂ）次に、周囲温度（大気温度）で、ホログラム（一つまたは多数）が光学的 に透明で短絡された結晶に書き込まれる。２波長以上の多重ホログラムをほぼ等 しい回折効率で書き込まなければならないときは、各ホログラムの露光は、強度 の関数である適切なスケジュールに従って変更され、露光時間が次第に短くなる ようにする。通常、ビームの強度をＩ　Ｗ／　ｃ　ｍ”　、露光を１０秒にすれ ば、各ホログラム毎に飽和レベルが得られる。
（Ｃ）次に、後工程で起こり得る化学反応を最小にするために、帯電防止液その 他の導電性コーティングが、例えばアセトンで拭き取ることによって除去される 。
定着された反射モードのホログラムでは、このステップの十分な恩恵を受けない が、元来このステップは、永久格子が必要でないときは準安定ホログラムの回折 効率を増すために使用することができる。また、表１で予想されるように、伝達 モードにおいても高い増加率で回折のゲインを得ることができる。
定着 永久的だが読み出し不可能なホログラムは、電気的なフィールドのコントロール と管理された加熱によって準安定格子（ｅｅｔａｓｔａｂｌｅ　ｇｒａｔｉｎｇ ｓ）から生成される。ＬｉＮｂ０．を使った従来技術では、通常、伝達モード（ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｒｔｙｙｄｅ）で書き込まれたホログラムは約１５ ０〜２００℃に加熱されて永久イオン格子に変換される。以下に記載される本発 明のステップを使用すれば、変換効率つまり永久的な電荷フィールドに対する準 安定格子空間電荷フィールド（Ｗｌｅｔａｓｔａｂｌｅ　ｇｒａｔｉｎｇ　５ｐ ａｃｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｆｉｅｌｄｓ）の割合を大幅に改善することができる。
この発明の手順は、高Ｆｅ添加のＬｉＮｂＯ５における逆伝達反射モードホログ ラムに対して最高の結果をもたらした。もっともこの手順によれば、Ｌ　＋　Ｎ 　ｂ　Ｏｓや更に添加物レベルの低い他の結晶の伝達モード格子に対する変換効 率も改善されている。その手順は下記のとおりである。
（ａ）あらゆる汚染に対する化学反応を避けるために、結晶は予防措置として洗 浄され、次に金属箔でしっかりラッピングして電気的に短絡する。
（ｂ）短絡された結晶は、次に、イオンが可動状態になる定着温度まで急速に加 熱される（これらの実験に用いた材料では約１６０℃で最良の結果を得た）。
加熱時間は短絡物質の熱伝導度によって決まる。アルミニウム箔のラップでは、 結晶中の内部の熱安定状態を得るには約２〜３分で充分であった。この加熱ステ ップは熱的に可動なイオンを再分布させて電子空間電荷を中和し、露光に反応し ない反対電荷の重複格子を作り出す。拡散電子空間電荷フィールドＥ４（Ｔ）に 匹敵する限界電子空間電荷フィールドＥ、Ａでイオンが再分布して、電子準安定 空間電荷（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　＋ｏｅｔａｓｔａｂｌｅ　５ｐａｃｅ　ｃｈ ａｒｇｅ）を完全に中和することができる。結晶のあらゆる場所で電荷がバラン スされるので、屈折係数（屈折率）の正味の変化はなく、ホログラムを読み出す ことはできない。
（ｃ）短絡された結晶は、次に、熱源から素早く取り出して急冷され周囲温度ま で空冷される。最大冷却速度は準安定格子の熱消去のみに支配され、定着処理後 に観察できる総合的な光屈折効果を減少させる。
書た込ゑ之定着９同峙化 書き込みと定着のステップの組合せは、格子を材料の高い定着温度で書き込むこ とによって可能になる。先に説明したように、結晶の準備のために、短絡と同時 に少なくとも１０分間、２３０℃に加熱することによってすべての残存格子が消 去される。ホログラムの記録と定着の手順は下記の通りである。
（ａ）結晶は室温において、帯電防止液のような光学的に透明で導電性のフィル ム、または薄いカーボンや金属フィルムで完全にコーティングされる。この材料 は約１６０℃の定着温度までの加熱に耐えられなければならない。
（ｂ）結晶は、熱対流による書き込み中の格子の運動と位相の不安定を少なくす るために、真空室中で１３０〜１６０℃の定着温度まで加熱される。
（ｃ）短絡された結晶にホログラム（１つまたは多数）が書き込まれる。
（ｄ）結晶は直ちに室温まで冷却される。
現像 定着の後、結晶は電子空間電荷フィールドの形の準安定格子と永久的な相補（補 償）電荷イオン格子（ｃｏ＋ｏｐｌｅｓｅｎｔａｒｙ　ｃｈａｒｇｅ　１ｏｎｉ ｃ　ｇｒａｔｉｎｇ）の両方を持つ。
現像の間、準安定フィールドは中和されて永久イオン格子のみが残る。従来の材 料では電子格子を均一な分布に戻すために、結晶に単に大量の露光を加えるだけ だった。
現像処理の質を高めて残存電子格子をできるだけ完全に消去するために、結晶の 露光と同時に外部型フィールドを加えるか、または露光によって大きな光起電カ フイールドを生成させるかのいずれかが行われる。第２の方法は主として本発明 に関連して用いられたものであるが、大きな光起電力効果を持つ光屈折性材料、 例えば添加物濃度の高いＬｉＮｂＯ５の選択が含まれる。効率的で最適な現像の ためには、限界電子空間電荷フィールドＥ、は光起電カフイールドＥＰｖと拡散 場Ｅ、の和よりも小さくなければならない。材料特性（電子トラップ濃度１０” ｃｍ−”以下）と電気的なポテンシャル関係の両方がこの目的に寄与する。
（ａ）定着ステップの後、結晶は電気的に絶縁状態になるように、入念かつ完全 に洗浄される。結晶は、また、材料中に大きな光起電カフイールドを発生させる ために開回路状態に保たれる。
（ｂ）次に開回路状態の結晶は、ドナーサイトの電子が敏感に反応する強力な光 源で均一に露光される。光源は基本的に均一だがコヒーレントである必要はない 。露光時間は、電子を再配分して準安定な電子分布を消去すると同時に、結晶の Ｃ軸に沿ってほぼ５０〜１１００ｋ／ｃｍの大きな光起電カフイールドを形成す るだけの十分なものとする。これは逆伝達反射モード形態、開回路露光、および 限定された電子とラップ濃度によって最高度に達成される。このステップの全露 光は、少なくとも最初の格子を書き込むために使用される露光である。現像処理 の後、記録されたホログラムを示す安定したイオンパターンだけが光屈折性結晶 の中に残り、これらのパターンが電気光学効果によって機能して、従来のホログ ラフィ−と同様に読み出し光を使って読み出せる屈折係数（屈折率）パターンを 生成する。
本願で明らかにした手順の重要な結果は、従来技術に対して、準安定格子から定 着された格子までの変換効率の大幅な改善を達成したことである。これまでは定 着後の回折効率は準安定電子格子効率のわずか約１０％だったのに対して、今回 の技術はこれを８０％以上に高めている。そのため、所定の応用に対して、より 薄い材料で同一の回折効率を得ることができ、従って吸収損失もより少なくなる 利点がある。厚さを増せば、より高い回折効率の定着ホログラムを得ることがで きる。このような結果から、ユニークな商品や応用が実現可能になる。この処理 は、また、その光屈折感度の増加によって、高添加物材料を利用する最初の機会 を提供することは間違いない。
図５を参照することで、これをより正しく理解することができる。図５は反射係 数（回折効率）をにと結晶の厚さ！の積の関数（吸収は考慮しない）として示し ている。定着格子のにの大きな増加は本発明の手順によって達成され、に２，８ 菰、の値は５〜２０Ｃｍ−＋の範囲になる。１に近い反射係数つまり１００％の 回折効率はにｌの積が約３．０のところで得られるが、これが今度は妥当な材料 厚さ、例えば数ｍｍの厚さで得ることができる。
異なる材料や処理の格子強度を比較する場合は、には結晶の厚さに無関係なので 、回折効率の代わりに結合係数（結合定数）にを比較することが望ましい。吸収 自由（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ−ｆｒｅｅ）結晶中の逆伝達反射モードホログラム では、回折効率つまり反射係数は下式のように結合係数に関係する。
７７　＝　Ｒ＝　ｔａｎｈ”（ｋｆｆｉ）、　（５）ここにｉは結晶の厚さであ る。この結果は後輩で導かれる。回折効率は小さなに１ｍに対しては（にｌ）″ となるので、結晶厚さ一定の場合は、結合定数にが少し増加すると回折効率の大 きなゲインをもたらすことに注意しなければならない。
処理ステップの数学的な確認 書き込み、定着、現像で強調される現象の分析と、スーブラ誌のＫｕｋｈｔａｒ ｅｖその他によって展開された数式の拡張によって、関連する重要なパラメータ の内容が明らかにされ、本発明の手順で導かれる諸々の利益が、個別的かつ総合 的に確認される。
書妾ｙ已１眠■Ｍ蝦と 定常状態において、かつ線形近似値で熱（暗）　（ｄａｒｋ）伝導率を無視可能 とすれば、スーブラでククタレフ（Ｋｕｋｈｔａｒｅｖ）によって定義された空 間的に変化する任意の！Ｉｋ　（Ａ（ｚ）で示す）は、下記の形に線形フーリエ 展開できる。
Ａ（ｚ）　＝　Ａ、＋＾、ｅ１Ｋｇ　４　ｃ、ｃ、　（６）ここに、Ｋは格子波 数（ｇｒａｔｉｎｇ　ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ）であり、下付き文字（０）はｄｃ 項を示し、下付き文字（１）は正弦波変数の振幅である。結晶の光干渉パターン に起因する空間電荷フィールドＥｓｃの電界変数Ｅ、の解は次式で与えられる。
ここに、Ｅｏはｄｃフィールド、ｍは変調指数、Ｅ４は拡散フィールド、Ｅ、は 限界空間電荷フィールドである。Ｅ４およびＥ、は次式のように定義される。
ここに、ＮＡはイオン密度であり、ここの時点においては空間的に一様である。
またＫは格子波数で２π／λに等しい。ここでλは格子波長である。屈折率変動 係数は、およそ次式で与えられる。
ここに、ｎｏは、結晶のバルク屈折率でｒ　ｅｆｆは有効光電係数である。
Ｌ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏｓのような、単一電荷担体でさらに光起電効果を持つ単一ド ーピング剤に対しては、式（ＩＣ）はさらに１項を加えて次式のようになる。
Ｊ　＝　ｅｐｎＥ　＋　ｋ、ＴｐＷｎ　＋　ｘ、、ａＩε　（１０）ここに、■ は光度、αは吸収、ＫＰｖは光起電力定数、Ｃは光電流方向の！１１位ベクトル である。ここで、空間電荷フィールドは次式で得られる。
ここに、Ｊア、＝に□αＩ０は充電流密度、■。は光干渉パターンＩ　（ｚ）の ｄｃレベル、σ、は光電導率、σ、は暗電導率であり、通常σ、はσ、よりはる かに大（〉〉）である。（好適であり、かつ大きい■。を用いて得られる）回路 オーブン（開回路）の状況では、Ｊ０＝（σ、＋σａ）Ｅｏ＋Ｊ、、＝０であり 、光電流フィールドＥＰＶ＝　Ｊ　、、／　（σ、＋σＪ＝Ｊ、、／σ、の定義 により、Ｅ、は次式となる。
逆伝達構造（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ）でλ ＝５００ｎｍにおいては、下記の表１に示すように、Ｋは約６ｘｌＯ’ｃｍ−１ であり、温度Ｔ＝２０″ＣにおいてＥ、＝１５ｋＶ／ｃｍとなる。また、ＮＡ＝ １０”ｃｍ−”に対するＥ、＝１０ｋＶ／ａｍであり、そのためＥ、、＝５ｋＶ ／ｃｍと見なせば、Ｅｌ＝５．７ｋＶ／ｃｍとなる。ドーピング剤のレベルを１ 桁増大すると、ＮＡ＝１０１″ｃｍ−”となり、Ｅ、＝１００ｋＶ／ｃｍ、Ｅ、 、＝５−ｋＶ／ｃｍとなる。ＮＡに関して両者は１０倍になっている為である。
ゆえに、１０倍のドーピング剤レベルのファクターに対し、Ｅ　ｌ＝　１２　ｋ 　Ｖ　／　ｃ　ｍとなる。
回路短絡の状況では、Ｅ０＝０であるから、Ｊ　０＝　Ｊ　、、となる。上記か らＥ□の定義を用いて、Ｅｌは次式となる。
それゆえ、上記の与えられた数値に対し、Ｅｌは、ｉ’ＪＡ＝　１０　”　ｃ　 ｍ−”の場合６゜２ｋＶ／ｃｍ、ＮＡ＝１０”ｃｍ−”の場合４５ｋＶ／ｃｍに なる。このように、記録中に結晶を短絡することで、特にドーピング剤の高濃縮 化の場合に、著しく高い空間電荷フィールドが得られ、そのために大きな結合定 数が得られる。逆伝播反射モードの格子に対して数値的なサンプルが提供されて いるが、下記表１に示すように、本技術はさらにトランスミッションモードホロ グラムにおける結合定数も高め得る。トランスミツシコンモードでは、ＥｑはＥ ｄよりはるかに大きい（〉〉）から、短絡しない空間電荷電界は反射モードに対 するよりずっと低くなり、Ｅｌのより大きな改善率につながる。
結晶の光起電力効果が小さいか無視可能な程度でしがない場合、高効率の格子を 書き込むための最適条件は変化する。空間電荷電界Ｅｓｃがらの正弦波で変化す る電界Ｅ＋は次式により得られる。
さて、ここでＥｔはいずれにせよ結晶短絡をすることなく、Ｅｄ、Ｅ、およびＥ 、。
よりはるかに大きい（〉〉）外部電界Ｅ０を加えることによって最大化され、Ｅ ｔは最大空間電荷フィールドＥ、に近づく。
定ｆｉ 定着においては、空間電荷フィールドは変化せずそのままで、イオンは移動性と なるがトラップされた電子は静止したままであるような、ある温度に結晶が加熱 される。それゆえに、光学的不活性イオン分布ＮＡ（Ｚ）は均一ではなくなるが 、そのかわり全体の電荷バランスをとるために電子の分布を補正する。そのため ＮＡ（Ｚ）は次式のようになる。
ＮＡ（Ｚ）　＝ＮＡ。＋　ＮＡｔ６”’　＋　ｃ、ｃ、　（１５）ここに、ＮＡ ｏはｄｃイオン密度であり、ＮＡＬはイオン密度の変動である。それゆえ式（ｌ ａ）、（ｌｃ）および（１ｃ）は次式のようになる。
マ・Ｊ−０（１６ａ） Ｊ　−ｅｐＡＮｙ、　＋　ｋ、ＴｐＡｖＮＡ（１６ｂ）線形式の解は次式で得ら れる。
ここに、Ｅｏは全ｄｃフィールド（すなわち外部同様内部も）をあらイプシ、Ｅ −＋Ｔｌは高温の定着（固定）温度（ｆｉｘｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ） 　Ｔの拡散フィールドである。式（１６ａ）の結果を置換し、Ｅ、Ａ＝ｅＮＡＧ ／εＫを用いて次式が得られる。
それゆえ、イオン定着効率を最大にするために、結晶はより小さくし、式（１８ ）の分母項の一つを無くすように、　Ｅ０＝０とする。このことは与えられた準 安定格子のマグニチュード（Ｎｏｉ’）に対し正弦波的に変動するイオン格子（ ＮＡＩ）の振幅を最大にする。
＝ｎ　キ’　ミー　５ＩｌｊＵＬＴＡＮＥＯＵＳ　ＷＲＩＴＩＮＧ　ＡＮＤ　Ｆ ＩＸＩＮＧ固定格子を発生させる一つの代替方法は、同時書き込み・定着法であ る。図４に示すように、結晶はイオンが移動性に変わるような温度にまで加熱さ れ、その後ホログラムの書き込みビーム（光線）に露光される。光起電ツノ効果 を持たない物質にあっては、あるフィールド（電界）は書き込み時には好ましい が、定着時には好ましくないと言う矛盾したファクターが存在する。ニオブ酸リ チウムのような光起電力効果を持つ結晶にあっては、結晶の全体の短絡は、書き 込み定着の両方に望ましい。それゆえ、ホログラフィック格子は、透明な導電性 フィルムやコーティングにより短絡した結晶に、ある高温において書き込まれる 。電子の格子が書き込まれる時、同時にイオンが電荷の分布を補正する。かくし て、作り上げられた電荷が、さらなる電子の移動に対抗する空間電荷フィールド にならないから、さらに強力なプロセスが期待される。記録されたホログラムは 、結晶を常ａ（室温）に下げることにより保持されて、現像工程が以下に述べる ように行われる。
同時書き込み・定着に対して、上付き文字（ＳＩＭ）で示し、定常状態における プロセスを説明する式は次式で与えられるＶ　−Ｊ＝Ｏ（１９ａ） Ｊ−・（・・・・、Ｎ、）ＥＩに、Ｔ（ｐ、９ｎＱ、ＷＮ、ｌ＋＋＋、、ａｌε 　（１９°）Ｎｏ　”　Ｎｏ’　”　’ｏ　（１９ｅ）Ｎｏ、Ｎ♂、■、ｎＳＥ 、及びＮＡに対し線形展開を用いて、イオン導電率および光起電力電流が次式で 定められる 。６．８１゜８．。、。、　（２°°）Ｊ、ｖ−に−工。　（２０ｂ） さらに、境界条件を次式で導入すると 結果は次式となる。
ここに、Ｎ　Ａ、（ＳＩＩＪ）、Ｅ♂は次式である。
ＮＡｌ　””’　−ｉｍ”ＡＯ−一」ｑｌｌ＆”ｖｖ進４　（２３ａ）（Ｅｏ＋ １Ｅａ　ｌ　［Ｅｏ”１（Ｅｄ＋Ｅｑ＋Ｅ、）　］連続方式の場合、最大イオン 格子強度は　１／Ｅ０がＮＡＩに従属しているために、短絡された結晶に対して 得られることに注意されたい。
連続書き込みおよび定着に対しては、式（２３ａ）は次式で与えられる。
上記の式において、上付き文字（Ｔ）は高温定着温度における散型を示す。同時 方式に対して連続方式を比較すると、短絡した場合の定着効率は次式により得ら れる。
定着効率は定着前のＮＡｏに対する定着後のＮＡｌの比であり、定着プロセスに より、イオン数がどれほど深く迄調整されているかを示す。式（２５ａ）および （２５ｂ）は、Ｅ、＝Ｅ、＝Ｅ、Ａに対して、定着効率は実のところ、同時書き 込み・定着の場合が大きいことを示す。しかし、同時書き込み・定着は熱膨張に よる波長の偏移という新しい問題、ＬｉＮｂＯ５において３０°Ｃにつき約１オ ングストロームの波長偏移がある、という問題を提起している。このことは、読 み出し温度において望みの格子周期が得られるように、オリジナル記録ステップ 期間中、格子波長の補正を必要とすると言うことである。最終格子調整のために 、装ｒｖ１（デバイス）の格子波長の精密Ｖ＆調整に温度制御が組み込まれてい る。
現像 現像中、インコヒーレントで均一な光線が結晶を露光する。そしてこのプロセス も式（ｌａ）（ｌｂ）（ＩＣ）（ｌｄ）（ｌｅ）および（１ｏ）によって説明で きる。しかし、ＮＡはここでは、はぼＮＩ、＋に等しい−っの定数であるのでは なく、正弦波的に変化する。そこで式（１５）に戻り、ＮＡ（Ｚ）は次式で与え られる。
ここでＮ、。二Ｎｏｏ”である。また、Ｎ０Ｉ＝　ｓｎ＋＋であり、そこでＥＩ は次式となる。
ここに、Ｆ、、は次式のようになる。
（２６）の式から理解できるように、条件は次式となりＩＥｏ　”　ｉｒ：、ｌ 　’　Ｅｑ　（２８）高い現像効率にとって充分である。これは、結晶に大きな 電圧を加えたり、充分な大きさの内部発生フィールド（光起電力効果やピロ電気 効果（ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｅｆｆｅｅｔ）のような）を持った開回路の 結晶を用いて満たすことができる。そこではＥＯ＞ＥＯである。小さいＥ、の必 要性は、逆伝達反射モードの結晶構造を必要とする（式２７参照）。
高いドーピング剤レベル（大きい光屈折感度が要求される）に対しては、Ｅ。
は増大し、現像効率には有害となる。これは逆伝達反射モードの結晶構造を用い てＫを増大することにより補正される。Ｋ＊ａｔ、＞Ｋｔｔ□、であるので、γ □ｖ＝１が実現している間は、従来技術の１００倍までのドーピング剤を用いる ことができる。そのため、現像後はるかに高い結合定数ｋを得ることができる。
表１及び２は、トランスミッション（伝達）モード及び反射モードの場合におけ る定着及び現像効率の比較である。これら定着及び現像効率は、可能最大空間電 荷ブイールド（すなわちＥ、Ａ）のどれだけの部分が永久的に定着製品に保存さ れたかを示す。表１において、トランスミッションおよび反射（逆伝達）の場合 に得られた代表的な値に対する特性フィールドおよび電子（すなわち準安定）空 間電荷フィールドの級数が、ＮＡＯ＝１０”および１０”ｃｍ−”の場合につい て比較している。
表１：電子的（準安定）格子 反射モードとトランスミッションモードこの結果としての理論的定着効率および 現像効率を表２に要約する。
表２：理論的定着効率と現像効率 より低いイオン密度に対して、光起電カフイールド値を１．５および１０ｋｖ／ ｃｍとし、またより多くのドーピングを行った結晶に対しては、ＮＡＧとともに 光起電力電界値が直線的に増加すると仮定して、１０．５０及び１００ｋｖ／ｃ ｍとした。１を超える値は飽和状態にあるものとして、例えばγ＝１と定義した 。
この場合の理論的結果から下記の結論が導かれる。
反射モート構成（ジオメトリ）は、一般的に伝達（トランスミッション）モード よりも変換効率γＦＩＮＡＬが良好である。（現像中の条件次第で１００倍の値 ）伝達モードにおいて、現像効率は、結晶が短絡されているか否かということに 非常に敏感である。反射モード格子の場合、結晶が短絡されているか否かという ことに対する敏感さは伝達モード格子のほぼ１／１０未満である。一般的にいっ て、反射モードの場合、光起電力効果力吠きければ、ドーパントレベル（つまり ＮＡ）が増加するにつれてγＦＩＮＡＬも増加する。伝達モードに関しては、ド ーパント濃度が増加するとγＦＩＮＡＬが減少する。高いドーパント濃度の結晶 はどある種の応用に対しては望ましいものとなろう。というのは、６５０ｎｍ付 近（赤）で良好な光屈折感度か得られるからである。
注目すべきは、結晶を短絡する技術と逆伝達反射モード構成を組み合わせて使用 することにより、準安定電子格子から永久イオン格子への変換（定着と現像）効 率が、伝達モート構成を用いて定着中になんら電界制御をしない従来の方法を大 幅に改善するという重要な点である。伝達モードでの記録は、定着後の回折効率 を大幅に制限するが、反射モードの場合はそのような制限はない。
結果と代替手段 測定の結果、この新しい記録、定着、現像方法の大きな可能性が確認された。
逆伝達反射モードホログラムを記録するために、書き込みビームと平行なＣ軸を 有するＬｉＮｂ０．結晶を用いた。現像中、結晶を電気的に絶縁して一様な照度 で露光することにより内部光起電カフイールドを形成させた。０．０５％のドー パントをドープし、反射防止膜を施した２ｍｍ厚のＬｉＮｂ０．結晶を使用して 定着したところ、回折効率４３％が得られた。短絡処理をしない結晶中に書き込 んだ場合、予備定着回折効率は５０％であったが、このことは定着プロセス中、 元の格子強度の８６％が保持されたことを意味している。
これら大きな回折効率でのビーム結合は、測定し得る予備定着回折効率の最大値 を低くする傾向がある。これらのホログラムは、５００ｎｍ付近の最大ピーク感 度からかなり離れたほぼ６４０ｎｍで書き込まれた。トータル電力はレーザー源 からの非拡張ガウスビーム中でほぼ０．６Ｗ、強度はほぼ２０Ｗ／ｃｍ’であっ た。露光時間は２０秒、露光エネルギーはほぼ３８０Ｊ／Ｃｍ”であった。
結晶が元の書き込み段階で帯電防止スプレー皮膜により短絡された場合、回折効 率の増加が認められた。先の実験と類似の条件での予備定着及び定着の回折効率 はそれぞれ５２．５％、５０％であった。これら大きな回折効率において、再び 大きなビーム結合が観察されたが、これにより書き込みビーム力が奪われ、読み 出し中に多重反射が発生して所望の信号ビーム力も弱められる。加えて、伝導性 反射防止膜、例えばＳｎＯを用いるか、あるいは伝導性流体中へ浸漬することに より効果的な短絡処理技術は良好な結果をもたらすであろう。
書き込みと同時に定着する実験も行った。ＬｉＮｂＯ５を透明な伝導性流体で被 覆し、オーブン中で１６０℃の定着温度まで加熱した。６３５ｎｍの逆伝達ガウ スビームを２５０ｍＷで３０秒間づつ結晶へ照射し、常温まで冷却した。現像後 に測定した回折効率はほぼ５０％であった。
定着した格子寿命は昇温時に測定した崩壊時間を推定して決定した。この方法は 他の分野で行っている方法と同じである。これらの実験によって、本発明に従う 技法で定着された反射モード格子は７５年を超える常温半減期を有することが分 かった。
先の全ての実験では反射モード構成を利用し、そこでは先に報告された方法を上 回るもっとも大きなゲインが理論上予想されたが、この新しい定着法の利点は同 じように伝達モード格子にも適用し得る。交軸Ｃを有し、ドーパントレベル０゜ ０２％と０．０３％で、寸法が５ｘ５ｘ２ｍｍである２個のＬｉＮｂ０ｍを使用 した。６３９ｎｍにおいて変調度がほぼ１　（ｕｎｉｔｙ）、露光は略３６０Ｊ ／ｃｍ２であった。伝達モード格子の現像は、Ａｒイオンレーザ−による４ｗ／ ａｍ”ビームを用いてほぼ５分間かかった。０．０３％結晶の場合、短絡処理し ない定着の結果は、変換効率を１２％とする定着前のη＝０．６４％、定着後の η＝０．０８％であった。
０．０２％結晶の場合、回折効率はそれぞれ、０．６１％と０．０７％であった 。短絡処理を行う新しい定着技法を用いて、変換効率を２０％とするためには、 ０．０３％結晶の場合、回折効率はそれぞれ０．６４％と０．１３％であった。
先のほとんどの実験では、約０．０５％のＦｅをドープしたニオブ酸リチウムが 使用された。その理由は、すぐに人手できること、またホログラムの書き込み、 および定着に対し優れた材料であることが分かっていたからである。高い結合係 数を有するホログラムを書き込んで定着する方法で用いる光回折性媒体としての 、ＦｅをドープしたＬｉＮｂ０．を他の材料で代替することは可能である。研究 された代替材料のひとつとして、鉄をドープしたタンタル酸リチウムがある。こ の材料が光屈折性であることは既に知られている。（Ｅ、ｋｒａｅｔｚｉｇ　ａ ｎｄ　Ｒ，Ｏｒｌｏｗｓｋｉ。
ホログラフィ記録材料としてのＬ　ｉ　Ｔ　ａ　０３．　Ａ　１ｉｅｄ　Ｐｈ　 ５ｉｃｓ、　ｖｏｌ１５．　Ｐ１３３−１３９．１９７Ｂ）この結晶は厚さ２ｍ ｍでほぼ０．０５％のＦｅをドープしたものであった。
Ｆｅをドープした■、１Ｔａｏ”の変換効率は従来法（短絡処理しない定着）を 用いて本発明に記載の方法と比較した。各実験において、入射角５７度で同一露 光（略５６０Ｊ／ｃｍ２）、４８８ｎｍにおける伝達モードで格子が書き込まれ た。格子の回折効率はホログラムを１６０℃で２分間加熱して定着し、現像する 前と後で測定した。変換効率（永久格子の回折効率の、準安定格子のそれに対す る比）は、本発明で既に述べた定着中に結晶を短絡したら、０．５６％から４％ 超まで増加した。
準安定格子を書き込む段階で、本発明の方法は同じ鉄をドープしたＬｉＴａＯ３ 結晶に対しても大きく改良された結果をもたらした。以前行ったと同じ段取りで 、準安定格子を４８８ｎｍで書き込んだ。ここでは帯電防止流体で結晶を短絡処 理した。５６０Ｊ／ｃｍ’露光で測定された回折効率は、他の条件は同じで短絡 処理しない結晶が６％であったのに対し、３０％を超えた。４８８ｎｍで測定さ れたこれらの結果は、本発明記載の方法を用いた結果として、６４０ｎｍの場合 よりも大きな改善がもたらされた。というのは、波長の短い方が光起電力効果が 大きいからである。
これらの実験考察結果を表３に要約する。
表３：測定結果 反射モード（ＦｅをドープしたＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ）トランスミッションモー ）’（ＦｅをドープしたＬｉＮｂＯ３とＬｉＴａ０３）十分なドナーとトラップ 濃度の適切な結晶を選択することが、定着及び現像効率の最適化には基本的なこ とである。トラップ濃度が低すぎると、成長している間に恐らく減少してしまう ことになり、定着された格子に対する変換効率は大きく減少してしまう。それ故 、低いトラップ（イオン）６度の結晶は、水蒸気を含む酸素雰囲気中で加熱によ り酸化し、ドナー濃度が減少すると共にトラップ濃度が増加することになる。非 常に低い（５％程度）定着及び現像効率の結晶は、略６００℃で数時間にわたる 酸化後、変換効率が１０％以上改善された。
直交データ貯蔵 光屈折性材料のもっとも有望な応用のひとつは、デジタル情報を含む体積ホログ ラム用記憶媒体として利用することである。デジタル情報を（透明、空間光変調 器あるいはこれらと類似のものからの）画像として記録することにより、個々に アクセス可能な（ｐａｒａｌｌｅｌ　ａｃｃｅｓｓｉｂｉｋｌｉｔｙ）を備えた 媒体中へ多数の個々のホログラムを記憶しながら、１メガビツトまでの情報（１ ０００ｘｌＯＯＯアレイ）を単体のホログラムに記憶することができる。この記 憶容量は、現在、空間光変調器の容量が平面当り１０″ビツトという低さのため に制限されてしまっているのに対し、光屈折性結晶中Ｉｃｍ２当り最大で１０” ビットの容量を有するホログラムが実現可能である。
体積ホログラムを用いた光学的データ記憶装置のための基本的問題は、隣接する ホログラム間の相互作用（ｉｎｔｅｒ　ｒｅａｃｔｉｏｎ）を生じることなく、 与えられた体積中に高精度のホログラムを、独立してどれだけ記録できるか、と いう点にある。
従来の方法では、各露光の後に結晶を微少角度Ｓ回転させるか、もしくは物体お よび参照ビームの角度を異ならせて（角度多重）、各ホログラムを記録していた 。
ここでは、各ホログラムごとに異なる波長を用いて、同一角度を維持したままで 分離を行う、直交データ記録技術（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｄａｔａ　Ｓｔｏｒ ａｇｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を開示している。
何れにせよ、角度もし、くは波長における分離は、ホログラム同土間の相互作用 （クロストーク）を避けるに十分な大きさでなければならない。１０００個以上 の画像を有するホログラムが光屈折性結晶中に記憶されたが、各ホログラムの回 折効率は低く、情報のビット量は回折の理論的上限値である■／λ８より何オー ダーも少ない。ここでＶは結晶の物理的体積であり、λはホログラムを記録する のに使う光の波長である。
図１０は、直交データ貯蔵手法を用いて光屈折性結晶中ヘデータを書き込む装置 を示したものである。この装置は、光屈折性材料中へ高解像度で波長多重化され た多数のホログラムを記録するようにしである。本実施例においては、光屈折性 結晶としてＦｅをほぼ０．０５％ドープしたＬｉＮｂ０”を選択、し、光屈折性 係数格子強度を最大にするために格子波動ベクトルの方向に沿うＣ軸に結晶を配 向した。電源２３で駆動され、コンピュータで制御される色素レーザーのような 可変波長レーザー２２からの光は、拡大されかつコリメートされる。即ち、ビー ム拡張器によって波面が平滑にされ、アパーチャ２６により整形された後、ビー ムスプリッタ−３０によって２本のビームに分割される。２本のビームは、角度 のあるミラー３２．３３により、結晶１０に対して逆伝達方向に指向される。こ のとき、ビームスプリッタ−３０から結晶１０の中心までの両ビームの光路長は 等しい。記録すべき情報を有する透明画像（イメージ）３５は、物体ビームの光 路内の結晶に近接して位置し、ビームを変調する。画像を電子的に貯蔵する機械 的透明画ローダ−や空間光変調装置を用いて多数の画像を記録できるが、このこ とは従来技術であり詳細は述べない。各ホログラムの露光及び適切な画像の貯蔵 を制御する画像コントローラにしたがって波長コントローラ３８は新しい画像が 記録される毎に波長を変更する。
異なった２次元透明画により、かつ異なった波長でおのおのが変調された連続す る画像は、このように直交データ記録装置を用いて光屈折性結晶１０に貯蔵され る。この方法の中で、波長多重化は光屈折性結晶中で２次元画像を記録するため に３次元を構成している。使用可能な４０００から８０００オングストロームの 波長で、帯域幅０．　５オングストローム、中心から中心までの波長間隔２オン グストロームで、同士もの画像をクロストークもなく記録することができる。実 際は、可変波長源として使用する色素レーザー２２の波長域によって記録され得 るホログラム数の限度が決まってしまうことになろう。
読み出しに関しては、図１０の直交データ貯蔵法による画像を内蔵したホログラ フィック情報を引き出す装置の例を図１１に示す。広帯域光源４４からの光は可 変狭帯域フィルタ４６を通過する。フィルタ４６の通過幅はプロセッサ５０によ って操作される波長コントロール４８により決定される。フィルタ４６の通過幅 は、結晶中の何れの個々のホログラムの帯域をも十分カバーするものであり、光 学フィルタ通過後、広帯域光源４４の強度は特定の波長において、結晶１０に記 録されたホログラムを反射放出するのに十分なコヒーレンスを提供する。フィル タを通過した光はビーム拡張器５２で拡張され、ビームスプリッタ５４を通過す る方向に指向される。入射波面が記録されたホログラムのうちのひとつに合つた 波長であればその記録画像が反射されてビームスプリッタ５４へ戻って来る。
ビームスブリタ５４は結像レンズ（画像レンズ）５８へ信号を反射し、結像レン ズはディテクターアレイ６０上へその信号を集束させる。高密度電荷結合素子（ ＣＣＤ）あるいは電荷注入デバイス（ＣＩ　Ｄ）アレイを検出アレイ６０のとこ ろで用いることができ、これらは少なくとも１０００ｘｌＯＯＯビクセル解像力 をもっている。図１１の結晶１０を通過して伝送された読み出しビーム６２はホ ログラムで反射された画像を補足するものである。
広帯域光とフィルタの組合せにより、光源は調整可能なレーザーとし得るし、あ るいは図１２に示したように、異なった波長のレーザーを個々に切り替える装置 にも成し得る。結晶１０内に記録された各ホログラムに対応する波長のダイオー ドレーザ−６１のアレイは、ビーム変換器６２を通ってビーム拡張器に指向して いる。制御器６３によって、所望のホログラムに対応する波長を持つレーザーを オン−オフする。このような装置は、記録された情報へ高度に並行アクセス（独 立的にアクセス）できる利点がある。ホログラムに含まれる情報は、可変光源の 調整速度（あるいは、個々の波長源を使用する場合はその切り替え速度）だけに 依存する速度でアクセス可能である。
データ記録時の基本プロセスを解析するために、図６ａ、６ｂに示した有用な公 知の方法、っまりに空間解析法がある。光の波面は、伝播方向の波面に直角な波 動ベクトルｋを有し、その大きさは２π／λである。ここでλは光の波長である 。相似法においては、結晶内部に貯蔵されたホログラフィック格子は、その格子 面に直角な格子波動ベクトルＫを有し、その長さは２π／Δであり、ここでＡは 貯蔵されたホログラフィパターンの「波長」である。波動ベクトルに、＋６１゜ ｋ、　ｆＲｌ　を有するそれぞれ物体および参照ビームが干渉した結果の格子波 動ベクトルを図６ａに示すようにに１とすると、ここに格子波動ベクトルは、Ｉ ＣＩ　”　ｋｌ　”’　−ｋｌ　ｃｏ’　（２９）平面波に対しては、物体光の トランスバース成分（円柱座標系のに、　ｆｉｌ　）はゼロとなるであろう。イ メージ取扱波（ｉｍａｇｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｗａｖｅ）については、この物体 波動ベクトル（ｏｂｊｅｃｔ　ｗａｖｅｖｅｃｔｏｒ）もまた、画像の空間情報 内容がらの垂直成分のセットを有することになろう。その全角度範囲は２ψ量で ある。参照ビームの２軸からの角度はθ１でりえられ、よって、物体光は図に示 したように名目的には軸上に在り、参照ビームに対する物体ビームの角度はπ− θ１である。２つの書き込みに一ベクトルのベクトル差であって、高解像度物体 用に図６ｂに示したに一ベクトルの大きさは； ここでに１は画像および参照ビーム両方のに一ベクトルの大きさであり、θ、は 参照ビームと画像フリー（あるいは平面）物体ビームとの間の角度間隔である。
物体波動ベクトルの角度φの範囲は、物体の全角度帯域幅φ□にわたっている。
物体の全角度帯域幅は、その最も小さい特徴寸法Ｗに関係している。
クロストークを避けるために、格子波動ベクトルによって掃引した（スィーブし た）各々の孤はオーバーラツプさせてはならず、分離しておがねばならない。こ れを図７に示す。ここでは、データ貯蔵時の角度多重化の基本的な制限を表して いる。角度分離を大きくする（ということは、貯蔵し得るひとつひとつのホログ ラム数は少なくなる）ことは、Ｋ空間中でホログラムが充分に分離されない（あ るいはオーバーラツプしている）というホログラム間のクロストークを避けるう えで必要である。Ｋ空間内のシェル間の間隔力吠きくなるにつれてホログラム間 の結合が増加する。この問題を最少とするために、コーン角（ｃｏｎｅ　ａｎｇ ｌｅ）を小さくする必要があるが、これは画像の最高解像度を制御する。代わり に、ホログラム間のより大きな波長分離もしくは角度分離が結合を避けるために 必要となってしまう。
本発明で述べたこの問題を克服するために、そのひとつとして逆伝達反射モード 構成を用いてイメージ取扱（ｉｍａｇｅ−ｂｅａｒｉｎｇ）ホログラムを書き込 むことができる。ｋ、　（ｅｌ　＝　−に、　＋１１１　であり、ｋ、　ｌｏｔ は変調されていない（平面波）。
図８かられかるようにに空間内で、結晶の体積を最も効果的に使用するように、 ホログラムは体積的に配向されている。この考えでは、異なったホログラムを異 なった波長で記録することによって多重化が行われる。ここで、λ　もしくはに ＝２π／λを導入しメモリの第３の直交寸法とする。順次の画像はに空間内で球 面を成し、半径に＋で中心は図８に示した原点からに１離れている。シェルは原 点を除いて決して相互に交わることはないが、このことは実際上の利点は何もな い。従って、ΔＫに対する唯一の制限はホログラムのスペクトル帯域幅であり、 下記により導かれ、後の方で実験的に測定される。
式（３０）と（３１）とを比較し、 Δλ゛＝Δλ＋δλ　（３２ａ） を用いれば、 である。ここで、Δλは平面波の波長分離であり、Δλ゛は最少解像度Ｗを有す るイメージ取扱波の対応波長分離である。Δλ゛／Δλ　とＷは次式により関連 付けらてれいる。
可能な最小解像度がλ／２であることに注目してもらいたい。波長分離の関数と してのＷの数値結果を、λ＝５００ｎｍとして図９にプロットした。ここでは、 ホログラム間の非常に小さな波長分離に対して、この直交データ貯蔵技法を用い て非常に高解像度の画像を記録できることがわかる。
例えば、０≦ψ≦π／４とし、式（３１）に従って、照射波長０．５μｍ（５す ると、φ＝０１およびπ／４でΔにの値が計算できる。その結果、ψ＝π／４の 時のΔには、ψ＝０の場合のほぼ０．７２４倍となる。このことは、極めて解像 度の高い画像において、ψ＝π／４におけるに空間内の最小分離Δには、ψ＝０ である非変調平面波のΔにより８％小さい値となることを示している。それ故、 平面ホログラムの場合と同じ低レベルのクロストークを維持するために、波長分 離を８％まで増加する必要がある。クロストークが発生しない最小間隔はホログ ラムのスペクトル帯域幅に依存し、その帯域幅は下記で与えられるホログラムの 厚みの関数である。
光屈折性媒体における逆伝達構成内で相互作用する２つの平面波に対して、「厚 みのあるホログラム格子の結合波理論」、（Ｂｅｌｌ　Ｓ　ｓｔ、　Ｔｅｃｈ、 　Ｊ、、　ｖｏ１４８゜ｐｐ２９０９−２９４７．）でＨ，Ｋｏｇｅｌｎｉｃが 提唱した結合波解析により、反射ホログラムの回折効率である反射係数は次式で 与えられる。
には結合（カップリング）係数、ｉは結晶の厚さ、λ。は格子を書き込むのに用 いる光の波長、ｎｏは材料の屈折率、口、は係数変調の振幅であるバンド幅は次 式のように結晶の厚さに逆比例して漸次変化する。
再び式（５）から、読み出し波長λが書き込み波長λ。に等しいときブラッグ（ Ｂｒａｇｇ）条件からのゼロチューニングに対応するΔに＝Ｏに関して反射率（ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）は次式で与えられる。
Ｒ＝　ｔａｎｈ’（ｋｆ）、　（５） これをにｔの関数としてグラフを図５に示す。このことは、にｌが飽和領域にま で増加すると、高い効率において記録され得るホログラムの数も増加することを 示す。
ある媒体の記憶容量は、与えられた体積内にクロストークを生じることなく記録 できる格子の数として定義される。与えられた体積内に記録することのできるビ ット数Ｎ１０．は次式で与えられる。
ここに、Ｌ、およびり、は記憶媒体の横司法である。波長多重化のスペクトル範 囲は、実際には２次（ｓｅｃｏｎｄ　ｏｒｄｅｒ）の格子からの散乱を避けるた め、λからλ／２に限定される。式（３７）を用いると、厚さｄに対するホログ ラムの数は次式で与えられる。
式（３１）のφ１．６をπ／４（ｆ数の０．　５に相当）に制限することにより 、ビット表示による記憶容量は次式で与えられる。
この結果は以前の理論的調査と首尾一貫している（Ｐ、Ｊ、　ｖａｎ　１ｌｅｅ ｒｄｅｎ　ｒ固体中に記録された光情報の理論」応用光字、Ｖｏｌ、　２．３９ ３ページ（１９６３年））。従って、直交データ記録（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　 ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ）は、体積記録媒体（ｖｏｌ＋ｕｏｅ　ｓｔｏｒａｇ ｅ　ｍｅｄｉｕｎ＋）を十分に活用することができる。それはサイドローブ（側 葉）サプレッション（低減）　（ｓｉｄｅｌｏｂｅ　５ｕｐｒｅｓｓ４ｏｎ）が 高いので、低い露出エネルギにおいて画像の高解像度、高Ｓ／Ｎ比貯蔵を可能に する。
図１３及び図１４は単一の変調されていない厚さ２ｍｍの平面ホログラフィック 格子の理論的及び実際の応答を比較したものである。理論的には、−３０ｄＢの サイドローブサプレッションには少なくとも６オングストロームの分離が必要で あるが、実験的には（図１４）同じサイドローブレベルに関してわずか２．５オ ングストロームの分離が必要なだけであった。直交記録概念から発生する２つの アポダイゼーション効果（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔｓ）がこの実 験的に観察されたサイドローブの減少に部分的に寄与しているかも知れない。
第１のアポダイゼーション効果は、図１５（ａ）に示すように、材料内での吸収 により逆伝送波の各振幅が非線形的に減衰されて、両者が中心においてのみ等し くなることから発生する（ただし、各入射強度は等しいとみなす）。これは、変 調係数（ＩＩＩＯｄｕｌａｔｉｏｎ　１ｎｄｅｘ）　ｍが中心において最大であ り、表面では低下することを意味する。従って、変調係数の強度は、中心が最も 強くなるように変化し、そのように格子を形成すなわちアボダイズし、それによ りサイドローブを減少させるように反射のスペクトル応答を修正する。
第２の効果は、図１５（ｂ）に示すように、中心波長に集中した有限波長スペク トルを有するレーザーに固有な部分的コヒーレンス特性から発生する。光路長（ ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｔｈ　ｌｅｎｇｔｈ）が等しいので、中心波長における各 波は結晶の中心において正確かつ均一に干渉する。表面の近傍においては、光路 長差が増加して変調係数を減少させ、再び係数格子（ｉｎｄｅｘ　ｇｒａｔｉｎ ｇ）を形成するが、これは結晶の中心で振幅が最大（ピーク）となる。これらの 効果の結果、両ホログラムバンド幅は極めて狭いので（０，５オングストロ一ム 未満）、間隔をごく接近して、例えば中心から中心まで０．２オングストローム とし、クロストークを低減し、（第２ハーモニノクス（ｈａｒｅｏｎｉｃｓ）を 避けて）λからλ／２までの範囲に多数の高解像度画像の記録を可能にする。
この新しい直交データ記録方法を用いた実験において、極めて低いクロストーク と高いＳ／Ｎ比が測定された。回折効率が１％を超える１００個までの平面波ホ ログラムおよび５０個までの高解像度ホログラムが厚さ２ｍｍ未満のＬｉＮｂ０ ．の結晶に記録された（Ａ、　Ｙａｒｉｆ他、「直交データ記録を用いた高解像 度体積ホログラフィ」、論文ＭＤ−３、光屈折性材両に関するＯ８Ａ話題会議、 １９９１年７月）。ｎが小さい場合、１次回折効率は結晶の厚さの自乗に比例す るので、結晶が厚いほど大きな効果が観察可能である。
図１６は、直交データ記録技法を用いて厚さ２ｍｍ５０．２ｃｍ３のＬｉＮｂＯ ３結晶にラインおよびスペースが２μｍの集積回路マスクの高解像度画像を３２ 個記録した結果を示す。隣接するホログラム間に５オングストロームの間隔を取 って光学的Ｓ／Ｎ比２４ｄＢが得られた（下記の表４参照）。なお、これらの実 験は、ＬｉＮｂ０１のビーク感度波長４８８ｎｍにおけるより大幅にレスポンス が低いものと期待される６４０ｎｍ付近で行った。最小解像度要素あたり１ビツ トにおいては、３２個のホログラムは厚さ２ｍｍの結晶に約１０′。ビットのデ ータが記録されることになる。結晶の厚さに応じて回折効率が増加しバンド幅が 減少するので、貯蔵容量はより厚い、例えば厚さ１ｍｍの結晶を用いることによ って増加させることができる。
表４：直交データ記録におけるＳ／Ｎ比ホログラムの数　チャンネル分離（）　 光学的Ｓ／Ｎ比直交データ記録方法は、現在の（ｃｕｒｒｅｎｔ）入出力装置、 例えば空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ　ｌｉｇｈｔ　ｅｏｄｕｌａｔｏｒ）およ びＣＣＤ／ＣＩＤアレイの解像度能力の限界を超える密度でのデータの理論的記 録を可能にする。直交データ記録技法の理論的記録容量である１μｍの画像解像 度においては、結晶表面積１ｃｍ２に関する対応画素密度（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎ ｄｉｎｇ　ｐｉｘｅｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）は１０’ｘ　１０’　であり、これは 現在の空間光モジュレータのサイズより約２桁大きい。しかし、この限界はホロ グラムを結晶の全表面にわたって例えば１０ｘｌＯのグリッド（格子）にスペー ス的に（５ｐａｔｉａｌｌｙ）多重化することで回避でき、この場合、各１ｍｍ ”要素は空間光モジュレータからの１，０００ｘｌ、０００画素における解像度 限界を書き込み装置の解像度限界に合わせることにより、フルに活用することが できる。
これを図１７に示す。この空間的多重化　（ｓｐａｔｉａｌ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｘｉｎｇ）は、鏡とトランスレーションステージ　（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ　 ｓｔａｇｅｓ）を用いて機械的に、または光電子ビームデフレクタ（ｅｌｅｃｔ ｒｏ−ｏｐｔｉｃ　ｂｅａ＋ａ　ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）を用いて達成すること ができる。図において、物体光（ｏｂｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）は空間光変調器３５ およびビームリデューサ（ｂｅａｍ　ｒｅｄｕｃｅｒ）　５２°を通過させられ てその直径が減少して所望のスポットサイズになって結晶１０に向けられる。各 露出ごとに正しい位置へ結晶１０を移動させるために、ひとつの２軸トランスレ ーシヨンステージ（平行移動台）　（ｔｗｏ　ａｘｉｓ　ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ ｎ　ｓｔａｇｅ）を用いる。干渉防止のため、小型のデッドバンド（ｄｅａｄ　 ｂａｎｄ）またはガートバンド（ｇｕａｒｄ　ｂａｎｄ）を隣接する画像の間に 用いてもよい。
この直交データ記録方法は、クロストークの低減のほかに、角度多重化記録技法 に勝る多くの利点がある： ０逆伝達構成（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を 用いて、後述の高度な定着技法（ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｆｉｘｉｎｇ　ｓｃｈｅｍ ｅ）を利用する。
・逆伝達モードににおいては読み取り中の視野は最大となり、アライメントの容 易さと、最高の解像度と、最小のクロストークとを可能にする。
従って、角度解像度（ａｎｇｕｌａｒ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）　０．０１度以 下で方向を定める精密位置決め装置が不要になる。
・ＬｉＮｂＯ３または類似の光屈折性結晶を用いると好ましい成長の方向すなわ ちＣ軸が２方向となり、結晶の製造が容易になりコストが低減する。より厚い結 晶が石（ｂｏｕｌｅ）の長さのみを増加させるだけで、その直径の制限を受ける ことなく成長させることができる。
・波長多重化では読み出し速度は読み出し源のスイッチングまたはチューニング 速度によってのみ制限されるので、読み出し中のより速いアクセスタイムが可能 である。
この発明においては、クロストークが全くまたはほとんどない、多数の高解像度 ホログラムの記録が可能な真の直交データ記録方法が開発された。その波長多重 化技法は最終的に光屈折性結晶中で数オングストローム離れた同士もの画像を記 録した。前章で開発された高度の定着および現像手順とともに用いて、今や永久 的、高速、平行アクセスの高密度データ記録が可能である。
応用 オプチカル−）−リレータ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ）画像相関 （ｏｐｔｉｃａｌ　ｉｍａｇｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）はパターンおよび文 字認識、画像分析（ｉｍａｇｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ）　、関連メモリ（ａｓｓｏ ｃｉａｔｉｖｅ　ｍ５ｏｒｉｅｓ）　、および光コンピュータ（ｏｐｔｉｃａｌ 　ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）に多くの応用を有する重要な操作（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ）である。２個の異なる画像のフーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏ ｎｓ）を倍増しそれらの積のフーリエ変換を取る（すなわち逆フーリエ変換と同 等）技法は相関（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）のための技法としてよく知られてい る。これは同一または類似の画像を容易に識別することを可能にする。最新の相 関技法は、サンプルおよび基準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）画像のディジタル化（ｄ ｉｇｉｔｉｚａｔｉｏｎ）および最良適合（ｂｅｓｔ　ｍａｔｅｈ）を見いだす ための複雑なアルゴリズムの使用に基づいている。そのような技法は広範なメモ リおよび処理パワーを必要とするが、なお速度と容量に限度がある。
直交データ記録の利点を利用したオプチカルコーリレータ（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃ ｏｒｒｅｌａｔｏｒ）を図１８に示す。結晶およびホログラフィック書き込み読 み出しシステムは、上記に概略述べたような逆伝達反射モードホログラムの記録 および読み出し用に構成されている。しかし、複数基準イメージ（画像）　（＋ ｏｕｌｔｉｐｌｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｌｍｇｅｓ）は、単に物体またはサン プル画像をフーリエ変換レンズを通過させることにより、フーリエ変換画像の形 で光屈折性結晶１０°に予め記録されている。それぞれ異なる近接した波長で反 射する複数のホログラムが定着および現像される。
この記録操作を図１９（ａ）に示す。すなわち、ここでは透明物（ｔｒａｎｓｐ ａｒｅｎｃｙ）に記録されたように示されている基準画像（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ 　ｉｍａｇｅ）を照射した物体光がフーリエ変換レンズ６８を通過する。物体ビ ームが一方から光屈折性結晶１０゛上に焦点を結び、一方、反対側から類似波長 の平面波の参照ビームが結晶１０゛へ逆伝達させられる。
図１８に示した構造においては、情景６５として示された相関させられるべき画 像はリアルタイムでビデオカメラ６７でスキャン（走査）し、画像処理装置（ｉ ｍａｇｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）　７１で制御されるような分析シーケンスのた めに記録媒体（ｓｔｏｒａｇｅ　ｗｄｉｕｍ）へ移送される。典型的に、カメラ ６７で検知した画像のシフト、スケール変更、または回転を行うため、画像処理 装置７３を利用する。しかし、予備処理装ｆｆｌ　（ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｏｒ） 　７３および画像貯蔵６９の要素はオプショナルであり、必ずしも全ての場合に 用いる必要はない。次に画像データを用いて空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ　ｌ ｉｇｈｔ　飼ｕｌａｔｏｒｙ）　７５を制御し、これが選択された波長の光の処 理済み画像を発生する。この目的のために、画像処理装置７１によって設定され る出力波長において作動する色素レーザのような調整可能なレーザ（ｔｕｎａｂ ｌｅ　１ａｓｅｒ）からの光をビームエキスパンダ（ｂｅａｍ　ｅｘｐａｎｄｅ ｒ）に送り、適当な断面の平面状の波面（ｗａｖｅ　ｆｒｏｎｔ）が空間光変調 器７５に入射すると、これが予備処理製画７３からの画像データを用いて平面波 を変ｉｌ（ａｍｕｌａｔｅ）する。この画像は、ビームスプリッタ（ｂｅａｍ　 ５ｐｌｉｔｔｅｒ）　８１を通過し、レンズ６８でフーリエ変換され、光屈折性 結晶１０’　に入射する。入力画像のフーリエ変換を用いて結晶内のホログラム を読み出すが、それ自体がひとつのフーリエ変換ホログラムであるので、２個の フーリエ変換の積のみが反射する。この両フーリエ変換の積は更に反射の方向に レンズ６８によってフーリエ変換され、ビームスプリッタ８１て検知装置アレイ （ｄｅｔｅｃｔｏｒ　ａｒｒａｙ）　７０へと反射されるが、これは例えば１＠ 荷結合装置（ＣＣＤ＝ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）またはＣ Ｉ　Ｄ　（ｃｈａｒｇｅ　１ｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ）であればよい。
読み出し操作の概略を図１９（ｂ）に示す。結晶１０°からの反射がフーリエ変 換レンズ７６を通過して２個のフーリエ変換の積、すなわち２個の原画像（ｏｒ ｉｇｉｎａｌ　ｉｍａｇｅｓ）の相関となる：ｈｃｘ、ｙ）＝＝　ＦＴ”’（Ｆ ’Ｃｋ、、に、）Ｃ；（ｋ、、に、））＝ｆＣｘ、ｙ）−Ｋ（２，７） ここに、 この相関はほとんど瞬間的に画像処理装置に利用可能である。
従来技術においては、結晶中に基準フーリエ変換画像すなわちテンプレート（ｔ ｅｍｐｌａｔｅ）を記録するために角度多重化（ａｎｇｕｌａｒ　＋ｏｕｌｔｉ ｐｌｅｘｉｎｇ）などの従来技術を用いていた。コーリレタ用の逆伝達の直交デ ータ記録の波長多重化技法（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ　 ｓｃｈｅｍｅ）を用いることにより、より高い解像度のテンプレートをより少な いクロストークで結晶中に記録することができる。更に、波長スキャニングは、 角度多重化技法と異なり、出力信号ビームが全て同方向であり、角運動またはビ ームポジショニング（ｂｅａｍ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を必要とすることな く検知器アレイに向けることができるので、システムががなり簡！ｐ、１こなる 。
狭いライン幅のフィルタ この発明による装置のクラスの異なる例として、直交データ記録技法で記録され たホログラムの波長選択特徴が、太陽天文学、文光学、およびレーザー波長制御 などの各種用途に狭いライン幅のフィルタを提供するために用いられる。有効フ ィルタ要素は単に所望の波長における単一の高効率の逆伝達ホログラムを含む光 屈折性結晶である。このホログラムは、格子を永久的に維持するため、先に述べ た技法を用いて定着および現像をすることが望ましい。ただし、短期間の操作の みが係わる場合には、準安定な画像を用いて満足すべき結果が得られている。
厚さ２ｍｍの十ログラフイック格子（ｈｏｒｏｇｒａｐｈｉｃ　ｇｒａｔｉｎｇ ）の最大値の２分の１における全幅（ＦＷＨＭ）の測定値は、０．２オングスト ロ一ム未満であった。以下に述べるように、異なる諸口的のために画像は平面状 あるいは曲面状であり得るが、格子は波長制御レーザで書かれることが好ましい 。光屈折性材料としてＬ　＋　Ｎ　ｂ　Ｏｓを用いたホログラフィック格子に関 する反射（屈折）効率の実測値が約５０％で、この技法を用いたフィルタの効率 は（天文学研究に用いられるリョト（Ｌｙｏｔ）フィルタのような）現在の技術 のそれにほぼ匹敵する。更に、同じ結晶中に追加のホログラムを記録することに より、これらのホログラフィックフィルタは、それぞれ予め定められた反射の方 向を有する同じ結晶内の複数の波長をサポートする能力を有するが、これは従来 技術のフィルタにはなかった特徴である。
図２０及び図２１はこの発明によるホログラフィック・フィルタと現在のフィル タ技術のベストを代表する高価な（約１０万ドル）のリョト（Ｌｙｏｔ）フィル タとのスペクトラム応答（ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の比較である 。両フィルタともそれらの中心波長が６５６２．８オングストロームでＨα水素 輝線（ｈｙｄｒｏｇｅｎ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　１ｉｎｅ）にある（空気中　−真 空中６５６４．６オングストローム）。偏光（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ　ｌｉｇｈｔ ）を用いると、十ログラフイック・フィルタのスルーブツト（ｔｈｒｏｕｇｈｐ ｕｔ）　（ビームスプリッタ、吸収、散乱、その他のロスの後、観察者への入射 光のパーセンテージ）は９％であり、これは（ストレート伝達装置（ｓｔｒａｉ ｇｈｔ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ）である）リョトフィルタの １１．６％のスルーブツトに匹敵する。最高レベルの半分である、ピークから一 ３ｄＢにおいて、リョトフィルタおよび十ログラフイック・フィルタの各バンド 幅はそれぞれ０．４５オングストロームおよび０．３２オングストロームであり 、−１５ｄＢにおけるバンド幅はそれぞれ、０．７７オングストロームおよび０ ．７０オングストロームである。更に、ホログラフィック・フィルタはピークの 近傍におけるサイドローブ減衰（ｓｉｄｅｌｏｂｅ　ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ） かりョトフィルタより大きい。
体積ホログラフィック・フィルタ格子（ｖｏｌｕ＋１１ｅ　ｈｏｒｏｇｒａｐｈ ｉｃ　ｆｉｌｔｅｒ　ｇｒａｔｉｎｇ）を用いた典型的な高効率フィルターシス テムを図２２に示す。ここでは、望遠鏡またはその他の光学システムからの入力 光（ｉｎｐｕｔ　ｌｉｇｈｔ）は、（約１０ないし２０オングストロームのバン ドパス（ｂａｎｄｐａｓｓ）　）のコントラスト改善用のオプショナル・フィル タ８５、偏光板（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）　８６、およびビームスプリッタ８８を 通過する。光路（ｂｅａｍ　ｐａｔｈ）の終端においては、選ばれた波長の光が 狭いバンド幅のホログラフィックフィルタ９０で反射されるが、これも所望の波 長において記録されたホログラフィック反射格子（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｇｒ ａｔｉｎｇ）を有する光屈折性結晶（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｃｒｙ ｓｔａｌ）である。反射損失を低減してＳ／Ｎ比を改善するため、結晶９０には 反射防止コーティングを施すことが望ましい。
更に鏡面反射ノイズを低減するため、格子を書くとき、それらが結晶９０の表面 に対して傾斜するよう、結晶９０は軸に対して傾けである。次に結晶９０は、表 面は傾いているが格子面は入射光に直角になるよう、ハウジング１００内に取り つける。この方向付けは鏡面反射を軸から外れた方向に、隣接するビームトラッ プ（ｂｅａｍ　ｔｒａｐ）　９２に向ける。更に、透過光を吸収するためにビー ムトラップ９４をホログラフィック・フィルタ９０の後ろ側に、ビームスプリッ タ８８に入射し反射された光を吸収するために、それに隣接して第３のビームト ラップ９５を配置する。これらのビームトラップ９２．９４．９５は不要な光を 吸収し最小の散乱でＳ／Ｎ比および反射される画像に対するコントラストを改善 する。結晶９０は傾斜調節装［９７に取付けられ、それによってブラッグ（Ｂｒ ａｇｇ）合致条件を変更することによりフィルタの中心波長を微調節するための わずかな角度変更を行う。偏光板８６は、傾斜した（単一軸の）結晶が現在２個 のパスバンドを有するので、格子からの反射が確実に１個だけになるようにして いる。反射された信号は、ビームスプリッタ８８により観測者または５１測器へ と導出される。結晶９０の傾斜調節に加えて、電熱装置などの温度制御装置によ る調整能力（ｔｕｎｉｎｇ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）もある。フィルタの波長選 択性が極めて狭いので、所望の波長からのドリフティングオフ（ずれ）　（ｄｒ ｉｆｔｉｎｇ　ｏｆｆ）を避けるため、温度制御は高精度適用をもって用いられ る。諸要素は適当なハウジング１００によって周囲の光から遮断される。
フィルタの視野（ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｖｉｅｗ）は、定数λを持つフィルタ反射 率のＦＷＩＩＭ（最大値の２分の１における全幅）に相当する角度範囲として定 義される。これは下記の条件によって定義される。
ここに、Ｌは結晶の厚さ、λは波長、ｎｏは結晶のバルク屈折率（ｂｕｌｋ　１ ｎｄｅｘ　ｏｆｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）　、θは入射光の方向と結晶内側で測定 した結晶面との間の角度、２△θは視野（全角ｆｕｌｌ　ａｎｇｌｅ）である。
θ＝π／２に関してはΔθが最大であり、これは逆伝達構成であることに注意さ れたい。この場合には、λ＝６５６ｎｍおよびＬ＝２ｍｍ、すなわち約３°の全 角（ｆｕｌｌ　ａｎｇｌｅ）に関して八〇＝（ｎｏ／Ｉ−λ）””＝０．０２７ ５ラジアンである。軸から１°外れると、この視野は１．７°に減少する。もし 視野を犠牲にしてもよければ、ホログラフィック格子は、ビームスプリッタを不 要にするため、わずかに軸から外れた反射に関して書くことができるが、（望遠 鏡を用いるなどの）観測用には通常は可能な限り広い視野が望ましく、これには 軸上反射（ｏｎ−ａｘｉｓ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が必要であり、Ｒ，てスル ーブノ；・強度（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ　１ｎｔｅｎｓｉｔｙ）の損失にもかか わらずビームスプリッタの使用が必要である。
これらのフィルタはＬＴＤΔＲ１発光および吸収分光学（ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａ ｎｄ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　５ｐｅｃｔｒｏｏｘｔｒｙ）ノイズフィルタリン グ（ｎｏｉｓｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）　、リモート・センシング（ｒｅｎ＋ｏ ｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ）など、サブ・オングストロームの解像度が必要な多くの 分野での適用可能性がかなりある。
これらのフィルタのひとつの具体的な応用例としては太陽天文学（ｓｏｌａｒ　 ａｓｔｒｏｎｏｍｙ）におけるものがあり、この場合、前記の６５６２．８オン グストローム（空気中）のＨα水素線が天文学者たちの大きな関心の的である数 個の太陽吸収線のうちのひとつである。図２２のフィルターシステムは、１１α 波長用のホログラフィック格子付きで、この目的のために太陽望遠鏡に取り付け て、リアルタイムで太陽面爆発（ｓｏｌａｒ　ｆｌａｒｅ）および紅炎（ｐｒｏ ｍｉｎｅｎｃｅ）を見るものである。
この用途においては、プレフィルタ（ｐｒｅｆｉｌｔｅｒ）　８５がバンド外（ ｏｕｔ　ｏｆ　ｂａ＋ｘｌ）の過剰な太陽放射を減衰させる役目をする。逆伝達 構成のＨα波長におけるホログラフィック格子の視野は約３°であり、太陽の視 直径（ｆｕｌｌ　５ｏｌａｒ　ｄｉｓｋ）の円弧０．　６°よりはるかに大きい 。
球形の空間的に変調されていない物体ビームおよび参照ビームによってホログラ フィック格子を書き、結晶中にカーブした格子を作ることにより、結果を改良す ることができる。これらのフィルタは、図２３の光学的構成で作られ、ニオブ酸 リチウムの結晶１０″は２個の集光レンズ１０２．１０３からの所望の波長の逆 伝達球形波によって露光される。コヒーレント源としては、ＤｃＭスペシャル色 素（ｓｐｅｃｉａｌ　ｄｙｅ）を作動（ｒｕｎｎｉｎｇ）させる波長安定化色素 レーザ１０５が用いられる。集光レンズ１０２．１０３は同一のもので、それら の焦点は一致している。ビームエクスパンダ１０９に続くビームスプリッタ１０ ７は、結晶１０”に対して逆伝達関係にある鏡１１１．１１２からの２個のコリ メートされた（ＣＯｌｌｉｍａｔｅｄ）反射光の光路長を等しくする。両レンズ １０２．１０３のｆ数は使用する望遠鏡のｆ数に合致させてあり、物体光の波面 （ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）は収斂球状波面であり、参照先の波面は同じ光線の波面 に沿って発散し、参照先の波面は同じ光線の光路に沿って発散する。より大きな 結晶もそれに応じたより長い露光時間またはより高いレーザーパワー要件で原理 的には使用可能であるが、ニオブ酸リチウムのディスクの直径は最高３５ｍｍが 普通である。格子の永久記憶のためには上記の技法を用いて結晶を定着および現 像する。
平面格子（ｐｌａｎａｒ　ｇｒａｔｉｎｇｓ）においては、鏡面反射軸を外らす ために、結晶をわずかに傾斜させて原格子（ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｇｒａｔｉｎｇ ｓ）を書くが、これは結晶の表面全体にわたる光路長の差によるわずかな焦点誤 差を発生する。更に、格子に対して垂直な入射光線によって最大の視野が得られ るが、これは望遠鏡のｆ数に合致させた曲面格子（ｃｕｒｖｅｄ　ｇｒａｔｉｎ ｇｓ）によって確保される。更に、望遠鏡の口径（ａｐｅｒｔｕｒｅ）が大きい と、軸から外れた放射がひとつの異なる波長にブラッグ合致させられる（Ｂｒａ ｇｇ　ｍａｔｃｈｅｄ）ので、（平面格子フィルタについて）フィルタのレスポ ンスを広げる傾向がある。これはこのことは、使用可能な最大口径（すなわち最 小【数）に制限を加える。（ｆ数は焦点距離を口径で除した商として定義される 。）曲面格子は反射された信号を結晶全体にわたって同一点に再び焦点を結ばせ ることにより、フィルターシステムの傾斜不変性（ｔｉｌｔ　１ｎｖａｒｉａｎ ｃｅ）を改善し、そのことによって波長の広がりおよび焦点誤差が最小になる。
格子の曲率（ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）は望遠鏡の任意のｆ数に合わせることができ るが、平面格子は入射光の波面が平面波で近似できる大きなｆ数に限定される。
これはソーラーフィルタにおける新規な特徴である。
このフィルタには単純性のほかに多くの利点がある。パスバンド（ｐａｓｓｂａ ｎｄ）の減少に伴って、結晶の厚さを増加させることにより、反射係数（ｒｅｆ ｌｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を増加させることができるが、この 厚さの増加は波長より少なくとも２桁大きくすべきである。約３″の視野は太陽 の角度０．６＠よりかなり大きい。ここに述べた処理手順により、フィルタを通 過した画像は（ｆｉｌｔｅｒｅｄ　ｉｍｇｅ）、ホログラム中のノーマル化され た（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）屈折率変動指数（ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒｅｆｒａｃ ｔｉｏｎ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ）が約１０−ｓであっても、高い効率を有する。
望遠鏡１２２とともに用いた曲面格子フィルターシステムを、図２４に示す。
ホログラフィック争フィルタ１２６内の（図示の例では１］α波長における）ホ ログラフィック格子１２４は、熱電ベルチェ（Ｐｅｒｔｉｅｒ）装置ｔ！ｆ１２ ８によって温度調節することにより微調整される。格子１２４のｆ数は、望遠鏡 １２２のそれに合致させる。プレフィルタ１３０が偏光板１３２の前に置かれ、 偏光板１３２は、鏡面反射を軸から外らすためにフィルタ１２６を傾斜させたと き格子１２４のブラッグ条件に対する単一ユニーク解（ｓｉｎｇｌｅ　ｕｎｉｑ ｕｅ　５ｏｌｕｔｉｏｎ）を維持するために用いられる。偏光の方向は格子の回 転軸に平行である。その他のソーラー線、例えばＣａ（空気中で３９３３．７オ ングストローム）、およびＨｅ　（５８７６オングストローム）は、ホログラフ ィック要素を異なる波長において書かれたものと取り替えることによって調査す ることができる。また、関心の対象である波長がプレフィルタに含まれていれば 、同じ結晶内に数個の波長を記録したひとつのフィルタを作ることも可能である 。
望遠鏡内に取り付けたこのホログラフィックＨαフィルタで観測した太陽の画像 のコントラストおよび解像度は、シフトやその他の高価な現在最新技術のフィル タよりはるかに優れている。更に、現在利用可能なフィルタでは実現できないマ ルチラインおよび軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）反射能力を有している。
ホログラフィック光学素子 ホログラフィックフィルタに用いられるもうひとつの技術の応用は、ホログラフ ィック光学要素の形成、すなわち結晶中に収斂または発散反射鏡、または任意の 必要なトランスファー機能を貯蔵することである。これらのホログラフィック要 素はホログラムを書くために用いられる特定の波長（複数）のみについて反射し 、他の全ての波長の放射を通過させる。
ホログラフィック反射鏡は、前記サンプルにおける曲面格子フィルタと同様な方 法で作成される。所望の入射および反射波面はホログラムの書き込みにおいて物 体ビームおよび参照ビームとして用いられる。曲面格子Ｈαフィルタに関して提 示された最も簡単な例においては、入射（参照）波面は発散球状波で、反射（物 体）波面は収斂球状波であって、入射波面を収縮させた。その例においては、必 要な波面を発生させるために２個のレンズを用いた。一般的に、ホログラフィッ ク格子を貯蔵するための適当な入射および反射波面を用いることにより任意の波 面移送機能（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を貯 蔵することができる。視野を犠牲にすれば、軸外（すなわち非逆伝達）書込ビー ムを用いることができる。
それぞれ独自の焦点距離およびビーム方位を有する複数の波長を、同一の結晶内 に記録することができる。たとえば、読出レーザをコンパクトディスクプレーヤ 内に向けるために用いることができる、波長依存焦点距離ホログラフィック光学 要素１４０は、図２５に示すアッセンブリを用いて書くことができる。要素１４ ０が入射平面波を反射し、それを焦点に収斂させるように、ひとつの平面参照波 と、収斂および逆伝達球面波を用いる。波長制御コヒーレント光源１４２からの 光はビームスプリッタ１４４により２個の平面波に分割され、ひとつは参照光で あって、連続した反射鏡１４６．１４７．１４８によって向きを変えられて要素 １４０の一方の側から入射する。他の光はレンズ１５０を通して物体光となり、 逆伝播側から要素１４０に当たる。平面状および球状波は、レンズ１５０の各位 置に関して予め定められたポイントに焦点を結ぶ反射画像を生じる。異なる波長 の各格子の焦点距離は、レンズ１５０を変換ステージ（移動台）１５２に取り付 け、それを、波長を段階的に変化させるコントローラ１５４の制御のもとて各波 長ごとに小さな増分で動かしてシフトする。このように、ホログラフィック要素 １４０は、レンズ１５０の光軸に沿つてそれぞれ特定の波長を有する一連（ｐｒ ｏｇｒｅｓｓｉｏｎ）の用意を有するひとつの反射鏡で構成する。ホログラフィ ックパターンは前記のように定着および現像する。
図２６に示す読み出し操作においては、要素すなわち結晶１４０は、調整可能な 波長の光源（ｔｕｎａｂｌｅ　ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　５ｏｕｒｃｅ）　１５８ によりビームスプリッタ１５６を通して照射され、この光源は例えば波長制御装 置１６０によって決まる駆動電流に波長が依存するレーザーダイオードとするこ とができる。結晶１４０は、予め定められた焦点（複数）の内のひとつに焦点を 結ぶように信号を反射する。
このように、このシステムは可動部分なしで電子工学的に制御変更可能な焦点距 離を有する光源を提供する。これはコンパクトディスクプレーヤの焦点サーボメ カニズムなどの用途に有用である。
この発明によるポログラフィック光学要素は、もし望むならば、ホログラムの厚 さに依存するが、１オングストロ一ム未満の極めて狭いバンド（帯域）の波長の みを反射する、きオ〕めで波長選択的である。以上述べたように、そのようなシ ステムは収斂球面波の発生に限られず、貯蔵中、任意の波面でエンコードされる ことができる。この応用を前記の狭帯域フィルタ（ｎａｒｒｏｗ　ｂａｎｄ　ｆ ｉｌｔｅｒ）と組み合わせることにより、周波数選択的ホログラフィック光学要 素を望遠鏡内の諸要素のひとつとして用いることができ、天文学、リモートセン シングその他の用途のための完全内蔵式狭域観測システムとなる。そのようなシ ステムの一例を図２７に示す。これはカセグレン（Ｃａｓｓｅｇｒａｉｎ）式望 遠鏡内の第２反射鏡を、狭い波長レスポンスを有するホログラフィック反射鏡に 取り替えたものである。第１反射鏡１６７から反射した光はともにホログラフィ ック・セコンダリ（ホログラム２次鏡）　（ｈｏｒｏｇｒａｐｈｉｃ　５ｅｃｏ ｎｄａｒｙ）によって画像平面（ｉｍａｇｅ　ｐｌａｎｅ）にフィルタを通して 反射される。この方法はまた、先に述べたホログラフィックフィルタの例におい てビームスプリッタを不要にし、スルーブツトを約４倍増加させる。
精密周波数レーザ この実施例においては、レーザの出力波長をパッシブに制御しロックするために 狭いライン幅のホログラフィック反射鏡を用いる。そのようなレーザは、精密波 長源を必要とする分光学、テレコミュニケーション、その他の用途に有用であろ う。（ファプリーベローＦａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）レーザ１７０の一般的概要を 図２８に示す。レーザー増幅媒体１７２を外部源１７４でポンプし、十分な励起 状態とゲインを作り出す。全反射鏡１７６と部分反射周波数選択的ホログラフィ ック出力カブラ１７８との間のキャビティ内のオプティカルフィードバックが、 励起された原子の刺激された放出を誘発し、その結果コヒーレントレーザ出力が 発生し、それを出力カブラ１７８から放出する。周波数選択的ホログラムを内蔵 した周波数選択的出力カブラ１７８を用いて増幅媒体のゲインスペクトル全体に わたって出力の波長を精密にセットする。
多くの用途において、極めて狭いレーザ波長公差が必要である。大多数の半導体 レーザの幅広いゲイン曲線は結果的にレーザの作動波長を広範囲にし、温度また は電流変動（レーザのモジュレーション等が原因）が出力波長を変化させる。
現在の技術はエタロン、高Ｑキャビティ、および周波数選択的格子の使用を含み 、レーザのライン幅を狭くし、その出力を正確な波長にロックする。今日用いら れているこれらのシステムの大多数には、複雑さ、低い信頼性、または高いコス トといった欠点がある。
ホログラフィック反射鏡の周波数選択的特性を用いて、出力反射鏡の内のひとっ をホログラフィック要素１７８で置き換えることにより、レーザの波長を確定お よび安定化させる。十ログラフイック要素の波長は所望の点にセットすることが でき、そうするとホログラフィック要素はその狭いバンド幅内においてのみ反射 およびレーザ発光（ｌａｓｉｎｇ）を行う。従って、十ログラフイック要素は、 レーザ発光に必要な反射および伝達機能を提供し、反射鏡および波長確定装置の 両方の役割を果たす。この装置の波長精度および公差は現在の技術で達成可能な ものよりかなり狭い。更に、この装置には可動部分がないので簡単である。
いくつかのレーザに関するホログラフィック反射鏡の他の利点は、アラインメン トの要件が少ないことである。標準反射鏡を有する従来のレーザにおいては、キ ャビティを画成するために各反射鏡を正確に互いに直角に整列させる必要があっ た。ホログラフィック反射鏡では、増幅媒体および光屈折性結晶を含むシステム は組み立てられ、書き込みビーム（ｗｒｉｔｉｎｇ　ｂｅａｍｓ）はキャビティ に沿って必要な方向に向けられ、光屈折性結晶内に反射格子を書き込み、キャビ ティを完全に画成する。
ホログラフィック的に結合された前記レーザの延長（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）は完 全に内蔵された一部レーザ１８０であり、光屈折性反射格子を有する。図２９に 示した装置は、ＦｅをドープされたＬｉＮｂ０．のような光屈折性結晶１８２と 逆伝達反射モード格子１９４が長手方向に延在している、分配（ｄｉｓｔｒｉｂ ｕｔｅｄ）フィードバックレーザである。更に、ホスト（ｈｏｓｔ）光屈折性材 料１８２がアクティブなレーザー増幅媒体になるとともに光照射１８６によって ポンプされた（ｐｕＩＩＩＰｅｄ）ときレーザを発生するように、エルビウム（ ｅｒｂｉｕｍ、　Ｅｒ）またはネオジウム（ｎｅｏｄｉｕｍ、Ｎｄ）などの物質 でドープされる。同一のパッケージにおいて、更にひとつのドーパント、例えば ＭｇＯを加えることにより、キャビティ内周波数の倍増（ｉｎｔｒａｃａｖＨｙ 　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｕｂｌｉｎｇ）を行うことができる。
波長分割多重化 将来最も有望なテレコミュニケーション技術のひとつは波長分割多重化、すなわ ち単一の光フアイバ中を多数の近接して間隔をあけた波長チャネルを用いる光フ ァイバを介して情報を伝達することである。しかしこの方法は、十分な安定性と 選択性をもって種々の波長チャネルを結合（マルチプレックス）および分離（デ マルチブレックス）できる適当なフィルタリング・システムの欠如が足かせにな っている。現在の技術を用いると、１本の光ファイバでは約２ｎｍ／チャネルの 波長分離で最大約１５チヤネルの波長マルチプレクシングがこれまでに成功して いる。体積ホログラフィック反射格子がこのマルチブレクシング／デマルチブレ クシングの問題にひとつの新しい回答を提供している。
異なる波長の一連の反射モードホログラムが、ＬｉＮｂＯ３などの光屈折性結晶 内で書き込み、定着、現像される。図３０に概略を示すように、異なる波長のホ ログラム１９２ａ、１９２ｂ等はそれぞれ波長λ１．λＩｔ　＋　＋　−λ、で 異なる位置に、または異なる角度で記録される。簡単のため、光源やその他の装 置は図示から省略しであることに注意されたい。反射格子１９２ａ、１９２ｂ等 は結晶１９０内で反射光がコーリニアで（同一線上に）あるように書き込まれる 。これらの波長λ３．λ＊＋　−、＋　Ｌで作動する多数の独立して変調された レーザによってインプット（複数）が入力されると、これら全てのインプット信 号は結合され、すなわちマルチブレクスされて複数波長コーリニア・ビームとな り、ファイバーカブラ１９４によって光ファイバへ導かれる。この発明の能力を 利用して波長バンドを極めて近接して間隔をあけるため、例えば前記２オングス トロームのホログラフィック反射鏡半導体レーザのような正確な光源が有利に用 いられる。
受信側（ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｅｎｄ）においては、もうひとつのファイバーカブ ラ１９６が、スペース的に分配されたホログラフィック格子２００ａ、２００ｂ 等を有するが逆に種々の波長成分を分離（デマルチプレクシング）する同様な結 晶１９８へと光を導く。波長λ１．λ＊＋、−０Ｋに対応する個々の反射モード 格子を用いてそれぞれの信号を軸から外らして反射し各出力ポートに導く。ホロ グラフィック格子は０．　５オングストロームのオーダのバンド幅を有するので 、わずか数オングストロームだけ離れた個々の信号を解読（ｒｅｓｏｌｖｅ）す ることができる。このことにより、光ファイバのパスバンド内の情報伝送容量を 非常に大きくし、１本のファイバで数百あるいは数千の光チャネルのサポートを 可能にする。
図３１に異波長分割マルチブレクシング技法を示す。マルチプレクサ側では各波 長ごとに異なる反射方向をもって波長多重化平面ホログラムが光屈折性結晶２０ ２内に書き込まれる。コリメーティング傾斜係数（ｇｒａｄｉｅｎｔ　１ｎｄｅ ｘ）　（ＧＲＩＮ）レンズ２０５を介して結合された、前記のような精密周波数 レーザ２０４によって、各異波長モード信号が供給される。すべてのレーザは、 個々に適当な方向付けをもって光屈折性結晶マルチプレクサ２０２に向くよう、 フレームに取り付ける。反射された多波長光はＧＲＩＮレンズ２０７によって単 一光ファイバリンク２０８へと向けられる。
受信機（ｒｅｃｅｉｖｅｒ）においては、もうひとつのＧＲＩＮレンズを用いて ファイバ２０８からの出力信号をコリメートし、それをもうひとつの光屈折性結 晶２１４に向けるが、これは反射された各信号をそれぞれのダイオード２１６に 曲面格子を用いて書き込まれること以外はマルチプレクサと同じである。フォト ダイオードは、小さくて低価格であって、シングルウェハ上にまたは所望の任意 の構造に大量生産できる簡単な標準化されたアレーである。
その他の応用 以上に述べた光屈折性フィルタおよび反射鏡の特定の例の各種変形は、他の各種 新規システムや用途において中心的特徴的役割を果たすことができる。直交デー タ記録装置は平行アドレス可能性（ｐａｒａｌｌｅｌ　ａｄｄｒｅｓｓａｂｉｌ ｉｔｙ）を有する大容量ディジタル・メモリーシステムの一部として用いること ができる。ホログラムの形のディジタルデータを直交データ記録技法を用いて光 屈折性結晶中に記録し、種々の波長にわたってスキャンして読み出すことができ る。更に、既存の（ａｖａＬｌａｂｌｅ）空間光モジュレータ（ｓｐａｔｉａｌ 　ｏｐｔｉｃａｌ　ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）の比較的限られた解像度によって課 せられる制限も、結晶の全面積にわたって複数の小表面積ホログラムを記録する ことによって克服できる。このようにして、このシステムは現在利用可能な空間 光モジュレータの限られた解像度によって制約されない。同様に、現在最先端レ ベルの（ｃｕｒｒｅｎｔ　５ｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｒｔ）範囲内の検知器 アレーを合理的なコストで用いることができる。このように、多数の技法が複数 の画像を異なった段階的増加エリア（ａｔ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　１ｎ ｃｒｅ＋ｅｅｎｔａｌ　ａｒｅａｓ）で読み出すことができる。選ばれた範囲内 での波長調整能力は必要であろうが、記憶容量を十分に活用するために、単一光 源または複数光源のアレー（ａｒｒａｙ）を用いることができる。記録された画 像を一方とし、光源および検知器アレーを他方とする相対的運動は、光線偏向シ ステム（ｂｅａ＋ｓ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ）による結晶の平行 移動または光源および検知器の平行移動で、他にアプローチは種々あるが、行う ことができる。スペース的に１００個にマルチブレクスした画像を結晶の約１０ ｍ２の中に貯蔵することができるが、この場合必要な、画像間のスペーシング（ 間隔）すなわちガートバンド（ｇｕａｒｄ　ｂａｎｄ）は、体積結晶（ｖｏｌｕ ｅｅｔｒｉｃ　ｃｒｙｓｔａｌ）中の回折（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）による画 像の広がりを見込んだ（ａｌｌｏｗ）量のみでよい。
この大容量データ記録の娯楽（エンターティメント）関係の記録のための利点は 、当業者には自明であろう。そのようなレコーディングはシリアルに（ｓｅｒｉ ａｌｌｙ）に読み出され、データの圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）および解凍 （ｄｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）技法によって容量を拡大できるので、片面２〜 ３ｃｍの結晶が数時間の高精細度（ｈｆｇｈ　ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）テレビジ ョンの再生用に比較的低価格の読み出しシステムとともに記憶要素の役目を果た すことができる。特定の波長で読み出された各画像は、例えば２個のバッファの 内のひとつにダンプすることができ、他方はリアルタイムでのディスプレイ用に 読み出すことができる。この例では、各画像あたり１００個の増分エリア（ｉｎ ｃｒｅ＋ｏｅｎｔａｌ　ａｒｅａｓ）で１０００個のホログラフィック画像を想 定しており、それぞれ１０’ビツトのデータを含み、データを１０＝１の比に圧 縮し、ビットレートは毎秒１０＠である。
前に述べた、主要記憶要素（ｋｅｙ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｅｌｅｌｌｌｅｎｔ）と してフーリエ変換ホログラムの直交データ記憶を用いるコーリレータ・システム （ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ　５ｙｓｔｅ＋＊）は、入力画像を記録された画像「テ ンプレート」と比較し、記録されたテンプレートとの類似度をコーリレーション 操作によって評価するための、自動標的（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔａｒｇｅｔ） または物体認識システムの一部として用いることができる。そのようなシステム の用途としては更に、欠陥検知（半導体デバイス製造など）、面積測量（ａｒｅ ａ　５ｕｒｖｅｙ）　、およびパターン認識がある。
体積ホログラムから製作される狭いライン幅のフィルタは、チューニング能力を 有し、新世代の分光計、レーザースペクトル分析器、イメージング分光計、材っ ての重要な要素である。これらのフィルタの格子のチューニング特性は、入射角 、温度、または結晶全体にかかる電圧を変えることによって調節する。狭い間隔 の波長チャネルを有する多波長源（ｏ＋ｕｌｔｉ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　５ｏ ｕｒｃｅ）のある特定の波長は、体積ホログラフィックフィルタと従来の検知器 を用いて選択することができる。このフィルタはまた、狭いバンド幅の光を選択 または排斥（ｒｅｊｅｃｔ）するため、例えばＬ　Ｉ　Ｄ　Ａ　Ｒ（Ｌａｓｅｒ 　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｎｇｉｎｇ）　、ラマン（Ｒａｍａｎ）分 光学、センサー保護、光通信デクリブジョン（ｄｅｃｒｙｐｔｉｏｎ）　、およ びノイズフィルタリング（ｎｏｉｓｅ　ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）に用いられる。レ ーザーダイオードなどの光源の波長シフトの分析、あるいは分光計内の輝線の特 性調査のため、波長をわずかにオフセットさせた複数フィルタを単一体積中に書 き込むことができる。これらのフィルタは、比較的低価格のファプリーベロー（ Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）レーザーダイオードの出力波長を固定された波長にロ ックするためにも用いることができ、この性能に匹敵するのは更に高価な分配フ ィードバック（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザのみである 。
書き込みの際用いられる予め定められた波長および波面パターンでのみ反射する ホログラフィック反射鏡は、周波数選択的光学要素またはカブラに用いることが できる。そのようなコンポーネントを出力カブラとして用いたレーザについては 先に述べた。普通の半導体ダイオードレーザを、狭いバンド幅のホログラフィッ ク反射鏡によって画成される外部キャビティに結合することによって、高品質の 光源に変換することができる。ホログラフィック反射鏡はまた、ホログラフィッ ク反射格子を書き込むために、所望の光路内のキャビティに外部レーザからの光 を通過させることにより制作後に反射鏡のアラインメントが確定（ｄｅｆｉｎｅ ）されるレーザを構成するために、用いることができる。この能力を利用するこ とのできるレーザ装置の一例は、リングレーザ−・ジャイロスコープまたはレー ザー干渉計である。
波長マルチブレクシングおよびデマルチブレクシングシステムの概念は、現在の システムより優れているチャネル・ローディングおよびＳ／Ｎ比特性を持った新 しいコンピュータおよび通信システムにとって中心的なものである。ディジタル ケーブルＴＶにおいては、数百の波長チャネルを単一のファイバで搬送すること ができ、引き続き調整可能な狭いライン幅の（サブオングストローム解像度）ホ ログラフィック・フィルタを用いて選択することができる。ローカルエリアまた はメトロポリタンエリアネットワークにおいては、これらのホログラフィックフ ィルタは、光ファイバおよび増幅器のトランスミッションバンドをもった数百の 波長チャネルをもった真の波長分割マルチプレクシングを可能にする。海底また は長距離地上光フアイバーリンクにおいては、この発明に述べた波長分割マルチ ブレクシング方法を用いて既存のシステムに更にチャネル容量を追加し、現在の 容量を１０倍以上に増やすことができる。この技術を用いて、やはり波長マルチ プレクスされたデータチャネルをもった光コンピユータ通信バスも制作すること ができる。
光屈折性結晶内に書き込まれた準安定ホログラフィック画像は、外部光および読 み出し照明への露光により、温度および光強度に関連して単調な変化態様で時間 とともに減退するが、有用である。ホログラムを発生するのに必要な光波エネル ギ（ｗａｖｅ　ｅｎｒｇｙ）は５００Ｊ／ｃｍ”のオーダーであり、それによる 結果としての回折効率は、定着や現像による減衰がないので、ひとつのピークに ある。比較すると、読み出し光エネルギは０．０１ないし１００Ｗ／ｃｍ”の範 囲であり、期間は短くてよく、その結果、ホログラムの回折効率は各読み出しご とにほんのわずか（４ｒｇｃｉｉｏｎａｌｌｙ　何分の１かカリ減少する。従っ て、任意の（ａ　ｇｉｖｅｎ）結晶を選ばれた波長でホログラフィックフィルタ として加工（ｐｒｅｐａｒｅ）　Ｌ、多数回使用し、また異なる波長でホログラ フィックフィルタとして再書き込みすることができる。データ記録のためのリフ レッシュ操作などにおいて、準安定ホログラムを強化または改訂すべきときは、 読み出し能力だけでなく記録能力も必要である。しかし、ホログラムを改訂する のには、読み出し後に回折した強度を単に快復するだけよりも大きな照明エネル ギが必要である。
以上数多くの変形や方法を述べたが、この発明はそれらに限定されるものではな く、添付の請求項の範囲内の全ての諸形態（ｆｏｒａｙｓ）および諸具体例（ｅ ｘｅ＋ｏｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）にわたるものである。
ＦＩＧ、ＩＡ 記録 ＦＩＧ、旧 読出し ＦＩＧ、　３ 伝導帯 ＦＩＧ、　６Ａ ＦＩＧ、６Ｂ　。
（日ρ）ＩＨｊＪＩ百′纏財 ＦＩＧ、　２２ ＦＩＧ、　２３ ＦＩＧ、２５ ＦＩＧ、２６ 閥 ＦＩＧ、２８ ＦＩＧ、２９ ＦＩＧ、３０ 補正書の写しく翻訳文）提出書 １　特許出願の表示 ＰＣＴ／ＵＳ９２１０６０８０ ２　発明の名称 光屈折性システムおよび方法 ３　特許出願人 住所　アメリカ合衆国、カリフォルニア州　９０４０４゜サンタ　モニ力、ナイ ンティーンス　ストリート　１６５３名称　アキュウェーブ　コーポレーション 国籍　アメリカ合衆国 ４　代理人 住所　〒５６４　大阪府吹田市江坂町１丁目２３番２０号１９９３年８月３１日 （平成５年８月３１日）６　添付書類の目録 （１）補正書の翻訳文　１通 （２）補正部分を明らかにする上申書　１通請求Ω範凹 １、光屈折性媒体（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｅｅｄｉｕ＋＋＋）にホ ログラムを記憶させる方法であって、以下のステップを備えたちの：前記媒体内 に互いに非調和の（ｎｏｎ−ｈａｒ＋ｅｏｎｉｃａｌｌｙ）異なる波長によって 、異なる拡散電荷反射ホログラム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ 　ｃｈａｒｇｅ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）を複数個生成し 、前記ホログラムは、反対方向への物体及び参照波面によって生成され； 前記ホログラムを前記媒体中の光学的には感知できない空間的な屈折率の変化パ ターンに変換する。
２、請求項１の方法において、さらに前記ホログラムを固定する前記ステップを 備えており、これにより前記ホログラムは、大気温度（周囲温度）　（ａａ＋ｂ ｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）において、５０年を超える半減期を有して おり、１ｃ＋１１−’よりも大きい結合係数（ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｃｏｅｆｆｉ ｃｉｅｎｔ）にＦ１□。を有していることを特徴としている。
３、請求項２の方法において、前記媒体は波長分離（ｗａｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ　 ５ｅｐｅｒａｒｉｏｎ）と反比例する厚み寸法を有しており、前記ホログラムは 厚み寸法が実体的に平均的な媒体中に物体及び参照ビームを反対方向に伝達する （ｃｏｕｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）ことにより生成されることを特徴とす るもの。
４、請求項３の方法において、前記彼方はナノメーターの範囲内にあり、前記イ メージはされに各波長のためにイメージによって、前記媒体上に当る主ビーム（ ｓｕｂｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）を変調することによって生成され、前記媒体は異方 性結晶でありＣ軸を有しており、ビームはＣ軸に対して平行に反対方向に伝達さ れることを特徴とする。
５　請求項４の方法において、拡散電荷反射ホログラムは電気的に短絡されてい る前記媒体の表面によって生成され、前記ホログラムはその後、媒体の表面が電 気的に短絡されている間に拡散電荷のイオン電荷パターンへの一次変換によって 安定させられ、その後、媒体の表面が電気的に開放されている間にイオン電荷パ ターンの現像が行なわれ、外部電界が前記媒体に印加されていることを特徴とす るもの。
６、光屈折性にホログラムを記憶させる方法であって以下のステップを備えたち の： 媒体内の電荷の干渉格子内への移動を効率化するため参照ビーム及び相互作用主 ビーム（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　５ｕｂｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）によって前記媒 体を照射し、参照ビームと物体を第一の周波数にし、 拡散フィールド（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｆｉｅｌｄ）　Ｅ　ｍを限定空間電荷フ ィールド（ｌｉｍｉｔｉｎｇ　５ｐａｃｅ　ｆｉｅｌｄ）　Ｅ　＠とほぼ同じに して上記照射を第一の周波数から互いに異なる周波数のビームにより同じ角度で 連続的に繰り返すことを特徴とするもの。
７、請求項６の方法において、参照ビーム及び主ビームは前記媒体に対して反対 方向に向けられており、前記方法は媒体を熱し、移動電荷を中和することで移動 電荷をイオン変位に変換するステップを含むことを特徴とするものつ８、厚さを 有する光屈折性結晶（ｃｒｙｓｔａｌ）へのホログラム記憶方法であって以下の ステップを備えたちの： 前記結晶に複数のホログラム干渉縞イメージ（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　１ｎｔ ｅｒｆｅｒｅｎｃｓ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎａｇｅｓ）を生成し、各々の干渉縞 は異なった波長を有しており、共通軸（ｃ。
（ト）ｎ　ａｘｉｓ）に対して実質的に平行な干渉縞によって縞（ｆｒｉｎｇｅ ｓ）が定められ、照射エネルギー量は連続的なイメージが生成されるように減少 するように変化する全てのイメージを同時に固定（定着）させ、前記イメージを 同時に現像し、これにより全てのイメージが読み出し時に実質的に等しい回折効 果を持つようにすることを特徴とする特９、請求項８の方法において、照射エネ ルギーを照射継続時間（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｄｕｒａｔｉｏｎ）の短縮 によって変化させることを特徴とするもの。
１０、複数のホログラムイメージを体積を有する（ｖｏｌｕＩＩｅｔｒｉｃ）記 憶物質に記憶する方法であって以 下のステップを備えたもの： イメージ及び第一の波長付近の参照ビームを与えられた軸に沿って、前記物質内 に反大砲高に伝送するよう方向づけ、前記イメージビームは空間的に変調された イメージ情報を供給し、最初の格子は干渉ビームの間隔によって間隔どりされて に８．に７．に、として定義され、 イメージ及び参照ビームを与えられた軸に沿って、前記物質内に第二の波長で反 対方向に伝送することにより、第二の格子を生成し、格子に１．に２．に、の間 隔Δｋを実質的に等間隔とする。
１１、請求項１０の方法において、互いに排他的な（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ）な波 長付近でイメージ及び参照ビームを前記記憶物質内へ与えられた軸に沿って反対 方向に伝達するように方向づけることにより、さらに他の格子を生成するステッ プを含むことを特徴とするもの。
１２、請求項１１の方法において、前記物質は体積を有する光屈折性の元素を有 しており、前記間隔△にが０よりも大きくなるように波長が間隔づけられること を特徴とするもの。
１３、請求項１２の方法において、記録された格子は前記波の方向において前記 元素内で不均等な変調度を有し、前記格子は自己アポダイゼーション（制御）す る（ｓｅｌｆ　ａｐｏｄｉｚｉｎｇ）ことを特徴とするもの。
１４、向上、安定した高回折効果を有するホログラムを光屈折性結晶内に生成す る方法であって、以下のステップを備えたちの；前記結晶を短縮している間に少 なくとも一つの電気的格子を前記結晶内に記憶し； 短縮した結晶中の前記フィールド維持している間に、前記電気的格子をイオン格 子によって補償し、 前記結晶内のｄｃフィールドを大に維持している間に、前記電気的格子を消去す ることを特徴とするもの。
１５、請求項１４の方法において、記録ステップ間にイオンが熱により移動する レベルまで前記結晶を熱し、補償ステップと記録ステップを同時に行なうことを 特徴とするもの。
１６、実質的な永久ホログラム（ｓｕｂｓｔａｎｔＬａｌｌｙ　ｐｅｒｌｌｌａ ｎｅｎｔ　ｈｏｌｏｇｒａｍ）を光屈折性結晶に記録する方法であって、以下の ステップを備えたちの：電気的に短絡させた前記結晶を熱することにより空間電 荷フィールドを中和化しくｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）　；前記結晶が電気 的に短絡されている状態を維持する間に、選択されたパターン中の光を前記クリ スタルに照射することにより準安定な空間（１Ｍ３ｔａｓｔａｂｌｅ）電荷ホロ グラムを生成し； 前記結晶の短絡状態を維持している間に、結晶を熱することにより、生成された 前記準安定な空間電荷ホログラムを拡散イオン空間電荷パターン（ｄｉｓｔｒｉ ｂｕｔｅｄｉｏｎｉｃ　５ｐａｃｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｐａｔｔｅｒｎ）に複製し 、準安定ホログラムを消去して、光学的に読取り可能なイオン空間電荷パターン のみを残すために、結晶の開回路を維持している間に、結晶に対して一様な対し て高強度の電磁波エネルギーを照射する。
１７、請求項１６の方法において、前記結晶は実質的な電界の存在する中で照射 されることを特徴とするもの。
１８、請求項１６の方法において、前記結晶の幾何学的形態及び電界は前記拡散 フィールドが限定イオン空間電荷フィールド（ｌｉｍｉｔｉｎｇ　１ｏｎｉｃ　 ５ｐａｃｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｆｉｅｌｄ）よりも小さく、限定電気空間電荷フィ ールド（ｌｉｍｉｔｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｓｐａｃｅｃｈａｒｇｅ　 ｆｉｅｌｄ）が前記光起電性フィールド（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｆｉｅｌ ｄ）及び前記拡散フィールドの合計よりも小さいことを特徴とするもの。
１９、請求項１８の方法において、前記結晶は熱により移動するイオンが１ｃｍ ８当り１０１フ以上ありかつドーパントは０．０１％を超えるように選択された ものであることを特徴とするもの。
２０、請求項１９の方法において、前記準安定ホログラムは、可干渉性（ｃｏｈ ｅｒｅｎｔ）参照及びイメージビームを前記結晶中に反対方向に伝達することに よって、前記結晶のＣ軸に沿って生成されることを特徴とするもの。
２１、請求項２０の方法において、多重ホログラムは互いにランダムな周期を有 し、わずかずつ異なった周波数の連続した単一周波数ビームを用いることによっ て、生成されることを特徴とするもの。
２２、請求項１６の方法において、準安定電気空間電荷ホログラムの生成ステ・ ノブ及び準安定ホログラムへの複製ステップを順を追って行なうものであること を特徴とするもの。
２３、請求項１６の方法において、前記生成ステップと準安定ホログラムの複製 ステップを同時に行なうことを特徴とするもの。
２４　請求項２１の方法において、前記単一周波数ビームのバンド幅は２オング ストローム以下であり、前記連続したビームは位相に関して他とは相関関係にな （（ｕｎｃｏｒｅｌａｔｅｄ）、前記単一周波数ビームの各中心周波数は１０オ ングストローム以下で分離されていることを特徴とするもの。
２５、請求項２４の方法において、前記イメージは各単一周波数毎の前記イメー ジビームを、前記結晶近傍に配置した伝導性（ｔｒａｎｓｕ＋１ｓｓｉｖｅ）光 学模様を通るように方向づけることにより生成されることを特徴とするもの。
２６、請求項２５の方法において、前記結晶はドナー濃度が１ｃｍ”当り１０１ ７を超えるものであり、１０ｋｖ／ｃｍより大きいフィールドを生じるために十 分なトラップを有するものであり、ドーパントのレベルは０．０１％を超えるよ うに選択されたものであることを特徴とするもの。
２７、請求項２６の方法において、中和化ステップにおいて前記結晶は約２３０ ００まで加熱され、準安定ホログラムに記録する際の前記結晶の電気的短絡ステ ップは導電性の透明材料を前記結晶にコーティングすることを備えており、準安 定ホログラムの複製ステップは、前記結晶を約１３０°Ｃに加熱することを備え ているとともに、高レベルの光起電性フィールドを前記結晶内に作りだすことを 可能にする結晶照射ステップを含むことを特徴とするもの。
２８、光屈折性結晶内中の準安定格子を実質的に永久的な格子に変換する方法で あって、以下のステップを備えたちの；限定電気空間電荷フィールドＥ、が拡散 フィールドＥ、に匹敵するような、幾何学的構造及びドーパント濃度及び電気的 特性を有する媒体内に、少なくとも一つの電子電荷格子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｃ ｈａｒｇｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）を生成し：イオンが移動可能な熱状態となるよう に前記結晶を加熱することによって前イオン電荷格子を前記媒体内に定着させ； ＥＱがＥｄに匹敵する状態を維持している間、電磁波エネルギーを前記結晶に照 射することによって前記少なくとも一つの格子を現像する。
２９、請求項２８の方法において、拡散電荷模様を形成するための書込みによっ て前記格子を生成し、その後、電子電荷模様と同様のイオン電荷を発生させるの に十分な時間前記媒体を加熱することを特徴とする特許３０、請求項２９の方法 において、書込みは前記媒体を電気的に短絡した状態で行なわれ、前記媒体は電 気的短絡状態が保持されている間に加熱されることを特徴とするもの。
３１、請求項３０の方法において、現像ステップは、前記媒体の回路が開放状態 であり実質的な電界が生じている状態で行なわれることを特徴とするもの。
３２、請求項３１の方法において、前記実質的な電界は前記結晶中において光起 電効果によって内部的に生成されたものであることを特徴とするもの。
３３、請求項３１の方法において、外部電界は、前記結晶が高濃度の光によって 照射されている間であり、現像ステップの間に印加されることを特徴とするもの 。
３４、請求項３１の方法において、前記少なくとも一つの格子は伝導モード形態 （ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　＋１１ｏｄｅ　ｇｅｏａｓｔｒｙ）で書込まれて いることを特徴とするもの。
３５、請求項３１の方法において、前記少なくとも一つの格子は、周囲温度（ａ ｍｂＬｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）における反射形態（ｒｅｆｌｅｃｔｉ ｏｎ　ｇｅｏｌｌｌｅｔｒｙ）によって書込まれていることを特徴とするもの。
３６、請求項３５の方法において、各々異なる波長を有する反対方向の伝送ビー ムを用いて、複数の格子が書込まれていることを特徴とるもの。
３７、請求項２８の方法において、前記少なくとも一つの格子は、電荷模様と補 償イオン模様を同時に発生させるために前記結晶が短絡されている間に温度上昇 時での格子の書込みによって生成することを特徴とするもの。
３８、請求項２８の方法において、前記容器内に複数の格子を異なった波長で順 次書込むステップを含み、その後前記結晶を加熱することにより前記格子を同時 に定着させることを特徴とするもの。
３９、請求項３８の方法において、前記格子は短絡状態において前記結晶に順次 書込まれ、その後、前記格子は短絡状態で定着されることを特徴とする。
４０、永久イオン格子を光屈折性材料中に生成する方法であって、以下のステッ プを備えたもの： 電子電荷模様と補償イオン模様を同時に発生させるために前記結晶が短絡されて いる間、上昇される定着温度（ｆｉｘｉｎｇ　ｔｅｍｐｅａｔｕｒｅ）における ホログラムの書込みによって、少なくとも一つのホログラムを反射モード形態に おいて生成し：前記材料を前記定着温度以下に冷却し；Ｅ、が実質的にＥ、に匹 敵する状態を維持する間に、前記結晶を電磁波エネルギーにより照射することに よって、前記少なくとも一つのホログラムを現像する。
４１、請求項４０の方法において、さらに前記ホログラム書込ビームの経路（ｐ ａｔｈ）における熱電流を抑制（ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ）するステップを含むこ とを特徴とするもの。
４２、電荷の拡散によって光屈折性結晶内に永久イメージを生成し準安定ホログ ラムイメージ（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉ＋ｎａｇｅ ）の変換における高変換効率を達成する方法であって、以下のステップを備えた もの：前記結晶内でイオンが熱移動可能なレベルとなるよう短絡が行なわれてい る間に前記結晶を加熱し、電荷拡散の補償を行なう模様の為イオンが再拡散する まで前記結晶の温度を維持し、前記電荷が同質の（ｈｏｌｌｌｏｇｅｎｅｏｕｓ ）拡散に戻る為に十分な時間中前記結晶内に電界を発生させている間に放射エネ ルギーにより前記結晶を照射することによって、ホログラムイメージを現像する 。
４３、請求項４２の方法において、前記結晶は加熱後に周囲温度（ａｏ＋ｂｉｅ ｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）まで冷却され、前記電界は光起電効果により前 記照射に対応して前記結晶内に生成されることを特徴とするもの。
４４、請求項４２の方法において、前記結晶は光屈折性結晶であり前記加熱は前 記結晶を電気的に導電性のラップで覆った状態で行なわれることを特徴とするも の。
４５、所定範囲内の電磁波エネルギーに対して光屈折的に検出可能な、向上した ホログラフイメージを結晶中に生成する方法であって、以下を備えたちの：前記 結晶内で干渉縞を形成する為に電磁波を前記結晶に照射することにより前記結晶 内で電界変化Ｅ＋を発生させ； 同時に前記結晶の電気的短絡状態を維持し；前記結晶に最大光起電流を誘導し； 前記結晶の光屈折特性にしたがりて、空間電荷フィールドが形成されるまで、前 記結晶内の電子を前記結晶内のトラップ位置（ｔｒａｐｐｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉ ｏｎｓ）まで移動する。
４６、請求項４５の方法において、前記結晶にはドーパントが含まれており、照 射に対応して広がる前記光起電フィールドが前記限定電荷フィールドとほぼ等し くなるような、係合係数（ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔａｎｓｔ）にがドーパ ントレベルに対応して直線的に上昇するようなトラップ密度犯及び光起電係数と なるように、形態及び光起電性が選択されたものであることを特徴とするもの。
４７、請求項４５の方法において、前記結晶は４００から８００ｎｍの範囲内の 波長λについて光屈折的に検出可能であり、前記格子波長Δは約λ／２ｎ０とほ ぼ等しいことを特徴とするもの。
４８、請求項４７の方法において、前記電界変化は同じ波長でありほぼ等しい明 度の反対方向の伝送単色ビームによって生成されていることを特徴とするもの。
４９、請求項４５の方法において、前記電界変化を生成するステップにおいて、 Ｅ　ｌ＝　ｍＥ＠　（Ｅ＠ｖ＋Ｉ　ＥＪ　／　（Ｅｎ＋ＥＪの関係が成立し、ｍ は変調係数であり、Ｅ、は前記限定空間電荷フィールドでありＥ、は前記拡散フ ィールドであり、Ｅ、ｖは前記光起電フィールドであって、Ｅ、はｌｋｖ／ｃｍ よりも大きいことを特徴とするもの。
５０、請求項４９の方法において、Ｅａ＝ｋｍＴＫ／ｅであり、ｋｌはボルツマ ン係数で、Ｔはケルビン度での温度、ｅは電子の電荷であり、ｋ＝２■／Ａであ りＥ、はほぼＥ、に等しいことを特徴とするもの。
５１、請求項５０の方法において、 Ｅ、＝ｅＮＡ／ｅＫ　（１（ＮＡ／Ｎ０）ｌ　、Ｅは誘電率であり、ＮＡはイオ ン又はトラップ密度でありＮｏは光屈折種（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　 ５ｐｅｃｉｅｓ）の総合濃度であり、またイオン又はトラップ密度ＮＡは１０１ フイオン／ａｍ”を超えることを特徴とするもの。
５２、ホログラフイメージを光屈折性材料内に記録する方法であって、以下のス テップを備えたちの： 安定した状態の電界を前記結晶を横切るように生成し；前記結晶内の前記結晶の 入射光に対する光屈折性検出可能バンド中に光学的干渉縞を生成し、 Ｅ、にほぼ等しいＥ、を生成し、 空間電荷フィールドが生成されるまでの間、前記結晶内に光励起電子（ｐｈｏｔ ｏｅｘｃｉｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を再拡散する。
５３、請求項５２の方法において、前記材料は１０１７／ａｍ”を超える電荷ド ナーを有しており、更に以下のステップを備えたちの；電子トラップ位置が実質 的に満たされるまで前記干渉縞に対応して電荷を再拡散させ、 前記結晶を横切るｄｃフィールドの存在を抑制する間、前記結晶内のイオンチャ ージを再拡散させることを特徴とするもの。
５４、請求項５３の方法において、電界の存在による電子拡散の均等化ステップ を更に備えたことを特徴とするもの。
５５、ホログラフイメージを光屈折性部材内に記録する方法であって、以下のス テップを備えたもの： 前記部材表面を透明の導電性被膜で覆い、前記結晶内部を前記被膜を通して照射 し、前記結晶内でＥ　ｍ　＝　Ｅ−を維持することを特徴とするもの。
５６、請求項５５の方法において、前記照射ステップは同じ波長の反対方向の伝 送ビームを光屈折性部材に投射するステップを備えたことを特徴とするもの。
５７、光屈折性材料の特性を用いる方法であって、以下のステップを備えたもの 前記光屈折性効果の為、光屈折性効果を生じる電荷変位により誘導された光屈折 性変化の様式でホログラフ模様を生成するためＯ，ＩＪ／ｃｍ”から１．０００ Ｊ／ｃｍ’の範囲内のエネルギー密度を有する反対方向の伝送物体及び参照ビー ムによって前記材料内に反射ホログラフ模様を記録し；前記記録ホログラフ模様 を大きく減衰させないような反射イメージを誘導するために短間隔の密度が０． ０５Ｗ／ｃｍ”よりも小さい参照ビームにより前記ホログラフ模様を繰り返し照 射し、 照射中の前記十ログラフ模様から得られる前記反射を検出する。
５８、請求項５７の方法において、反射を導き出すために、繰り返しイメージを 照射し、各照射における反射を検出するステップを更に含むことを特徴とするも の。
５９、請求項５８の方法において、近似した方向性を有するが異なる操作波長を 有する複数の反射ポログラム模様を記録し、選択した操作波長の各ビームにより 前記材料を照射し、各選択波長において生成されたイメージの検出を行なうステ ップを含んだことを特徴とするもの。
６０、以下を備えたホログラフ記録装置：前記部材内部の同一延長上に配列され た複数の反射ホログラムを有する光屈折性部材、前記ホログラムは、異なった非 調和（ｎｏｎｈａｒＩ＋１０ｎｉｃ）波長において反伝送物体及び参照波面によ って形成された干渉格子を備えたことを特徴とするもの。
６１、請求項６０の装置において、前記非調和（ｎｏｎｈａｒｓｏｎｉｃ）波長 は波長バンドλからλ／２内で配列され、前記波長の違いは５オングストローム より小さいことを特徴とするもの。
６２、請求項６１の装置において、前記複数の反射ホログラムはビーム波面によ って生成された格子を備えており、前記ホログラムは約１オングストロームより 小さいバンド幅を有することを特徴とするもの。
６３、請求項６２の装置において、前記光屈折性部材はＣ軸を有し少なくとも一 つの不純物によってドープされている結晶であり、前記ホログラムは前記平面部 材のＣ軸に交差した前記格子により方向付けられていることを特徴とするもの。
６４、請求項６３の装置において、前記ホログラムはデータにより変調されるこ とを特徴とするもの。
６５、請求項６４の装置において、前記所定波長は約５００ｎｍであり、前記部 材はＬｉＮｂＯ５であり、前記ドーパントは少なくとも０．０１％の鉄（Ｆ　ｅ ）であることを特徴とするもの。
６６、内部に少なくとも一つのホログラムを記録した光屈折性結晶であって、前 記ホログラムは前記結晶全体にわたって配列された干渉格子を備えており、前記 反対方向への伝送ビームによって生成されたことを特徴とするもの。
６７、請求項６６の結晶において、前記結合係数にが約１ｃｍ”を超えることを 特徴とするもの。
６８．請求項６７の結晶において、前記ホログラムは複数の干渉格子を備えてお り、各々が与えられた軸に沿って配列されるとともに、各々が周期的に異なった 非調和の関係にあり、前記格子は周囲温度において、５０年を超える半減期を有 することを特徴とするもの。
６９、請求項６８の結晶において、前記干渉格子は干渉参照（ｉｎｅｔｒｆｅｒ ｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｎｃｅ）及び物体ビームによる与えられた波長の干渉波エネ ルギーにより生成した格子を備えており、当該格子は実質的に前記Ｃ軸に対して 交差するように設けられていることを特徴とするもの。
７０　請求項６９の結晶において、前記波エネルギーは４００から＋３００ｎｍ の波長を有し、各々与えられた波長での前記波エネルギーの前記バンド幅はオン グストロームより小さく、前記結晶はニオブ酸リチウム（ｌｉｔｈｉｕｍ　ｎｅ ｏｂｉｔｅ）であり１０”７ｃｍ”を超える光屈折性の不純物を有し１ｃｍ”当 り１０１７を超える熱移動イオンを有することを特徴とする。
７１、以下を備えた高密度データ記憶装置；多重に定着され、現像されたホログ ラムを内部に有する光屈折性の体積を有する媒体、前記ホログラムのそれぞれは 、異なった中心周波数において反射性である異なったホログラムとともに反射モ ード形態を有していることを特徴とするもの。
７２、請求項７１の記憶装置において、前記反射ホログラムは、反対方向に伝送 するビームによる生成物であることを特徴とするもの。
７３、請求項７２の記憶装置において、前記ホログラムは中心周波数がλがらλ ／２の範囲内である場合に反射性であり、前記媒体は所定厚を有し、前記ホログ ラムは前記媒体の前記厚みを通じて不均質な格子強度拡散（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏ ｎ＊　ｇｒａｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によりア ポダイゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）制御されることを特徴とするもの 。
７４、請求項７３の記憶装置において、前記アポダイゼーションは前記媒体の厚 みとビーム経路のミスマツチ（ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ）による厚さを通じて、 吸収からの不均質な干渉関係（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ　１ｎｔｅｒｆｅｒｎｃ ｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ）により行なわれることを特徴とするもの。
７５、請求項７４の記憶装置において、異なった波長の１ｏｏを超えるホログラ ムが存在し、前記波長の差異は５オングストロームよりも小さいことを特徴とす るもの。
７６、請求項７５の記憶装置において、前記媒体は光屈折性結晶であり前記ホロ グラムは前記結晶厚に沿った格子波ベクトル（ｇｒａｔｉｎｇ　ｗａｖｅｖｅｃ ｔｏｒ）を有する格７７、以下を備えたデータ記憶装置； Ｃ軸を有し、ドーパント濃度が少なくとも約０．０１％である光屈折性結晶、前 記結晶はさらに、１ｃが当り約１０１７より大きい熱移動イオン補償及び１ｃが 当り１０１９以下の電子トラップの内部光起電フィールドを発生させるための容 量を有し、前記結晶は、屈折変化指数（ｖａｒｙｉｎｇ　１ｎｄｅｘ　ｏｆ　ｒ ｅｆｒａｃｔｉｏｎ）によりＣ軸に沿って湾曲状（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｌＹ） に拡散された平面格子の少なくとも一つの安定したホログラムを備えている。
７８、低クロストーク、高データ容量の高イメージ密度のイメージ記憶装置であ って、以下を備えたもの： 異なった波長における屈折模様反射（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ 　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）として前記装置に記録された複数の反射モードホログ ラム、ホログラムの示すに間隔は、与えられた皿内でにあり与えられた焦点領域 のほぼ中心上に、曲線からなるバンド（ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ　ｂａｎｄ）を 定義し、前記バンドは重複せず近接した間隔に位置し、実質的に等角であること を特徴とするもの。
７９、請求項７８の記憶装置において、前記装置はＣ軸を有する光屈折性部材を 備え、前記屈折模様は Ｃ軸に沿って屈折変化指数によって拡散された複数の平面格子を備えたことを特 徴とするもの。
８０、請求項７９の記憶装置において、前記ホログラムは前記反対方向へ伝送す るビームの生成物であり、データ変調ホログラムの間隔を表わすに１．に７．に ８間隔内の実質的に一定なΔｋを有し、選択された波長で前記装置が照射されて いる間に、クロストーク間の反射イメージを最小化することを特徴ともの。
８１、光屈折性タイプの結晶であって、以下を備えたちの：密度（ＮＡ）が１０ ”ｃｍ−”を超える光活性でない（ｎｏｎ−ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ）イオン、 １０１７ｃｍ””を超える電子ドナー密度（Ｎｌｌｌ）　、１０”ｃｒ”より小 さい電子トラップ密度（Ｎ、つ、格子波長が実質的に動作中の波長以下であり容 積測定的に拡散された屈折格子を、少なくとも一つ内部に備えたホログラム。
８２、請求項８１の結晶において、前記格子はＩＣ「１よりも大きい結合係数に を有し周囲温度中において５０年を超える安定した寿命を有すること特徴とする もの。
８３、請求項８２の結晶において、前記結晶は厚みｄを有し、前記結晶に全体に 渡って同一延長上に拡散された厚みに応じて異なる格子波長のｙ個の屈折格子を 含むことを特徴とするもの。
８４、厚み方向に対して実質的に平行なＣ軸を有する屈折性結晶内にホログラム を書込むシステムであって、以下を備えたの：波長の選択が可能なコヒーレント 光（ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｌｉｇｈｔ）の光源、前記光源は選択された波長の約１ オングストローム内に波長を維持する手段を含み；実質的に伝送と反対方向上に 前記光源からのコヒーレント光ビームを方向付けるための光学システム手段、前 記光ビームは前記結晶内のＣ軸に対して実質的に平行であり、前記光ビームのビ ーム経路の長さは前記結晶の厚みの中心と実質的に等しい。
８５、請求項８４のシステムにおいて、前記ビーム経路の１つにデータによる前 記ビームの空間的変調の為の手段を含むことを特徴とするもの。
８６、請求項８４のシステムにおいて、両ビーム経路中に、結晶における両ビー ム内の平面波面（ｐｌａｎａｒ　ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）を発生させるための手段 を含むことを特徴とするもの。
８７、請求項８４のシステムにおいて、前記ビーム経路中の少なくとも一つの経 路中に、前記光ビームを平行にされていない光を前記結晶上に方向づけるための 手段を含むことを特徴とするもの。
８８、データを書込むためのシステムであって、以下を備えたちの：光屈折性結 晶、 内部に干渉格子を形成する為、コヒーント光源及び参照先の波面を異なった波長 において前記結晶内へ反対方向に伝達するように方向づける光源手段、データに よって前記光波を変調するため、前記光波面の前記経路内に配置されたイメージ 手段、 前記光波面の前記波長を切り換えるための前記光源手段の制御手段；各波長での データを変化させる為のイメージ手段の制御手段。
８９　請求項８８のシステムにおいて、前記光源手段は、調整可能なレーザー及 び等しい密度の平面ビーム（ｐｌａｎａｒ　ｂｅａｍ）を前記結晶上に反対伝送 方向で方向づける為の分光及び反射手段を含む光波面を方向づける為の手段を備 えたことを特徴とするもの。
９０　請求項８８のシステムにおいて、前記光源手段は、異なった波長の複数の 切り換えられるコヒーレント光源を備えたことを特徴とするもの。
９１、請求項８８のシステムにおいて、前記イメージ手段は、前記波面の一つの 経路内に空間光変調手段を備え、前記光源手段は前記結晶の屈折だけをカバーす る領域の、主及び参照ビームを発する光学システム手段を含み、前記空間光変調 手段は少なくとも前記主ビームの領域を実質的に包含し、さらに領域分割干渉格 子模様（ａｒｅａｌｌｙ　５ｅｐｅｒａｔｅ　１ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｇｒ ａｔｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎｓ）が前記結晶に書込まれてるように、前記ビーム と前記システム間の相対的な動作をもたらす構成手段を備えていることを特徴と するもの。
９２、請求項９１のシステムにおいて、前記相対的な動作を伝える前記手段は、 マトリクス格子中の格子間に防護バンド（ｇｕａｒｄ　ｂａｎｄ）とともに前記 異なった干渉格子を配置する為の手段を含むことを特徴とするもの。
９３、データ読出しシステムであって、以下を備えたもの：反対方向への目的及 び参照波面によって生成された複数の反射性ホログラムをを内蔵する光屈折性媒 体、前記各ホログラムは、異なった波長において反射性であり： 前記ホログラムと合致する波長において、そこから光を反射することで、前記波 長の少なくとも一つのビームによって前記媒体を照射する為に配列された手段少 なくとも一つの反射イメージの少なくとも一部分を検出する為に前記媒体の前記 反射側に配列された手段。
９４、請求項９３のデータ読出しシステムにおいて、前記反射ホログラムは、異 なる波長における反対方向への伝送ビームの前記干渉による生成物を備えたこと を特徴とするもの。
９５、請求項９３のシステムにおいて、前記媒体を照射する前記手段は、波長可 変レーザーを備えたことを特徴とするもの。
９６、請求項９３のシステムにおいて、前記媒体を照射する前記手段は、それぞ れ独立して操作出来る複数のレーザー源であることを特徴とするもの。
９７、請求項９３のシステムにおいて、照射を行なう前記手段は、前記反射模様 の波長の幾つかを含む広帯域光源（ｂｒｏａｒｄｂａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　５ｏｕ ｒｃｅ）を備え、前記システムは、選択されたバンドの検出を行なう前記手段上 にさしこむ前記光を制限する為に、照射を行なう前記手段と検出を行なう前記手 段との間に、配置された可変帯域７フイルタ一手段（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｂａｎ ｄｐａｓｓ　ｆｉｌｅｔｒ　＋ｏｅａｎｓ）を含むことを特徴とするもの。
９８、請求項９３のシステムにおいて、前記ホログラム記憶手段は複数の地域分 割記憶済ホログラフ模様（ａｒｅａｌｌｙ　５ｅｐｅｒａｔｅ　ｒｅｃｏｒｄｅ ｄ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｐａｔｔｅｒｎ）であり、各々は異なった波長に おける幾つかのホログラムを備え、照射を行なう前記手段は照射ビームを前記媒 体内の選択された何れの十ログラフに照射する手段を含み、検出を行なう前記手 段は平行に記憶された前記データの読み出しの為に、分離検出要素（ｄｉｓｃｒ ｅｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ）のアレイを備え、前記システムは 、さらに、前記反射光を前記選択ホログラフ模様から前記検出要素のアレイ上に 対して投射する手段を含むことを特徴とするもの。
９９、大規模デジタルデータ読取り専用保管システムであって、以下を備えたこ と： 複数の狭帯域（ｎａｒｒｏｗ　ｂａｎｄ）を有し体積を有する光屈折性部材、波 長区域、内部にデジタルデータが拡散、記憶された反射ホログラム、実質的に前 記他と同一延長上にある各々のデータ； 少なくとも一つの記憶されたホログラムの前記波長において、読み出しビームに よる前記部材の投射を行なう手段； 前記ホログラムからの前記放射による反射によってデジタルデータを検出する手 段。
１００、請求項９９のシステムにおいて、前記媒体内の前記ホログラムは５０年 を超える半減期を有すること特徴とするもの。
１０１、請求項１００のシステムにおいて、一つのホログラムは反対方向の反射 モード形態によって記憶されていることを特徴とするもの。
１０２、請求項１００のシステムにおいて、一つ又はそれ以上のホログラムが、 前記読み出しビームの前記呼称方向に対して垂直方向におけるその格子平面に、 格子として記憶されていることを特徴とするもの。
１０３、少なくとも一つの入射電磁波エネルギービームのバンド分離の為の装置 であって、以下を備えたこと： 内部に体積を有して拡散され、少なくとも一つの回折模様を有する光屈折性手段 、イオン変位を抑制し、循環的に変化するストレスを備える前記模様、与えられ た格子波長と方向を有する前記模様、さらに選択された波長バンドの前記入射波 エネルギーに対して、反射ホログラムを定義し、与えられたの波長入射波エネル ギーは、所定の経路に沿って反射されるもの。
１０４、請求項１０３の装置において、少なくとも二つの入射ビームがあり、前 記光屈折性手段は、反対方向ビームによる生成物であり、少なくとも一つの定着 され、現像された回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｔｉｎｇｓ）を備 えていることを特徴とするもの。
１０５、請求項１０４の装置において、前記入射ビームは一直線であり、異なる 方向の角度で反射させる為に少なくとも二つの格子が形成されていることを特徴 とするもの。
１０６、請求項１０３の装置において、前記入射ビームは一直線であり、前記模 様は、前記ビームの前記経路に沿って分離された位置に配置され、異なった波長 を反射する為、間隔を隔てた経路に沿って前記経路に対して相対的な角度を有し ていることを特徴とするもの。
１０７、請求項１０６の装置において、前記結晶はＣ軸を有し、前記模様は前記 Ｃ軸に対して平行な格子ベクトルを有しており、前記−直線ビームは、その反射 が前記入射ビームに対して約９０度の角度で偏向された相対的角度で前記模様に 向けて方向付けられたことを特徴とするもの。
１０８、請求項１０７の装置において、前記入射ビームは実質的に単色であり、 各々が１０オングストロームよりも小さいバンド内にあることを特徴とするもの 。
１０９、請求項１０３の装置において、前記の選択された波長は反射され、他の 波長は前記光屈折性手段を通じて通過されることにより分離されることを特徴と するもの。
１１０　少なくとも一つの選択された波長の光学的構成物の抽出装置であって、 以下を備えたちの： Ｃ軸を有し、内部に半永久的な回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｔｉ ｎｇ）を有する光屈折性要素、前記格子は反射性の選択された格子波長を有し、 前記波長成分を所定方向において反射する為に、前記入射波エネルギーに対して 角度を有して配置されている。
１１１、請求項１１０の装置において、前記要素は、異なった波長を異なった経 路で方向付ける為に配置された少なくとも同延性（同−軸延長性）の前記回折格 子を含んでいることを特徴とするもの。
１１２、請求項１１０の装置において、前記回折格子は、前記波長の平行にされ た入射波エネルギー（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ　１ｎｃｉｄｅｎｔ　ｗａｖｅ　ｅ ｎｅｒｇｙ）を平行にされたビームとして（ａｓ　ａ　ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ　 ｂｅａｎ＋）反射する為に平面であることを特徴とするもの。
１１３　請求項１１０の装置において、前記回折格子は、前記選択された波長の 入射波エネルギーを平行にされていないビームとして（ａｓ　ａ　ｎｏｎ−ｃｏ ｌｌｉｍａｔｅｄ　ｂｅａｍ）反射する為に湾曲されていることを特徴とするも の。
１１４、電磁波放射用フィルターであって、以下を備えたこと：濾過された前記 放射の波長よりも２倍を超える大きさの厚みを有する光屈折性部材、前記部材は 、それを通じて拡散するホログラムを有し、前記ホログラムは、前記部材から１ ％より小さい屈折変化の指数によって定義され、放射に影響を与えるため、選ば れた波長において反射性となる。
１１５、請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは、放射に影響を 与える為の反射バンド除去フィルターを定義し、前記ホログラムは反対方向への 平面波面（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｐｌａｎａｒ　ｗａｖｅｆ ｒｏｎｔｓ）の前記生成物であることを特徴とするもの。
１１６、請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは球面であり反対 方向への歪曲波面（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｃｕｒｖｅｄ　ｗ ａｖｅｆｒｏｎｔｓ）の前記生成物であることを特徴とするもの。
１１７、請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは少なくとも光屈 折性材料内のＣ軸に０．２ｍｍ厚で記録され、前記ホログラムはＣ軸に対して実 質的に反対方向の格子を有することを特徴とする。
１１８、請求項１１４のフィルターにおいて、各ホログラムの前記バンド幅が波 長間の間隔とほぼ等しくされた、異なる波長の同延性多重反対方向挟域帯ホログ ラム（ｃｏｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｃｏｕｔｅｒｐｒｏｐａｇ ａｔｉｎｇ　ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ　ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）■■ んでいることを特徴とするもの。
１１９、請求項１１４のフィルターを外部からの放射からセンサーを保護する為 に用いた場合において、前記部材は各所望波長において記録された反射性ホログ ラムを有することを特徴とするもの。
１２０、遠方の放射物体の放射放出模様の観測システムであって、以下を備えた こと： 遠方の放射物体の放射を光軸に沿って方向付ける手段；前記光軸に沿って配列さ れ、少なくとも一つの波長での反射モード回折模様を含む光屈折性結晶手段、 前記結晶手段からの反射を観測者に向ける手段。
１２１、請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶は、多重回折格子（ｍｕｌ ｔｉｐｌｅ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ）を含んでおり、各々 が独特の波長で記憶されていることを特徴とする特許 １２２、請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶手段は、６５６２．８オン グストロームの前記１１α波長において一つの異なった格子を含むことを特徴と するもの。
１２３、請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶手段が平らな表面を有して おり、前記結晶手段中の前記拡散模様が前記平らな表面に対して相対的に傾けら れており、これにより前記平らな表面で反射されたスペクトル光がホログラムで の反射に対する相対角度となるとともに、前記システムは前記結晶手段からの反 射波長を調節するための手段をさらに含んでいることを特徴とするもの。
１２４、請求項１２３のシステムにおいて、さらに第二の光軸に沿い、放射の方 向付けを前記結晶手段から離れて方向付ける為の前記結晶手段の前方の前記光経 路内に含まれる放射分光手段、反射を吸収するため、前記第二の光軸に沿って配 置された接眼レンズ手段、前記結晶手段を調節するための温度調節手段を含んで いることを特徴とするもの。
１２５、請求項１２３のシステムにおいて、放射の方向付けを行なう手段は、さ らに前記結晶上に反射防止コーティング手段（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　 ｃｏａｔｉｎｇ　ｗａｎｓ）を備えており、前記同調を行なう手段は、さらに、 前記結晶手段の前記角度を前記光経路に対し傾斜させる手段を備えることを特徴 とするもの。
１２６、請求項１２０のシステムにおいて、前記反射モード回折模様は、選択さ れた焦点距離で前記反射波エネルギーの焦点を合せる役割を果す、湾曲した格子 を備えたことを特徴とするもの。
１２７、請求項１２６のシステムにおいて、遠方の物体がらの放射模様の集中の ためと選択された焦点距離のために、さらに望遠鏡手段を含むことを特徴とする もの。
１２８、ホログラムレンズシステムであって、以下を備えたちの：複数の同延性 ホログラムが一体化している光屈折性結晶、前記ホログラムは、異なった波長に おける各反射性焦点レンズを定義し、異なった各レンズは異なった焦点を有する 。
１２９゜請求項１２８のレンズにおいて、前記ホログラムは、反対方向伝送球面 主体（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　５ｐｈｅｒｉｃａｌ　５ｕｂｊ ｅｃｔ）の干渉及び平面参照波面（ｐｌａｎａｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｗａｖｅ ｆｒｏｎｔｓ）の生成物であることを特徴とするもの。
１３０、請求項１２９のレンズにおいて、前記ホログラムは４００から８００ｎ ｍの範囲内において反射性であることを特徴とするもの。
１３１、請求１３０のレンズにおいて、前記ホログラムは、中心波長から１０オ ングストローム未満異なる波長の狭帯域において反射性であることを特徴とする もの。
１３２、幾つかのコヒーレント光ビームを異なった経路において共通ビームに変 換する装置であって、以下を備えたちの：前記ビーム経路内に配置され、複数の 独立したホログラムを有する共通ビーム経路内の光屈折結晶手段、前記ホログラ ムは、前記共通ビーム経路に対して相対角度を有する独立の異なった波長に対し 反射性である；前記具なったホログラムを遮るビーム経路内に、前記独立したビ ームは前記共通ビーム経路上で反射される角度において、異なった幾つかの独立 波長を供給する手段。
１３３、請求項１３２の装置において、前記結晶手段は、前記共通ビーム経路に 対し相対的な角度においてＣ軸を有し、前記ホログラムは、前記Ｃ軸に沿った所 定角度において前記共通ビーム経路に沿い間隔を開けた格子を備え、前記格子は 選択された波長以外の全ての波長において各々反射性であることを特徴とするも １３４、請求項１３２の装置において、前記装置は波長多重チャンネル器であり 、独立入力ビームは前記結晶内に方向は付けられて前記共通ビーム経路に結合す ることを特徴とするもの。
１３５、請求項１３４の装置において、前記Ｃ軸は前記共通ビーム経路に対して ４５度の角度であり、前記独立入力ビームは前記Ｃ軸に対して４５度の角度にお いて前記具なった格子内に方向付けられることを特徴とするもの。
１３６、請求項１３２の装置において、前記ホログラムは、前記共通ビーム経路 内に幾つかの反射性格子を備え、前記格子は前記共通ビーム経路に対して衝突領 域（ｉｍｐｉｎｇｅｆｆＩｅｎｔ　ｒｅｇｉｏｎ）において異なった角度を有し 、前記具なった波長の衝突ビームは前記共通ビーム経路上に反射されたことを特 徴とするもの。
１３７、多重波長（ｍｕｌｔｉ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を複数の異なる独立ビ ームに変換する装置であって、以下を備えたちの： 前記共通ビーム経路内に配置され、異なる光波長において各々が反射性である複 数の現像されたホログラムを含む光屈折手段、前記格子は、前記共通ビーム手段 に対し相対的角度で前記結晶内に増加的に区別して配置されている、前記複数の 独立ビームを、前記反射されたビームが異なった経路に沿って存在する角度及び 位置において前記光屈折手段内に方向づける手段。
１３８、請求項１３７の装置において、前記ホログラム格子は、前記共通ビーム 経路に沿って間隔を開けられ、異なる波長要素の独立した反射に対して角度を有 し、前記格子は他の波長を通すことを特徴とするもの。
１３９、請求項１３７の装置において、前記ホログラム格子は、共通衝突領域（ ＣＯ（３）ｎ　ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ　ａｒｅａ）周辺に、異なった波長が前 記共通衝突領域に対して相対的に異なった角度において反射された前記共通ビー ムに対し、相対的に異なった角度を有することを特徴とするもの。
１４０、請求項１３９の装置において、前記ホログラム格子は、そこからの反射 が選択された領域で焦点を結ぶような湾曲を有することを特徴とするもの。
１４１、レーザーであって、以下を備えたちの：レーザー獲得媒体を制限し、光 軸を定義するレーザー室手段；前記レーザー獲得媒体に対してポンプエネルギー を与える手段、前記光軸に沿った前記レーザー室手段の第一端位置にある反射器 手段、前記レーザー室手段の第二端位置に配置された周波数選択出力カブラ一手 段、前記出力カブラ一手段は、ホログラム鏡を準備するため、選択された波長に おける波エネルギーを反射する少なくとも一つの反射性ホログラムを含む光屈折 性結晶手段。
１４２、請求項１４１のレーザーにおいて、前記出力カブラ一手段は、多重反射 性ホログラムを内蔵する光屈折性結晶であり、各々は選択された波長における波 エネルギーを反射する前記獲得媒体のレーザー光モードに対応する異なった波長 を有することを特徴とするもの。
１４３、請求項１４１のレーザーにおいて、前記獲得媒体は、活性獲得媒体（ａ ｎａｃｔｉｖｅ　ｇａｉｎ　ｍｅｄｉｕｎ＋）を供給するドーパントを含む前記 光屈折媒体であり、外部的に前記獲得媒体のポンピングを行なうための媒体を含 み、前記ホログラム鏡は前記獲得媒体に取り付けられたことを特徴とするもの。
１４４、請求項１４３のレーザーにおいて、前記獲得手段はネオジムがドープさ れた（Ｎｄ−ｄｏｐｅｄ）ニオブ酸リチウムであり、前記ホログラム鏡は鉄がド ープされた（Ｆｅ−ｄｏｐｅｄ）ニオブ酸リチウムであることを特徴とする特許 １４５、拡散フィードバックレーザー（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａ ｃｋ　１ａｓｅｒ）であって、以下を備えたちの： レーザー獲得媒体内で活性化する材料によってドープされた光屈折性媒体、前記 光屈折媒体の全長に沿って書込まれた反対方向へのホログラム反射格子。
１４６、請求項１４５のレーザーにおいて、前記レーザーは、ネオジウムが追加 ドープされた内部キャビティ（ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ）ニオブ酸リチウムの周 波数二倍器（ｄ。
ｕｂｌｅｒ）によって鉄がドープされた（Ｆｅ−ｄｏｐｅｄ）ニオブ酸リチウム であることを特徴とするもの。
１４７、相関システムであって、以下を備えたちの：選択された光経路に沿った 波長の選択可能なコヒーレント光ビームを供給する制御可能手段； 人力イメージを、そこから前記後に選択された波長に空間的に透過させて前記光 ビームを空間的に変調するため、前記光経路内に設けられた空間光変調手段：透 過された人力イメージの経路内に設けられたフーリエ変換レンズ手段；前記フー リエ変換入力イメージの経路内に設けられた体積を有するホログラム記憶手段、 前記記憶手段は、複数の狭帯域反射性フーリエ変換ホログラム（ｎａｒｒ。
ｗ　ｂａｎｄ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　Ｆｏｕｒｆｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　 ｈｏｌｏｇｒａａ＋ｓ）を有して、各々は異なる波長を有しており、前記イメー ジは、物体イメージを備え、前記フーリエ変換レンズ手段を通して前記記憶手段 以外に反射され、前記フーリエ変換レンズ手段を通じて透過された前記フーリエ 変換結果がらの所定相関検出の為の手段。
１４８、請求項１４７の相関システムにおいて、前記ホログラムは、反対方向へ のビーム伝送の前記波長多重生成物であることを特徴とするもの。
１４９、入力イメージの相関方法であって、以下のステップを備えたちの：参照 イメージの複数の反射性フーリエ変換ホログラムの記憶し、各々は異なった波長 を有し； 前記入力イメージのフーリエ変換イメージを前反射性参照イメージに対し、異な った波長の連続において方向付け、 前記反射された生成物の前記フーリエ変換を生成させ、前記フーリエ変換生成物 から相関を検出する。
１５０、請求項１４９の方法において、前記記憶されたホログラムは、反対方向 物体（ｃｏｕｔｅｒｐａｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｏｂｊｅｃｔ）及び参照ビーム の前記生成物であり、前記反射物体イメージ（ｒｅｆｒｅｃｔｅｄ　ｐｒｏｄｕ ｃｔ　ｉｗｅａｇｅｓ）の前記フーリエ変換は、反対方向への伝送により作りだ されることを特徴とするもの。
１５１、体積を有する光屈折性要素内に少なくとも一つのホログラムを記録する 方法であって、以下のステップを備えたもの：選択された波長及び前記要素上の 第−側に向って非平面波面（ｎｏｎ−ｐｌａｎａｒ　ｗａｙｓｆｒｏｎｔ）を有 する物体ビームを方向付け；前記選択された波長ビームの参照ビームを、前記第 −側と反対の前記要素上の第二側に対して方向付け、 湾曲した屈折格子が定義する前記要素内に記憶された干渉模様を発生させるため 、十分な濃度及び間隔によって前記ビームを維持する。
１５２、請求項１５１の方法において、前記物体ビームは、湾曲した波面を有し 、前記参照ビームは平面波面を有することを特徴とするもの。
１５３、請求項１５１の方法において、前記物体ビーム及び参照ビームの双方が 、湾曲した波面を有することを特徴とするもの。
１５４、請求項１５３の方法における反対方向への伝送において、前記物体ビー ムは前記要素において収束され、前記参照ビームは、前記収束された物体ビーム に対し、反対方向において、ビーム角に沿い前記要素において収束されることを 特徴とするもの。
１５５、平面反射表面（ｐｌａｎａｒ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　５ｕｒｆａｃｅ ）を用いた光屈折結晶内への非変調平面格子（ｕｎ＋ｏｏｄｕｌａｔｅｄ　ｐｌ ａｎｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）の書込み方法であって、以下のステップを備えたちの ： 前記結晶近傍の前記反射表面の位置決めをし、前記反射表面以外を反射する為に 前記結晶を通じてコヒーレント光ビームを方向付け、反対方向への波は前記結晶 内の干渉模様を定義して前記結晶に戻る。
１５６、請求項１５５の方法において、前記結晶は、その広い而（ｂｒｏａｄ　 ｆａｃｓ）に対して実質的に正常なＣ軸を有し、前記反射性表面は、前記Ｃ軸に 対して正常に前記結晶近傍に配置され、前記コヒーレント光ビームは、前記結晶 を通じ、前記結晶のＣ軸に沿った前記反射性表面に反して方向付けられることを 特徴とするもの。
１５７、請求項１５５の方法において、前記反射性表面は、前記結晶の前記表面 上に直接載置コーティングしたことを特徴とするもの。
国際調査報告 国際調査報告 ＬＩＳ　９２０６０８０ フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。
ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、ＡＵ、ＣＡ 、ＪＰ、ＫＲ，ＲＵ

Claims (157)

    【特許請求の範囲】
  1. １．光屈折性媒体（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｍｅｄｉｕｍ）にホログ ラムを記憶させる方法であって以下のステップを備えたもの： 前記媒体内に互いに非調和の（ｎｏｎ−ｈａｒｍｏｎｉｃａｌｌｙ）異なる波長 によって、異なる拡散電荷反射ホログラム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｅｌｃｔ ｒｏｎ　ｃｈａｒｇｅ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）を複数個 生成し、 前記ホログラムを前記媒体中の光学的には感知できない空間的な屈折率の変化パ ターンに変換する。
  2. ２．請求項１の方法において、前記ホログラムは、大気温度（周囲温度）（ａｍ ｂｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）において、５０年を超える半減期を有し ており、１ｃｍ−１よりも大きい結合係数（ｃｏｕｐｌｌｉｎｇ　ｃｏｅｆｆｉ ｃｉｅｎｔ）ＫＦＩＸＥＤを有していることを特徴としている。
  3. ３．請求項２の方法において、前記媒体は波長分離（ｗａｖｅ　ｌｅｎｇｔｈ　 ｓｅｐｅｒａｒｉｏｎ）と反比例する厚み寸法を有しており、前記ホログラムは 厚み寸法が実体的に平均的な媒体中に物体及び参照ビームを反対方向に伝達する （ｃｏｕｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）ことにより生成されることを特徴とす るもの。
  4. ４．請求項３の方法において、前記波長はナノメーターの範囲内にあり、前記イ メージはさらに各波長のために選択されたイメージによって、前記媒体上に当る 主ビーム（ｓｕｂｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）を変調することによって生成され、前記 媒体はＣ軸を有しており、ビームはＣ軸に対して平行に反対方向に伝達されるこ とを特徴とする。
  5. ５．請求項４の方法において、拡散電荷反射ホログラムは電気的に短絡されてい る前記媒体によって生成され、前記ホログラムはその後、媒体が電気的に短絡さ れている間に拡散電荷のイオン電荷パターンヘの一次変換によって安定させられ 、その後、媒体が電気的に開放されている間にイオン電荷パターンの現像が行な われることを特徴とするもの。
  6. ６．光屈折性にホログラムを記憶させる方法であって以下のステップを備えたも の： 媒体内の電荷の干渉格子内への移動を効率化するため参照ビーム及び相互作用主 ビーム（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｓｕｂｊｅｃｔ　ｂｅａｍ）によって前記媒 体を照射し、参照ビームと物体を第一の周波数にし、 拡散フィールド（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ｆｉｅｌｄ）Ｅｄを限定空間電荷フィー ルド（１ｉｍｔｉｎｇ　ｓｐａｃｅ　ｆｉｅｌｄ）Ｅｑとほぼ同じにして上記照 射を第一の周波数から互いに異なる周波数のビームにより同じ角度で連続的に繰 り返すことを特徴とするもの。
  7. ７．請求項６の方法において、参照ビーム及び主ビームは前記媒体に対して反対 方向に向けられており、前記方法は媒体を熱し、移動電荷を中和することで移動 電荷をイオン変位に変換するステップを含むことを特徴とするもの。
  8. ８．厚さを有する光屈折性結晶（ｃｒｙｓｔａｌ）へのホログラム記憶方法であ って以下のステップを備えたもの： 前記結晶に複数のホログラム干渉縞イメージ（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｎｔ ｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎａｇｅｓ）を生成し、各々の干渉縞 は異なった波長を有しており、共通軸（ｃｏｍｍｏｎ　ａｘｉｓ）に対して実質 的に平行な干渉縞によって縞（ｆｒｉｎｇｅｓ）が定められ、照射エネルギー量 は連続的なイメージが生成されるように減少するように変化する；全てのイメー ジを同時に固定（定着）させ、前記イメージを同時に現像し、これにより全ての イメージが読み出し時に実質的に等しい回析効果を持つようにすることを特徴と する。
  9. ９．請求項８の方法において、照射エネルギーを照射継続時間（ｉｌｌｕｍｎａ ｔｉｏｎ　ｄｕｒａｔｉｏｎ）の短縮によって変化させることを特徴とするもの 。
  10. １０．複数のホログラムイメージを体積を有する（ｖｏｌｕｍｅｔｒｒｉｃ）記 憶物質に記憶する方法であって以 下のステップを備えたもの： イメージ及び第一の波長付近の参照ビームを与えられた軸に沿って、前記物質内 に反大砲高に伝送するよう方向づけ、前記イメージビームは空間的に変調された イメージ情報を供給し、最初の格子は干渉ビームの間隔によって間隔どりされて Ｋｘ，Ｋｙ，Ｋｇとして定義され、 イメージ及び参照ビームを与えられた軸に沿って、前記物質内に第二の波長で反 対方向に伝送することにより、第二の格子を生成し、格子Ｋｘ，Ｋｙ，Ｋｇの間 隔ΔＫを実質的に等間隔とする。
  11. １１．請求項１０の方法において、互いに排他的な（ｅｘｄｌｕｓｉｖｅ）な波 長付近でイメージ及び参照ビームを前記記憶物質内へ与えられた軸に沿って反対 方向に伝達するように方向づけることにより、さらに他の格子を生成するステッ プを含むことを特徴とするもの。
  12. １２．請求項１１の方法において、前記物質は体積を有する光屈折性の元素を有 しており、前記間隔Δｋが０よりも大きくなるように波長が間隔づけられること を特徴とするもの。
  13. １３．請求項１２の方法において、記録された格子は前記波の方向において前記 元素内で不均等な密度を有し、前記格子は自己アポディゼーション（制御）する （ｓｅｌｆ　ａｐｏｄｉｚｉｎｇ）ことを特徴とするもの。
  14. １４．向上、安定した高回折効果を有するホログラムを光屈折性結晶内に生成す る方法であって、以下のステップを備えたもの：前記結晶を短縮している間に少 なくとも一つの電気的格子を前記結晶内に記憶し； 短縮した結晶中の前記フィールド維持している間に、前記電気的格子をイオン格 子によって補償し、 前記結晶内のｄｃフィールドを大に維持している間に、前記電気的格子を消去す ることを特徴とするもの。
  15. １５．請求項１４の方法において、記録ステップ間にイオンが熱により移動する レベルまで前記結晶を熱し、補償ステップと記録ステップを同時に行なうことを 特徴とするもの。
  16. １６．実質的な永久ホログラム（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ　ｐｅｒｍａｎｅ ｎｔ　ｈｏｌｏｇｒａｍ）を光屈折性結晶に記録する方法であって、以下のステ ップを備えたもの：電気的に短絡させた前記結晶を熱することにより空間電荷フ ィールドを中和化し（ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）；前記結晶が電気的に短 絡されている状態を維持する間に、選択されたパターン中の光を前記クリスタル に照射することにより準安定な空間（ｍｔａｓｔａｂｌｅ）電荷ホログラムを生 成し； 前記結晶の短絡状態を維持している間に、結晶を熱することにより、生成された 前記準安定な空間電荷ホログラムを拡散イオン空間電荷パターン（ｄｌｓｔｒｉ ｂｕｔｅｄｉｏｎｉｃ　ｓｐａｃｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｐａｔｔｅｒｎ）に複製し 、準安定ホログラムを消去して、光学的に読取り可能なイオン空間電荷パターン のみを残すために、結晶の閉回路を維持している間に、結晶に対して一様な対し て高強度の電磁波エネルギーを照射する。
  17. １７．請求項１６の方法において、前記結晶は実質的な量界の存在する中で照射 されることを特徴とするもの。
  18. １８．請求項１６の方法において、前記結晶の幾何学的形態及び電界は前記拡散 フィールドが限定イオン空間電荷フィールド（１ｉｍｉｔｉｎｇ　ｉｏｎｉｃ　 ｓｐａｃｅ　ｃｈａｒｇｅ　ｆｉｅｌｄ）よりも小さく、限定電気空間電荷フィ ールド（１ｉｍｉｔｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｃ　ｓｐａｃｅｃｈａｒｇｅ　 ｆｉｅｌｄ）が前記光起電性フィールド（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ　ｆｉｅｌ ｄ）及び前記拡散フィールドの合計よりも小さいことを特徴とするもの。
  19. １９．請求項１８の方法において、前記結晶は熱により移動するイオンが１ｃｍ ３当り１０１７以上ありかつドーパントは０．０１％を超えるように選択された ものであることを特徴とするもの。
  20. ２０．請求項１９の方法において、前記準安定ホログラムは、可干渉性（ｃｏｈ ｅｒｅｎｔ）参照及びイメージビームを前記結晶中に反対方向に伝達することに よって、前記結晶のＣ軸に沿って生成されることを特徴とするもの。
  21. ２１．請求項２０の方法において、多重ホログラムは互いにランダムな周期を有 し、わずかずつ異なった周波数の連続した単一周波数ビームを用いることによっ て、生成されることを特徴とするもの。
  22. ２２．請求項１６の方法において、準安定電気空間電荷ホログラムの生成ステッ プ及び準安定ホログラムヘの複製ステップを順を追って行なうものであることを 特徴とするもの。
  23. ２３．請求項１６の方法において、前記生成ステップと準安定ホログラムの複製 ステップを同時に行なうことを特徴とするもの。
  24. ２４．請求項２１の方法において、前記単一周波数ビームのバンド幅は２オング ストローム以下であり、前記連続したビームは位相に関して他とは相関関係にな く（ｕｎｃｏｒｅｌａｔｅｄ）、前記単一周波数ビームの各中心周波数は１０オ ングストローム以下で分離されていることを特徴とするもの。
  25. ２５．請求項２４の方法において、前記イメージは各単一周波数毎の前記イメー ジビームを、前記結晶近傍に配置した伝導性（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ）光学 模様を通るように方向づけることにより生成されることを特徴とするもの。
  26. ２６．請求項２５の方法において、前記結晶はドナー濃度が１ｃｍ２当り１０１ ７を超えるものであり、１０ｋｖ／ｃｍより大きいフィールドを生じるために十 分なトラップを有するものであり、ドーパントのレベルは０．０１％を超えるよ うに選択されたものであることを特徴とするもの。
  27. ２７．請求項２６の方法において、中和化ステップにおいて前記結晶は約２３０ ℃まで加熱され、準安定ホログラムに記録する際の前記結晶の電気的短絡ステッ プは導電性の透明材料を前記結晶にコーティングすることを備えており、準安定 ホログラムの複製ステップは、前記結晶を約１３０℃に加熱することを備えてい るとともに、高レベルの光起電性フィールドを前記結晶内に作りだすことを可能 にする結晶照射ステップを含むことを特徴とするもの。
  28. ２８．光屈折性結晶内中の準安定格子を実質的に永久的な格子に変換する方法で あって、以下のステップを備えたもの：限定電気空間電荷フィールドＥｑが拡散 フィールドＥｄに匹敵するような、幾何学的構造及びドーパント濃度及び電気的 特性を有する媒体内に、少なくとも一つの電子電荷格子（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｃ ｈａｒｇｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）を生成し；イオンが移動可能な熱状態となるよう に前記結晶を加熱することによって前イオン電荷格子を前記媒体内に定着させ； ＥｑがＥｄに匹敵する状態を維持している間、電磁波エネルギーを前記結晶に照 射することによって前記少なくとも一つの格子を現像する。
  29. ２９．請求項２８の方法において、拡散電荷模様を形成するための書込みによっ て前記格子を生成し、その後、電子電荷模様と同様のイオン電荷を発生させるの に十分な時間前記媒体を加熱することを特徴とするもの。
  30. ３０．請求項２９の方法において、書込みは前記媒体を電気的に短絡した状態で 行なわれ、前記媒体は電気的短絡状態が保持されている間に加熱されることを特 徴とするもの。
  31. ３１．請求項３０の方法において、現像ステップは、前記媒体の回路が開放状態 であり実質的な電界が生じている状態で行なわれることを特徴とするもの。
  32. ３２．請求項３１の方法において、前記実質的な電界は前記結晶中において光起 電効果によって内部的に生成されたものであることを特徴とするもの。
  33. ３３．請求項３１の方法において、外部電界は、前記結晶が高濃度の光によって 照射されている間であり、現像ステップの間に印加されることを特徴とするもの 。
  34. ３４．請求項３１の方法において、前記少なくとも一つの格子は伝導モード形態 （ｔｒｓｎｓｍｉｓｓｏｎ　ｍｏｄｅ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ）で書込まれているこ とを特徴とするもの。
  35. ３５．請求項３１の方法において、前記少なくとも一つの格子は、周囲温度（ａ ｍｂｉｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）における反射形態（ｒｅｆｌｅｃｔｉ ｏｎ　ｇｅｏｍｅｔｒｙ）によって書込まれていることを特徴とするもの。
  36. ３６．請求項３５の方法において、各々異なる波長を有する反対方向の伝送ビー ムを用いて、複数の格子が書込まれていることを特徴とるもの。
  37. ３７．請求項２８の方法において、前記少なくとも一つの格子は、電荷模様と補 償イオン模様を同時に発生させるために前記結晶が短絡されている間に温度上昇 時での格子の書込みによって生成することを特徴とするもの。
  38. ３８．請求項２８の方法において、前記容器内に複数の格子を異なった波長で順 次書込むステップを含み、その後前記結晶を加熱することにより前記格子を同時 に定着させることを特徴とするもの。
  39. ３９．請求項３８の方法において、前記格子は短絡状態において前記結晶に順次 書込まれ、その後、前記格子は短絡状態で定着されることを特徴とする。
  40. ４０．永久イオン格子を光屈折性材料中に生成する方法であって、以下のステッ プを備えたもの： 電子電荷模様と補償イオン模様を同時に発生させるために前記結晶が短絡されて いる間、上昇される定着濃度（ｆｉｘｉｎｇ　ｔｅｎｐｅａｔｕｒｅ）における ホログラムの書込みによって、少なくとも一つのホログラムを反射モード形態に おいて生成し；前記材料を前記定着濃度以下に冷却し；Ｅｑが実質的にＥｄに匹 敵する状態を維持する間に、前記結晶を電磁波エネルギーにより照射することに よって、前記少なくとも一つのホログラムを現像する。
  41. ４１．請求項４０の方法において、さらに前記ホログラム書込ビームの経路（ｐ ａｔｈ）における熱電流を抑制（ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ）するステップを含むこ とを特徴とするもの。
  42. ４２．電荷の拡散によって光屈折性結晶内に永久イメージを生成し準安定ホログ ラムイメージ（ｍｅｔａｓｔａｂｌｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｉｍａｇｅ） の変換における高変換効率を達成する方法であって、以下のステップを備えたも の：前記結晶内でイオンが熱移動可能なレベルとなるよう短絡が行なわれている 間に前記結晶を加熱し、電荷拡散の補償を行なう模様の為イオンが再拡散するま で前記結晶の温度を維持し、前記電荷が同質の（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）拡散 に戻る為に十分な時間中前記結晶内に電界を発生させている間に放射エネルギー により前記結晶を照射することによって、ホログラムイメージを現像する。
  43. ４３．請求項４２の方法において、前記結晶は加熱後に周囲温度（ａｍｂｉｅｎ ｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）まで冷却され、前記電界は光起電効果により前記 照射に対応して前記結晶内に生成されることを特徴とするもの。
  44. ４４．請求項４２の方法において、前記結晶は光屈折性結晶であり前記加熱は前 記結晶を電気的に導電性のラップで優った状態で行なわれることを特徴とするも の。
  45. ４５．所定範囲内の電磁波エネルギーに対して光屈折的に検出可能な、向上した ホログラフイメージを結晶中に生成する方法であって、前記結晶内で干渉縞を形 成する為に電磁波を前記結晶に照射することにより前記結晶内で電界変化ＥＩを 発生させ； 同時に前記結晶の電気的短絡状態を維持し；前記結晶に最大光起電流を誘導し； 前記結晶の光屈折特性にしたがって、空間電荷フィールドが形成されるまで、前 記結晶内の電子を前記結晶内のトラップ位置（ｔｒａｐｐｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉ ｏｎｓ）まで移動する。
  46. ４６．請求項４５の方法において、前記結晶にはドーパントが含まれており、照 射に対応して広がる前記光起電フィールドが前記限定電荷フィールドとほぼ等し くなるような、係合係数（ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｃｏｎｓｔａｎｓｔ）Ｋがドーパ ントレベルに対応して直線的に上昇するようなトラップ密度ＮＡ及び光起電係数 となるように、形態及び光起電性が選択されたものであることを特徴とするもの 。
  47. ４７．請求項４５の方法において、前記結晶は４００から８００ｎｍの範囲内の 波長λについて光屈折的に検出可能であり、前記格子波長Ａは約λ／２ｎｏとほ ぼ等しいことを特徴とするもの。
  48. ４８．請求項４７の方法において、前記電界変化は同じ波長でありほぼ等しい明 度の反対方向の伝送単色ビームによって生成されていることを特徴とするもの。
  49. ４９．請求項４５の方法において、前記電界変化を生成するステップにおいて、 Ｅ１＝ｍＥｑ（Ｅｐｖ＋ｉＥｄ）／（Ｅｄ＋Ｅｑ）の関係が成立し、ｍは変調係 数であり、Ｅｑは前記限定空間電荷フィールドでありＥｄは前記拡散フィールド であり、Ｅｐｖは前記光起電フィールドであって、Ｅｐｖは１ｋｖ／ｃｍよりも 大きいことを特徴とするもの。
  50. ５０．請求項４９の方法において、Ｅｄ＝ｋａＴＫ／ｅであり、ｋａはボルツマ ン係数で、Ｔはケルビン度での濃度、ｅは電子の電荷であり、ｋ＝２Ｈ／Ａであ りＥｄはほぼＥｑに等しいことを特徴とするもの。
  51. ５１．請求項５０の方法において、 Ｅｑ＝ｅＮＡ／ｅＫ｛１−（ＮＡ／Ｎｏ）｝、εは誘電率であり、ＮＡはイオン 又はトラップ密度でありＮｏは光屈折的（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ　ｓ ｐｅｃｉｅｓ）の総合濃度であり、またイオン又はトラップ密度ＮＡは１０１７ イオン／ｃｍ３を越えることを特徴とするもの。
  52. ５２．ホログラフイメージを光屈折性材料内に記録する方法であって、以下のス テップを備えたもの： 安定した状態の電界を前記結晶を横切るように生成し；前記結晶内の前記結晶の 人射光に対する光屈折性検出可能バンド中に光学的干渉縞を生成し、 Ｅｄにほぼ等しいＥｑを生成し、 空間電荷フィールドが生成されるまでの間、前記結晶内に光励起電子（ｐｈｏｔ ｏｅｘｃｉｔｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を再拡散する。
  53. ５３．請求項５２の方法において、前記材料は１０１７／ｃｍ３を超える電荷ド ナーを有しており、更に以下のステップを備えたもの：電子トラップ位置が実質 的に満たされるまで前記干渉縞に対応して電荷を再拡散させ、 前記結晶を横切るｄｃフィールドの存在を抑制する間、前記結晶内のイオンチャ ージを再拡散させることを特徴とするもの。
  54. ５４．請求項５３の方法において、電界の存在による電子拡散の均等化ステップ を更に備えたことを特徴とするもの。
  55. ５５．ホログラフイメージを光屈折性部材内に記録する方法であって、以下のス テップを備えたもの： 前記部材表面を透明の導電性被膜で覆い、前記結晶内部を前記被膜を通して照射 し、前記結晶内でＥｄ＝Ｅｑを維持することを特徴とするもの。
  56. ５６．請求項５５の方法において、前記照射ステップは同じ波長の反対方向の伝 送ビームを光屈折性部材に投射するステップを備えたことを特徴とするもの。
  57. ５７．光屈折性材料の特性を用いる方法であって、以下のステップを備えたもの ：前記光屈折性効果の為、光屈折性効果を生じる電荷変位により誘導された光屈 折性変化の様式でホログラフ模様を生成するため０．１Ｊ／ｃｍ２から１、００ ０Ｊ／ｃｍ２の範囲内のエネルギー密度を有する反対方向の伝送物体及び参照ビ ームによって前記材料内に反射ホログラフ模様を記録し；前記記録ホログラフ模 様を大きく減衰させないような反射イメージを誘導するために短間隔の密度が０ ．０５Ｗ／ｃｍ２よりも小さい参照ビームにより前記ホログラフ模様を繰り返し 照射し、 照射中の前記ホログラフ模様から得られる前記反射を検出する。
  58. ５８．請求項５７の方法において、反射を導き出すために、繰り返しイメージを 照射し、各照射における反射を検出するステップを更に含むことを特徴とするも の。
  59. ５９．請求項５８の方法において、近似した方向性を有するが異なる操作波長を 有する複数の反射ホログラム模様を記録し、選択した操作波長の各ビームにより 前記材料を照射し、各選択波長において生成されたイメージの検出を行なうステ ップを含んだことを特徴とするもの。
  60. ６０．以下を備えたホログラフ記録装置：前記部材内部の同一延長上に配列され た複数の反射ホログラムを有する光屈折性部材、前記ホログラムは、異なった非 調和（ｎｏｎｈａｒｍｏｎｉｃ）波長において反伝送波面によって形成された干 渉格子を備えたことを特徴とするもの。
  61. ６１．請求項６０の装置において、前記非調和（ｎｏｎｈａｒｍｏｎｉｃ）波長 は波長バンドλからλ／２内で配列されることを特徴とするもの。
  62. ６２．請求項６１の装置において、前記複数の反射ホログラムは１オングストロ ームより小さいバンド幅を有するビーム波面によって生成された格子を備えたこ とを特徴とするもの。
  63. ６３．請求項６２の装置において、前記光屈折性部材はＣ軸を有し少なくとも一 つの不純物によってドープされている結晶であり、前記ホログラムは前記平面部 材のＣ軸に交差した前記格子により方向付けられていることを特徴とするもの。
  64. ６４．請求項６３の装置において、前記ホログラムはデータにより変調されるこ とを特徴とするもの。
  65. ６５．請求項６４の装置において、前記所定波長は約５００ｎｍであり、前記部 材はＬｉＮｂＯ８であり、前記ドーパントは少なくとも０．０１％の鉄（Ｆｅ） であることを特徴とするもの。
  66. ６６．内部に少なくとも一つのホログラムを記録した光屈折性結晶であって、前 記ホログラムは前記結晶全体にわたって配列された干渉格子を備えており、前記 反対方向への伝送ビームによって生成されたことを特徴とするもの。
  67. ６７．請求項６６の結晶において、前記結合係数Ｋが約１ｃｍ−１を超えること を特徴とするもの。
  68. ６８．請求項６７の結晶において、前記ホログラムは複数の干渉格子を備えてお り、各々が与えられた軸に沿って配列されるとともに、各々が周期的に異なった 非調和の関係にあり、前記格子は周囲濃度において、５０年を超える半減期を有 することを特徴とするもの。
  69. ６９．請求項６８の結晶において、前記干渉格子は干渉参照（ｉｎｅｔｒｆｅｒ ｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｎｃｅ）及び物体ビームによる与えられた波長の干渉波エネ ルギーにより生成した格子を備えており、当該格子は実質的に前記Ｃ軸に対して 交差するように設けられていることを特徴とするもの。
  70. ７０．請求項６９の結晶において、前記波エネルギーは４００から８００ｎｍの 波長を有し、各々与えられた波長での前記波エネルギーの前記バンド幅はオング ストロームより小さく、前記結晶はニオブ酸リチウム（１ｉｔｈｉｕｍ　ｎｅｏ ｂｉｔｅ）であり１０１７／ｃｍ３を超える光屈折性の不純物を有し１ｃｍ３当 り１０１７を超える熱移動イオンを有することを特徴とする。
  71. ７１．以下を備えた高密度データ記憶装置；多重に定着され、現像されたホログ ラムを内部に有する光屈折性の体積を有する媒体、前記ホログラムのそれぞれは 、異なった中心周波数において反射性である異なったホログラムとともに反射モ ード形態を有していることを特徴とするもの。
  72. ７２．請求項７１の記憶装置において、前記反射ホログラムは、反対方向に伝送 するビームによる生成物であることを特徴とするもの。
  73. ７３．請求項７２の記憶装置において、前記ホログラムは中心周波数がλからλ ／２の範囲内である場合に反射性であり、前記媒体は所定厚を有し、前記ホログ ラムは前記媒体の前記厚みを通じて不均質な格子強度拡散（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏ ｒｍ　ｇｒａｔｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によりア ポディゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）制御されることを特徴とするもの 。
  74. ７４．請求項７３の記憶装置において、前記アポディゼーションは前記媒体の厚 みとビーム経路のミスマッチ（ｍｉｓｍａｔｃｈｉｎｇ）による厚さを通じて、 吸収からの不均質な干渉関係（ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｎｃ ｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ）により行なわれることを特徴とするもの。
  75. ７５．請求項７４の記憶装置において、異なった波長の１００を超えるホログラ ムが存在し、前記波長の差異は５オングストロームよりも小さいことを特徴とす るもの。
  76. ７６．請求項７５の記憶装置において、前記媒体は光屈折性結晶であり前記ホロ グラムは前記結晶厚に沿った格子ベクトル（ｇｒａｔｉｎｇ　ｗａｖｅｖｅｃｔ ｏｒ）を有する格子を定めることを特徴とするもの。
  77. ７７．以下を備えたデータ記憶装置； Ｃ軸を有し、ドーパント濃度が少なくとも約０．０１％である光屈折性結晶、前 記結晶はさらに、１ｃｍ３当り約１０１７より大きい熱移動イオン補償及び１ｃ ｍ３当り１０１９以下の電子トラップの内部光起電フィールドを発生させるため の容量を有し、前記結晶は、屈折変化指数（ｖａｒｙｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ 　ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ）によりＣ軸に沿って湾曲状（ｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｌ ｙ）に拡散された平面格子の少なくとも一つの安定したホログラムを備えている 。
  78. ７８．低クロストーク、高データ容量の高イメージ密度のイメージ記憶装置であ って、以下を備えたもの： 異なった波長における屈折模様反射（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ 　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ）として前記装置に記録された複数の反射モードホログ ラム、ホログラムの示すＫ間隔は、与えられた弧内でにあり与えられた焦点領域 のほぼ中心上に、曲線からなるバンド（ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ　ｂａｎｄ）を 定義し、前記バンドは重複せず近接した間隔に位置し、実質的に等角であること を特徴とするもの。
  79. ７９．請求項７８の記憶装置において、前記装置はＣ軸を有する光屈折性部材を 備え、前記屈折模様は Ｃ軸に沿って屈折変化指数によって拡散された複数の平面格子を備えたことを特 徴とするもの。
  80. ８０．請求項７９の記憶装置において、前記ホログラムは前記反対方向へ伝送す るビームの生成物であり、データ変調ホログラムの間隔を表わすＫｘ，Ｋｙ，Ｋ ｘ間隔内の実質的に一定なΔｋを有し、選択された波長で前記装置が照射されて いる間に、クロストーク間の反射イメージを最小化することを特徴ともの。
  81. ８１．光屈折性タイプの結晶であって、以下を備えたもの：密度（ＮＡ）が１０ １７ｃｍ−３を超える光活性でない（ｎｏｎ−ｐｈｏｔｏａｃｔｉｖｅ）イオン 、１０１７ｃｍ−３を超える電子ドナー密度（ＮＤ）、１０１９ｃｍ−３より小 さい電子トラップ密度（ＮＤ＋）、格子波長が実質的に動作中の波長以下であり 容積測定的に拡散された屈折格子を、少なくとも一つ内部に備えたホログラム。
  82. ８２．請求項８１の結晶において、前記格子は１ｃｍ−１よりも大きい結合係数 Ｋを有し周囲温度中において５０年を超える安定した寿命を有すること特徴とす るもの。
  83. ８３．請求項８２の結晶において、前記結晶は厚みｄを有し、前記結晶に全体に 渡って同一延長上に拡散された厚みに応じて異なる格子波長のｙ個の屈折格子を 含むことを特徴とするもの。
  84. ８４．厚み方向に対して実質的に平行なＣ軸を有する屈折性結晶内にホログラム を書込むシステムであって、以下を備えたの：波長の選択が可能なコーヒーレソ ト光（ｃｏｈｅｒｅｎｔ　ｌｉｇｈｔ）の光源、前記光源は選択された波長の約 １オングストローム内に波長を維持する手段を含み；実質的に伝送と反対方向上 に前記光源からのコーヒーレソト光ビームを方向付けるための光学システム手段 、前記光ビームは前記結晶内のＣ軸に対して実質的に平行であり、前記光ビーム のビーム経路の長さは前記結晶の厚みの中心と実質的に等しい。
  85. ８５．請求項８４のシステムにおいて、前記ビーム経路の１つにデータによる前 記ビームの空間的変調の為の手段を含むことを特徴とするもの。
  86. ８６．請求項８４のシステムにおいて、両ビーム経路中に、結晶における両ビー ム内の平面波面（ｐｌａｎａｒ　ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）を発生させるための手段 を含むことを特徴とするもの。
  87. ８７．請求項８４のシステムにおいて、前記ビーム経路中の少なくとも一つの経 路中に、前記光ビームを平行にされていない光を前記結晶上に方向づけるための 手段を含むことを特徴とするもの。
  88. ８８．データを書込むためのシステムであって、以下を備えたもの：光屈折性結 晶、 内部に干渉格子を形成する為、コーヒレント光波面を異なった波長において前記 結晶内へ反対方向に伝送するように方向づける光源手段、データによって前記光 波を変調するため、前記光波面の前記経路内に配置されたイメージ手段、 前記光波面の前記波長を切り換えるための前記光源手段の制御手段；各波長での データを変化させる為のイメージ手段の制御手段。
  89. ８９．請求項８８のシステムにおいて、前記光源手段は、調整可能なレーザー及 び等しい密度の平面ビーム（ｐｌａｎａｒ　ｂｅａｍ）を前記結晶上に反対伝送 方向で方向づける為の分光及び反射手段を含む光波面を方向づける為の手段を備 えたことを特徴とするもの。
  90. ９０．請求項８８のシステムにおいて、前記光源手段は、異なった波長の複数の 切り換えられるコヒーレント光源を備えたことを特徴とするもの。
  91. ９１．請求項８８のシステムにおいて、前記イメージ手段は、前記波面の一つの 経路内に空間光変調手段を備え、前記光源手段は前記結晶の屈折だけをカバーす る領域の、主及び参照ビームを発する光学システム手段を含み、前記空間光変調 手段は少なくとも前記主ビームの領域を実質的に包含し、さらに領域分割干渉格 子模様（ａｒｅａｌｌｙ　ｓｅｐｅｒａｔｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｇｒ ａｔｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎｓ）が前記結晶に書込まれてるように、前記ビーム と前記システム間の相対的な動作をもたらす構成手段を備えていることを特徴と するもの。
  92. ９２．請求項９１のシステムにおいて、前記相対的な動作を伝える前記手段は、 マトリクス格子中の格子間に防護バンド（ｇｕａｒｄ　ｂａｎｄ）とともに前記 異なった干渉格子を配置する為の手段を含むことを特徴とするもの。
  93. ９３．データ読出しシステムであって、以下を備えたこと：複数の反射ホログラ ムを記録したホログラム記憶媒体で、異なった波長において各々の反射を行なう もの； 前記ホログラムと合致する波長において、そこから光を反射することで、前記波 長の少なくとも一つのビームによって前記媒体を照射する為に配列された手段少 なくとも一つの反射イメージの少なくとも一部分を検出する為に前記媒体の前記 反射側に配列された手段。
  94. ９４．請求項９３のデータ読出しシステムにおいて、前記反射ホログラムは、異 なる波長における反対方向への伝送ビームの前記干渉による生成物を備えたこと を特徴とするもの。
  95. ９５．請求項９３のシステムにおいて、前記媒体を照射する前記手段は、波長可 変レーザーを備えたことを特徴とするもの。
  96. ９６．請求項９３のシステムにおいて、前記媒体を照射する前記手段は、それぞ れ独立して操作出来る複数のレーザー源であることを特徴とするもの。
  97. ９７．請求項９３のシステムにおいて、照射を行なう前記手段は、前記反射模様 の波長の幾つかを含む広帯域光源（ｂｒｏａｒｄｂａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　ｓｏｕ ｒｃｅ）を備え、前記システムは、選択されたバンドの検出を行なう前記手段上 にさしこむ前記光を制限する為に、照射を行なう前記手段と検出を行なう前記手 段との間に、配置された可変帯域ファイルター手段（ｖａｒｉａｂｌｅ　ｂａｎ ｄｐａｓｓ　ｆｉｌｅｔ　ｍｅａｎｓ）を含むことを特徴とするもの。
  98. ９８．請求項９３のシステムにおいて、前記ホログラム記憶手段は複数の地域分 割記憶済ホログラフ模様（ａｒｅａｌｌｙ　ｓｅｐｅｒａｔｅ　ｒｅｃｏｒｄｅ ｄ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｐａｔｔｅｒｎ）であり、各々は異なった波長に おける幾つかのホログラムを備え、照射を行なう前記手段は照射ビームを前記媒 体内の選択された何れのホログラフに照射する手段を含み、検出を行なう前記手 段は平行に記憶された前記データの読み出しの為に、分離検出要素（ｄｉｓｃｒ ｃｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ）のアレイを備え、前記システムは 、さらに、前記反射光を前記選択ホログラフ模様から前記検出要素のアレイ上に 対して投射する手段を含むことを特徴とするもの。
  99. ９９．大規模デジタルデータ読取り専用保管システムであって、以下を備えたこ と： 複数の狭帯域（ｎａｒｒｏｗ　ｂａｎｄ）を有し体積を有する光屈折性部材、波 長区域、内部にデジタルデータが拡散、記憶された反射ホログラム、実質的に前 記他と同一延長上にある各々のデータ； 少なくとも一つの記憶されたホログラムの前記波長において、読み出しビームに よる前記部材の投射を行なう手段； 前記ホログラムからの前記放射による反射によってデジタルデータを検出する手 段。
  100. １００．請求項９９のシステムにおいて、前記媒体内の前記ホログラムは５０年 を超える半減期を有すること特徴とするもの。
  101. １０１．請求項１００のシステムにおいて、一つのホログラムは反対方向の反射 モード形態によって記憶されていることを特徴とするもの。
  102. １０２．請求項１００のシステムにおいて、一つ又はそれ以上のホログラムが、 前記読み出しビームの前記呼称方向に対して垂直方向におけるその格子平面に、 格子として記憶されていることを特徴とするもの。
  103. １０３．少なくとも一つの入射電磁波エネルギービームのバンド分離の為の装置 であって、以下を備えたこと： 内部に体積を有して拡散され、少なくとも一つの回折模様を有する光屈折性手段 、イオン変位を抑制し、循環的に変化するストレスを備える前記模様、与えられ た格子波長と方向を有する前記模様、さらに選択された波長バンドの前記入射波 エネルギーに対して、反射ホログラムを定義し、与えられたの波長入射波エネル ギーは、所定の経路に沿って反射されるもの。
  104. １０４．請求項１０３の装置において、少なくとも二つの入射ビームがあり、前 記光屈折性手段は、反対方向ビームによる生成物であり、少なくとも一つの定着 され、現像された回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｔｉｎｇｓ）を備 えていることを特徴とするもの。
  105. １０５．請求項１０４の装置において、前記入射ビームは一直線であり、異なる 方向の角度で反射させる為に少なくとも二つの格子が形成されていることを特徴 とするもの。
  106. １０６．請求項１０３の装置において、前記入射ビームは一直線であり、前記模 様は、前記ビームの前記経路に沿って分離された位置に配置され、異なった波長 を反射する為、間隔を隔てた経路に沿って前記経路に対して相対的な角度を有し ていることを特徴とするもの。
  107. １０７．請求項１０６の装置において、前記結晶はＣ軸を有し、前記模様は前記 Ｃ軸に対して平行な格子ベクトルを有しており、前記一直線ビームは、その反射 が前記入射ビームに対して約９０度の角度で偏向された相対的角度で前記模様に 向けて方向付けられたことを特徴とするもの。
  108. １０８．請求項１０７の装置において、前記入射ビームは実質的に単色であり、 各々が１０オングストロームよりも小さいバンド内にあることを特徴とするもの 。
  109. １０９．請求項１０３の装置において、前記の選択された波長は反射され、他の 波長は前記光屈折性手段を通じて通過されることにより分離されることを特徴と するもの。
  110. １１０．少なくとも一つの選択された波長の光学的構成物の抽出装置であって、 以下を備えたもの： Ｃ軸を有し、内部に半永久的な回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｇｒａｔｉ ｎｇ）を有する光屈折性要素、前記格子は反射性の選択された格子波長を有し、 前記波長成分を所定方向において反射する為に、前記入射波エネルギーに対して 角度を有して配置されている。
  111. １１１．請求項１１０の装置において、前記要素は、異なった波長を異なった経 路で方向付ける為に配置された少なくとも同延性（同一軸延長性）の前記回析格 子を含んでいることを特徴とするもの。
  112. １１２．請求項１１０の装置において、前記回析格子は、前記波長の平行にされ た入射波エネルギー（ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ　ｉｎｃｉｄｅｎｔ　ｗａｖｅ　ｅ ｎｅｒｇｙ）を平行にされたビームとして（ａｓ　ａ　ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ　 ｂｅａｍ）反射する為に平面であることを特徴とするもの。
  113. １１３．請求項１１０の装置において、前記回折格子は、前記選択された波長の 入射波エネルギーを平行にされていないビームとして（ａｓ　ａ　ｎｏｎ−ｃｏ ｌｌｉｍａｔｅｄ　ｂｅａｍ）反射する為に湾曲されていることを特徴とするも の。
  114. １１４．電磁波放射甲フィルターであって、以下を備えたこと：濾過された前記 放射の波長よりも２倍を超える大きさの厚みを有する光屈折性部材、前記部材は 、それを通じて拡散するホログラムを有し、前記ホログラムは、前記部材から１ ％より小さい屈折変化の指数によって定義され、放射に影響を与えるため、選ば れた波長において反射性となる。
  115. １１５．請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは、放射に影響を 与える為の反射バンド除去フィルターを定義し、前記ホログラムは反対方向への 平面波面（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｐｌａｎａｒ　ｗａｖｅｆ ｒｏｎｔｓ）の前記生成物であることを特徴とするもの。
  116. １１６．請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは球面であり反対 方向への歪曲波面（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｃｕｒｖｅｄ　ｗ ａｖｅｆｒｏｎｔｓ）の前記生成物であることを特徴とするもの。
  117. １１７．請求項１１４のフィルターにおいて、前記ホログラムは少なくとも光屈 折性材料内のＣ軸に０．２ｍｍ厚で記録され、前記ホログラムはＣ軸に対して実 質的に反対方向の格子を有することを特徴とする。
  118. １１８．請求項１１４のフィルターにおいて、各ホログラムの前記バンド幅が波 長間の間隔とほぼ等しくされた、異なる波長の同延性多重反対方向挟域帯ホログ ラム（ｃｏｅｘｔｅｎｓｉｖｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｃｏｕｔｅｒｐｒｏｐａｇ ａｔｉｎｇ　ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ　ｈｏｌｏｇｒａｍｓ）を含んでいることを 特徴とするもの。
  119. １１９．請求項１１４のフィルターを外部からの放射からセンサーを保護する為 に用いた場合において、前記部材は各所望波長において記録された反射性ホログ ラムを有することを特徴とするもの。
  120. １２０．遠方の放射物体の放射放出模様の観測システムであって、以下を備えた こと： 遠方の放射物体の放射を光軸に沿って方向付ける手段；前記光軸に沿って配列さ れ、少なくとも一つの波長での反射モード回折模様を含む光屈折性結晶手段、 前記結晶手段からの反射を観測者に向ける手段。
  121. １２１．請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶は、多重回析格子（ｍｕｌ ｔｉｐｌｅ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎｓ）を含んでおり、各々 が独特の波長で記憶されていることを特徴とするもの。
  122. １２２．請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶手段は、６５６２．８オン グストロームの前記Ｈα波長において一つの異なった格子を含むことを特徴とす るもの。
  123. １２３．請求項１２０のシステムにおいて、前記結晶手段が平らな表面を有して おり、前記結晶手段中の前記拡散模様が前記平らな表面に対して相対的に傾けら れており、これにより前記平らな表面で反射されたスペクトル光がホログラムで の反射に対する相対角度となるとともに、前記システムは前記結晶手段からの反 射波長を調節するための手段をさらに含んでいることを特徴とするもの。
  124. １２４．請求項１２３のシステムにおいて、さらに第二の光軸に沿い、放射の方 向付けを前記結晶手段から離れて方向付ける為の前記結晶手段の前方の前記光経 路内に含まれる放射分光手段、反射を吸収するため、前記第二の光軸に沿って配 置された接眼レンズ手段、前記結晶手段を調節するための温度調節手段を含んで いることを特徴とするもの。
  125. １２５．請求項１２３のシステムにおいて、放射の方向付けを行なう手段は、さ らに前記結晶上に反射防止コーティング手段（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　 ｃｏａｔｉｎｇ　ｍｅａｎｓ）を備えており、前記同調を行なう手段は、さらに 、前記結晶手段の前記角度を前記光経路に対し傾斜させる手段を備えることを特 徴とするもの。
  126. １２６．請求項１２０のシステムにおいて、前記反射モード回折模様は、選択さ れた焦点距離で前記反射波エネルギーの焦点を合せる役割を果す、湾曲した格子 を備えたことを特徴とするもの。
  127. １２７．請求項１２６のシステムにおいて、遠方の物体からの放射模様の集中の ためと選択された焦点距離のために、さらに望遠鏡手段を含むことを特徴とする もの。
  128. １２８．ホログラムレンズシステムであって、以下を備えたもの：複数の同延性 ホログラムが一体化している光屈折性結晶、前記ホログラムは、異なった波長に おける各反射性焦点レンズを定義し、異なった各レンズは異なった焦点を有する 。
  129. １２９．請求項１２８のレンズにおいて、前記ホログラムは、反対方向伝送球面 主体（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｓｐｈｅｒｉｃａｌ　ｓｕｂｊ ｅｃｔ）の干渉及び平面参照波面（ｐｌａｎａｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｗａｖｅ ｆｒｏｎｔｓ）の生成物であることを特徴とするもの。
  130. １３０．請求項１２９のレンズにおいて、前記ホログラムは４００から８００ｎ ｍの範囲内において反射性であることを特徴とするもの。
  131. １３１．請求項１３０のミラーにおいて、前記ホログラムは、中心波長から１０ オングストローム未満異なる波長の狭帯域において反射性であることを特徴とす るもの。
  132. １３２．幾つかのコヒーレント光ビームを異なった経路において共通ビームに変 換する装置であって、以下を備えたもの：前記ビーム経路内に配置され、複数の 独立したホログラムを有する共通ビーム経路内の光屈折結晶手段、前記ホログラ ムは、前記共通ビーム経路に対して相対角度を有する独立の異なった波長に対し 反射性である；前記異なったホログラムを遮るビーム径路内に、前記独立したビ ームは前記共通ビーム経路上で反射される角度において、異なった幾つかの独立 波長を供給する手段。
  133. １３３．請求項１３２の装置において、前記結晶手段は、前記共通ビーム経路に 対し相対的な角度においてＣ軸を有し、前記ホログラムは、前記Ｃ軸に沿った所 定角度において前記共通ビーム経路に沿い間隔を開けた格子を備え、前記格子は 選択された波長以外の全ての波長において各々反射性であることを特徴とするも の。
  134. １３４．請求項１３２の装置において、前記装置は波長多重チャンネル器であり 、独立入力ビームは前記結晶内に方向け付けられて前記共通ビーム経路に結合す ることを特徴とするもの。
  135. １３５．請求項１３４の装置において、前記Ｃ軸は前記共通ビーム経路に対して ４５度の角度であり、前記独立入力ビームは前記Ｃ軸に対して４５度の角度にお いて前記異なった格子内に方向付けられることを特徴とするもの。
  136. １３６．請求項１３２の装置において、前記ホログラムは、前記共通ビーム経路 内に幾つかの反射性格子を備え、前記格子は前記共通ビーム経路に対して衝突領 域（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ　ｔｒｅｇｉｏｎ）において異なった角度を有し、 前記異なった波長の衝突ビームは前記共通ビーム経路上に反射されたことを特徴 とするもの。
  137. １３７．多重波長（ｍｕｌｔｉ−ｗａｒｅｌｅｎｇｔｈ）を複数の異なる独立ビ ームに変換する装置であって、以下を備えたもの： 前記共通ビーム経路内に配置され、異なる光波長において各々が反射性である複 数の現像されたホログラムを含む光屈折手段、前記格子は、前記共通ビーム手段 に対し相対的角度で前記結晶内に増加的に区別して配置されている、前記複数の 独立ビームを、前記反射されたビームが異なった経路に沿って存在する角度及び 位置において前記光屈折手段内に方向づける手段。
  138. １３８．請求項１３７の装置において、前記ホログラム格子は、前記共通ビーム 経路に沿って間隔を開けられ、異なる波長要素の独立した反射に対して角度を有 し、前記格子は他の波長を通すことを特徴とするもの。
  139. １３９．請求項１３７の装置において、前記ホログラム格子は、共通衝突領域（ ｃｏｍｍｏｎ　ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ　ａｒｅａ）周辺に、異なった波長が前 記共通衝突領域に対して相対的に異なった角度において反射された前記共通ビー ムに対し、相対的に異なった角度を有することを特徴とするもの。
  140. １４０．請求項１３９の装置において、前記ホログラム格子は、そこからの反射 が選択された領域で焦点を結ぶような湾曲を有することを特徴とするもの。
  141. １４１．レーザーであって、以下を備えたもの：レーザー獲得媒体を制限し、光 軸を定義するレーザー室手段；前記レーザー獲得媒体に対してポンプエネルギー を与える手段、前記光軸に沿った前記レーザー室手段の第一端位置にある反射器 手段、前記レーザー室手段の第二端位置に配置された周波数選択出力カプラー手 段、前記出力カプラー手段は、ホログラム鏡を準備するため、選択された波長に おける波エネルギーを反射する少なくとも一つの反射性ホログラムを含む光屈折 性結晶手段。
  142. １４２．請求項１４１のレーザーにおいて、前記出力カプラー手段は、多重反射 性ホログラムを内蔵する光屈折性結晶であり、各々は選択された波長における波 エネルギーを反射する前記獲得媒体のレーザー光モードに対応する異なった波長 を有することを特徴とするもの。
  143. １４３．請求項１４１のレーザーにおいて、前記獲得媒体は、活性獲得媒体（ａ ｎａｃｔｉｖｅ　ｇａｉｎ　ｍｅｄｉｕｍ）を供給するドーパントを含む前記光 屈折媒体であり、外部的に前記獲得媒体のポンピングを行なうための媒体を含み 、前記ホログラム鏡は前記獲得媒体に取り付けられたことを特徴とするもの。
  144. １４４．請求項１４３のレーザーにおいて、前記獲得手段はネオジムがドープさ れた（Ｎｄ−ｄｏｐｅｄ）ニオブ酸リチウムであり、前記ホログラム鏡は秩がド ープされた（Ｆｅ−ｄｏｐｅｄ）ニオブ酸リチウムであることを特徴とするもの 。
  145. １４５．拡散フィードバックレーザー（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａ ｃｋ　ｌａｓｅｒ）であって、以下を備えたもの： レーザー獲得媒体内で活性化する材料によってドープされた光屈折性媒体、前記 光屈折媒体の全長に沿って書込まれた反対方向へのホログラム反射格子。
  146. １４６．請求項１４５のレーザーにおいて、前記レーザーは、ネオジウムが追加 ドーブされた内部キャビティ（ｉｎｔｒａｃａｖｉｔｙ）ニオブ酸リチウムの周 波数二倍器（ｄｏｕｂ１ｅｒ）によって鉄がドープされた（Ｆｅ−ｄｏｐｅｄ） ニオブ酸リチウムであることを特徴とするもの。
  147. １４７．相関システムであって、以下を備えたもの：選択された光経路に沿った 波長の選択可能なコーヒーレソト光ビームを供給する制御可能手段； 入力イメージを、そこから前記後に選択された波長に空間的に透過させて前記光 ビームを空間的に変調するため、前記光経路内に設けられた空間光変調手段；透 過された入力イメージの経路内に設けられたフーリエ変換レンズ手段；前記フー リエ変換入力イメージの経路内に設けられた体積を有するホログラム記憶手段、 前記記憶手段は、複数の挟帯域反射性フーリエ変換ホログラム（ｎａｒｒｏｗ　 ｂａｎｄ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｖｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｈｏ ｌｏｇｒａｍｓ）を有して、各々は異なる波長を有しており、前記イメージは、 物体イメージを備え、前記フーリエ変換レンズ手段を通して前記記憶手段以外に 反射され、前記フーリエ変換レンズ手段を通じて透過された前記フーリエ変換結 果からの所定相関検出の為の手段。
  148. １４８．請求項１４７の相関システムにおいて、前記ホログラムは、反対方向へ のビーム伝送の前記波長多重生成物であることを特徴とするもの。
  149. １４９．入力イメージの相関方法であって、以下のステップを備えたもの：参照 イメージの複数の反射性フーリエ変換ホログラムの記憶し、各々は異なった波長 を有し； 前記入力イメージのフーリエ変換イメージを前反射性参照イメージに対し、異な った波長の連続において方向付け、 前記反射された生成物の前記フーリエ変換を生成させ、前記フーリエ変換生成物 から相関を検出する。
  150. １５０．請求項１４９の方法において、前記記憶されたホログラムは、反対方向 物体（ｃｏｕｔｅｒｐａｒｏｐａｇａｔｉｎｇ　ｏｂｊｅｃｔ）及び参照ビーム の前記生成物であり、前記反射物体イメージ（ｒｅｆｒｅｃｔｅｄ　ｐｒｏｄｕ ｃｔ　ｉｍａｇｅｓ）の前記フーリエ変換は、反対方向への伝送により作りださ れることを特徴とするもの。
  151. １５１．体積を有する光屈折性要素内に少なくとも一つのホログラムを記録する 方法であって、以下のステップを備えたもの：選択された波長及び前記要素上の 第一側に向って非平面波面（ｎｏｎ−ｐｌａｎａｒ　ｗａｒｅｆｒｏｎｔ）を有 する物体ビームを方向付け；前記選択された波長ビームの参照ビームを、前記第 一側と反対の前記要素上の第二側に対して方向付け、 湾曲した屈折格子が定義する前記要素内に記憶された干渉模様を発生させるため 、十分な濃度及び間隔によって前記ビームを維持する。
  152. １５２．請求項１５１の方法において、前記物体ビームは、湾曲した波面を有し 、前記参照ビームは平面波面を有することを特徴とするもの。
  153. １５３．請求項１５１の方法において、前記物体ビーム及び参照ビームの双方が 、湾曲した波面を有することを特徴とするもの。
  154. １５４．請求項１５３の方法における反対方向への伝送において、前記物体ビー ムは前記要素において収束され、前記参照ビームは、前記収束された物体ビーム に対し、反対方向において、ビーム角に沿い前記要素において収束されることを 特徴とするもの。
  155. １５５．平面反射表面（ｐｌａｎａｒ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｓｕｒｆａｃｅ ）を用いた光屈折結晶内への非変調平面格子（ｕｎｍｏｄｕｌａｔｅｄ　ｐｌａ ｎｅ　ｇｒａｔｉｎｇ）の書込み方法であって、以下のステップを備えたもの： 前記結晶近傍の前記反射表面の位置決めをし、前記反射表面以外を反射する為に 前記結晶を通じてコヒーレント光ビームを方向付け、反対方向への波は前記結晶 内の干渉模様を定義して前記結晶に戻る。
  156. １５６．請求項１５５の方法において、前記結晶は、その広い面（ｂｒｏａｄ　 ｆａｃｓ）に対して実質的に正常なＣ軸を有し、前記反射性表面は、前記Ｃ軸に 対して正常に前記結晶近傍に配置され、前記コヒーレント光ビームは、前記結晶 を通じ、前記結晶のＣ軸に沿った前記反射性表面に反して方向付けられることを 特徴とするもの。
  157. １５７．請求項１５５の方法において、前記反射性表面は、前記結晶の前記表面 上に直接載置コーティングしたことを特徴とするもの。
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