光メモリ

レーザー加工で製作される光メモリとは

光メモリとは、CDやDVDなどの光ディスクをはじめ、光磁気ディスクや光カードなど、光の技術を使った記録・保存媒体の総称です。ハードディスクやフロッピーディスクなどの磁気記録装置と比べて大容量で、かつ磁石などの外乱の影響を受けないので記憶されたデータを長期間保存できるのが特徴。光メモリは、主に読み出し専用のROM型、一度のみ記録が可能なWO型、何度でも消去ができるMOディスクの3つに分類されます。

光メモリを構成するのは、光源、情報構成部、情報記憶部、情報検出部、各コンポーネントを結ぶ伝送部、情報の選択制御部の6つ。そのなかでも構成の中心となるのが情報記憶部で、光記憶技術と記憶材料の2つが大きな柱となっています。

光メモリの情報記録面には光の反射率が高いアルミニウムが蒸着されており、情報記録面からの反射光が光検出器に導かれ、集光された光スポットとマークとの相互作用によって反射光の光学的な特性が変化。それにより、 記録された情報を読み取れる仕組みになっています。

光メモリの記録密度

光メモリの記録密度は、マスタリングおよびデータの記録・再生に利用される光の集光スポットの大きさで決まります。集光スポットの全値全幅は使用する光の波長とレンズの開口数（NA）によって与えられるのが特徴です。光メモリの記録密度を向上させるには、光の波長を短くし、レンズの開口数を大きくする必要があります。これは、通常の光学顕微鏡における分解能の定義と同様です。

実際にこの方法を使って光メモリの高密度化を実現した例に、ブルーレイディスクがあげられます。コンパクトディスク（CD）が780nmのレーザー光と開口数0.45のレンズを使用しているのに対し、ブルーレイディスクの波長は405nm、レンズは開口数0.85のものを使用。それにより、記録密度の飛躍的な向上を実現しています。

次世代光記録においてブルーレイディスク以上の高密度・大容量化を叶えるには、新しいレーザープロセシング技術に基づく大きなブレイクスルーが必要とされています。

光メモリ技術が使用されている製品

光メモリ技術が使用されている製品には、CDやDVDをはじめ、CD-ROMやDVD-ROM、MO、CD-R、DVD-R、ブルーレイディスクなどがあり。音楽や映画、ゲームなどのエンターテイメント分野、パソコンソフトの配布、デジタルデータの保管蓄積など幅広い用途で光メモリ技術を使用した製品が利用されています。

3次元光メモリとは

コンパクトディスク（CD）やDVDをはじめとする従来の光メモリは、2次元平面に広がったディスクに情報が記録されています。一方で3次元光メモリは、これまで2次元的に記録していた光メモリの記録層を多層にし、3次元的に記録できるようにしたものです。従来の光メモリが1枚の紙に情報をびっちり記録したようなものなのに対し、3次元光メモリは本のように情報を何層にも渡って記録しているという違いがあります。

これにより、3次元光メモリは、従来の光メモリに比べて大量の情報を記録できるのが強みです。

フェムト秒パルスレーザーによる光メモリの大容量化

レーザーを用いた微細加工技術において、加工分解能が優れていて熱的損傷も少ないフェムト秒パルスレーザーが注目されています。フェムト秒パルスレーザーを用いた加工技術を利用すれば、ガラス内部に記録情報を3次元的に書き込むことが可能。ブルーレイディスク10枚分にも及ぶ250ギガバイトの情報が書き込みできるとされています。

頑丈な石英ガラスの内部に加工すれば3億年以上も保存が可能と考えられており、公文書などの重要書類を長期保存する手段としても期待されている技術です。

また、3次元光メモリのさらなる大容量化を実現すべく、石英やガラスよりも硬質なサファイア内部に中空領域を形成できる技術も開示されています。この技術を光メモリ素子に応用することでビットの定義を明確にでき、書き込み後の消去が難しい光メモリ素子の実現が可能になるとのことです。