CN100356457C - 全息记录介质和用于该全息记录介质的记录设备和再现设备 - Google Patents

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Abstract

一种全息记录介质以及用于该全息记录介质的记录设备和再现设备，通过该介质，在物光束和参考光束沿着相同的光路传播的光学系统中，使用空间分离和偏振分离来使散射光束噪声最小化并增加记录容量。所提供的全息记录介质包括：记录层，物光束和参考光束辐射到该记录层上以将物光束的数据记录为干涉条纹；以及第一相位差层和第二相位差层，分别位于所述记录层的上方和下方，用于转换入射光束的偏振。

Description

全息记录介质和用于该全息记录介质的记录设备和再现设备
技术领域
本发明涉及一种记录介质，更具体地讲，涉及一种经物光束和参考光束的使用来在其上将数据记录为干涉条纹的全息记录介质。本发明还涉及一种在全息记录介质上记录/再现数据的记录设备和再现设备。
背景技术
通过使用全息术将数据记录在记录介质上的全息记录方法通过同时照射物光束和参考光束而被执行。物光束具有将被记录在全息记录介质中的图像数据。这些光束的同时照射引起干涉条纹，这些干涉条纹将被写在全息记录介质上。当从全息记录介质再现数据时，与在记录操作中使用的参考光束相同的参考光束辐射到该全息记录介质上，并通过检测由干涉条纹引起的衍射来再现记录在该全息记录介质上的图像数据。
在另一种全息记录方法中，通过另外利用全息记录介质的厚度方向，上述的干涉条纹可被三维地记录。由于该全息记录介质具有能够在相同的区域上重叠地再记录二维图像数据的能力，因此与诸如CD或DVD的表面二维记录介质相比，该全息记录介质具有显著增加的记录容量。
全息记录和/或再现设备是一种利用物光束和参考光束之间的干涉的干涉系统。在这样的干涉系统中，难以稳定地照射两个光束。这一困难已导致各种旨在克服此缺点的研究。一种解决方法利用精细的步测设备，在该步测设备中已使用被称为共用光路型干涉系统的光学系统。在这样的光学系统中，两个光束沿着相同的光路传播。因此，由诸如振动或空气湍流的干扰引起的光路中的变化同等地影响两个光束，从而这些变化被消去。因此，可实现不受光路中的变化影响的稳定的设备。
被广泛使用的这样的光学系统的一个例子是Normarski干涉系统或Normarski显微镜。另外，在共用光路型干涉系统中，由于两个光束沿相同的光路传播，因此光学系统可被形成为具有简单的结构和小尺寸。
图12是在传统的全息记录和/或再现设备中的光学系统的透视图，在第6,108,110号美国专利中公开了该光学系统的示例。参照图12，空间光调制器(SLM)围绕光学系统的中心布置，以显示记录的数据，所述记录的数据被转换为二维数字图像。在图12所示的SLM中，光束的强度被调制以携带信息并被用作物光束。
如图12所示，参考光束被设置在物光束的外部的位置。物光束和参考光束照射到全息记录介质中以记录干涉条纹。在记录期间，全息记录介质旋转，从而来自物光束的数据被复用记录在该全息记录介质上。当从该全息记录介质再现数据时，从SLM输出的光束被阻挡，而参考光束照射到干涉条纹上，从而诸如CCD的二维图像传感器接收从该干涉条纹再现的图像数据并再现数据。
由于使用这种全息记录方法将大量的图像数据复用记录在全息记录介质的相同的区域上，因此可通过增加该全息记录介质的厚度来增加该全息记录介质的容量。然而，实际上，所述全息记录介质的记录容量由于各种原因而受到限制，并且如果由光学装置发出的光束被例如像散透镜或全息记录介质本身散射，则将引起严重的问题。
通常，当复用图像的数量(即，干涉条纹的数量)增加时，在每一干涉条纹处被衍射的再现光束的衍射效率迅速下降。另一方面，当光束照射到诸如透镜或全息记录介质的光学装置上时，由于全息记录介质的材料的不均匀或表面的粗糙，将产生散射的光束。因而，防止光束的散射基本上是不可能的。因此，图像传感器拾取与参考光束混合在一起的散射光束。另外，所述散射光束是一种光学噪声，并且干扰衍射效率低的再现光束的检测。因而，再现光束的光强与散射光束的光强之比，换言之S/N比，决定了全息记录介质的最大记录容量。
由于在图12的传统的系统中，参考光束和物光束沿着相同的光路传播，因此该设备可以是稳定的和小型的。然而，由于共用光路，散射光束很容易被输入到图像传感器。因此，图12的共用光路型全息记录和/或再现光学系统不能实质上增加记录容量。
图10是示出当0.2千吉字节(tera-byte)、0.5千吉字节和1千吉字节的数据将被记录在具有与CD相同的记录区域的全息记录介质上时，物镜的数值孔径(NA)与复用的全息图的数量之间的关系的曲线图。当传统的物镜的NA被确定为0.5时，对于0.2千吉字节、0.5千吉字节和1千吉字节的数据，复用全息图的数量分别为400、1,000和2,000。
图11是示出衍射效率与复用的全息图的数量之间的关系的曲线图。通过以全息复用数量(M)来除表示记录材料的特性的M数(M#)并对结果进行平方，来计算衍射效率(h)。例如，当传统的全息记录介质的M数为5，并且全息复用数量为1,000和2,000时，衍射效率分别为2.5×10-5和6.3×10-6。
图9是示出在图12的传统的全息盘存储系统中测量的散射光的量与衍射效率(h)之间的关系的曲线图。参照图9，由于传统的系统中的散射光束，最小衍射效率为1×10-2，而获得千吉字节的记录容量所需的如1×10-5一样小的衍射效率不能被检测到。
在图12的传统的系统中，物光束位于光学系统的中心，参考光束围绕物光束，这样这两个光束被空间分离开。然而，在这样的构造中，散射光束可沿着各个方向传播。因此，通过将参考光束和物光束进行简单地空间分离来消除散射光束是困难的。
发明内容
需要使散射光束噪声最小化并增加全息记录介质的记录容量。然而，散射光束可沿各个方向传播。因此，通过将参考光束和物光束进行简单地空间分离来消除散射光束是困难的。
本发明的一方面提供一种全息记录介质以及与该全息记录介质一起使用的记录设备和再现设备，其通过在参考光束和物光束沿着相同的光路传播的光学系统中，除了使用空间分离之外还使用偏振光束来使散射光束噪声最小化并增加记录容量。
根据本发明，可通过在除了记录层之外的记录介质的所有层中使物光束和参考光束的偏振保证正交，来使作为在参考光束和物光束沿着相同的光路传播的共用光路型光学系统中的最严重的问题之一的散射光束噪声最小化，并且在该记录介质中包括透射参考光束并反射物光束的反射层和位于反射层下面的吸收参考光束的滤色器。另外，可简化所述光学系统的结构并增加其记录容量。
根据本发明的一方面，提供一种全息记录介质，其包括：记录层，物光束和参考光束辐射到该记录层上以在该记录层上将物光束的数据记录为干涉条纹；以及第一1/4相位差层和第二1/4相位差层，分别位于所述记录层的上方和下方，用于转换入射光束的偏振；反射层，以第二1/4相位差层位于该反射层和所述记录层之间的方式布置，用于反射物光束。
根据本发明的一方面，由所述第一1/4相位差层和第二1/4相位差层来转换物光束和参考光束的偏振。
根据本发明的一方面，物光束和参考光束的偏振被控制为彼此不同，直至通过从反射层反射物光束并使物光束两次透射通过第二1/4相位差层，该物光束和参考光束在记录层中相遇。
根据本发明的一方面，在所述记录层中，物光束和参考光束的偏振相同，从而可形成干涉条纹。
根据本发明的一方面，所述反射层选择性地反射物光束。
根据本发明的一方面，由于所述反射层直接形成于第二1/4相位差层下面，因此在除了记录层之外的记录介质的所有的层中，物光束和参考光束的偏振正交，而在记录层中，物光束和参考光束的偏振相同。
根据本发明的一方面，由于所述反射层选择性地反射物光束，因此物光束和参考光束被分离开，以使散射光束噪声最小化。
根据本发明的一方面，所述全息记录介质还包括用于吸收参考光束的滤光层，该滤光层直接形成于所述反射层的下面。
根据本发明的一方面，由于所述滤光层吸收通过记录层的参考光束，所以物光束和参考光束被分离开以使散射光束噪声最小化。
根据本发明的一方面，所述全息记录介质被形成盘形全息记录介质或者被形成为卡形。
根据本发明的一方面，通过使用传统的光盘记录/再现设备可在所述全息记录介质上进行数据的记录和/或再现。
根据本发明的一方面，所述全息记录介质可被应用于各种领域。
根据本发明的一方面，所述全息记录介质被形成为带形。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在所述全息记录介质上记录数据的记录设备，该设备包括：光束发射器，用于发射物光束和参考光束；和光学系统，位于光束发射器和全息记录介质之间，用于将物光束和参考光束沿着相同的光路从光束发射器引导到记录介质，使物光束和参考光束具有正交的偏振，并将物光束和参考光束聚焦在所述记录介质上。
根据本发明的另一方面，提供一种用于从所述全息记录介质再现数据的再现设备，该设备包括：光束发射器，用于发射与用于记录的参考光束相同的参考光束；和光学系统，位于光束发射器和全息记录介质之间，用于将参考光束从光束发射器引导到记录介质并接收从记录介质反射的再现光束，其中，该光学系统包括检偏振器，用于去除从记录介质反射的光束中的正交于再现光束的光学成分。
根据本发明的另一方面，提供一种在所述全息记录介质上记录数据/从该全息记录介质再现数据的记录/再现设备，该设备包括：光束发射器，用于发射物光束和参考光束；和光学系统，位于光束发射器和所述介质之间，用于将物光束和参考光束沿着相同的光路从光束发射器引导到记录介质，使物光束和参考光束具有正交的偏振，将物光束和参考光束聚焦在所述介质上，并接收从记录介质反射的再现光束，其中，该光学系统包括检偏振器，用于去除从记录介质反射的光束中的正交于再现光束的光学成分。
根据本发明的一方面，由于在除了记录层之外的记录介质的所有的层中，物光束和参考光束的偏振彼此正交，并且从参考光束产生的散射光束具有与参考光束相同的偏振，因此通过诸如检偏振器的偏振光束分离装置，可容易地消除该散射光束。
本发明的另外的和/或其他方面和优点将部分地从下面的描述被阐述，并且部分地将从该描述变得明显，或者从本发明的实施而了解。
附图说明
从下面结合附图对实施例进行描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是根据本发明实施例的全息记录介质的截面图；
图2是根据本发明实施例的记录和/或再现设备的光学系统的剖视图；
图3是根据本发明实施例的像面的平面图；
图4是根据本发明实施例的1/2波片的平面图；
图5示出根据本发明实施例的在记录设备中的记录操作；
图6示出根据本发明实施例的在再现设备中的再现操作；
图7示出使用根据本发明另一实施例的具有不同反射层的全息记录介质的记录操作；
图8示出使用根据本发明另一实施例的具有不同反射层的全息记录介质的再现操作；
图9是示出在传统的全息记录介质中散射光的量与衍射效率之间的关系的曲线图；
图10是示出物镜的数值孔径与复用的全息图的数量之间的关系的曲线图；
图11是衍射效率对复用的全息图的数量的曲线图；和
图12是传统的光学系统的透视图。
具体实施方式
现在，将详细说明本发明的实施例，其例子示于附图中，在附图中相同的标号始终表示相同的部件。下面，将参照附图描述这些实施例以解释本发明。
图1是根据本发明实施例的全息记录介质的截面图。参照图1，根据本发明示例性实施例的全息记录介质D依次包括：覆盖层1、相位差层A(1/4层)2、记录层3、相位差层B(1/4层)4、胆甾型液晶滤光器5、滤色器6和基底7。然而，应该理解，在本发明的所有方面中，也可使用另外的层并且也可不使用这些层中的一些。
如图所示，相位差层2和4转换入射光束的偏振。例如，层2和4将左旋圆偏振光束、右旋圆偏振光束、S偏振光束和P偏振光束分别转换为S偏振光束、P偏振光束、右旋圆偏振光束和左旋圆偏振光束。尽管不是在所有的方面都需要，但是记录层3可由光聚合物形成。物光束和参考光束照射到记录层3的相同的部位，以将物光束的数据记录为干涉条纹。
胆甾型液晶滤光器5由具有周期性螺旋分子结构的胆甾型液晶形成，并选择性地反射由其螺旋分子结构的周期确定的波长的光。例如，右旋圆胆甾型液晶具有圆二向色性(circular dichroism)，其易于反射右旋圆偏振光束并透射左旋圆偏振光束。
滤色器6是吸收记录/再现光束的光学装置。覆盖层1保护全息记录介质的内部。基底7是全息记录介质的基部。
图2是根据本发明实施例的记录和/或再现设备的光学系统的剖视图。参照图2，记录和/或再现设备的光学系统包括：作为光源的半导体激光器11、扩束器12、偏振分束器(PBS)13、1/4波片14a、14b和14c、产生物光束的空间光调制器(SLM)15、聚焦透镜16、光阑17、反射镜18、1/2层19、分束器20、检偏振器21、图像传感器22和物镜23。扩束器12扩展从半导体激光器11发射的激光束的直径。PBS13使入射光偏振并将入射光分为两个或更多偏振光束。1/4波片14a、14b和14c转换入射光束的偏振，聚焦透镜16使入射光束聚焦。光阑17在聚焦透镜16的焦点处具有圆孔。反射镜18将透射通过光阑17的光束反射。1/2波片19转换入射光的偏振，分束器20将入射光束分为两个或更多光束。检偏振器21去除与再现光束正交的光学成分，图像传感器22接收再现光束。另外，物镜23将入射光束聚焦，以在全息记录介质的记录层3上成像。在这种情况下，应该理解，只要除了半导体激光器之外的其他激光器的波长适合于全息记录介质，就可使用该激光器。
现在，将参照图2至图6描述在全息记录介质上的数据记录和数据再现。
半导体激光器11输出偏振(例如，S偏振)激光束，以将数据记录在全息记录介质上和/或从该全息记录介质再现数据。扩束器12扩展从半导体激光器11输出的激光束的直径，PBS13反射该激光束。1/4波片14a将反射的激光束转换为右旋圆偏振光束，并且转换的光束被输入到SLM15。
因此，如图3所示，物光束和参考光束被设置在光学系统的像面上。在图3中，物光束位于光学系统的中心，参考光束围绕着物光束。然而，应该理解，物光束和参考光束的这种布置可被颠倒。而且，图3的物光束占据矩形区域。然而，应该理解，该区域可以是诸如圆形或其他形状的可选的形状。
基于预定的编码逻辑，将被记录在全息记录介质上的数据预先被转换为二维数字数据，并且这样的图像数据被显示在SLM15上。为了实现在移位复用操作中的大量复用，参考光束应该是随机相位调制散斑光束，或者随机强度调制散斑光束。在图3所示的情况下，从位于SLM15外侧的漫射板产生的散斑光束可被用作参考光束。
为了产生这样的散斑光束，使用液晶或被称为随机相位片的特殊设计的光学装置的空间相位调制器可被使用。可选地，通过使用显示物光束以在物光束的外部显示随机图样的相同的SLM15而产生的散斑光束可被用作参考光束。
当在一个SLM15上显示物光束和参考光束二者，并且反射型液晶显示器被用作SLM15时，SLM15起到1/4波片的作用。因此，当SLM15提供这样的作用时，可省略位于PBS13和SLM15之间的1/4波片14a。然而，在数字微镜装置(DMD)被用作SLM15的情况下，1/4波片14a是必需的，以使入射光束与偏振光束正交。
无论使用何种方法，从像面反射的物光束和参考光束的光变为P偏振，并穿透PBS13。然后，透射通过PBS13的光的光束透射通过另一1/4波片14b并由聚焦透镜16聚焦。圆形光阑17和反射镜18被设置在聚焦透镜16的焦点处。这里，聚焦透镜16的焦点和全息记录介质中的物镜23的焦点具有共轭关系。另外，位于焦点处的光阑17消除不必要的光束，如高阶衍射光束或散射光束，从而防止全息图的大小的增加。
由反射镜18反射的光束返回到1/4波片14b，在该1/4波片14b处，返回的光束从P偏振光束被转换回S偏振光束。然后，该光束被PBS13反射，以在SLM15的共轭位置处成像。在像面上，相应于图3的参考光束和物光束的布置来布置图4中所示的1/2波片19。在这种情况下，参考光束的偏振和物光束的偏振彼此正交。并且，在图4的示例中，1/2波片19b被设置在物光束的区域内，玻璃片19a被设置在参考光束的区域内。然而，应该理解，这些层的配置可颠倒。
透射通过波片19的参考光束和物光束又透射通过1/4波片14c。因此，物光束被转换为左旋圆偏振光束，参考光束被转换为右旋圆偏振光束。另外，物光束和参考光束通过分束器20，然后由物镜23聚焦在全息记录介质中。
现在，将参考图5描述使用偏振光束来在全息记录介质中将数据记录为干涉条纹的记录操作。输入到全息记录介质的物光束是左旋圆偏振光束(L)，并且由于通过相位差层A(1/4层)2，因此在记录层3处变为S偏振光束。随后，S偏振光束通过位于记录层3之下的相位差层B(1/4层)4，从而变为右旋圆偏振光束(R)。
另外，当图5的胆甾型液晶材料以右螺旋排列而形成时，右旋圆偏振物光束R从胆甾型液晶滤光器5反射。当物光束随后被透射通过相位差层B4时，物光束被转换为P偏振光束，其偏振与记录层3中的入射光束的偏振正交。
同时，输入到全息记录介质的参考光束是右旋圆偏振光束R，其偏振与物光束的偏振正交。当参考光束通过相位差层A2时，参考光束变为P偏振光束。因此，P偏振物光束和P偏振参考光束彼此干涉并且干涉条纹被记录在记录层3中。
通过相位差层A2和相位差层B4的参考光束被转换为左旋圆偏振光束L。由于胆甾型液晶滤光器5透射左旋圆偏振光，因此参考光束入射到位于胆甾型液晶滤光器5之下的滤色器6。滤色器吸收入射的参考光束。
现在，将参照图6描述使用偏振光束来再现在全息记录介质中被记录为干涉条纹的数据的再现操作。再现操作中的参考光束基本上与记录操作中的参考光束相同。当参考光束辐射到记录在全息记录介质中的干涉条纹上时，在记录操作中被记录的物光束通过衍射从干涉条纹被再现。尽管再现光束是从右旋圆偏振光束R产生的，但是由于再现光束具有与返回到相位差层A2的参考光束的偏振相同的偏振，因此当再现光束出射全息记录介质时，再现光束变为左旋圆偏振光束L，其偏振与参考光束的偏振正交。
再现光束以与图2的光学系统的输入方向相反的方向返回，通过物镜23，从分束器20被反射，在1/4波片14c上变为直线偏振光束，通过检偏振器21，并被诸如CCD的图像传感器22接收。
参考光束的没有被转换为再现光束的一部分通过胆甾型液晶滤光器5，从而被下面的滤色器6吸收。因此，由于在检测方没有参考光束向图像传感器传播，所以抑止了散射光束噪声。另外，全息记录介质的表面反射成分的偏振与再现光束的偏振正交。因此，这些表面反射光束被位于图像传感器22的前方的检偏振器21消除。
根据上述的本发明实施例，通过使用参考光束和物光束沿着相同的光路传播的共用光路型光学系统并使用吸收参考光束的滤色器，显著降低了散射光束噪声。在上述的本发明实施例中，使用了包括胆甾型液晶滤光器的全息记录介质，该胆甾型液晶滤光器选择性地反射物光束。然而，如图7和图8所示，也可通过使用包括作为反射层的铝层的全息记录介质来获得相同或相似的效果。
现在，将参照图7和图8描述使用包括作为反射层的铝层的全息记录介质的记录操作和再现操作。输入到全息记录介质的物光束和参考光束的偏振与上述的本发明实施例相同。
参照图7，输入到全息记录介质的物光束是左旋圆偏振光束L。当物光束通过相位差层A2时，该物光束变为在全息记录介质的记录层3中的S偏振光束。当物光束通过位于记录层3之下的相位差层B 4时，该物光束被转换为右旋圆偏振光束R并从反射层8反射。从反射层8反射的物光束返回通过相位差层B4，在相位差层B4，反射的物光束被转换为P偏振光束并被输入到记录层3。
同时，输入到全息记录层的参考光束是右旋圆偏振光束。参考光束通过相位差层A2，在相位差层A2，参考光束在进入记录层3之前被转换为P偏振光束。该参考光束通过位于记录层3之下的相位差层B4并被转换为左旋圆偏振光束L，并从反射层8反射。从反射层8反射的参考光束通过相位差层B 4并被转换为S偏振光束，并被输入到记录层3。
在记录层3中，S偏振物光束和S偏振参考光束彼此干涉以记录全息图Holo-S。另外，P偏振物光束和P偏振参考光束彼此干涉以记录全息图Holo-P。
如图8所示，当再现全息图时，右旋圆偏振参考光束被输入到全息记录介质。该参考光束透射通过相位差层A2并在进入记录层3之前被转换为P偏振光束。当该参考光束辐射到Holo-P上时，来自Holo-P的再现光束通过相位差层A2并被转换为左旋圆偏振光束L，并被输入回光学系统中。
透射通过相位差层B4的参考光束被转换为左旋圆偏振光束L并从反射层8反射。该参考光束通过相位差层B4并在进入记录层3之前被转换为S偏振光束。当该参考光束辐射到Holo-S上时，来自Holo-S的再现光束两次通过相位差层B4，并通过相位差层A2，从而被转换为左旋圆偏振光束L，并被输入回光学系统。因此，即使当反射层由铝层形成时，只要在除了记录层3之外的其他所有的层中，物光束和参考光束的偏振相反，那么在记录层3中物光束和参考光束的偏振就可相同。
根据本发明，通过在除了记录层之外的记录介质的所有层中使物光束和参考光束的偏振保证正交，并通过在该记录介质中包括透射参考光束并反射物光束的反射层和位于反射层下面的吸收参考光束的滤色器，可使作为在参考光束和物光束沿着相同的光路传播的共用光路型光学系统中的最严重的问题之一的散射光束噪声最小化。另外，可简化所述光学系统的结构并增加其记录容量。
另外，应该理解，所述介质可被实现为盘形(如CD或DVD)、卡形(如软盘或安全数字卡)、或带形(如盒式磁带或卷带型存储器)。
尽管以显示和描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原则和精神的情况下，可在这些实施例中进行改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
产业上的可利用性
本发明涉及一种记录介质，更具体地讲，涉及一种经物光束和参考光束的使用来在其上将数据记录为干涉条纹的全息记录介质。本发明还涉及一种用于在全息记录介质上记录/再现数据的记录设备和再现设备。

Claims (34)

1、一种全息记录介质，包括：
记录层，物光束和参考光束辐射到该记录层上以在该记录层上将物光束的数据记录为干涉条纹；和
第一1/4相位差层和第二1/4相位差层，分别位于所述记录层的上方和下方，用于转换入射到所述第一1/4相位差层和1/4第二相位差层的物光束和参考光束的偏振；
反射层，以第二1/4相位差层位于该反射层和所述记录层之间的方式布置，用于反射物光束。
2、如权利要求1所述的全息记录介质，其中，所述反射层透射参考光束，所述全息记录介质还包括滤光层，该滤光层以所述反射层位于该滤光层和第二1/4相位差层之间的方式布置，用于吸收透射通过反射层的参考光束。
3、如权利要求1所述的全息记录介质，其中，所述反射层反射参考光束。
4、如权利要求1所述的全息记录介质，其中，所述介质是盘形。
5、如权利要求1所述的全息记录介质，其中，所述介质是卡形。
6、如权利要求1所述的全息记录介质，其中，所述介质是带形。
7、一种在如权利要求1所述的全息记录介质上记录数据的记录设备，该设备包括：
光束发射器，用于发射物光束和参考光束；和
光学系统，位于光束发射器和全息记录介质之间，用于将物光束和参考光束沿着相同的光路从光束发射器引导到记录介质，使物光束和参考光束具有正交的偏振，并将物光束和参考光束聚焦在所述记录介质上。
8、一种从如权利要求1所述的全息记录介质再现数据的再现设备，该设备包括：
光束发射器，用于发射与用于记录的参考光束相同的参考光束；和
光学系统，位于光束发射器和全息记录介质之间，用于将参考光束从光束发射器引导到记录介质并接收从记录介质反射的再现光束，
其中，该光学系统包括检偏振器，用于去除从记录介质反射的光束中的正交于再现光束的光学成分。
9、一种与全息记录/再现介质一起使用的记录/再现设备，该设备包括：
光束发射器，用于发射物光束和参考光束；和
光学系统，位于光束发射器和所述介质之间，用于将物光束和参考光束沿着相同的光路从光束发射器引导到记录介质，使物光束和参考光束具有正交的偏振，将物光束和参考光束聚焦在所述介质上，并接收从记录介质反射的再现光束，其中，该光学系统包括检偏振器，用于去除从记录介质反射的光束中的正交于再现光束的光学成分，该介质包括：
第一1/4相位差层，用于转换物光束和参考光束的偏振；
第二1/4相位差层，用于转换物光束和参考光束的偏振；和
记录层，位于第一1/4相位差层和第二1/4相位差层之间，物光束和参考光束辐射到该记录层上的相同的部分以将数据记录为干涉条纹和/或从该记录层再现被记录为干涉条纹的数据；
反射层，以第二1/4相位差层位于该反射层和所述记录层之间的方式布置，用于反射物光束。
10、如权利要求9所述的设备，其中，所述介质还包括具有周期性螺旋分子结构的胆甾型液晶滤光器，该胆甾型液晶滤光器选择性地反射由其螺旋分子结构的周期确定的波长的光。
11、如权利要求9所述的设备，其中，所述介质还包括：
覆盖层，用于保护所述介质的内部；
滤色器，用于吸收从参考光束产生的再现光束；和
基底，用于提供所述介质的基部。
12、如权利要求9所述的设备，其中，所述第一1/4相位差层和第二1/4相位差层将左旋圆偏振光束转换为S偏振光束，将右旋圆偏振光束转换为P偏振光束，将S偏振光束转换为右旋圆偏振光束，并将P偏振光束转换为左旋圆偏振光束。
13、如权利要求9所述的设备，其中，所述记录层包括光聚合物。
14、如权利要求10所述的设备，其中，所述胆甾型液晶滤光器包括具有圆二向色性的右旋圆胆甾型液晶，以反射右旋圆偏振光束并透射左旋圆偏振光束。
15、如权利要求9所述的设备，其中，所述光束发射器包括输出偏振激光束的半导体激光器。
16、如权利要求15所述的设备，还包括位于光束发射器和所述介质之间的扩束器，该扩束器用于扩展所述激光束的直径。
17、如权利要求16所述的设备，还包括用于反射激光束的偏振分束器。
18、如权利要求17所述的设备，还包括：
1/4波片，用于将反射的激光束转换为右旋圆偏振光束；和
空间光调制器，按照所述1/4波片位于所述偏振分束器和该空间光调制器之间的方式布置，该空间光调制器从自1/4波片接收的转换的激光束产生物光束。
19、如权利要求18所述的设备，其中，所述物光束对准光学系统的中心，所述参考光束围绕物光束。
20、如权利要求18所述的设备，其中，所述物光束包括矩形光束。
21、如权利要求18所述的设备，其中，将被记录在全息记录介质上的数据基于预定的编码逻辑预先被转换为二维数字数据，并且这样的图像数据被显示在空间光调制器上。
22、如权利要求18所述的设备，其中，所述参考光束是随机相位调制散斑光束或随机强度调制散斑光束之一。
23、如权利要求22所述的设备，其中，经使用液晶、随机相位片或其组合的空间相位调制器产生所述散斑光束。
24、如权利要求22所述的设备，其中，经在物光束的外部显示随机图样的空间光调制器来产生所述散斑光束。
25、如权利要求18所述的设备，其中，所述空间光调制器包括反射型液晶显示器或数字微镜装置之一，从而当所述空间光调制器包括反射型液晶显示器时，物光束和参考光束二者被显示在该空间光调制器上，该空间光调制器起到1/4波片的作用。
26、如权利要求18所述的设备，其中，所述光束聚焦单元包括聚焦透镜，其中，已从像面反射的物光束和参考光束的光变为P偏振并透过偏振分束器，透射通过1/4波片，并被聚焦透镜聚焦。
27、如权利要求26所述的设备，还包括物镜，其中，所述聚焦透镜包括位于该聚焦透镜的焦点处的圆形光阑和反射镜，所述聚焦透镜的焦点和所述物镜的焦点具有共轭关系。
28、如权利要求27所述的设备，其中，由所述反射镜反射的光束返回到所述1/4波片，在该1/4波片处，返回的光束从P偏振光束转换为S偏振光束。
29、如权利要求28所述的设备，其中，所述光束被偏振分束器反射，以在空间光调制器的共轭位置处成像。
30、如权利要求29所述的设备，其中，所述参考光束和物光束分别被转换为右旋圆偏振光束和左旋圆偏振光束。
31、一种将数据作为干涉条纹记录在具有记录层的全息记录介质中和/或从该全息记录介质再现被记录为干涉条纹的数据的方法，包括以下步骤：
将以第一方向偏振的物光束和以与第一方向不同的第二方向偏振的参考光束输入到所述介质中；
在所述介质内使物光束和参考光束偏振，以使在所述记录层中物光束和参考光束的偏振相同；和
通过具有所述相同的偏振的物光束和参考光束之间的干涉在所述介质中产生干涉条纹，来记录和/或再现数据。
32、如权利要求31所述的方法，还包括以下步骤：
在记录和/或再现之后，使物光束右旋圆偏振，并使参考光束左旋圆偏振；
从所述介质的胆甾型液晶滤光器反射右旋圆偏振的物光束；
透射左旋圆偏振的参考光束；和
吸收该参考光束。
33、如权利要求31所述的方法，其中，在物光束被胆甾型液晶滤光器反射之后，该物光束被转换为P偏振光束，其偏振与记录层中的入射光束的偏振正交。
34、如权利要求31所述的方法，其中，参考光束的没有被转换为再现光束的一部分通过所述介质的胆甾型液晶滤光器以被吸收，从而抑止散射光束噪声。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101439846B1 (ko) 2007-12-12 2014-09-12 삼성전자주식회사 홀로그래픽 정보 저장매체와, 이를 이용한 홀로그래픽 정보기록/재생 장치 및 방법
JP2010160828A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Sony Corp 光学ピックアップ装置、再生装置、再生方法
CN103278994A (zh) * 2013-05-28 2013-09-04 上海理工大学 一种基于牛顿环干涉全息记录的电控菲涅尔透镜制备方法
CN104851434B (zh) * 2015-05-19 2017-09-22 青岛泰谷光电工程技术有限公司 全像光发射模块与应用其的全像储存系统
CN105551508B (zh) * 2016-02-19 2019-06-28 京东方科技集团股份有限公司 全息信息记录和再现装置和方法、显示设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917798A (en) * 1996-08-30 1999-06-29 Sony Corporation Apparatus and method for recording and/or playing back optical information and media for it apparatus and method for recording and/or playing back optical information and media for them
CN1299507A (zh) * 1998-02-27 2001-06-13 光技术企业公司 光信息记录装置及方法、光信息再生装置及方法、光信息记录再生装置及光信息记录媒体
CN1446355A (zh) * 2000-08-07 2003-10-01 光技术企业公司 光信息记录装置和方法、光信息再现装置和方法、及光信息记录再现装置和方法
CN1451105A (zh) * 2000-07-05 2003-10-22 光技术企业公司 光信息记录装置与方法、光信息再现装置与方法以及光信息记录再现装置与方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5917798A (en) * 1996-08-30 1999-06-29 Sony Corporation Apparatus and method for recording and/or playing back optical information and media for it apparatus and method for recording and/or playing back optical information and media for them
CN1299507A (zh) * 1998-02-27 2001-06-13 光技术企业公司 光信息记录装置及方法、光信息再生装置及方法、光信息记录再生装置及光信息记录媒体
CN1451105A (zh) * 2000-07-05 2003-10-22 光技术企业公司 光信息记录装置与方法、光信息再现装置与方法以及光信息记录再现装置与方法
CN1446355A (zh) * 2000-08-07 2003-10-01 光技术企业公司 光信息记录装置和方法、光信息再现装置和方法、及光信息记录再现装置和方法

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