CN101120405A - 具有零差检测的全息存储器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及全息存储单元领域。更具体地，本发明涉及用于逐位地存储信息的全息存储单元领域。其涉及一种用于读取以通过两个基本相同波长的光线的干涉而获得的全息图形式记录在全息材料上的数据并使用至少一个反射层的方法。本发明的特征在于其包括以下步骤：发射至少包括所述全息材料处的所述波长的光，所述全息材料包括所述全息图；以及执行来自由所述全息图衍射的所述光的信号与从由所述至少一个反射层反射的信号和由所述至少一个反射层传输的信号中选择的至少一个信号之间的零差检测。

Description

具有零差检测的全息存储器件
技术领域
本发明涉及全息存储器件领域。
更具体地，本发明涉及应用于逐位地存储信息的全息存储器件领域。
背景技术
对于许多应用，当前的光学存储器件(CD、DVD、或者甚至蓝光盘)的容量是远远不够的。因此，进行各种研究以实现百万兆字节级的存储容量，而当前光盘最多只能提供50千兆字节。
为此，在现有技术中，已经知道光大容量存储器件使用全息原理。该原理为制作3D提供了很大便利，或使容量数据(volumetricdata)存储成为可能，而不是由DVD型的传统光盘所给予的仅为2D或表面数据存储(或者可能为多表面数据存储)。具体地，欧洲专利文献EP0827621描述了具有感光层的光大容量存储器件，其中，感光层具有每一个都由光纤型光导段组成的单位晶格。然后，光纤存储构成以光束的波长进行编码的数据干涉图的Lippmann结构。
在图1所示的现有技术文献中，在写入数据期间，光透入光纤，经过透明衬底，并到达将该光反射回光纤的反射镜。然后，光纤的感光材料受到在相反方向上传播的两个光束的作用。然后，根据Lippmann效应，由两个光束之间的干涉所引起的干涉图样生成在光纤的感光材料中记录折射率层的叠加的驻波。
在数据读取期间，掩蔽反射镜，并且激光器发射具有连续光谱的光。通过Lippmann结构，选择性地将特定波长反射向激光器和检测器。那种结构的检测由此表示信息比特的存在。通过在光纤中多路传输各种波长，则其可以获得多个信息比特的容量存储。
由于需要在读取期间去除或掩蔽反射镜以读取干涉图样这一事实，所以很容易理解现有技术的缺点。因此，本发明提出解决的技术问题是在全息大容量存储器件中读取或检测干涉图样的问题。
为了实现该目的，本发明提出了通过使用既是读取反射又是写入反射的反射镜以及通过在读取期间使用光束的零差检测来使检测变得容易。
还从现有技术中已知美国专利申请US2002/150022(Tolmachev)。该文献涉及使用用于在材料的厚度方向上以确定的深度记录信息的超短脉冲。两个相对传播的脉冲之间的延迟限定记录深度。在用于记录信息的方法期间而不在用于读取信息的方法期间使用干涉图样。在那个描述的系统中，在感光介质下方设置反射镜。该反射镜(具有四分之一波片)具有偏振特性以避免将由反射镜反射的光束与对读取的数据进行编码的相同光束混合。
还从现有技术中已知美国专利申请US2003/165746(Stadler)，其涉及记录介质的结构和用于将数据写在该介质上的方法。
还从现有技术中已知欧洲专利申请EP1324322(Optware)，其披露了这样一个事实：在写入期间，在不同于重构信号的方向的方向上发送由反射镜反射的基准光束。
这些文献都没有描述通过零差检测读取数据的任何步骤。
发明内容
本发明提供了用于读取以通过两个基本相同波长的光束的干涉而获得的全息图形式记录在全息材料上的数据并使用至少一个反射层的方法，所述方法的特征在于包括以下步骤：
-发射至少包括所述全息材料处的所述波长的光，所述全息材料包括所述全息图；以及
-执行来自由所述全息图衍射的所述光的信号与从由所述至少一个反射层反射的信号和由所述至少一个反射层传输的信号中选择的至少一个信号之间的零差检测。
有利地，通过使用该反射信号和该传输信号差动地执行所述零差检测。
有利地，放置在全息介质和反射镜之间的双折射相移片使得可以通过相对于写入光束的偏振改变读取光束的偏振而优化所述零差检测的操作点。
有利地，放置在全息介质和反射镜之间的双折射相移片(unelame de phase)使得可以通过相对于写入光束的偏振改变读取光束的偏振来差动地执行传输和/或反射光束的两个偏振分量之间的所述零差检测。
本发明还提供了一种大容量存储器件，包括用于通过生成全息图逐位地记录数据的至少一种全息材料，以及包括至少一个反射层，所述大容量存储器件的特征在于在读取所记录数据的读取阶段期间，所述反射层反射读取信号。
优选地，其进一步包括随着其偏振调整该反射和传输信号的相移片。
在第一实施例中，数据被记录在基本垂直于记录面定向的微光纤中。
在另一实施例中，通过基本垂直于记录面传播的光束将数据记录在Lippmann盘上。
本发明还提供了一种用于记录数据的光盘，所述光盘的特征在于其构成本发明的大容量存储器件。
本发明最后提供了一种用于记录数据的记录介质，所述记录介质的特征在于其构成本发明的大容量存储器件。
附图说明
可参照以下为了说明而给出的附图来更好地理解本发明，其中：
图1示出了用于读取以全息图形式记录的信息的现有技术方法；
图2示出了本发明的用于读取的方法；
图3示出了由本发明的零差检测检测到的信号的计算；
图4示出了所获得的用于记录在完全非局部(non-local)材料中的信号；
图5示出了所获得的用于记录在完全局部材料中的信号；
图6示出了在Lippmann盘中逐位地记录。
具体实施方式
如图1所示，在现有技术中，通过相对传播的光束以Bragg光栅形式逐个地记录比特。如果对应的比特为1，则记录光栅，而如果对应的比特为0，则不记录光栅。因此，通过顺序对每一个波长曝光或者同时对所有波长曝光，由波分复用将多个比特存储在相同位置中。然后，在另一位置处重复该操作以覆盖整个光盘。
通过Bragg衍射检索数据：对于给定的位置和给定的波长，衍射信号表示对应的比特为1。还可以通过宽光谱执行读回，相同位置的所有比特被同时检索。在图1中，由被反射镜1反射的第一光束生成第二写入光束。为了读取数据，去除反射镜并通过检测由光栅反射的光束来读取数据。
在图2中，根据本发明，在大容量存储器件的衬底3处以固定方式(例如，以玻璃板的形式)定位反射镜2。在数据读取期间不去除或不掩蔽反射镜。
在这种情况下，在检索期间，衍射信号被相干叠加在由反射镜反射的信号上。如果反射镜的反射率不是100％和/或如果全息材料4是有吸收能力的，则为1的比特的存在导致该结构的反射率随着波长而改变。根据本发明，然后执行零差检测以识别所述比特。
全息图可以是相位全息图和/或吸收全息图。
图3使得可以理解通过零差检测获得的强度。
使用以下符号：
r：反射镜振幅的反射率；
km：光栅号m的记录波长处的波数；
k和ω：读取波长处的波数和角频率；
δnmax：材料衍射系数(indice)的最大变化；
N：记录光栅数
：指示光栅(réseau d’indice)和干涉图样之间的相移
l：全息介质的厚度；以及
Ai：入射振幅
通过说明，对于低衍射效率的相位全息图，以及对于低反射率r，由如图3所示的零差检测所检测的振幅As为：
其中，取决于相应光栅的比特是1还是0，系数bm等于1或0，以及其中，总和的第一项对应于信号的反射部分，而第二项对应于衍射部分。
根据所使用材料的类型，得到的强度随参数的值而变化。特别地，应该注意，使用零差检测，在该实例中所获得的信号的强度以1/N减小，而在对于全息存储器件的已知检测中，其以1/N2减小。
因此，对于完全的非局部全息材料，例如，对于在漫射条件下操作的光折射晶体，指示光栅被相对于用于记录的干涉图样移动条纹的四分之一(＝+p/2或-p/2)。对于用于记录的波长，衍射光束由此相长或相消地与反射光束干涉。因此，获得的信号的强度如图4所示，作为比特数的函数或者是波数的差k-km的函数。
检测信号呈现出Bragg波长的最大值(或最小值)，表示对应的比特处于等级1。还应该注意，传输信号呈现出相反的变化，具有Bragg波长的最大值(或最小值)，这也使得可以在传输中执行零差检测。
对于具有局部响应的材料，指示光栅为同相或反相，干涉图样用于记录(＝0或p)。在这种情况下，由零差检测所检测的信号不再呈现出Bragg波长的最大值(或最小值)。在图5中示出该信号。
在这种情况下，可以进行检测，但优选地，人为地使衍射信号与通过设置在全息材料和反射镜之间的λ/8片反射的信号同相。然后，例如通过沿所述片的轴线性偏振的光束进行写入，使得反射光束具有相同的偏振。通过在读取和写入之间转动π/2偏振，在反射光束上引入校正的相移。对于Bragg波长，由此检索出如图4所示的信号。
为了提高检测的精度，还可以执行传输光束和反射光束之间的差分检测。通过反射率不是100％的反射镜传输的信号的变化与通过该结构反射的信号的变化相反。如上所述，由此可以对传输信号或对反射信号执行零差检测。通过执行这两个信号之间的差分检测，可以克服由于电源或灰尘所引起的功率波动。由此，差分信号的变化只由零差引起。
在一个实施例中，通过检测两个偏振分量以及通过插入用于使一个反射偏振分量发生相移而不使另一个偏振分量相移的相移片而在反射镜的单侧执行该检测。在这种情况下，通过沿片的中线的偏振执行写入。在读取期间，偏振被定位为与中线成45°。两个反射分量由此相对于彼此正交。
以下更具体地描述用于通过全息存储器件进行记录的材料。
在第一实施例中，在微光纤(例如在专利文献EP0827621中所述)中逐个地记录比特。这种微光纤具有在记录期间导光的优点，并且微光纤的记录能力与其长度成比例。
在第二实施例中，如图6所示，在由光敏聚合物制成的Lippmann盘5中记录比特。在这种情况下，如同微光纤一样进行记录和读取。然而，对没有在材料的厚度上保持发散的光束执行聚焦，以在尽可能小的区域上多路复用尽可能多的波长，材料的厚度应该具有光束的Rayleign波长的量级。
尽管本发明是通过参照附图给出的实例来描述的，但应该理解，在不背离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改。

Claims (4)

1.用于读取以全息图形式记录在全息材料上的数据并使用至少一个反射层的方法，所述全息图通过两个基本相同波长的光线的干涉而获得，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
发射至少包括所述全息材料处的所述波长的光，所述全息材料包括所述全息图；以及
执行来自由所述全息图衍射的所述光的信号与从由所述至少一个反射层反射的信号和由所述至少一个反射层传输的信号中选择的至少一个信号之间的零差检测。
2.根据权利要求1所述的用于读取记录在全息材料上的数据的方法，其特征在于，通过使用所述反射的信号和所述传输的信号差动地执行所述零差检测。
3.根据权利要求1所述的用于读取记录在全息材料上的数据的方法，其特征在于，放置在全息介质和反射镜之间的双折射相移片使得可以通过相对于写入光束的偏振改变读取光束的偏振而优化所述零差检测的操作点。
4.根据权利要求1所述的用于读取记录在全息材料上的数据的方法，其特征在于，放置在全息介质和反射镜之间的双折射相移片使得可以通过相对于写入光束的偏振改变读取光束的偏振来差动地执行传输和/或反射光束的两个偏振分量之间的所述零差检测。
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