CN111243628A - 一种双面同时记录/读取的全息存储装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双面同时记录/读取的全息存储装置及方法，属于光全息存储技术领域。本发明公开的装置和方法利用正交光互不干涉的特点以及体全息存储的布拉格选择特性，在全息存储介质同一位置的两侧，利用两个光头构成偏振方向正交的两个干涉场，对全息图进行双路同时记录/读取。本发明提出的装置和方法实现了全息存储的双路并行记录/读取，并将移位复用、周向旋转复用联合在一起，提高了信息数据记录与读取过程的速度，同时提高了全息存储的容量。

Description

一种双面同时记录/读取的全息存储装置及方法
技术领域
本发明涉及全息复用存储技术领域，更具体地，涉及一种增加记录/读取速度的双面同时记录/读取的全息存储装置及方法。
背景技术
图1为全息图的复用存储技术原理图，这是一种利用球面参考波进行移位复用记录和再现全息图的方法。如果在全息图被记录后将介质移动一小段距离，那么这个全息图将无法被再现，即可以重新记录一幅新的全息图。如图1所示，根据布拉格原理可以知道信号光束ks、参考光束kr和光栅矢量kg共同构成三角形，如果介质发生移动，原三角形被破坏，全息图也无法再现。在这种移位复用记录方法中，可以将全息图在x轴方向(磁道方向)上以3～5μm的间隔覆盖记录下来，但是在y轴方向(垂直磁道方向)上需要偏移约250～600μm-，这个移位量称为移位选择性。通过在x轴方向和y轴方向不断进行移位复用，可以将全息图记录在整个存储介质上，但是由于在y轴方向的移位选择性很弱，存储复用数仍旧受到较大限制，存储密度并没有提高。
如图2所示，为了增加复用数，在这种二维记录方法的基础上，可以通过在周向旋转存储介质并进行覆盖记录来进一步增加复用数，即周向旋转复用。首先通过移位复用记录得到一个二维的全息图阵列，紧接着令存储介质以预定角度进行旋转，这个角度即交叉角。然后，将一个新的二维全息图阵列记录下来并与前阵列互相重叠，这种移位复用与周向旋转复用相结合的记录方法被称为交叉移位复用记录，优选的，交叉角应为45°或更大。
这种系统称为交叉移位复用存储系统，它可以很好的提高容量的方法，通过应用此方法，一个存储介质的存储容量可以达到数十TB(存储介质直径为120mm)。然而，为了执行移位复用存储，需要存储介质或光头不断地进行停止和移位操作，记录和读取速度受到限制。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种双面同时记录/读取的全息存储装置及方法，用正交偏振的两组光分别从存储介质的上下两面同时进行全息图的记录/读取，使得存储和读取速度都可以增加一倍，解决现有技术中所存在的数据记录/读取速读慢的问题。
一方面，本发明提供一种双面同时记录/读取的全息存储装置，在存储介质的两侧设置多个光头，可以同时或单独的进行信息记录/读取。
优选为在介质的两侧设置两个光头，两个光头可以同时或单独的进行信息记录/读取，这两个光头记为第一光头和第二光头。
在该装置中同一光头引出的信号光与参考光是离轴；全息图记录时两个光头中的信号光或参考光相互共轴；全息图记录时两个光头之间光束的偏振方向相互正交，同一光头内信号光与参考光偏振方向相同。
在该装置中，对其中一个光头所记录的全息图进行读取时，得到的再现信号光由另一个光头中的光电探测器进行检测。
该装置还包括存储介质移动单元，通过移动存储介质在存储介质两面同时进行移位复用存储。
第一光头和第二光头优选为对称设置。
具体地，第一光头包括第一激光输出单元、第一参考臂、第一扩束滤波单元和第一信号臂。其中第一激光输出单元包括第一激光器、第一快门、第一偏振片、第一光束整形器和第一消偏振分束棱镜；第一参考臂包括第一反射镜、第一半波片和第一聚光镜；第一扩束滤波单元包括第一透镜、第二透镜和第一低通滤波器；第一信号臂包括第一光电探测器、第一偏振分束棱镜、第一空间光调制器、第一中继透镜、第二低通滤波器和第一傅里叶透镜。
第二光头包括第二激光输出单元、第二参考臂、第二扩束滤波单元和第二信号臂。其中，第二激光输出单元包括第二激光器、第二快门、第二偏振片、第二光束整形器和第二消偏振分束棱镜；第二参考臂包括第二反射镜、第二半波片和第二聚光镜；第二扩束滤波单元包括第一透镜、第二透镜和第三低通滤波器；第二信号臂包括第二光电探测器、第二偏振分束棱镜、第二空间光调制器、第二中继透镜、第四低通滤波器和第二傅里叶透镜。
所述的第一偏振片透光方向沿水平方向，激光入射第一消偏振分束棱镜后被分离为信号光A与参考光B，所述的第一空间光调制器将输入信号加载到信号光A中，并将其偏振方向被调整为竖直方向；所述的第一半波片将参考光B偏振方向调整为沿竖直方向，信号光A与参考光B共同构成S记录通道，在存储介质上发生涉形成全息图并记录下来。所述的第二偏振片透光方向沿竖直方向，激光入射第二消偏振分束棱镜后被分离为信号光C与参考光D，所述的第二空间光调制器将输入信号加载到信号光C中，并将其偏振方向被调整为水平方向；所述的第一半波片将参考光D偏振方向调整为沿水平方向，信号光C与参考光D共同构成P记录通道，在存储介质另一面的同一位置处上发生干涉形成全息图并记录下来。记录位置位于第一傅里叶透镜和第二傅里叶透镜的后焦面上。
作为替代方案，第一光头包括第一激光输出单元、第一合束单元、第一参考臂和第一信号收发单元；其中，第一激光输出单元包括第一激光器、第一快门、第一偏振片和第一光束整形器；第一合束单元包括第三偏振棱分束镜、第三空间光调制器、第三反射镜、第三中继透镜和第五低通滤波器；第一参考臂包括第一反射镜和第一聚光镜；第一信号收发单元包括第四偏振分束棱镜、第三半波片、第三傅里叶透镜、第一成像透镜和第三光电探测器。
第二光头包括第二激光输出单元、第二合束单元、第二参考臂和第二信号收发单元。其中，第二激光输出单元包括第二激光器、第二快门、第二偏振片和第二光束整形器；第二合束单元包括第五偏振分束棱镜、第四空间光调制器、第四反射镜、第四中继透镜和第六低通滤波器；第二参考臂包括第二反射镜、第四半波片和第二聚光镜；第二信号收发单元包括第六偏振分束棱镜、第四傅里叶透镜、第二成像透镜和第四光电探测器。
所述的第三偏振分束棱镜将入射光分为信号光A和参考光B，其中反射参考光B偏振方向沿竖直方向，透射信号光A偏振方向沿水平方向，并且信号光A经过第三反射镜和第三空间光调制器后重新返回第三偏振分束棱镜并与参考光会合；第四偏振分束棱镜将信号光与参考光再次分离，其中透射信号光A经过第三半波片后将偏振方向调整为竖直方向，与反射参考光B一起构成S记录通道，在存储介质上发生干涉形成全息图并记录下来。所述的第五偏振分束棱镜将入射光分为信号光C和参考光D，其中反射参考光D偏振方向沿竖直方向，透射信号光C偏振方向沿水平方向，并且信号光经过第四反射镜和第四空间光调制器后重新返回第五偏振分束棱镜并与参考光会合；第六偏振分束棱镜将信号光与参考光再次分离，其中反射参考光D经过第四半波片后将偏振方向调整为水平方向，与透射信号光C一起构成P记录通道。在存储介质另一面的同一位置处上发生干涉形成全息图并记录下来。记录位置位于第三傅里叶透镜和第四傅里叶透镜的后焦面上。
另一方面，本发明还提供一种双面同时记录/读取的全息存储方法，通过在存储介质的两侧对称设置的第一光头和第二光头同时或单独进行信息记录/读取，第一光头记录的信息由第二光头中的读取装置进行读取，第二光头记录的信息由第一光头中的读取装置进行读取。
该方法具体步骤如下：S1.用第一光头引出一束偏振方向沿竖直方向的信号光和参考光构成S记录通道，第二光头在相同位置引出一束偏振方向沿水平方向的信号光和参考光构成P记录通道，同一光头引出的信号光与参考光在存储介质同一位置发生干涉形成全息图以记录输入信号；
S2.移动存储介质，在存储介质面内进行线性移位复用和周向旋转复用，重复步骤S1，在存储介质上下两侧的整个表面同时进行移位复用存储；
S3.用原S记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由P通道中的读取装置读取；用原P记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由S通道中的读取装置读取。
本发明所述装置及方法中的参考光均为球面波。
本发明所述装置及方法中的两束信号光要求同轴，两束参考光要求同轴。
本发明所述装置及方法中各光头中的信号光与参考光要求离轴。
本发明所述装置及方法中的光头如果得以小型化，可以使用四个或更多光头同时进行记录和再现，以进一步提高速度。
本发明提供的双面同时记录/读取的全息存储装置及其方法，利用正交偏振光互不干涉的特点以及体全息存储的布拉格选择特性，在全息存储介质同一位置的两侧，利用两个光头构成偏振方向正交的两个干涉场，对全息图进行双路同时记录和读取。所述的装置及方法实现了全息存储的双路并行记录或读取，并将移位复用、周向旋转复用、偏振复用联合在一起，提高了信息数据记录与读取过程的速度，同时提高了全息存储的容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作详细地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为移位复用记录方法的原理说明。
图2为交叉移位复用原理图。
图3为本发明所述双面同时记录/读取的全息存储装置的实施例1的结构示意图。
图4为本发明所述双面同时记录/读取的全息存储系统的实施例2的结构示意图。
附图标记说明：实施例1中，第一光头100包括第一激光输出单元101：第一激光器1011、第一快门1012、第一偏振片1013、第一光束整形器1014和第一消偏振分束棱镜1015；第一参考臂102：第一反射镜1021、第一半波片1022和第一聚光镜1023；第一扩束滤波单元103：第一透镜1031、第二透镜1032和第一低通滤波器1033；以及第一信号臂104：第一光电探测器1041、第一偏振分束棱镜1042、第一空间光调制器1043、第一中继透镜1044、第二低通滤波器1045和第一傅里叶透镜1046。第二光头200，包括第二激光单元201：第二激光器2011、第二快门2012、第二偏振片2013、第二光束整形器2014和第二消偏振分束棱镜2015；第二参考臂202：第二反射镜2021、第二半波片2022和第二聚光镜2023；第二扩束滤波单元203：第一透镜2031、第二透镜2032和第三低通滤波器2033；以及第二信号臂204：第二光电探测器2041、第二偏振分束棱镜2042、第二空间光调制器2043、第二中继透镜2044、第四低通滤波器2045和第二傅里叶透镜2046
实施例2中，第一光头100，包括第一激光输出单元101：第一激光器1011、第一快门1012、第一偏振片1013和第一光束整形器1014；第一合束单元105：第三偏振棱分束镜1051、第三空间光调制器1052、第三反射镜1053、第三中继透镜1054和第五低通滤波器1055；第一参考臂102：第一反射镜1021和第一聚光镜1023；以及第一信号收发单元106：第四偏振分束棱镜1061、第三半波片1065、第三傅里叶透镜1062、第一成像透镜1063和第三光电探测器1064。第一光头200，包括第二激光输出单元201：第二激光器2011、第二快门2012、第二偏振片2013和第二光束整形器2014；第二合束单元205：第五偏振分束棱镜2051、第四空间光调制器2052、第四反射镜2053、第四中继透镜2054和第六低通滤波器2055；第二参考臂202包括第二反射镜2021、第四半波片2022和第二聚光镜2023；以及第二信号收发单元206由第六偏振分束棱镜2061、第四傅里叶透镜2062、第二成像透镜2063和第四光电探测器2064。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图3所示，本实施例提供的双面同时记录/读取的全息存储装置包括第一光头100、第二光头200及存储介质300。其中：第一光头100用于生成一束偏振方向沿竖直方向的信号光A与参考光B，包括第一激光输出单元101、第一参考臂102、第一扩束滤波单元103和第一信号臂104。第二光头200用于生成一束偏振方向沿水平方向的信号光C与参考光D，包括第二激光输出单元201、第二参考臂202、第二扩束滤波单元203和第二信号臂204。
具体实施过程如下：第一激光输出单元101由第一激光器1011、第一快门1012、第一偏振片1013、第一光束整形器1014和第一消偏振分束棱镜1015组成。具体地，第一激光器1011发出的光束经过第一快门1012、第一偏振片1013和第一光束整形器1014后，将激光偏振方向严格控制在水平方向并入射第一消偏振分束棱镜1015得到反射参考光和透射信号光，其中反射参考光进入第一参考臂102中，透射光进入第一扩束滤波单元103中。本实施例中，所述的第一激光器1011为半导体激光器，第一快门1012控制曝光，第一偏振片1013调整偏振方向，第一光束整形器1014对半导体激光器1011发出的不规则光束进行整形。
第一参考臂102包括第一反射镜1021、第一半波片1022和第一聚光镜1023，水平偏振反射光经过第一反射镜1021、第一半波片1022和第一聚光镜1023后得到一束偏振方向沿竖直方向的球面波参考光B。
第一扩束滤波单元103包括第一透镜1031、第二透镜1032和第一低通滤波器1033，水平偏振的透射信号光进行扩束滤波后入射第一信号臂104。
第一信号臂104包括第一光电探测器1041、第一偏振分束棱镜1042、第一空间光调制器1043、第一中继透镜1044、第二低通滤波器1045和第一傅里叶透镜1046，水平偏振信号光进入第一偏振分束棱镜1042后只发生透射，第一空间光调制器1043对透射光加载输入信号后反射并将其偏振方向旋转90°变为竖直偏振信号光，竖直偏振信号光被第一偏振分束棱镜1042反射，并经过第一中继透镜1044、第二低通滤波器1045和第一傅里叶透镜1046后形成竖直偏振的信号光A，其中，第一中继透镜1044对第一空间光调制器1043所成的像位于第一傅里叶透镜1046的前焦面。
上述竖直偏振的信号光A和球面波参考光B构成S记录通道，在存储介质300处发生干涉形成全息图并记录下来。其中，存储介质300位于第一傅里叶透镜1046的后焦面。
同样地，第二激光输出单元201由第二激光器2011、第二快门2012、第二偏振片2013、第二光束整形器2014和第二消偏振分束棱镜2015组成。具体地，第二激光器2011发出的光束经过第二快门2012、第二偏振片2013和第二光束整形器2014后，将激光偏振方向严格控制在竖直方向并入射第二消偏振分束棱镜2015得到反射参考光和透射信号光，其中反射参考光进入第二参考臂202中，透射光进入第二扩束滤波单元203中。
第二参考臂202包括第二反射镜2021、第二半波片2022和第二聚光镜2023，竖直偏振反射光经过第二反射镜2021、第二半波片2022和第二聚光镜2023后得到一束偏振方向沿水平方向的球面波参考光D。
第二扩束滤波单元203包括第一透镜2031、第二透镜2032和第三低通滤波器2033，竖直偏振的透射信号光进行扩束滤波后入射第二信号臂204。
第二信号臂204包括第二光电探测器2041、第二偏振分束棱镜2042、第二空间光调制器2043、第二中继透镜2044、第四低通滤波器2045和第二傅里叶透镜2046，竖直偏振信号光进入第二偏振分数棱镜2042后只发生反射，第二空间光调制器2043对反射光加载输入信号后将其偏振方向旋转90°变为水平偏振信号光并再次反射，水平偏振信号光回到第二偏振分束棱镜2042只发生透射，并经过第二中继透镜2044、第四低通滤波器2045和第二傅里叶透镜2046后形成水平偏振的信号光C。其中，第二中继透镜2044对第二空间光调制器2043所成的像位于第二傅里叶透镜2046的前焦面。
上述水平偏振的信号光C和球面波参考光D构成P记录通道，在存储介质300处发生干涉形成全息图并记录下来。其中，存储介质300位于第二傅里叶透镜2046的后焦面。
通过移动存储介质可在存储介质两面同时进行移位复用存储，利用正交偏振光不干涉的特点，在存储介质上下两面同时进行全息图的存储。
读取时，第一空间光调制器1043无输入信号，其反射的光束仍然是水平偏振方向，无法由第一偏振分束棱镜反射进入信号光通道，信号光为零，只有沿竖直方向偏振的参考光B；参考光B入射存储介质300后发生衍射，衍射光将携带信号沿原信号光A方向进入第二信号臂204，并经过第二傅里叶透镜2046逆傅里叶变换、第二中继透镜2044成像、第四低通滤波器2045滤波后入射第二偏振分束棱镜2042，此时只存在反射光，并且反射光被第二光电探测器2043接收。同样，第二空间光调制器2043无输出信号，其反射的光束仍然是竖直偏振方向，无法由第一偏振分束棱镜透射进入信号光通道，信号光为零，只有沿水平方向偏振的参考光D；参考光D入射存储介质300后发生衍射，衍射光将携带信号沿原信号光C方向进入第一信号臂104，并经过第一傅里叶透镜1046逆傅里叶变换、第一中继透镜1044成像、第二低通滤波器1045滤波后入射第一偏振分束棱镜1042，此时只存在透射光，并且透射光被第一光电探测器1043接收。
实施例2
如图4所示，本实施例提供的双面同时记录/读取的全息存储装置，包括第一光头100、第二光头200及存储介质300。其中：第一光头100用于生成一束偏振方向沿竖直方向的信号光A与参考光B，具体包括第一激光输出单元101、第一合束单元105、第一参考臂102和第一信号收发单元106。第二光头200用于生成一束偏振方向沿水平方向的信号光C与参考光D，具体包括第二激光输出单元101、第二合束单元105、第二参考臂102和第二信号收发单元106。
具体实施过程如下：第一激光输出单元101由第一激光器1011、第一快门1012、第一偏振片1013和第一光束整形器1014组成。具体的，第一激光器1011发出的光束经过第一快门1012、第一偏振片1013和第一光束整形器1014后，将激光偏振方向与水平方向成45°，并入射至第一合束单元105。
第一合束单元105由第三偏振棱分束棱镜1051、第三空间光调制器1052、第三反射镜1053、第三中继透镜1054和第五低通滤波器1055组成，可以将输入光转化为同轴的信号光与参考光，并将其扩束输出到第一信号收发单元106。具体的：第三偏振棱分束棱镜1051将输入光分解为偏振方向竖直的反射参考光和偏振方向水平的透射光，其中透射光由第三反射镜1053反射后照射在第三空间光调制器1052上，第三空间光调制器1052对光加载输入信号后反射，反射信号光回到第三偏振分束棱镜1051后发生透射并与反射参考光会合，最后会合光经过第三中继透镜1054成像和第五低通滤波器1055滤波后输出到第一信号收单元106。
第一信号收发单元106由第四偏振分束棱镜1061、第三半波片1065、第三傅里叶透镜1062、第一成像透镜1063和第三光电探测器1064组成，用于将接收的信号光与参考光分离，同时在读取信号时接收第二光头200的再现信号光。具体的：输入光中的竖直偏振参考光分量由第四偏振分束棱镜1061反射输出到第一参考臂102，输入光中的水平偏振信号光分量则发生透射，被第三半波片1065将偏振方向调整为竖直方向，并由第三傅里叶透镜1062汇聚形成偏振方向竖直的信号光A。
第一参考臂102包括第一反射镜1021和第一聚光镜1023，竖直偏振的反射光经过第一反射镜1021和第一聚光镜1023后得到一束偏振方向沿竖直方向的球面波参考光B。
上述竖直偏振的信号光A和球面波参考光B构成S记录通道，在存储介质300处发生干涉形成全息图并记录下来。其中，存储介质300位于第三傅里叶透镜1062的后焦面。
同样地，第二激光输出单元201包括第二激光器2011、第二快门2012、第二偏振片2013和第二光束整形器2014。具体的，第二激光器2011发出的光束经过第二快门2012、第二偏振片2013和第二光束整形器2014后，将激光偏振方向与水平方向成45°角，并入射到第二合束单元205。
第二合束单元205由第五偏振分束棱镜2051、第四空间光调制器2052、第四反射镜2053、第四中继透镜2054和第六低通滤波器2055组成，可以将输入光转化为同轴的信号光与参考光，并将其扩束输出到第二信号收发单元206。具体的：第四偏振分束棱镜2051将输入光分解为偏振方向竖直的反射参考光和偏振方向水平的透射光，其中透射光由第四反射镜2053反射后照射在第四空间光调制器2052上，第四空间光调制器2052对光加载输入信号后反射，反射信号光回到第四偏振分束棱镜2051后发生透射并与反射参考光会合，最后会合光经过第四中继透镜2054成像和第六低通滤波器2055滤波后输出到第二信号收单元206。
第二信号收发单元206由第六偏振分束棱镜2061、第四傅里叶透镜2062、第二成像透镜2063和第四光电探测器2064组成，用于将接收的信号光与参考光分离，同时在读取信号时接收第一光头100的再现信号光。具体的：输入光中的竖直偏振参考光分量由第六偏振分束棱镜2061反射输出到第二参考臂202，输入光中的水平偏振信号光分量则发生透射，并由第四傅里叶透镜2062汇聚形成偏振方向水平的信号光C。
第二参考臂202包括第二反射镜2021、第四半波片2022、第二聚光镜2023，竖直偏振的反射光经过第二反射镜2021反射和第四半波片2022将其偏振方向调为水平方向后，由第二聚光镜2023汇聚得到一束偏振方向沿水平方向的球面波参考光D。
上述水平偏振的信号光C和球面波参考光D构成P记录通道，在存储介质300处发生干涉形成全息图并记录下来。其中，存储介质300位于第三傅里叶透镜2062的后焦面。
通过移动存储介质可在存储介质两面同时进行移位复用存储，利用正交偏振光不干涉的特点，在存储介质上下两面同时进行全息图的存储。
读取时，第三空间光调制器1052无输入信号，第一合束单元105只输出偏振方向竖直的参考光B；参考光B入射存储介质300后发生衍射，衍射光将携带信号沿原信号光A方向进入第二光头200，并经过第四傅里叶透镜2062逆傅里叶变换、第六偏振分束棱镜2061反射、第二成像透镜2063成像后，由第四光电探测器2064进行信号读取。同样，第四空间光调制器2052无输入信号，第二合束单元205只输出偏振方向水平的参考光D；参考光D入射存储介质300后发生衍射，衍射光将携带信号沿原信号光C方向进入第一光头100，并经过第三傅里叶透镜1062逆傅里叶变换、第三半波片1065调整偏振方向为竖直方向、第四偏振分束棱镜2061反射、第一成像透镜1063成像后，由第三光电探测器1064进行信号读取。
实施例3
本实施例提供了一种双面同时记录/读取的全息存储方法，通过在存储介质的两侧对称设置的第一光头和第二光头同时或单独进行信息记录/读取，第一光头记录的信息由第二光头种的读取装置进行读取，第二光头记录的信息由第一光头中的读取装置进行读取。
该方法具体步骤如下：S1.用第一光头引出一束偏振方向沿竖直方向的信号光和参考光构成S记录通道，第二光头在相同位置引出一束偏振方向沿水平方向的信号光和参考光构成P记录通道，同一光头引出的信号光与参考光在存储介质同一位置发生干涉形成全息图以记录输入信号；
S2.移动存储介质，在存储介质面内进行线性移位复用和周向旋转复用，重复步骤S1，在存储介质上下两侧的整个表面同时进行移位复用存储；
S3.用原S记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由P通道中的读取装置读取；用原P记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由S通道中的读取装置读取。
在以上施例中，所述第一激光器1011和第二激光器2012为波长405nm的半导体激光器；所述第一空间光调制器1043和第二空间光调制器2043为反射式液晶空间光调制器；所述第三空间光调制器1052和第四空间光调制器2052为数字微镜器件。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，在介质的两侧设置两个光头，两个光头可以同时或单独的进行信息记录/读取。
2.根据权利要求1所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，同一光头引出的信号光与参考光是离轴。
3.根据权利要求1所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，全息图记录时两个光头中的信号光或参考光相互共轴。
4.根据权利要求1所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，全息图记录时两个光头之间光束的偏振方向相互正交，同一光头内信号光与参考光偏振方向相同。
5.根据权利要求1所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于：通过移动存储介质在存储介质两面同时进行移位复用存储。
6.根据权利要求1所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，对其中一个光头所记录的全息图进行读取时，得到的再现信号光由另一个光头中的光电探测器进行检测。
7.一种双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，在存储介质的两侧设置多个光头，可以同时或单独的进行信息记录/读取。
8.根据权利要求7所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，在存储介质的两侧对称设置两个光头，分别为第一光头和第二光头，第一光头和第二光头可以同时或单独的进行信息记录/读取，且第一光头记录的信息由第二光头中的读取装置进行读取，第二光头记录的信息由第一光头中的读取装置进行读取。
9.根据权利要求8所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一光头包括第一激光输出单元、第一参考臂、第一扩束滤波单元和第一信号臂；第二光头包括第二激光输出单元、第二参考臂、第二扩束滤波单元和第二信号臂。
10.根据权利要求8所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一激光输出单元包括第一激光器、第一快门、第一偏振片、第一光束整形器和第一消偏振分束棱镜；第二激光输出单元包括第二激光器、第二快门、第二偏振片、第二光束整形器和第二消偏振分束棱镜。
11.根据权利要求8所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一参考臂包括第一反射镜、第一半波片和第一聚光镜；第二参考臂包括第二反射镜、第二半波片和第二聚光镜。
12.根据权利要求8所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一扩束滤波单元包括第一透镜、第二透镜和第一低通滤波器；第二扩束滤波单元包括第二透镜、第二透镜和第三低通滤波器。
13.根据权利要求8所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一信号臂包括第一光电探测器、第一偏振分束棱镜、第一空间光调制器、第一中继透镜、第二低通滤波器和第一傅里叶透镜；第二信号臂包括第二光电探测器、第二偏振分束棱镜、第二空间光调制器、第二中继透镜、第四低通滤波器和第二傅里叶透镜。
14.根据权利要求7所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一光头包括第一激光输出单元、第一合束单元、第一参考臂和第一信号收发单元；第二光头包括第二激光输出单元、第二合束单元、第二参考臂和第二信号收发单元。
15.根据权利要求14所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一激光输出单元包括第一激光器、第一快门、第一偏振片和第一光束整形器；第二激光输出单元包括第二激光器、第二快门、第二偏振片和第二光束整形器。
16.根据权利要求14所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一合束单元包括第三偏振棱分束镜、第三空间光调制器、第三反射镜、第三中继透镜和第五低通滤波器；第二合束单元包括第五偏振分束棱镜、第四空间光调制器、第四反射镜、第四中继透镜和第六低通滤波器。
17.根据权利要求14所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一参考臂包括第一反射镜和第一聚光镜；第二参考臂包括第二反射镜、第四半波片和第二聚光镜。
18.根据权利要求14所述的双面同时记录/读取的全息存储装置，其特征在于，第一信号收发单元包括第四偏振分束棱镜、第三半波片、第三傅里叶透镜、第一成像透镜和第三光电探测器；第二信号收发单元包括第六偏振分束棱镜、第四傅里叶透镜、第二成像透镜和第四光电探测器。
19.一种双面同时记录/读取的全息存储方法，其特征在于，通过在存储介质的两侧对称设置的第一光头和第二光头同时或单独进行信息记录/读取，第一光头记录的信息由第二光头种的读取装置进行读取，第二光头记录的信息由第一光头中的读取装置进行读取。
20.根据权利要求19所述的双面同时记录/读取的全息存储方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.用第一光头引出一束偏振方向沿竖直方向或水平方向的信号光和参考光构成S记录通道，第二光头在相同位置引出一束偏振方向与S记录通道相反的信号光和参考光构成P记录通道，同一光头引出的信号光与参考光在存储介质同一位置发生干涉形成全息图以记录输入信号；
S2.移动存储介质，在存储介质面内进行线性移位复用和周向旋转复用，重复步骤S1，在存储介质上下两侧的整个表面同时进行移位复用存储；
S3.用原S记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由P通道中的读取装置读取；用原P记录通道的参考光在相应位置对记录的全息图进行再现，其衍射光透过存储介质由S通道中的读取装置读取。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114627902B (zh) * 2022-03-15 2023-08-04 浙江大学 一种单脉冲全无机多维光存储方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1065658A1 (en) * 1998-02-27 2001-01-03 Hideyoshi Horimai Method and apparatus for optical information, method and apparatus for reproducing optical information, apparatus for recording/reproducing optical information, and optical information recording medium
CN1540587A (zh) * 2003-04-21 2004-10-27 上海理工大学 一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法
CN1560839A (zh) * 2004-03-04 2005-01-05 清华大学 偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统
JP2009015880A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Sony Corp 光情報記録装置及び光情報記録方法並びに光情報再生装置及び光情報再生方法
US20090059329A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Hologram reading apparatus, hologram reading method, hologram recording apparatus and hologram recording method
US20090185247A1 (en) * 2008-01-21 2009-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Holographic data storage medium, and method and apparatus for recording/reproducing holographic data to/from the same
US20100172003A1 (en) * 2007-06-11 2010-07-08 Pioneer Corporation Hologram apparatus and recording and reproducing method of the same
CN101911188A (zh) * 2007-12-28 2010-12-08 三星电子株式会社 全息信息记录和/或再现设备
US20140204437A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Akonia Holographics Llc Dynamic aperture holographic multiplexing
JP2018137031A (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置
CN211578370U (zh) * 2019-12-31 2020-09-25 广东紫晶信息存储技术股份有限公司 一种双面同时记录/读取的全息存储装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2074257T3 (es) * 1989-11-27 1995-09-01 Santen Pharmaceutical Co Ltd Derivados de aminoacidos.
JPH04335237A (ja) * 1991-05-09 1992-11-24 Ricoh Co Ltd 光磁気ディスク装置
KR0178725B1 (ko) * 1995-01-27 1999-04-15 김광호 디스크 기록재생장치 및 그 방법
JP2000339847A (ja) 1999-06-02 2000-12-08 Nec Software Kobe Ltd 情報記録再生装置
KR100916896B1 (ko) * 2005-09-15 2009-09-09 후지쯔 가부시끼가이샤 홀로그램 기록 장치
JP2009289350A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Hitachi Ltd 光情報記録／再生装置
US20100157776A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 General Electric Company Vertically tracked data storage device and method
KR101785761B1 (ko) * 2010-10-19 2017-10-16 국립대학법인 홋가이도 다이가쿠 홀로그래픽 메모리 재생장치 및 홀로그래픽 메모리의 재생방법, 복조장치 및 복조방법, 및 관측장치 및 관측방법
US8619533B1 (en) 2012-07-31 2013-12-31 General Electric Company Holographic data storage medium and an associated method thereof
JP2014098797A (ja) 2012-11-14 2014-05-29 Research Institute Of Nanophotonics ホログラム記録再生装置及び方法
JP6653505B2 (ja) 2015-05-20 2020-02-26 学校法人東京理科大学 ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1065658A1 (en) * 1998-02-27 2001-01-03 Hideyoshi Horimai Method and apparatus for optical information, method and apparatus for reproducing optical information, apparatus for recording/reproducing optical information, and optical information recording medium
CN1540587A (zh) * 2003-04-21 2004-10-27 上海理工大学 一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法
CN1560839A (zh) * 2004-03-04 2005-01-05 清华大学 偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统
US20100172003A1 (en) * 2007-06-11 2010-07-08 Pioneer Corporation Hologram apparatus and recording and reproducing method of the same
JP2009015880A (ja) * 2007-06-29 2009-01-22 Sony Corp 光情報記録装置及び光情報記録方法並びに光情報再生装置及び光情報再生方法
US20090059329A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Fuji Xerox Co., Ltd. Hologram reading apparatus, hologram reading method, hologram recording apparatus and hologram recording method
CN101911188A (zh) * 2007-12-28 2010-12-08 三星电子株式会社 全息信息记录和/或再现设备
US20090185247A1 (en) * 2008-01-21 2009-07-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Holographic data storage medium, and method and apparatus for recording/reproducing holographic data to/from the same
US20140204437A1 (en) * 2013-01-23 2014-07-24 Akonia Holographics Llc Dynamic aperture holographic multiplexing
JP2018137031A (ja) * 2017-02-24 2018-08-30 学校法人東京理科大学 ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置
CN211578370U (zh) * 2019-12-31 2020-09-25 广东紫晶信息存储技术股份有限公司 一种双面同时记录/读取的全息存储装置

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