CN111243629A - 一种反射式的全息光存储方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种反射式的全息存储方法及装置，在全息存储介质的背面渡有反射层，利用反射层形成新的参考光，从而获得全息图的相位共轭再现光。本专利可以将记录装置和读取装置设在介质同侧，使得系统更加紧凑，降低了设计难度并增加了系统稳定性，并可以通过使再现光与共轭再现光相干叠加来提升信号强度，从而增加信噪比。

Description

一种反射式的全息光存储方法及装置
技术领域
本发明涉及于光全息存储技术领域，具体涉及一种使反射式的全息光存储方法及装置。
背景技术
球面参考光束移位复用方法将球面波作为参考光束来记录全息图，此时，光束相对于介质的一个微小位移就会导致全息图不能得到再现，于是便可以在该位置处记录一个新的全息图并使相邻全息图可以单独再现，如此重复多次，这种方法叫做移位复用记录。在这种记录/再现方法中，通常使用的是透射方式，即信号光和参考光透过介质的类型。但是，该方法需要将记录和读取装置分别放置在介质的两侧，这会使得光驱复杂化。
因此，有必要设计一种方法和装置，能在存储介质同侧实现全息图的记录和读取。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种反射式的全息光存储方法及装置，能在存储介质同侧实现全息图的记录和读取。
本发明提供了一种反射式的全息光存储方法及装置，利用反射层形成新的参考光，从而获得全息图的相位共轭再现信号光，在存储介质同侧实现全息图的记录和读取。整个系统更加紧凑，降低了设计难度并增加了系统稳定性。
根据本发明提供的反射式的全息光存储方法，参考光和信号光在镀有反射层的存储介质上干涉形成全息图，全息图再现时，在同一位置使用同样的参考光入射，经反射层反射后，产生与信号光相对存储介质法线对称且反向的普通再现光；加载共轭参考光，产生与信号光同轴反向的共轭再现光。
参考光沿法线射入存储介质时，经反射层反射后形成共轭参考光。
参考光不沿法线射入存储介质时，经反射层和反射镜反射后形成共轭参考光。
优选地，参考光先后两次经反射层反射，及在两次反射层反射之间经反射镜反射沿原光路反射形成共轭参考光。
反射光沿法线射入存储介质时，全息光再现时，产生的普通再现光与共轭再现光同向。
本发明还提供了一种存储介质，在存储介质一侧镀有反射层。镀有反射层一侧的存储介质没有记录数据。本发明提供的存储介质可用上述方法产生。
根据本发明提供的反射式的全息光存储装置，包括：共轭参考光加载装置；普通再现光接收装置；及共轭再现光接收装置，共轭参考光加载装置将参考光形成共轭参考光，参考光产生普通再现光，共轭参考光产生共轭再现光，并且普通再现光与信号光相对存储介质的法线对称且反向，共轭再现光与信号光同轴反向。
参考光沿存储介质的法线射入存储介质时，共轭参考光加载装置为镀在存储介质上的反射层，反射层所在侧为参考光入射的另一侧。
参考光不沿存储介质的法线射入存储介质时，共轭参考光加载装置为镀在存储介质上的反射层和设在经反射层反射后的参考光的光路上的反射镜。
信号光沿法线射入存储介质时，产生的普通再现光与共轭再现光同向，普通再现光接收装置与共轭再现光接收装置为同一个接收装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：可以获得相位共轭再现光，相位共轭光波是指在空间上与原光波具有相同波前但在相反方向上传播的光波。在全息存储中，相位共轭再现光具有校正波前波动、透镜像差等功能。此外，再现光和相位共轭再现光可以在同一轴上产生，可以实现两者的相干叠加，通过这种相干叠加，再现图像的强度可以提高四倍，从而大大提高信噪比。
附图说明
图1为球面参考光的移位复用记录原理图。
图2为交叉移位复用原理图。
图3为球面参考光的全息记录/再现原理图。
图4为球面参考光的相位共轭反射再现原理图。
图5为球面参考光的相位共轭再现光与正常再现光相干叠加的方法原理图。
具体实施方式
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
本实施例提供了一种反射式的全息光存储方法。如图1所示，信号光与参考光入射面重合，以入射面与介质表面的交线为轴，在记录一个全息图后令介质沿该轴移动一个微小距离，会引起布拉格条件的失配而使全息图无法再现，于是便可以记录一个新的全息图并保证相邻全息图可以独立再现，即移位复用记录。在这种移位复用方法中，介质在轴向上仅需偏移数微米就可以使得全息图无法再现，但在垂直于该轴的方向上，使全息图无法再现所要求的位移量却非常大，正是由于这个原因，该方法无法实现高密度存储。
本实施例采用了交叉移位复用记录方法，如图2所示，该方法通过在轴向上执行移位复用记录得到二维的全息图阵列，然后将介质旋转一定角度后，进行第二次移位复用的覆盖记录，如此重复，称之为交叉移位复用记录，解决了球面波移位复用记录方法复用数不足的问题。
在透射情况下，使用球面参考光记录/再现全息图的一个示例如图3所示，信号光和参考光同时入射到介质上，两者发生干涉并在介质中形成全息图，再现时在同一位置使用相同的参考光入射，便能在信号光方向上检测到再现光，称为普通再现光。另一方面，用于产生相位共轭再现光的共轭参考光从另一侧入射，由于与原参考光同轴反向，此时得到的再现信号光将沿与信号光相反的方向传播，该再现信号光为共轭再现光。同时，记录过程中由光学系统产生的图像失真、像差等可以自动校正和检测，从而提高信噪比。
根据本实施提供的反射式的全息光存储方法，参考光和信号光在镀有反射层的存储介质上干涉形成全息图，全息图再现时，在同一位置使用同样的参考光入射，经反射层反射后，产生与信号光相对存储介质的法线对称且反向的普通再现光；加载共轭参考光，产生与信号光同轴反向的共轭再现光。本实施中存储介质为光盘，参考光为球面参考光。
如图4所示，参考光沿法线射入存储介质，经反射层反射后形成共轭参考光。即球面参考光垂直入射到镀有反射层的介质上，并与入射到介质上的信号光干涉形成全息图。信号再现时，使用同一束参考光入射介质，一方面，参考光直接再现得到的普通再现光由反射层反射后从介质右侧出射；另一方面，入射的参考光被反射层反射形成共轭参考光，与原参考光同轴且反向，该共轭参考光再现得到相位共轭再现。在该方法中，再现光和相位共轭再现光可以同时再现。
参考光不沿法线射入存储介质时，经反射层和反射镜反射后形成共轭参考光。优选地，参考光先后两次经反射层反射，及在两次反射层反射之间经反射镜反射沿原光路反射形成共轭参考光。
在一特殊实施中，反射光沿法线射入存储介质，全息光再现时，产生的普通再现光与共轭再现光同向。如图5所示，信号光垂直入射于反射式存储介质中，并与入射到介质上的参考光发生干涉形成全息图。信号再现时，使用同一束参考光入射介质，一方面，参考光入射介质所得到的再现光受到反射层反射，得到了与信号光同轴、反向的反射再现光；另一方面，参考光入射介质后被反射层反射，反射后的参考光经反射镜反射沿反射层反射后的参考光的光路反射至存储介质，再经反射层法神得到与原参考光同轴且反向的共轭参考光，该共轭参考光作用于全息图对信号光进行再现，得到相位共轭再现光。如图5所示，此时相位共轭再现光在与普通再现光在完全相同的光路中传输，两者同轴、同向，通过这两束再现光的相干叠加可以使图像的光强最大提高四倍。
参考光与信号光也可以都不垂直入射至存储介质中，一样也可以在存储介质同侧实现全息图的记录和再现。
实施例2
本实施例提供了一种全息存储介质，可以是还未记录数据的用于全息存储的存储介质，也可以是已经记录数据的全息存储介质。如图4和5所示，在存储介质一侧镀有反射层，如果是已经记录数据的全息存储介质，镀有反射层一侧的存储介质是没有记录数据的。本实施例提供的全息存储介质为光盘，当然也可以是其他类型的全息光存储介质。
本实施例提供的存储介质可用实施例1所述的方法产生，且本实施提供的存储介质可以利用实施例1所述的方法。
实施例3
本实施例提供了一种反射式的全息光存储装置，包括：共轭参考光加载装置；普通再现光接收装置；共轭再现光接收装置。共轭参考光加载装置将参考光形成共轭参考光，参考光产生普通再现光，共轭参考光产生共轭再现光，并且普通再现光与信号光相对存储介质的法线对称且反向，共轭再现光与信号光同轴反向。
如图4所示，参考光沿存储介质的法线射入存储介质时，共轭参考光加载装置为镀在存储介质上的反射层，反射层所在侧为参考光入射的另一侧。
参考光不沿存储介质的法线射入存储介质时，共轭参考光加载装置为镀在存储介质上的反射层和设在经反射层反射后的参考光的光路上的反射镜。优选地，如图5所示，信号光沿法线射入存储介质时，产生的普通再现光与共轭再现光同向，普通再现光接收装置与共轭再现光接收装置为同一个接收装置。
本实施例所述的反射式的全息光存储装置可以实现实施例1所述的方法，产生实施例2所述的全息存储介质。
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 (10)

1.一种反射式全息记录/再现方法，其特征在于，使用球面波作为移位复用记录的参考光，其光轴垂直入射到镀有反射层的存储介质上。
2.根据权利要求1所述的全息记录/再现方法，其特征在于，入射到介质上的参考光和透过介质后由反射层反射的参考光属于同轴传播。
3.根据权利要求1所述的全息记录/再现方法，其特征在于，全息图的相位共轭再现光是通过透过介质后由反射层反射返回介质的参考光产生。
4.一种反射式全息记录/再现方法，其特征在于，在使用球面波作为参考光的移位复用记录全息存储装置中，信号光垂直入射到渡有反射层的存储介质中。
5.根据权利要求4所述的全息记录/再现方法，其特征在于，相位共轭再现光是透过介质的参考光经由反射层反射后对全息图再现得到。
6.根据权利要求4所述的全息记录/再现方法，其特征在于，其中，所述再现光及其相位共轭再现光属于同轴相干叠加。
7.一种适用于权利要求1-6任一项所述方法的产生再现光及其相位共轭光的反射式全息记录/再现装置。
8.一种反射式的全息光存储介质，其特征在于，在存储介质一侧镀有反射层，镀有反射层一侧的存储介质没有记录数据。
9.一种反射式的全息光存储方法，其特征在于，参考光和信号光在镀有反射层的存储介质上干涉形成全息图，全息图再现时，在同一位置使用同样的参考光入射，产生与信号光相对存储介质法线对称且反向的普通再现光；加载共轭参考光，产生与信号光同轴反向的共轭再现光。
10.一种反射式的全息光存储装置，其特征在于，包括：
共轭参考光加载装置；
普通再现光接收装置；及
共轭再现光接收装置，
共轭参考光加载装置将参考光形成共轭参考光，参考光产生普通再现光，共轭参考光产生共轭再现光，并且普通再现光与信号光相对存储介质的法线对称且反向，共轭再现光与信号光同轴反向。
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