CN113808626A - 一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，包括激光器、第一透镜、第二透镜、第一半透半反镜、第一遮光器、第三透镜、x向扫描振镜、第四透镜、第一滤波器、第五透镜、y向扫描振镜、存储数据页、光程补偿器、反射镜、第六透镜、第二滤波器、第七透镜、第二半透半反镜、第八透镜、存储介质、位移装置、第二遮光器、第九透镜和成像探测器。本发明可提高全息存储技术再现数据页的分辨率，增强全息存储技术的存储性能，具有重要的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于全息光存储技术领域，具体涉及一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法。
背景技术
随着大数据时代的到来，巨大的数据存储需求对数据存储技术提出了严峻挑战。全息光存储技术凭借其存储容量大、存储密度高、存取速度快、存储寿命长等优势，逐渐发展成为数据存储技术领域的佼佼者。全息存储技术的主要实现步骤为，在数据记录阶段，采用信息光和参考光在存储介质中发生干涉，以存储干涉条纹的方式记录下信息；在数据再现阶段，采用与记录时相同的参考光照射存储下的全息图，以全息图衍射的方式，将存储信息再现出来。
在全息存储技术中，数据以数据页的形式进行记录和读取，相比于单点扫描存取的传统光学存储技术，其存取速度得到了质的提升。但是由于存储介质的性能、存取方式、环境扰动等干扰因素，使得在全息存储再现阶段，经参考光照射全息图而衍射出的原存储图像的衍射效率低下，衍射效率的定义是全息衍射的成像光通量与入射光通量的比值。在纯铌酸锂为存储介质的全息存储系统中，其再现衍射效率仅为11.6%，从而使得恢复出的原图像的清晰度不高，大大影响了全息存储技术的性能。目前，人们为了提高恢复图像的清晰度，一般采用改良存储介质的性能、改良存储方式、提升光路系统的稳定性等方面来提高全息存储再现阶段的衍射效率，而这些方面的改进，通常比较困难且复杂。
发明内容
本发明提出了一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，该方法可以有效提高在全息存储再现阶段，经全息图衍射再现出的原存储数据页的分辨率，且实现方法较为简单。
本发明的技术解决方案为：
一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，包括激光器1、第一透镜2、第二透镜3、第一半透半反镜4、第一遮光器5、第三透镜6、x向扫描振镜7、第四透镜8、第一滤波器9、第五透镜10、y向扫描振镜11、存储数据页12、光程补偿器13、反射镜14、第六透镜15、第二滤波器16、第七透镜17、第二半透半反镜18、第八透镜19、存储介质20、位移装置21、第二遮光器22、第九透镜23、成像探测器24。
所述x向扫描振镜7和y向扫描振镜11在工作时以极小的角度同时振动，从而使得激光光束在x向和y向同时对存储数据页12进行扫描，以获取到数据页更多的高频信息，从而提高全息存储再现阶段数据页的分辨率；
所述存储介质20放置于第八透镜19的焦点处，所述全息存储系统的位移复用通过xyz三轴位移装置21来实现；
所述系统采用532nm波长的激光器1和掺铁的铌酸锂晶体作为存储介质20来实现数据的记录和读取；
所述光程补偿器13可以为连续可调的光程补偿器，也可以是固定光程的光程补偿元件。
一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，主要包括以下步骤：
步骤一：在全息存储记录阶段，激光器1经第一透镜2和第二透镜3组成的扩束准直系统后，被第一半透半反镜4分为两束光，一束光作信号光，一束光作参考光，信号光通过开启的遮光器5，由第三透镜6偏折到以小角度振动的x向扫描振镜7，然后经由第四透镜8、第一滤波器9和第五透镜10组成的频域滤波系统后，再经过同样以小角度振动的y向扫描振镜11，照射在存储数据页12上，后到达第二半透半反镜18的位置；参考光经光程补偿器13和反射镜14反射后，经由第六透镜15、第二滤波器16和第七透镜17组成的频域滤波系统后，在第二半透半反镜18处与信号光相遇。两束光在第八透镜19的会聚下，在存储介质20上发生干涉，存储下数据页信息；
步骤二：在全息存储再现阶段，遮光器5关闭，只保留参考光照射存储介质20，存储介质20经原参考光照射后，原存储数据页会通过全息图的衍射再现出来，经第九透镜23准直后，被成像器件24接收，其中，第二遮光器21保持关闭，阻挡参考光进入到后续系统中，影响再现像质量。
本发明的有益效果，本发明同时采用x向扫描振镜和y向扫描振镜，且两个振镜同时以小角度随机振动，从而使得激光光束同时在x向和y向对存储的数据页进行扫描，以获取到数据页更多的高频信息，存储下含更多数据页信息的干涉条纹，从而在数据再现阶段，能够恢复出分辨率更高的数据页，提高了全息存储技术的性能。
附图说明
图1是本发明的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率系统对应的光路示意图；
其中附图标记如下：1-激光器，2-第一透镜，3-第二透镜，4-第一半透半反镜，5-第一遮光器，6-第三透镜，7-x向扫描振镜，8-第四透镜，9-第一滤波器，10-第五透镜，11-y向扫描振镜，12-存储数据页，13-光程补偿器，14-反射镜，15-第六透镜，16-第二滤波器，17-第七透镜，18-第二半透半反镜，19-第八透镜，20-存储介质，21-位移装置，22-第二遮光器，23-第九透镜，24-成像探测器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
本发明所包含的部件功能如下：
1. 激光器1，波长为532nm，输出功率稳定；
2. x向扫描振镜7和y向扫描振镜11的振动频率为70次/秒；
3. 第一滤波器9和第二滤波器16的滤波孔径大小与第四透镜8或第六透镜15的焦点光斑大小相同；
4. 光程补偿器13可以为连续可调的光程补偿器，也可以是固定光程的光程补偿元件；
5. 存储介质20，采用掺铁的铌酸锂晶体（铁浓度0.05mol/L）；
6. 位移装置21是一个能在xyz三个方向进行移动的位移平台；
7. 成像探测器24可以是CCD，也可以是CMOS。
本发明所提出的光路如图1所示。
在全息存储记录阶段，532nm波长的激光器1经第一透镜2和第二透镜3组成的扩束准直系统后，被第一半透半反镜4分为两束光，一束光作信号光，一束光作参考光，信号光通过开启的遮光器5，由第三透镜6偏折到以小角度、振动频率为70次/秒振动的x向扫描振镜7，然后经由第四透镜8、第一滤波器9和第五透镜10组成的频域滤波系统后，再经过同样以小角度、振动频率为70次/秒振动的y向扫描振镜11，照射在存储数据页12上，后到达第二半透半反镜18的位置；参考光经光程补偿器13和反射镜14反射后，经由第六透镜15、第二滤波器16和第七透镜17组成的频域滤波系统后，在第二半透半反镜18处与信号光相遇。两束光在第八透镜19的会聚下，在掺铁的铌酸锂晶体20上发生干涉，存储下数据页信息，存储时间为0.6s，即在该存储时间内，x向和y向扫描振镜均振动了42次。
在全息存储再现阶段，遮光器5关闭，只保留参考光照射掺铁的铌酸锂晶体20，掺铁的铌酸锂晶体20经原参考光照射后，原存储数据页会通过全息图的衍射再现出来，经第九透镜23准直后，被成像器件24接收，其中，第二遮光器21保持关闭，阻挡参考光进入到后续系统中，影响再现像质量。
Claims (7)
1.一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：包括激光器（1）、第一透镜（2）、第二透镜（3）、第一半透半反镜（4）、第一遮光器（5）、第三透镜（6）、x向扫描振镜（7）、第四透镜（8）、第一滤波器（9）、第五透镜（10）、y向扫描振镜（11）、存储数据页（12）、光程补偿器（13）、反射镜（14）、第六透镜（15）、第二滤波器（16）、第七透镜（17）、第二半透半反镜（18）、第八透镜（19）、存储介质（20）、位移装置（21）、第二遮光器（22）、第九透镜（23）、成像探测器（24）。
2.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：所述x向扫描振镜（7）和y向扫描振镜（11）在工作时以极小的角度同时随机振动，从而使得激光光束在x向和y向同时对存储数据页（12）进行扫描，以获取到数据页更多的高频信息，存储下含更多数据页信息的干涉条纹，从而提高全息存储再现时数据页的分辨率。
3.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：所述存储介质（20）放置于第八透镜（19）的焦点处，所述全息存储系统的位移复用通过xyz三轴位移装置（21）来实现。
4.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：所述第四透镜（8）、第一滤波器（9）和第五透镜（10）组成的频域滤波系统，与所述第六透镜（15），第二滤波器（16）和第七透镜（17）组成频域滤波系统完全相同；
第一滤波器（9）或第二滤波器（16）孔径的大小与第四透镜（8）或第六透镜（15）的焦点光斑大小相同。
5.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：所述系统采用532nm波长的激光器（1）和掺铁的铌酸锂晶体作为存储介质（20）来实现数据的记录和读取。
6.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：所述光程补偿器（13）可以为连续可调的光程补偿器，也可以是固定光程的光程补偿元件。
7.根据权利要求1所述的一种多角度照明的提高全息存储再现数据页分辨率的方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
步骤一：在全息存储记录阶段，激光器（1）经第一透镜（2）和第二透镜（3）组成的准直扩束系统后，被第一半透半反镜（4）分为两束光，一束光作信号光，一束光作参考光，信号光通过开启的遮光器（5），由第三透镜（6）偏折到以小角度振动的x向扫描振镜（7），然后经由第四透镜（8）、第一滤波器（9）和第五透镜（10）组成的频域滤波系统后，再经过同样以小角度振动的y向扫描振镜（11），照射在存储数据页（12）上，后到达第二半透半反镜（18）的位置；参考光经光程补偿器（13）和反射镜（14）反射后，经由第六透镜（15）、第二滤波器（16）和第七透镜（17）组成的频域滤波系统后，在第二半透半反镜（18）处与信号光相遇，两束光在第八透镜（19）的会聚下，在存储介质（20）上发生干涉，存储下数据页信息；
步骤二：在全息存储再现阶段，遮光器（5）关闭，只保留参考光照射存储介质（20），存储介质（20）经原参考光照射后，原存储数据页会通过全息图的衍射再现出来，经第九透镜（23）准直后，被成像器件（24）接收，其中，第二遮光器（21）保持关闭，阻挡参考光进入到后续系统中，影响再现像质量。
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