CN115497515A - 一种透射式全息光存储介质和装置以及全息光存储介质双面读写方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透射式全息光存储介质和装置以及全息光存储介质双面读写方法，所述的透射式全息光存储介质，包括第一基板、第二基板、记录层和二向色层，记录层用于记录载有数据信息的全息图，第二基板朝向记录层一侧的表面刻有凹凸结构用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能。二向色层能反射伺服光束并透射读写光。根据本发明的存储介质，不易受外部环境的影响，相对于传统反射式的全息光存储介质来说更稳定。同时本发明的全息光存储介质的第一基板、第二基板、记录层和二向色层之间没有间隔设计不需要在存储介质两侧分别设计记录层就可以实现双面读写，其加工工艺简单。

Description

一种透射式全息光存储介质和装置以及全息光存储介质双面 读写方法

技术领域

本发明涉及光学存储技术领域，更具体地，涉及一种透射式全息光存储介质和装置以及全息光存储介质双面读写方法。

背景技术

全息光存储是把数据以三维的形式记录在全息光存储介质上的大容量、高速率存储方式，它能满足新世纪大规模数据存储所需的性能，将取代现有光学存储技术，成为下一代海量数据存储的主要方式。

为了能精确定位全息记录或读取位置，一般设计伺服光束路，并在全息光存储介质上设置地址，伺服光束从地址层反射之后，经四象限探测器捕捉并进行信号处理，获得地址信息，实现伺服光束对读写位置的定位。

全息光存储中的信息的读出是通过光路访问获取的，其中蓝色激光或绿色激光为参考光束，红色激光为伺服光束。蓝色激光或绿色激光照射记录材料中的光栅条纹，衍射出信号光束，信号光束成像之后被相机捕捉。红色激光从地址层反射之后，被四象限探测器捕捉并进行信号处理，获得地址信息。

国内外报道的全息光存储介质大多为反射式全息光存储介质，如CN 207517357 U公开的一种基于分色反射的全息光存储装置，主要是利用二向色层和地址层对参考光束和伺服光束分别进行反射，从而获取信息。反射式存储介质的二向色层和地址层大多数是分开的，其中间设置有分隔层，反射式存储介质该复杂的结构，增大了加工工艺难度。且反射式存储介质由于反射回的伺服光束和反射回的读写光束在同侧，极易相互干扰，且易受外部因素的影响，如读写光波长、入射角度的变化。另外，如果反射式全息光存储介质想要实现双面读写的话，需要在存储介质两侧分别设置记录层，会进一步增加加工的难度和信息读写的不稳定性。

因此，有必要设计一种全息光存储介质，使得载有数据信息的全息图的记录和读取更稳定，并且也不会增加加工难度。

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)，提供一种透射式全息光存储介质和装置以及全息光存储介质双面读写方法，用于解决信息读写的稳定性问题。

一方面，本发明提供了一种透射式全息光存储介质，包括第一基板、第二基板、记录层和二向色层，记录层用于记录载有数据信息的全息图，第二基板朝向记录层一侧的表面刻有凹凸结构，用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能，二向色层能反射伺服光束并透射读写光。记录数据时，参考光与信号光在记录层内部发生干涉，并使记录层感光以记录载有数据信息的全息图。数据读取时，参考光在记录层内衍射出再现信号光。

反射式全息光存储介质是在二向色层的作用下反射读写光，这样的话，反射式全息光存储介质中光栅方向主要是平行于介质表面，信息读取过程易受波长、介质形变和光路不稳定性的影响，对外部因素较敏感；且记录和读取在同侧进行。不同方向的光栅，受环境干扰的影响会不同，其中，光栅垂直于介质表面的全息图，其信息读取过程受波长、介质形变和光路不稳定性的影响较小。本发明采用的透射式全息光存储，其光栅方向主要是垂直于介质表面，并且读写和记录是在不同侧进行。因此，本发明中的信息读取过程不易受外部环境的影响，相对于传统反射式的全息光存储介质来说更稳定。同时本发明的全息光存储介质的第一基板、第二基板、记录层和二向色层之间没有间隔设计，不需要在存储介质两侧分别设计记录层就可以实现双面读写，其加工工艺简单。所述的读写光为参考光束和/或信号光束。并且在第二基板朝向记录层一侧的表面刻有凹凸结构，该凹凸结构用于伺服光束定位读写位置，并且使信号光或参考光在伺服系统的作用下按一定的轨迹移动，实现伺服锁轨功能。

具体地，所述二向色层均匀涂布在第二基板的凹凸结构表面。

针对上述技术方案，所述存储介质第一基板位于记录层远离二向色层的一侧，第二基板位于二向色层远离记录层的一侧。第一基板、记录层、二向色层和第二基板依次层叠设置。记录全息图时，从第一基板或第二基板入射的参考光和信号光在记录层发生干涉并使得记录层曝光生成全息图；再现全息图上的数据信息时，参考光透过第一基板或第二基板入射，并透过记录层和二向色层后，最终透过第二基板或第一基板，在介质另一侧实现载有数据信息的全息图的读取。

该方案中第二基板表面的凹凸结构可包含各种结构。第一基板和第二基板的设置，可保护记录层和第二基板表面的凹凸结构不受损。

本技术方案中第二基板表面的凹凸结构可用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能，而不是单独的设置一层地址层，可大大简化存储介质的生产工艺。

在另一个优选方案中，在第一基板远离记录层的一侧设有抗反射层，同时在第二基板远离记录层的一侧设有抗反射层，这样设置可减少读写光或伺服光束在透过第一基板和第二基板时的反射，使得读写光或伺服光束尽可能全部透过第一基板和第二基板。

为了更好的保护记录层和第二基板表面的凹凸结构，第一基板和第二基板最好为透明的热塑性塑料，不会使记录层和第二基板表面的凹凸结构产生形变，如皱缩。

鉴于红光、蓝光和绿光的特性，伺服光束优选为红色激光，读写光优选为蓝色激光或绿色激光。

本发明另一方面，还提供了一种透射式全息光存储装置，包括上述的透射式全息光存储介质，还包括：用于输出伺服光束的伺服模块；用于输出读写光的光源模块；用于将输入的读写光转化为共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束的合束模块；光头模块，用于将输入的共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束转化为不共轴，并且将读写光与伺服光束进行合束，在伺服光束的定位作用下，信号光束和参考光束直接在记录层发生干涉形成全息图，或先透射出二向色层在记录层发生干涉形成全息图；以及信号输出模块，信息读取时，输入的参考光束在伺服光束定位位置处发生衍射，再现信号光束，再现信号光束透过二向色层，在参考光束入射的存储介质另一侧实现信息的读取。在伺服模块中，伺服光束经二向色层反射回获得的地址信息，对读写光的读写位置进行定位，同时对读写光进行伺服锁轨，使其按特定的轨迹移动。

本发明另一方面，还提供了一种全息光存储介质双面读写方法，应用前述的透射式全息光存储介质或全息光存储装置，所述方法包括：

全息图记录时，在存储介质一侧输入信号光束和参考光束，同时输入伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，信号光束和参考光束直接在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图，或先透射出二向色层再在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图。

全息图再现时，在相同侧输入参考光束和伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，参考光束在记录层中伺服光束定位的位置周围区域衍射出信号光束，信号光束透射出二向色层后，在存储介质另一侧再现信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：根据本发明的存储介质，不易受外部环境的影响，相对于传统反射式的全息光存储介质来说更稳定，且第一基板、第二基板、记录层和二向色层之间没有间隔设计，不需要在存储介质两侧分别设计记录层就可以实现双面读写，加工工艺简单。

附图说明

图1为透射式全息光存储介质的结构示意图，光束从第一基板一侧入射。

图2为透射式全息光存储介质的结构示意图，光束从第二基板一侧入射。

图3为透射式全息光存储装置的结构示意图。

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

如图1所示，本实施例提供了一种透射式全息光存储介质600，自上而下依次设置有第一基板1、记录层2、二向色层3和第二基板4。记录层用于读写光5记录全息图；第二基板4朝向记录层一侧的表面刻有凹凸结构，用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能。二向色层均匀涂布在第二基板的凹凸结构表面，二向色层能反射伺服光并透射读写光。

光栅方向不同的全息图，其信息读取过程受环境干扰的影响会不同，其中，光栅垂直于介质表面的全息图，其信息读取过程受环境影响较小。本实施例采用的透射式全息光存储，其光栅方向主要是垂直于介质表面，并且读写和记录是在不同侧进行。因此，本实施例所述的信息读取过程，不易受外部环境的影响，相对于传统反射式的全息光存储介质来说更稳定。且第一基板、第二基板、记录层2和二向色层3之间没有间隔设计，不需要在存储介质两侧分别设计记录层2就可以实现双面读写，加工工艺简单。本实施例所述的读写光5为参考光束和/或信号光束。

所述存储介质可以是卡式存储介质或盘式存储介质。本实施例中存储介质为盘式存储介质。

第二基板表面的凹凸结构，由沟槽或凸脊组成，该结构的设计决定全息图像写入记录层的位置。凹凸结构还可以是其他的形状。

本实施例中透射式全息光存储介质第一基板1位于记录层2远离二向色层3一侧，第二基板4位于二向色层远离记录层的一侧，其中，第二基板4的内侧表面刻有凹凸结构。记录全息图时，从第一基板或第二基板入射的参考光和信号光在记录层发生干涉并使得记录层曝光生成全息图；再现全息图上的数据信息时，参考光透过第一基板或第二基板入射，并透过记录层和二向色层后，最终透过第二基板或第一基板，在介质另一侧实现载有数据信息的全息图的读取。第一基板1或第二基板4的设置，可保护记录层和/或凹凸结构不受损。且本技术方案中第二基板表面的凹凸结构可用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能，而不是单独的设置一层地址层，可简化生产工艺。

本实施中的第一基板1和第二基板4优选为透明的热塑性塑料，不会使记录层2和第二基板的凹凸结构产生形变，如皱缩，可进一步增强信息读写的稳定性。

为减少读写光5或伺服光束7在透过第一基板1和第二基板4时的反射，增加光的透射率，使得读写光或伺服光束尽可能全部透过第一基板1和第二基板4，在第一基板1远离记录层2的一侧设有抗反射层8，在第二基板4远离记录层的一侧设有抗反射层9。

基于红光、蓝光和绿光的特性，本实施所述的伺服光束7优选为红色激光，读写光5优选为蓝色激光或绿色激光。根据需要，也可以是其他波长的光作为伺服光束7和读写光5。

也就是说，本实施例中的记录层2上表面被第一基板1覆盖，下表面与二向色层3接触，第二基板4的上表面设置有凹凸结构，凹凸结构表面均匀涂布有二向色层3，且第一基板1远离记录层的一侧和第二基板4远离记录层的一侧分别均匀涂布有抗反射层8，9，以增加读写光5和伺服光束7在第一基板1和第二基板4处的透射率。二向色层3的设计能透过读写光5并反射伺服光束7，从而实现载有数据信息的全息图的透射式读取，且一层记录层就可能实现存储介质的双面读取。

再参考图1，全息图记录时，当蓝色或绿色读写光5和红色伺服光束7分别在第一基板1一侧入射时，伺服光束7依次透过抗反射层8、第一基板1和记录层2后到达二向色层3获取地址信息后被二向色层3反射回，读写光5为信号光束和参考光束，信号光束和参考光束透过抗反射层8和第一基板1后，在记录层2中伺服光束7定位位置周围区域干涉形成全息图。全息图再现时，在相同侧输入参考光束5和伺服光束7，伺服光束7由二向色层3反射，并依次透过记录层2、第一基板1和抗反射层8，并被收集进行信号处理获取地址信息；参考光束5透过抗反射层8和第一基板1后在记录层2中伺服光束7定位的位置周围区域衍射出再现信号光束，再现信号光束依次透射出二向色层3、第二基板4和抗反射层9，在光束入射的另一侧即第二基板4一侧再现出载有数据信息的全息图。

参考图2，当蓝色或绿色读写光5和红色伺服光束7分别在第二基板4一侧入射时，伺服光束7依次透过抗反射层9和第二基板4，经二向色层3反射，先后透过第二基板4和抗反射层9，并被收集进行信号处理获取地址信息；信号光束和参考光束依次透过抗反射层9、第二基板4和二向色层3后，在记录层2中伺服光束定位位置周围区域干涉形成全息图。全息图再现时，在相同侧输入参考光束5和伺服光束7，伺服光束7透过抗反射层9和第二基板4后被二向色层3反射，再透射出第二基板4和抗反射层9，并被收集进行信号处理获取地址信息；参考光束5透过抗反射层9、第二基板4和二向色层3后在记录层2中伺服光束定位的位置周围区域衍射出再现信号光束，再现信号光束透射出第一基板1和抗反射层8后，在光束入射的另一侧即第一基板1一侧再现载有数据信息的全息图。

根据本实施例的存储介质，由于会产生垂直于介质表面的光栅，因此信息读取过程不易受外部环境的影响，相对于传统反射式的全息光存储介质来说更稳定，且第一基板、第二基板、记录层和二向色层之间没有间隔设计，不需要在存储介质两侧分别设计记录层就可以实现双面读写，没有增加加工难度。

实施例2

如图3所示，本实施例提供了一种透射式全息光存储装置，包括实施例1所述的透射式全息光存储介质600，还包括：用于输出伺服光束的伺服模块300；用于输出读写光的光源模块100；用于将输入的读写光转化为共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束的合束模块200；光头模块400，用于将输入的共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束转化为不共轴，并且将读写光与伺服光束进行合束，在伺服光束的定位作用下，信号光束和参考光束直接在记录层2发生干涉曝光形成全息图，或先透射出二向色层3再在记录层2发生干涉曝光形成全息图；以及信号输出模块500，信息读取时，输入的参考光束在伺服光束定位位置处发生衍射，再现信号光束，再现信号光束透过二向色层3，在参考光束入射的存储介质另一侧实现信息的读取。

本实施例采用的光路结构中的信号光路和参考光路合二为一，为单臂结构，对于信号光路和参考光路为双臂结构的光路结构也同样适用。

实施例3

本实施例提供了一种全息光存储介质双面读写方法，应用了实施例1所述的透射式全息光存储介质或实施例2所述的全息光存储装置，所述方法包括：

在存储介质一侧输入信号光束和参考光束，同时输入伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，信号光束和参考光束直接在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图，或先透射出二向色层再在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图；

全息图再现时，在相同侧输入参考光束和伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，参考光束在记录层中伺服光束定位的位置周围区域衍射出信号光束，信号光束在存储介质另一侧投射出再现的数据信息。

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 (8)

1.一种透射式全息光存储介质，其特征在于，包括第一基板、第二基板、记录层和二向色层，记录层用于记录载有数据信息的全息图，第二基板朝向记录层一侧的表面刻有凹凸结构，用于伺服光束定位读写位置，同时实现伺服锁轨功能，二向色层能反射伺服光束并透射读写光。

2.根据权利要求1所述的透射式全息光存储介质，其特征在于，所述二向色层均匀涂布在第二基板的凹凸结构表面。

3.根据权利要求2所述的透射式全息光存储介质，其特征在于，第一基板位于记录层远离二向色层的一侧，第二基板位于二向色层远离记录层的一侧，记录全息图时，从第一基板或第二基板入射的参考光和信号光在记录层发生干涉并使得记录层曝光生成全息图；再现全息图上的数据信息时，参考光透过第一基板或第二基板入射，并透过记录层和二向色层后，最终透过第二基板或第一基板，在介质另一侧实现全息信息的读取。

4.根据权利要求3所述的透射式全息光存储介质，其特征在于，在第一基板远离记录层的一侧设有抗反射层，同时在第二基板远离记录层的一侧设有抗反射层。

5.根据权利要求1所述的透射式全息光存储介质，其特征在于，伺服光束为红色激光，读写光为蓝色激光。

6.根据权利要求1所述的透射式全息光存储介质，其特征在于，伺服光束为红色激光，读写光为绿色激光。

7.一种透射式全息光存储装置，其特征在于，包括权利要求1所述的透射式全息光存储介质，还包括

伺服模块，用于输出伺服光束；

光源模块，用于输出读写光；

合束模块，用于将输入的读写光转化为共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束；

光头模块，用于将输入的共轴的具有正交偏振方向的信号光束和参考光束转化为不共轴，并且将读写光与伺服光束进行合束，在伺服光束的定位作用下，信号光束和参考光束直接在记录层发生干涉形成全息图，或先透射出二向色层在记录层发生干涉形成全息图；以及信号输出模块，信息读取时，输入的参考光束在伺服光束定位的位置周围区域发生衍射，再现信号光束，信号光束透过二向色层，在参考光束入射存储介质的另一侧实现信息的读取。

8.一种全息光存储介质双面读写方法，其特征在于，应用权利要求1所述的全息光存储介质或权利要求7所述的全息光存储装置，所述方法包括：

全息图记录时，在存储介质一侧输入信号光束和参考光束，同时输入伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，信号光束和参考光束直接在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图，或先透射出二向色层再在记录层中伺服光束定位的位置周围区域发生干涉形成全息图；

全息图再现时，在相同侧输入参考光束和伺服光束，伺服光束由二向色层反射回后，经信号处理获取地址信息，参考光束在记录层中伺服光束定位的位置周围区域衍射出信号光束，信号光束透射出二向色层后，在存储介质另一侧再现信息。

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