CN1447315A

CN1447315A - 全息存储的移位散斑复用装置

Info

Publication number: CN1447315A
Application number: CN 02116310
Authority: CN
Inventors: 何庆声; 黄东; 金国藩; 邬敏贤
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-08

Abstract

一种全息存储的移位散斑复用装置，属于全息存储的存储复用/寻址装置领域，其特征在于：所述的参考光光路含有依次位于参考光光轴上的随机相位板，固定有上述随机相位板的平移工作台和透镜组。它与散斑编码参考光的空间复用装置相比，其在复用时参考光光斑与存储材料的相对位置是不变的，因而便可通过移动随机相位板产生数目巨大又互不相关的散斑场，经光束调整后可形成用于全息存储的参考光束，它与物光形成干涉，便可在记录材料上记录下该全息图。只要不断改变光斑在随机相位板上的照射位置，使该散斑场与前一散斑场的相关系数小于某一设定的阈值，就可以不断产生新的复用位置。以5mm×5mm的光斑口径，单元尺寸是5μm×5μm为例进行计算，其复用位置在10⁶以上。本发明的存储材料可以是片状也可以是块状的，装置简单，在不同系统中都有很好应用。

Description

全息存储的移位散斑复用装置

技术领域

一种全息存储的移位散斑复用装置，属于全息存储的存储复用/寻址装置领域。

背景技术

传统的全息存储的存储复用/寻址技术有角度复用技术、位相复用技术、波长复用技术、移位复用技术等，它们共同的缺点是可提供的存储位置较少，在10³～10⁴的量级，而且提供的存储位置越多，所需要的器件也越昂贵。为提高存储容量和密度就需要更多的存储位置，现在多采用几种技术混合的办法，如二维角度复用、角度波长混合复用技术等，但混合复用的方法不但造成系统复杂、庞大，而且由于受全息存储技术本身技术特点的限制，混合技术所能提供的存储位置并不是单一技术存储位置数目的乘积，往往只能提高1个数量级左右。

现有提供存储位置最多的全息存储复用装置由Rockwell科学中心实现的角度位置混合复用装置，图1是该装置的原理图，由水平声光偏转器1，垂直声光偏转器2，存储材料铌酸锂晶体3，透镜4，CCD5组成复用装置的光路像系统。图2中是该装置的所在的全息存储系统的具体结构图，角度位置混合复用装置是依次由分光片6，透镜4，垂直声光偏转器2，透镜4，透镜4，透镜4，透镜4，反射镜7，水平声光偏转器1，透镜4，透镜4，透镜4，透镜4组成，组成是全息存储系统的参考光光路。全息存储系统的物光光路是依次由声光频率补偿器8，透镜4，透镜4，反射镜7，透镜4，空间光调制器9，透镜4，透镜4组成。参考光和物光相干涉，全息图存储于晶体材料(LiNbO₃)10中。读出时，关闭物光光路，参考光改变角度，衍射光通过透镜4成像于探测器件5(CCD)上。

该装置的不足在于：(1).提供的存储位置较少，2万个。单维角度复用的位置更少，为1000个。(2).系统体积较大。

复用位置较少的原因：角度复用时相邻两个存储位置间的参考光角度间隔一般在0.01°的量级，而参考光可以改变的角度也是受到限制的(如图1中的θ角所示)，角度范围最大为180°，一般在40°左右，所以采用单一的角度复用技术，理论上可得到的复用位置在40/0.01＝4000个左右。

采用角度一空间混合复用时，为了提高存储密度，空间复用的参考光光斑是有一部分重叠的，这样每一维的角度复用的位置数也要减少，在Rockwell科学中心的装置中单维角度复用的位置为1000个。

另一种最新的存储装置是散斑编码参考光的空间复用装置，本发明是在该技术上改进实现的，图3是该装置的系统图，激光光源通过分束器11后形成参考光和物光光路，散斑编码参考光、存储材料移动的复用装置是由参考光路中的扩束透镜组12，反射镜7，随机位相板13，会聚透镜14，一维平移工作台15组成。全息存储系统的物光光路是透镜4，透镜4，反射镜7，透镜4，空间光调节器9，透镜4，透镜4组成。存储时参考光20和物光21相干涉，全息图记录于存储材料16中；改变一维平移工作台15的位置，使参考光斑照射在存储材料16的不同位置，从而实现存储位置的复用。读出时，关闭物光光路，通过移动存储材料16实现寻址，衍射光通过透镜4成像于探测器件5(CCD)上。

该装置的不足在于：(1).存储密度受限于存储材料移动的间隔，提供的存储位置较少。例如Δ的值在5μm左右，当存储材料光斑在存储材料上移动10mm时，提供的存储位置也只有2000个。(2).不同的存储内容存储在材料的不同位置而不是在同一位置，这也降低了存储密度。

发明内容

本发明的目的是根据一种在复用时参考光斑与存储材料的相对位置不变、参考光光斑大小不变且通过移动随机相位板可产生数目巨大又互不相关的散斑场的全息存储的移位散斑复用装置。

本发明的特征在于：所述的参考光光路含有依次位于参考光光轴上的随机相位板，固定有上述随机相位板的平移工作台和透镜组。所述的参考光光路含有依次位于参考光光轴上的扩束透镜组，反射镜，固定有随机相位板的一维平移工作台及上述随机相位板和会聚透镜。所述的随机相位板是全息漫射板。

使用说明：它达到了预期目的。

附图说明

图1是现有的全息存储复用装置的原理图(角度复用)。

图2是现有的全息存储复用装置的应用装置图(角度复用)。

图3是现有的散斑全息存储存储复用装置的应用装置图(存储材料移动)。

图4是本发明的机构图。

图5是本发明的应用装置图，应用于数字体全息存储。

具体实施方式

图4是移位散斑复用装置的机构图，沿光轴从左到右依次有：随机位相板13(与工作台15固定)，光束调整装置17，记录材料16。其工作原理为：激光光束18(可以是平行、会聚、发散光束)经过随机位相板13后被调制成散斑场19，经光束调整装置17调整后形成可用于全息存储的参考光束20，调整装置17可以是透镜、透镜组、反射镜、衍射器件、随机位相板等任意改变光束形状或方向的装置，调整后的参考光束20与物光光束21形成干涉，记录材料16记录下该全息图；通过工作台15改变激光光束18照射在随机位相板13上的位置形成另一个散斑场，当该散斑场与前一散斑场的相关系数小于某一设定的阈值时，就可以记录下一幅全息图；不断改变光斑照射在随机相位板上的位置，就可以不断产生新的复用位置。由随机位相板本身的特性，可知可以产生的不相关散斑场的数目是巨大的，故本发明可以提供的复用位置的数目也是巨大的。

图5是移位散斑复用装置的一个实施例，为数字体全息存储系统。激光光源通过分束器11后形成参考光和物光光路，参考光路由扩束透镜组12，反射镜7，随机位相板13(本实施例中为全息漫射板)，一维平移工作台15，会聚透镜14组成；物光光路由透镜4，透镜4，反射镜7，透镜4，空间光调制器9，透镜4组成。记录时，参考光20与物光21相交形成干涉场，并由记录材料16(记录材料可以是晶体也可以是聚合物，本实施例中为掺铁0.02mol％的LiNbO₃晶体)记录下来，改变随机位相板13的位置就可以在记录材料中记录下不同的全息图。读出时，关闭物光，只打开参考光，改变随机位相板13的寻址位置，就可以复现出与该位置相对应的物光信号，该信号可以通过透镜4成像后由探测器5(CCD)采集得到。

本发明可提供的复用位置数大于正交相位编码阵列可产生的不相关阵列数目(该正交相位编码阵列的微观尺寸应与散斑场的散斑尺寸相近，一般散斑尺寸为直径5μm左右)，以5mm×5mm的光斑口径，单元尺寸是5μm×5μm为例进行计算，它大于10⁶，因而对于现有系统而言是十分巨大的。

Claims

1.一种全息存储的移位散斑复用装置，含有由依次位于参考光光轴上的随机相位板、平移工作台和透镜组构成的参考光光路、物光光路、记录上述两束光干涉场的记录材料以及探测器件，其特征在于：所述的参考光光路含有依次位于参考光光轴上的随机相位板，固定有上述随机相位板的平移工作台和透镜组。

2.根据权利要求1的全息存储的移位散斑复用装置，其特征在于：所述的参考光光路含有依次位于参考光光轴上的扩束透镜组，反射镜，固定有随机相位板的一维平移工作台及上述随机相位板和会聚透镜。

3.根据权利要求1或2的全息存储的移位散斑复用装置，其特征在于：所述的随机相位板是全息漫射板。