CN1573986A - 采用致动镜的全息装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有致动镜的全息装置包括：一个固定体，其上突出地安装有第一压电致动器；一个可以沿直线移动的可移动体，其上突出地安装有第二压电致动器；一个可旋转体，其上安装有一面镜子，且该可旋转体可旋转地安装在可移动体上；以及用于连接固定体和可移动体，以及连接可移动体和可旋转体的弹簧，从而使可旋转体得以旋转运动，使可移动体沿直线运动。第一突出部分安装在可移动体上，且与第一压电致动器相接触；同时，第二突出部分安装在可旋转体上，并且与第二压电致动器相接触。此外，第一和第二压电致动器可控地延伸或收缩。

Description

采用致动镜的全息装置和方法
发明领域
本发明涉及一种应用了致动镜(actuated mirror)的全息装置和方法；并尤其涉及一种全息装置和方法，其中包括一致动镜，其在重构过程中，可以不管参考光束入射到全息介质的入射角度如何，而控制参考光束入射到全息介质的相同位置上。
技术背景
众所周知，对于可以存储大量数据的全息数据存储系统的需求正在逐步增长。因此，近期开发出了各种类型的全息数据存储系统，用于实现高密度的存储能力。
全息数字数据存储系统，使其中包含有信息的信号光束与参考光束发生干涉，以生成二者的干涉图案，然后控制干涉图案，使之存储在由光折变晶体构成的存储介质中。光折变晶体是一种对于干涉图案的不同相位和振幅作出不同反应的材料。
通过变换参考光束的入射角度(角度复用)，和/或通过移动存储介质(全息介质)，以变换记录的区域(移位复用)，各种全息图可以记录在同一空间位置中，这就使得大量二进制数据的全息图可以存储在存储介质中。
以下，将结合图1A和图1B描述使用角度复用技术的传统全息数字数据存储介质系统，例如全息ROM系统，(参照“高速复制的全息ROM系统”(“Holographic ROM system for high speedreplication”)ISOM/ODS 2002，pp.144-146)。
如图1A所示，该全息ROM系统包括读取(pick-up)单元100、全息介质200、马达210、控制单元300、以及信号处理单元400。大量数据通过角度复用技术记录在全息介质200上。重放时，马达210在控制单元300的控制下旋转全息介质200。
读取单元100包括壳体101、第一致动器102、激光光源104、PBS(偏振分束器)106、致动镜108、孔径110、物镜112、第二致动器114以及光接收单元116。在壳体101中配备有第一致动器102、激光光源104、PBS 106、致动镜108以及光接收单元116。
在重放的时候，激光光源104发射出具有固定波长，比如波长为532nm的激光光束。该激光光束，比如只是S型线偏振的激光光束，可传送至PBS 106。
PBS 106可通过反复沉积至少两种具有不同折射率的材料而制得，PBS 106用于透射一种类型的偏振激光光束，比如P-偏振光束，而反射其他类型的偏振光束，比如S-偏振光束。因此，PBS 106克将参考光束反射到致动镜108上。
被反射的参考光束按预先设定的角度被致动镜108再次反射，从而入射到全息介质200上。为了恢复或重构全息数据，参考光束入射到全息介质200的入射角应该和进行记录操作时使用的参考光束的入射角相同。
当致动镜108按照预先设定的角度反射参考光束，且参考光束照射到全息介质200上时，记录在全息介质200上的干涉图案使参考光束发生衍射，从而生成重构光束。
重构光束经由孔径110和物镜112入射到壳体101中，且第二致动器114移动该物镜112。第一致动器102可以移动读取单元100中的所有元件。此外，壳体101的结构不会阻碍光线的传播。
重构光束通过物镜112后传输到PBS 106，然后PBS 106将反射重构光束使之射向光接收单元116。
信号处理单元400对光接收单元116接收的重构光束进行再生。
该全息ROM系统可通过使用与第一角度相位共轭的参考光束，来再生出以第一入射角交叠地记录在全息介质200上的数据；随后为了再生出以第二入射角交叠地记录在全息介质200上的数据，可将致动镜108旋转，通过使用与第二角度相位共轭的参考光束来再生该数据。
通过重复上述步骤，该全息ROM系统将再生出以角度复用技术记录的数据。
但是，如果参考光束照射到全息介质200的入射角发生变化时，其在全息介质200中的入射位置也发生改变，那么，如图1B所示，全息介质200上重构光束的照射点也发生改变。因此，重构光束就偏离了物镜112的光轴，使得重构光束出现变形，这就引起了不能准确地再生存储在全息介质200中的数据的问题。在极端的情况下，重构光束还可能完全偏离于物镜112，这就使得存储在全息介质200上的数据再生失败。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种包括致动镜的全息装置和方法，其可以在重构过程中不管参考光束照射到全息介质的入射角如何，都可以控制参考光束入射到全息介质同样的位置上。
依照本发明的一方面，提供了一种具有致动镜的全息装置，其中包括：一固定体，其上突出地安装有第一压电致动器；一移动体，其可以直线移动，并且其上突出地安装有第二压电致动器；一可旋转体，其上安装有镜子，并可旋转地安装在可移动体上；以及用于连接可移动体和固定体、以及连接可移动体和可旋转体的弹簧，从而使得可旋转体旋转运动，使可移动体直线运动；其中第一突出部分安装在可移动体上并与第一压电致动器相接触；以及第二突出部分安装在可旋转体上并与第二压电致动器相接触；其中第一和第二压电致动器可以在控制下延伸或收缩。
依照本发明另一方面，提供了一种具有致动镜的全息装置，其中包括：一底座；一固定安装在底座上的固定体，其上突出安装有第一压电致动器；一安装在底座上且可以直线运动的可移动体，其上突出安装有第二压电致动器；一可旋转体，其上安装有镜子，并可旋转地连接到可移动体上；用于连接固定体和可移动体，以及连接可移动体和可旋转体的弹簧，用于使得可旋转体作旋转运动、使可移动体沿直线运动；安装在可移动体上的第一突出部件与第一压电致动器相接触；安装在可旋转体上的第二突出部分与第二压电致动器相接触；以及一控制单元，用于使第一和第二压电致动器延伸或收缩。
依照本发明另一方面，提供了一种全息方法，其中包括以下步骤：生成激光光束；将激光光束反射至致动镜；以及由致动镜反射激光光束，使之入射到全息介质上，其中致动镜改变激光光束入射到全息介质的入射角度，因此，尽管入射角改变，但激光光束在全息介质上的入射点不变。
附图简述
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他目的、特性将会变得更加清楚，其中：
图1A和图1B显示了传统全息ROM系统；
图2示出依照本发明优选实施例的全息ROM系统；
图3详细示出图2中所示全息ROM系统中使用的致动镜；
发明详述
依照本发明的优选实施例，图2和图3分别示出了一种全息装置，如全息ROM，以及其中所使用的致动镜。
由于本发明的全息装置和图1A、图1B所示先前技术的全息装置之间唯一的区别在于致动镜单元，因而除了致动镜单元外，使用相同的名称和标号来代表相同的元件，并且略去其具体的描述。
如图2所示，全息装置包括读取单元100、全息介质200、马达210、控制单元300以及信号处理单元400。使用角度复用技术可将大量数据记录在全息介质200上。重放的时候，马达210在控制单元300的控制下旋转全息介质200。
该读取单元100包括壳体101、第一致动器102、激光光源104、PBS(偏振分束器)106、致动镜单元500、孔径110、物镜112、第二致动器114以及光接收单元116。
如图3所示，依照本发明的致动镜单元500装备有底座510、固定体520、可移动体530以及可旋转体540。
底座510的形状可以是，比如，方形盘，其上安装有固定体520以及可移动体530。
固定体520牢固地安装在底座510上，并且在面向可移动体530的侧面安装有第一压电致动器522，其中第一压电致动器522的一部分嵌在固定体520内，且它的其余部分向外伸出。
此外，可移动体530可滑动地安装在底座510上，并在底座上沿直线移动。可旋转体540安装在可移动体530的侧面上，而该侧面与面向固定体520的侧面相对，且其上安装有镜子542。可旋转体540通过枢轴(pivot)544连接到可移动体530的相对侧面，枢轴在此作为旋转中心。枢轴544使得旋转体540得以旋转。第二压电致动器532设置在可移动体530的侧面上，且该侧面与面向可旋转体540的侧面相对，同时，第二压电致动器532具有和第一压电致动器522一样的外形。
在固定体520和可移动体530之间，以及在可移动体530和可旋转体540之间配备有弹簧550，弹簧550用于共轴地连接固定体520、可移动体530和可旋转体540。弹簧550使得可旋转体540旋转运动，而使可移动体530沿直线运动。
突出部分533和543分别突出地形成在可移动体530的面向固定体520的侧面上，以及可旋转体540面向可移动体530的侧面上。突出部分533和543分别与第一和第二压电致动器522、532相接触。
控制单元560控制第一和第二压电致动器522、532。
下面将对在全息装置中使用的致动镜单元500的操作进行解释。
参考图2，用于再生数据的参考光束被致动镜单元500反射以后，以第一入射角引导向全息介质200，该所需再生的数据交叠地记录在全息介质200上。
此后，致动镜单元500中的镜子542按照预定的度数旋转，来重构以第二入射角交叠地记录下的数据。在这种情况下，根据先前的技术，参考光束可能照在全息介质200上指定位置之外的地方。但是，依照本发明，致动镜单元500通过直线移动可移动体530以及旋转可旋转体540可控制全息介质200上的入射点，以使参考光束可以照射到全息介质200上所需的位置。
通过在第一压电致动器522上施加高频电压，第一压电致动器522延伸，因而使得第一可移动体530移动。第一压电致动器的这种延伸对可移动体530的突出部分533施加了压力，以使可移动体530在底座510上向可旋转体540滑动。在此时，固定体520和可移动体530之间的弹簧550也延伸开来，可移动体530的终点由控制单元560决定，这样全息介质200上的入射点可以和待重构的数据区域完全一致。
当将高频电压应用到第二压电致动器532上时，该第二压电致动器532将以类似于以上所述的方式对突出部分543施加压力，其中可旋转体540绕枢轴544旋转，因而压缩了可移动体530和可旋转体540之间的弹簧550。控制单元560控制旋转体540旋转的角度。
通过对上述移动和旋转的重复，全息装置可重构出通过角度复用技术记录的大量数据。
另一方面，在控制单元560收缩第一和第二压电致动器522、532时，弹簧550的恢复力将可移动体530向后移动到初始位置，可旋转体540也旋转回到初始角度位置。
如上所述，尽管改变参考光束的入射角度，通过旋转可旋转体540以及直线移动可移动体530，致动镜单元500可使得参考光束入射到全息介质200上需要的位置，使得对大量数据的检测具有高度可靠性。
如前所述，依照本发明，在包括致动镜的全息装置和方法中，当例如通过全息播放器重放以角度复用技术记录的全息介质时，不管入射角度的变化如何，全息介质上参考光束的入射点不变，从而可将重放数据的变形降到最小。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。

Claims (8)

1、一种具有致动镜的全息装置包括：
一个固定体，其上突出地安装有第一压电致动器；
一个可以沿直线移动的可移动体，其上突出地安装有第二压电致动器；
一个可旋转体，其上安装有一面镜子，且该可旋转体可旋转地安装在可移动体上；以及
弹簧，用于连接固定体和可移动体，以及连接可移动体和可旋转体，从而使可旋转体得以旋转运动，使可移动体沿直线运动，
其中第一突出部分安装在可移动体上，且与第一压电致动器相接触；同时，第二突出部分安装在可旋转体上，并且与第二压电致动器相接触；而且，
其中第一和第二压电致动器可控地延伸或收缩。
2、如权利要求1所述的全息装置，其中可移动体和固定体安装在底座上，并且可移动体可以在底座上沿直线移动。
3、如权利要求1所述的全息装置，其中可旋转体经由枢轴(pivot)连接到可移动体上，其中该枢轴用作旋转中心。
4、如权利要求1所述的全息装置，其中当高频电压分别施加到第一和第二压电致动器上时，第一和第二压电致动器分别延伸。
5、如权利要求1所述的全息装置，其中通过移动可移动体和旋转可旋转体，可以将入射到镜子上的激光光束反射到全息介质上需要的位置上。
6、一种具有致动镜的全息装置包括：
一个底座；
一个固定体，固定地安装在底座上，其上突出地安装有第一压电致动器；
一个安装在底座上的可移动体，可在该基座上沿直线移动，且第二压电致动器突出地安装在该可移动体上；
一个可旋转地连接到可移动体的可旋转体，该可旋转体上安装有镜子；
弹簧，用于连接固定体和可移动体，以及连接可移动体和可旋转体，从而使可旋转体旋转运动，使可移动体直线运动；
一个安装在可移动体上的第一突出部分，并与第一压电致动器相接触；
一个安装在可旋转体上的第二突出部分，并与第二压电致动器相接触；以及
一个控制单元用于延伸或者收缩第一和第二压电致动器。
7、如权利要求6中所述全息装置，其中在高频电压分别施加到第一和第二压电致动器时，第一和第二压电致动器分别延伸。
8、一种全息方法包括步骤：
生成激光光束；
将激光光束反射到一面致动镜上；以及
该致动镜反射激光光束，使得激光光束可以入射到全息介质上，
其中致动镜改变激光光束入射到全息介质的入射角，并且即使其入射角改变，激光光束在全息介质上的入射点也不会变化。
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