CN1609970A - 用于全息存储介质的角度复用装置 - Google Patents

Abstract

一种用于全息存储介质的角度复用装置。所述角度复用装置包括一可平行移动到多个位置的再现参考光束产生器，用于产生多个在所述位置分别相互平行传播的再现参考光束，和一个具有多个反射面的反射镜阵列，用于产生多个反射光束，该多个反射光束可会聚到所述全息存储介质的再现位置上。

Description

用于全息存储介质的角度复用装置

发明领域

本发明涉及一种用于全息存储介质的角度复用装置；尤其涉及一种在全息ROM系统中使用的、利用包括平面参考光束和球面参考光束在内的再现参考光束的用于全息存储介质的角度复用装置。

发明背景

传统上，用于全息存储介质的角度复用装置，按照其所使用的再现参考光束，可分为图1A所示的使用平面参考光束的角度复用装置，和图1B所示的使用球面参考光束的角度复用装置。

图1A示出了一种全息ROM系统，其包括利用平面参考光束的用于全息存储介质的常规的角度复用装置。由激光器1提供的平面参考光束沿着路径S1传播；继而依次被第一和第二反射镜2，4反射；而后依次透射穿过第一和第二透镜5，6；并且投射到全息存储介质8的再现位置P上。随后，该平面参考光束被全息存储介质8内的全息干涉图样所衍射，而产生所再现的光束，该所再现的光束由探测器9探测。

该第一和第二透镜5，6利用平面参考光束在全息存储介质8上实现角度复用。具体地，当所述第一和第二透镜5，6的焦距彼此相等时，所述第二反射镜4，第一和第二透镜5，6以及全息存储介质8可如此设置，即使得第二反射镜4到第一透镜5的距离，第一透镜5到第二透镜6的距离，以及从第二透镜6到所述全息存储介质8的再现位置P的距离分别是f，2f和f。如图1A中的虚线所示，由于第二反射镜4的旋转导致了在第二反射镜4上的平面参考光束的反射角度改变，以致平面参考光束在透射穿过第一和第二透镜5，6后，到达所述全息存储介质8上的入射角会发生变化，因此在全息存储介质8内实现角度复用是可能的。

但是，图1A中示出的角度复用装置仅仅用于平面参考光束，因此当使用球面参考光束代替平面参考光束时，很难在全息存储介质8的再现位置P上形成焦点。

图1B示出了一种全息Rom系统，其包括另一种利用球面参考光束的对全息存储介质进行常规的角度复用的装置。由激光器11提供的平面参考光束被第一反射镜12反射以后，该平面参考光束透射穿过透镜13-1以转换成球面参考光束。该球面参考光束沿着路径S2传播；被第二反射镜14-1反射；且投射到全息存储介质18的再现位置P上。随后，该球面参考光束被全息存储介质18内的全息干涉图样衍射，从而产生所再现的光束，该再现出的光束由探测器19探测。

所述透镜13-1和第二反射镜14-1利用球面参考光束在全息存储介质18内实现角度复用。具体地，为了改变球面参考光束在全息存储介质18再现位置P上的入射角，透镜13-1必须沿着球面参考光束的路径S2移动，且第二反射镜14-1必须既要旋转以具有一个预定的入射角，又要沿着球面参考光束的路径S2移动。换句话说，为了改变照射到全息存储介质18上的球面参考光束的入射角，如图1B中的虚线所示，反射镜14-1必须通过旋转其倾角和移动位置来使之成为反射镜14-2或14-3。此外，为了在全息存储介质18的再现位置P处形成球面参考光束的焦点，如图1B中的虚线所示，必须移动透镜13-1来形成透镜13-2或13-3，以使从透镜13-1，13-2或13-3，也就是说，从球面参考光束的产生位置，到全息存储介质18的再现位置P的路径距离应等于球面参考光束的焦距。因此，必须连合地控制三个自由度，例如透镜13-1的移动，反射镜14-1的移动和旋转，从而可在使用球面参考光束时实现角度复用。

发明内容

因此，本发明地一个目的是提供一种用于全息存储介质的角度复用系统，其能够仅仅通过移动再现参考光束产生器，来利用包括平面参考光束和球面参考光束在内的再现参考光束，实现全息存储介质内的角度复用。依据本发明的一个优选实施例，提供一种用于全息存储介质的角度复用装置，包括：

一再现参考光束产生器，通过一移动单元可将其移动到多个位置，用于产生多个分别通过该多个位置平行传播的再现参考光束；和

一个具有多个反射面的反射镜阵列，用于产生多个反射光束，该多个反射光束分别以多个入射角会聚到所述全息存储介质的再现位置上，其中每个再现参考光束被反射面反射成为反射光束。

依据本发明的另一个优选实施例，提供一种用于全息存储介质的角度复用装置，包括：

一再现参考光束产生器，通过一移动单元可将其移动到多个位置，用于产生一再现参考光束，该再现参考光束通过多个位置中的一个传播；和

一个具有多个反射面的反射镜阵列，用来通过多个反射面中的一个来反射所述再现参考光束而产生反射光束，以使其以某一入射角会聚到全息存储介质的再现位置上，

其中所述再现参考光束的路径基本与所述再现参考光束产生器的移动方向垂直，并且所述再现参考光束产生器被所述移动单元移动到另一个位置，以产生另一个再现参考光束，其被另一个反射面反射而产生另一个反射光束，以使其以另一个入射角会聚到所述全息存储介质的再现位置上。

附图简述

随着以下结合附图对本发明的优选实施例的描述，本发明的以上和其它目的和特征变得显而易见，其中：

图1A显示了一种利用平面参考光束的全息Rom系统，其包括一个用于全息存储介质的常规的角度复用装置；

图1B示出了一种利用球面参考光束的全息Rom系统，其包括一个用于全息存储介质的常规的角度复用装置；

图2描述了一种依据本发明的全息Rom系统，其包括一个用于全息存储介质的角度复用装置；

图3和图4显示了用于制造图2示出的反射镜阵列的数学模型。

优选实施例的详细描述

图2描述了一种依据本发明的全息Rom系统，其包括一个用于全息存储介质的角度复用装置，其中所述全息Rom系统包括激光器21，反射镜22-1，透镜23-1，反射镜阵列25，全息存储介质28，和探测器29。激光器21是，例如，半导体激光器，且产生平面波的再现参考光束。为了使所述再现参考光束被存储在全息存储介质28内的全息干涉图样衍射以产生所再现的光束，基于全息干涉定律，所述再现参考光束的波长必须等于形成全息干涉图样时使用的参考光束的波长。所述再现参考光束被反射镜22-1反射，然后向着透镜23-1传播。所述透镜23-1用于将所述平面波转换成球面波，从而将所述平面波的再现参考光束转变成球面参考光束，也就是球面波的再现参考光束。依据本发明，一组(set)反射镜22-1和透镜23-1被附着到一个平台(stage)上(未示出)，该平台沿着移动方向平行移动。因为该平台平行地从第一位置移动到第四位置，所以产生了第一到第四球面参考光束R₁，R₂，R₃，R₄。因此该第一到第四球面参考光束R₁，R₂，R₃，R₄彼此平行。依据本发明，第一到第四球面参考光束R₁，R₂，R₃，R₄的路径最好与所述反射镜22-1和透镜23-1组合的移动方向(箭头方向)相互垂直。参照图2，这里用虚线显示了分别在三个位置处的三组反射镜22-2，22-3，22-4和它们相应的透镜23-2，23-3，23-4，其可以由所述反射镜22-1和透镜23-1组合的平行移动来得到。

球面参考光束沿着路径S3向反射镜阵列25传播。依据本发明，所述反射镜阵列25是具有多个反射面25-1，25-2，25-3，25-4的阶梯式(terraced)反射镜。例如，在第一位置处，所述反射镜22-1和透镜23-1的组合通过转换平面参考光束产生第一球面参考光束R₁，该第一球面参考光束R₁被反射镜阵列25的第一反射面25-1反射而产生第一反射光束R₁ ^*。另一方面，当在第一位置的反射镜22-1和透镜23-1组平行移动到在第二位置的所述反射镜22-2和透镜23-2组合时，第二球面参考光束R₂被反射镜阵列25的第二反射面25-2反射而产生第二反射光束R₂ ^*。同样的方式，相应于在第三位置的所述反射镜22-3和透镜23-3组合和在第四位置的所述反射镜22-4和透镜23-4的组合，分别产生第三反射光束R₃ ^*和第四反射光束R₄ ^*。依据本发明，为了在全息存储介质28内实现全息图的角度复用，第一到第四反射面25-1，25-2，25-3，25-4的倾角Φ必须彼此不同，以使第一到第四反射光束R₁ ^*，R₂ ^*，R₃ ^*，R₄ ^*可以会聚到全息存储介质28的再现位置P上。

图3和4显示了依据本发明的用于制造所述包括多个反射面，例如第一到第四反射面25-1，25-2，25-3，25-4的反射镜阵列25的数学模型。依据全息存储介质的角度复用定律，为了使多个球面参考光束会聚到全息存储介质的再现位置P上，从多个产生球面参考光束的位置到全息存储介质再现位置P的路径距离必须相等。为了解释方便，如图2所示，假定所述全息存储介质28保持水平状态；所有彼此平行的第一到第四球面参考光束R₁，R₂，R₃，R₄分别通过在第一到第四位置的反射镜22-1，22-2，22-3，22-4和与之相应的透镜23-1，23-2，23-3，24-4的组合，垂直并向下地投射；第一到第四反射面25-1，25-2，25-3，25-4分别反射第一到第四球面参考光束R₁，R₂，R₃，R₄而产生第一到第四反射光束R₁ ^*，R₂ ^*，R₃ ^*，R₄ ^*，该通过反射产生的第一到第四反射光束被会聚到全息存储介质28的再现位置P上。在这种情形下，从全息存储介质28的再现位置P到球面参考光束的垂直距离x，从通过再现位置P的水平线和所述球面参考光束的交叉点A到反射镜阵列25的第一到第四反射面25-1，25-2，25-3，25-4中的一个反射面的反射点B的距离y，以及第一到第四反射面25-1，25-2，25-3，25-4分别相对于所述水平线倾斜的倾角Φ，可如下计算得出：

y+r＝c，    y＞0，r＞0，c＞0，

$x=r\cos \mathrm{\θ}=\frac{c\cos \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},y=r\sin \mathrm{\θ}=\frac{c\sin \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},$

其中θ是所述反射光束R₁ ^*，R₂ ^*，R₃ ^*，R₄ ^*照射到再现位置P上的倾角，也就是反射光束R₁ ^*，R₂ ^*，R₃ ^*，R₄ ^*和水平线之间的角度，常数c是从交叉点A到反射点B的距离与从反射点B到再现位置P的距离之和。

透镜23-1的焦点必须形成在全息存储介质28的再现位置P上，以在全息存储介质28内实现角度复用。因而，当透镜23-1的位置与交叉点A相同时，从交叉点A产生球面参考光束，且常数c等于透镜23-1的焦距。当透镜23-1位于离交叉点A指定的间隔距离时，常数c等于由透镜23-1的焦距中减去所述指定的间隔距离所得到的值。相反，当透镜23-1以离交叉点A指定的间隔距离位于接近反射镜阵列25的位置时，常数c等于由透镜23-1的焦距加上所述指定的间隔距离所得到值。

在本发明的一个实施例中，反射镜22-1和透镜23-1形成像这样的一个组合，但是并不限制于此。图2中，当移除反射镜22-1，且安装一个垂直向下产生平面波再现参考光束的激光器(没有示出)来替代反射镜22-1时，所述激光器和透镜23-1可以形成这样的组合，并可在水平方向上平行移动。此外，在本发明的一个实施例中仅仅解释了使用球面参考光束的全息存储介质内的角度复用情况，但是本发明并不限制于此。例如，通过移去透镜23-1就可使用平面参考光束在全息存储介质内实现角度复用。

如上所述，在通过利用包括平面参考光束和球面参考光束的再现参考光束来再现全息存储介质的情况下，依据本发明，通过平行移动反射镜和透镜的组合，可以使用反射镜阵列利用再现参考光束来实现全息存储介质内的角度复用。

虽然本发明已经结合优选的实施例进行了展示和描述，但是本领域技术人员应当可以了解到，在不脱离由以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下可以进行各种变化和修改。

Claims (13)

1、一种用于全息存储介质的角度复用装置，包括：

一再现参考光束产生器，通过一移动单元移动到多个位置，用于产生多个分别通过该多个位置平行传播的再现参考光束；和

一个具有多个反射面的反射镜阵列，用于产生多个反射光束，该多个反射光束分别以多个入射角将所述全息存储介质会聚到再现位置上，其中每个再现参考光束被反射面反射成为反射光束。

2、如权利要求1所述的角度复用装置，其中所述再现参考光束产生器包括一个用于将平面参考光束转换成球面参考光束的单元，其用于产生所述多个再现参考光束，以使每一个再现参考光束对应于所述球面参考光束。

3、如权利要求2所述的角度复用装置，其中所述转换单元是一透镜。

4、如权利要求3所述的角度复用装置，其中所述球面参考光束和所述反射光束从透镜到再现位置的总路径基本等于所述透镜的焦距。

5、如权利要求4的所述角度复用装置，其中从所述再现位置到所述球面参考光束的垂直距离x，从通过所述再现位置的线和所述球面参考光束之间的交叉点到反射镜阵列中反射面的反射点的距离y，其中从所述反射镜阵列产生对应于所述球面参考光束的反射光束，以及反射面对于所述线的倾角Φ计算如下：

y+r＝c，   y＞0，r＞0，c＞0，

$x=r\cos \mathrm{\θ}=\frac{c\cos \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},$ $y=r\sin \mathrm{\θ}=\frac{c\sin \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},$

其中θ是所述反射光束照射到所述再现位置上的倾角，常数c是从所述交叉点到所述反射点的距离与从所述反射点到所述再现位置的距离之和。

6、如权利要求5所述的角度复用装置，其中当所述透镜设置在所述交叉点时，所述常数c是透镜的焦距。

7、如权利要求1所述的角度复用装置，其中所述的多个再现参考光束的路径基本与移动再现参考光束产生器的移动方向垂直。

8、一种用于全息存储介质的角度复用装置，包括：

一再现参考光束产生器，通过一移动单元可将其移动到多个位置，用于产生一再现参考光束，该再现参考光束通过所述多个位置中的一个传播；和

一个具有多个反射面的反射镜阵列，用来通过多个反射面中的一个反射面来反射所述再现参考光束而产生反射光束，以使其以某一入射角会聚到全息存储介质的再现位置上，

其中所述再现参考光束的路径基本与所述再现参考光束产生器的移动方向垂直，并且所述再现参考光束产生器被所述移动单元移动到另一个位置，以产生另一个再现参考光束，其被另一个反射面反射而产生另一个反射光束，以使其以另一个入射角会聚到所述全息存储介质的再现位置上。

9、如权利要求8所述的角度复用装置，其中所述再现参考光束产生器包括一个用于将平面参考光束转换成球面参考光束的单元，以使每一个再现参考光束对应于所述球面参考光束。

10、如权利要求9所述的角度复用装置，其中所述转换单元是一透镜。

11、如权利要求10所述的角度复用装置，其中所述球面参考光束和所述反射光束从透镜到再现位置的总路径基本与所述透镜的焦距相等。

12、如权利要求11所述的角度复用装置，其中从所述再现位置到所述球面参考光束的垂直距离x，从通过所述再现位置的线和所述球面参考光束之间的交叉点到反射镜阵列中反射面的反射点的距离y，其中从所述反射镜阵列产生对应于球面参考光束的反射光束，以及反射面对于所述线的倾角Φ计算如下：

y+r＝c，   y＞0，r＞0，c＞0，

$x=r\cos \mathrm{\θ}=\frac{c\cos \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},$ $y=r\sin \mathrm{\θ}=\frac{c\sin \mathrm{\θ}}{1+\sin \mathrm{\θ}},$

其中θ是反射光束照射到所述再现位置上的倾角，常数c是从所述交叉点到所述反射点的距离与从所述反射点到所述再现位置的距离之和。

13、如权利要求12所述的角度复用装置，其中当所述透镜设置在所述交叉点时，所述常数c是透镜的焦距。

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