CN1707638A - 反射型数据掩膜全息rom系统 - Google Patents

Abstract

一种全息只读存储器(ROM)控制系统，包括：一个锥形镜，用来折射参考光，从而产生以第一角度入射到存储介质上的锥形参考光；和反射型数据掩膜，其上载有要记录到存储介质上的数据的数据图样，用来调制和反射部分透过存储介质的锥形参考光，从而产生以第二角度入射到存储介质上的调制后的锥形参考光。调制后的锥形参考光与入射参考光在存储介质上发生干涉，并由此基于干涉效应的将干涉图样记录在存储介质上。所述第一角度和所述第二角度相对于存储介质的垂直方向互为余角关系。

Description

反射型数据掩膜全息ROM系统

发明领域

本发明涉及一种全息只读存储器(ROM)系统；并具体涉及一种通过使用反射型数据掩膜，在全息介质中无干涉噪声地记录全息数据，并且再现记录在全息存储介质中的全息数据的全息ROM系统及其方法。

技术背景

随着信息产业的发展，大容量的存储设备和高速的数据处理已经成为一种需求。在数字数据存储设备方面，全息只读存储器(ROM)系统已经是广为人知，它是一种逐页存储系统，根据体全息原理，可以在全息存储介质中存储很大容量的信息。全息ROM系统允许其中载有信息的信号光与参考光相互干涉，以产生欲存储到全息存储介质中的干涉图样。而且，全息ROM系统可以利用角度复用的方法，即通过改变入射到存储介质上的参考光的入射角度，在单个全息存储介质中重叠存储更多的基于页的数据。由于具有这些优势，全息ROM系统以有望成为未来的高密度光学存储设备而为人们所关注。

图1示出了一种在全息存储介质上记录全息数据的典型的全息ROM控制系统的示意图。在全息ROM控制系统中，参考光S1和信号光S2来自包括光源在内的一个光学系统(未表示)。锥形镜1通过折射参考光S1来控制参考光S1入射到全息存储介质5上的入射角，从而产生具有可控入射角的锥形参考光S3。锥形参考光S3入射到全息存储介质5上，并且与信号光S2相互干涉，产生干涉图样，其中信号光S2通过透射型数据掩膜3，该数据掩膜3上显示所要记录到全息存储介质5上的预定数据图样。干涉图样作为全息数据被记录到存储介质5上。

利用角度复用可以将更多的数据重叠地存储到全息介质5上。具体做法为，记录完一次全息数据之后，将锥形镜1替换为另外一个锥形镜，如第二个锥形镜(未表示)，并且透射型数据掩膜3也替换为另外一个，如第二个数据掩膜(未表示)。

第二个锥形镜产生第二束锥形光，该第二束锥形光以与锥形参考光S3不同的入射角入射到存储介质5上。类似地，第二个数据掩膜具有与数据掩膜3不同的数据图样，以产生第二个信号光。第二个锥形参考光与第二个信号光相互干涉，并且将由此产生的第二个干涉图样叠加在存储介质5上。入射角度的最大可改变值取决于角度选择性(例如，存储介质的厚度、参考光的波长以及sinθ，θ为参考光入射到全息存储介质上的入射角)。

同时，图2表示全息ROM的读出系统，利用该全息ROM的读出系统，可以再现出利用如图1所示的全息控制系统记录在存储介质5上的全息数据。为了使全息ROM读出系统再现记录到存储介质5上的全息数据，只需使用平面波读出光S1-1来照射存储介质5。平面波读出光是参考光S1的一种。于是，在与存储介质5垂直的方向上再现出实像S4。实像S4被拾取透镜6拾取到，并被探测器7所探测，由此使得从存储介质5上再现的数据得以读出。在这种情况下，平面波读出光S1-1应当以与前述的锥形参考光S3的可控的入射角相同的入射角照射到存储介质5上。类似地，当图1所示的锥形参考光的入射角度改变时，平面波读出光的角度也随之改变，由此可以再现重叠记录在存储介质5上的数据。

然而，如图3所示，当全息ROM控制系统在存储介质5上记录全息数据时，部分锥形参考光S3透过存储介质5，在透射型数据掩膜3上被反射，形成了反射锥形参考光S5。反射锥形参考光S5入射到存储介质5上，与锥形参考光S3一起与信号光S2干涉，产生干涉图样。因此，现有技术的全息ROM控制系统存在一个弊端，即，由不需要的反射锥形参考光S5与信号光S2相互干涉而产生的干涉噪声也被记录到存储介质5上。

发明内容

从而，本发明的目的在于提供一种全息ROM系统和方法，该系统和方法能无干涉噪声地在存储介质上记录全息数据，并且再现记录在存储介质上的全息数据。

在本发明第一方面，提供一种在存储介质上记录全息数据的全息只读存储器(ROM)控制系统，包括：用于产生参考光的装置；一个锥形镜，用于折射参考光，从而产生以第一角度入射到存储介质上的锥形参考光；一个反射型数据掩膜，该反射型数据掩膜载有要记录到存储介质上的数据的数据图样，用于调制和反射透过存储介质的部分锥形参考光，从而产生以第二角度入射到存储介质上的调制后的锥形参考光，其中，调制后的锥形参考光与入射到存储介质上的参考光相互干涉，从而基于干涉效应将干涉图样记录在存储介质上。

根据本发明另一方面，提供一种用来再现记录在存储介质上的全息数据的全息只读存储器(ROM)读出系统，包括：产生平面波读出光的装置，该平面波读出光以第一角度扫描存储介质，并由此从存储介质中再现一个实像；成像装置，用于随后形成实像，该成像装置被布置在一个相对于存储介质的垂直方向以第二角度偏转的光路上；以及探测装置，将该探测装置布置在所述光路上，并与成像装置隔开一预定的距离，用来探测所述实像，从而读出所述全息数据。

根据本发明还有一个方面，提供一种利用全息只读存储器(ROM)控制系统在存储介质上记录全息数据的方法，包括以下步骤：在锥形镜内折射参考光，从而产生以第一角度入射到存储介质上的锥形参考光；调制透过存储介质的部分锥形参考光，并反射该部分锥形参考光，以便产生以第二角度入射到存储介质上的调制后的锥形参考光；在存储介质上记录由调制后的锥形参考光和锥形参考光相互干涉所产生的干涉图样。

根据本发明的又一个方面，提供一种利用全息只读存储器(ROM)读出系统来再现存储介质中全息数据的方法，包括以下步骤：利用平面波读出光以第一角度扫描该存储介质，以便从存储介质中再现一个实像；将该实像成像在一个相对于存储介质的垂直方向以第二角度偏转的光路上；探测在该光路上所成的像，从而读出所述全息数据。

附图简述

根据下面结合附图给出的优选实施例的描述，本发明的上述和其他目的以及特征将显而易见，其中：

图1表示现有的全息ROM控制系统中，通过以相对方向传播的参考光和信号光之间的相互干涉，在存储介质上记录全息数据的过程；

图2表示现有的全息ROM读出系统中，再现记录在存储介质上的全息数据的过程；

图3表示部分参考光和由透射型数据掩膜反射的信号光之间相互干涉的过程，该透射型数据掩膜如图1所示；

图4表示根据本发明的全息ROM控制系统的示意图，该系统利用反射型数据掩膜在存储介质上记录全息数据；

图5表示由如图4所示的反射型数据掩膜产生的信号光与参考光之间的相互干涉过程；

图6表示出根据本发明的用于再现记录在存储介质上的全息数据的全息ROM读出系统的示意图；

图7示出用于描述在存储介质上记录数据的方法的流程图，其中该方法采用根据本发明的全息ROM控制系统来实现；以及

图8示出用于描述利用根据本发明的全息ROM读出系统再现记录在存储介质上的数据的方法的流程图。

发明详述

下面将参照附图详细描述本发明的优选实施例，其中，在不同的附图中，相同的参考标记代表相同或相应的部分。

图4示出了根据本发明的在全息存储介质上记录全息数据的全息ROM控制系统，尤其示出利用全息ROM控制系统在存储介质上记录全息数据的过程。如图4所示，本发明的全息ROM控制系统包括：光源80，盘形全息存储介质50，反射型数据掩膜30，以及锥形镜10。

光源80由激光器来实现，以产生具有某一波长，如532nm的参考光SS1。由光源80产生的参考光SS1直接入射到锥形镜10上。

锥形镜10呈圆锥形，具有圆形底部，且该圆形底部与锥面之间具有预先设定的底角，以控制参考光SS1入射到存储介质50上的入射角。这样的锥形镜10折射参考光，以产生锥形参考光SS3。锥形镜10使得锥形参考光SS3以第一角度θ入射到存储介质50上。此时，部分锥形参考光SS3通过存储介质50入射到反射型数据掩膜30上。

将反射型数据掩膜30布置在与存储介质50相距预定距离的位置上，其形状与存储介质50相似。该反射型数据掩膜30具有反应所要记录在存储介质50上的数据的预定数据图样，其作用相当于一个反射型空间光调制器(SLM)。反射型数据掩膜30利用其上的数据图样来调制透过存储介质50的锥形参考光SS3，并以第二角度-θ反射由该数据图样调制后的锥形参考光。由反射型数据掩膜30调制后并反射的锥形参考光，作为信号光SS4，以第二角度-θ入射到存储介质50上。如图5所示，第二角度-θ为关于存储介质50的垂直方向的第一角度θ的余角。

于是，信号光SS4与入射到存储介质50上的锥形参考光SS3发生干涉，并且将基于干涉效应的干涉图样作为全息数据记录到存储介质5上。

因此，根据本发明的全息ROM控制系统能够利用反射型数据掩膜30，无干涉噪声地记录全息数据。而且，根据本发明的全息ROM系统，由于使用了反射型数据掩膜30，使其信号光来源于参考光，而不需要另外的光学系统来产生该信号光，从而能够简化其光学系统的结构。

此外，为了利用角度复用在同一个全息存储介质5上记录更多的数据，在记录完全息数据之后，需要将锥形镜10和数据掩膜30替换为另外的锥形镜和数据掩膜。因此，第一角度和第二角度也都要改变，改变幅度取决于角度选择性(例如，存储介质的厚度，参考光的波长，以及sinθ，θ为参考光入射到全息存储介质的入射角)。

图6示出了根据本发明的用于再现记录在存储介质上的全息数据的全息ROM读出系统的示意图，并且具体示出，利用如图4和图5所示的全息ROM控制系统，将记录在存储介质上的全息数据进行再现的过程。

如图6所示，全息ROM读出系统包括一个拾取透镜60和一个光电探测器70。另外，尽管在图6中没有具体示出，全息ROM系统还包括一个驱动机制，用来转动盘形全息存储介质50，以及一个光源，用来产生激光，如平面波读出光SS1-1，它是参考光的一种。平面波读出光SS1-1以第一角度入射到由驱动机制旋转的全息存储介质50上。第一角度θ与图4所示在存储介质50上记录全息数据时所用的锥形参考光SS3的角度相同。

将拾取透镜60和光电探测器70对准在一个相对于存储介质50的垂直方向以第二角度-θ偏转的光路上，该第二角度-θ第一角度θ的余角。

光电探测器70放置在距接收透镜60一预定距离的位置上，用来接收由拾取透镜60所拾取的像，从而从存储介质50上读出全息数据。

为了再现记录到旋转的全息存储介质50上的全息数据，要将平面波读出光SS1-1以第一角度θ入射到全息存储介质50上，以扫描存储介质50的数据轨道。

通过使用平面波读出光SS1-1扫描存储介质的数据轨道，实像SS5可以从存储介质50中再现出来，并且该再现实像相对于存储介质50的垂直方向偏转第二角度-θ，而不是再现到存储介质50的垂直方向上。该实像SS5入射到拾取透镜60上。

拾取透镜60拾取该实像SS5，并对其成像。实像SS5经过成像后，由光电探测器70探测，从而读出记录到存储介质50上的数据。

如果想要再现重叠记录在存储介质50上的其它数据，则需要改变平面波读出光SS1-1的第一角度θ，其改变量由角度选择性决定，光路的第二角度-θ也相应地改变。

图7所示的流程图，表示利用图4所示的全息ROM控制系统来在全息存储介质上记录全息数据的方法。

在步骤701中，由光源80产生的参考光SS1入射到锥形镜10上。

在步骤702中，锥形镜10折射参考光SS1，以产生锥形参考光SS3。

在步骤703中，锥形参考光SS3入射到全息存储介质50上。

同时，在步骤704中，部分锥形参考光SS3透过存储介质50入射到反射型数据掩膜30上。

在步骤705中，锥形参考光SS3在反射型数据掩膜上被调制和反射，从而形成信号光SS4。

在步骤706中，将信号光SS4向存储介质传播。

然后，锥形参考光SS3和信号光SS4相互干涉。由此，在步骤707中，反射型数据掩膜30的数据被记录到存储介质上。

图8所示的流程图，表示利用图6所示的全息ROM控制系统来再现记录在存储介质上的全息数据的方法。

首先，在步骤801中，驱动机制旋转存储介质50。在步骤802中，平面波读出光SS1-1入射到存储介质50上以对其进行扫描。

然后，在步骤803中，实像SS5得以从存储介质50上再现出来，并随后入射到拾取透镜60上。

在步骤804中，实像SS5由拾取透镜60拾取，并被提供给光电探测器70。

在步骤805中，光电探测器70探测来自于拾取透镜60的实像SS5，从而读出存储介质50上的全息数据。

虽然参照优选实施例示出并描述了本发明，不过本领域技术人员应当理解，在不偏离下列权利要求所定义的本发明的思想和范围的条件下可进行多种改变和变型。

Claims (13)

1、一种在存储介质上记录全息数据的全息只读存储器(ROM)控制系统，包括：

一个用于产生参考光的装置；

一个锥形镜，用来折射该参考光，以产生以第一角度入射到存储介质上的锥形参考光；和

一个反射型数据掩膜，载有要记录到存储介质上的数据的数据图样，用来调制和反射部分透过该存储介质的锥形参考光，从而产生以第二角度入射到该存储介质上的调制后的锥形参考光；

其中，调制后的锥形参考光与入射到该存储介质上的锥形参考光相互干涉，从而基于干涉效应，将干涉图样记录在该存储介质上。

2、根据权利要求1所述的全息ROM控制系统，其中所述第一角度和所述第二角度相对于所述存储介质的垂直方向互为余角的关系。

3、根据权利要求1所述的全息ROM控制系统，其中所述调制后的锥形参考光用作附带有数据的信号光。

4、根据权利要求2所述的全息ROM控制系统，其中所述第一角度和所述第二角度按照角度复用时的角度选择性的大小进行改变。

5、根据权利要求4所述的全息ROM控制系统，其中所述的选择性由所述存储介质的厚度、所述参考光的波长以及sinθ决定，其中，θ为所述第一角度。

6、一种用于再现记录在全息存储介质上的全息数据的全息只读存储器(ROM)读出系统，包括：

一个以第一角度提供平面波读出光的装置，用于扫描该存储介质，以便从该存储介质中再现出实像；

一个用于形成所述实像的成像装置，该成像装置被布置在相对于存储介质的垂直方向以第二角度偏转的光路上；和

一个探测装置，被布置在该光路上，与成像装置隔开一预定的距离，用来探测该实像，从而读出该全息数据。

7、根据权利要求6所述的全息ROM读出系统，其中所述第一角度和所述第二角度相对于所述存储介质的垂直方向互为余角的关系，并且与在存储介质上记录全息数据时参考光的入射角相同。

8、根据权利要求7所述的全息ROM读出系统，其中所述第一角度和所述第二角度按照角度复用时的角度选择性的大小进行改变。

9、根据权利要求8所述的全息ROM读出系统，其中所述选择性取决于所述存储介质的厚度、所述参考光的波长以及sinθ，其中θ为所述第一角度。

10、一种利用全息只读存储器(ROM)控制系统在存储介质上记录全息数据的方法，包括：

用锥形镜折射参考光，以产生以第一角度入射到该存储介质上的锥形参考光；

调制并反射部分透过该存储介质的该锥形参考光，以产生调制后的锥形参考光，并以第二角度入射到该存储介质上；和

将由调制后的锥形参考光和锥形参考光之间相互干涉产生的干涉图样记录在该存储介质上。

11、根据权利要求10所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相对于存储介质的垂直方向互为余角关系。

12、一种利用全息只读存储器(ROM)读出系统从存储介质上再现全息数据的方法，包括以下步骤：

利用平面波读出光以第一角度扫描该存储介质，从该存储介质中再现出实像；

在相对于存储介质的垂直方向偏转第二角度的光路上对该实像进行成像；和

探测在该光路上所成的像，从而读出该全息数据。

13、根据权利要求12所述的方法，其中所述第一角度和所述第二角度相对于存储介质的垂直方向互为余角关系，并且与在所述存储介质上记录全息数据时所述参考光的入射角相同。

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