CN212541912U - 同轴式全息数据存储装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于信息数据存储技术领域，公开了同轴式全息数据存储装置，所述存储装置包括参考光源和信息光源，所述参考光源发出的参考光束采用包围在信息光束外部的、且与信息光束同轴的环形参考光束，且参考光束和信息光束同轴；参考光束和信息光束的光轴方向上设置有同轴的第一凸透镜，参考光束和信息光束经第一凸透镜会聚，且会聚点处设置有记录媒体，以实现数据的三维全息记录；其实现对数据的三维全息记录，减少环境震动带来的影响，能利用二维调制数据页和二维图案的传输提高速率，利用三维存储提高密度，解决现有的全息存储方式的振动影响及传统光盘信息读取时的兼容等问题。

Description

同轴式全息数据存储装置

技术领域

本实用新型属于信息数据存储技术领域，尤其涉及同轴式全息数据存储装置。

背景技术

目前，大数据时代的发展对存储方法和存储设备提出更高要求，传统的磁存储技术密度已经达到物理极限，且其媒体寿命太短；而传统光存储寿命虽长，却由于其记录密度依赖于光盘上的光刻点尺寸的大小，导致光刻点之间必须分离，不可覆盖交错，加上现有的光刻点尺寸已经达到物理极限，无法产生更小的光刻点；全息存储被誉为新一代的存储技术，其虽然通过参考光的角度变换，即角度复用，可以提高存储密度，但是参考光的角度变化会导致系统机构复杂化，并导致抗环境震动干扰等的能力下降，大大降低实用化可能性。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述存储密度受限制、存储媒体寿命短、设备机构复杂、抗环境干扰能力小、及实用化可能性较低等问题，本实用新型提供了全息数据存储装置。

本实用新型是这样实现的，本实用新型提供同轴式全息数据存储装置，包括参考光源和信息光源，所述参考光源发出的参考光束(1)采用包围在信息光束(2)外部的、且与信息光束(2)同轴的环形参考光束(1)，且参考光束(1)和信息光束(2)同轴；参考光束(1)和信息光束(2)的光轴方向上设置有同轴的第一凸透镜(3)，参考光束(1)和信息光束(2)经第一凸透镜(3)会聚，且会聚点处设置有记录媒体(4)，以实现数据的三维全息记录。

以上方案中优选的是，在参考光束(1)到达第一凸透镜(3)前的光路上安装有第一分束镜(7)，且在第一分束镜(7)的反射方向光轴上安装接收装置。

还可以优选的是，第一凸透镜(3)安装在伺服移动架(6)上，伺服电机驱动伺服移动架(6)带动第一凸透镜(3)进行上下位置的伺服位移补偿移动，实现由第一反射镜(8)反射的参考光束(1)、信息光束(2)在所述反射式光盘上进行数据的三维全息记录。

本实用新型优势如下：

现有技术的全息存储是将信息光与参考光分成两路光束，这种分离的光路很容易受到环境振动的影响。本实用新型的同轴式全息数据存储装置，其通过参考光束经空间光调制器转换成包围在信息光束外部的、且与信息光束同轴的环形参考光束的同轴光路结构，能够从根本上优化装置的体积和效果，同时更好地配合上述方法解决全息存储方式存在的振动影响问题，及传统光盘的兼容等问题。本实用新型的同轴式全息数据存储装置在使用时，其通过采用同轴的参考光与信息光，实现对数据的三维全息记录。如果有环境震动等两束光受到的影响是一致的，不会引起两者之间的差异变化，从而减弱了环境震动带来的影响，同时仍然能够利用二维调制数据页和二维图案的传输提高速率，利用三维存储提高密度，解决现有技术的全息存储方式存在的易受振动影响问题，及传统光盘信息读取时的兼容等问题。

附图说明

图1为本实用新型的同轴式全息数据存储装置使用流程框图。

图2为本实用新型实施例1的同轴式全息数据存储装置的记录光路结构示意图。

图3为本实用新型实施例2的同轴式全息数据存储装置的再现光路结构示意图。

图4为本实用新型实施例3的同轴式全息数据存储装置的反射式光盘结构示意图。

图5为本实用新型实施例3的同轴式全息数据存储装置的光路结构示意图。

图6为本实用新型实施例4的同轴式全息数据存储装置的光路结构示意图。

附图标记说明：

1为参考光束，2为信息光束，3为第一凸透镜，4为记录媒体，401为保护层，402为记录层，403为反射层，5为空间光调制器，6为伺服移动架，7为第一分束镜，8为第一反射镜，801为辅助反光镜，802为分色反射镜；9为激光器，10为第二凸透镜，11为第二反射镜，12为图像接收器，13为光阑，14为第三凸透镜，15为第四凸透镜，16为第三反射镜，17为第五凸透镜，18为分色分光镜，19为第四反射镜，20为第六凸透镜，21为第二分束镜，22为第五反射镜，23为λ/4波片，24为全息光盘，25为半导体激光器，26为光电探测器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本实用新型具体实施方式：

实施例1：

本实施例的同轴式全息数据存储装置，参见图2，包括参考光源5和信息光源，所述参考光源5发出环形参考光束1和信息光束2同轴；参考光束1和信息光束2的光轴方向上设置有同轴的第一凸透镜3，参考光束1和信息光束2经第一凸透镜3会聚，且会聚点处设置有记录媒体4，以实现数据的三维全息记录。

本实施例的同轴式全息数据存储装置，参见图1，在信息记录时，参见图2，包括以下步骤，

采用参考光束1为包围在信息光束2外部的、且与信息光束2同轴的环形参考光束，且参考光束1和信息光束2同轴；

将参考光束1和信息光束2通过第一凸透镜3在会聚点处会聚，第一凸透镜3与参考光束1和信息光束2均同轴；

将所述会聚点处放置记录媒体4，以实现数据的三维全息记录。

需要说明的是，参考光源5为环形面光源。

实施例2：

实施例1的同轴式全息数据存储装置，还可以进一步的参见图3，在实施例1所述的存储装置的基础上，在参考光束1到达第一凸透镜3前的光路上安装有第一分束镜7，且在第一分束镜7的反射方向光轴上安装接收装置，以适用于信息再现需要。

本实施例的所述的同轴式全息数据存储装置，所述存储方法在信息再现时，如图3所示，在参考光束1到达第一凸透镜3之前的光路上安装第一分束镜7，使得第一凸透镜3的光轴与第一分束镜7的透射方向光轴重合，且在第一分束镜7的反射方向光轴上安装接收装置，使得三维全息记录的所述数据在所述接收装置上实现再现。

实施例3：

本实施例的同轴式全息数据存储装置，还可以在上述存储装置的基础上更为具体的，参见图3，记录媒体4为反射式光盘。所述反射式光盘由上至下包括保护层401、记录层402和反射层403。

则可以进一步的，伺服电机驱动伺服移动架6带动第一凸透镜3进行上下位置的伺服位移补偿移动，实现由第一反射镜8反射的参考光束1、信息光束2在反射式光盘上进行数据的三维全息记录。

本实施例的同轴式全息数据存储装置，也可以相匹配地如图5所示，参考光束1、信息光束2及第一凸透镜3的光轴方向为横向，且三者同轴，第一凸透镜3的后方设置有45°倾斜的第一反射镜8，第一反射镜8的反射光轴为竖直方向，反射式光盘横向地放置在第一反射镜8的反射光轴上，且反射式光盘的盘面与第一反射镜8的反射光轴垂直。

其中，信息光束2可以通过辅助反射镜801反射后进入分色反射镜802，实现进一步反射，进入与参考光束1的同轴光路。

相应的，上述实施例中的同轴式全息数据存储装置在使用时，还可以进一步的，参见图4，将记录媒体4采用反射式光盘。将所述反射式光盘设置为由上至下包括保护层401、记录层402和反射层403的结构。

实施例4：

上述实施例的同轴式全息数据存储装置，第一凸透镜3可以安装在伺服移动架6上，伺服电机驱动伺服移动架6带动第一凸透镜3进行上下位置的伺服位移补偿移动，实现由第一反射镜8反射的参考光束1、信息光束2在所述反射式光盘上进行数据的三维全息记录，实现信息记录时的伺服控制。

激光器9发出的激光光束经过发散后第二凸透镜10后转换为平面光，该平面光可以经过环形遮挡部件进行环形遮挡，转换为位于中心的信息光束2和包围在信息光束2外围的环形的参考光束1。

本实施例的同轴式全息数据存储装置，参见图6，包括激光器9、第二凸透镜10、第二反射镜11、第四凸透镜15、第三反射镜16、第五凸透镜17、分色分光镜18、第四反射镜19、第六凸透镜20、第二分束镜21、第五反射镜22、第一凸透镜3、全息光盘24、半导体激光器25和光电探测器26；其光路结构为，激光器9发出的激光光束经过发散后第二凸透镜10后转换为平面光，该平面光经第二反射镜11后进入空间光调制器5转换成位于中心的信息光束2和包围在信息光束2外围的环形的参考光束1，参考光束1和信息光束2同轴，二者经过第一分束镜7后，依次经过第四凸透镜15、第三反射镜16和第五凸透镜17后到达分色分光镜18，其中第四凸透镜15和第五凸透镜17构成平移透镜组，分色分光镜18后，经过λ/4波片28和第五反射镜22后，经第一凸透镜3会聚到全息光盘24上进行信息存储，全息光盘24可以为反射式光盘；到达第二分束镜21的光束与半导体激光器25发出的光束结合后传送至光电探测器26。

上述实施例中的同轴式全息数据存储装置，第一分束镜7可以为矩形棱镜结构的分光镜。反射式光盘的保护层401、记录层402和反射层403分别为有机材质，且依次通过胶层连接。光束经过保护层401、记录层402后到达反射层403，然后被反射层403反射，实现在记录层402上的信息存储。伺服移动架6上可以设置夹具，用以安装第一凸透镜3。

其中，反射式光盘为记录媒体，接收再现图像的接收装置可以是CCD(电荷耦合器件)图像传感器。

本实施例的同轴式全息数据存储装置，在信息记录时，还可以是，参见图6，将激光器9发出的激光光束经过发散后第二凸透镜10后转换为平面光，将该平面光转换成位于中心的信息光束2和包围在信息光束2外围的环形的参考光束1，参考光束1和信息光束2同轴，将二者经过第一分束镜7后，依次经过第四凸透镜15、第三反射镜16和第五凸透镜17后到达分色分光镜18，其中第四凸透镜15和第五凸透镜17构成平移透镜组，通过分色分光镜18后，经过λ/4波片23和第五反射镜22后，经第一凸透镜3会聚到全息光盘24上进行信息存储，全息光盘24可以为反射式光盘；半导体激光器25发出的光束被第二分束镜21反射并经过第八凸透镜20和第六反射镜19后，被分色反射镜18反射，经过λ/4波片23和第五反射镜22后，经第一凸透镜3会聚到全息光盘24，被反射式光盘反射回的光束经原路返回到第二分束镜21后，传送至光电探测器26，实现信息记录的同时获取伺服信息。

上述同轴式全息数据存储装置，其针对传统光盘信息刻录的方法和结构，所存在的刻录点尺寸已经接近物理极限，各点无法覆盖重叠，各层无法交集，提升空间有限的问题，也针对现有的将信息光与参考光分成两路光束的全息存储技术，这种分离的光路存在系统庞大、复杂，几乎没有系统容限，无法回避振动影响的问题，其同轴光学系统减小系统体积，简化光路，其配合反射式光盘的反射层可进行伺服控制和寻址，在刻写光盘时避免振动的影响，且其记录位置在反射层403上产生平移，实现多重复用，各个记录单体相互覆盖重叠，没有物理限制，其在三维空间上平移覆盖，提高密度，增大存储空间。

上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.同轴式全息数据存储装置，包括参考光源和信息光源，其特征在于，所述参考光源发出的参考光束(1)采用包围在信息光束(2)外部的、且与信息光束(2)同轴的环形参考光束(1)，且参考光束(1)和信息光束(2)同轴；参考光束(1)和信息光束(2)的光轴方向上设置有同轴的第一凸透镜(3)，参考光束(1)和信息光束(2)经第一凸透镜(3)会聚，且会聚点处设置有记录媒体(4)，以实现数据的三维全息记录。

2.如权利要求1所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，在参考光束(1)到达第一凸透镜(3)前的光路上安装有第一分束镜(7)，且在第一分束镜(7)的反射方向光轴上安装接收装置。

3.如权利要求1或2所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，第一凸透镜(3)安装在伺服移动架(6)上，伺服电机驱动伺服移动架(6)带动第一凸透镜(3)进行上下位置的伺服位移补偿移动，实现由第一反射镜(8)反射的参考光束(1)、信息光束(2)在反射式光盘上进行数据的三维全息记录。

4.如权利要求3所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，记录媒体(4)采用反射式光盘。

5.如权利要求4所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，所述反射式光盘由上至下包括保护层(401)、记录层(402)和反射层(403)。

6.如权利要求3所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，参考光束(1)、信息光束(2)及第一凸透镜(3)的光轴方向为横向，且三者同轴。

7.如权利要求6所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，第一反射镜(8)为45°倾斜结构。

8.如权利要求7所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，第一反射镜(8)的反射光轴为竖直方向。

9.如权利要求8所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，反射式光盘横向地放置在第一反射镜(8)的反射光轴上，且反射式光盘的盘面与第一反射镜(8)的反射光轴垂直。

10.如权利要求3所述的同轴式全息数据存储装置，其特征在于，还包括激光器(9)、第二凸透镜(10)、第二反射镜(11)、第四凸透镜(15)、第三反射镜(16)、第五凸透镜(17)、分色分光镜(18)、第四反射镜(19)、第六凸透镜(20)、第二分束镜(21)、第五反射镜(22)、第一凸透镜(3)、全息光盘(24)、半导体激光器(25)和光电探测器(26)；其光路结构为，激光器(9)发出的激光光束经过发散后第二凸透镜(10)后转换为平面光，该平面光经第二反射镜(11)后进入空间光调制器(5)转换成位于中心的信息光束(2)和包围在信息光束(2)外围的环形的参考光束(1)，参考光束(1)和信息光束(2)同轴，二者经过第一分束镜(7)后，依次经过第四凸透镜(15)、第三反射镜(16)和第五凸透镜(17)后到达分色分光镜(18)，其中第四凸透镜(15)和第五凸透镜(17)构成平移透镜组，分色分光镜(18)后，经过λ/4波片(28)和第五反射镜(22)后，经第一凸透镜(3)会聚到全息光盘(24)上进行信息存储，全息光盘(24)为反射式光盘；到达第二分束镜(21)的光束与半导体激光器(25)发出的光束结合后传送至光电探测器(26)。

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