DE2116013A1 - Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen - Google Patents
Verfahren zum holografischen Speichern von InformationenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zum holografischen
Speichern von Informationen, wobei die zu speichernden Informationen rasterförmig in einer Informationsmaske
angeordnet sind und mittels eines von einer Vielzahl von Lichtquellen ausgehenden Beleuchtungsstrahles und eines Bezugsstrahles
in einer holografischen Speicherplatte aufgezeichnet v/erden.
Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die
durch diese Lichtwelle transportierten Informationen holografisch speichern. Die einzuspeichernden Informationen sind
in Form einer zweidimensionalen rasterförioigen Anordnung von
kleinen Löchern in die Informationsmaske eingeprägt. In diesem Pail läßt sich jeder Raumfrequenz, d.h. jedem .Interferenzstreifensystem,
eine Einheit "binärer Information (1 "bit) zuordnen.
Sein Vorhandensein entspricht der binären 1, sein Fehlen der binären O.
Zur Hologramioanfertigung wird die Informationsmaske mit einem
Lichtstrahl, beispielsweise einem durch einen Kondensor geführten konvergierenden Laserstrahl, beleuchtet. Das Laserlicht
wird dabei mit den Informationen aus der Maske moduliert, die so entstehende Objektwelle nach Passieren der Informationsmaske
mit einer Bezugswelle überlagert und das daraus resultierende Interferenzfeld auf lichtempfindlichem Material intensitätsmäßig
aufgezeichnet. Die'gesamten Informationen, die in der Informationsmaske enthalten und zweidimensional dargestellt
sind, v/erden in der Brennebene des Kondensors optisch auf kleinstem Raum, aber hochredundant, zusammengezogen.
Hierbei entsteht in der Brennebene des Kondensors eine
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approximative Fouriertransformation der Informationsmaske. Durch
Interferenz der Beugungswellen, die von den regelmäßig angeordneten Löchern der Informationsmaske ausgehen,
ergibt sich in der Brennebene eine Lichtintensitätsverteilung mit ausgeprägter Spitzenstruktur t eine sog. Intraferenzstruktur,
wobie die Höhe der Intensitatsmaxiisa proportional sum Quadrat
der Gesamtzahl von Löchern in der Informationsmaske ist.
Hier handelt es sich um einen Igpischen Kohärenzeffekt.
Bei Speicherhologrammen, die als approximative Pouriertransformationshologramme
aufgenommen werden, führt diese Intraf er ens struktur mit wachsender Zahl einzuspeichernder bits
zu einer Reduktion der effektiv nutsbaren Hologrammfläche und
P folglich auch zu einer Reduktion des erzielbaren Gesaatbeugungswirkungsgrads.
Bei den heutigen Aufzeichnungsmaterialien liegt daher die Grenze von gewöhnlichen Fouriertransformationshologrammen.,
die in Digitalspeichern einsetsbar- sind, bei etwa 10 bit/Informationsaaske. Pur optische Datenspeicher werden
aber wesentlich höhere Speicherkapazitäten gefordert.
Der vorliegenden Erfindung, liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen ansv.-geben,
wobei die zu speichernden Informationen rasterförraig in einer Informationsmaske angeordnet sind und mittels eines von
einer Vielzahl, von kohärenten Lichtquellen ausgehenden Bek
leuchtungsstrahles und eineo Bezungsstrahles in einer holografischen
Speicherplatte aufgezeichnet w?rden und womit Speicherhologramme hoher Kapazität hergestellt v/erden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch
eine im Beleuchtungsstrahlengang angebrachte Polarisationsmaske
die Gesamtheit der Lichtquellen in mehrere, vorzugsweise zwei etwa gleichgroße Untermengen unterteilt wird, wobei die
Polarisationsrichtung der Lichtstrahlung aus der einen Unterinenge mit der Polarisationsrichtung der Lichtstrahlung aus der
anderen Untermenge einen Winkel einschließt.
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Der von den beiden Polarisationsrichtungen eingeschlossene
Winkel liegt enxweder zwischen 80° und 100° oder zwischen 170° und 190° und beträgt vorzugsweise 90° oder 180°.
Der Querschnitt der Polarisationsmasice weist vorzugsweise stufenförmig zwei verschiedene Dicken auf.
Die Polarisationsmaske besteht vorzugsweise aus optisch aktivem Material, das an statistisch verteilten Rasterpositionen
durchbohrt ist.
Im Pernfeld kohärent strahlender, äquidistant angeordneter
Kugelwellenstrahler, wie sie durch ein kohärent beleuchtetes Fliegenlinnenraster dargestellt werden, erhält man analoge
Verhältnisse wie in der Fouriertransforraationsebene einer Informationsraaske, d.h.man erhält eine ausgeprägte Intrai'erenzstruktur.
Ordnet man nun dem Lichtquellenraster eine I'o] aris&tiomsniaske aus einer optisch aktiven Substanz zu,
die ^ooj^net ißt, die Polarisationsrichtung dee durchgelaosonen
Lichtes zu drehen, so zeigt die. liebtverteilung·
im Fernfeld des Fliegenlinsenrasters nicht mehr die ausgeprägte
Intraferensstruktur, sie ist vielmehr derjenigen eines
diffuDon Objektes ähnlich geworden.
Bei vorgegebener lichtwellenlänge und festgehaltener Temperatur
ist der Drehwinkel der Polarisationsrichtung proportional zur
durchstrahlten Dicke der optisch aktiven Substanz. Die Polari- »etionsmaske ist dabei εο ,beschaffen, daß sie die Gesamtheit
der zugeordneten Lichtquellen statistich in zwei Untermengen
von etwa gleicher Mächtigkeit unterteilt« Die Unterteilung erfolgt so, daß die Polarisationsrichtung für die Lichtstrahlung
aus den Quellen der einen Untermenge gegenüber der Polarinationsrichtung
für die Lichtstrahlung aus den Quellen der anderen Untermenge um einen festen Winkel von 90° oder 180° gedreht ist.
Der Querschnitt der Polarisationsplatte weist stufenförmig: zwei verschiedene Dicken auf. Am einfachsten wird die für eine bestimmte
Wellenlänge auf den gewünschten Winkel abgestimmte
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Substanz an statistisch verteilten Rasterpositionen durchbohrt
.
Erteilt man den Objektwellen der beiden untermengen nach
diesem Verfahren Polarisationsrichtungen, die aufeinander senlcrecht stehen, dann muß bei der Hologrammaufnahme auch
die Polarisationsrichtung des Referenzstrahles mit Hilfe einer Polarisationsplatte gedreht werden. Die Polarisationsrichtung des ReferenzStrahls wird dabei so gedreht, daß sie
mit den beiden Polarisationsrichtungen der Objektwellen jeweils einen Winkel von 45° bildet. Erteilt man den Objektwellen
der beiden Untermengen dagegen entgegengesetzte Polarisationsric'htungen, dann ist für den Referenzstrahl
keine Polarisationsplatte und damit keine Drehung seiner w Polarisationsebene erforderlich. Als feste Substanzen, die
optische Aktivität zeigen und sich zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Polarisationsmaske eignen, seien eine
Reihe optisch einachsiger Kristalle genannt, wie Zinnober, Natriumperjodat, Quarz, Kaiiumhypοsulfat, und Batriumchlorat,
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert
werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung zum holografischen Speichern mit einer
fe Polarisationsraaske,
Fig. 2 die Intraferenzstrukturen von fünf Kugelwellenstrahlern
mit und ohne Polarisationsma3ke.
In Fig.' 1 bedeutet 1 eine ebene, polarisierte, kohärente Licht welle, die auf eine Polarisationsmaske 2 auftrifft. Biese
Polarisationsmaske weist an statistisch verteilten Rasterpositionen Öffnungen 3 auf, durch die ein Teil der Lichtwelle
1 ohne Beeinflussung ihrer Polarisationsrichtung das Fliegenlinsenraster 4 erreicht. Der Teil der Lichtwelle 1, der die
optisch aktive .Substanz der Polarisationsmaske 2 durchsetzt
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erleidet eine Drehung seiner Polarisationsrichtung, wobei der
Drehwinkel bei konstanter Temperatur proportional zur durchstrahlten Dicke der optisch aktiven Substanz ist. Das Fliegenlinsenraster
4 stellt eine Yielzahl äquidistant angeordneter Kugelwellenstrahler dar. Mit 5 ist die Informationsmaske bezeichnet,
deren Daten in der holografischen Speicherplatte 8 aufgezeichnet werden sollen. 6 ist eine Abbildungsoptik, 7 eine
verschiebbare Blende und 9 der zur holografischen Aufnahme erforderliche Referenzstrahl.
Durch die gewählte Anordnung wird erreicht,· daß die Gesamtheit
der Löcher der Informationsmaske in zwei etwa gleichmächtige Untermengen geteilt wird. Die Polarisationsrichtung
der Lichtwellen, v/elche die Löcher der einen Untermenge treffen.,
sind gegenüber der Polarisationsrichtung der Lichtwellen, welche die Löcher der anderen Untermenge treffen, im Falle der Pig.
1 um 180° gedreht. Wählt man dagegen einen Drehwinkel von 90°, dann muß die Polarisationsrichtung des Referenzstrahls 9 so
gerichtet werden, daß er mit den beiden Polarisationsi'ichtungen
der Objektwellen jeweils einen Winkel von 45° bildet. Zu diesem Zweck wird in den Strahlengang des Referenzstrahls 9 eine
Polarisationsplatte gebracht.
In Fig. 2 ist. der Effekt der Polarisationsmaske am Beispiel
von 5 in linearer Kette angeordneten Kugelwellenstrahlern aufgezeichnet. Dargestellt ist die Verteilung der Lichtintensität
im Fernfeld. F sei dabei eine Intraferenzfunktion und ' eine
normierte Koordinate parallel zur Kette der Strahlungsquellen. Die ausgezogene Linie (·■;■) in Fig. 2 bezieht sich auf den Fall,
daß alle fünf Strahlungsquellen kohärent mit gleicher Polarisationsrichtung abstrahlen. Die Interferenzmaxiina haben hier die
Höhe 52 = 25.
Die gestrichelte Kurve (<.) zeigt die Interferenz struktur
für den Fall, daß die Polarisationsrichtung der Abstrahlung aus der zweiten und dritten Lichtquelle gegenüber der Polarisationsrichtung
der Abstrahlung aus der ersten, vierten und
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fünften Lichtquelle um 90° gedreht ist. Bei der strichpunktierten
Interferenzstruktur (c) ist die Polarisationsrichtung
der Abstrahlung aus der zweiten und dritten Lichtquelle gegenüber der Polarisationsrichtung der Abstrahlung aus der ersten,
vierten und fünften Lichtquelle um 180 gedreht. In beiden Fällen mit Polarisationsdrehung haben die Interferenzmaxima
2 2 nicht mehr die Höhe 25, sondern nur noch die Höhe 2 +3 =13-Mit
zunehmender Zahl von Lichtquellen und statistischer Zuordnung der Harisationsrichtungen wird der Charakter des
Objektwellenfeldes immer ähnlicher dem eines diffusen Objektes.
Zur gesteuerten Drehung der Polarisationsebene können außer den erwähnten optisch zweiachsigen Kristallen auch Flüssigkeiten,
die optische Aktivität zeigen, sowie Materialien, die den !'ARADAY-Effekt oder den magnetooptischen EDRR-Effekt aufweisen,
verwendet werden.
6 Patentansprüche
2 Figuren
2 Figuren
TPA 9/712/1043 2G98437P883
Claims (6)
1. Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen,
wobei die zu speichernden Informationen rasterförmig in einer Informationsmaske angeordnet sind und mittels eines
von einer Vielzahl von kohärenten Lichtquellen ausgehenden Beleuchtimgsstrahles und eines Bezugsstrahles holografisch
aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet , daß eine im Beleuchtungsstrahlengang
angebrachte Polarisationsmaske die Gesamtheit der Lichtquellen in mehrere, vorzugsweise zwei gleichgroße
Untermengen unterteilt, wobei die Polarisationsrichtung der Lichtstrahlung aus der einen Untermenge mit der
Polarisationsrichtung der Lichtstrahlung aus der anderen Untermenge einen Winkel einschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß der von den beiden Polarisationsrichtungen eingeschlossene Winkel zwischen 80° und 100° liegt und
vorzugsweise 90 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß der von den beiden Polarisationsrichtungen eingeschlossene Winkel zwischen 170° und 190c liegt
und vorzv.gGweise 180° beträgt.
4· Verfahren nach den Ansprüchen 1 bi3 3» dadurch gekennzeichnet
, daß eine Polarisationsmaske verwendet wird,deren Querschnitt stufenförmig zwei verschiedene
Dicken aufweist.
5. Verfahren nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet
, daß eine Polarisationsmaske verwendet wird, die an statistisch verteilten Rasterpo3.1tionen durchbohrt ist.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch g e k e η η
zeichnet , daß eine Polarisationsmaske verwendet wird, die aus optisch aktivem Material besteht.
VPA 9/712/1043 209843/0*8?
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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