DE2116013C - Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum holoyralischen Speichern von Informationen, wobei die zu speichernden Informationen rasterförmig in einer Informationsmaskir angeordnet sind und mitteis eines von einer Vielzahl von kohärenten Lichtquellen ausgehenden Beleuchtungsstrahles und eines Bezuysstrahles holografisch aufgezeichnet werden.

Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die durch diese Lichtwelle transportierten Informationen holografisch speichern. Die einzuspeichernden Informationen sind in Form einer z.weidimensionalen rasterförmigen Anordnung von kleinen Löchern in die Informalionsmaske eingeprägt. In diesem Fall lallt sich jeder Raumfrequenz., d. h. jedem Interferenzstreifensystem, eine Einheit binäiei Information (1 bit) zuordnen. Sein Vorhandensein entspricht der binären I, sein Fehlen der binären 0. Zur Hologramnianfertigung wird die Informationsmaskc 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 Objektweüe nach Passieren der Infonnationsma.ke mit einer Fkvugsweüe überlade:: und da- daraus resultierende Iiuerierenzfeld au! lichtempfindlichen: Material intensitaisniäüig aufgezeichnet. Die »esamtcn Informationen, die in der !;·,-torm.i-Mnsmaske enthalten und zweidimensional d.ir- ^e-telli sind, werden iü der Brennebene des Komkn-MTs optisch auf kleinstem Raum, aber hochred;:!; dan ι. z.u-iininienuc/oiien.

Hierbei entstellt in der Brennebene des Kondensors e;ne approximative Fouriertransformation der Informaiion-maske. Durch interferenz der BeugunL·- weüen. die von ikn regelmäoig angeordneten Löehe::i der Iniormationsmaske ausgehen, ergibt -ich in d. Brennebene eine Li.htiiiien-itätsverieüung m.t auuepräüter Spit/ensfuktur. eine sogenannte !ntr iere!usiiuk-ur, wol-ei die Höhe der Intensität-ηκίΜΐπ.ι proporuo\K:! /ϋΓΛ OuL-.Jrat der Gesamt/;:... von Lochern in der iniorination-maske ist. Liier ha de!i es s!c!i um Linen tv pichen KoharenzelTekt.

Bei Speicherhologranimen. die als approximate . Fouriertransformatu-n^hologranime aufgenomn·. : werden, fuhrt diese Inlraferen/.struktur mit viii sender /.ihl einzuspeichenuii. r bits zu einer Redu-lion der eliektiv njtzb.iren Hologiainmtlache üi d folglich J'ich /u einer Reduktion des erzielbar. Gesamibeiicungswirkiiii'jscrads. Bei den heuiiL Auf/eichnungsmatenahen hegt daher die Ciren¹. von uew oh .,lichen Fourier traiisfi)rmationsholoera!'i men. die in Digitalspeicher!! einsetzbar sind, bei etv, .· iii^! bit Informationsrijske. Für optische Daten· ■·■■ eher weiden aber wesentlich hiihere Speichcrk.,; ·. /i'.aien siefi-rdert.

Der vorheizenden i-rfindiriu liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein \'erfahren /um holografischen Spei ehern von Informationen anzugeben, wobei die .;; speichernden Information···! rastertormig in eine· Informationsmaske angeordnet sind und mittels eines von einer Vielzahl von kohärenten Lichtquellen au·.· Liehenden Beleuchtungsstrahles und eines Bcvusjs-Strahles holografisch aufgezeichnet werden und womit Speicherholograninie hoher Kapazität hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine im Beleuchtungsstrahlengan» angebrachte Poh'risationsmaske die Gesamtheit der Lichtquellen in mehrere, vorzugsweise zwei gleichgroße Untermengen unterteilt, wobei die Polarisationsrichtung; der Lichtstrahlung aus der einen Untermenge mit der Polarisationsrichtung der I ichtstrahlung aus der anderen Untermenge einen Winkel einschließt.

Der von den beiden Polarisationsrichtungen eingeschlossene Winkel liegt entweder zwischen cSO und 100' oder zwischen 170 und 190' und beträgt vorzugsweise 90 oder ISO".

Der Querschnitt der Polarisationsmaske weist vorzugsweise stufenförmig zwei verschiedene Dicken auf.

Die Polarisationsmaske besteht vorzugsweise aus optisch aktivem Material, das an statistisch verteilten Rasterpositionen durchbohrt ist. Im Fernfeld kohärent strahlender, äquidistant angeordneter Kugelwellenstrahler, wie sie durch ein kohärent beleuchtetes Fliegenlinsenraster dargestellt werden, erhält man analoge Verhältnisse wie in der Fouriertransformationsebene einer Informationsmaske, d. h. man erhält eine ausgeprägte Intrafercnz-

struktur. Ordnet man nun dem Lichtquellenraster jiiic PoLrisationsmaske aus einer optisch ak:i\e:i Substanz /.u. die geeignet ist. die Polarisationsrieh- ;Linsi des durchgelassenen Lichte- /u drehen. s>> zeigt die Licht¹,crieilung im Fernfeld de- Flieiur.hnscnrafters nicht mehr die ausgeprägte lniraferen/--tri.k- :iir. sie isi iieime'nr Jeiieniuen eine- Jifitisen Oh ,ekle- ahi:':eh geworden.

Bei vorgegebener LiclHwelieniar^e und fe-ieehal- :e:ier Temperatur ist der Drehwinke' der Polar;- -..•.■.!on-nciuung proportional /.ur durchstrahlten Dicke der Mpn-ci: aktiven Substanz. Die Polai.-.inen-m.i-ke :--t dabei -o beschallen, daß sie die Gc^imlhei' der . u-ieordneicn Lichtquellen statistisch in zwei L'nieru;e:ii;e;; von e!«a gleicher Mächligkeil untcneik. D:.' I τ .-rnienne ·im einen festen Winkel v.in ''O oder i Su ur ilie I ^i'tMruhlung aus den Quellen de" einen I n!e^rH^nue gegeii'ibei der Poiaiisaliou-i ichtune, fur d:e 1 ichtsirahiung aus den Quellen d;. r anderen I n'.eütieü'je um eine festen Winkel vrn ¹X) ι .Je' 1>" uedrJr i-i Der Ouerschniu dei Pnljii-alion-plauc v.e^i stuunföimig /Hei verschiedene Dicken au'. \"i einlaJiMen wird die für eine beistimmte WellenLin-je iiüi den gewünschten Winkel .ibgestimmte Sub lan/ ,:··, ^atiMi-ch ^Λ erteilten Unterpositionen durchboh'i hrteil' ivan den Ohjekiwelien der beiden Line:· itienuen n;.ch diesem Verfahren PoLmvUion-n Jit'.injjii, die ,iLiieiuander senkrecht sieben dann muß bei der Hologrammaufiiahme auch die Pnlans.'üui;.-.- -!ehtuiii; des Referun/strahles mit Hilfe einer l'ohirivri-.::i-.pl;iuc gedreht werden. Die PolarisationsrichiLiiu des Referen/strahles wird dabei mi geürelu. dal.'i ve !".iii den beiden Polansatiorsrichtungcn der Obi^ktwellen jeweüs einen Winkel um 45 bildet. Kr- ;eilt man den Objektwellen der beiden l'nterniengen ti.liiere η entgegi.ngeset/ie Pdlari-.aiiiinsriclitungen. dann '■ t für den Referen/slrahl keine Piilans.iiinnsplatte und damit keine Drehung s.-mer I'olarisaiion--.:bene ei forderlich. Als feste Substanzen, du- optische Aktivität /eigen und -ich zur Herstellung einer erimdunüs'jemaßen Polarisationsmaske eignen, seien eine Reihe optisch einachsiger Kristalle genannt, wie Zinnober. Natriumperjodat, Quarz. Kaliuminposul-ί it. und Natriumchlorat.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand der Fiiiuren naher erläutert werden. Fs /cigt

F i i. 1 eine Anordnung zum holografischen Speichern mit einer Polarisationsmaske.

Fig. 2 die Intraferenzstrukturcn von fünf Kugelwellenstrahlern mit und ohne Polarisationsmaske.

In F i g. 1 bedeutet 1 eine ebene, polarisierte kohärente Lichtwelle, die auf eine Polarisationsmaske auftrilft. Diese Polarisationsmaske weist an statistisch verteilten Rasterpositionen öffnungen 3 auf durch die ein Teil der Lichtwcllcl ohne Beeinflußung ihrer Polarisationsrichtung das Fliegenlinsenraster 4 erreicht. Der Tcii der Lichtwelle 1, der die optisch aktive Substanz der Polarisationsmaske 2 durchsetzt, erleidet eine Drehung seiner Polarisationsrichtung, wobei der Drehwinkel he, ko: niter Km; u ,.,_M,_o;llonal _/ur durchstrahlte:·: J.cke Ler o|,t s 'MivenSub-umzist. Das Riegenhnsenras^e 4. κ Η

,ir.=· Vielzahl äquidistani .!!geordneter Ku.JvvelLn-

der /ur holografischen Aufnahme ertordei licne Ke-

ierenzs'.rahl.

Dutch die new ah!;.¹ Anordnung ^uird erreicht, dal'· die Ge-amtl-.e'i Jer Loch;.: der Infoimationsma-ke in zwei e;ieichniäci;'i.:e I 'itermengen geteilt wird IXe Po!dr^aüo;>M,-!iU!;'g der Lichlweilen. welche die L."icher Jei .:ne:i i mcrmeng..· ireffen. sind gegenüber Jer P·*! ■•■-aliiM-.riciv.u'ig der 1 iehtudieri. welche die Lo-Iv..- J-' .i'ider.-n L'niermenge treffen, im I-'.ille der I ig i i..ii ¹M) geJrehi. W abk m .-.·■. «lag.'ien e'iieu Drehwm'.c' .on ^li'l . dann mui.! J-. ίο P^ia.ivaiu.nsncliiu;-!·! dt-. ke'Orenzstrahls 9 -o ee nchist werden. Jao er mit den beiden Polarisation-· nthmneen der Ob|ektwel!en leweils einen Wink.' von 45 bildet. Zu die-em Zweck wird in J.:; .Mi.ihieiigang Jes Referen/-i; aiii- 9 eine Pokin-. ; iion-.pl.itte gebracht.

In I-'iii.I ivt der L.ffekt der Polarisation-ma-k, am Be:-pie! von 5 in linearer Keile angeoiJneu 1 Kucelwellenstrahlern aufgezeiclmei. Darge-telk :-; die Verteilung der Lichtintensität im Ferr.feld. /' -.1 dabei ei::e intraferenzfunktion und ; eine normier..-Koordinate parallel zur Kette der Strahlungsquellen Die ausgezogene Linie («) in F i g. 2 bezieht sieh au;" den Fall, d.iLi .'.1Ie fünf Strahlungsquelle!! kohären· mit gleicher Polaiisaiionsrichtung abstrahlen. Die interferenzm.ixima haben hier die Höhe 5^; 25.

Die iiestrictielte Kurve (r>) z-igt 'lie Interferen/ strükiiir für den Fall, daß die Polarisatinnsrichtune der Ab?trahlang aus der /weiten und dritten Lichtquelle gegenüber der Polarisationsnchtung der Abstrahlung aus der ersten, vierten und fünften Lichtquelle um OO gedreht ist. Bei der strichpunktierten Interferenzstruktur (c) ist die Polarisationsrichtung der Abstrahlung aus der zweiten und dritten Lichtquelle gegenübc: der Polarisationsrichtung der Abt5 strahlung aus der ersten, vierten und fünften Lichtquelle um ISO gedreht. In beiden Fällen mit Polarisationsdrehung haben die Interferenzmaxima nicht mehr die Höhe 25. sondern nur noch die Hohe 2- · 3--- 13. Mit zunehmender Zahl von I.iclu- > quellen und statistischer Zuordnung der Polarisationsrichtung.cn wird der Charakter des Objektweilenfeldes immer ähnlicher dem eines diffusen Objektes.

Zur gesteuerten Drehung der Polarisationsebene können außer den erwähnten optisch zweiachsigen Kristallen auch Flüssigkeiten, die optische Aktiv itäi zeigen, sowie Materialien, die den FARADAY-Effckt oder magnetooptischen KF.RR-Effekt aufweisen, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. !. Verfahren /um holografischen Speichern von Informationen, wobei die /u speichernd ι Iiiiii:- maliitnen ra^terförniig m e;ner Inform;''>"nsmaskc angeordnet sind und mittels eine-· von Liner Vielzahl mi: kohärenten Lichtquellen ,κι gehenden Hcieiiclmingssirahle·. und eines Bc-/uüssirah!e-> holografisch aufgezeichnet werden. d a ι! u r c !ι »j e k e η ii / j i c h η e. t . ii;ili eine im Bcleuchl'.niLissü'ah'enLanL: anneh rächte Polari-..:- uoiwnaske d;e Gesamtheit der I !einquellen in mehrere. \ ιir-- lh.·-·.', e ie /¹AeI ülcich'.:ioi.ie l'nter nuncJM iini.rie:!:. wobei die Pciian-i'u^i^r^hiu;;;; der I iciKstrahiiiiie: a;:- der einen I ntermenüc mil .ie: P->!.ir:>ai:"'!^r:v:'v,uji^ der L:cht-ir.:hkin_ .nis der anderen 1 "ntermeniie einen Winkel einschlief.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 J .!durch ge- 2^ keiin/en-'iiiet. da!.' der von ucn beiden Pobn-jii'.'nsriehiu'ieen eingeschlossene Winkel zwischen M' und int· heilt und vorzugsweise 'Ό bcirä-:t.
3. ^; \.^ri.ihren nach Anspruch I. dadurch ge ke'-'Vei'-iinet. JaLi de; .or den Heiden IVl.ii:- saiion^riclmingen eincc-chlos-enc Winke! /\\\- sJien !TO iiiid !'Hl hegt und Vorzugs*e-se 1 Sc beträgt.
4. 4. \ c<1.iha-n nach den Ansprüchen I bis ?. dadurch ueken- .lehne!, daß cmc Piila.risalionsmaske · erweiidc! uird. ./Cren OuerschnUt stufenförmig zwei •tcrschiCi'e^iC I3.eken autw i>\.
5. 5 ^v erfaiircn nach Ar. prucli 4, dadurch üekeiiriz-eichnet. dai' eine Polansationsmaske \eruendel \Mid. du an statistisch \eriei!ten li,i--ie·- piisiti<inen iiuaiibohn ist.

   '■>. \eitahren nach den Ansprüchen 4 und 5. dai'ureh iiekeiin/eichnei. daß eine Polarisjt;.>nsnuiske verwendet wird, die aus optisch ak::\em Mateiial bestellt.