DE2128268A1

DE2128268A1 - Anordnung zum holografischen speichern von informationen

Info

Publication number: DE2128268A1
Application number: DE19712128268
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Phys Goldmann; Peter Dr Graf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-06-07
Filing date: 1971-06-07
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2128268C3; FR2140424A1; BE784530A; IT956027B; NL7207603A; LU65457A1; DE2128268B2; GB1336405A

Description

Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen, die aus einer Beleuchtungsquelle, einer Linsenoptik und einer InformatiortB-niaske besteht.

In der Datenverarbeitung entwickelt sich ein ständig steigender Bedarf an Großspeichern.. Infolge der hohen Dichte der im Querschnitt eines Lichtbündels unterzubringenden Informationen erscheinen optische Speicher besonders interessant.

Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die durch diese Lichtwelle transportierten Informationen holografisch speichern. 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.

Jederj bit entspricht ein Punkt auf einer Gegenstandsoberflache> dessGi». zugehöriges Interferenzfeld auf der ganzen Hologrammflache gleichmäßig gespeichert wird. Die Punkte werden dabei als Raster im Raum angeordnet. Wird so ein Punkteraster von der der Hologr-aauaflache abgewandten Seite kohärent beleuchtet, so werden die binären Zahlen parallel in das Hologramm eingeschrieben.

Für jedes bit der parallel auszulesenden Informationen ist nun ein eigener Potodetektor nötig. Bei begrenztem technischen Aufwand ist es ausgeschlossen, den gesamten Inhalt eines Großspeiche-rs parallel auszugeben. Man kann jedoch die Speicherfläche in kleine Uhterhplograimae einteilen, deren Kapazität

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einem parallel auslesbaren Bruchteil der Gesamtkapazitat ent-

•5 5 spricht und üblicherweise in der Größenordnung 1Cr bis 10 Mt liegt. Beim Lesen wird jeweils nur ein Unterhologramm rekonstruiert, indem es durch einen Wiedergabestrahl vom Querschnitt der Fläche eines Unterhologramms beleuchtet wird. Der Strahl wird dabei durch eine Ablenkeinheit über die Speicherfläche geführt.

Die Speicherkapazität ist das Produkt aus der Zahl der durch die Ablenkeinheit unterscheidbaren Strahlrichtungen - sie bestimmt die Zahl der Uhterhologramme - und der Kapazität eines Unter— hologramms.

Um eine holografische Speicherplatte mit Unterhologrammen belegen zu können, muß der Beleuchtungsstrahl jeweils auf den Ort der Speicherplatte gerichtet werden, an dem ein Unterhologramm eingeschrieben werden soll. Die Strahlführung erfolgt beispielsweise durch Verschieben der Linsenoptik in ihrer Ebene. (L.K. Anderson: High Capacity Holographie Memory 1969 Intermag Conference, Amsterdam). Die von der Praxis geforderten hohen Speicherdichten bedingen große Bildraumwinkel der Linsenoptik. Dem Öffnungsverhältnis und dem Bildkreisdurchmesser der Linsenoptik sind jedoch Grenzen gesetzt, die die Speicherkapazität der Hologrammplatte beschränken, so daß die erreichbare Gesaiatkapäzität mit einer derartigen An-

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Ordnung auf weniger als 10 bit beschränkt ist, da das Öffnungsverhältnis optischer Linsen bei großer Apertur nur mit großem Aufwand größer als 1:1 gemacht werden kann. Außerdem werden noch an die benötigten Linsen hinsichtlich der Korrektur der Linsenfehler hohe Anforderungen gestellt.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und billige Anordnung anzugeben, die es gestattet, zum Einschreiben von Informationen in einen holo-

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grafischen Speicher"eine möglichst große Anzahl von Beleuchtungsrichtungen zu erzeugen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwischen der Beleuchtungsquelle und der Linsenoptik ein kardanisch aufgehängter Drehspiegel angeordnet ist, der die erforderliche Vielzahl von Beleuchtungsstrahlrichtungen erzeugt.

Da das öffnungsverhältni-s und der Bildkieisdurchmesser einer optischen Linse durch Kosten und prinzipielle Gründe begrenzt sind, ist es wesentlich, die ganze Öffnung der Linsenoptik auszunützen. Daher ist vorzugsweise die Apertur des Drehopiegels so groß, daß die gesamte Öffnung der Linsen- ' " optik ausgeleuchtet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der beiden Figuren näher erläutert.

Es zeigen: .

Fig. 1 eine Anordnung mit einem Drehspiegel und einem verketteten Strahlengang und

Fig. 2 eine Anordnung mit einem Drehspiegel und einer einfachen Projektionslinse.

In Fig. 1 ist ein verketteter Strahlengang dargestellt, in den J der von einer Beleuchtungsquelle, beispielsweise einem Laser, kommende Lichtstrahl 1 durch den kardanisch aufgehängten Spiegel 5 geschwenkt werden kann. Der Spiegel steht in einem von der Linse 2 erzeugten Strahlenkegel. Das Objektiv 3 bildet den Spiegel in die Linsenoptik 4 ab.

Von 4 werden die in der Ebene von 3 liegenden Konvergenzpunkte des Beleuchtungsstrahles in die Ebene der holografischen Speicherplatte 8 abgebildet. Hit 6 ist die Informationsiaaske bezeichnet, mit 7 eine verschiebbare

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Blende und mit 9 der zur holografischen Aufnahme notwendige Referenzstrahl in zwei verschiedenen Positionen.

Mit einer derartigen Anordnung sind Speicherkapazitäten

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von 10 hit auf einer Hologrammplatte von 10 χ 10 cm Ausdehnung erreichbar. Die Speicherkapazität wird einerseits durch die Grenze des Öffnungsverhältnisses der Linsenoptik 4- und andererseits durch die Größe der Informationsmaske Deschränkt, die durch die mögliche Ausdehnung des "beim Auslesen "benutzten Fotodetektors gegeben ist. Die Apertur des Drehspiegels 5 hängt vom Abbildungsroaßstab des Objektivs 3 ab. Die linsen 2 und 3 sowie die Apertur des Drehspiegels 5 werden dabei so bemessen, daß der gesamte Querschnitt der Linsenoptik 4 ausgeleuchtet ist.

In Fig. 2 ist ein Strahlengang skizziert bei dem darauf verzichtet wird, das ganze von der lichtquelle 10 ausgehende Bündel zur Beleuchtung der Informationsmaske 6 auszunützen. Der Spiegel 5 erzeugt von der Lichtquelle 10, je nach Stellung, virtuelle Bilder_s deren Grenzlagen als 11 und 12 eingezeichnet sind. Die Linsenoptik 3 blendet aus der von der Lichtquelle 10 kommenden divergenten Lichtwelle jeveLls einem ihren Querschnitt entsprechenden !eil der gesamten Energie aus. Damit wird erreicht, daß das die Linsenoptik 3 verlassende Bündel einen besonders großen Konvergenzwinke1 erhält. Da beim Einschreiben von Informationen auf die bei Festwertspeichern verwendeten Fotomaterialien nur geringe Lichtenergien notwendig sinö, ist es ausreichend nur einen Teil der ganzen zur Verfügung stehenden Lichtenergie auszunützen. Da weiterhin bei dieser Strahlführung große Entfernungen zwischen Lichtquelle und Spiegel zulässig sind, kann die Vergrößerung

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der Linsenoptik 3 gegen 0 gehen. Damit wird das Öffnungsverhältnis der Linse optimal ausgenutzt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist die auf der holografischen Speicherplatte 8 erreichbare G-esamtkapazität
etwa uin den Faktor 15 höher als bei der aus der Literatur bekannten Ancsinung.

4 Patentansprüche
2 Piguren

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Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen, bestehend aus einer Beleuchtungsquelle, einer Linsenoptik und einer Informatioiismaske, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Beleuchtungsquelle und der Linoenoptik ein kardanisch aufgehängter Drehspiegel (5) angeordnet ist, der eine Vielzahl von Beleuchtungsstrahlrichtungen erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Apertur des Drehspiegels so groß ist, daß die gesamte Öffnung der Linsenoptik ausgeleuchtet ist.

3. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehspiegel (5) in dem von einer ersten Linse (2) erzeugten Strahlkegel so aufgehängt iot* da.ß eine sweite Linse (3) den Drehspiegel in eine dritte· Linse (4) abbildet, die wisasrum die in der Ebene der zweiten Linse (3) liegenden Konvergenzpunkte des Beleuchtungss-£rahles in die Ebene der holografischen Speicherplatte (8) abbildet.

4. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Drehspiegel (5) virtuelle Bilder (11, 12) der Lichtquelle erzeugt und eine Linsenoptik (3) aus den vom Drehspiegel kommenden divergenten Lichtwellen jeweils einem ihren Querschnitt entsprechenden Teil der gesamten Lichtenergie ausblendet, so daß das die Linsenoptik verlassende Lichtbündel einen besonders großen Konvergenzwinkel aufweist.

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