DE2315020A1

DE2315020A1 - Anordnung zum holografischen speichern von informationen

Info

Publication number: DE2315020A1
Application number: DE2315020A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Eschler; Gerd Dipl Phys Goldmann; Peter Dr Graf; Ulrich V Dr Hundelshausen; Horst Dr Kiemle; Manfred Dr Lang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-03-26
Filing date: 1973-03-26
Publication date: 1974-10-10
Also published as: NL7404004A; BE812839A; JPS503236A; LU69693A1; GB1467821A; FR2223788B1; US3990771A; FR2223788A1; IT1003897B

Description

Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen, bestehend aus einer Beleuchtungsquelle, einer Vielzahl von Lichtablenkern und einem Speichermedium, das die Informationen in Unterhclogrammen enthält, die vorzugsweise kreisförmig sind.

Die optische Speicherung ermöglicht Speicherdichten, die weit über» den mit bisher angewandten Speicherverfahren erreichten Dichten liegen. Besonders in der Datenverarbeitung entwickelt sich ein ständig steigender Bedarf an Großspeichern.

Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die durch diese Licirtwelle transportierten Informationen holografisch speichern. In diesen Fall läßt sich ,"teder Raunfrequenz, d.h. jedem Interferenzstreifensystem, eine Einheit binärer Information, ein bit, zuordnen.'Sein Vorhandensein entspricht der binären 1, sein Fehlen der binären O.

Mit Hologrammen können ohne Zuhilfenahme optischer Elemente an beliebige Orte im Raum Bilder projiziert werden. Darauf gründet sich die Möglichkeit, holografische Speicher mit nichtmechanischem, wahlfreiem Zugriff zu sehr großen Kapazitätsmengen zu bauen. Holografische Speicherung löst gleichzeitig die bei anderen optischen Speichern hoher Kapazität auftretenden, mechanisch-optischen Toleranzprobleme_; da die Datenausgabe durch Abfragen eines aui3erhalb des Hologramms liegenden relativ grob strukturierten Bildes erfolgt.

Jedem holografisch gespeicherten bit entspricht ein Punkt auf einer Gegenstandsobsrflache, dessen zugehöriges Interferenz-

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feld auf der ganzen Hologrammfläche gleichmäßig gespeichert wird. Die holografische Speicherung ist gegen Störungen weitgehend immun, da lokale Störungen auf dem Hologramm lediglich eine geringfügige Abnahme des Störabstandes verursachen. Die Punkte werden dabei als Raster im Raum angeordnet. Wird so ein Punkteraster von der der Hologrammoberfläche abgewandten Seite kohärent beleuchtet, so werden die binären Zahlen parallel in das Hologramm eingeschrieben.

Sollen die derart gespeicherten Informationen parallel ausgelesen werden, so ist für jedes bit ein eigener Fotodetektor nötig. Bei begrenztem technischem Aufwand ist es ausgeschlossen, den gesamten Inhalt eines Großspeichers parallel auszugeben. Man kann jedoch die Speicherfläche in kleine Unterhologramme einteilen, deren Kapazität einem parallel auslesbaren Bruchteil der Gesamtkapazität entspricht und üblicherweise in der Größenordnung 10 bis 10 bit liegt. 3eim Lesen wird jeweils nur ein Unterhologramm rekonstrxxiert, ' indem es durch einen Wiedergabestrahl vom Querschnitt der Fläche eines Unterhologramms beleuchtet wird. Der Strahl, wird dabei mit einer Ablenkeinheit über die Speicherfläche geführt.

Die Speicherkapazität ist das Produkt aus der Zahl der Unterholograinme - sie bestimmt die Zahl der durch die Ablenkeinheit unterscheidbaren Strahlrichtungen - und der Kapazität eines Unterholograms.

Da die Speicherdichte eines derartigen nichtmechanischen, holografischen Speichers auf einige 10 bit/mm beschränkt

10 ist, erfordert ein Großspeicher von etwa 10 bit eine

Speicherfläche von ca. 1 m". Außerdem erreichen die Ausmaße der erforderlichen Detektorinatrix die gleiche Größenordnung, was zu großen Schwierigkeiten in der optischen Strahlführung führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine VPA 9/712/2137 _408jU , _m'_3e ->

Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen der eingangs genannten Art anzugeben, mit der ohne Schwierigkeiten

Datenmengen von mehr als 1CK bit ausgelesen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Speichermediuni aus einer Vielzahl von Speichermoduln "besteht, und daß zwischen den Lichtablenkern und den Speichermoduln eine Vielzahl von Strahlteilern derart angeordnet sind, daß die die Strahlteileranordnung verlassenden Teillichtstrahlen gleichzeitig auf mehrere Speichermoduln auftreffen.

Vorteilhafterweise bestehen die Speichermoduln aus einem transparenten Körper, dessen dem einfallenden Lichtstrahl zugewandte Seite mit einer in Transmission wirkenden, festen oder auswechselbaren Speicherplatte versehen ist und dessen dem einfallenden Lichtstrahl abgewandte Seite mit einer Detektormatrix versehen ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung bestehen die Speicherraoduln aus einem transparenten Körper, dessen dem einfallenden Lichtstrahl abgewandte Seite mit einer in Reflexion wirkenden, festen oder auswechselbaren Speicherplatte versehen ist und dessen dem einfallenden Lichtstrahl zugewandte Seite mit einer Detektormatrix versehen ist.

Die Strahlteilerelemente bestehen vorzugsweise aus einem winkelförmigen, transparenten Körper mit einer oder mehreren lichtteilenden Flächen, die so angeordnet sind, daß ein eintretender Lichtstrahl derart in eine Vielzahl austretender Teillichtstrahlen aufgespalten wird, daß jeder der austretenden Teillichtstrahlen die gleiche Zahl von lichtteilenden Flächen passiert hat. Vorteilhafterweise sind die lichtteilenden Flächen so ausgestaltet, daß die reflektierten und transmittierten TeHLichtstrahlen gleiche Intensität aufweisen.

Besonders günstig ist es, wenn die lichtteilenden Flächen

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Vieliach-Punkthclorramme sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

Figur 1 einen Speichermodul,
Figur 2 ein Strahlteilerelement und

Figur 3 eine erfindungsgemäße Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus,daß die Kapazität einer holografischen Speichereinheit, bestehend aus einer Speicherplatte mit Flächenhologrammen und einer integrierten Detektormatrix, aus strahlen- und beugungstheoretisehen Gründen auf etwa 10 bit begrenzt ist.

In Figur 1 ist ein Speichermodul 1 dargestellt, dessen

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Speicherkapazität etwa 7 x 10 bit beträgt, und der aus eJnem Glasträger 4 von etwa 60 χ 60 χ 35 mm besteht, der auf einer Breitseite eine integrierte Halbleiter-Detektormatrix 3 mit beispielsweise 32 χ 36 Elementen trägt, und auf der anderen Seite eine Speicherplatte 2 mit beispielsweise 256 χ 256 Unterhologrammen.

Ein geeignetes Strahlteilerelement 22 für den Einsatz im erfindungsgemäßen Großspeicher ist in Figur 2 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Speicherelement aus einem winkelförmigen Glaskörper, der mit drei lichtteilenden Flächen 8 versehen ist. Diese Flächen sind derart angeordnet, daß ein in den winkelförmigen Körper 2 eintretender Lichtstrahl Ί0 derart an den einzelnen lichtteilenden Flächen 8 aufgespalten wird, daß vier Teillichtstrahlen 11, 12, 13 und 14 austreten. Die Strahlteileranordnung ist so aufgebaut, daß jeder Teillichtstrahl die gleiche Anzahl von Reflexionen und Transmissionen an den

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lichtteilenden Flächen 8 erfährt. Die lichtteilenden Flächen 8 sind so ausgeführt, daß durchtretender und reflektierter Teilstrahl gleich intensiv sind. Daher haben alle Teillichtstrahlen die gleiche Intensität.

Figur 3 zeigt eine schematische Anordnung des Holografiespeichers unter Einsatz der Speicherraoduln unl der in Figur 2 dargestellten Strahlteilerelemente. Mit 7 ist dabei ein allen Moduln 1 gemeinsamer Laser bezeichnet, mit 6 eine Aufveitungsoptik, mit23 und24 zwei Lichtablenker mit der zugehörigen Ansteuerelektronik 5 und mit 10 der Ausleselichtstrahl. Die Speichermoduln 1 sind bausteinartig sowohl in der Zeichenebene als auch senkrecht dazu aneinandergefügt. Die Strahlteilereleraente22, von denen in diesem Ausführungsbeispiel nur zwei dargestellt sind, vervierfachen jeweils den Lichtstrahl, An den freien Enden der Strahlteilerelemente sitzen die Speichermoduln 1. Bei jedem Auslesevo^gang wird gleichzeitig in allen Speichermoduln je ein Unterhologramm ausgelesen.

Der- Zugriff zur gesamten Information ist wahlfrei. Die Zugriff szeit wird durch die auf den Detektorelementen eintreffende Lichtleistung bestimmt und hängt damit von der Kapazität des Speichers ab.

Da der Auslesestrahl 10 beim Durchtritt durch ein Hologramm nur geringfügig gedämpft wird, ist es möglich, ihn zum Lesen eines zweiten Hologramms zu verwenden. In diesem Fall werden mehrere Speichernoduln hintereinander angeordnet und mit dem gleichen Lesestrahl ausgelesen. Durch die Energieabnähme des LeseStrahls ergibt sich dabei jedoch eine Verlängerung der Zugriffszeit.

Eine Verkürzung der Zugriffszeit läßt sich dadurch erzielen, daß zur Strahlvervielfachung anstatt passiver Bauelemente

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aktive Strahlteiler eingesetzt werden, da dann die gesante zur V>rfü>ung· stehende Lichtleistung auf das gewünschte Unter ho logramm gelenkt v/erden kann und praktisch keine Lichtenergie verloren geht.

6 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen, bestehend aus einer Beleuchtungsquelle, einer Vielzahl von Lichtablenkern und einem Speichermedium, das die Informationen vorzugsweise in Form kreisförmiger Unterhologramme enthält, dadurch gekennzeichnet , daß das Speichermedium aus einer Vielzahl von Speichernoduln besteht und daß zwischen den Lichtablenkern und den Speichermoduln eine Vielzahl von Strahlteilern derart angeordnet sind, daß die die Strahlteiler verlassenden Teillichtstrahlen gleichzeitig auf mehrere Speichermoduln auftreffen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichermoduln aus einem transparenten Körper bestehen, dessen dem einfallenden Lichtstrahl zugewandte Seite mit einer in Transmission wirkenden, festen oder auswechselbaren Speicherplatte versehen ist und dessen dem einfallenden Lichtstrahl abgewandte Seite mit einer Detektormatrix versehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichermoduln aus einem transparenten Körper bestehen, dessen dem einfallenden Lichtstrahl abgewandte Seite mit einer in Reflexion wirkenden, festen oder auswechselbaren Speicherplatte versehen ist und dessen dem einfallenden Lichtstrahl zugewandte Seite mit einer Detektormatrix versehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilereleraente aus einem winkelförmigen, transparenten Körper mit einer oder mehreren lichtteilenden Flächen bestehen, die so angeordnet sind, daß ein eintretender Lichtstrahl in eine Vielzahl austretender Teillichtstrahlen derart aufgespalten ν,-ird, daß jeder der aus-

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tretenden Teillichtstrahlen die gleiche Zahl von lichtteilenden Flächen passiert hat.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net , daß die lichtteilenden Flächen so ausgestaltet sind, daß die reflektierten und transmittierten Teillichtstrahlen gleiche intensität aufweisen.

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6. Anordnung nach Anspruch 4_} dadurch gekennzeich net , daß die lichtteilenden Flächen Vielfach-Punkthologramme sind.

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