DE2355683C2

DE2355683C2 - Method for the holographic recording of information in the form of electrical signals

Info

Publication number: DE2355683C2
Application number: DE19732355683
Authority: DE
Inventors: Horst Dr. 8021 Neuried Kiemle; Dietlind 8033 Krailling Pekau; Hartwig 8156 Otterfing Rüll; Eckhard Dr. 8000 München Storck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-11-07
Filing date: 1973-11-07
Publication date: 1983-08-25
Also published as: JPS5080852A; GB1492584A; DE2355683A1; JPS5848905B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur holografischen Aufzeichnung von in Form elektrischer Signale vorliegenden Informationen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und nach Patent 23 16 120.The invention relates to a method for the holographic recording of signals in the form of electrical signals available information according to the preamble of claim 1 and according to patent 23 16 120.

Zum Auslesen der gespeicherten eindimensionalen Hologramme wird das Speichermedium an einer Referenzlichtquelle vorbeigeführt, die einen Lichtstrahl aus das Speichermedium richtet und wobei der Strahlquerschnitt gleich der Größe der einzelnen Hologramme ist. Der Lichtstrahl ist dabei senkrecht zur Bandvorschubrichtung über das Speichermedium zu führen, um so die diversen Hologrammspuren abzutasten. Überlappt dabei der Ausleselichtstrahl nicht genau das eindimensionale eingespeicherte Hologramm, so tritt ein deutlicher Signalschwund ein. der sowohl aiii einer durch Beugung bedingten Verbreitung des optisch rekonstruierten Signals beruht. Weiter führt dies dazu, daß weniger Energie für die auszulesende Information zur Verfügung steht.To read out the stored one-dimensional holograms, the storage medium is attached to a Reference light source passed, which directs a light beam from the storage medium and wherein the Beam cross section is equal to the size of the individual holograms. The light beam is perpendicular to the To guide the tape feed direction over the storage medium in order to scan the various hologram tracks. If the readout light beam does not exactly overlap the one-dimensional stored hologram, see above there is a significant loss of signal. who both aiii diffraction caused the diffraction of the optically reconstructed signal. This further leads to that less energy is available for the information to be read out.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. ein Verfahren zur holografischen Aufzeichnung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der die Ausleseungenauigkeit beseitigt wird, die Speicherdichte noch weiter erhöht werden kann und die Datenrate bei der Aufzeichnung und Wiedergabe beträchtlich erhöht wirdIt is the object of the present invention. a method for the holographic recording of the initially specified type with which the readout inaccuracy is eliminated, the storage density still can be further increased and the data rate in recording and reproduction is increased considerably will

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in the characterizing part of the claim solved.

Durch diese Lösung wird erreicht, daß die Brennlinien des Objekt-Strahlenbündels und des Referenzstrahles derart auf das Speichermedium treffen, daß die gattungsmäßigen Hologramme senkrecht zur Vorschubrichtung fourierinvariant sind, während sie in Vorschubrichtung quellpunktsymmetrisch sind, wobei mehrere Bits parallel zur Hologrammrichtung eingespeichert v/erden, und daß sich die Hologramme in Vorschubrichtung des Speichermediums teilweise überlappen.This solution ensures that the focal lines of the object beam and the reference beam hit the storage medium in such a way that the Generic holograms are Fourier invariant perpendicular to the feed direction, while they are in the feed direction are source point symmetrical, with several bits stored parallel to the hologram direction v / ground, and that the holograms partially overlap in the feed direction of the storage medium.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den großen Vorteil auf, daß die Speicherdichte erheblich erhöht werden kann, da senkrecht zur Vorschubrichtung parallel π Bits eingespeichert werden und zusätzlich in Vörschubrichtung des Speichcrrncdiurns einige wenige Hologramme überlagert werden.The method according to the invention has the great advantage that the storage density can be increased considerably, since π bits are stored in parallel perpendicular to the feed direction and a few holograms are also superimposed in the feed direction of the memory diameter.

Durch die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Anordnung der gattungsgemäßen Hologramme wird über die Breite des Speichermediums pro Längeneinheit weniger Raum für Sicherheitsabstände zwischen den Spureir benötigt.The arrangement of the generic holograms achieved by the method according to the invention there is less space for safety distances per unit length across the width of the storage medium needed between the spureir.

Die holografische Aufnahmegecmetrie ist also so zu wählen, daß die auf dem Speichermedium aufgezeichneten gattungsmäßigen Hologramme senkrecht zur Vorschubrichtung und in der Ebene des Speichermediums gegenüber unerwünschten Verschiebungen in der Speicherebene invariant sind, während in Vorschubrichtung einige wenige Hologramme, die gegenüber Translationen senkrecht zur Vorschubrichtung und senkrecht zur Speicherebene invariant sind, überlagert werden.The holographic recording symmetry is to be selected so that the recorded on the storage medium Generic holograms perpendicular to the feed direction and in the plane of the storage medium are invariant to undesired shifts in the storage level, while in the feed direction a few holograms that are opposite translations perpendicular to the feed direction and are invariant perpendicular to the storage plane, are superimposed.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Von den Figuren ze«gtThe invention is explained in more detail below with reference to the figures. The figures show

F i g. 1 in schematischer Darstellung, wie ein gattungsmäßiges Hologramm durch astigmatische Quellinien eines Objekt- und Referenzstrahlenbündels auf einem Speichermedium erzeugt wird, undF i g. 1 in a schematic representation, like a generic hologram through astigmatic source lines an object and reference beam is generated on a storage medium, and

Fig.2 und 3 eine Anordnung zur Erzeugung des in F i g. 1 dargestellten Hologramms, wobei F i g. 2 eine nur einen Objektstrahlengang zeigende Seitenansicht und Fig.3 eine sowohl den Objekt- als auch einen Referenzstrahlengpng zeigende Draufsicht der Anordnung zeigen.2 and 3 show an arrangement for generating the in F i g. 1 shown hologram, where F i g. 2 shows a side view showing only one object beam path and FIG. 3 is a plan view of the arrangement showing both the object and a reference beam contraction demonstrate.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Hologrammträger bezeichnet, beispielsweise ein lichtempfindliches Material, das sich in Pfeilrichtung in ^-Richtung bewegen kann und auf dem ein eindimensionales Hologramm 2 gespeichert werden soll. Mit 3 und 4 sind die astigmatischen Quellinien des Referenzstrahls bzw. des Objekt-Strahlenbündels bezeichnet. Sie sind quellensymmetrisch zum Hologramm angeordnet. Um also einerseits die angestrebte Invarianz gegenüber unerwünschten Translationen in y-Richtung zu erzielen, und andererseits die Vorteile eine quellsymmetrische Anordnung von Objekt- und Referenzquellpunkien beibehalten zu können, werden ein astigmatisches Objektstrahlenbündel und ein astigmatischer Referenzstrahl verwendet, wobei die vertikalen Brennlinien komplanar sind, so daß die gattungsmäßigen Hologramme in y-Richtung Fouricr-Invarianz-Eigenschaften haben. Die horizontalen Brennlinien 3 und 4 von Objektstrahlenbündel undIn Fig. 1, 1 denotes a hologram carrier, for example a light-sensitive material that can move in the direction of the arrow in the ^ direction and on which a one-dimensional hologram 2 is to be stored. With 3 and 4, the astigmatic source lines of the reference beam and the object beam are designated. They are arranged source-symmetrically to the hologram. So, on the one hand, to achieve the desired invariance against undesired translations in the y-direction and, on the other hand, to be able to maintain the advantages of a source-symmetrical arrangement of object and reference source points, an astigmatic object beam and an astigmatic reference beam are used, the vertical focal lines being coplanar, see above that the generic holograms have Fouricr invariance properties in the y direction. The horizontal focal lines 3 and 4 of the object beam and

Referenzstrahl werden spiegelsymmetrisch zur Hologrammebene 1 einjustiert.Reference beams are adjusted mirror-symmetrically to the hologram plane 1.

Führt nun das Speichermedium 1 eine kleine unerwünschte Bewegung in y-Richiung aus, so machen die rekonstruierten Bilder diese Bewegung aufgrund der Fourier-Eigenschaften in y-Richtung der aufgezeichneten Hologramme nicht mit.If the storage medium 1 now performs a small undesired movement in the y direction, do so the reconstructed images show this movement due to the Fourier properties in the y-direction of the recorded Holograms not with.

Um die Zahl der in Fahrtrichtung sequentiell überlagerten Hologramme niedrig zu halten und somit den Beugungswirkungsgrad zu optimieren, werden erfindungsgemäü die vertikalen Brennlinien komplanar in geringem Abstand von dem Speichermedium einjustiert.In order to keep the number of sequentially superimposed holograms low in the direction of travel and thus To optimize the diffraction efficiency, the vertical focal lines are coplanar according to the invention adjusted at a short distance from the storage medium.

Die astigmatischen Strahlengänge können z. B. durch zwei Zylinderlinsen 8, 9 bzw. 8', 9' erzeugt werden, deren Achsen senkrecht aufeinanderstellen, wie es den Fig.2 und 3 entnehmbar ist. Die Brennweiten dieser Linsen sowie der Absland Linse — Speichermedium wird so gewählt, daß die vertikalen Brennlinien, wie bereits beschrieben, in einer Ebene, vorzugsweise dicht vor dem Speichermedium 1 liegen, während die horizontalen Brennlinien spiegelsymmetrisch zur Hologrammebene einjustiert werden.The astigmatic beam paths can, for. B. by two cylindrical lenses 8, 9 and 8 ', 9' are generated, the axes of which are perpendicular to each other, as it is the Fig. 2 and 3 can be seen. The focal lengths of these Lenses as well as the Absland lens - storage medium is chosen so that the vertical focal lines, as already described, lie in one plane, preferably just in front of the storage medium 1, while the horizontal Focal lines can be adjusted mirror-symmetrically to the hologram plane.

In der in Fig.2 dargestellten Seitenansicht der Anordnung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens, die nur den Objektstrahlengang zeigt, ist mit 10 ein nichtmodulierter Laserstrahl gezeichnet, mit 15 ein passiver Strahlvervielfacher, beispielsweise ein Fiiegenlinsenraster, mit 16 eine sphärische Linse, mit 17 ein linearer Eingabewandler, mit 5 ein Demultiplexer, mit 6 zwei modulierte Lichtstrahlen, mit 7 eine weitere sphärische Linse, mit 8 eine vertikale und mit 9 eine horizontale Zylinderlinse zur Erzeugung von auseinandergezogenen Brennlinien und mit 11 Fotodetektoren.In the side view shown in Figure 2 of the arrangement for carrying out the proposed Method that only shows the object beam path, a non-modulated laser beam is shown with 10, with 15 a passive beam multiplier, for example a fly lens raster, with 16 a spherical lens, with 17 a linear input converter, with 5 a demultiplexer, with 6 two modulated light beams, with 7 another spherical lens, with 8 a vertical and with 9 a horizontal cylinder lens for generating expanded Focal lines and with 11 photo detectors.

In der F i g. 3 ist dieselbe Anordnung in Draufsicht dargestellt, aus der neben dem Objektstrahlengang auch der Referenzstrahlengang hervorgeht. Die im Objektstrahlengang angeordneten Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie in der F i g. 2 versehen. Aus der Fig.3 gehen zusätzlich hervor ein Strahlteiler 12. zwei Umlenkspiegel 13 und 14, eine vertikale Zylinderlinse 8' und eine horizontale Zylinderlinse 9'. Der Umlenkspiegel 13 lenkt das Objekt-Strahlenbündel OW und der Umlenkspiegel 14 den Referenzstrahl in Richtung Hologrammträger 1 um. Die Zylinderlinsen 8' und 9' sind im Referenzstrahl R Wangeordnet.In FIG. 3 shows the same arrangement in plan view, from which the reference beam path can be seen in addition to the object beam path. The components arranged in the object beam path have the same reference symbols as in FIG. 2 provided. 3 also shows a beam splitter 12, two deflecting mirrors 13 and 14, a vertical cylinder lens 8 'and a horizontal cylinder lens 9'. The deflecting mirror 13 deflects the object beam OW and the deflecting mirror 14 deflects the reference beam in the direction of the hologram carrier 1. The cylindrical lenses 8 'and 9' are arranged in the reference beam R Wange.

Um bei jeder Belichtung mehrere Bits parallel in jedes gattungsmäßige Hologramm aufzeichnen zu können, enthält der Objektstrahlengang einen eindimensionalen Eingabewandler 17. Ein solcher eindimensionaler Eingabewandler stellt eine elektrooptische Wandlereinheit dar, die aus einer linearen Anordnung von individuell ansteuerbaren Modulatoren besteht und die es gestattet, die Informationen in mehreren Nachrichtenkanälen unabhängig voneinander einem Laserstrahl aufzumodulieren.In order to record several bits in parallel in each generic hologram with each exposure can, the object beam path contains a one-dimensional input converter 17. Such a one-dimensional Input converter represents an electro-optical converter unit, which consists of a linear arrangement consists of individually controllable modulators and allows the information in several To modulate message channels to a laser beam independently of one another.

Die einzelnen individuell ansteuerbaren Modulatoren können akustooptische oder elektrooptische Modulatoren sein.The individual individually controllable modulators can be acousto-optical or electro-optical modulators be.

Um diese Modulatoren optisch getrennt anzusteuern, wird der ucr.prüngliche Laserstrahl durch einen passiven Strahlvervielfacher 15, der beispielweise ein lineares Fiiegeniinsenrasier sein kann, in cir. Bündel von Parallelstrahlen aufgespalten, die mit Hilfe einer sphärischen Linse 16 auf die einzelnen Modulatoren des linearen elektrooptischen Eingabewandlers 17 fokussiert we-den. Eine zweite sphärische Linse 7 formt die nunmehr zeitlich modulierten und dem linearen Eingabewandler 17 ausgehenden Wellenfronten zu Parallelsirahlen um. die dann durch zwei Zylinderlinsen 8, 9 zu den astigmatischen Objektwelhn transformiert werden.In order to control these modulators optically separately, the original laser beam is passed through a passive one Beam multiplier 15, for example a linear Fiiegeniinsenrasier can be, in cir. Bundle of Split parallel beams, which with the help of a spherical lens 16 on the individual modulators of the linear electro-optical input transducer 17 is focused. A second spherical lens 7 forms the now temporally modulated and the linear input transducer 17 outgoing wave fronts Parallelsirahlen around. which then transforms through two cylinder lenses 8, 9 to the astigmatic object world will.

Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren wird die Datenrate beim Aufzeichnen und Wiedergeben gegenüber dem im Hauptpatent angegebenen Verfahren aufgrund der möglichen Parallelspeicherung von η Bits um den Faktor η erhöht. Des weiteren werden die durch Führungsungenauigkeit auftretenden Schwierigkeiten beim Auslesen der gespeicherten Signale völlig unproblematisch.With the method proposed here, the data rate during recording and playback is increased by the factor η compared to the method specified in the main patent due to the possible parallel storage of η bits. Furthermore, the difficulties that arise when reading out the stored signals due to inaccuracy of guidance are completely unproblematic.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Claim:

Process for the holographic recording of information in the form of electrical signals, one with the electrical signal to be recorded pulse-modulated, coherent, astigmatic At least one reference wave on a movable photosensitive storage medium Sequence of partially overlapping in the feed direction of the storage medium and in the feed direction linearly extending holograms, which holograms in one direction Have translational invariance properties, but not perpendicular to this direction - to Patent 23 16 120 -, characterized in that

that a coherent beam (10) via a beam multiplier (15) into several partial beams is split and the resulting partial beam of rays via an optical system (16) at the location of respectively individual modulators of a linear eiekiroopi'ischcn input wall'ers (17) focused will,

that the resulting wave field from several modulated partial beams is first parallelized via a subsequent optical system (7, 8, 9) and then transformed into a single astigmatic object beam, the first focal line (4) of which is in one to the plane of the hologram carrier (1 ) extends parallel plane and perpendicular to the feed direction (y) of the hologram and whose second focal line is at a small distance from the Her plane of the hologram carrier in the feed direction, and

that a beam used as a reference beam via an optical system (8 ', 9') into a astigmatic bundle of rays is transformed, one focal line (3) of which is mirror-symmetrical to the first Is the focal line (4) of the object beam with respect to the plane of the hologram carrier and its the other focal line is coplanar with the second focal line of the object beam.

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