DE60218904T2 - Mehrkanaliges paralleles aufzeichnen und auslesen für photonische speicher mit hyperbreitem bandpass - Google Patents

Mehrkanaliges paralleles aufzeichnen und auslesen für photonische speicher mit hyperbreitem bandpass Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein photonische Datenspeichereinrichtungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen parallel aufzeichnenden und auslesenden photonischen Datenspeicher.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Aufgrund des ständig wachsenden Bedarfs an Datenspeicherung besteht ein starkes Interesse an Hochleistungs-Datenspeichersystemen mit schnellem Datenzugriff. Die Grenzen der Speicherdichte von herkömmlichen magnetischen Speichereinrichtungen haben zu intensiven Forschungen auf dem Gebiet der optischen Speicher geführt. Es wurden holographische Speicher vorgeschlagen, um die optische Platte (CD-ROMs und DVDs) als digitales Hochleistungs-Speichermedium abzulösen. Die hohe Dichte und Geschwindigkeit eines holographischen Speichers ist eine Folge der Verwendung von dreidimensionaler Lichtmodulation des Aufzeichnungsmaterials und der Fähigkeit, jeweils eine ganze Datenseite auf einmal zu lesen. Die grundsätzlichen Vorteile eines holographischen Speichers sind die höhere Informationsdichte, ein schneller wahlfreier Zugriff und eine hohe Informationsübertragungsrate.
  • Bei der Hologrammaufnahme wird ein Lichtstrahl aus einer kohärenten monochromen Quelle (z.B. einem Laser) in einen Bezugsstrahl und einen Objektstrahl aufgeteilt. Der Objektstrahl geht durch einen räumlichen Lichtmodulator (SLM) und dann in ein Speichermedium. Der SLM bildet eine Matrix von Zellen, die Lichtintensität mit Graustufen modulieren. Der SLM bildet eine Matrix aus Blenden, die eine Seite aus binären oder Graustufendaten darstellt. Der Objektstrahl geht durch den SLM, der so wirkt, dass er den Objektstrahl moduliert, wobei binäre Informationen auf dem SLM dargestellt werden. Der modulierte Objektstrahl wird nach einer geeigneten Strahlbearbeitung auf einen Punkt gerichtet, wo er den Bezugsstrahl kreuzt, nachdem er von einem Adressierungsmechanismus geleitet wurde. Es wird auch in Betracht gezogen, dass für die Multispektralholographie das Multispektralhologramm mit mehr als einer Wellenlänge von verschiedenen Lasern oder von dem gleichen Mehrlinienlaser gleichzeitig aufgezeichnet werden kann. Anders ausgedrückt, das Aufzeichnen kann mit verschiedenen Wellenlängen in dem holographischen Multiplexverfahren durchgeführt werden.
  • Ein optisches System aus Linsen und Spiegeln wird verwendet, um den optischen Strahl, der mit dem Datenpaket kodiert ist, auf den speziellen adressierten Bereich des Speichermediums zu richten. Eine optimale Nutzung der Kapazität eines tiefen Speichermediums wird durch ein Raum- und Winkelmultiplexing verwirklicht, das durch Hinzufügen von Frequenzpolarisierung, Phasenmultiplexing usw. verstärkt werden kann. Beim räumlichen Multiplexing wird ein Satz aus Paketen in dem Speichermedium gespeichert und durch Variieren der Strahlrichtung in den X- und Y-Achsen einer Ebene zu einer Ebene aus einer Gruppe von räumlich getrennten und regelmäßig angeordneten Sub-Hologrammen geformt. Jedes Sub-Hologramm wird an einem Punkt im Speichermedium gebildet, wobei die rechtlinigen Koordinaten die jeweilige Paketadresse darstellen wie sie im Speichermedium aufgezeichnet ist. Beim Winkelmultiplexing wird das Aufzeichnen dadurch durchgeführt, dass die X- und Y-Koordinaten behalten werden, während der Bestrahlungswinkel des Bezugsstrahls im Speichermedium geändert wird. Durch wiederholtes Inkrementieren des Bestrahlungswinkels wird eine Vielzahl von Informationspaketen als Gruppe von Sub-Hologrammen am gleichen X, Y-Ort im Raum aufgezeichnet.
  • Ein Volumen(Tiefen)-Hologramm erfordert ein dickes Speichermedium, das aus einem Material besteht, das für eine räumliche Verteilung von Lichtenergie, die durch Interferenz eines kohärenten Objektlichtstrahls und eines kohärenten Bezugslichtstrahls erzeugt wird, empfindlich ist. Ein Hologramm kann in einem Medium als Absorptions- oder Phasenvariation oder beides aufgezeichnet werden. Das Speichermaterial reagiert auf Lichteinfallsmuster, die eine Änderung seiner optischen Eigenschaften bewirken. In einem Volumenhologramm kann eine große Zahl von Datenpaketen übereinander gelegt werden, so dass jedes Datenpaket ohne Verzerrung rekonstruiert werden kann. Ein Volumen(Tiefen)-Hologramm kann als Überlagerung von dreidimensionalen Gittern betrachtet werden, die in der Tiefe des lichtempfindlichen Materials aufgezeichnet sind, wobei jedes die Bragg-Regel erfüllt (d.h. ein Volumenphasengitter). Die Gitterstrukturen in einem Volumenhologramm erzeugen Brechungs- und/oder Absorptionsänderungen.
  • Obwohl holographische Speichersysteme die CD- und DVD-Systeme bisher noch nicht ersetzt haben, werden sie ständig weiterentwickelt, wodurch das Potential der Speicherkapazität von holographischen Speichern weiter verbessert wird. Dies schließt die Anwendung verschiedener Multiplexingtechniken ein, wie Winkel-, Wellenlängen-, Phasen-Code-, Fraktal-, Peristrophie- und Verschiebungstechniken. Bisher haben sich Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen in sehr stark gemultiplexten Volumenholographieelementen und für deren Auslesung jedoch noch nicht zufrieden stellend im Hinblick auf Durchsatz, Übersprechstörung und Leistung erwiesen.
  • Derzeit wird das Beschreiben und Lesen des holographischen Speichers jeweils immer nur an einem Punkt der Aufzeichnungsplatte (d.h. hintereinander) durchgeführt. Für schnelle Aufzeichnungs- und Ausleseverfahren wird eine parallele Aufzeichnung und Auslesung an mehreren Punkten (z.B. an einer Punktematrix) vorgesehen.
  • Das Dokument WO-A-0075698 offenbart eine holographische Anzeige mit einer Matrix aus Anzeigen und einer Matrix aus Mikrolinsen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Um ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, wird nun auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen. Diese Zeichnung sollte nicht als Beschränkung der vorliegenden Erfindung aufgefasst werden, sondern soll nur ein Beispiel darstellen.
  • 1 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur Bereitstellung von aufgeweiteten Strahlen für ein Aufzeichnungssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur gleichzeitigen Aufzeichnung von mehreren Interferenzmustern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer Einrichtung zur gleichzeitigen Auslesung von mehreren Interferenzmustern.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Aufzeichnungssystem der vorliegenden Erfindung schließt einen Laser, eine Speicherschicht, eine Matrix aus SLMs und eine Matrix aus Fokussierlinsen ein. Ein Lesesystem, das so aufgebaut ist, dass es durch Emittieren eines Lese-(d.h. Bezugs-)Strahls auf den Speicher Daten aus dem beugungsoptischen Speicher auslesen kann, schließt den beugungsoptischen Speicher und eine Matrix aus CCDs ein. In dem beugungsoptischen Speicher sind Informationen hinterlegt, die an einer Vielzahl von Punkten des Speichers angeordnet sind. In einem Winkel ist eine Vielzahl von Informationspaketen auf einer Punktematrix in dem beugungsoptischen Speicher ausgebildet. In einem anderen Winkel ist eine andere Vielzahl von Paketen auf einer anderen Punktematrix des Speichers ausgebildet. Die vorliegende Erfindung führt die Verwendung einer SLM-Matrix in einem Aufzeichnungssystem und einer CCD-Matrix in einem Auslesesystem ein, um Informationen auf einer Punktematrix bzw. einer Aufzeichnungsplatte gleichzeitig aufzuzeichnen und auszulesen. Ferner nutzt die vorliegende Erfindung einen großen kollimierten Objektstrahl und einen großen Bezugsstrahl in dem Aufzeichnungssystem, der die Punktematrix der Aufzeichnungsplatte (d.h. des beugungsoptischen Speichers) abdecken kann. In dem Auslesesystem wird ein großer Lesestrahl (z.B. ein Bezugsstrahl) zum Lesen der Informationen aus der Punktematrix der Aufzeichnungsplatte verwendet.
  • Weitere Vorteile und neue Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus dieser Offenbarung, einschließlich der folgenden ausführlichen Beschreibung, ebenso wie durch die Praxis der Erfindung. Obwohl die Beschreibung nachstehend mit Bezug auf Ausführungsbeispiele erklärt ist, soll diese Beschreibung nicht als Beschränkung aufgefasst werden. Der Fachmann mit Zugang zu den hierin angegebenen Lehren wird zusätzliche Implementierungen, Modifizierungen und Ausführungsformen ebenso wie andere Anwendungsgebiete erkennen, die im Bereich der Erfindung liegen, wie er hierin offenbart und beansprucht ist, und für die die Erfindung von erheblichem Nutzen sein kann.
  • Speicherungs-/Aufzeichnungsphase
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 100 zur Aufzeichnung von mehreren Interferenzmustern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das System 100 schließt einen Laser 101, einen Strahlteiler 102, einen Aufweiter für einen kollimierten Strahl bzw. einen Parallelbündelaufweiter 103 und einen Bezugs-Parallelbündelaufweiter 104 ein. In einer Aufzeichnungsphase liefert der Laser 101 einen Laserstrahl 105 (d.h. einen kohärenten Lichtstrahl) zum Strahlteilersystem 102. Der Laser 101 kann ein YAG-Doppellaser (d.h. ein Festzustandslaser) sein, wobei ein Stab aus YAG-Material Laserlicht im Infrarot zum Laser emittiert. Der Laserstrahl 105, der aus dem Laser 101 austritt, wird in einen Bezugsstrahl 110 und einen Objektstrahl 115 aufgeteilt.
  • Der Parallelbündelaufweiter 103 weitet den Objektstrahl 115 auf und erzeugt einen aufgeweiteten Objektstrahl 125. Der aufgeweitete Objektstrahl 125 wird so aufgeweitet, dass er auf die SLM-Matrix passt. Der Bezugsstrahlaufweiter 104 weitet den Bezugsstrahl 110 auf und erzeugt einen aufgeweiteten Bezugsstrahl 120. Der aufgeweitete Objektstrahl 125 geht durch eine Matrix aus SLMs (d.h. Anzeigen) hindurch, die dazu dient, den aufgeweiteten Objektstrahl 125 so zu modulieren, dass eine Vielzahl von Objektstrahlen erzeugt wird, die binäre Informationen tragen. In einer Ausführungsform entspricht die Zahl der SLMs in der SLM-Matrix der Zahl der Objektstrahlen, die auch der Zahl der Matrixpunkte auf der Aufzeichnungsplatte entspricht (siehe 2). Der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 wird so aufgeweitet, dass er auf die Punktematrix der Aufzeichnungsplatte passt.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines Systems 200 zur Aufzeichnung von mehreren Interferenzmustern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 200 schließt eine Matrix aus SLMs 201, eine Matrix aus Fokussierlinsen 202 und eine Aufzeichnungsplatte 205 ein. Wie oben angegeben, geht der aufgeweitete Objektstrahl 125 durch die Matrix aus SLMs 201 hindurch und erzeugt eine Matrix aus Objektstrahlen 203. Die Matrix aus Fokussierlinsen 202 fokussiert die entsprechende Matrix aus Objektstrahlen 203 auf die Punktematrix auf der Aufzeichnungsplatte 205. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 interferiert mit der Matrix aus Objektstrahlen 203, wodurch die Interferenzmuster gebildet werden, die aufgrund der Störung des Brechungsindex in der Punktematrix auf dem Aufzeichnungsmedium gespeichert werden. Somit werden auf der Punktematrix Hologramme in einem eindeutigen Winkel des aufgeweiteten Bezugsstrahls gespeichert. Die Trennung zwischen den verschiedenen Hologrammen, die in dem gleichen Volumen gespeichert sind, beruht auf der kohärenten Beschaffenheit des Hologramms, wodurch dessen Wiederauffinden in Phase mit dem Volumen nur für einen definierten Winkelwert möglich ist.
  • Es wird in Betracht gezogen, dass die Speichereinrichtung 205 eine Vielzahl von Zellen aufweist, um die aufgezeichneten Informationen zu halten. Die Speichereinrichtung 205 ist eine holographische Speichereinrichtung, die Informationen enthält, die während einer Phase der Informationsspeicherung gespeichert werden. Die Speichereinrichtung 205 ist in der Regel ein dreidimensionaler Körper, der aus einem Material besteht, das für eine räumliche Verteilung der Lichtenergie, die durch Interferenz der Matrix aus Objektstrahlen 203 und des aufgeweiteten Bezugslichtstrahls 120 erzeugt wird, empfindlich ist. Hologramme können im Medium 205 als Variation von Absorption oder Phase oder beidem aufgezeichnet werden. Das Speichermaterial reagiert auf Muster aus einfallendem Licht, was eine Änderung seiner optischen Eigenschaften bewirkt. In einem Volumen-(Tiefen-)Hologramm kann eine große Zahl von Datenpaketen übereinander gelegt werden, so dass jedes Datenpaket ohne Verzerrung rekonstruiert werden kann. Das Volumenhologramm kann als Überlagerung von dreidimensionalen Gittern, die in der Tiefe der Schicht des Aufzeichnungsmaterials aufgezeichnet sind und die jeweils die Bragg-Regel erfüllen (d.h. ein Volumenphasengitter), angesehen werden. Die Gitterstrukturen in einem Volumenhologramm erzeugen Änderungen der Brechung und/oder der Absorption. Jeder von der Vielzahl von Punkten der Punktematrix ist durch seine rechtlinigen Koordinaten (X, Y) definiert. Ein Bilderzeugungssystem (nicht dargestellt) reduziert die Matrix aus Objektstrahlen 203 auf eine Vielzahl von Sub-Hologrammen, von denen jedes eine minimale Größe an einem der X, Y-Punkte der Punktematrix hat. Ein Punkt im physischen Raum, definiert durch seine rechtlinigen Koordinaten, enthält eine Vielzahl von Paketen.
  • In einer Ausführungsform ist die Speichereinrichtung 205 aus organischem Material aufgebaut, wie einem Polypeptidmaterial, und entsprechend den Verfahren gefertigt, die in der mit-anhängigen Patentanmeldung mit dem Titel „Photonics Data Storage System Using a Polypeptide Material and Method for Making Same", Serial Nr. PCT/FR01/02386, beschrieben sind, die durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist.
  • Eine Anzeige in der Matrix aus Anzeigen 201 kann jede Einrichtung zum Anzeigen von Datenpaketen in einem System sein, wie Raumlichtmodulatoren (SLMs) oder Flüssigkristall-Lichtventile (LCLVs). Die Vielzahl von Bits, die auf dem Anzeigebildschirm der Anzeige dargestellt wird, wird als zweidimensionales Muster aus transparenten und opaken Pixeln (d.h. ein Datenpaket) dargestellt. Das angezeigte Datenpaket wird von irgendeiner Quelle, wie einem Computerprogramm, dem Internet usw. abgeleitet. In einer Internetspeicheranwendung können die angezeigten Pakete ähnlich wie die Pakete im Internet formatiert werden.
  • Wenn die Matrix aus Objektstrahlen 203 durch die Matrix aus Anzeigen 201 hindurchgeht, wirkt die Anzeige so, dass sie die Matrix aus Objektstrahlen 203 mit den binären Informationen moduliert. Die Matrix aus Objektstrahlen 203 wird dann auf eine definierte Punktematrix auf dem Aufzeichnungsmedium 205 gerichtet, wo diese Objektstrahlen den aufgeweiteten Bezugsstrahl 120 schneiden, um eine Vielzahl von Interferenzmustern zu erzeugen, die mit Datenpaketen beladen sind. Die Matrix aus Linsen 202 kann verwendet werden, um die modulierte Matrix aus Objektstrahlen 203 zu konvergieren und die Strahlen auf das Aufzeichnungsmedium 205 zu fokussieren. Anders ausgedrückt werden die modulierten Objektstrahlen mittels der Linsen in der Matrix aus Linsen 202 reduziert, so dass die Punktematrix aus der Konvergenz der modulierten Objektstrahlen etwas jenseits des Aufzeichnungsmediums 205 liegt. Der aufgeweitete Objektstrahl 120 wird anhand eines Winkelmultiplexverfahrens in unterschiedlichen Winkeln positioniert, so dass eine Vielzahl von Datenpaketen an der Punktematrix des Aufzeichnungsmediums 205 aufgezeichnet wird.
  • Wie oben angegeben, schließt das Aufzeichnungssystem 100 den aufgeweiteten Bezugsstrahl 120, die Matrix aus Objektstrahlen 203 und das Aufzeichnungsmedium 205 ein. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 und die Objektstrahlen in der Matrix aus Objektstrahlen 203 schneiden einander, wodurch Muster gebildet werden, die in einer Matrix aus X, Y-Orten auf dem Aufzeichnungsmedium 205 aufgezeichnet werden. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 wird nacheinander winkelmäßig modifiziert, so dass andere Daten auf einer anderen Punktematrix mit anderen Winkeln auf dem Aufzeichnungsmedium 205 aufgezeichnet werden können. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 wird auch räumlich verändert, so dass Daten auf einer anderen Punktematrix des Aufzeichnungsmediums 101 aufgezeichnet werden können. Dies ist das räumliche Multiplexen, das hintereinander durch Ändern der rechtlinigen Koordinaten durchgeführt wird. Winkelmultiplexing wird durch Variieren des Winkels des aufgeweiteten Bezugsstrahls 120 in Bezug auf die Oberflächenebene des Aufzeichnungsmediums 205 durchgeführt. Anders ausgedrückt – Winkelmultiplexing wird hintereinander durch Ändern des Winkels des aufgeweiteten Bezugsstrahls 120 durchgeführt. Mehrere Informationspakete werden im Speichermedium 205 als Matrix aus Beugungsmustern (z.B. Matrix aus Sub-Hologrammen) für jeden ausgewählten Winkel und jeden ausgewählten Ort im Raum aufgezeichnet. Räumliches Multiplexing wird durch Verschieben des aufge weiteten Bezugsstrahls 120 in Bezug auf die Oberfläche des Speichermediums 205 erreicht, so dass eine Punktematrix an einen anderen Ort im Raum verschoben wird. Eine Matrix aus Datenpaketen kann durch Beleuchten des aufgezeichneten Matrix aus Datenpaketen im gleichen Winkel und am gleichen Ort im Raum mit dem Bezugsstrahl 120 rekonstruiert werden. Der Abschnitt des aufgeweiteten Bezugsstrahls 120, der durch das Speichermediummaterial gebeugt wird, bildet die Rekonstruktion, die in der Regel durch eine Detektoranordnung erfasst wird. Das Speichermedium 205 kann mechanisch verschoben werden, um Datenpakete in einer anderen Punktematrix durch ihre Koordinaten (X, Y) zu speichern.
  • Das Speichermedium 205 ist in Matrizen angeordnet. Jeder der Vielzahl von Punkten auf der Matrix ist durch die Signale seiner rechtlinigen Koordinaten definiert, die an der Aufzeichnung eines Beugungsmusters (d.h. eines Hologramms) in einem Speichermedium unter Anwendung von Winkel- und Raummultiplexing beteiligt sind. Verschiedene Beugungs-Aufzeichnungsverfahren wurden in der Technik entwickelt, und weitere Einzelheiten finden sich in dem Buch Holographic Data Storage von H. J. Coufal, D Psaltis und G. T. Sincerbox (Springer 2000). Es wird in Betracht gezogen, dass eine Speichermatrix aus Beugungsmustern in manchen Fällen auch anhand von anderen Techniken als die Interferenz eines Bezugs- und eines Objektstrahls implementiert werden kann, beispielsweise anhand eines e-Strahl- und eines Mikrolithographieverfahrens zum Ätzen von Materialien, um Beugungsstrukturen zu erzeugen.
  • Lesephase
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer nicht beanspruchten Einrichtung zum gleichzeitigen Lesen von mehreren Interferenzmustern.
  • Die Leseeinrichtung 300 schließt den Laser 101, die Speichereinrichtung (d.h. das Aufzeichnungsmedium) 205 und eine Matrix aus Sensoreinrichtungen (z.B. CCD-Kameras) 305 ein. Jede Sensoreinrichtung kann ein Festzustands-Chip sein, der durch Mikrolithographie hergestellt wird und mikromechanische Elektronik und Photonik einschließt.
  • Das Wiederauffinden der aufgezeichneten/gespeicherten Informationen in dem Aufzeichnungsmedium 205 erfordert die Verwendung eines Bezugsstrahls (d.h. eines Lesestrahls), dessen Eigenschaften denen entspricht, die zum Beschreiben und Speichern verwendet wurden. Der Bezugsstrahl schließt eine Beugung aufgrund einer Störung der Brechungsindexmodulierung entsprechend den Eigenschaften der Aufzeichnungsstrahlen ein, wodurch ein datenbeladener modulierter Strahl erzeugt wird. Die Lesewinkelwerte beim Lesevorgang sind denen des Schreibvorgangs insofern ähnlich, als sie beide die gleichen Prinzipien und Knotenpunkte verwendet. Der Lesevorgang kann mit einem höheren Grad an Toleranz als der Schreibvorgang durchgeführt werden. Jedoch darf die Laserquelle, die zum Lesen verwendet wird, nicht so stark sein wie die Laserquelle, die zum Schreiben verwendet wird.
  • Der Bezugsstrahl wird so positioniert, dass er eine Vielzahl von Datenpaketen, die in einer definierten Matrix aus Punkten (XM, YN, wobei M und N positive ganze Zahlen sind) im beschriebenen Medium 205 trifft. Der Lesevorgang ähnelt dem Schreibvorgang im Hinblick auf die adressierenden Winkelwerte. Jedoch kann der Lesevorgang mit einem höheren Grad an Toleranz durchgeführt werden als der Schreibvorgang. Es ist möglich, eine sehr kompakte Laserquelle vom Festzustandstyp für den Lesevorgang zu verwenden, da die Laserleistung, die zum Lesen erforderlich ist, viel niedriger ist als die zum Aufzeichnen.
  • Datenpakete werden durch Beleuchten des Orts im Raum, wo die Datenpakete aufgezeichnet wurden, im gleichen Winkel und am gleichen Ort, wo die Datenpakete aufgezeichnet wurden, durch den aufgeweiteten Lesestrahl 301 (d.h. Bezugsstrahl) rekonstruiert. Der aufgeweitete Lesestrahl 301 kann der gleiche sein wie der aufgeweitete Bezugsstrahl 120 wie in 1 dargestellt. Es wird in Betracht gezogen, dass die Datenpakete im Aufzeichnungsschritt gleichzeitig auf einer Matrix aus Punkten auf der Aufzeichnungsplatte 205 aufgezeichnet werden. Der Abschnitt des aufgeweiteten Lese strahls 301, der von der Beugungs-Speichermatrix gebeugt wird, bildet die Rekonstruktion, die in der Regel von der CCD-Matrix erfasst wird.
  • Die Leseeinrichtung 300 kann auch dynamische Einrichtungen (d.h. Aktoren, Mikrospiegel usw.) einschließen, die den aufgeweiteten Lesestrahl 301, der vom Laser 101 erzeugt wird, an eine Position und in einem Winkel auf die Punktematrix der Aufzeichnungsplatte 205 richten. Ein (nicht dargestellter) Computer kann verwendet werden, um die dynamischen Einrichtungen zu steuern.
  • Jede der Sensoreinrichtungen in der Matrix aus Sensoreinrichtungen 305 kann ein Sensor sein, der die Bilder von einer Matrix aus Ausgangsstrahlen 302 abfühlen kann. Die Sensoreinrichtung kann aus aktiven CCD- oder CMOS-(integrierten Halbleiterschaltkreis-)Pixelsensoren (APS) bestehen. In einer Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung eine ladungsgekoppelte Diode.
  • Die Matrix aus Ausgangsstrahlen 302, die eine Vielzahl von Daten/Informationen tragenden Ausgangsseiten in der Speichereinrichtung enthält, wird durch den aufgeweiteten Lesestrahl 302 erzeugt. Die Vielzahl von Datenpaketen von der Punktematrix in dem Aufzeichnungsmedium 205 werden gleichzeitig durch Beleuchten des gleichen Orts, an dem die Datenpakete aufgezeichnet wurden, mit dem Bezugsstrahl (d.h. dem Lesestrahl) 301 rekonstruiert. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 301, der vom Aufzeichnungsmedium 205 gebeugt wird, bildet die Rekonstruktion der Matrix aus gespeicherten Datenpaketen, die von der Matrix aus Sensoreinrichtungen 305 erfasst werden. Der aufgeweitete Bezugsstrahl 301 ist so aufgebaut, dass er die Vielzahl von Datenpaketen an unterschiedlichen Orten im Aufzeichnungsmedium 205 ansteuert. Die digitale Ausgabe der Matrix aus Bildsensoren 305 wird von einem Computer (nicht dargestellt) weiterverarbeitet.
  • Der Bereich der vorliegenden Erfindung soll nicht von den hierin beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt sein. Tatsächlich soll diese Anmeldung jegliche Modifizierungen der vorliegenden Erfindung abdecken, zusätzlich zu den hierin beschriebenen, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die aufgeführten Einzelheiten beschränkt. Somit sollte der Bereich der Erfindung von den beigefügten Ansprüchen und ihren legalen Entsprechungen und nicht von den angegebenen Beispielen bestimmt werden.

Claims (21)

  1. Vorrichtung, die folgendes aufweist: Mittel zur Bereitstellung eines Bezugsstrahls und eines Objektstrahls; eine Anzeigematrix zum Anzeigen von binären Informationen zur Modulierung des Objektstrahls in eine Vielzahl von Sub-Objektstrahlen mit den binären Informationen; und eine Mikrolinsenmatrix zur Fokussierung der Vielzahl von Sub-Objektstrahlen auf eine Aufzeichnungsplatte, wobei die Vielzahl von Sub-Objektstrahlen den Bezugsstrahl kreuzt, um Hologramme auf einer Punktmatrix der Aufzeichnungsplatte für eine parallele Aufzeichnung auf diesen Punkten zu erzeugen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hologramme Datenpakete darstellen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Objektstrahl und der Bezugsstrahl durch einen Strahlteiler von einem Lichtstrahl abgeteilt werden, der von einer Lichtquelle emittiert wird.
  4. Vorrichtung der Anspruch 3, wobei der Strahlteiler ein reflektierender Strahlteiler mit einem Leistungsverhältnis von etwa 50/50 ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Objektstrahl kollimiert ist.
  6. Vorrichtungen nach Anspruch 1, die ferner einen Aufweiter einschließt, um den Objektstrahl und den Bezugsstrahl aufzuweiten, um die Strahlen so abzustrahlen, dass sie jeweils für die Anzeigematrix und die Punktmatrix auf der Aufzeichnungsplatte passen.
  7. Die Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Aufweiter mindestens zwei Linsen zum Aufweiten und Kollimieren der Strahlen einschließt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Aufweiter ein Filter zur Filterung der mikrofeinen Öffnung einschließt, um Rauschen, das vom Lichtstrahl ausgeht, zu entfernen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmeplatte aus Polypeptidmaterial gefertigt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bezugsstrahl winkelmäßig gemultiplext wird, um verschiedene Datenpakete organisiert in Form einer Punktematrix aufzuzeichnen.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bezugsstrahl räumlich gemultiplext wird, um andere Datenpakete auf einer anderen Punktematrix aufzuzeichnen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzeigematrix eine SLMs-Matrix ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzeigematrix, die Mikrolinsenmatrix und die Punktmatrix mindestens eine 1 mal 2- oder 2 mal 1-Matrix sind.
  14. Verfahren, das folgendes umfasst: Bereitstellen eines Bezugsstrahls und eines Objektstrahls; Anzeigen binärer Informationen auf einer Vielzahl von Sub-Objektstrahlen unter Verwendung einer Anzeigematrix, wobei die Sub-Objektstrahlen von dem Objektstrahl abgeteilt sind; und Fokussieren der Sub-Objektstrahlen auf eine Aufzeichnungsplatte mittels einer Mikrolinsenmatrix, wobei die Sub-Objektstrahlen den Bezugsstrahl schneiden, um Hologramme auf einer Punktematrix der Aufzeichnungsplatte für die parallele Aufzeichnung auf diesen Punkten zu erzeugen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner das Teilen eines Laserstrahls umfasst, um den Bezugsstrahl und den Objektstrahl zu erzeugen.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner die Kollimierung des Objektstrahls umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner die Aufweitung der Objekt- und Bezugsstrahlen, um sie an eine Anzeigematrix bzw. eine Punktmatrix anzupassen, umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Aufweitung die Filterung einer mikrofeinen Öffnung einschließt, um Rauschen zu entfernen, das von den Bezugs- und Objektstrahlen ausgeht.
  19. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Aufzeichnung aus Polypeptidmaterial gefertigt wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner die winkelmäßige Multiplexierung des Lesestrahls, um einen anderen Satz von Datenpaketen auf der Punktematrix aufzuzeichnen, umfasst.
  21. Verfahren nach Anspruch 14, das ferner die räumliche Multiplexierung des Lesestrahls, um einen anderen Satz von Datenpaketen auf einer anderen Punktematrix aufzuzeichnen, umfasst.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI251435B (en) * 2004-12-22 2006-03-11 Lite On Technology Corp Light sensing element having two functions

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3675983A (en) * 1971-02-16 1972-07-11 Bell Telephone Labor Inc Large capacity digital memory
US4318581A (en) * 1980-05-13 1982-03-09 Georgia Tech Research Institute Optical holographic content-addressable memory system for truth table look-up processing
US4826290A (en) * 1987-09-21 1989-05-02 Hughes Aircraft Company Method of producing stable holograms in dichromatic gelatin
US5719690A (en) * 1996-05-31 1998-02-17 International Business Machines Corporation Photorefractive glass article
US5838469A (en) * 1996-12-26 1998-11-17 Lucent Technologies Inc. Apparatus and method for processing data stored in page-wise memory
US6016210A (en) * 1997-12-15 2000-01-18 Northrop Grumman Corporation Scatter noise reduction in holographic storage systems by speckle averaging
US6284418B1 (en) * 1998-11-16 2001-09-04 Cambridge Scientific, Inc. Biopolymer-based optical element
US6108110A (en) * 1999-02-25 2000-08-22 Siros Technologies, Inc. Optical relay for pixel-based holographic storage and retrieval
GB2350962A (en) * 1999-06-09 2000-12-13 Secr Defence Brit Holographic displays

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