JP2006126642A - Hologram memory device and method for erasing hologram - Google Patents

Hologram memory device and method for erasing hologram Download PDF

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淳 岡本
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正俊 文仙
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To selectively erase a multiple hologram with high accuracy by a small/simple and inexpensive optical system and to realize a small/simple and inexpensive hologram memory device. <P>SOLUTION: The device is equipped with a double Mach-Zehnder interference optical system 25 using light made incident onto both surfaces of a beam splitter 14 as an optical system to irradiate a hologram memory 11 with object light 19 and reference light 20. A multiple hologram is selectively erased by irradiating the hologram with object light 19 and reference light used for recording the hologram by using light made incident onto other surface of the beam splitter 14 in the optical system 25, the surface different from the surface used for irradiation of the hologram with the object light 19 and the reference light 20 on recording. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ホログラムメモリとして例えばフォトリフラクティブ結晶を用い、該結晶中へのホログラムの記録・再生・消去を行うホログラムメモリ装置に関するもので、特に、多重ホログラムの選択的消去を可能にする消去方法、及びホログラムメモリ装置に関するものである。   The present invention relates to a hologram memory device that uses, for example, a photorefractive crystal as a hologram memory, and records, reproduces, and erases a hologram in the crystal, and in particular, an erasing method that enables selective erasure of multiple holograms, And a hologram memory device.

ホログラムメモリ(ホログラフィックメモリ)は、2次元的なデータをホログラムの形で記録・再生するものである。そのため、従来の光メモリと比較して高速なデータ転送が可能であり、かつ、ホログラムをホログラム媒質中の同一個所に多重記録することで大容量化が実現される。特に、ホログラム媒質としてフォトリフラクティブ媒質(フォトリフラクティブ結晶)を用いたホログラムメモリでは、一旦記録されたホログラムを消去することが可能であり、書き換え型メモリへの応用が期待されている。   The hologram memory (holographic memory) records and reproduces two-dimensional data in the form of a hologram. Therefore, high-speed data transfer is possible as compared with a conventional optical memory, and a large capacity can be realized by multiplex recording of holograms at the same location in the hologram medium. In particular, in a hologram memory using a photorefractive medium (photorefractive crystal) as a hologram medium, it is possible to erase a once recorded hologram, and application to a rewritable memory is expected.

フォトリフラクティブ媒質とは、光の照射によって屈折率が変化する媒質群を指し、鉄を不純物として含むリチウムニオブ酸(LiNbO3:Fe)や、セリウムを不純物として含むストロンチウムバリウムニオブ酸(SrxBa1...xNb26:Ce)等、数多くの媒質が知られている。 The photorefractive medium refers to a group of media whose refractive index is changed by light irradiation. Lithium niobate (LiNbO 3 : Fe) containing iron as an impurity and strontium barium niobate (Sr x Ba 1 ) containing cerium as an impurity. ... x Nb 2 O 6 : Ce) and many other media are known.

このようなフォトリフラクティブ媒質中に多重に記録されたホログラム(多重ホログラム)は、一様なインコヒーレント光の照射や熱処理により、一括消去可能である。しかしながら、1cm角程度の記録領域に1テラバイトものデータを多重記録するホログラムメモリにおいては、一括消去に加え多重ホログラム中の任意の一枚のホログラムみを選択的に消去することが実用上重要である。   Holograms (multiple holograms) recorded in a multiple manner in such a photorefractive medium can be erased collectively by irradiation with uniform incoherent light or heat treatment. However, in a hologram memory that multiplex-records 1 terabyte of data in a recording area of about 1 cm square, it is practically important to selectively erase only one hologram in the multiplex hologram in addition to batch erasure. .

ホログラムは、フォトリフラクティブ媒質中に、二次元的なデータが付加された物体光と参照光の干渉縞として記録されるようになっているが、あるホログラムに対し、該ホログラムを記録した時の干渉縞と空間的にπだけ位相の変位した干渉縞を上書きすることで、一様なインコヒーレント消去光を該ホログラムに照射した場合と比較して、格段に高速で該ホログラムを消去できることが知られている。記録時の干渉縞と空間的にπだけ位相の変位した干渉縞は、物体光或いは参照光のいずれか一方の位相を、移相器によりπ変位することによって得ることができる。   Holograms are recorded in the photorefractive medium as interference fringes of object light and reference light to which two-dimensional data is added. It is known that the hologram can be erased at a much higher speed than when the hologram is irradiated with uniform incoherent erasing light by overwriting the fringe with the interference fringe whose phase is spatially displaced by π. ing. An interference fringe whose phase is spatially displaced by π from the interference fringe at the time of recording can be obtained by π-displacing either the phase of the object light or the reference light by a phase shifter.

以下、図9を参照して、フォトリフラクティブ媒質に対するホログラムの多重記録及び上記した記録時の干渉縞と空間的にπだけ位相の変位した干渉縞を上書きすることによる多重ホログラムの選択的消去について説明する。   In the following, with reference to FIG. 9, multiple recording of holograms on a photorefractive medium and selective erasure of multiple holograms by overwriting the interference fringes at the time of recording described above with interference fringes whose phase is spatially displaced by π will be described. To do.

図9において、第1光波51を参照光、第2光波52を2次元画像データを有する物体光とすると、ホログラムはこれら参照光と物体光との干渉縞54によりフォトリフラクティブ媒質中に記録される。ここで、参照光の光路上に配された移相器53は、参照光の位相を0かπかで切り換えて変化させるものであるが、記録時の移相量(位相を変化させる量)は0であり、参照光の位相を変化させることはない。また、ホログラムの多重記録は、通常、ホログラムごとに参照光の角度、或いは波長、或いは位相分布等を変化させることにより行われる。   In FIG. 9, when the first light wave 51 is the reference light and the second light wave 52 is the object light having the two-dimensional image data, the hologram is recorded in the photorefractive medium by the interference fringes 54 of the reference light and the object light. . Here, the phase shifter 53 arranged on the optical path of the reference light switches and changes the phase of the reference light according to 0 or π, but the phase shift amount during recording (amount to change the phase) Is 0 and does not change the phase of the reference beam. Further, multiplex recording of holograms is usually performed by changing the angle, wavelength, phase distribution, or the like of reference light for each hologram.

このように記録された多重ホログラムの選択的消去に際しては、多重記録されたホログラムのうちの消去したいホログラム(消去対象のホログラム)に対して、該消去対象のホログラムの記録時と同一の角度、同一波長、或いは同一位相分布を有する参照光(言い換えると消去対称のホログラムの再生条件を満たす参照光)と、記録時と同一の物体光とをフォトリフラクティブ媒質へ入射させる。ここで、参照光の位相は、参照光の光路上に配された移相器53により、記録時の位相に対してpだけ変位されており、記録時と空間的にπだけ変位した干渉縞54’が消去対象のホログラムに上書きされることとなり、該消去対象のホログラムが消去される。   In the selective erasure of the multiplex hologram recorded in this way, the same angle and the same angle as the recording of the hologram to be erased with respect to the hologram to be erased (hologram to be erased) of the multiplex recorded holograms. Reference light having a wavelength or the same phase distribution (in other words, reference light satisfying the reproduction condition of the erasure-symmetric hologram) and the same object light as that at the time of recording are made incident on the photorefractive medium. Here, the phase of the reference light is displaced by p with respect to the phase at the time of recording by the phase shifter 53 arranged on the optical path of the reference light, and the interference fringe is spatially displaced by π from the time of recording. 54 'is overwritten on the hologram to be erased, and the hologram to be erased is erased.

この場合、他の多重ホログラムに対しては、これらの選択消去光(物体光及びpだけ変位した参照光)はインコヒーレント消去光として働く。しかしながら、上述のように選択的消去の速度はインコヒーレント消去のそれと比較し格段に高速なため、消去対象のホログラムのみが選択的に消去され、他の多重ホログラムが同時に消去されることはない。   In this case, for other multiplex holograms, these selective erasure lights (object light and reference light displaced by p) work as incoherent erasure lights. However, as described above, the speed of selective erasure is much faster than that of incoherent erasure, so that only the hologram to be erased is selectively erased, and other multiple holograms are not erased simultaneously.

そして、従来、上記移相器53としては、液晶位相変調器を参照光の光路上に配置し、その電子的な制御により参照光の位相をπだけ遅らせる構成や、ピエゾミラーを参照光或いは物体光の光路上に配置し、その機械的移動により半波長の光路差を作ることで干渉縞の位相を変位させる構成のものがある(例えば、非特許文献1,2)。
H. Sasaki, J. Ma, Y. Fainman, and S. Lee, “Fast update of dynamic holographic memory,” Opt. Lett. 17, 20, pp.1468-1470, 1992. J.V. Alvarez-Bravo, L. Arizmendi, “Coherent erasure and updating of holograms in LiNbO3,” Opt. Mater. 4, pp.419-422, 1995. P. Yeh, Introduction to Photorefractive Nonlinear Optics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993.
Conventionally, as the phase shifter 53, a configuration in which a liquid crystal phase modulator is disposed on the optical path of the reference light and the phase of the reference light is delayed by π by electronic control thereof, or a piezo mirror is used as the reference light or object. There is a configuration in which the phase of the interference fringes is displaced by arranging on the optical path of light and creating a half-wavelength optical path difference by mechanical movement (for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
H. Sasaki, J. Ma, Y. Fainman, and S. Lee, “Fast update of dynamic holographic memory,” Opt. Lett. 17, 20, pp.1468-1470, 1992. JV Alvarez-Bravo, L. Arizmendi, “Coherent erasure and updating of holograms in LiNbO3,” Opt. Mater. 4, pp.419-422, 1995. P. Yeh, Introduction to Photorefractive Nonlinear Optics, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1993.

しかしながら、上記移相器53として液晶位相変調器を用いた電子的制御やピエゾミラーを用いた機械的制御を使用した従来のホログラムメモリ装置の構成では、以下のような問題がある。   However, the configuration of a conventional hologram memory device using electronic control using a liquid crystal phase modulator or mechanical control using a piezoelectric mirror as the phase shifter 53 has the following problems.

まず、液晶位相変調器やピエゾミラーを用いた移相器では、光学系の大型化・複雑化を招来し、しかも、液晶位相変調器及びピエゾミラーは素子自体が高価であるため、ホログラムメモリ装置自体の価格高騰に繋がる。   First, in a phase shifter using a liquid crystal phase modulator or a piezo mirror, the optical system becomes large and complicated, and the liquid crystal phase modulator and the piezo mirror are expensive elements. This leads to a price increase.

また、液晶位相変調器やピエゾミラーを用いた移相器では、液晶位相変調器の電圧誤差や、ピエゾミラーのバックラッシュ等によって移相量に誤差が発生してしまい、多重ホログラムの選択的消去の性能が劣化する可能性がある。   In addition, in a phase shifter using a liquid crystal phase modulator or a piezo mirror, an error occurs in the amount of phase shift due to a voltage error of the liquid crystal phase modulator or backlash of the piezo mirror, thereby selectively erasing multiple holograms. May degrade the performance.

さらに、多重ホログラムの選択的消去に使用される移相量は、記録時或いは再生時の0と、消去時のπのみであるのに、液晶位相変調器やピエゾミラーを用いた移相器では、本応用に不必要である連続的な中間値も採り得るため、これも移相量の誤差の原因となり、多重ホログラムの選択的消去の性能を劣化させる惧れがある。   Furthermore, the phase shift amount used for selective erasure of the multiple holograms is only 0 at the time of recording or reproduction and π at the time of erasure, but with a phase shifter using a liquid crystal phase modulator or a piezoelectric mirror. Since a continuous intermediate value which is unnecessary for this application can also be taken, this also causes an error in the amount of phase shift, and there is a possibility that the performance of selective erasure of multiple holograms is deteriorated.

なお、多重ホログラムの消去のみに関わらず、このような記録時の干渉縞と空間的にπだけ位相の変位した干渉縞を上書きすることによる消去法は、多重記録でないホログラムの消去においても、インコヒーレント消去光に比べて高速に消去可能であるので有用であるが、上記と同様の問題がある。   Regardless of the erasure of multiple holograms, the erasure method by overwriting the interference fringes at the time of recording and the interference fringes whose phase is spatially shifted by π is also used for erasing holograms that are not multiplex recorded. This is useful because it can be erased at a higher speed than coherent erasing light, but has the same problem as described above.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、電子的あるいは機械的制御による移相器の使用により生じるホログラムメモリ装置の大型化・複雑化を回避し、小型・簡易かつ安価な光学系により高精度なホログラムの消去を可能にして、ひいては小型・簡易かつ安価なホログラムメモリ装置を実現することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to avoid the increase in size and complexity of the hologram memory device caused by the use of a phase shifter by electronic or mechanical control, and to reduce the size, simplicity, and An inexpensive optical system is capable of erasing a hologram with high accuracy, and thus a small, simple and inexpensive hologram memory device is realized.

本発明のホログラムの消去方法は、上記課題を解決するために、ホログラムメモリに物体光と参照光とが照射され、これらの干渉縞によって多重に記録されたホログラムのうちのあるホログラムを、該ホログラムの記録時の物体光と参照光とをこれらの干渉縞が記録時の干渉縞とπだけ変位するように上記ホログラムメモリに照射することで消去するホログラムの消去方法であって、ホログラムメモリに対して物体光と参照光とを照射する光学系として、ビームスプリッタの両面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、該光学系のビームスプリッタにおける消去対象のホログラムの記録時に物体光と参照光との生成に用いられた方とは異なる方の面からの入射光にて消去時の物体光と参照光とを生成することにより、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the hologram erasing method of the present invention irradiates a hologram memory with object light and reference light, and records a hologram among the holograms recorded in multiple by these interference fringes. A hologram erasing method for erasing an object beam and a reference beam at the time of recording by irradiating the hologram memory so that these interference fringes are displaced by π from the interference fringes at the time of recording. As the optical system for irradiating the object light and the reference light, a double Mach-Zehnder-interference optical system using incident light from both surfaces of the beam splitter is used, and the object is recorded when the hologram to be erased is recorded in the beam splitter of the optical system. By generating object light and reference light at the time of erasure with incident light from a surface different from the one used to generate light and reference light It is characterized by obtaining the interference fringe and π only displaced interference fringe during recording.

2重マッハツェンダ−干渉光学系は、詳細については後述するが、ビームスプリッタの一方の面から入射された光波が分波された光波が交差領域に形成する干渉縞と、ビームスプリッタのもう一方の面から入射した光波が、上記光波と同一光路を伝搬して交差領域に形成する干渉縞との間には、空間的にpの位相差があるといった特性を有している。   The double Mach-Zehnder-interference optical system, which will be described in detail later, is an interference fringe formed in a crossing region by a light wave obtained by demultiplexing a light wave incident from one surface of the beam splitter, and the other surface of the beam splitter. There is a characteristic that there is a spatially p phase difference between the light wave incident from the light wave and the interference fringe formed in the intersection region by propagating along the same optical path as the light wave.

したがって、上記のように、2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、参照光と物体光となる光波の入射を、記録時と消去時とで切り換えるだけで、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることができるので、多重ホログラムを選択的に消去可能でありながら、移相器の類が必要なくなる。   Therefore, as described above, by using the double Mach-Zehnder-interference optical system, the incidence of the light wave serving as the reference light and the object light is switched between the recording time and the erasing time, and the interference fringes at the time of recording are displaced by π. Since interference fringes can be obtained, a multi-hologram can be selectively erased, but a phase shifter is not necessary.

それゆえ、該消去方法を用いることで、多重ホログラムを選択的に高精度に消去できると共に、該方法を実現する装置構成としても、小型・簡易かつ安価にて実現できるので、ホログラムメモリ装置に採用することで、小型・簡易かつ安価なホログラムメモリ装置を実現することができる。   Therefore, by using this erasing method, multiple holograms can be selectively erased with high precision, and the device configuration that realizes this method can be realized in a small, simple and inexpensive manner, so it is adopted in a hologram memory device. Thus, a small, simple and inexpensive hologram memory device can be realized.

本発明のホログラムの消去方法は、上記課題を解決するために、ホログラムメモリに物体光と参照光とが照射され、これらの干渉縞によって記録されたホログラムを、該ホログラムの記録時の物体光と参照光とをこれらの干渉縞が記録時の干渉縞とπだけ変位するように上記ホログラムメモリに照射することで消去するホログラムの消去方法であって、ホログラムメモリに対して物体光と参照光とを照射する光学系として、ビームスプリッタの両面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、該光学系のビームスプリッタにおけるホログラムの記録時に物体光と参照光との生成に用いられた方とは異なる方の面からの入射光にて消去時の物体光と参照光とを生成することにより、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることを特徴としている。   In order to solve the above problem, the hologram erasing method of the present invention irradiates the hologram memory with object light and reference light, and records the hologram recorded by these interference fringes as object light at the time of recording the hologram. A hologram erasing method for erasing the reference light by irradiating the hologram memory so that these interference fringes are displaced by π from the interference fringes at the time of recording. Is used to generate object light and reference light when recording a hologram in the beam splitter of the optical system, using a double Mach-Zehnder interference optical system that uses incident light from both sides of the beam splitter. By generating the object light and reference light at the time of erasing with incident light from a different surface, the interference fringes at the time of recording and the interference fringes displaced by π It is characterized by obtaining.

多重ホログラムの選択的消去と同様に、多重記録でないホログラムについても、このように、2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、参照光と物体光となる光波の入射を、記録時と消去時とで切り換えるだけで、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることができるので、高速にホログラムを消去可能でありながら、移相器の類が必要なくなる。   Similar to the selective erasure of multiple holograms, the double Mach-Zehnder-interference optical system is also used for holograms that are not multiple-recorded, and the incidence of light waves as reference light and object light is different between recording and erasing. By simply switching, an interference fringe at the time of recording and an interference fringe displaced by π can be obtained, so that a hologram can be erased at high speed, but a phase shifter is not necessary.

それゆえ、該消去方法を用いることで、ホログラムを高速に高精度に消去できると共に、該方法を実現する装置構成としても、小型・簡易かつ安価にて実現できるので、ホログラムメモリ装置に採用することで、小型・簡易かつ安価なホログラムメモリ装置を実現することができる。   Therefore, by using the erasing method, the hologram can be erased at high speed and with high accuracy, and the device configuration for realizing the method can be realized in a small, simple and inexpensive manner, and therefore, it can be adopted in a hologram memory device. Thus, a small, simple and inexpensive hologram memory device can be realized.

本発明のホログラムメモリ装置は、上記課題を解決するために、ホログラムメモリに物体光と参照光とを照射し、これらの干渉縞によってホログラムを記録するもので、かつ、同一箇所に複数のホログラムを多重に記録する記録手段と、多重記録されたホログラムのうちの任意のホログラムを参照光を照射して選択的に再生する再生手段とを備えたホログラムメモリ装置において、上記物体光と参照光とをホログラムメモリに照射するための光学系として、ビームスプリッタの両方の面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the hologram memory device of the present invention irradiates the hologram memory with object light and reference light, records a hologram by these interference fringes, and has a plurality of holograms at the same location. In a hologram memory device comprising a recording means for recording in a multiplexed manner and a reproducing means for selectively reproducing any hologram among the holograms recorded in a multiplexed manner by irradiating with a reference light, the object light and the reference light are As an optical system for irradiating the hologram memory, a double Mach-Zehnder-interference optical system using incident light from both surfaces of the beam splitter is provided.

より好ましくは、上記ホログラムメモリに多重記録されているホログラムのうちの任意のホログラムを選択的に消去する消去手段を備え、該消去手段は、上記光学系を用い、該光学系におけるビームスプリッタの上記記録手段が消去対象のホログラムの記録時に物体光及び参照光の照射に用いた面とは異なるもう一方の面から入射した光より該ホログラムの記録時の物体光と参照光とを照射することで消去するようになっていることである。   More preferably, it comprises an erasing means for selectively erasing an arbitrary hologram among the holograms recorded in a multiplexed manner in the hologram memory, the erasing means using the optical system, and the beam splitter in the optical system. The recording means irradiates the object light and the reference light at the time of recording the hologram from the light incident from the other surface different from the surface used for the irradiation of the object light and the reference light at the time of recording the hologram to be erased. It is to be erased.

上述したように、2重マッハツェンダ−干渉光学系を用いることで、移相器の類を必要とすることなく、多重ホログラムを選択的に消去できるので、上記のような消去手段の構成とすることで、移相器として液晶位相変調器やピエゾミラーを配置し、電子的或いは機械的制御を介して行っていた構成に比して、非常に小型・簡易かつ安価な光学系で多重ホログラムの選択的消去が可能となる。   As described above, by using the double Mach-Zehnder-interference optical system, multiple holograms can be selectively erased without the need for a phase shifter. Compared to the configuration in which liquid crystal phase modulators and piezo mirrors are arranged as phase shifters and electronic or mechanical control is used, multiple holograms can be selected with a very small, simple and inexpensive optical system. Erasure becomes possible.

また、ピエゾミラーを用いた場合のバックラッシュや、液晶位相変調器を用いた場合の電圧誤差等、従来の移相器を用いる構成では、ホログラムを記録した時の干渉縞と空間的に正確にπだけ位相の変位した干渉縞とはならずに、上書きすることによるホログラム消去の性能が劣化する可能性があるが、本発明において消去時の位相変位に用いる素子はビームスプリッタのみであり、誤差の少ない高精度なホログラムの選択的消去を実現でき、また、経時劣化も起こらない。   Also, in the configuration using a conventional phase shifter such as backlash when using a piezo mirror and voltage error when using a liquid crystal phase modulator, the interference fringes when recording a hologram are spatially accurate. There is a possibility that the hologram erasing performance is deteriorated by overwriting without causing interference fringes whose phase is shifted by π. However, in the present invention, the element used for phase shifting at the time of erasing is only a beam splitter, and an error is caused. Can be selectively erased with high accuracy and little deterioration with time.

また、2重マッハツェンダ−干渉光学系による干渉縞の位相変位は、ホログラムの消去に不必要である連続的な中間値を採り得ないため、移相量の誤差の原因となることがなく、これによっても、誤差の少ない高精度な多重ホログラムの選択的消去を実現できる。   Further, the phase displacement of the interference fringes by the double Mach-Zehnder-interference optical system cannot take a continuous intermediate value that is unnecessary for erasing the hologram, so that it does not cause an error in the phase shift amount. Therefore, it is possible to realize selective erasure of a highly accurate multiplex hologram with little error.

本発明のホログラムメモリ装置は、上記課題を解決するために、ホログラムメモリに物体光と参照光とを照射し、これらの干渉縞によってホログラムを記録する記録手段と、記録されたホログラムに参照光を照射して再生する再生手段とを備えたホログラムメモリ装置において、上記物体光と参照光とをホログラムメモリに照射するための光学系として、ビームスプリッタの両方の面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を備えていることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the hologram memory device of the present invention irradiates the hologram memory with object light and reference light, records the hologram by these interference fringes, and applies the reference light to the recorded hologram. In a hologram memory device provided with reproducing means for irradiating and reproducing, a double beam that uses incident light from both surfaces of the beam splitter as an optical system for irradiating the hologram memory with the object beam and the reference beam. A Mach-Zehnder interference optical system is provided.

この場合も、より好ましくは、上記ホログラムメモリに記録されているホログラムを消去する消去手段を備え、該消去手段は、上記光学系を用い、該光学系におけるビームスプリッタの上記記録手段が該ホログラムの記録時に物体光及び参照光の照射に用いた面とは異なるもう一方の面から入射した光より該ホログラムの記録時の物体光と参照光とを照射することで消去するようになっていることである。   In this case as well, more preferably, an erasing unit for erasing the hologram recorded in the hologram memory is used, and the erasing unit uses the optical system, and the recording unit of the beam splitter in the optical system uses the hologram. Erasing by irradiating the object light and the reference light at the time of recording the hologram from the light incident from the other surface different from the surface used for the irradiation of the object light and the reference light at the time of recording It is.

上述したように、2重マッハツェンダ−干渉光学系を用いることで、移相器の類を必要とすることなく、ホログラムを高速消去できるので、上記のような消去手段の構成とすることで、移相器として液晶位相変調器やピエゾミラーを配置し、電子的或いは機械的制御を介して行っていた構成に比して、非常に小型・簡易かつ安価な光学系でホログラムの高速消去が可能となる。   As described above, by using the double Mach-Zehnder-interference optical system, the hologram can be erased at high speed without requiring a kind of phase shifter. A liquid crystal phase modulator or piezo mirror is arranged as a phase shifter, and holograms can be erased at high speed with an optical system that is extremely small, simple, and inexpensive compared to the configuration that has been performed through electronic or mechanical control. Become.

また、ピエゾミラーを用いた場合のバックラッシュや、液晶位相変調器を用いた場合の電圧誤差等、従来の移相器を用いる構成では、ホログラムを記録した時の干渉縞と空間的に正確にπだけ位相の変位した干渉縞とはならずに、上書きするこホログラム消去の性能が劣化する可能性があるが、本発明において消去時の位相変位に用いる素子はビームスプリッタのみであり、誤差の少ない高精度なホログラムの高速消去を実現でき、また、経時劣化も起こらない。   Also, in the configuration using a conventional phase shifter such as backlash when using a piezo mirror and voltage error when using a liquid crystal phase modulator, the interference fringes when recording a hologram are spatially accurate. There is a possibility that the hologram erasing performance to be overwritten is deteriorated without being an interference fringe whose phase is shifted by π, but in the present invention, the element used for the phase displacement at the time of erasing is only a beam splitter, High-speed erasure of few high-precision holograms can be realized, and deterioration with time does not occur.

また、2重マッハツェンダ−干渉光学系による干渉縞の位相変位は、ホログラムの選択的消去に不必要である連続的な中間値を採り得ないため、移相量の誤差の原因となることがなく、これによっても、誤差の少ない高精度なホログラムの高速消去を実現できる。   Further, the phase shift of the interference fringes by the double Mach-Zehnder-interference optical system cannot take a continuous intermediate value that is unnecessary for the selective erasure of the hologram, so that it does not cause an error in the amount of phase shift. This also realizes high-speed erasure of a highly accurate hologram with few errors.

上記した各本発明のホログラムメモリ装置において、上記ホログラムメモリとしては、例えば、フォトリフラクティブ媒質を含んでいるものを用いることができる。   In each of the above-described hologram memory devices of the present invention, for example, a hologram memory containing a photorefractive medium can be used as the hologram memory.

本発明のホログラムの消去方法は、以上のように、ホログラムメモリに物体光と参照光とが照射され、これらの干渉縞によって多重に記録されたホログラムのうちのあるホログラムを、該ホログラムの記録時の物体光と参照光とをこれらの干渉縞が記録時の干渉縞とπだけ変位するように上記ホログラムメモリに照射することで消去するホログラムの消去方法であって、ホログラムメモリに対して物体光と参照光とを照射する光学系として、ビームスプリッタの両面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、該光学系のビームスプリッタにおける消去対象のホログラムの記録時に物体光と参照光との生成に用いられた方とは異なる方の面からの入射光にて消去時の物体光と参照光とを生成することにより、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得るものである。   In the hologram erasing method of the present invention, as described above, the hologram memory is irradiated with the object light and the reference light, and a hologram among the holograms recorded in multiple by these interference fringes is recorded at the time of recording the hologram. The hologram erasing method erases the object light and the reference light by irradiating the hologram memory so that these interference fringes are displaced by π from the interference fringes at the time of recording. As the optical system for irradiating the reference beam and the reference beam, a double Mach-Zehnder-interference optical system that uses incident light from both sides of the beam splitter is used. The object light and the reference light at the time of erasure are generated by the incident light from the side different from the one used for the generation of the light. It is intended to obtain the interference fringes displaced by stripes and [pi.

これにより、参照光と物体光となる光波の入射を、記録時と消去時とで切り換えるだけで、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることができるので、多重ホログラムを選択的に消去可能でありながら、移相器の類が必要なくなる。   As a result, it is possible to obtain interference fringes at the time of recording and interference fringes displaced by π simply by switching the incidence of light waves as reference light and object light between recording and erasing. This eliminates the need for a phase shifter.

それゆえ、該消去方法を用いてホログラムメモリ装置を構成すれば、多重ホログラムを選択的に消去可能ホログラムメモリ装置を、移相器の類を構成要素とすることなく実現することができる。   Therefore, if a hologram memory device is configured using the erasing method, a hologram memory device capable of selectively erasing multiple holograms can be realized without using a phase shifter as a component.

つまり、電子的あるいは機械的制御による移相器の使用により生じるホログラムメモリ装置の大型化・複雑化を回避し、小型・簡易かつ安価な光学系により高精度なホログラムの消去を可能にして、ひいては小型・簡易かつ安価なホログラムメモリ装置を実現することができる。   In other words, the hologram memory device, which is caused by the use of a phase shifter by electronic or mechanical control, is avoided in size and complexity, and a highly accurate hologram can be erased by a small, simple and inexpensive optical system. A small, simple and inexpensive hologram memory device can be realized.

本発明の一実施形態について、図1〜図8に基づいて説明すると以下の通りである。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

本発明は、ビームスプリッタ及びミラーにより構成される2重マッハツェンダ−干渉光学系を利用する。図2に、2重マッハツェンダ−干渉光学系を示す。通常のマッハツェンダ−干渉光学系と異なり、ビームスプリッタ5の両面からの入射光を利用するため、2重マッハツェンダ−干渉光学系と呼ばれる。   The present invention utilizes a double Mach-Zehnder-interference optical system composed of a beam splitter and a mirror. FIG. 2 shows a double Mach-Zehnder-interference optical system. Unlike a normal Mach-Zehnder-interference optical system, incident light from both surfaces of the beam splitter 5 is used, so that it is called a double Mach-Zehnder-interference optical system.

該光学系において、第1ポート1から入射された光波(実線にて示す)10は、ビームスプリッタ5の一方の面に入射し、第2ポート2から入射された光波(実線にて示す)11は、ビームスプリッタ5の他方の面に入射する。これら光波10・11は、それぞれビームスプリッタ5にて、光波10a・10b、光波11a・11bにそれぞれ分波される。光波10が分波された光波10a・10bは、第2ミラー4・第1ミラー3を介して交差し、同様に、光波11が分波された光波11a・11bも、分波光10a・10bと同じ光路を伝搬して交差する。   In the optical system, a light wave (shown by a solid line) 10 incident from the first port 1 is incident on one surface of the beam splitter 5 and a light wave (shown by a solid line) 11 entered from the second port 2. Enters the other surface of the beam splitter 5. These light waves 10 and 11 are respectively demultiplexed by the beam splitter 5 into light waves 10a and 10b and light waves 11a and 11b. The light waves 10a and 10b obtained by demultiplexing the light wave 10 intersect via the second mirror 4 and the first mirror 3, and similarly, the light waves 11a and 11b obtained by demultiplexing the light wave 11 are also separated from the demultiplexed lights 10a and 10b. Propagates the same optical path and intersects.

そして、このとき、第1ポート1から入射された光波10が分波された光波10a・10bが交差領域に形成する干渉縞(実線にて示す)6と、第2ポート2から入射された光波11が分波された光波11a・11bが上記光波10a・10bと同一光路を伝搬して交差領域に形成する干渉縞(破線にて示す)7との間には、空間的にpの位相差があることが知られている(例えば、非特許文献3)。   At this time, an interference fringe (shown by a solid line) 6 formed in the intersection region by the light waves 10a and 10b obtained by demultiplexing the light wave 10 incident from the first port 1 and the light wave incident from the second port 2 The phase difference of p is spatially between the light waves 11a and 11b obtained by demultiplexing the light 11 and the interference fringes (shown by broken lines) 7 formed in the intersection region by propagating on the same optical path as the light waves 10a and 10b. It is known that there exists (for example, nonpatent literature 3).

本願発明者らは、このような特性に着目し、該光学系の交差領域に、フォトリフラクティブ媒質を配置し、上記位相差により、片方のポートからの入射光により記録されたホログラムを、異なるポートからの入射光により形成される干渉縞で上書きすることにより、多重記録されたホログラムを選択的に消去できることを見出し、本発明を完成したものである。   The inventors of the present application pay attention to such characteristics, dispose a photorefractive medium in the intersecting region of the optical system, and record a hologram recorded by incident light from one port due to the above phase difference to a different port. The present invention has been completed by finding that multiple recorded holograms can be selectively erased by overwriting with interference fringes formed by incident light from.

図1に、2重マッハツェンダ−干渉光学系を利用した、本発明の実施の一形態であるホログラムメモリ装置を示す。基本構成は、第1及び第2の2つの光源12・13と、2重マッハツェンダ−干渉光学系25を構成する第1及び第2の2つのミラー16・17並びにビームスプリッタ(図中:BS)14と、ホログラムメモリであるフォトリフラクティブ媒質(フォトリフラクティブ結晶)11と、シャッター15と、空間光変調器(図中:SLM)18と、すりガラス21と、光検出器24とを備えている。   FIG. 1 shows a hologram memory device according to an embodiment of the present invention using a double Mach-Zehnder-interference optical system. The basic configuration is that the first and second light sources 12 and 13, the first and second mirrors 16 and 17 constituting the double Mach-Zehnder-interference optical system 25, and a beam splitter (in the figure: BS) 14, a photorefractive medium (photorefractive crystal) 11 that is a hologram memory, a shutter 15, a spatial light modulator (SLM in the figure: SLM) 18, a ground glass 21, and a photodetector 24.

ここで、上記第1及び第2の2つの光源12・13は、図2で示した2重マッハツェンダ−干渉光学系における第1及び第2の2つの入力ポート1・2の位置関係を満足するように、2重マッハツェンダ−干渉光学系25に対して配置されている。   Here, the first and second light sources 12 and 13 satisfy the positional relationship between the first and second input ports 1 and 2 in the double Mach-Zehnder-interference optical system shown in FIG. As described above, the double Mach-Zehnder-interference optical system 25 is disposed.

なお、図1では、ホログラムの多重記録手法の一例として、ホログラムごとに参照光の波面を変えるスペックル多重記録手法を用いている。そのため、後述する参照光の光路上にすりガラス21が配置されているが、ホログラムごとに参照光の波長を変える波長多重記録手法や、ホログラムごとに参照光の角度を変える角度多重記録法、ホログラムごとに参照光の位相を変化させる位相コード多重記録法、参照光として球面波を用い、ホログラムごとに記録媒質(ホログラムメモリ)を微小距離移動する球面参照光シフト多重記録法など他のホログラム多重記録手法を用いることができる。   In FIG. 1, as an example of the hologram multiple recording method, a speckle multiple recording method is used in which the wavefront of the reference light is changed for each hologram. Therefore, the ground glass 21 is disposed on the optical path of the reference light, which will be described later. However, the wavelength multiplex recording method for changing the wavelength of the reference light for each hologram, the angle multiplex recording method for changing the angle of the reference light for each hologram, and each hologram. Other holographic multiplex recording methods, such as phase code multiplex recording, which changes the phase of the reference beam, and spherical reference beam shift multiplex recording, which uses a spherical wave as the reference beam and moves the recording medium (hologram memory) for each hologram by a minute distance Can be used.

以下、図3〜図5を参照しながら、本ホログラムメモリ装置におけるホログラムの記録・再生・選択的消去の各手順について説明する。   Hereinafter, each procedure of recording / reproducing / selectively erasing a hologram in the hologram memory device will be described with reference to FIGS.

ホログラムの記録時には、図3に示すように、第1光源12からの光波のみを入射する。ビームスプリッタ14により、この光波が2つに分波され、片方は物体光19として、片方は参照光20として、フォトリフラクティブ媒質11中で干渉し、ホログラム22を記録する。ここで、記録データはSLM18により物体光19に与えられる。複数のホログラム(♯1,♯2,…♯n)を多重記録する際には、すりガラス21を微小距離移動することにより参照光20の波面を変化させ、これを新たな参照光20として異なるホログラムをフォトリフラクティブ媒質11の同一個所に多重記録する(記録手段の動作)。   At the time of recording the hologram, only the light wave from the first light source 12 is incident as shown in FIG. This light wave is split into two by the beam splitter 14, one of which is an object beam 19 and one of which is a reference beam 20 that interferes in the photorefractive medium 11 and records a hologram 22. Here, the recording data is given to the object light 19 by the SLM 18. When multiplex recording a plurality of holograms (# 1, # 2,... #N), the wave front of the reference beam 20 is changed by moving the ground glass 21 by a minute distance, and this is used as a new reference beam 20 to be a different hologram. Are recorded in the same location of the photorefractive medium 11 (operation of the recording means).

次に、ホログラムの再生時には、図4に示すように、第1光源12からのみ光波を入射し、更に、物体光19の光路上の配されたシャッター15を閉じることにより、フォトリフラクティブ媒質11に参照光20のみを入射し、ホログラムを再生する。多重記録されたホログラムのうち、再生時のすりガラス21の位置が記録時の位置と一致するホログラムからのみ回折光が発生し、これを出力光23として光検出器24で検出する(再生手段の動作)。   Next, at the time of reproducing the hologram, as shown in FIG. 4, the light wave is incident only from the first light source 12, and further, the shutter 15 disposed on the optical path of the object light 19 is closed, whereby the photorefractive medium 11 is obtained. Only the reference beam 20 is incident to reproduce the hologram. Of the holographically recorded holograms, diffracted light is generated only from the hologram whose position of the ground glass 21 at the time of reproduction coincides with the position at the time of recording, and this is detected by the photodetector 24 as output light 23 (operation of the reproducing means) ).

そして、ホログラムの選択的消去時には、図5に示すように、記録時及び再生時には使用されていない第2光源13からのみ光波を入射する。この時、参照光20の光路上のすりガラス21は、消去するホログラムに対する再生条件を満足するように配置し、また、物体光19には消去するホログラムに対応する入力画像をSLM18により与える。これにより、このホログラムは、記録時とちょうどpだけ変位した干渉縞により上書きされることになり、選択的に消去されることになる(消去手段の動作)。   When the hologram is selectively erased, as shown in FIG. 5, light waves are incident only from the second light source 13 that is not used during recording and reproduction. At this time, the ground glass 21 on the optical path of the reference beam 20 is arranged so as to satisfy the reproduction condition for the hologram to be erased, and the input image corresponding to the hologram to be erased is given to the object beam 19 by the SLM 18. As a result, this hologram is overwritten by the interference fringes displaced by exactly p at the time of recording, and is selectively erased (operation of the erasing means).

なお、以上の手順において、第1光源12と第2光源13の用途は可換である。つまり、第2光源13からの光波によりホログラムの多重記録及び再生を行い、第1光源12からの光波によりホログラムの選択的消去を行うことも可能である。   In the above procedure, the uses of the first light source 12 and the second light source 13 are interchangeable. That is, it is also possible to perform multiplex recording and reproduction of the hologram with the light wave from the second light source 13 and to selectively erase the hologram with the light wave from the first light source 12.

また、ホログラムの記録とホログラムの選択的消去とは、互いに異なる光源からの光波で行う必要があるが、再生については記録用或いは選択的消去用のいずれの光源からの光波でも行うことが可能である。したがって、ここでは第1光源12からの光波により再生を行うようにしたが、第2光源13からの光波により再生を行うようにしてもよい。   Hologram recording and selective erasure of holograms must be performed with light waves from different light sources, but reproduction can be performed with light waves from either light sources for recording or selective erasure. is there. Therefore, here, the reproduction is performed by the light wave from the first light source 12, but the reproduction may be performed by the light wave from the second light source 13.

さらに、図1のホログラムメモリ装置では、第1及び第2の光源12・13として光源を2つ設けたが、一つの光源からの光波を2本に分波し、これを第1光源12及び第2光源13として用いることも可能である。   Further, in the hologram memory device of FIG. 1, two light sources are provided as the first and second light sources 12 and 13, but the light wave from one light source is divided into two, which are divided into the first light source 12 and It can also be used as the second light source 13.

以上のように、本実施の形態のホログラムメモリ装置では、ビームスプリッタの第1の面から入射された光波が分波されて交差領域に形成する干渉縞と、ビームスプリッタの第2の面から入射した光波が、上記第1の面からの入射光が分波された光波と同一光路を伝搬して交差領域に形成する干渉縞との間には、空間的にpの位相差があるといった特性を有する2重マッハツェンダ−干渉光学系を利用し、該光学系にて参照光と物体光とをフォトリフラクティブ媒質11に照射するようになっている。   As described above, in the hologram memory device according to the present embodiment, the light fringes incident from the first surface of the beam splitter are demultiplexed to form the interference fringes in the intersection region, and the light is incident from the second surface of the beam splitter. There is a characteristic that there is a spatial phase difference of p between the light wave and the interference fringes formed in the intersection region by propagating on the same optical path as the light wave from which the incident light from the first surface is split. The photorefractive medium 11 is irradiated with reference light and object light using a double Mach-Zehnder-interference optical system.

したがって、参照光と物体光となる光波の入射を、記録時と選択的消去時とで切り換えることで、参照光或いは物体光の光路上に選択的消去時の光波の位相を変位させるための移相器を別途配置する必要がなく移相器として液晶位相変調器やピエゾミラーを配置し、電子的或いは機械的制御を介して行っていた構成に比して、非常に小型・簡易かつ安価な光学系でホログラムの選択的消去が可能となる。   Therefore, by switching the incidence of the light wave that becomes the reference light and the object light between the recording time and the selective erasing, the phase shift of the light wave at the time of selective erasing is shifted on the optical path of the reference light or the object light. There is no need to arrange a phase shifter, and a liquid crystal phase modulator or piezo mirror is arranged as a phase shifter, which is very small, simple, and inexpensive compared to a configuration that is performed through electronic or mechanical control. The hologram can be selectively erased by the optical system.

また、ピエゾミラーを用いた場合のバックラッシュや、液晶位相変調器を用いた場合の電圧誤差等、従来の移相器を用いる構成では、ホログラム選択的消去の性能が劣化する可能性があるが、本発明において選択的消去時の位相変位に用いる素子はビームスプリッタのみであり、誤差の少ない高精度なホログラムの選択的消去を実現でき、また、経時劣化も起こらない。   In addition, in the configuration using a conventional phase shifter such as backlash when using a piezo mirror and voltage error when using a liquid crystal phase modulator, the performance of selective erasure of hologram may be deteriorated. In the present invention, the element used for the phase displacement at the time of selective erasure is only a beam splitter, so that selective erasure of a highly accurate hologram with little error can be realized, and deterioration with time does not occur.

しかも、2重マッハツェンダ−干渉光学系による干渉縞の位相変位は、ホログラムの選択的消去に不必要である連続的な中間値を採り得ないため、移相量の誤差の原因となることがなく、これによっても、誤差の少ない高精度なホログラムの選択的消去を実現できる。   Moreover, the phase shift of the interference fringes by the double Mach-Zehnder-interference optical system cannot take a continuous intermediate value that is unnecessary for the selective erasure of the hologram, so that it does not cause an error in the amount of phase shift. This also makes it possible to realize selective erasure of a highly accurate hologram with little error.

そして、上述したように、本発明における多重ホログラムの選択的消去手法は角度多重記録法や球面参照光シフト多重記録法、位相コード多重記録法等、他の多重記録手法にも適用することが可能である。   As described above, the selective erasing method of the multiplex hologram in the present invention can be applied to other multiplex recording methods such as an angle multiplex recording method, a spherical reference light shift multiplex recording method, and a phase code multiplex recording method. It is.

以下、実施例にて本発明をさらに説明する。
〔実施例1〕
まず、図2に示した2重マッハツェンダ−干渉光学系により多重記録されたホログラムの選択的消去が行えることを、実験的に確認した実施例について記載する。
Hereinafter, the present invention will be further described in Examples.
[Example 1]
First, an embodiment experimentally confirmed that selective erasure of a hologram recorded in a multiplexed manner by the double Mach-Zehnder-interference optical system shown in FIG. 2 will be described.

図6に、図2における光波10a・10b、11a・11bの交差領域に、フォトリフラクティブ媒質として、鉄を不純物として含むリチウムニオブ酸(LiNbO:Fe)結晶を配置し、第1ポート1からの入射光による干渉縞6で記録されたホログラムを、第2ポート2からの入射光による干渉縞7で上書きした場合の規格化回折効率を示す。 6, lithium niobic acid (LiNbO 3 : Fe) crystal containing iron as an impurity is arranged as a photorefractive medium in the intersecting region of the light waves 10a, 10b, 11a, 11b in FIG. The normalized diffraction efficiency when the hologram recorded with the interference fringe 6 by the incident light is overwritten with the interference fringe 7 by the incident light from the second port 2 is shown.

ここでは、ホログラム記録光の1/10程度の強度の光波により、ホログラムを位相共役再生し回折効率を測定している。位相共役再生とは参照光と対向伝搬する光波によりホログラムを通常の反対側から再生することであり、これにより記録過程にあるホログラムの回折効率の動的な振る舞いを観測することが可能である。また、比較のために第2ポート2からの入射光と同一強度のインコヒーレント消去光を結晶に照射した場合の規格化回折効率もプロットしている。   Here, the hologram is phase-conjugate reproduced with a light wave having an intensity of about 1/10 of the hologram recording light, and the diffraction efficiency is measured. The phase conjugate reproduction is a reproduction of a hologram from a normal opposite side by a light wave propagating opposite to the reference light, and thus it is possible to observe the dynamic behavior of the diffraction efficiency of the hologram in the recording process. For comparison, the normalized diffraction efficiency when the crystal is irradiated with incoherent erasing light having the same intensity as the incident light from the second port 2 is also plotted.

図6より、第2ポート2からの入射光(選択的消去光)によるホログラム消去(選択的消去)は、インコヒーレント消去と比較して格段に高速であることが分かる。また、選択的消去光は他の多重ホログラムに対しインコヒーレント消去光として働くため、この性質がホログラムの選択的消去を可能とする。図6中、選択的消去の場合にはおよそ260秒程度で、規格化回折効率が極小値をとっている。規格化回折効率が極小値をとるときに第2ポート2からの光波による干渉縞7の上書きを終了することで、ホログラムの選択的消去が実現される。
〔実施例2〕
次に、フォトリフラクティブ媒質として、鉄を不純物として含むリチウムニオブ酸(LiNbO:Fe)結晶を用い、この結晶中に実際にホログラムを多重記録し、多重ホログラムのうちの一枚を選択的に消去できることを、実験的に確認した実施例について記載する。
From FIG. 6, it can be seen that hologram erasure (selective erasure) by incident light (selective erasure light) from the second port 2 is much faster than incoherent erasure. Further, since the selective erasing light acts as an incoherent erasing light for other multiple holograms, this property enables selective erasing of the hologram. In FIG. 6, in the case of selective erasure, the normalized diffraction efficiency takes a minimum value in about 260 seconds. When the normalized diffraction efficiency takes the minimum value, the overwriting of the interference fringes 7 by the light wave from the second port 2 is completed, thereby realizing the selective erasure of the hologram.
[Example 2]
Next, a lithium niobic acid (LiNbO 3 : Fe) crystal containing iron as an impurity is used as a photorefractive medium, and a hologram is actually recorded in this crystal, and one of the multiple holograms is selectively erased. Examples that have been experimentally confirmed to be able to do are described.

図7に実験に用いた系を示す。ここでM波ミラー、BSはビームスプリッタ、HWPは半波長板、PBSは偏光ビームスプリッタ、Lはレンズである。本実験ではフォトリフラクティブ結晶として、7×7×5[mm3]の鉄を不純物として含むリチウムニオブ酸(LiNbO:Fe)結晶33を用い、光源として波長514nmのArレーザを用いた。 FIG. 7 shows the system used in the experiment. Here, an M wave mirror, BS is a beam splitter, HWP is a half-wave plate, PBS is a polarization beam splitter, and L is a lens. In this experiment, a lithium niobic acid (LiNbO 3 : Fe) crystal 33 containing 7 × 7 × 5 [mm 3 ] iron as an impurity was used as a photorefractive crystal, and an Ar + laser having a wavelength of 514 nm was used as a light source.

Arレーザからのレーザ光は、ミラーM1、半波長板HWP1を介して偏光ビームスプリッタPBS1で2つに分割され、そのうちの一方の光がミラーM2、ミラーM3を介してビームスプリッタBSに第1ポート31からの光波として導かれ、他方の光が半波長板HWP2、偏光ビームスプリッタPBS2、ミラーM4を介してビームスプリッタBSに第2ポート32からの光波として導かれる。なお、図中、S1、S2にて示すのは、第1ポート31及び第2ポート32からの光波の入射を選択的に制御するためのシャッターである。 The laser light from the Ar + laser is split into two by the polarization beam splitter PBS1 via the mirror M1 and the half-wave plate HWP1, and one of the lights is first transmitted to the beam splitter BS via the mirror M2 and the mirror M3. The other light is guided as a light wave from the second port 32 to the beam splitter BS via the half-wave plate HWP2, the polarization beam splitter PBS2, and the mirror M4. In the figure, reference numerals S1 and S2 denote shutters for selectively controlling the incidence of light waves from the first port 31 and the second port 32.

このような実験系を用いて、ホログラムの多重記録、その後のホログラムの選択的消去、及び選択的消去部分への追記を行った。図8に、最初の記録後、選択的消去後、並びに追記後の再生像を示す。   Using such an experimental system, multiple recording of holograms, subsequent selective erasure of holograms, and additional writing to selective erasure portions were performed. FIG. 8 shows a reproduced image after initial recording, after selective erasure, and after additional recording.

まずは、第1ポート31から光波を入射し、これをビームスプリッタBSにより分波してそれぞれ物体光、参照光として、結晶33中にホログラムを形成した。詳細には、分波光のうち、ミラーM5に照射された方は、物体光として、入力マスク34にて画像データが付加され、レンズL1を介してLiNbO:Fe結晶33中に集光され、ミラーM6に照射された方は、参照光として、すりガラス35を経てレンズL2を介してLiNbO:Fe結晶33中に集光される。ここでは、すりガラス35の水平方向移動により、3枚のホログラムをスペックル多重記録した。記録した3枚のホログラムの各画像データを、図8に記録画像として示す。 First, a light wave entered from the first port 31 was split by the beam splitter BS, and a hologram was formed in the crystal 33 as object light and reference light, respectively. Specifically, out of the demultiplexed light, the one irradiated to the mirror M5 has image data added as object light by the input mask 34, and is condensed into the LiNbO 3 : Fe crystal 33 through the lens L1, The one irradiated on the mirror M6 is condensed as reference light into the LiNbO 3 : Fe crystal 33 through the ground glass 35 and the lens L2. Here, three holograms were speckle multiplexed and recorded by moving the ground glass 35 in the horizontal direction. Each recorded image data of the three holograms is shown as a recorded image in FIG.

次に、第2ポート32から光波を入射し、3枚目のホログラムの一部であるアルファベット“C”のみを選択的に消去した。ここでホログラムを選択的に消去する際には、参照光の光路上のすりガラス35は、消去するホログラム(ここでは3枚目)に対する再生条件を満足するように配置し、また、物体光については消去するホログラム(ここでは3枚目)に対応する入力マスク34(ここでは“C”)を記録時と同一位置に配置している。   Next, a light wave was incident from the second port 32, and only the alphabet "C" which is a part of the third hologram was selectively erased. Here, when selectively erasing the hologram, the ground glass 35 on the optical path of the reference light is arranged so as to satisfy the reproduction condition for the hologram to be erased (here, the third piece), and for the object light, An input mask 34 (here, “C”) corresponding to the hologram to be erased (here, the third sheet) is arranged at the same position as during recording.

その後、第1ポート31から光波を入射して、消去された3枚目のホログラムの“C”の位置に、“C”の画像データを有する入力マスク34を用いて、新たに“E”を追記した。   After that, a light wave is incident from the first port 31 and an “E” is newly added to the “C” position of the erased third hologram by using the input mask 34 having the image data “C”. Added.

図8より、本手法により任意のホログラム内の任意部位を選択的に消去・更新できていることがわかる。   From FIG. 8, it can be seen that an arbitrary part in an arbitrary hologram can be selectively erased / updated by this method.

なお、上記実施の形態及び実施例では、多重ホログラムの選択的消去として説明したが、多重記録でないホログラムについても、このような2重マッハツェンダ−干渉光学系を用いることで、移相器の類を必要とすることなく、高速にホログラムを消去することができるようになる。   In the above-described embodiments and examples, the description has been given as the selective erasure of the multiplexed hologram. However, even for holograms that are not multiplexed recording, by using such a double Mach-Zehnder-interference optical system, a type of phase shifter can be used. The hologram can be erased at high speed without the necessity.

なお、上記した具体的な実施の形態と実施例とは、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々変更して実施することができるものである。   The specific embodiments and examples described above are merely to clarify the technical contents of the present invention, and should not be interpreted in a narrow sense by limiting only to such specific examples. Rather, various modifications can be made within the spirit and scope of the present invention.

大容量光メモリとして用いることができる。   It can be used as a large capacity optical memory.

本発明の実施の一形態を示すものであり、ホログラムメモリ装置の要部構成を示す図面である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1, showing an embodiment of the present invention, is a drawing showing a main configuration of a hologram memory device. 2重マッハツェンダ−干渉光学系の構成を示す図面である。It is drawing which shows the structure of a double Mach-Zehnder-interference optical system. 図1のホログラムメモリ装置における記録時の手順を示す図面である。It is drawing which shows the procedure at the time of recording in the hologram memory apparatus of FIG. 図1のホログラムメモリ装置における再生時の手順を示す図面である。It is drawing which shows the procedure at the time of reproduction | regeneration in the hologram memory apparatus of FIG. 図1のホログラムメモリ装置における選択的消去時の手順を示す図面である。2 is a diagram showing a procedure at the time of selective erasure in the hologram memory device of FIG. 1. 本発明の一実施例を示すものであり、図2の2重マッハツェンダ−干渉光学系における交差領域に、フォトリフラクティブ媒質としてLiNbO:Fe結晶を配置し、第1ポートからの入射光による干渉縞で記録されたホログラムを、第2ポートからの入射光による干渉縞で上書きした場合の規格化回折効率を示す図面である。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention, in which a LiNbO 3 : Fe crystal is arranged as a photorefractive medium in an intersecting region in the double Mach-Zehnder-interference optical system of FIG. 2, and interference fringes due to incident light from the first port 6 is a diagram illustrating normalized diffraction efficiency when the hologram recorded in (1) is overwritten with interference fringes by incident light from a second port. 本発明のその他の実施例を示すものであり、フォトリフラクティブ媒質としてLiNbO:Fe結晶を用い、この結晶中に実際にホログラムを多重記録し、多重ホログラムのうちの一枚を選択的に消去できることを確認した実験系の構成を示す図面である。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which a LiNbO 3 : Fe crystal is used as a photorefractive medium, a hologram is actually recorded in the crystal, and one of the multiplexed holograms can be selectively erased. It is drawing which shows the structure of the experimental system which confirmed this. 図7の実験系にて3枚のホログラムを記録し、そのうちの1つを選択的消去し、さらに消去した部分に追記を行った各工程におけるホログラムの再生像を示す図面である。It is drawing which shows the reproduction | regeneration image of the hologram in each process which recorded three holograms in the experimental system of FIG. 7, selectively erased one of them, and additionally recorded in the erased part. 従来の移相器を用いて記録時の干渉縞と空間的にπだけ位相の変位した干渉縞を生成して該干渉縞を上書きすることによる多重ホログラムの選択的消去を説明する図面である。6 is a diagram for explaining selective erasure of multiple holograms by generating interference fringes having a phase shifted by π spatially and overwriting the interference fringes during recording using a conventional phase shifter.

符号の説明Explanation of symbols

11 フォトリフラクティブ媒質(ホログラムメモリ)
12 第1光源
13 第2光源
14 ビームスプリッタ
15 シャッター
16 第1ミラー
17 第2ミラー
18 空間光変調器
19 物体光
20 参照光
21 すりガラス
22 ホログラム
24 光検出器
25 2重マッハツェンダ−干渉光学系
11 Photorefractive medium (hologram memory)
12 First light source 13 Second light source 14 Beam splitter 15 Shutter 16 First mirror 17 Second mirror 18 Spatial light modulator 19 Object light 20 Reference light 21 Ground glass 22 Hologram 24 Photo detector 25 Double Mach-Zehnder interference optical system

Claims (7)

ホログラムメモリに物体光と参照光とが照射され、これらの干渉縞によって多重に記録されたホログラムのうちのあるホログラムを、該ホログラムの記録時の物体光と参照光とをこれらの干渉縞が記録時の干渉縞とπだけ変位するように上記ホログラムメモリに照射することで消去するホログラムの消去方法であって、
ホログラムメモリに対して物体光と参照光とを照射する光学系として、ビームスプリッタの両面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、該光学系のビームスプリッタにおける消去対象のホログラムの記録時に物体光と参照光との生成に用いられた方とは異なる方の面からの入射光にて消去時の物体光と参照光とを生成することにより、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることを特徴とするホログラムの消去方法。
The hologram memory is irradiated with object light and reference light, and a hologram is recorded among the holograms recorded in multiples by these interference fringes. These interference fringes record the object light and reference light at the time of recording the hologram. A method for erasing a hologram that erases by irradiating the hologram memory so as to be displaced by an interference fringe and π at the time,
A double Mach-Zehnder-interference optical system using incident light from both surfaces of the beam splitter is used as an optical system for irradiating the hologram memory with object light and reference light, and a hologram to be erased in the beam splitter of the optical system. By generating the object light and the reference light at the time of erasing with the incident light from the surface different from the one used for the generation of the object light and the reference light at the time of recording, the interference fringes and π A method for erasing a hologram, characterized by obtaining an interference fringe displaced by a distance.
ホログラムメモリに物体光と参照光とが照射され、これらの干渉縞によって記録されたホログラムを、該ホログラムの記録時の物体光と参照光とをこれらの干渉縞が記録時の干渉縞とπだけ変位するように上記ホログラムメモリに照射することで消去するホログラムの消去方法であって、
ホログラムメモリに対して物体光と参照光とを照射する光学系として、ビームスプリッタの両面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を用い、該光学系のビームスプリッタにおけるホログラムの記録時に物体光と参照光との生成に用いられた方とは異なる方の面からの入射光にて消去時の物体光と参照光とを生成することにより、記録時の干渉縞とπだけ変位した干渉縞を得ることを特徴とするホログラムの消去方法。
The hologram memory is irradiated with object light and reference light, and the hologram recorded by these interference fringes is recorded as the object light and reference light at the time of recording the hologram. A hologram erasing method for erasing by irradiating the hologram memory so as to be displaced,
As an optical system for irradiating the hologram memory with object light and reference light, a double Mach-Zehnder-interference optical system using incident light from both surfaces of the beam splitter is used, and at the time of recording a hologram in the beam splitter of the optical system By generating the object light and the reference light at the time of erasing with the incident light from the surface different from the one used for the generation of the object light and the reference light, the interference fringes and π at the time of recording are displaced. A method for erasing a hologram, comprising obtaining interference fringes.
ホログラムメモリに物体光と参照光とを照射し、これらの干渉縞によってホログラムを記録するもので、かつ、同一箇所に複数のホログラムを多重に記録する記録手段と、多重記録されたホログラムのうちの任意のホログラムを参照光を照射して選択的に再生する再生手段とを備えたホログラムメモリ装置において、
上記物体光と参照光とをホログラムメモリに照射するための光学系として、ビームスプリッタの両方の面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を備えていることを特徴とするホログラムメモリ装置。
Irradiating the hologram memory with object light and reference light and recording holograms by these interference fringes, and a recording means for recording a plurality of holograms in the same location, In a hologram memory device comprising a reproducing means for selectively reproducing an arbitrary hologram by irradiating a reference beam,
A hologram memory comprising a double Mach-Zehnder-interference optical system that uses incident light from both surfaces of a beam splitter as an optical system for irradiating the hologram memory with the object light and the reference light. apparatus.
上記ホログラムメモリに多重記録されているホログラムのうちの任意のホログラムを選択的に消去する消去手段を備え、
該消去手段は、上記光学系を用い、該光学系におけるビームスプリッタの上記記録手段が消去対象のホログラムの記録時に物体光及び参照光の照射に用いた面とは異なるもう一方の面から入射した光より該ホログラムの記録時の物体光と参照光とを照射することで消去するようになっていることを特徴とするホログラムメモリ装置。
An erasing means for selectively erasing an arbitrary hologram among the holograms recorded in a multiplexed manner in the hologram memory;
The erasing means uses the optical system, and the recording means of the beam splitter in the optical system is incident from the other surface different from the surface used for irradiating the object light and the reference light when recording the hologram to be erased. A hologram memory device characterized by being erased by irradiating object light and reference light at the time of recording the hologram from light.
ホログラムメモリに物体光と参照光とを照射し、これらの干渉縞によってホログラムを記録する記録手段と、記録されたホログラムに参照光を照射して再生する再生手段とを備えたホログラムメモリ装置において、
上記物体光と参照光とをホログラムメモリに照射するための光学系として、ビームスプリッタの両方の面からの入射光を利用する2重マッハツェンダ−干渉光学系を備えていることを特徴とするホログラムメモリ装置。
In a hologram memory device comprising a recording means for irradiating a hologram memory with object light and reference light, and recording a hologram by these interference fringes, and a reproducing means for reproducing the recorded hologram by irradiating the reference light,
A hologram memory comprising a double Mach-Zehnder-interference optical system that uses incident light from both surfaces of a beam splitter as an optical system for irradiating the hologram memory with the object light and the reference light. apparatus.
上記ホログラムメモリに記録されているホログラムを消去する消去手段を備え、
該消去手段は、上記光学系を用い、該光学系におけるビームスプリッタの上記記録手段が該ホログラムの記録時に物体光及び参照光の照射に用いた面とは異なるもう一方の面から入射した光より該ホログラムの記録時の物体光と参照光とを照射することで消去するようになっていることを特徴とするホログラムメモリ装置。
An erasing unit for erasing the hologram recorded in the hologram memory;
The erasing means uses the optical system, and the recording means of the beam splitter in the optical system uses light incident from the other surface different from the surface used for irradiating the object light and the reference light when recording the hologram. A hologram memory device, wherein the hologram memory device is adapted to be erased by irradiating with object light and reference light at the time of recording the hologram.
上記ホログラムメモリが、フォトリフラクティブ媒質を含んでいることを特徴とする請求項3〜6の何れか1項に記載のホログラムメモリ装置。   The hologram memory device according to claim 3, wherein the hologram memory includes a photorefractive medium.
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