JP7128258B2 - 両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置および方法 - Google Patents

両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置および方法 Download PDF

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Description

本発明は、ホログラフィック多重化記憶技術分野に関し、より具体的には、記録／読取速度を向上させるための両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置および方法に関する。
図１は、ホログラムの多重化記憶技術の原理図であり、これは、球面基準波を用いてシフト多重化記録してホログラムを再生する方法である。ホログラムを記録した後、媒体を少し動かすと、このホログラムを再生できなくなり、新たなホログラムを再記録することができる。図１に示すように、ブラッグ原理から分かるように、信号ビームｋｓ、基準ビームｋｒおよび格子ベクトルｋｇは三角形を共同で形成し、媒体が移動した場合、元の三角形が破壊され、ホログラムも再生できなくなる。このようなシフト多重化記録方法では、ホログラムをｘ軸方向（磁気トラック方向）に３～５μｍの間隔で上書きすることができるが、ｙ軸方向（磁気トラック方向に垂直な方向）に約２５０～６００μｍオフセットする必要があり、このシフト量はシフト選択性と呼ばれる。ｘ軸方向とｙ軸方向に連続的にシフト多重化することにより、記憶媒体全体にホログラムを記録することが可能であるが、ｙ軸方向のシフト選択性が弱いため、記憶多重化数が大きく制限され、記憶密度が向上しない。
図２に示すように、この２次元記録方法に基づいて、記録媒体を周方向に回転させて記録を上書きすること、すなわち円周方向の回転多重化を行うことにより、多重化数をさらに増やすことができる。まず、シフト多重化記録により、２次元ホログラムアレイを得た後、記憶媒体を所定の角度、すなわち交差角で回転させる。そして、１つの新たな２次元ホログラムのアレイを記録し、前のアレイと互いに重ね合わせて、このようにシフト多重化と円周方向の回転多重化を組み合わせて記録する方法は、クロスシフト多重化記録と呼ばれ、好ましくは、交差角が４５°以上である。
このシステムは、クロスシフト多重化記憶システムと呼ばれ、容量を高めるための良い方法として、この方法を適用することで、記憶媒体の記憶容量が数十ＴＢ（記憶媒体の直径は１２０ｍｍ）に達することができる。しかし、シフト多重化記録を行うために、記録媒体または光ヘッドを連続的に停止およびシフトさせる必要があり、記録および読取速度が制限される。
本発明は、上記の先行技術の少なくとも１つの欠点（不足）を克服するために、２組の直交偏光を利用して記録媒体の上下両面からホログラムを同時に記録／読取を行うことで、記録／読取速度を２倍にすることができ、既存技術に存在する、データの記録／読取速度が遅いという問題を解決する両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置および方法を提供する。
一方で、本発明は、記憶媒体の両側に複数の光ヘッドが設けられ、情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行うことができる両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置を提供する。
好ましくは、媒体の両側には第１の光ヘッドと第２の光ヘッドと記される２つの光ヘッドが設けられ、この２つの光ヘッドは、情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行うことができる。
当該装置では、同一の光ヘッドによって導かれた信号光と基準光は軸から外れており、ホログラム記録時に２つの光ヘッドにおける信号光または基準光が互いに同軸になり、ホログラム記録時に２つの光ヘッド間のビームの偏光方向が互いに直交しており、同一の光ヘッドにおける信号光と基準光の偏光方向が同じである。
当該装置では、一方の光ヘッドで記録されたホログラムを読み取ると、得られた再生信号光が他方の光ヘッド中の光検出器で検出される。
当該装置はさらに、記憶媒体を移動させることにより、記憶媒体の両面にシフト多重化記憶を同時に行う記憶媒体移動ユニットを含む。
好ましくは、第１の光ヘッドと第２の光ヘッドは対称的に設けられる。
具体的には、第１の光ヘッドは、第１のレーザ出力ユニットと、第１の基準アームと、第１のビーム拡散フィルタユニットと、第１の信号アームとを含む。ここで、第１のレーザ出力ユニットは、第１のレーザ機器と、第１のシャッタと、第１の偏光板と、第１のビーム整形器と、第１の脱偏光ビームスプリッタとを含み、第１の基準アームは、第１の反射ミラーと、第１の半波長板と、第１の集光ミラーとを含み、第１のビーム拡散フィルタユニットは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１のローパスフィルタとを含み、第１の信号アームは、第１の光検出器と、第１の偏光ビームスプリッタと、第１の空間光変調器と、第１のリレーレンズと、第２のローパスフィルタと、第１のフーリエレンズとを含む。
第２の光ヘッドは、第２のレーザ出力ユニットと、第２の基準アームと、第２のビーム拡散フィルタユニットと、第２の信号アームとを含む。ここで、第２のレーザ出力ユニットは、第２のレーザ機器と、第２のシャッタと、第２の偏光板と、第２のビーム整形器と、第２の脱偏光ビームスプリッタとを含み、第２の基準アームは、第２の反射ミラーと、第２の半波長板と、第２の集光ミラーとを含み、第２のビーム拡散フィルタユニットは、第１のレンズと、第２のレンズと、第３のローパスフィルタとを含み、第２の信号アームは、第２の光検出器と、第２の偏光ビームスプリッタと、第２の空間光変調器と、第２のリレーレンズと、第４のローパスフィルタと、第２のフーリエレンズとを含む。
前記第１の偏光板は水平方向に沿って光を透過し、レーザは第１の脱偏光ビームスプリッタに入射した後、信号光Ａと基準光Ｂに分離され、前記第１の空間光変調器は、入力信号を信号光Ａにロードし、その偏光方向を垂直方向に調整し、前記第１の半波長板は、基準光Ｂの偏光方向を垂直方向に沿った方向に調整し、信号光Ａと基準光ＢとがＳ記録チャネルを共同で構成し、記憶媒体で干渉してホログラムを形成して記録する。前記第２の偏光板は垂直方向に沿って光を透過し、レーザは第２の脱偏光ビームスプリッタに入射した後、信号光Ｃと基準光Ｄに分離され、前記第２の空間光変調器は、入力信号を信号光Ｃにロードし、その偏光方向を水平方向に調整し、前記第１の半波長板は、基準光Ｄの偏光方向を水平方向に沿った方向に調整し、信号光Ｃと基準光ＤとがＰ記録チャネルを共同で構成し、記憶媒体の他面の同じ位置で干渉してホログラムを形成して記録する。記録位置は、第１のフーリエレンズと第２のフーリエレンズの後側焦点面にある。
代替手段として、第１の光ヘッドは、第１のレーザ出力ユニットと、第１のビーム結合ユニットと、第１の基準アームと、第１の送受信ユニットとを含み、ここで、第１のレーザ出力ユニットは、第１のレーザ機器と、第１のシャッタと、第１の偏光板と、第１のビーム整形器とを含み、第１のビーム結合ユニットは、第３の偏光ビームスプリッタと、第３の空間光変調器と、第３の反射ミラーと、第３のリレーレンズと、第５のローパスフィルタとを含み、第１の基準アームは、第１の反射ミラーと、第１の集光ミラーとを含み、第１の送受信ユニットは、第４の偏光ビームスプリッタと、第３の半波長板と、第３のフーリエレンズと、第１の結像レンズと、第３の光検出器とを含む。
第２の光ヘッドは、第２のレーザ出力ユニットと、第２のビーム結合ユニットと、第２の基準アームと、第２の送受信ユニットとを含む。ここで、第２のレーザ出力ユニットは、第２のレーザ機器と、第２のシャッタと、第２の偏光板と、第２のビーム整形器とを含み、第２のビーム結合ユニットは、第５の偏光ビームスプリッタと、第４の空間光変調器と、第４の反射ミラーと、第４のリレーレンズと、第６のローパスフィルタとを含み、第２の基準アームは、第２の反射ミラーと、第４の半波長板と、第２の集光ミラーとを含み、第２の送受信ユニットは、第６の偏光ビームスプリッタと、第４のフーリエレンズと、第２の結像レンズと、第４の光検出器とを含む。
前記第３の偏光ビームスプリッタは、入射光を信号光Ａと基準光Ｂとに分割し、反射された基準光Ｂは垂直方向に沿って偏光され、透過された信号光Ａは水平方向に沿って偏光され、信号光Ａは、第３の反射ミラーと第３の空間光変調器を通過した後、再び第３の偏光ビームスプリッタに戻って基準光と結合し、第４の偏光ビームスプリッタは、再び信号光と基準光を分離し、透過された信号光Ａは、第３の半波長板を通過した後、偏光方向が垂直方向に調整され、反射された基準光ＢとともにＳ記録チャネルを構成し、記憶媒体で干渉してホログラムを形成して記録する。前記第５の偏光ビームスプリッタは、入射光を信号光Ｃと基準光Ｄとに分割し、反射された基準光Ｄは垂直方向に沿って偏光され、透過された信号光Ｃは水平方向に沿って偏光され、信号光は、第４の反射ミラーと第４の空間光変調器を通過した後、再び第５の偏光ビームスプリッタに戻って基準光と結合し、第６の偏光ビームスプリッタは、再び信号光と基準光を分離し、反射された基準光Ｄは、第４の半波長板を通過した後、偏光方向が水平方向に調整され、透過された信号光ＣとともにＰ記録チャネルを構成する。記憶媒体の他面の同じ位置で干渉してホログラムを形成して記録する。記録位置は、第３のフーリエレンズと第４のフーリエレンズの後側焦点面にある。
もう一方で、本発明はさらに、記憶媒体の両側に対称的に設けられた第１の光ヘッドと第２の光ヘッドによって、情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行い、第１の光ヘッドによって記録された情報を第２の光ヘッド中の読取装置で読み取り、第２の光ヘッドによって記録された情報を第１の光ヘッド中の読取装置で読み取る両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶方法を提供する。
当該方法の具体的なステップは、以下のとおりである。Ｓ１．第１の光ヘッドを用いて、垂直方向に沿った偏光方向の信号光と基準光を導いてＳ記録チャネルを構成し、第２の光ヘッドを用いて、同じ位置で水平方向に沿った偏光方向の信号光と基準光を導いてＰ記録チャネルを構成し、同一の光ヘッドによって導かれた信号光と基準光は、記憶媒体の同じ位置で干渉して、入力信号を記録するためのホログラムを形成する。
Ｓ２．記憶媒体を移動させて、記憶媒体の面内で線形シフト多重化と円周方向の回転多重化を行い、ステップＳ１を繰り返し、記憶媒体の上下両側の全面に渡ってシフト多重化記憶を同時に行う。
Ｓ３．元のＳ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光は、記憶媒体を透過してＰチャネル中の読取装置によって読み取られ、元のＰ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光は、記憶媒体を透過してＳチャネル中の読取装置によって読み取られる。
本発明に記載の装置および方法では、基準光はいずれも球面波である。
本発明に記載の装置および方法では、２本の信号光が同軸に要求され、２本の基準光が同軸に要求される。
本発明に記載の装置および方法では、各光ヘッドにおける信号光と基準光は軸から外れるように要求される。
本発明に記載の装置および方法では、光ヘッドの小型化により、４つ以上の光ヘッドを用いて記録及び再生を同時行うことができ、それによって速度がさらに向上する。
本発明によって提供される両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置およびその方法では、直交偏光の非干渉特徴およびボリュームホログラフィック記憶のブラッグ選択特性により、ホログラフィック記憶媒体の同じ位置の両側に２つの光ヘッドを用いて偏光方向が直交する２つの干渉場を構成し、ホログラムの記録と読み取りを双方向で同時に行う。前記装置および方法は、ホログラフィック記憶の双方向並列記録または読み取りを実現し、シフト多重化、円周方向の回転多重化、偏光多重化を組み合わせて、情報データの記録と読み取り処理の速度を向上させるとともに、ホログラフィック記憶の容量を向上させる。
本発明または先行技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例または先行技術の説明で使用される図面を簡単に紹介し、当然のことながら、以下の説明における図面は、本発明のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図面に基づく他の図面を得ることができる。
本発明のシフト多重化記録方法の原理を説明するための図である。 クロスシフト多重化の原理を示す図である。 本発明に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置の実施例１の構造を示す図である。 本発明に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶システムの実施例２の構造を示す図である。
符号の説明：実施例１では、第１の光ヘッド１００は、第１のレーザ機器１０１１、第１のシャッタ１０１２、第１の偏光板１０１３、第１のビーム整形器１０１４および第１の脱偏光ビームスプリッタ１０１５を含む第１のレーザ出力ユニット１０１と、第１の反射ミラー１０２１、第１の半波長板１０２２および第１の集光ミラー１０２３を含む第１の基準アーム１０２と、第１のレンズ１０３１、第２のレンズ１０３２および第１のローパスフィルタ１０３３を含む第１のビーム拡散フィルタユニット１０３と、第１の光検出器１０４１、第１の偏光ビームスプリッタ１０４２、第１の空間光変調器１０４３、第１のリレーレンズ１０４４、第２のローパスフィルタ１０４５および第１のフーリエレンズ１０４６を含む第１の信号アーム１０４と、を含む。第２の光ヘッド２００は、第２のレーザ機器２０１１、第２のシャッタ２０１２、第２の偏光板２０１３、第２のビーム整形器２０１４および第２の脱偏光ビームスプリッタ２０１５を含む第２のレーザ出力ユニット２０１と、第２の反射ミラー２０２１、第２の半波長板２０２２および第２の集光ミラー２０２３を含む第２の基準アーム２０２と、第１のレンズ２０３１、第２のレンズ２０３２および第３のローパスフィルタ２０３３を含む第２のビーム拡散フィルタユニット２０３と、第２の光検出器２０４１、第２の偏光ビームスプリッタ２０４２、第２の空間光変調器２０４３、第２のリレーレンズ２０４４、第４のローパスフィルタ２０４５および第２のフーリエレンズ２０４６を含む第２の信号アーム２０４と、を含む。
実施例２では、第１の光ヘッド１００は、第１のレーザ機器１０１１、第１のシャッタ１０１２、第１の偏光板１０１３および第１のビーム整形器１０１４を含む第１のレーザ出力ユニット１０１と、第３の偏光ビームスプリッタ１０５１、第３の空間光変調器１０５２、第３の反射ミラー１０５３、第３のリレーレンズ１０５４および第５のローパスフィルタ１０５５を含む第１のビーム結合ユニット１０５と、第１の反射ミラー１０２１および第１の集光ミラー１０２３を含む第１の基準アーム１０２と、第４の偏光ビームスプリッタ１０６１、第３の半波長板１０６５、第３のフーリエレンズ１０６２、第１の結像レンズ１０６３および第３の光検出器１０６４を含む第１の送受信ユニット１０６と、を含む。第１の光ヘッド２００は、第２のレーザ機器２０１１、第２のシャッタ２０１２、第２の偏光板２０１３および第２のビーム整形器２０１４を含む第２のレーザ出力ユニット２０１と、第５の偏光ビームスプリッタ２０５１、第４の空間光変調器２０５２、第４の反射ミラー２０５３、第４のリレーレンズ２０５４および第６のローパスフィルタ２０５５を含む第２のビーム結合ユニット２０５と、第２の反射ミラー２０２１、第４の半波長板２０２２および第２の集光ミラー２０２３を含む第２の基準アーム２０２と、第６の偏光ビームスプリッタ２０６１、第４のフーリエレンズ２０６２、第２の結像レンズ２０６３和第４の光検出器２０６４を含む第２の送受信ユニット２０６と、を含む。
以下、本発明の実施例における技術的解決手段を本発明の実施例における図面と併せて明確かつ完全に説明するが、当然のことながら、記載された実施例は、本発明の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づいて、創造的な労力を行わずに当業者によって得られた他のすべての実施例は、本発明の保護の範囲内に含まれる。
本発明の図面は、例示的な説明のみに用いられるが、本発明を限定するものとして理解されない。以下の実施例をよりよく説明するために、図面のいくつかの構成要素は、省略、拡大または縮小されてもよく、実際の製品のサイズを表すものではない。図面におけるいくつかの周知の構造およびその説明が省略されてもよいことは、当業者であれば理解できる。
実施例１
図３に示すように、本実施例によって提供される両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置は、第１の光ヘッド１００と、第２の光ヘッド２００と、記憶媒体３００とを含む。ここで、第１の光ヘッド１００は、第１のレーザ出力ユニット１０１と、第１の基準アーム１０２と、第１のビーム拡散フィルタユニット１０３と、第１の信号アーム１０４とを含み、垂直方向に沿った偏光方向の信号光Ａと基準光Ｂとのビームを発生させるために使用される。第２の光ヘッド２００は、第２のレーザ出力ユニット２０１と、第２の基準アーム２０２と、第２のビーム拡散フィルタユニット２０３と、第２の信号アーム２０４とを含み、水平方向に沿った偏光方向の信号光Ｃと基準光Ｄとのビームを発生させるために使用される。
具体的な実施プロセスは以下のとおりである。第１のレーザ出力ユニット１０１は、第１のレーザ機器１０１１と、第１のシャッタ１０１２と、第１の偏光板１０１３と、第１のビーム整形器１０１４と、第１の脱偏光ビームスプリッタ１０１５とから構成される。具体的には、第１のレーザ機器１０１１から出射されたビームは、第１のシャッタ１０１２、第１の偏光板１０１３および第１のビーム整形器１０１４を通過した後、レーザの偏光方向が水平方向に厳密に制御され、第１の脱偏光ビームスプリッタ１０１５に入射し、反射基準光と透過信号光を得て、そのうち、反射基準光は第１の基準アーム１０２に入り、透過光は第１のビーム拡散フィルタユニット１０３に入る。本実施例では、前記第１のレーザ機器１０１１は半導体レーザ機器であり、第１のシャッタ１０１２は露光を制御し、第１の偏光板１０１３は偏光方向を調整し、第１のビーム整形器１０１４は、半導体レーザ機器１０１１から出射された不規則なビームを整形する。
第１の基準アーム１０２は、第１の反射ミラー１０２１と、第１の半波長板１０２２と、第１の集光ミラー１０２３とを含み、水平方向に偏光した反射光は、第１の反射ミラー１０２１、第１の半波長板１０２２および第１の集光ミラー１０２３を通過した後、垂直方向に沿った偏光方向の球面波基準光Ｂが得られる。
第１のビーム拡散フィルタユニット１０３は、第１のレンズ１０３１と、第２のレンズ１０３２と、第１のローパスフィルタ１０３３とを含み、水平偏光の透過信号光を拡散フィルタリングした後、第１の信号アーム１０４に入射させる。
第１の信号アーム１０４は、第１の光検出器１０４１と、第１の偏光ビームスプリッタ１０４２と、第１の空間光変調器１０４３と、第１のリレーレンズ１０４４と、第２のローパスフィルタ１０４５と、第１のフーリエレンズ１０４６とを含み、水平偏光の信号光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０４２に入射すると、透過のみが起こり、第１の空間光変調器１０４３は、入力信号を透過光にロードして反射してその偏光方向を９０°回転させて垂直偏光の信号光に変え、垂直偏光の信号光は、第１の偏光ビームスプリッタ１０４２で反射され、第１のリレーレンズ１０４４、第２のローパスフィルタ１０４５および第１のフーリエレンズ１０４６を通過して垂直偏光の信号光Ａとなり、そのうち、第１のリレーレンズ１０４４から第１の空間光変調器１０４３への結像が第１のフーリエレンズ１０４６の前側焦点面にある。
上記垂直偏光の信号光Ａと球面波基準光Ｂは、記憶媒体３００で干渉してホログラムを形成して記録するＳ記録チャネルを構成する。ここで、記憶媒体３００は、第１のフーリエレンズ１０４６の後側焦点面にある。
同様に、第２のレーザ出力ユニット２０１は、第２のレーザ機器２０１１と、第２のシャッタ２０１２と、第２の偏光板２０１３と、第２のビーム整形器２０１４と、第２の脱偏光ビームスプリッタ２０１５とから構成される。具体的には、第２のレーザ機器２０１１から出射されたビームは、第２のシャッタ２０１２、第２の偏光板２０１３および第２のビーム整形器２０１４を通過した後、レーザの偏光方向が垂直方向に厳密に制御され、第２の脱偏光ビームスプリッタ２０１５に入射し、反射基準光と透過信号光を得て、そのうち、反射基準光は第２の基準アーム２０２に入り、透過光は第２のビーム拡散フィルタユニット２０３に入る。
第２の基準アーム２０２は、第２の反射ミラー２０２１と、第２の半波長板２０２２と、２の集光ミラー２０２３とを含み、垂直偏光の反射光は、第２の反射ミラー２０２１、第２の半波長板２０２２および第２の集光ミラー２０２３を通過した後、水平方向に沿った偏光方向の球面波基準光Ｄが得られる。
第２のビーム拡散フィルタユニット２０３は、第１のレンズ２０３１と、第２のレンズ２０３２と、第３のローパスフィルタ２０３３とを含み、垂直偏光の透過信号光を拡散フィルタリングした後、第２の信号アーム２０４に入射させる。
第２の信号アーム２０４は、第２の光検出器２０４１と、第２の偏光ビームスプリッタ２０４２と、第２の空間光変調器２０４３と、第２のリレーレンズ２０４４と、第４のローパスフィルタ２０４５と、第２のフーリエレンズ２０４６とを含み、垂直偏光の信号光は、第２の偏光ビームスプリッタ２０４２に入射すると、反射のみが起こり、第２の空間光変調器２０４３は、入力信号を反射光にロードした後、その偏光方向を９０°回転させて水平偏光の信号光に変え、再び反射し、水平偏光の信号光は、第２の偏光ビームスプリッタ２０４２に戻り、透過のみが起こり、第２のリレーレンズ２０４４、第４のローパスフィルタ２０４５および第２のフーリエレンズ２０４６を通過した後、水平偏光の信号光Ｃとなる。ここで、第２のリレーレンズ２０４４から第２の空間光変調器２０４３への結像が第２のフーリエレンズ２０４６の前側焦点面にある。
上記水平偏光の信号光Ｃと球面波基準光Ｄは、記憶媒体３００で干渉してホログラムを形成して記録するＰ記録チャネルを構成する。ここで、記憶媒体３００は、第２のフーリエレンズ２０４６の後側焦点面にある。
記憶媒体を移動させることで、記憶媒体の両面にシフト多重化記憶を同時に行うことができ、直交偏光の非干渉特徴により、記憶媒体の上下両面にホログラムの記憶を同時に行う。
読み取る時に、第１の空間光変調器１０４３には入力信号がなく、その反射ビームはまだ水平偏光方向にあり、第１の偏光ビームスプリッタで信号光チャネルに反射できず、信号光はゼロであり、垂直方向に沿って偏光した基準光Ｂのみがあり、そして、基準光Ｂは、記憶媒体３００に入射した後に回折され、回折された光は、信号を運んで元の信号光Ａの方向に沿って第２の信号アーム２０４に入り、第２のフーリエレンズ２０４６により逆フーリエ変換され、第２のリレーレンズ２０４４により結像され、第４のローパスフィルタ２０４５によりフィルタリングされた後、第２の偏光ビームスプリッタ２０４２に入射し、この時、反射光のみがあり、その反射光は第２の光検出器２０４１で受光される。同様に、第２の空間光変調器２０４３には出力信号がなく、その反射ビームはまだ垂直偏光方向にあり、第１の偏光ビームスプリッタで信号光チャネルに透過できず、信号光はゼロであり、水平方向に沿って偏光した基準光Ｄのみがあり、そして、基準光Ｄは、記憶媒体３００に入射した後に回折され、回折された光は、信号を運んで元の信号光Ｃの方向に沿って第１の信号アーム１０４に入り、第１のフーリエレンズ１０４６により逆フーリエ変換され、第１のリレーレンズ１０４４により結像され、第２のローパスフィルタ１０４５によりフィルタリングされた後、第１の偏光ビームスプリッタ１０４２に入射し、この時、透過光のみがあり、その透過光は第１の光検出器１０４１で受光される。
実施例２
図４に示すように、本実施例によって提供される両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置は、第１の光ヘッド１００と、第２の光ヘッド２００と、記憶媒体３００とを含む。ここで、第１の光ヘッド１００は、具体的には、第１のレーザ出力ユニット１０１と、第１のビーム結合ユニット１０５と、第１の基準アーム１０２と、第１の送受信ユニット１０６とを含み、垂直方向に沿った偏光方向の信号光Ａと基準光Ｂとのビームを発生させるために使用される。第２の光ヘッド２００は、具体的には、第２のレーザ出力ユニット１０１と、第２のビーム結合ユニット１０５と、第２の基準アーム１０２と、第２の送受信ユニット１０６とを含み、水平方向に沿った偏光方向の信号光Ｃと基準光Ｄとのビームを発生させるために使用される。
具体的な実施プロセスは以下のとおりである。第１のレーザ出力ユニット１０１は、第１のレーザ機器１０１１と、第１のシャッタ１０１２と、第１の偏光板１０１３と、第１のビーム整形器１０１４とから構成される。具体的には、第１のレーザ機器１０１１から出射されたビームは、第１のシャッタ１０１２、第１の偏光板１０１３および第１のビーム整形器１０１４を通過した後、レーザが水平方向に対して４５°偏光し、第１のビーム結合ユニット１０５に入射する。
第１のビーム結合ユニット１０５は、第３の偏光ビームスプリッタ１０５１と、第３の空間光変調器１０５２と、第３の反射ミラー１０５３と、第３のリレーレンズ１０５４と、第５のローパスフィルタ１０５５とから構成され、入力光を同軸の信号光と基準光に変換し、ビームを拡散して第１の送受信ユニット１０６に出力することができる。具体的には、第３の偏光ビームスプリッタ１０５１は、入力光を垂直方向に偏光した反射基準光と、水平方向に偏光した透過光に分解し、透過光は第３の反射ミラー１０５３で反射されて第３の空間光変調器１０５２に照射され、第３の空間光変調器１０５２は入力信号を光にロードして反射し、反射された信号光は第３の偏光ビームスプリッタ１０５１に戻り、透過されて反射基準光と結合し、最後に、結合された光は、第３のリレーレンズ１０５４で結像され、第５のローパスフィルタ１０５５でフィルタリングされた後に第１の送受信ユニット１０６に出力される。
第１の送受信ユニット１０６は、第４の偏光ビームスプリッタ１０６１と、第３の半波長板１０６５と、第３のフーリエレンズ１０６２と、第１の結像レンズ１０６３と、第３の光検出器１０６４とから構成され、受信された信号光を基準光から分離するとともに、信号を読み取る時に第２の光ヘッド２００の再生信号光を受信するために使用される。具体的には、入力光における垂直偏光の基準光成分は、第４の偏光ビームスプリッタ１０６１により反射されて第１の基準アーム１０２に出力され、入力光における水平偏光の信号光成分は透過され、第３の半波長板１０６５によりその偏光方向が垂直方向に調整され、第３のフーリエレンズ１０６２により収束されて、偏光方向垂直の信号光Ａが形成される。
第１の基準アーム１０２は、第１の反射ミラー１０２１と、第１の集光ミラー１０２３とを含み、垂直偏光の反射光は、第１の反射ミラー１０２１、第１の集光ミラー１０２３を通過した後、垂直方向に沿った偏光方向の球面波基準光Ｂが得られる。
上記垂直偏光の信号光Ａと球面波基準光Ｂは、記憶媒体３００で干渉してホログラムを形成して記録するＳ記録チャネルを構成する。ここで、記憶媒体３００は、第３のフーリエレンズ１０６２の後側焦点面にある。
同様に、第２のレーザ出力ユニット２０１は、第２のレーザ機器２０１１と、第２のシャッタ２０１２と、第２の偏光板２０１３と、第２のビーム整形器２０１４とから構成される。具体的には、第２のレーザ機器２０１１から出射されたビームは、第２のシャッタ２０１２、第２の偏光板２０１３および第２のビーム整形器２０１４を通過した後、レーザが水平方向に対して４５°偏光し、第２のビーム結合ユニット２０５に入射する。
第２のビーム結合ユニット２０５は、第５の偏光ビームスプリッタ２０５１と、第４の空間光変調器２０５２と、第４の反射ミラー２０５３と、第４のリレーレンズ２０５４と、第６のローパスフィルタ２０５５とから構成され、入力光を同軸の信号光と基準光に変換し、ビームを拡散して第２の送受信ユニット２０６に出力することができる。具体的には、第５４の偏光ビームスプリッタ２０５１は、入力光を垂直方向に偏光した反射基準光と、水平方向に偏光した透過光に分解し、透過光は第４の反射ミラー２０５３で反射されて第４の空間光変調器２０５２に照射され、第４の空間光変調器２０５２は入力信号を光にロードして反射し、反射された信号光は第５の偏光ビームスプリッタ２０５１に戻り、透過されて反射基準光と結合し、最後に、結合された光は、第４のリレーレンズ２０５４で結像され、第６のローパスフィルタ２０５５でフィルタリングされた後に第２の送受信ユニット２０６に出力する。
第２の送受信ユニット２０６は、第６の偏光ビームスプリッタ２０６１と、第４のフーリエレンズ２０６２と、第２の結像レンズ２０６３と、第４の光検出器２０６４とから構成され、受信された信号光を基準光から分離するとともに、信号を読み取る時に第１の光ヘッド１００の再生信号光を受信するために使用される。具体的には、入力光における垂直偏光の基準光成分は、第６の偏光ビームスプリッタ２０６１により反射されて第２の基準アーム２０２に出力され、入力光における水平偏光の信号光成分は透過し、第４のフーリエレンズ２０６２により収束されて、偏光方向水平の信号光Ｃが形成される。
第２の基準アーム２０２は、第２の反射ミラー２０２１と、第４の半波長板２０２２と、第２の集光ミラー２０２３とを含み、垂直偏光の反射光は、第２の反射ミラー２０２１により反射され、第４の半波長板２０２２によりその偏光方向が水平方向に調整された後、第２の集光ミラー２０２３により収束されて、水平方向に沿った偏光方向の球面波基準光Ｄが得られる。
上記水平偏光の信号光Ｃと球面波基準光Ｄは、記憶媒体３００で干渉してホログラムを形成して記録するＰ記録チャネルを構成する。ここで、記憶媒体３００は、第３のフーリエレンズ２０６２の後側焦点面にある。
記憶媒体を移動させることで、記憶媒体の両面にシフト多重化記憶を同時に行うことができ、直交偏光の非干渉特徴により、記憶媒体の上下両面にホログラムの記憶を同時に行う。
読み取る時に、第３の空間光変調器１０５２には入力信号がなく、第１のビーム結合ユニット１０５は、偏光方向垂直の基準光Ｂのみを出力し、基準光Ｂは、記憶媒体３００に入射して回折され、回折された光は、信号を運んで元の信号光Ａの方向に沿って第２の光ヘッド２００に入り、第４のフーリエレンズ２０６２により逆フーリエ変換され、第６の偏光ビームスプリッタ２０６１により反射され、第２の結像レンズ２０６３により結像された後、第４の光検出器２０６４により信号が読み取られる。同様に、第４の空間光変調器２０５２には入力信号がなく、第２のビーム結合ユニット２０５は、偏光方向水平の基準光Ｄのみを出力し、基準光Ｄは、記憶媒体３００に入射して回折が起こり、回折された光は、信号を運んで元の信号光Ｃの方向に沿って第１の光ヘッド１００に入り、第３のフーリエレンズ１０６２により逆フーリエ変換され、第３の半波長板１０６５によりその偏光方向が垂直方向に調整され、第４の偏光ビームスプリッタ２０６１により反射され、第１の結像レンズ１０６３により結像された後、第３の光検出器１０６４により信号が読み取られる。
実施例３
本実施例は、記憶媒体の両側に対称的に設けられた第１の光ヘッドと第２の光ヘッドによって情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行い、第１の光ヘッドによって記録された情報を第２の光ヘッド中の読取装置で読み取り、第２の光ヘッドによって記録された情報を第１の光ヘッド中の読取装置で読み取る両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶方法を提供する。
当該方法の具体的なステップは、以下のとおりである。Ｓ１．第１の光ヘッドを用いて、垂直方向に沿った偏光方向の信号光と基準光を導いてＳ記録チャネルを構成し、第２の光ヘッドを用いて、同じ位置で水平方向に沿った偏光方向の信号光と基準光を導いてＰ記録チャネルを構成し、同一の光ヘッドによって導かれた信号光と基準光は、記憶媒体の同じ位置で干渉して、入力信号を記録するためのホログラムを形成する。
Ｓ２．記憶媒体を移動させ、記憶媒体の面内で線形シフト多重化と円周方向の回転多重化を行い、ステップＳ１を繰り返し、記憶媒体の上下両側の全面に渡ってシフト多重化記憶を同時に行う。
Ｓ３．元のＳ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光は、記憶媒体を透過してＰチャネル中の読取装置によって読み取られ、元のＰ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光は、記憶媒体を透過してＳチャネル中の読取装置によって読み取られる。
以上の実施例では、前記第１のレーザ機器１０１１および第２のレーザ機器２０１２は波長４０５ｎｍの半導体レーザ機器であり、前記第１の空間光変調器１０４３および第２の空間光変調器２０４３は反射型液晶空間光変調器であり、前記第３の空間光変調器１０５２および第４の空間光変調器２０５２はデジタル顕微鏡デバイスである。
明らかに、本発明の上記実施例は、本発明の技術的解決手段を明確に説明するための例に過ぎず、本発明の具体的な実施形態を限定するものではない。本特許請求の範囲の精神および原則の範囲内で行われた修正、同等の代替、改良などは、いずれも本特許請求の範囲の保護の範囲に含まれるべきである。

Claims (16)

  1. 媒体の両側に２つの光ヘッドが設けられ、２つの光ヘッドは、情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行うことができ、
    ホログラム記録時に２つの光ヘッド間のビームの偏光方向が互いに直交しており、同一の光ヘッドにおける信号光と基準光の偏光方向が同じであることを特徴とする両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  2. 同一の光ヘッドによって導かれた信号光と基準光は軸から外れていることを特徴とする請求項１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  3. ホログラム記録時に２つの光ヘッドにおける信号光または基準光が互いに同軸になることを特徴とする請求項１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  4. 記憶媒体を移動させることにより、記憶媒体の両面にシフト多重化記憶を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  5. 前記２つの光ヘッドは、対称的に設けられた第１の光ヘッドと第２の光ヘッドとを含み、前記第１の光ヘッドと前記第２の光ヘッドは、情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行うことができ、前記第１の光ヘッドによって記録された情報は、前記第２の光ヘッド中の読取装置によって読み取られ、前記第２の光ヘッドによって記録された情報は、前記第１の光ヘッド中の読取装置によって読み取られることを特徴とする請求項１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  6. 前記第１の光ヘッドは、第１のレーザ出力ユニットと、第１の基準アームと、第１のビーム拡散フィルタユニットと、第１の信号アームとを含み、前記第２の光ヘッドは、第２のレーザ出力ユニットと、第２の基準アームと、第２のビーム拡散フィルタユニットと、第２の信号アームとを含むことを特徴とする請求項５に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  7. 前記第１のレーザ出力ユニットは、第１のレーザ機器と、第１のシャッタと、第１の偏光板と、第１のビーム整形器と、第１の脱偏光ビームスプリッタとを含み、前記第２のレーザ出力ユニットは、第２のレーザ機器と、第２のシャッタと、第２の偏光板と、第２のビーム整形器と、第２の脱偏光ビームスプリッタとを含むことを特徴とする請求項６に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  8. 前記第１の基準アームは、第１の反射ミラーと、第１の半波長板と、第１の集光ミラーとを含み、前記第２の基準アームは、第２の反射ミラーと、第２の半波長板と、第２の集光ミラーとを含むことを特徴とする請求項６に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  9. 前記第１のビーム拡散フィルタユニットは、第１のレンズと、第２のレンズと、第１のローパスフィルタとを含み、前記第２のビーム拡散フィルタユニットは、第３のレンズと、第４のレンズと、第３のローパスフィルタとを含むことを特徴とする請求項６に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  10. 前記第１の信号アームは、第１の光検出器と、第１の偏光ビームスプリッタと、第１の空間光変調器と、第１のリレーレンズと、第２のローパスフィルタと、第１のフーリエレンズとを含み、前記第２の信号アームは、第２の光検出器と、第２の偏光ビームスプリッタと、第２の空間光変調器と、第２のリレーレンズと、第４のローパスフィルタと、第２のフーリエレンズとを含むことを特徴とする請求項６に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  11. 前記第１の光ヘッドは、第１のレーザ出力ユニットと、第１のビーム結合ユニットと、第１の基準アームと、第１の送受信ユニットとを含み、前記第２の光ヘッドは、第２のレーザ出力ユニットと、第２のビーム結合ユニットと、第２の基準アームと、第２の送受信ユニットとを含むことを特徴とする請求項５に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  12. 前記第１のレーザ出力ユニットは、第１のレーザ機器と、第１のシャッタと、第１の偏光板と、第１のビーム整形器とを含み、前記第２のレーザ出力ユニットは、第２のレーザ機器と、第２のシャッタと、第２の偏光板と、第２のビーム整形器とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  13. 前記第１のビーム結合ユニットは、第３の偏光ビームスプリッタと、第３の空間光変調器と、第３の反射ミラーと、第３のリレーレンズと、第５のローパスフィルタとを含み、前記第２のビーム結合ユニットは、第５の偏光ビームスプリッタと、第４の空間光変調器と、第４の反射ミラーと、第４のリレーレンズと、第６のローパスフィルタとを含むことを特徴とする請求項１１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  14. 前記第１の基準アームは、第１の反射ミラーと、第１の集光ミラーとを含み、前記第２の基準アームは、第２の反射ミラーと、第４の半波長板と、第２の集光ミラーとを含むことを特徴とする請求項１１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  15. 前記第１の送受信ユニットは、第４の偏光ビームスプリッタと、第３の半波長板と、第３のフーリエレンズと、第１の結像レンズと、第３の光検出器とを含み、前記第２の送受信ユニットは、第６の偏光ビームスプリッタと、第４のフーリエレンズと、第２の結像レンズと、第４の光検出器とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶装置。
  16. 記憶媒体の両側に対称的に設けられた第１の光ヘッドと第２の光ヘッドによって情報の記録／読み取りを同時にまたは別々に行い、第１の光ヘッドによって記録された情報を第２の光ヘッド中の読取装置で読み取り、第２の光ヘッドによって記録された情報を第１の光ヘッド中の読取装置で読み取ることを特徴とする両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶方法であって、
    Ｓ１．前記第１の光ヘッドを用いて、垂直方向または水平方向に沿った偏光方向の信号光と基準光を導いてＳ記録チャネルを構成し、前記第２の光ヘッドを用いて、同じ位置でＳ記録チャネルとは逆方向に偏光した信号光と基準光を導いてＰ記録チャネルを構成し、同じ光ヘッドによって導かれた信号光と基準光は、記憶媒体の同じ位置で干渉して、入力信号を記録するためのホログラムを形成するステップと、
    Ｓ２．前記記憶媒体を移動させて、前記記憶媒体の面内で線形シフト多重化と円周方向の回転多重化を行い、ステップＳ１を繰り返し、前記記憶媒体の上下両側の全面に渡ってシフト多重化記憶を同時に行うステップと、
    Ｓ３．元のＳ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光が前記記憶媒体を透過してＰチャネル中の読取装置によって読み取られ、元のＰ記録チャネルの基準光を用いて、記録されたホログラムを対応する位置で再生し、その回折光が前記記憶媒体を透過してＳチャネル中の読取装置によって読み取られるステップとを含むことを特徴とする両面同時記録／読み取りホログラフィック記憶方法。
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