JPH0659383A - 光メモリ - Google Patents

光メモリ

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JPH0659383A
JPH0659383A JP4213019A JP21301992A JPH0659383A JP H0659383 A JPH0659383 A JP H0659383A JP 4213019 A JP4213019 A JP 4213019A JP 21301992 A JP21301992 A JP 21301992A JP H0659383 A JPH0659383 A JP H0659383A
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JP
Japan
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light
optical
hologram
hole
phb
Prior art date
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Pending
Application number
JP4213019A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Kitayama
研一 北山
Fumihiko Ito
文彦 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0659383A publication Critical patent/JPH0659383A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 時系列光信号の位相および振幅の情報の記録
・再生を、純光学的に行う高速で大記憶容量でかつ比較
的簡便な方法で記録再生が行える光メモリを提供する。 【構成】 光化学ホールバーニング(以下、PHBと略
す)によって、特定の波長の吸収係数のホールを作り、
このホールの深さとそれに伴って生じる屈折率の変化を
情報として蓄積するPHB媒体1−1に、ビット列から
なる有限長の光パルス(以下、光セルと称す)の波長と
等しい複数の波長の光を参照光1−3とし、該光セルを
物体光1−2として、両者を光記録媒体中で互いに干渉
させて生じた複数の周期の異なる干渉縞をホログラム1
−4として記録し、ホログラム1−4の再生において
は、読み出し光として光セルの波長と等しい複数の波長
の光を照射することによって、記録された光セルの波形
を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非同期伝達方式(AT
M)を用いた光通信網における光交換用の光バッファメ
モリに適しているばかりでなく、光コンピューティング
等の光情報処理の各種光メモリとしても、幅広く利用で
きる光メモリに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、純光学的なメモリとしては、双安
定半導体レーザを用いる方法が知られている。図5はそ
の一例であり、5−1は双安定半導体レーザ、5−2は
時分割光スイッチである。双安定半導体レーザ5−1の
持つ双安定性とは、バイアス電流をレーザ発振の閾値以
下に設定した状態で、一定の強度よりも強い光が入射す
ると素子自身がレーザ発振を開始し、光入力がOFFに
なってもバイアス電流がOFFにならない限り発振を持
続するものであり、この発光状態がメモリの保持状態に
相当する。この種の素子としては、多電極の過飽和吸収
型レーザが良く知られている。具体的には、バイアス電
流用の電極を2分割し、一方をレーザ発振のための電流
注入用とし、他方の電極には殆んど電流を注入しない状
態で用いる。このとき、電流が注入されない領域は過飽
和吸収体として働くので、素子の両端面のミラーで形成
されたファブリペロー共振器による光帰還によって、レ
ーザの閾値が発振開始時の閾値と異なる値となり双安定
性を示す。時分割光スイッチ5−2は、時系列のパルス
列からなる信号光5−3を分離して各ビットを双安定半
導体レーザ5−1、すなわち光メモリに分配し、ビット
毎に情報を異なる光メモリに記録するものである。
【0003】一方、光化学ホールバーニング(以下PH
Bと称す)の従来の利用例は、以下の通りである。最も
一般的なのは、図6に示すように光ディスク媒体6−1
として、0,1の2値信号のNビットの情報を、N個の
異なる波長の光でPHBの同一スポットに波長多重記録
する方法である。この場合には、PHBの吸収スペクト
ルの特定の波長の吸収係数を、PHBによって減少させ
ホールを作り、このホールの有無が0,1の2値コード
の信号とするものであった。また、PHBにホログラム
を記録する試みもなされてはいる(A.Renn et al.,Appl.
Opt. 26,4040(1987)) が、従来のホログラムの利用方法
と同様に、専ら2次元的な画像情報を記録するのみであ
り、時系列信号を記録する方法は存在しなかった。
【0004】これ以外に、PHBと同様の媒体にフォト
ンエコーの原理を用いて時系列の光パルス列を生成した
例が報告されている(M.Mitsunaga et al. Opt.LETT. 1
6,264(1991)) が、制御できるのが振幅に限られてお
り、位相情報が欠落していたため、任意のパルス波形を
生成することは原理的に不可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の光メモリ
には以下のような問題点があった。先ず第一に、従来の
半導体双安定素子は1ビットの情報を記録するだけであ
り、光メモリの容量に相当するだけの素子を必要とし
た。したがって、発振波長等の特性の揃った素子を必要
とするので、メモリ容量が増すにつれて実現が困難にな
りかつ経済性の面からも不利になる。さらに、双安定素
子の前段に信号のビットレートで光信号を高速に分離す
る時分割光スイッチが必要であるが、このような多チャ
ンネル且つ高速の光スイッチはいまのところ実現されて
いない。
【0006】また、PHBを用いた光メモリについて
は、0,1の2コード値信号の情報を、特定の波長の吸
収係数のホールの有無に対応させて記録するものがある
のみで、信号の振幅と位相を同時に記録できるホログラ
ムを生かして、時系列の信号波形をディジタル情報に変
換せずに直接記録する方法は存在しなかった。
【0007】本発明の目的は、上記の点に鑑み時系列光
信号の位相および振幅の情報の記録・再生を、純光学的
に行う高速で大記憶容量でかつ比較的簡便な方法で記録
再生が行える光メモリを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、光パルスビット列からなる有限長の光セル波
形の記録方法として、前記光セルの波長と等しい複数の
波長の光を参照光とし、該光セルを物体光として、両者
を光記録媒体中で互いに干渉させて生じた複数の周期の
異なる干渉縞をホログラムとして、光記録媒体上の該干
渉縞の明部の吸収スペクトルの特定の波長の吸収係数
を、光化学ホールバーニングによって減少させホールを
作り、このホールの深さを信号と見なし、かつこの吸収
係数の変化に伴う屈折率の変化を信号とみなすことによ
って、1つのスポットに多重記録し、該ホログラムの読
み出しにおいては、光記録媒体の該ホログラムが記録さ
れているスポットに、読み出し光として前記光セルの波
長と等しい複数の波長の光を照射することによって、記
録された光セルの波形を再生する。
【0009】
【作 用】本発明では、PHBによって、特定の波長の
吸収係数のホールを作り、このホールの深さとそれに伴
って生じる屈折率の変化を情報として蓄積するPHB媒
体に、光セルの波長と等しい複数の波長の光を参照光と
し、該光セルを物体光として、両者を光記録媒体中で互
いに干渉させて生じた複数の周期の異なる干渉縞をホロ
グラムとして記録し、ホログラムの再生においては、読
み出し光として光セルの波長と等しい複数の波長の光を
照射することによって、記録された光セルの波形を再生
する。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示す概念図であ
り、1−1はPHB媒体、1−2は物体光、1−3は参
照光、1−4は記録されたホログラムである。図に示す
ような時間波形の光セルを物体光1−2とし、この光セ
ルの周波数スペクトル成分fm(m=1,2,・・・,
N)と等しい周波数で等強度の光を参照光1−3とし
て、PHB媒体1−1中で両光ビームを干渉させると、
それによって生じる干渉縞は、図2に示すように、干渉
する光の周波数によって周期が異なり、複数の干渉縞が
PHB媒体の同一のスポットに照射されると、個々の縞
の明の部分の吸収率が減少し吸収率が場所的に正弦波状
に変調され、それに伴って屈折率も場所的に変調され、
異なる周期の光周波数が重畳され、結果的に全ての周波
数の物体光の情報がホログラム1−4として記録され
る。PHB媒体の特徴は、空間的には複数の干渉縞が重
畳されていても、光の周波数軸上では各周波数毎に光の
強度に比例した吸収率のホールが形成され、屈折率もそ
れに伴って変化することである。次に具体的なホログラ
ムの記録・再生方法を説明する。図3はその光学系であ
り、3−1は光位相同期回路、3−2は位相変調器、3
−3はPHB媒体、3−4はハーフミラー、3−5はミ
ラー、3−6はシャッター、3−7は入力光セル、3−
8は物体光、3−9は光搬送波周波数の光、3−10は
参照光、3−11は再生された光セルである。
【0011】先ず、ホログラムの記録方法について述べ
る。入力光セル3−7をハーフミラー3−4で2つに分
岐し、一方を物体光3−8とし、他方を光位相同期回路
3−1に入力し、光セルの光搬送波と位相同期した周波
数f0 の光3−9を生成し、次にこれを位相変調器3−
2に入力し光セルの側波帯fm (m=1,2,・・・,
N)と周波数が等しくかつ等しい強度の複数の光に変換
し、これらを合波して同時に参照光3−10としてPH
B媒体3−3に入射させる。一方、物体光3−8をシャ
ッター3−6を開くことによって、PHB媒体3−3の
参照光3−10と同一のスポットに入射させ、上記参照
光3−10との干渉によって生じる干渉縞の明暗パター
ンの強度に比例した深さのPHBホールを形成する。
【0012】次に、ホログラムの再生は、シャッター3
−6を閉じて物体光3−8を遮断し、読み出し光のみを
ホログラムに照射すると、回折(透過)光として再生さ
れた光セルが得られる。読み出し光は、記録時に用いた
参照光3−10と周波数が等しい複数の光である。
【0013】以下に、ホログラムの記録・再生の原理を
詳細に説明する。先ず、記録すべき光セル波形s(t)を s(t)=Σam (s)exp[ j( 2π(f0 +mΔf) t+φm (s) −km (s)・x) ] (1) とする。ここで、am (s) 、φm (s) はそれぞれm次の
側帯波(f=f0 +mΔf)を変調する振幅と位相であ
り、これら2つのパラメータが情報を担っている。ま
た、Δfは光セルの繰り返し周波数である。ホログラム
記録する際に用いる参照光r(t)は r(t)=Σexp[j( 2π(f0 +nΔf)t +φn (r) −kn (r) ・x)] (2) で表される。この参照光と物体光s(t)をPHB媒体
のスポット上で互いに干渉させると、PHBの不均一吸
収スペクトルα(x,f)および屈折率n(x,f)が
共に、次式のように干渉縞の正弦波状の明暗によって空
間的に変調を受ける。
【0014】 Δα(x,f)〜s(t)r(t)* (3) Δn(x,f)〜s(t)r(t)* (4) ここで、 s(t)r(t)* =Σam (s)exp[ j((φm (s) −φm (r) ) −(km (s)−km (r))・x) ] (5) ここで、km (s)−km (r)=kgmはホログラムの回折
格子の波数ベクトルを表し、図4に示すように、回折格
子の周期Λm は次式で与えられる。
【0015】 |kgm|=2π/Λm (6) Λm =c/(2fm sinθ) (7) fm =f0 +mΔf (8) したがって、式5は式6〜8を用いて、次式のように書
き換えられる。
【0016】 s(t)r(t)* =Σam (s)exp[ j((φm (s) −φm (r) ) −4πfm xsinθ/c) (9) ただし、2θは物体光と参照光のビームの交叉角であ
る。式9は、光セルの持つ光周波数成分毎に異なる周期
の回折格子のホログラムが形成されていることがわか
る。
【0017】次に、このホログラムの再生方法について
述べる。参照光を読み出し光として、PHB媒体のホロ
グラムに照射すると、 Δα(x,f)r(t)=Δn(x,f)r(t) =s(t)r(t)* r(t) =Σam (s) exp[j(2π(f0 +mΔf)t+φm (s) −Km (s) ・x) ] (10) 上式から、記録した元の光セルの波形s(t) が再生され
ていることがわかる。
【0018】
【発明の効果】以上説明した如く発明によれば、PHB
媒体の波長多重数は、理論的には103 〜104 まで可
能なので、それと同等の103 〜104 ビットの長ビッ
トの光セルが記録でき、これは実用上充分な長さであ
る。また、PHBの書き込み時間はナノ秒オーダまで高
速化が可能なので、高速アクセス可能な並列光メモリと
して利用できる。さらに、本ホログラムは波長多重で同
一スポットに多量の情報を記録することができるから、
従来のホログラムのように参照光の入射角度を変化させ
ながら、複数の情報を記録する角度多重方式を用いる必
要がないので、参照光のビームの方向制御が不要にな
り、光学系が極めて簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるPHB媒体を用いた波長多重ホロ
グラム記録の概念図
【図2】異なる周期の干渉縞を重畳したホログラムの回
折格子の説明図
【図3】ホログラム記録・再生の光学系の説明図
【図4】周期の異なる回折格子の説明図
【図5】従来の半導体レーザを用いた光メモリの説明図
【図6】PHB媒体を用いた光ディスクの説明図
【符号の説明】
3−1…光位相同期回路、3−2…位相変調器、3−3
…PHB媒体、3−4…ハーフミラー、3−5…ミラ
ー、3−6…シャッター、3−7…入力光セル、3−8
…物体光、3−9…光搬送波周波数の光、3−10…参
照光、3−11…再生された光セル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03H 1/02 8106−2K G06E 3/00 7232−5B G11B 7/00 A 9195−5D

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光パルスビット列からなる有限長の光セ
    ル波形の記録方法として、前記光セルの波長と等しい複
    数の波長の光を参照光とし、該光セルを物体光として、
    両者を光記録媒体中で互いに干渉させて生じた複数の周
    期の異なる干渉縞をホログラムとして、 光記録媒体上の該干渉縞の明部の吸収スペクトルの特定
    の波長の吸収係数を、光化学ホールバーニングによって
    減少させホールを作り、このホールの深さを信号と見な
    し、かつこの吸収係数の変化に伴う屈折率の変化を信号
    とみなすことによって、1つのスポットに多重記録し、 該ホログラムの読み出しにおいては、光記録媒体の該ホ
    ログラムが記録されているスポットに、読み出し光とし
    て前記光セルの波長と等しい複数の波長の光を照射する
    ことによって、記録された光セルの波形を再生すること
    を特徴とする光メモリ。
JP4213019A 1992-08-10 1992-08-10 光メモリ Pending JPH0659383A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4213019A JPH0659383A (ja) 1992-08-10 1992-08-10 光メモリ

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JPH0659383A true JPH0659383A (ja) 1994-03-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006092965A1 (ja) * 2005-03-02 2006-09-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. コヒーレント光源及びそれを用いた記録再生装置
JP2009163360A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Canon It Solutions Inc 情報処理システム、送信者用端末、電子メール送信制御装置、情報処理方法及びプログラム

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US7792160B2 (en) 2005-03-02 2010-09-07 Panasonic Corporation Coherent light source and recording and reproduction device using the same
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