KR100198532B1

KR100198532B1 - 홀로그램 메모리 장치

Info

Publication number: KR100198532B1
Application number: KR1019960056876A
Authority: KR
Inventors: 노성우
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1996-11-23
Filing date: 1996-11-23
Publication date: 1999-06-15
Also published as: JP2932262B2; KR19980038040A; JPH10162586A; US5946115A

Abstract

고속의 홀로그램 메모리 장치가 제안된다. 이 장치는 참조광을 원하는 홀로그램 메모리 셀로 바로 입사 시키기 위한 제1홀로그램 광 요소 어레이와 물체광을 원하는 홀로그램 메모리 셀로 바로 입사시키기 위한 제2홀로그램 광 요소 어레이를 포함한다. 이들은 각각 복수개의 메모리 셀들과 일 대 일 대응되는 복수개의 홀로그램 광 요소들로 구성된다.

Description

홀로그램 메모리 장치

본 발명은 홀로그램 메모리 장치에 관한 것이다.

최근 정보저장매체로서 디스크, 테이프 등이 널리 사용되고 있으나, 정보의 대용량화로 인하여 기존의 매체는 느린 억세스 타임(slow access time), 제한된 용량 때문에 새로운 저장매체의 필요성이 높아지고 있다. 이러한 요구에 부응하기 위해 다차원의 정보 저장매체가 개발되고 있으며, 그중의 하나로서 홀로그램 메모리 장치가 대용량, 신속한 억세스 타임(access time)등이 유리하다는 면에서 주목을 받고 있다.

제1도를 참조하여 일반적인 홀로그램 메모리 장치의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.

기록시, 제1물체광(1)과 제1참조광(2)이 홀로그램 메모리 셀(3)에 입사되면 두 광의 간섭현상에 의해 홀로그램 메모리 셀(3)의 내부에 제1간섭무늬(4)가 기록된다. 그리고, 이후 재생시에 제1물체광(1)은 입사하지 않고, 제1참조광(2)만을 입사하면 홀로그램 원리에 의해 제1물체광(1)이 재생되어 제1재생광(5)으로 나타난다.

이때, 제1재생광(5)은 홀로그램 메모리 셀(3)에 기록되었던 제1물체광(1)의 모든 정보를 가지고 재생되므로, 이와 같은 홀로그램 메모리 셀(3)은 정보기록 장치로 사용될 수 있는 것이다.

홀로그램 메모리 장치의 중요한 특징은 하나의 셀에 두 개이상의 정보를 중첩해 기록할 수 있다는 점이다.

즉, 기록시 제1물체광(1)과 제1참조광(2)에 의해 특정 정보가 기록된 홀로그램 메모리 셀(3)에 제2참조광(12)을 제1참조광(2)과 다른 각도로 입사시키고 제1물체광(1)과는 다른 정보를 가진 제2물체광(11)을 제1물체광(1)과 동일한 각도로 입사시키면, 제2참조광(12)과 제2물체광(11)의 간섭현상에 의해 제2간섭무늬(14)가 중첩되어 홀로그램 메모리 셀(3)에 기록된다. 그리고, 이후 재생시에 제2참조광(12)만을 입사하면, 제2물체광(11)과 동일한 정보를 가진 제2재생광(15)이 나타난다. 그러므로, 이러한 원리를 이용하여 동일한 셀 여러개의 정보를 중첩하여 기록할 수 있는 것이다.

상기와 같은 동작원리를 갖는 일반적인 홀로그램 메모리 장치를 설명하면 다음과 같다.

제2도는 일 형태의 일반적인 홀로그램 메모리 장치의 구조를 보여주는 도면으로, 그 구성을 살펴보면 레이저 광원(20), 레이저 광원(20)에서 발생한 레이저 광의 크기를 확대하는 빔 익스팬더(21), 빔 익스팬더(21)를 통과한 광을 물체광(22) 및 참조광(23)으로 나누어주는 광 분할기(24), 입사하는 광의 방향을 변화시켜 임의의 방향으로 보내는 광 주사기(25), 입사하는 광을 통과시키거나 차단하는 광 차단기(26), 입사하는 광의 공간적 광량 분포를 조정하는 광 변조기(27), 입사하는 광을 일정한 지점으로 보내주는 집속렌즈(28), 광 정보를 기록 및 재생하는 홀로그램 메모리 셀(29), 상기 홀로그램 메모리 셀로부터 재생된 광 정보를 읽어들여 전기신호로 변환하는 광 검지기(30)으로 이루어진다.

이와 같은, 구성을 갖는 홀로그램 메모리 장치에 의한 정보의 기록 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 1차 기록을 하는 경우, 레이저 광원(20)에서 발생된 광이 빔 익스팬더(21)를 지나 광 분할기(24)에 입사되면 광 분할기(24)는 입사된 광을 물체광(22)과 참조광(23)으로 분할하여 방출한다. 이어, 광 차단기(26)는 입사되는 물체광(22)이 투과될 수 있는 상태로 놓여지고 물체광(22)은 광 차단기(26)를 지나 광 변조기(27)를 통과한다. 이때, 물체광(22)은 광 변조기(27)를 통과할 때 광 변조기(27)에 의해 광량 분포가 변조되어 기록할 정보에 해당하는 광량 분포를 가진 제1정보광(22a)이 되고 일정한 정보를 가진 제1정보광(22a)은 홀로그램 메모리 셀(29)로 입사된다.

한편, 참조광(23)은 광 주사기(25)에 의해 일정한 각도로 반사 혹은 굴절된다. 이 광을 제1참조광(23a)라 하면, 제1참조광(23a)은 집속렌즈(28)에 입사된 후 방향이 굴절되어 홀로그램 메모리 셀(29)에 특정한 각도로(q1)로 입사하게 된다. 그러므로 홀로그램 메모리 셀(29)에는 그것내에 입사하는 제1정보광(22a)과 제1참조광(23a)에 의해 간섭무늬가 기록된다.

이와 같이, 1차 기록이 이루어진 홀로그램 메모리 셀(29)에 중첩하여 2차 기록을 하는 과정은 물체광(22)이 광 차단기(26)을 지나 광 변조기(27)를 통과하면 물체광(22)은 광 변조기(27)에 의해 광량 분포가 변조되어 기록할 정보에 해당하는 광량 분포를 가진 제2정보광(22b)이 되고 일정한 정보를 가진 제2정보광(22b)은 홀로그램 메모리 셀(29)로 입사된다. 이때, 제2정보광(22b)은 1차 기록에 사용된 제1정보광(22a)과는 다른 정보를 가지며 제1정보광(22a)과 동일한 위치 및 각도를 가지고 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사하도록 한다.

그리고, 참조광(23)은 광 주사기(25)로 입사되고, 광 주사기(25)는 정보의 중첩기록을 위해 광의 방향이 달라지도록 조정되어 제1참조광(23a)과 다른 방향으로 진행하는 제2참조광(23b)를 발생시킨다. 제2참조광(23b)은 집속렌즈(28)에 의해 굴절되어 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사된다. 이때, 제2참조광(23b)은 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사되는 위치를 동일하지만 입사각도(q2)는 제1참조광(23a)의 입사각도(q1)와는 다르다. 그러므로, 홀로그램 메모리 셀(29)에는 제2참조광(23b)과 제2정보광(22b)에 의해 간섭무늬가 기록된다.

또한, 동일한 방법으로 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사되는 참조광(23)의 입사각을 변화시키고 물체광(22)의 광량분포를 변화시켜 홀로그램 메모리 셀(29)에 또 다른 정보를 계속적으로 중첩기록할 수 있다.

이어, 홀로그램 메모리 장치에서 정보를 재생하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

레이저 광원(20)에서 발생한 레이저 광은 빔 익스팬더(21)를 통과하고 광 분할기(24)를 지나면서 물체광(22) 및 참조광(23)으로 분리된다. 참조광(23)은 광 주사기(25)에 입사되고 물체광(22)은 사용되지 않으므로 광 차단기(26)를 차단의 상태로 하여 물체광(22)를 차단한다. 그리고, 광 주사기(25)를 조정하여 광 주사기(25)에 입사되는 참조광(23)이 특정한 각도로 반사 혹은 굴절되도록 하고 특정한 각도로 굴절된 참조광(23)은 집속렌즈(28)에 의해 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사된다.

만일, 1차 기록된 정보의 재생을 원하면 참조광(23)을 제1참조광(23a)과 동일한 각도(q1)로 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사시킨다. 입사된 제1참조광(23a)은 홀로그램 원리에 의해 제1재생광(31a)을 발생시키고 제1재생광(31a)은 광 검지기(30)에 입사된다. 이때, 제1재생광(31a)은 1차 기록에 사용된 제1정보광(22a)의 광 정보를 그대로 가지고 홀로그램 메모리 셀(29)로부터 재생된다.

그리고, 광 검지기(30)은 광 정보에 해당하는 전기 신호를 발생시킨다.

또한, 2차 기록된 정보를 재생할 경우에는 광 주사기(25)를 조정하여 제2참조광(23b)를 발생시켜 홀로그램 메모리 셀(29)에 q2의 각도로 입사시키면 제2재생광(31b)이 발생된다.

또 다른 정보를 재생할 경우에는 상기와 동일한 방법으로 광 주사기(25)를 조정하여 홀로그램 메모리 셀(29)에 입사시키면 홀로그램 메모리 셀(29)에 각기 다른 각도들을 가지고 기록된 다른 정보들을 재생할 수 있다.

그러나, 제2도의 홀로그램 메모리 장치는 단일 홀로그램 메모리 셀(29)을 사용하므로 기록용량이 작아 많은 정보를 기록하기에는 어느 정도 한계에 부딪히게 되었다. 그러므로, 단일 홀로그래 메모리 셀 대신에 기록 용량이 매우 큰 홀로그램 메모리가 필요하게 되었다.

제3도는 다른 형태의 일반적인 홀로그램 메모리 장치를 보여주는 도면으로 단일 홀로그램 메모리 셀 대신 홀로그램 메모리 어레이를 사용한 장치이다.

제3도에 도시된 바와 같이, 홀로그램 메모리 어레이(32)는 정밀 이송장치(33)에 부착되어 각각의 셀에 정보를 기록하거나 기록된 정보를 재생하는 경우, 그 정밀 이송장치(33)에 의해 기구적으로 이동된다.

즉, 정보를 홀로그램 메모리 어레이(32)의 한 셀에 기록할 때, 기록을 위한 셀이 지정된 위치에 오도록 정밀 이송장치(33)를 이동시키고 상기에 설명한 바와 같이 동일한 방법으로 셀에 정보를 기록한다. 그리고, 한 지정된 셀내에 기록된 정보를 재생하고자 하는 경우, 그 지정된 셀이 정보를 기록할 때 이동되었던 위치와 동일한 위치로 이동되도록 정밀 이송장치(33)를 이동시키고 상기에 설명한 바와 같이 동일한 방법으로 그 셀내의 정보를 재생한다.

그러나, 상술한 일반적인 홀로그램 메모리 장치들에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 광 주사장치으로부터 입사된 각기 다른 진행 방향을 갖는 참조광들은 동일한 홀로그램 메모리 셀에 입사시키기 위하여 고가의 집속렌즈를 사용해야 한다.

둘째, 기록 용량을 늘리기 위해 홀로그램 메로리 어레이를 사용하는 경우, 원하는 홀로그램 메모리 셀을 지정된 위치로 이동시키기 위해서 고가의 장비인 정밀 이송장치를 사용해야 한다. 그러므로, 홀로그램 메모리 장치의 전체적인 단가가 상승된다.

셋째, 그 정밀 이송장치를 사용하여 홀로그램 메모리 어레이를 정밀하게 이동시킬 때, 통상 수 초의 이동시간이 필요하므로 고속 정보 재생 및 고용량 정보기록을 동시에 만족해야하는 홀로그램 메모리 장치에 있어서는 부적합하다.

본 발명은 고속으로 정보를 기록하고 재생할 수 있는 홀로그램 메모리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 저가의 홀로그램 메모리 장치를 제공하는데 있다.

제1도(a)와 제1도(b)는 홀로그램 메모리 장치의 동작원리를 설명하기 위한 다이어그램들.

제2도는 일 형태의 일반적인 홀로그램 메모리 장치의 구성을 보여주는 다이어그램.

제3도는 다른 형태의 일반적인 홀로그램 메모리 장치의 구성을 보여주는 다이어그램.

제4도는 본 발명에 따른 홀로그램 메모리 장치의 구성을 보여주는 다이어그램.

제5도는 제4도의 제1홀로그램 광 요소 어레이의 요소들을 만드는 원리를 설명하는 다이어그램.

제6도는 제4도의 제2홀로그램 광 요소 어레이의 요소들을 만드는 원리를 설명하는 다이어그램.

제7도(a)와 제7도(b)는 제4도의 장치에 따른 정보 기록 과정을 설명하기 위한 다이어그램들.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50 : 광원 51 : 빔 익스팬더

52 : 광 분할기 53 : 물체광

54 : 참조광 55 : 광 차단기

56 : 광 변조기 57 : 제1광 주사기

58 : 제2광 주사기 59 : 제1HOE 어레이

60 : 제2HOE 어레이 61 : 홀로그램 메모리 어레이

62 : 광 검지기 63 : 재생광

70 : 발산광 71 : 집속광

72 : 선분

위 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 홀로그램 메모리 장치는 복수개의 메모리 셀들로 구성되고 일정위치에 고정된 홀로그램 메모리 어레이가 마련된다. 또한, 위 복수개의 메모리 셀들과 일 대 일 대응하는 복수개의 광 요소들로 구성된 제1홀로그램 광 요소 어레이(HOE array:hologram optical element array)가 마련되고, 이 제1홀로그램 광 요소 어레이와 동일 구조를 갖는 제2홀로그램 광 요소 어레이가 마련된다. 한편, 제1홀로그램 광 요소 어레이는 기록시 그것의 한 요소에 정보를 포함한 물체광이 입사하면, 그 물체광을 굴절시켜 그 요소에 대응하는 홀로그램 메모리 어레이의 한 셀에 입사시킨다. 제2홀로그램 광 요소 어레이는 기록 및 재생시 참조광이 그것의 일 요소에 임의의 각도를 갖고 입사하면, 그 참조광을 굴절시켜 그 요소에 대응하는 홀로그램 메모리 어레이의 한 셀의 위 각도를 갖고서 입사시킨다. 위와 같이, 홀로그램 메모리 어레이와 동일 구조를 갖는 두 홀로그램 광 요소 어레이의 사용으로 인해, 정보의 기록 및 재생을 위한 그 물체광과 참조광은 시간의 지연없이 직접 홀로그램 메모리 어레이의 원하는 셀에 입사된다.

본 발명에 따른 홀로그램 메모리 장치를 제4도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제4도는 본 발명에 따른 홀로그램 메모리 장치를 보여주는 다이어그램이다. 그 홀로그램 메모리 장치는 레이저 광원(50)과, 레이저 광원(50)에서 발생한 레이저 광의 크기를 확대하는 빔 익스팬더(beam expander)(51)와, 빔 익스팬더(51)를 통과한 광을 물체광(53) 및 참조광(54)으로 나누어주는 광 분할기(52)와, 입사하는 물체광(53)을 통과시키거나 차단하는 광 차단기(55)와, 물체광의 광량분포를 변조하는 광 변조기(56)와, 참조광(54)을 반사시켜(혹은 굴절시켜) 임의의 방향으로 진행하도록 하는 제1광주사기(57)와, 물체광(53)을 반사시켜 임의의 방향으로 진행시키는 제2광주사기(58)와, 그 참조광(54)을 회절시켜 내부의 한 요소내에 입사시키는 제1HOE(Holographic Optical Element) 어레이(59)와, 그 물체광(53)을 회절시켜 내부의 한 요소에 입사시키는 제2HOE어레이(60)와, 위 제1HOE어레이(59)와 제2HOE어레이(60)으로부터의 참조광(54) 및 물체광(53)을 이용하여 정보를 기록 및 재생하는 홀로그램 메모리 어레이(61)와, 재생된 광 정보를 읽어들여 전기적 신호로 변환시키는 광 검지기(62)로 구성된다.

여기서, 홀로그램 메모리 어레이(61)는 독립적으로 정보를 기록 및 재생할 수 있는 복수개의 홀로그램 메모리 셀들의 1차원 내지 2차원 어레이를 의미한다.

그리고, 집속렌즈와 같은 역할을 하는 제1HOE어레이(59)와 제2HOE어레이(60)는 각각 복수개의 홀로그램 광 요소들(HOE)로 구성된다. 제1HOE어레이(59)와 제2HOE어레이(60)에서 각 HOE는 홀로그램 메모리 어레이(61)의 각 셀과 1:1 대응되게 배열된다. 또한, 제2HOE어레이(60)는 홀로그램 메모리 어레이(61) 및 광 검지기(62)와 동일한 방향으로 배열되며, 이들의 중심들은 하나의 동일 선상에 위치한다.

즉, 홀로그램 메모리 어레이(61)는 제2HOE어레이(60)와 광 검지기(62) 사이에 위치한다.

본 발명에 있어서, 가장 중요한 구성 요소인 제1HOE어레이(59)와 제2HOE어레이(60)은 각 HOE들을 제작하는 원리는 다음과 같다.

제5도는 제1HOE어레이(59)의 일 HOE를 제조하는 원리를 보여주는 다이어그램이고, 제6도는 제2HOE어레이(60)의 일 HOE를 제조하는 원리를 보여주는 다이어그램이다.

제4도의 제1HOE어레이(59)의 (i,j)번째의 HOE를 R(i,j)라 하고, 홀로그램 메모리 어레이(61)의 (i,j)번째의 셀을 C(i,j), 그 셀 C(i,j)의 중심을 P(i,j)라 하자. 제5도에 나타낸 바와 같이, 그 HOE R(i,j)는 점 (01)을 발산점으로 하는 발산광(70)과 점 (02)를 집속점으로 하는 집속광(71)을 그 HOE R(i,j)에 입사되어 두 광의 간섭무늬를 그 HOE R(i,j)에 기록함으로써 제작된다.

이때, 점(01)은 제4도에 나타낸 제1광주사기(57)에 입사되는 광의 입사점(P1)과 동일한 위치이고, 점 (02)는 제4도에 나타낸 홀로그램 메모리 어레이(61) 중 그 셀 C(i,j)의 중심인 P(i,j)와 동일한 위치이다.

이와 같이 제작된 그 HOE R(i,j)에 점 (01)을 지나는 광이 그 HOE R(i,j)에 입사되면 그 HOE R(i,j)의 어느 위치에 입사되더라도 회절이 일어나 항상 점 (02)를 향하는 광이 재생된다.

또한, 제4도에 나타낸 제2HOE 어레이(60)의 각 HOE 중 (i,j)번째의 HOE를 O(i,j)라 하면, 제6도에 나타낸 바와 같이, HOE O(i,j)는 점 (03)을 발산점으로 하는 발산광(70)과 점 (04)를 집속접으로 하는 집속광(71)을 그 HOE O(i,j)에 입사시켜 두 광의 간섭무늬를 기록함으로써 제작된다.

이때, 점 (03)은 제4도에 나타낸 제2광주사기(58)로 입사되는 광의 입사점 (P2)와 동일한 위치이고, 점 (04)는 제4도에 나타낸 광 검지기(62)의 중심점 (P0)과 동일한 위치이다. 그리고 그 HOE O(i,j)의 중심점 (P3)와 집속점 (04)를 잇는 선분(72)상에 제4도에 나타낸 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)의 중심인 P(i,j)가 위치되도록 한다.

이와 같은 특성을 갖는 HOE들로 구성된 제2HOE어레이(60)의 일 HOE에 제2광주사기(58)로부터 물체광이 입사되면, 그 HOE에 입사되는 물체광은 회절에 의해 해당하는 한 홀로그램 메모리 셀의 중심점을 지나 항상 광 검지기(62)의 중심점 (P0)를 향해 진행한다.

위와 같이 제작된 두 HOE 어레이들을 이용한 본 발명의 장치에 따른 정보의 기록 과정을 제4도와 제7도(a)를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 1차 기록을 하는 경우, 레이저 광원(50)에서 발생된 광이 빔 익스팬더(51)를 지나 광 분할기(52)에 입사되면, 광 분할기(52)는 입사된 광을 물체광(53)과 참조광(54)으로 분할한다. 그 물체광(53)은 광 차단기(55)로 보내지고 그 참조광(54)는 제1광주사기(57)로 바로 보내진다. 이어 기록시 광 차단기(55)가 입사되는 물체광(53)이 투과될 수 있는 상태로 놓여지면 물체광(53)은 광 차단기(55)를 지나 광 변조기(56)를 통과한다. 이때 물체광(53)은 광 변조기(56)를 통과할 때 광 변조기(56)에 의해 광량 분포가 변조되어 기록할 정보에 해당하는 광량 분포를 가진 제1정보광(53a)이 된다. 그리고, 이 제1정보광(53a) 은 제2광주사기(58)의 중심점 (P2)로 입사되고 제2광주사기(58)에 의해 반사(혹은 굴절)되어 제2HOE어레이(60)의 HOE O(i,j)의 중심점 (P3)로 입사된다. 이어 제1정보광(53a)은 제2HOE어레이(60)에 의해 회절되어 홀로그램 메모리 어레이(61)의 셀 C(i,j)의 중심점 P(i,j)로 입사하게 된다.

이때, 그 중심점 P(i,j)로 입사되는 제1정보광(53a)은 광 검지기(62)의 중심점 (P0)을 향하는 방향으로 입사한다.

한편, 참조광(54)은 제1광주사기(57)에 의해 일정한 각도로 반사(혹은 굴절)된다. 이 광을 제1참조광(54a)이라 하면, 제1참조광(54a)은 제1HOE어레이(59)의 한 HOE R(i,j)에 입사된 후, 회절되어 제7도(a)에 나타낸 바와 같이, 그 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)의 중심점 P(i,j)로 특정한 각도 (q1)를 가지고 입사하게 된다. 그러므로 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에는 입사하는 제1정보광(53a)과 제1참조광(54a)에 의해 간섭문늬가 기록된다.

이와 같이, 1차 기록이 이루어진 홀로그램 메로리 셀 C(i,j)에 다른 간섭 무늬가 중첩-기록될 수 있다. 이하에서, 2차로 기록을 하는 과정을 설명하기로 한다. 물체광(53)이 광 차단기(55)를 지나 변조기(56)를 통과하면, 물체광(53)은 광 변조기(56)에 의해 그것의 광량 분포가 변조되어 2차로 기록할 정보에 해당하는 광량 분포를 가진 제2정보광(53b)이 되고, 이 일정한 정보를 가진 제2정보광(53b)은 제2광주사기(58)로 입사된다.

이때, 제2광 주사기(58)는 1차 기록시와 동일한 상태로 놓여진다.

따라서, 제2정보광(53b)은 제2광주사기(58)에 굴절되어 제2HOE어레이(60)의 HOE O(i,j)의 중심으로 입사된 후, 회절되어 홀로그램 메모리 어레이(61)의 셀 C(i,j)의 중심 P(i,j)로 입사된다.

즉, 제2정보광(53b)은 1차 기록에 사용된 제1정보광(53a)과는 다른 정보를 가지며, 제7도(a)에 나타낸 바와 같이, 제1정보광(53a)과 동일한 셀 C(i,j)에 동일한 각도를 가지고 입사된다.

그리고, 참조광(54)은 제1광주사기(57)로 입사되고, 제1광주사기(57)는 정보의 중첩기록을 위해 광의 진행 방향이 다르게 조정한다. 즉, 제1참조광(54a)과 다른 방향으로 진행되는 제2참조광(54b)을 발생시킨다. 제2참조광(54b)은 제1HOE어레이(59)의 HOE R(i,j)에 의해 굴절되어 홀로그램 메모리 어레이(61)의 셀 C(i,j)의 중심 P(i,j)에 입사된다.

이때, 제2참조광(54b)은 제7도(a)에 나타낸 바와 같이 제1참조광(54a)이 입사되는 동일 셀 C(i,j)에 입사하지만 입사각도(q2)는 제1참조광(54a)의 입사각도(q1)와는 다르다.

그러므로, 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에는 제2참조광(54b)과 제2정보광(53b)에 의해 또 다른 간섭무늬가 기록된다.

또한, 위와 동일한 방법으로, 동일한 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에 입사되는 참조광(54)의 입사각을 변화시키고 물체광(53)의 광량분포를 변화시키는 것에 의해, 그 동일한 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에 또 다른 정보들을 계속적으로 중첩-기록할 수 있다.

다음은 홀로그램 메모리 어레이(61)의 다른 셀 C(l,m)에 정보를 기록하는 과정을 설명하기로 한다.

제4도와 제7도(b)에 나타낸 바와 같이, 위 셀 C(i,j)외에 또 다른 홀로그램 메모리 셀 C(l,m)의 중심을 P(l,m)이라 하자.

먼저, 제2광주사기(58)을 조정하여 광 변조기(56)에 의해 변조된 제3정보광(53c)이 제2HOE어레이(60) 중에서 (l,m)번째인 HOE O(l.m)의 중심에 입사되도록 한다. 그리고, 그 HOE O(l.m)의 회절에 의헤 제3정보광(53c)은 홀로그램 셀 C(l,m)의 중심 P(l,m)에 입사된다.

이때, 제3정보광(53c)은 홀로그램 메로리 셀 C(l,m)에 입사될 때, 광 검지기(62)와 중심점(P0)를 향하는 방향으로 입사된다.

한편, 제3참조광(54c)은 조정된 제1광주사기(57)에 의해 굴절되어 제1HOE 어레이(59)중에서 (l,m)번째인 HOE R(l,m)에 입사된다. 그리고, 제7도(b)에 나타낸 바와 같이 그 HOE R(l,m)의 회절에 의해 제3참조광(54c)은 각도(q3)를 가지고 그 홀로그램 메모리 셀 C(l,m)의 중심점 P(l,m)에 입사된다. 이와 같이, 홀로그램 메모리 셀 C(l,m)에는 제3참조광(54c)과 제3정보광(53c)에 의해 간섭무늬가 기록된다.

또 다른 정보를 그 동일한 셀 C(l,m)에 중첩 기록하기 위해서, 제1광주사기(57)를 먼저 조정하여 제3참조광(54c)과는 진행 방향이 다른 제4참조광(54d)이 제1HOE 어레이(59)의 한 HOE R(l,m)로 입사되도록 한다. 제4참조광(54d)은 그 HOE R(l,m)의 회절에 의해 제7도(b)에 나타낸 바와 같이 그 셀 C(l,m)에 각도(q4)를 가지고 입사된다. 그리고 제2광주사기(58)를 조정하여 광 변조기(56)에 의해 변조된 제4정보광(53d)이 그 HOE O(l,m)의 회절에 의해 제3정보광(53c)과 동일하게 그 셀 C(l,m)에 입사되어 제4참조광(54d)과 함께 간섭무늬를 기록하게 된다.

위와 같은 방법으로 참조광(54)의 입사각을 변화시키고 정보광(53)의 광량분포를 변화시켜 그 홀로그램 메모리 셀 C(l,m)에 또 다른 정보들을 계속적으로 중첩 기록할 수 있다.

이어서, 홀로그램 메모리 셀들에 기록된 정보를 재생하는 과정을 설명하기로 한다.

제4도의 레이저 광원(50)에서 발생된 레이저 광은 빔 익스팬더(51)를 통과하고 광 분할기(52)를 지나면서 물체광(53) 및 참조광(54)로 분리된다. 그 참조광(54)은 제1광주사기(57)에 입사되는 한편 그 물체광(53)은 재생시 사용되지 않으므로 광 차단기(55)에 의해 차단된다. 그리고 제1광주사기(57)를 조정하여 제1광주사기(57)에 입사되는 참조광(54)을 굴절시켜, 그 참조광(54)이 그 제1HOE 어레이(59)의 원하는 HOE로 입사되도록 한다. 그리고, 그 HOE는 그 입사된 참조광(54)을 회절시켜 그 참조광(54)이 원하는 홀로그램 메모리 셀로 입사되도록 한다.

만일, 홀로그램 메모리 어레이(61)중 셀 C(i,j)에 1차 기록된 정보의 재생을 원하면 제1광주사기(57)를 조정하여 그 참조광(54)을 1차 기록시 사용한 제1참조광(54a)과 동일한 각도(q1)로 그 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에 입사시킨다. 한편, 홀로그램 메모리 어레이(61)중 그 셀 C(i,j)에 2차 기록된 정보의 재생을 원하면, 그 제1광주사기(57)를 조정하여 참조광(54)을 2차 기록시 사용한 제2참조광(54b)과 동일한 각도(q2)로 그 홀로그램 메모리 셀 C(i,j)에 입사시킨다.

이와 같이, 홀로그램 메모리 셀에 입사된 참조광(54)은 홀로그램 원리에 의해 재생광(63)을 발생시키고 재생광(63)은 광 검지기(62)에 입사되고, 광 검지기(62)는 그 재생된 광 정보에 해당하는 전기 신호를 발생시킨다.

이때, 재생광(63)은 기록시에 사용된 정보광의 광 정보를 그대로 가지고 재생된다.

또 다른 정보들을 원하는 경우 역시 위와 동일한 방법으로 그 또 다른 정보들을 재생할 수 있다. 즉, 제1광주사기(57)을 조정하여 그 입사된 참조광을 다른 각도들을 갖고 그 동일한 홀로그램 메모리 셀에 입사시키면 그 홀로그램 메모리 셀에 기록된 각기 다른 정보들을 재생할 수 있다.

본 발명의 홀로그램 메모리 장치에 따르면 다음과 같은 효과들을 얻을 수가 있다.

첫째, 고가의 집속렌즈 대신 HOE 어레이들을 사용하므로 제조 코스트가 감소된다.

둘째, 홀로그램 메모리 어레이를 지정된 위치로 이동시키기 위한 고가의 정밀 이송장치 없이, 물체광과 참조광을 홀로그램 메모리 어레이의 원하는 셀에 바로 직접 입사 시킬수 있으므로 전체적으로 제조 코스트를 낮출 수 있다.

셋째, 위 정밀 이송장치 및 집속렌즈를 사용하지 않으므로 기록 및 재생 시간이 단축되어 고속의 홀로그램 메모리 장치에 유리하다.

Claims

복수개의 셀들로 구성되고 참조광 및 물체광을 이용하여 정보를 기록하는 홀로그램 메모리 어레이; 상기 복수개의 셀들과 일대일 대응하는 복수개의 요소들로 구성되고, 기록 및 재생시 한 요소에 임의의 각도로 입사된 상기 참조광을 상기 홀로그램 메모리 어레이의 상응하는 한 셀에 상기 각도와 동일한 각도로 입사시키는 제1HOE 어레이; 상기 복수개의 셀들과 일대일 대응하는 복수개의 요소들로 구성되고, 기록시 한 요소에 입사된 상기 물체광을 상기 홀로그램 메모리 어레이의 상응하는 한 셀에 입사시키는 제2HOE 어레이를 구비함을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제1항에 있어서, 상기 홀로그램 메모리 어레이는 상기 정보의 기록 및 재생시 일정위치에 고정됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제1항에 있어서, 기록시 상기 참조광 및 물체광은 각각 상기 제1HOE 어레이 및 제2HOE 어레이를 통해 상기 홀로그램 메로리 어레이의 하나의 동일한 셀에 입사됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
광을 발생시키는 광원; 상기 광을 참조광과 물체광으로 분리하는 광 분리기; 일정위치에 고정되고 복수개의 셀들로 구성되며, 상기 참조광 및 물체광을 이용하여 정보를 기록하는 홀로그램 메모리 어레이; 상기 정보의 기록 및 재생을 위해 상기 참조광이 상기 복수개의 셀들 중 어느 원하는 한 셀로 임의의 각도를 가지고 입사되도록 그 참조광의 광로를 조절하는 제1광로 변경부; 그리고 상기 정보의 기록을 위해 상기 물체광이 상기 복수개의 셀들 중 어느 원하는 한 셀로 입사되도록 그 물체광의 광로를 조절하는 제2광로 변경부로 구성됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제4항에 있어서, 상기 기록시 상기 참조광과 물체광은 각각 제1광로 변경부와 제2광로 변경부를 통해 상기 홀로그램 메모리의 하나의 동일한 셀에 입사됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제4항에 있어서, 상기 제1광로 변경부는, 상기 광분할기로부터의 상기 참조광을 원하는 방향으로 반사시키는 제1광주사기; 그리고 상기 홀로그램 메모리 어레이의 셀들과 일대일 대응되는 복수개의 광 요소들로 구성되고, 상기 제1광 주사기로부터의 참조광이 한 요소에 임의의 각도를 갖고 입사될 때 그 입사된 참조광을 그 요소에 상응하는 홀로그램 메모리 어레이의 한 셀에 위 각도와 동일한 각도를 가지고 입사시키는 제1HOE 어레이로 구성됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제4항에 있어서, 상기 제2광로 변경부는, 상기 광분할기로부터의 물체광을 원하는 방향으로 반사시키는 제2광주사기; 그리고 상기 홀로그램 메모리 셀들과 일대일 대응하는 복수개의 광 요소들로 구성되고, 상기 제2광주사기로부터의 물체광이 한 요소에 입사될 때 그 입사된 물체광을 상기 홀로그램 메모리 어레이의 상응하는 한 셀에 입사시키는 제2HOE 어레이로 구성됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제7항에 있어서, 기록시에는 상기 광분할기로부터의 물체광을 상기 제2광 주사기로 통과시키고 재생시에는 그 물체광을 차단시키는 광 차단기가 더 구비됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
광을 발생시키는 광원; 상기 광원에서 발생된 광을 물체광과 참조광으로 분할하는 광 분할기; 기록시에는 상기 광분할기로부터의 물체광을 통과시키고 재생시에는 차단시키는 광 차단기; 기록시 상기 광 차단기를 통과한 상기 물체광의 광량 분포를 변조시켜 그 물체광이 일정한 정보를 가지도록 하는 광 변조기; 기록 및 재생시 상기 광분할기로부터의 참조광을 임의의 각도를 갖고 원하는 방향으로 반사시키는 제1광주사기; 기록시 상기 광변조기로부터의 상기 물체광을 원하는 방향으로 반사시키는 제2광주사기; 복수개의 셀들로 구성되고 상기 참조광과 물체광이 함께 입사될 때 그 셀에 해당하는 정보를 기록하고, 참조광만이 입사될 때 이전에 기록된 정보를 재생하는 홀로그램 메모리 어레이; 상기 복수개의 셀들과 일대일 대응하는 복수개의 광 요소들로 구성되고, 기록 및 재생시 상기 제1광주사기에 의해 반사된 참조광이 일 요소에 임의의 각도를 갖고 입사될 때 그 입사된 참조광을 그 요소에 대응하는 상기 홀로그램 메모리 어레이의 한 셀에 그 각도와 동일 각도를 가지고 입사시키는 제1HOE 어레이; 상기 복수개의 셀들과 일대일 대응하는 복수개의 광 요소들로 구성되고, 기록시 상기 2광주사기에 의해 반사된 물체광이 일요소에 입사될 때 그 입사된 물체광을 그 요소에 대응하는 상기 홀로그램 메모리 어레이의 한 셀에 입사시키는 제2HOE 어레이; 그리고 재생시 상기 홀로그램 메모리 어레이로부터 재생된 광 정보를 전기적 신호로 변환시키는 광 검지기로 구성됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제9항에 있어서, 상기 광원은 레이져 광원임을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2광 주사기는 상기 광 변조기로부터 입사되는 물체광이 제2HOE 어레이의 원하는 요소의 중심으로 입사되도록 그 물체광을 굴절시킴을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제9항에 있어서, 정보의 중첩-기록 및 중첩-재생을 위해 상기 제1광 주사기는 상기 광분할로부터 입사되는 참조광이 제1HOE 어레이의 각 요소에 많은 다른 각도들을 갖고 입사되도록 그 참조광을 굴절시킴을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제9항에 있어서, 상기 제2HOE 어레이와 홀로그램 메모리 어레이 및 광 검지기는 그들의 중심들이 동일 선상에 위치되도록 동일한 방향으로 배열됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.
제9항에 있어서, 기록시 각각 상기 제1HOE 어레이와 제2HOE 어레이를 통과한 참조광과 물체광은 홀로그램 메모리 어레이의 동일한 한 셀에 함께 입사됨을 특징으로 하는 홀로그램 메모리 장치.