KR100263492B1 - 홀로그램데이터기억장치 - Google Patents

Abstract

레이저발생부로부터 발생되어 빔스플리터를 통해 조사되는 레이저빔이 홀로그램 데이터를 저장하는 홀로그램기록소자에 원활하게 기록되어 촬상부에 재현되도록 하는 홀로그램 데이터 기록장치가 개시되어 있다. 홀로그램 기록장치는 레이저빔 발생부로부터 인가된 레이저빔은 빔스플리터에 의해 물체광과 참조광으로 분리되어 두 개의 방향으로 발생되고, 참조광은 제1 반사경에 인가되어 일정각도로 반사되어 원통형의 홀로그램기록소자에 인가되며, 물체광도 제2 반사경에 의해 일정각도로 반사되어 공간광변조기를 통해 데이터발생부로부터 인가된 데이터가 실린 상태로 변조된다. 상기 데이터가 실린 물체광은 원통형의 홀로그램기록소자에 인가된다. 상기 원통형의 홀로그램기록소자에는 데이터가 실린 물체광과 참조광이 인가되며, 상기 홀로그램기록소자는 상하로 이동하거나 또는 좌우로 회전하면서 홀로그램 데이터를 기록할 위치를 선정하게 된다. 상기 홀로그램기록소자가 스스로 회전 및 상하이동을 하므로서 기록할 위치를 설정하여 참조광 및 물체광은 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하게 되므로 홀로그램 데이터 기록장치는 간단한 구조로서 원활하게 홀로그램 데이터를 기록할 수 있다.

Description

홀로그램 데이터 기록장치{Device for recording a hologram data}

본 발명은 홀로그램(Hologram) 데이터를 기록하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저발생부로부터 발생되어 빔스플리터를 통해 조사되는 레이저빔이 홀로그램 데이터를 저장(Storage)하는 홀로그램기록소자에 원활하게 기록되어 촬상부에 재현되도록 하는 홀로그램 데이터 기록장치에 관한 것이다.

최근에는 마이크로 프로세서나 소프트웨어의 발달에 의해 3차원 CG에 의해 뛰어난 퍼스널 컴퓨터도 처리 가능하게 되어 기가비트의 전달속도를 가지는 기간회선망이 전세계를 실시간(Real Time)으로 연결된다. 그리고 멀티미디어의 사회가 도래함과 동시에 새로운 고도 정보화 사회로 진행되고 있다.

앞으로 수년 후에는 1기가의 트랜지스터를 집적한 4기가 헤르츠의 마이크로 프로세서가 실현될 것이며, 1테라비트의 기간회선망이 실현될 전망이다. 이들을 대량으로 처리하고 전송할 수 있는 정보를 메모리할 메모리기술이 개발되고 있다.

그런데, 메모리기술의 지표로 되는 기록밀도에서는 광메모리의 우위성이 주장되고 있지만 광메모리에는 한계가 있다. 즉, 현재의 광디스크가 광스폿을 렌즈에서 형성하는 빛의 파동성을 이용하기 때문이다. 그러므로 빛의 파장정도의 스폿을 이론한계로 X-Ray 등을 이용하지 않는 한 기록밀도는 5기가비트(Gbit/㎠)의 정도가 상한으로 된다. 이것으로는 근 시일 내에 자기메모리나 반도체메모리에 의해 뒤쳐지게 된다. 왜냐하면 자기메모리에서는 헤드갭(Head Gap)이 기록밀도를 정하므로 파장의 제한이 없기 때문이다. 또한, 반도체메모리에서도 마찬가지이다. 따라서 광메모리가 우위를 차지하기 위해서는 광의 파동성을 버리던가 또는 다중기록을 이용하는 것이다.

상기 파동성을 버리는 방식에는 순간파장을 이용한 Photon Memory가 제안되어 있으며 그 기록 한계는 100∼200 (Gbit/㎠)에 달한다. 이 방식은 퍼지지 않는 빛을 이용하는 Photon STM과 같이 Probe를 기록매체에 수 10 nm까지 접근할 수 있어야 하므로 적용하기에 적합치가 않다.

따라서, 다중기록을 하는 방식으로 체적형 홀로그램기록방식이 연구되고 있다. 상기 체적형 홀로그램기록방식은 기록밀도가 1테라비트에 달하고, 수 기가비트 이상의 속도로 읽을 수 있으며, 수 10s이하의 고속 랜덤 액세스로서 비접촉 전체를 만족시킬 수 있다.

홀로그램(Hologram)은 캐리어 공간주파수를 변조해 광파의 복소진폭 분포를 기록하고 있다고 말할 수 있지만 각도(θ)가 변하는 일에서 캐리어 공간주파수가 변하는 일을 이용하면 다중 기록이 가능하게 된다.

즉, 홀로그램 데이터를 기록할 때에는 참조광의 입사각을 조금씩 변화시키면서 각도 인덱스(index)를 붙여 다른 물체를 계속하여 기록할 수 있고, 읽어낼 경우에는 기록시의 각도에서 참조광을 조사하면 된다.

도 1은 일반적인 홀로그램 메모리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 레이저빔 발생부(10)로부터 인가되는 레이저를 같은 비율의 두 개의 참조광(32)과 물체광(30)으로 분리시키는 빔스플리터(12); 상기 빔스플리터(12)를 통해 인가되는 참조광(32)을 일정각도로 반사시키는 제1 회전반사경(14); 상기 빔스플리터(12)와 제1 회전반사경(14)의 사이에 설치되어 참조광(32)의 주파수를 보상하는 음향광변조기(28); 상기 빔스플리터(12)를 통해 인가되는 물체광(30)을 일정각도로 반사시키는 제2 회전반사경(16); 상기 빔스플리터(12)와 제1 회전반사경(14)의 사이에 설치되어 물체광(30)의 방향을 변화시키는 렌즈(34); 상기 제2 회전반사경(16)으로부터 반사되어 인가되는 물체광(30)에 의해 데이터발생부(26)로부터 인가된 데이터를 변조시키는 공간광변조기(18); 상기 공간광변조기(18)로부터 인가되는 데이터를 포함하는 물체광(30)을 집속시키는 이미징 렌즈(20); 상기 이미징 렌즈(20)를 통해 인가되는 물체광(30)과 제1 회전반사경(14)을 통해 인가되는 참조광(32)이 간섭을 일으켜 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하는 홀로그램기록소자(22); 상기 홀로그램기록소자(22)를 통해 인가되는 홀로그램 데이터를 촬상하는 촬상부(CCD)(24)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래의 홀로그램 메모리장치는 레이저빔 발생부(10)로부터 인가된 레이저빔은 빔스플리터(12)에 의해 두 개의 빔인 물체광(30)과 참조광(32)으로 분리되어 두 개의 방향으로 발생된다. 참조광(32)은 제1 회전반사경(14)에 인가되어 일정각도로 반사되고, 물체광(30)도 제2 회전반사경(16)에 의해 일정각도로 반사된다.

상기 제2 회전반사경(16)을 통해 반사된 물체광은 공간광변조기(18)에 인가되고, 상기 공간광변조기(18)에는 데이터발생부(26)로부터 데이터가 인가되므로 물체광(30)은 데이터를 통과하면서 변조되어 이미징 렌즈(20)에 인가된다. 상기 이미징 렌즈(20)는 공간광변조기(18)를 통해 인가된 데이터가 실린 물체광을 주파수 변조시켜 홀로그램기록소자(22)에 인가한다.

상기 홀로그램기록소자(22)는 데이터가 실린 물체광(30)과 참조광(32)이 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하게 된다. 상기 홀로그램기록소자(22)에 저장된 홀로그램데이터를 재생시킬 경우에는 제1 회전반사경(14)으로부터 반사되는 참조광(32)을 홀로그램 데이터에 인가하게 된다. 상기 홀로그램기록소자(22)에 저장된 홀로그램 데이터에 참조광(32)이 인가되면 물체광이 재생되어 촬상부(24)에 인가되어 저장된 데이터를 읽게 된다.

상기 홀로그램 데이터가 저장되는 홀로그램기록소자(22)는 사면체의 크리스털(Crystal)로 형성되어 있으며, 또한 상기 홀로그램기록소자(22)는 일정한 위치에 착설되어 상하로 슬라이딩 운동을 하도록 설치된다. 상기 사면체의 홀로그램기록소자(22)에 홀로그램 데이터가 다중 중첩되게 저장되도록 음향광변조기(28)를 사용하여 참조광의 입사각을 단계적으로 변화시켜 조사한다.

즉, 상기 빔스플리터(12)로부터 분리되는 참조광은 음향광변조기를 통해 단계적으로 입사각이 변하여 홀로그램기록소자(22)에 조사되고 다수개의 렌즈(34)를 이용하여 참조광이 정확하게 홀로그램기록소자(22)에 조사되도록 조절한다.

따라서, 빔스플리터(12)와 사면체의 홀로그램기록소자(22)의 사이에는 참조광(32) 및 물체광(30)의 광경로를 보상하기 위하여 부가적인 다수개의 렌즈와 다중기록을 위해서 입사각을 변화시키는 음향광변조기(28)등이 필요하게 되므로 홀로그램 데이터 기록장치가 복잡해져 정확한 홀로그램 데이터를 저장하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저발생부로부터 발생되어 빔스플리터를 통해 조사되는 레이저빔이 홀로그램 데이터를 저장(Storage)하는 홀로그램기록소자에 원활하게 기록되어 촬상부에 재현되도록 하는 홀로그램 데이터 기록장치를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 홀로그램 메모리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 데이터 기록장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

＜도면의주요부분에대한부호의설명＞

50 : 레이저빔발생부 52 : 빔스플리터

54 : 제1 반사경 56 : 제2 반사경

58 : 공간광변조기 60 : 이미징 렌즈

62 : 홀로그램기록소자 64 : 촬상부

66 : 물체광 68 : 참조광

70 : 데이터발생부

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 레이저빔 발생부로부터 인가되는 레이저를 참조광과 물체광으로 분리시키는 빔스플리터; 상기 빔스플리터를 통해 인가되는 참조광을 설정된 일정각도로 반사시키는 제1 반사경; 상기 빔스플리터를 통해 인가되는 물체광을 설정된 일정각도로 반사시키는 제2 반사경; 상기 제2 반사경로부터 반사되어 인가되는 물체광에 의해 데이터발생부로부터 인가된 데이터를 변조시키는 공간광변조기; 상기 공간광변조기로부터 인가되는 데이터를 포함하는 물체광을 집속시키는 이미징 렌즈; 상기 이미징 렌즈를 통해 인가되는 물체광과 제1 반사경을 통해 인가되는 참조광이 간섭을 일으켜 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하는 원통형의 홀로그램기록소자; 상기 홀로그램기록소자를 통해 인가되는 홀로그램 데이터를 촬상하는 촬상부(CCD)로 이루어지는 홀로그램 데이터 기록장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 홀로그램 메모리장치는 레이저빔 발생부로부터 인가된 레이저빔은 빔스플리터에 의해 물체광과 참조광으로 분리되어 두 개의 방향으로 발생되고, 참조광은 제1 반사경에 인가되어 일정각도로 반사되어 원통형의 홀로그램기록소자에 인가되며, 물체광도 제2 반사경에 의해 일정각도로 반사되어 공간광변조기에 인가된다. 상기 공간광변조기에는 데이터발생부로부터 데이터가 인가되므로 물체광은 데이터를 통과하면서 데이터가 실린 상태로 변조되어 이미징 렌즈에 인가되며, 상기 이미징 렌즈는 공간광변조기를 통해 인가된 데이터가 실린 물체광을 주파수 변조시켜 원통형의 홀로그램기록소자에 인가한다. 상기 원통형의 홀로그램기록소자에는 데이터가 실린 물체광과 참조광이 인가되며, 상기 홀로그램기록소자는 상하로 이동하여 홀로그램데이터를 기록할 위치를 선정하게 되고, 원통의 기하학적 중심축을 회전축으로 회전을 하여 다중기록을 한다. 상기 홀로그램기록소자가 스스로 회전 및 이동운동을 하므로서 설정된 위치에 조사된 참조광 및 물체광은 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하게 되므로 홀로그램 데이터 기록장치는 간단한 구조로서 원활하게 홀로그램 데이터를 기록할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그램 데이터 기록장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하여 홀로그램 데이터 기록장치를 설명하면, 레이저빔발생부(50)로부터 발생되는 레이저빔은 빔스플리터(52)에 인가되어 참조광(68)과 물체광(66)으로 분리된다.

상기 빔스플리터(52)를 통해 분리된 참조광은 제1 반사경(54)에 인가되어 설정된 일정각도로 반사된다. 또한, 상기 빔스플리터(52)를 통해 분리된 물체광(66)은 제2 반사경(56)에 인가되어 설정된 일정각도로 반사된다.

상기 제2 반사경(56)으로부터 반사되는 물체광은 공간광변조기(58)에 인가되고, 상기 공간광변조기(58)에는 데이터발생부(70)로부터 데이터가 인가되므로 물체광은 공간광변조기(58)에 인가된 데이터를 통과하면서 데이터가 실린 물체광(66)으로 변조된다.

상기 공간광변조기(58)로부터 인가되는 데이터를 포함하는 물체광(66)은 이미징 렌즈(60)에 인가되어 집속된다. 상기 이미징 렌즈(60)를 통해 인가되는 물체광(66)과 제1 반사경(54)을 통해 인가되는 참조광(68)은 원통형의 홀로그램기록소자(62)에 조사되어 서로 간섭을 일으키므로서 발생되는 홀로그램 데이터는 원통형의 홀로그렘기록소자가 단계적으로 회전을 하면서 다중기록이 된다. 상기 홀로그램기록소자(62)에 기록된 홀로그램 데이터는 원통형의 홀로그램기록소자를 단계적으로 회전을 하여 일정위치에서 참조광의 조사에 의해 재현되어 촬상부(CCD)(64)에 인가된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 레이저빔발생부(50)에서 발생된 레이저빔은 빔스플리터(52)를 통해 같은 크기의 두 개의 참조광(68)과 물체광(66)으로 분리되어 조사되고, 상기 참조광(68)은 제1 반사경(54)에 인가된다.

상기 제1 반사경(54)에 인가된 참조광(68)은 홀로그램기록소자(62)에 조사되고, 상기 물체광(66)은 제2 반사경(56)에 의해 반사되어 공간광변조기(58)에 인가된다. 상기 공간광변조기(58)에는 기록하고자하는 영상 데이터를 발생하는 데이터발생부(70)로부터 해당하는 데이터가 인가되므로 물체광(66)은 공간광변조기(58)에 인가된 데이터를 통과하면서 데이터가 물체광에 실리므로서 변조되고, 상기 데이터발생부(70)로부터 인가된 데이터가 실린 광신호인 물체광은 이미징 렌즈(60)에 인가된다. 상기 이미징 렌즈(60)는 공간광변조기(58)를 통해 인가된 데이터가 실린 물체광(66)을 집속시켜 원통형의 홀로그램기록소자(62)에 인가한다.

상기 홀로그램기록소자(62)에 인가되는 데이터가 실린 물체광(66)은 제1 반사경(54)을 통해 반사되어 인가되는 참조광(68)과 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램이 홀로그램기록소자(62)에 기록이 된다.

이때 상기 홀로그램기록소자(62)는 홀로그램이 다중 기록되도록 하기 위하여 회전운동을 하며 일정한 회전각마다 기록을 한다. 즉 상기 제1 반사경(54)과 제2 반사경(56)은 항상 고정되어 일정한 설정된 방향으로 참조광(68)과 물체광(66)을 반사시키게 되므로 원통형의 홀로그램기록소자(62)는 자체적으로 회전하면서 물체광(66)과 참조광(68)이 간섭을 일으켜 발생되는 홀로그램이 기록되도록 하고, 홀로그램기록소자를 회전하여 모두 기록되었으면 홀로그램기록소자(62)를 상하로 이동시켜 다시 홀로그램기록소자를 회전하여 홀로그램이 기록되도록 한다. 따라서, 상기 홀로그램기록소자(62)가 자체적으로 회전 및 상하이동을 하면서 홀로그램이 기록되도록 하므로 별도로 음향광변조기를 사용하여 물체광(66) 및 참조광(68)이 조사되는 방향을 조절할 필요가 없게 된다. 상기 물체광(66) 및 참조광(68)의 조사방향을 조절하지 않게 되므로 별도로 물체광(66) 및 참조광(68)의 조사방향을 조절하면서 발생되던 광 경로에서의 광 경로를 보상하여 주는 렌즈 및 음향광변조기등이 필요 없게 된다.

이상 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 홀로그램 메모리장치는 레이저빔 발생부로부터 인가된 레이저빔은 빔스플리터에 의해 물체광과 참조광으로 분리되어 두 개의 방향으로 발생되고, 참조광은 제1 반사경에 인가되어 일정각도로 반사되어 원통형의 홀로그램기록소자에 인가되며, 물체광도 제2 반사경에 의해 일정각도로 반사되어 공간광변조기에 인가된다. 상기 공간광변조기에는 데이터발생부로부터 데이터가 인가되므로 물체광은 데이터를 통과하면서 데이터가 실린 상태로 변조되어 이미징 렌즈에 인가되며, 상기 이미징 렌즈는 공간광변조기를 통해 인가된 데이터가 실린 물체광을 집속시켜 원통형의 홀로그램기록소자에 인가한다. 상기 원통형의 홀로그램기록소자에는 데이터가 실린 물체광과 참조광이 인가되며, 상기 홀로그램기록소자는 상하로 이동하거나 또는 회전하면서 홀로그램데이터를 다중기록하게 된다. 상기 홀로그램기록소자가 스스로 회전 및 상하 이동운동을 하므로서 설정된 위치에 조사된 참조광 및 물체광은 상호 간섭을 일으키면서 발생되는 홀로그램 데이터를 다중으로 저장하게 되므로 대용량의 홀로그램 데이터 기록장치를 간단한 구조로 실현할 수 있다.

Claims (1)

1. 레이저빔 발생부(50)로부터 인가되는 레이저를 같은 비율의 참조광(68)과 물체광(66)으로 분리시키는 빔스플리터(52);

   상기 빔스플리터(52)를 통해 인가되는 참조광(68)을 설정된 일정각도로 반사시키는 제1 반사경(54);

   상기 빔스플리터(52)를 통해 인가되는 물체광(66)을 설정된 일정각도로 반사시키는 제2 반사경(56);

   상기 제2 반사경(56)로부터 반사되어 인가되는 물체광(66)에 의해 데이터발생부(70)로부터 인가된 데이터를 변조시키는 공간광변조기(58);

   상기 공간광변조기(58)로부터 인가되는 데이터를 포함하는 물체광(66)을 집속시키는 이미징 렌즈(60);

   상기 이미징 렌즈(60)를 통해 인가되는 물체광(66)과 제1 반사경(54)을 통해 인가되는 참조광(68)이 간섭을 일으켜 발생되는 홀로그램 데이터를 저장하는 원통형의 홀로그램기록소자(62); 그리고

   상기 홀로그램기록소자(62)를 통해 인가되는 홀로그램 데이터를 촬상하는 촬상부(64)로 이루어지는 홀로그램 데이터 기록장치.

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