KR100267148B1 - 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광원으로부터 발생되는 레이져빔을 파장 길이를 기준광과 물체광으로 분리한후, 상기 기준광과 광변조된 상기 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치에 관한 것으로, 광원에서 발생된 상기 레이져빔의 조상 경로상에 배치되고, 액체 용액(310a)과 글래스(glass) 입자(310b)가 담겨져 있으며, 상기 레이져빔이 조사되면 각 온도에 대응되는 파장의 상기 레이져빔만을 통과시키는 투명 용기(310); 상기 투명 용기(310)를 소정 온도로 가열하는 가열부(320); 상기 투명 용기(310)가 소정 온도로 가열되도록 상기 가열부(320)를 제어하는 온도 조절부(330)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치

본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)의 파장 다중화 장치에 관한 것으로, 특히 홀로그램의 파장을 다중화하여 저장할수 있도록 하는 파장 다중화 장치에 관한 것이다.

최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등 구성 부품의 눈부신 발전에 힘입어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이미 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.

이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대상 물체로 부터의 물체광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를들어 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 물체광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3 차원상을 표시할수 있게되며, 2 진 데이터의 페이지(page)단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할수 있게 된다.

도 1에는 이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도가 도시된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(10), 광분리기(20), 반사 미러(mirror)(30,40), 공간 광변조기(50), 저장 매체(60), CCD(70)로 구성된다.

광원(10)은 홀로그래피에 요구되는 레이져광을 발생하며, 광분리기(20)는 광원(10)으로부터 입력되는 레이져광을 기준광 및 물체광으로 분리한후, 분리된 기준광 및 물체광이 서로 다른 전송경로를 거치도록 한다.

한편, 광분리기(20)에 의해 분리된 기준광은 반사 미러(30)에 입사된후, 다시 반사되어 저장 매체(60)에 전송된다.

또한, 물체광은 반사 미러(40)에 입사된후, 다시 반사되어 공간 광변조기(50)에 전송된다. 여기에서 공간 광변조기(50)는 LCD(Liquid Crystal Display)로 구성되어 있으며, 따라서 공간 광변조기(50)에 제공된 물체광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)에 전송된다.

저장 매체(60)는 반사 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(50)에 의해 변조된 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.

이와 같이 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 동작은 다음과 같다.

먼저, 광원(10)에서 발생된 레이져광은 광분리기(20)에 의해 기준광 및 물체광으로 분리된후, 기준광은 반사 미러(30)에, 물체광은 반사 미러(40)에 각각 전송된다. 반사 미러(40)에 의해 반사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입사되고, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2 진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.

즉, 공간 광변조기(50)에 입력되는 데이터가, 예를들어 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, 공간 광변조기(50)에 입사된 물체광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다. 한편, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 페이지 단위로 변조할 때, 반사 미러(30)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.

따라서, 저장 매체(60)에는 페이지 단위로 광변조된 물체광과, 이에 대응하는 각도의 기준광이 입사되고, 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(60)에 간섭 무늬가 기록된다.

한편, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(60)에 조사하면, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 이후 읽혀진 상을 CCD(Charge Coupled Device; 70) 등에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(60)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다.

여기에서, 상술한 바와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 저장 매체(60)에 물체광을 저장하기 위하여 물체광을 광변조하고 있다. 이때, 공간 광변조기(50)가 입사되는 물체광을 변조할 때, 반사 미러(30)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 함으로서, 물체광을 페이지 단위로 저장하고 있다. 따라서, 종래에는 반사 미러(30)의 반사 각도를 조금씩 조정하여 물체광을 페이지 단위로 변조하기 때문에, 반사 미러(30)의 반사 각도를 변환시키는데에는 한계가 있고, 이는 결과적으로 일정 데이터량 이상은 더 이상 다중화를 할수 없게되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 광원으로부터 발생되는 레이져빔의 파장 길이를 다중화하여 다중화된 기준광과 물체광에 의거하여 홀로그램을 기록함으로서, 보다 많은 홀로그램 데이터를 기록할수 있는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 광원으로부터 발생되는 레이져빔을 파장 길이를 기준광과 물체광으로 분리한후, 상기 기준광과 광변조된 상기 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치에 있어서: 상기 광원에서 발생된 상기 레이져빔의 조상 경로상에 배치되고, 액체 용액과 글래스 입자가 담겨져 있으며, 상기 레이져빔이 조사되면 각 온도에 대응되는 파장의 상기 레이져빔만을 통과시키는 투명 용기; 상기 투명 용기를 소정 온도로 가열하는 가열부; 상기 투명 용기가 소정 온도로 가열되도록 상기 가열부를 제어하는 온도 조절부를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명의 파장 다중화 장치가 적용된 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장 다중화 장치의 상세 구성도,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분산 곡선도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

310 ; 투명 용기 320 ; 가열부

330 ; 온도 조절부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장 다중화 장치가 적용된 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템이 도시되고, 도 3 에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파장 다중화 장치의 상세 구성도가 도시되며, 도 4 에는 도 3 에 따른 분산 곡선도가 도시된다.

도 2에 따르면, 개선된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 상술한 도 1의 구성에 파장 다중화 장치(200)를 더 구비하여 구성한다.

따라서, 도 2에서는 이해를 돕기 위하여 도 1과 동일 기능을 수행하는 동이 구성 부재에는 동일 참조 번호로서 도시하였다.

한편, 도 3에 도시된 파장 다중화 장치는 액체 용액(310a)과 글래스(glass) 입자(310b)가 담겨진 투명 용기(310), 가열부(320), 온도 조절부(330)으로 구성된다.

여기에서, 파장 다중화 장치는 광원(10)과 광분리기(20)사이에 배치되어, 광원(10)으로부터 발생되는 레이져빔이 투명 용기(310)를 통과하여 광분리기(20)에 조사되도록 구성하고, 투명 용기(310)에 담겨진 액체 용액(310a)은 유기 용액, 글리세린(glycerin), 설탕 용액 등을 사용함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 파장 다중화 장치에 대한 설명은 다음과 같다.

먼저, 도 4에 도시된 온도 변화에 따른 유리와 액체 용액의 분산 곡선을 보면, 액체 용액(310a)은 0℃ 내지 70℃의 온도 범위내에서 다소 급격한 감소를 보이는 반면, 글래스의 분산은 이 온도 범위내에서 비교적 일정하다.

이때, 일정한 온도에서 직통하는 레이져 빔의 파장은 글래스(310b)와 액체 용액(310a)의 분산 곡선의 교차점 즉, 두물질의 굴절율이 같아지는 점으로부터 구할수 있으며, 도 4 에 도시된 바와 같이 교차점과 직통하는 레이져빔의 파장은 온도가 상승함에 따라 단파장 쪽으로 이동된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 원리를 이용하여, 광원(10)으로부터 발생되는 백색 광원이 투명 용기(310)를 통과하면서, 소정의 파장을 갖는 레이져빔만을 선택적으로 통과시킴으로서, 파장 다중화를 실현하는 것이다.

즉, 온도 조절부(330)의 제어에 의해 가열부(320)에서 투명 용기(310)를 가열하여 투명 용기(310)의 온도가 10℃를 유지하도록 하면, 도 4 에 도시된 바와 같이 투명 용기(310)에 조사된 백색광중 대략 750㎚의 파장을 갖는 레이져빔만이 투명 용기(310)를 통과하여 광분리기(20)에 조사되는 것이다.

또한 투명 용기(310)가 예를들어, 대략 25℃를 유지하면, 도 4에서 알수 있는 바와 같이, 투명 용기(310)에 조사된 백색광중 대략 550㎚의 파장을 갖는 레이져빔만이 투명 용기(310)를 통과하여 광분리기(20)에 조사되는 것이다.

따라서, 온도 조절부(330)의 제어에 의해 가열부(320)에서 투명 용기(310)를 대략 5℃에서 부터 60℃의 온도에 이르도록 서서히 가열하면, 800㎚에서부터 400㎚에 이르기 까지 다양한 파장의 레이져빔이 투명 용기(310)에서 광분리기(20)에 조사되는 것이다.

따라서, 다양한 파장의 레이져빔이 광분리기(20)에 의해 분리되어 기준광과 물체광이 됨으로서, 파장 다중화를 실현할수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 광원으로부터 발생되는 레이져빔의 파장 길이를 다중화하여 함으로서, 보다 많은 홀로그램 데이터를 기록할수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 광원으로부터 발생되는 레이져빔을 파장 길이를 기준광과 물체광으로 분리한후, 상기 기준광과 광변조된 상기 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치에 있어서:

   상기 광원에서 발생된 상기 레이져빔의 조상 경로상에 배치되고, 액체 용액(310a)과 글래스(glass) 입자(310b)가 담겨져 있으며, 상기 레이져빔이 조사되면 각 온도에 대응되는 파장의 상기 레이져빔만을 통과시키는 투명 용기(310);

   상기 투명 용기(310)를 소정 온도로 가열하는 가열부(320);

   상기 투명 용기(310)가 소정 온도로 가열되도록 상기 가열부(320)를 제어하는 온도 조절부(330)를 구비하여 구성한 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용액(310a)은 유기 용액으로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용액(310a)은 글리세린으로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용액(310a)은 설탕 용액으로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 파장 다중화 장치.

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