KR100280944B1 - 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 방법 및 스토리지 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 방법 및 스토리지 시스템에 관한 것으로, 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 스페셜 멀티플렉싱에 있어서, 기준광 진행방향으로 홀로그램 기록매체의 이동 스텝수와 대응하여 설정된 복수개의 스페셜 멀티플렉싱 영역 중에서 기준광의 1 페이지는 영역 1에 기록하고, 2 페이지는 영역 2, 3 페이지는 영역 3, 4 페이지는 영역 4에 순차적으로 기록하여, 기준광 진행방향으로 스페셜 멀티플렉싱에 의한 재생이 가능하도록 함을 특징으로 하는 스페셜 멀티플렉싱방법을 제공하고, 레이저에서 발진된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하고, 물체광을 공간 광변조기으로 변조시키면서 기준광과 물체광을 홀로그램 기록매체에 입력시켜 기록하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서, 상기 공간 광변조기와 홀로그램 기록매체 사이에 상기 홀로그램 기록매체의 이동 스텝수를 높이기 위하여 물체광의 빔 싸이즈를 축소하는 축소렌즈를 배치하여 구성되는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 제공한다.
이러한 본 발명은 신호잡음비를 향상시키는 이점이 있고, 저장밀도를 향상시키는 이점이 있다.
Description
본 발명은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 방법 및 스토리지 시스템에 관한 것으로, 특히 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서 기준광의 각도를 각 영역에 대하여 제한함으로써 기준광의 진행방향으로의 스페셜 멀티플렉싱을 가능하게 하여 홀로그램 기록매체를 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 한 스페셜 멀티플렉싱방법 및 장치에 관한 것이다.
홀로그래픽 메모리(Holographic Memory)는 멀티미디어 시대의 도래와 함께 많은 정보를 기록하고, 빠른 데이터 전달이 요구되는 시스템에 대한 필요가 증가함에 따라서 관심이 고조되고 있다.
이러한 홀로그래픽 레코딩은 대상 물체로 부터 반사된 물체광의 강도 뿐만 아니라 위상도 기록하고, 대상 물체의 빛의 강도와 위상은 물체광과 기준광의 간섭에 의해서 구성된다. 물체광과 기준광은 간섭무늬를 만들고, 이렇게 형성된 간섭무늬는 간섭무늬의 강도에 반응하는 물질 속에 기록되며, 기록된 간섭무늬에 기준광을 조사 함으로써 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램을 재현하게 된다.
홀로그램은 입방체 속에 저장되며 기록 과정에서 사용된 기준광 만이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장, 위상이 다른 기준광은 아무런 효과 없이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 통과하게 된다.
볼륨 홀로그램(Volume Hologram)의 본연의 성질을 이용하면, 각각 다른 기준광을 가지고 저장 물질의 같은 장소에 많은 홀로그램을 기록함으로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능하다. 다른 기준광을 만드는 한가지 방법으로는 각 기록시 마다 기준광의 각도를 변화시키는 앵글 멀티플렉싱(Angle Multiplexing) 방법이 있다. 이 방법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 동일 장소에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 재생함으로써 높은 저장 밀도 및 빠른 데이터 전달율을 갖는 기록 및 재생이 가능하게 되어 홀로그래피를 이용한 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(Digital Data Storage System)을 구현할 수 있게 된다.
도 1는 일반적인 홀로그램 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(90°Geometry Digital Data Storage System)의 구성도이고, 도 2에는 종래 스페셜 멀티플렉싱 재생방법의 설명도로서, 이에 도시한 바와 같이, 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 빔 스플리터(20)에 입사되어 기준광(12)과 물체광(13)으로 나누어 지고 물체광(13)은 입력된 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)에 의해서 변조되고, 이때 각각의 페이지에는 회전 거울(30)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광(12)이 상응하게 작성된다.
이후 물체광(13)과 기준광(12)은 홀로그램을 기록하기 위한 홀로그램 기록매체(60)의 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 홀로그램 기록매체(60) 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하고 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다. 홀로그램 기록매체(60)에 기록된 데이터를 읽어 내기 위해서는 기준광(12) 만을 홀로그램 기록매체(60)에 조사하면 간섭무늬는 기준광(12)을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)(70) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 종래의 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 홀로그램 기록매체(60)를 x 또는 y와 z로 이동시켜 지정한 위치에 기준광(12)과 물체광(13)을 입사시켜 기록한 간섭무늬를 재생할 때에 물체광 진행방향(O)으로는 멀티플렉싱에 의한 재생은 가능하나, 기준광 진행방향(R)으로의 멀티플렉싱시에는 도 2의 영역 1을 재생할 때에 영역 4, 7도 브래그 조건이 일치하여 동시에 재생됨으로써 크로스 토크가 발생하여 재생이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
이와 같이 종래에는 기준광 방향으로의 스페셜 멀티플렉싱이 불가능하므로 미세 각도 조정시 페이지와 페이지 사이의 크로스 토크로 인하여 저장밀도가 떨어지는 문제점이 있다. 예를 들어 기존에 0.003°까지 크로스 토크 없이 사용이 가능하나, 만일 각도의 정밀도가 높아져 각도 조절이 자유자재로 가능해지면 한 페이지와 그 전후 페이지 사이의 크로스 토크가 발생하여 사용 가능한 각도를 제한하게 됨으로써 기록밀도가 저하되는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서 기준광의 각도를 각 영역에 대하여 제한함으로써 기준광의 진행방향으로의 스페셜 멀티플렉싱을 가능하게 하여 홀로그램 기록매체를 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 한 스페셜 멀티플렉싱 방법 및 스토리지 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 스페셜 멀티플렉싱에 있어서, 기준광 진행방향으로 홀로그램 기록매체의 이동 스텝수와 대응하여 설정된 복수개의 스페셜 멀티플렉싱 영역 중에서 기준광의 1 페이지는 영역 1에 기록하고, 2 페이지는 영역 2, 3 페이지는 영역 3, 4 페이지는 영역 4에 순차적으로 기록하여, 기준광 진행방향으로 스페셜 멀티플렉싱에 의한 재생이 가능하도록 함을 특징으로 하는 스페셜 멀티플렉싱방법을 제공한다.
그리고, 레이저에서 발진된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하고, 물체광을 공간 광변조기으로 변조시키면서 기준광과 물체광을 홀로그램 기록매체에 입력시켜 기록하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서, 상기 공간 광변조기와 홀로그램 기록매체 사이에 상기 홀로그램 기록매체의 이동 스텝수를 높이기 위하여 물체광의 빔 싸이즈를 축소하는 축소렌즈를 배치하여 구성되는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 제공한다.
도 1은 종래 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 2는 종래 재생방법 설명도.
도 3은 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 재생방법 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11 : 레이저 빔
12 : 기준광 13 : 물체광
20 : 빔 스플리터 50 : 공간 광변조기
60 : 홀로그램 기록매체 70 : 광전변환소자
80 : 축소렌즈
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도를 보인 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 스페셜 멀티플렉싱 방법 설명도로서, 이에 도시한 바와 같이, 레이저(10)에서 발생되는 레이저 빔(11)의 광로 상에 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리시키기 위한 광학소자, 예를들어 빔 스플리터(20)가 배치된다. 그리고, 기준광(12)의 광로 상에는 거울(30)이 배치됨과 아울러 물체광(13)의 광로 상에는 거울(40)이 각각 배치되고 예를 들어 엘씨디와 같은 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)가 배치되고, 기준광(12)과 물체광(13)의 광로 상에 홀로그램 데이타를 기록하기 위한 예를 들어 Fe가 도핑(doping)된 리튬 니오베이트(Iron-Doped Lithium Niobate) 크리스탈과 같은 홀로그램 기록매체(60)가 배치되며, 홀로그램 기록매체(60)와 인접하게 예를 들어 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)와 같은 광전변환소자(70)가 배치되고, 공간 광변조기(50)와 홀로그램 기록매체(60) 사이에는 홀로그램 기록매체(60)의 이동 스텝수를 높이기 위하여 물체광(13)의 빔 싸이즈를 축소하는 축소렌즈(80)가 배치되어 있다.
본 발명에 의한 스페셜 멀티플렉싱 방법은 기준광 진행방향(R)으로 홀로그램 기록매체(60)의 이동 스텝수와 대응하여 설정된 복수개의 스페셜 멀티플렉싱 영역(1,2,3,4) 중에서 기준광(12)의 1 페이지는 1에 기록하고, 2 페이지는 2, 3 페이지는 3, 4 페이지는 4에 순차적으로 기록하여 기준광 진행방향(R)으로 스페셜 멀티플렉싱에 의한 재생이 가능하도록 함을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명 시스템은 마이크로 프로세서의 의해 레이저(10), 공간 광변조기(50) 및 광전변환소자(70) 등의 동작을 제어하고, 보조장치를 이용하여 홀로그램 기록매체(60)을 스텝 이동시키면서 기록/재생을 행하게 되며, 기록할 때에는 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 빔 스플리터(20)에 입사되어 기준광(12)과 물체광(13)으로 나누어 지고 물체광(13)은 광로 상에 배치된 거울(40)에서 반사되며, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(50)에 의해서 변조된후 축소렌즈(80)를 통하여 빔 싸이즈가 축소되어 홀로그램 기록매체(60)에 도달함과 아울러 기준광(12)은 광로 상에 배치되고 각도가 가변되는 거울(30)에서 반사된 후, 홀로그램 기록매체(60)에 도달한다.
이후 물체광(13)과 기준광(12)은 홀로그램을 기록하기 위한 홀로그램 기록매체(60) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 홀로그램 기록매체(60) 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하여 간섭무늬가 기록되며, 이때 기준광 진행방향(R)으로 홀로그램 기록매체(60)의 이동 스텝수와 대응되게 설정된 복수개(도면에는 4개)의 스페셜 멀티플렉싱 영역 중에서 기준광(12)의 영역 1 페이지는 1에 기록하고, 2 페이지는 영역 2, 3 페이지는 영역 3, 4 페이지는 영역 4에 기록한다.
또, 홀로그램 기록매체(60)에 기록된 데이타를 읽어 내기 위해서는 기준광(12) 만을 홀로그램 기록매체(60)에 조사하면 간섭무늬는 기준광(12)을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되며, 스페셜 멀티플렉싱 영역을 상기와 같이 기록하였기 때문에 기준광 진행방향(R) 및 물체광 진행방향(O)의 재생이 가능하게 된다. 그리고 이후 읽어진 상은 광전변환소자(70) 위에 비추어 원래의 데이타로 복원하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명은 기록 재생시 각도를 연속적으로 돌려줌에 의해 1,2,3 ..., 연속 기록 및 재생이 가능하며, 물론 1에 1, 5, 9, 13페이지 ..., 2에 2, 6, 10, 14페이지 ...,의 기록 재생도 가능하다. 또, 홀로그램 기록매체의 이송 스텝수를 증가시킬 수 있으므로 저장되는 간격을 넓힐 수 있고, 보다 미세한 각도를 이용할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 신호잡음비를 향상시키는 이점이 있고, 저장밀도를 향상시키는 이점이 있다.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.
Claims (2)
- 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 스페셜 멀티플렉싱 방법에 있어서, 기준광 진행방향(R)으로 홀로그램 기록매체(60)의 이동 스텝수와 대응하여 설정된 복수개의 스페셜 멀티플렉싱 영역(1,2,3,4) 중에서 기준광(12)의 1 페이지는 영역 1에 기록하고, 2 페이지는 영역 2, 3 페이지는 영역 3, 4 페이지는 영역 4에 순차적으로 기록하여 기준광 진행방향(R)으로 스페셜 멀티플렉싱에 의한 재생이 가능하도록 함을 특징으로 하는 스페셜 멀티플렉싱방법.
- 레이저(10)에서 발진된 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리하고, 물체광(13)을 공간 광변조기(50)으로 변조시키면서 기준광(12)과 물체광(13)을 홀로그램 기록매체(60)에 입력시켜 기록하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 있어서, 상기 공간 광변조기(50)와 홀로그램 기록매체(60) 사이에 상기 홀로그램 기록매체(60)의 이동 스텝수를 높이기 위하여 물체광(13)의 빔 싸이즈를 축소하는 축소렌즈(80)를 배치하여 구성된 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
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