KR100281323B1 - 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광을 기준광과 간섭시켜 저장한후, 저장된 광변조된 물체광을 재생하는 볼륨 홀로그램픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 관한 것으로, 광변조된 물체광이 저장되어 있으며, 입사되는 기준광에 의해 광변조된 물체광을 재생하는 제 1 저장 매체(200); 상기 제 1 저장 매체(200)를 관통하여 입사되는 상기 기준광을 제 1 각도(θ1)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 1 반사 거울(210); 상기 제 1 반사 거울(210)에 의해 반사된 기준광을 제 2 각도(θ2)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 2 반사 거울(220); 상기 제 2 반사 거울(220)에 의해 반사된 기준광을 제 3 각도(θ3)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 3 반사 거울(230); 상기 제 1 반사 거울(210)에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 재생된 물체광을 제 1 증폭도(G1)로 증폭하는 제 1 증폭기(240); 상기 제 2 반사 거울(220)에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 물체광을 제 2 증폭도(G1)로 증폭하는 제 2 증폭기(250); 상기 제 2 증폭기(250)에 의해 증폭된 물체광과 상기 제 3 반사 거울(230)에 의해 반사된 기준광에 의거하여 상기 재생된 물체광을 저장하는 제 2 저장 매체(260)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)에 있어서, 특히 저장 매체에 저장된 디지탈 데이터를 다른 저장 매체에 복사하는 복사 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, 2진 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), 회전 미러(mirror)(30,40), 공간 광변조기(50), 저장 매체(60), CCD(Charge Coupled Device)(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 회전 미러(30)에 입사된후, 다시 반사되어 저장 매체(60)에 전송된다.
또한, 물체광은 회전 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 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)에 전송된다.
저장 매체(60)는 회전 미러(30)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(50)에 의해 데이터의 페이지 단위로 변조된 물체광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.
CCD(70)는 저장 매체(60)에서 재생된 데이터 페이지 이미지상을 전기적 신호로 변환하는 작용을 한다.
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 회전 미러(30)에, 물체광은 회전 미러(40)에 각각 전송된다. 회전 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 2진 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 데이터의 페이지 단위로 변조할 때, 회전 미러(30)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.
따라서, 저장 매체(60)에는 데이터의 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 기록되며, 여기에서 간섭 무늬가 데이터에 해당되는 것이다.
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, 저장 매체(60)는 데이터 페이지 이미지(image)을 재생하고, 재생된 데이터 페이지 이미지는 CCD(70)에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 여기에서, 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.
이와 같이 디지탈 데이타를 저장 매체에 저장한후 다시 이를 재생하고 CCD로 촬상하는 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 가지고 있으며, 상술한 바와 같이 이와 같은 점을 응용하여 각종 분야에 적용되고 있는 추세이다.
그러나, 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 저장 매체가 대용량의 저장 능력을 가지고 있음에도 불구하고, 저장 매체에 저장된 디지탈 데이터중 일부, 혹은 전부를 다른 저장 매체에 복사하는 장치나 알고리즘은 아직까지 제안된바 없다.
따라서, 본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 저장 매체에 저장된 디지탈 데이터를 다른 저장 매체에 복사할수 있는 복사 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광을 기준광과 간섭시켜 저장한후, 저장된 광변조된 물체광을 재생하는 볼륨 홀로그램픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 있어서: 광변조된 물체광이 저장되어 있으며, 입사되는 기준광에 의해 광변조된 물체광을 재생하는 제 1 저장 매체; 상기 제 1 저장 매체를 관통하여 입사되는 상기 기준광을 제 1 각도로 반사하되, 상기 저장 매체에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 1 반사 거울; 상기 제 1 반사 거울에 의해 반사된 기준광을 제 2 각도로 반사하되, 상기 저장 매체에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 2 반사 거울; 상기 제 2 반사 거울에 의해 반사된 기준광을 제 3 각도로 반사하되, 상기 저장 매체에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 3 반사 거울; 상기 제 1 반사 거울에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 재생된 물체광을 제 1 증폭도로 증폭하는 제 1 증폭기; 상기 제 2 반사 거울에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 물체광을 제 2 증폭도로 증폭하는 제 2 증폭기; 상기 제 2 증폭기에 의해 증폭된 물체광과 상기 제 3 반사 거울에 의해 반사된 기준광에 의거하여 상기 재생된 물체광을 저장하는 제 2 저장 매체를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 일반적인 구성도,
도 2는 본 발명의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 대한 바람직한 실시예를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200, 260 ; 저장 매체 210, 220, 230 ; 반사 거울
240, 250 ; 증폭기
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 대한 세부 구성도가 도시된다.
도 2에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복사 장치는 원본 광변조된 디지탈 데이터가 저장되어, 입사되는 기준광에 의해 광변조된 디지탈 데이터에 대응하는 물체광을 재생하는 저장 매체(200), 저장 매체(200)를 관통하여 입사되는 기준광을 제 1 각도(θ1)로 반사하되, 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 반사 거울(210), 반사 거울(210)에 의해 반사된 기준광을 제 2 각도(θ2)로 반사하되, 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 반사 거울(220), 반사 거울(220)에 의해 반사된 기준광을 제 3 각도(θ3)로 반사하되, 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 반사 거울(230), 반사 거울(210)에 의해 반사되는 기준광과 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 물체광을 제 1 증폭도(G1)로 증폭하는 증폭기(240), 반사 거울(220)에 의해 반사되는 기준광과 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 물체광을 제 2 증폭도(G1)로 증폭하는 증폭기(250), 증폭기(240)와 증폭기(250)에 의해 증폭된 물체광과 반사 거울(230)에 의해 반사된 기준광에 의거하여 재생된 물체광을 저장하는 저장 매체(260)으로 구성된다.
여기에서, 상술한 저장 매체(200)에 입사되는 기준광은 데이터를 기록했을 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖으며, 또한 저장 매체(200)는 데이터 재생시 스텝 바이 스텝(step by step)으로 소정 각도씩, 예를들어 0.03。 내지 0.05。로 회전하는 크리스탈 구면체로 구성된다.
증폭기(230) 및 증폭기(240)는 투 빔 커플링(two beam coupling) 현상에 의거하여 물체광과 기준광이 입사되면 물체광을 증폭해주는 BaTiO3물질로 이루어진다. 또한 저장 매체(250)는 데이터 기록시 저장 매체(200)의 회전 동작과 대응되게 회전하는 크리스탈 구면체로 구성된다.
이와 같이 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 디지탈 데이터가 2진 데이터의 페이지 단위로 저장된 저장 매체(200)는 0.03。 내지 0.05。의 각도로 스텝 바이 스텝으로 회전하고, 저장 매체(200)에 입사되는 기준광에 의해 저장 매체(200)로부터 2진 데이터의 페이지 단위의 물체광이 재생된다. 도 2에 도시된 바와같이 재생된 물체광은 증폭기(240) 및 증폭기(250)를 경유하여 저장 매체(260)에 입사되고, 저장 매체(260)는 저장 매체(200)의 회전 동작에 대응되게 스텝 바이 스텝으로 회전한다.
한편, 재생을 위해 저장 매체(200)에 입사된 기준광은 저장 매체(200)를 경유하여 반사 거울(210)에 입사되고 반사되어, 증폭기(240)내에서 재생된 물체광과 교차한후 반사 거울(220)에 입사된다. 이때, 증폭기(240)는 상술한 바와 같이 BaTiO3로 이루어져 있어, 기준광과 물체광이 입사되면 투 빔 커플링 현상에 의해 물체광을 수학식 1과 같이 증폭시킨다.
It1 = G1⋅I0+If
It1 : 증폭기(240)에서 출력되는 물체광의 강도
G1 : 증폭기(240) 이득
I0 : 증폭기(240)에 입사되는 물체광의 강도
If : 패닝(fanning) 강도
따라서 증폭기(240)를 경유한 물체광은 수학식 1에 의해 증폭된후 증폭기(250)에 입사되고, 반사 거울(220)에 의해 반사된 기준광은 증폭기(250)내에서 증폭된 물체광과 교차한후 반사 거울(230)에 입사된다. 이때, 증폭기(250)는 기준광과 증폭된 물체광이 입사되면 투 빔 커플링 현상에 의해 물체광을 수학식 2와 같이 증폭시킨다.
It2= G2⋅It1+Iff
It2 : 증폭기(250)에서 출력되는 물체광의 강도
G2 : 증폭기(250) 이득
It1 : 증폭기(250)에 입사되는 물체광의 강도
Iff : 패닝(fanning) 강도
따라서, 수학식 1과 수학식 2에 의거하여 저장 매체(200)에서 재생된 물체광의 강도 I0 와 저장 매체(260)에 입사되는 물체광의 강도 It2 간의 관계를 살펴보면 수학식 3과 같이 나타낼수 있다.
It2= G2⋅G1I0+G1⋅If+Iff
여기에서 노이즈(noise)에 해당하는 G1⋅If+Iff 성분은 거의 무시할수 있다.
저장 매체(260)에는 반사 거울(230)에 의해 기준광이 입사되고, 수학식 3에 의거하여 증폭된 물체광이 입사되고, 입사된 물체광과 기준광은 저장 매체(260) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 따라서 저장 매체(260)에는 저장 매체(200)에서 재생된 디지탈 데이터가 복사되어 저장된다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 저장 매체에 저장된 디지탈 데이터를 다른 저장 매체에 복사할수 있어 매우 효율적이다.

Claims (3)

  1. 데이터의 페이지 단위로 광변조된 물체광을 기준광과 간섭시켜 저장한후, 저장된 광변조된 물체광을 재생하는 볼륨 홀로그램픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치에 있어서:
    광변조된 물체광에 대응하는 디지탈 데이타가 저장되어 있으며, 입사되는 기준광에 의해 저장된 물체광에 대응하는 광변조된 물체광을 재생하는 제 1 저장 매체(200);
    상기 제 1 저장 매체(200)를 관통하여 입사되는 상기 기준광을 제 1 각도(θ1)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 1 반사 거울(210);
    상기 제 1 반사 거울(210)에 의해 반사된 기준광을 제 2 각도(θ2)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 2 반사 거울(220);
    상기 제 2 반사 거울(220)에 의해 반사된 기준광을 제 3 각도(θ3)로 반사하되, 상기 저장 매체(200)에서 재생되는 물체광이 상기 반사되는 기준광과 교차되는 방향으로 반사하는 제 3 반사 거울(230);
    상기 제 1 반사 거울(210)에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 재생된 물체광을 제 1 증폭도(G1)로 증폭하는 제 1 증폭기(240);
    상기 제 2 반사 거울(220)에 의해 반사되는 기준광과 상기 저장 매체(200)에서 재생된 물체광이 교차되는 지점에 배치되어 상기 물체광을 제 2 증폭도(G1)로 증폭하는 제 2 증폭기(250);
    상기 제 2 증폭기(250)에 의해 증폭된 물체광과 상기 제 3 반사 거울(230)에 의해 반사된 기준광에 의거하여 상기 재생된 물체광에 대응하는 디지탈 데이타를 저장하는 제 2 저장 매체(260)를 포함하여 이루어진 볼륨 홀로그램픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 저장 매체(260)는 :
    크리스탈 구면체로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 증폭기(240)와 제 2 증폭기(250) 각각은 :
    BaTiO3물질로 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 복사 장치.
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