KR100323154B1 - 기록프로세서및계층화된매체 - Google Patents

기록프로세서및계층화된매체 Download PDF

Info

Publication number
KR100323154B1
KR100323154B1 KR1019970038799A KR19970038799A KR100323154B1 KR 100323154 B1 KR100323154 B1 KR 100323154B1 KR 1019970038799 A KR1019970038799 A KR 1019970038799A KR 19970038799 A KR19970038799 A KR 19970038799A KR 100323154 B1 KR100323154 B1 KR 100323154B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer comprises
medium
thickness
holograms
pattern
Prior art date
Application number
KR1019970038799A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980018674A (ko
Inventor
비키 엘 콜빈
케빈 리차드 커티스
알렉산더 로위 해리스
호워드 에단 케이츠
마르시아 레아 쉴링
윌리암 래리 윌슨
Original Assignee
루센트 테크놀러지스 인크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 루센트 테크놀러지스 인크 filed Critical 루센트 테크놀러지스 인크
Publication of KR19980018674A publication Critical patent/KR19980018674A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100323154B1 publication Critical patent/KR100323154B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24035—Recording layers
    • G11B7/24038—Multiple laminated recording layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24035—Recording layers
    • G11B7/24044—Recording layers for storing optical interference patterns, e.g. holograms; for storing data in three dimensions, e.g. volume storage
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/026—Recording materials or recording processes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H2001/026—Recording materials or recording processes
    • G03H2001/0268—Inorganic recording material, e.g. photorefractive crystal [PRC]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • G03H2001/2605—Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping
    • G03H2001/261—Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping in optical contact
    • G03H2001/2615—Arrangement of the sub-holograms, e.g. partial overlapping in optical contact in physical contact, i.e. layered holograms
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2240/00—Hologram nature or properties
    • G03H2240/50—Parameters or numerical values associated with holography, e.g. peel strength
    • G03H2240/55—Thickness
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2250/00—Laminate comprising a hologram layer
    • G03H2250/12—Special arrangement of layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

홀로그래픽 시스템(holographic system)은 저장된 영상의 복원시에 상대적으로 높은 선택성(selectivity)을 유지하면서도 계층화된 매체(stratified medium)를 사용함으로써, 높은 저장 밀도를 갖도록 할 수 있다. 이와 같은, 높은 저장 밀도와 높은 선택성의 조합은 기록 두께에 따라 선택성이 변하지 않는 기록 프로세스와 계층화된 매체에 의해 이루어질 수 있다.

Description

기록 프로세스 및 계층화된 매체{HOLOGRAPHIC PROCESS AND MEDIA THEREFOR}
본 발명은 광학 저장(optical storage)에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 홀로그래피(holography)를 이용하여 구현되는 광학 저장에 관한 것이다.
정보 저장을 위한 다양한 방법들이 제안되어 왔다. 이러한 방법들 중 광학저장이 오래 동안 연구되어 왔다. 하나의 광학 저장 방법인, 홀로그래피(holography)는 잠재적으로 높은 밀도의 저장, 즉, 100 bits/μm2이상의 저장 밀도를 제공하지만, 결코 기대를 만족시키지는 못했다. 홀로그래픽 저장 방법에서, 디지털 비디오 영상, 디지털 데이터, 문자, 또는 오디오와 같은 정보를 전송하는 광선(light)은 리튬 니오브산염(lithium niobate)과 같은 기록 매체의 체적(volume)내에서 기준 광빔(reference light beam)과 교차된다. 기준 광선(reference light)과 정보 광선(information light)의 상호작용에 의해 생성된 결과적인 간섭 패턴은 홀로그램(hologram)으로 지칭된다. 통상적으로, 홀로그램은 예를 들어, 굴절율(refractive index) 또는 흡수율과 같은 매체 특성 변화에 대응하는 변화 패턴으로서 매체에 기록된다. 홀로그램은 매체에 기준 광선을 조사하고, 매체와의 상호작용 후 회절된 광선을 관측함으로써 복원된다.
매체에 저장될 수 있고, 궁극적으로 매체로부터 복원될 수 있는 단위 체적당 홀로그램의 수는 정보 저장 밀도의 척도이다. 기록/복원 기법에 있어서 선택성, 즉, 홀로그램이 독립적으로 기록 및 판독되기 전에 요구되는 각(angle) 변화, 파장(wavelength) 변화, 위치(position) 변화, 또는 다른 물리적인 파라미터의 변화는 사용가능한 저장 밀도를 결정한다. 기록된 하나의 홀로그램을 다른 홀로그램과의 간섭없이 복원하는, 즉, 선택성을 제공하는 통상적인 방법을 브래그 선택성(Bragg selectivity)이라고 지칭한다. 이러한 방법에 대한 한 변형예에서, 각각의 홀로그램은 정보 광선과 기준 광선 사이의 다른 각(angle)을 이용하여 기록된 후, 대응하는 기준 각(angle)에서 복원된다. 일반적으로, 이러한 브래그 기법의 선택성은 독립적인 복원이 가능하도록 하기 위해 인접한 홀로그램간에 적어도 Δθ=λ/L 도(degree)의 변화를 필요로 한다(여기서, λ는 기준 광선의 파장이며, L은 기준 광선과 신호 광선간의 교차 영역의 두께임). 선택성을 제공하는 다른 방법에는 페리스트로픽 멀티플렉싱(peristrophic multiplexing) 및 프랙탈 멀티플렉싱(fractal multiplexing)이 있다. 이러한 기법들에 대해서는 커티스(Curtis) 등의Optics Letters,19(13), 993(1994)와, 프살티스(Psaltis) 등의SPIE Proceedings, 96370: 1988 ICO Topical Meeting on Optical Computing Toulon.을 참조하면 된다. 각각의 기법들은 기준 빔, 신호 빔 및/또는 기록 매체간의 방위(orientation) 변화에 의존한다.
선택성은 복원된 홀로그램의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio) 및 메모리의 저장 밀도에 영향을 미치는 하나의 주요 요소이지만, 유일한 요소는 아니다. 두 번째의 주요 요소는 매체내에서 발생될 수 있는 전체 굴절율(또는, 의존하고 있는 다른 매체 특성)의 변화이다. 전체 굴절율의 변화는 매체의 체적과, 복합체(composition)내에서 발생된 굴절율 변화의 절대값에 의존한다. 소정의 복합체에 대해 최대로 가능한 굴절율 변화는 고정되므로, 저장 능력이 증가되려면 기록 매체의 체적이 증가되어야 한다. 마찬가지로, 소정의 기록 기법 선택성의 경우, 단위 체적당 저장량(즉, 밀도)은 다시 고정되므로, 저장량이 증가되려면 체적이 증가되어야 한다.
브래그 방법에 대한 밀도 및 선택성을 증가시키기 위해, 홀로그램은 상대적으로 두꺼운 물질, 즉, 대략 1 mm 이상의 두께를 갖는 물질에 기록되어 왔다. 그럼에도 불구하고, 적합한 특성을 갖는 두꺼운 모놀리틱(monolithic) 매체는 일반적으로 실제로는 제조하기가 어렵다는 것이 증명되었다. 그러한 매체는 평탄해야 하며, 0.0001 이상의 최대 굴절율 변화 Δn과, 일반적으로 대략 100 μm 보다 작은 두께 편차(deviation)를 갖는 기록 파장에서 2 보다 작은 흡수 계수와, 노출(exposure) 상태에서 2% 이하의 감소(shrinkage)와, 상대적으로 작은(500 ppm 이하) 열팽창 계수와, 주울(joule)당 10-3이상의 민감도(sensitivity)를 가져야 한다. 이러한 모든 표준(criteria)을 만족하는 두꺼운 단일의 모놀리틱 구조를 제조하기란 극히 어렵다. 다수의 박막층을 사용하여 두꺼운 매체를 제조하기 위해 계층화된 구조에 홀로그램을 기록하기 위한 시도가 행해졌다. 이러한 계층화된 구조는 일반적으로 기록이 되지 않는, 예를 들어, 유리판과 같은, 투명한 영역(비활성 영역)을 포함하는데, 투명한 영역은 기록 광선에 반응하는 영역(활성 영역)과 교대로 나타난다. 단일 홀로그래픽 광학 요소의 기록 및 복원을 포함하는 다양한 응용에 유용한 계층적인 구조가 도시되어 있다. (예를 들어, 노딘(Nordin) 및 탄구웨이(Tanguay)의Optical Letters,17, 1709(1992)와, 노딘 등의Journal of the Optical Society of America A,9, 2206(1992)를 참조.)
그러나, 계층화된 매체내에서 다수의 홀로그래픽 구조를 형성 및 복원하는 데에는 커다란 어려움이 있었다. 그러한 시도에서, 브래그 선택성 방법이 이용되어 왔다. 계층화된 구조내에서의 브래그 홀로그래피의 사용은 이론적으로, 계층화되지않은 두꺼운 매체에 허용될 수 있는 전체 활성 두께에 최대한 가깝게 저장된 홀로그램의 복원시에 수용하기 어려운 신호 대 잡음비를 초래한다. 즉, 누화 잡음(crosstalk noise)(다중화된 다른 홀로그램으로부터의 잡음)은 브래그 방법을 취하는 계층화된 샘플들의 유용성을 제한해왔다. 결과적으로, 선택성의 향상이 부족하여 저장된 정보의 밀도가 상당히 제한된다. 이러한 현상은 스탠쿠스(Stankus) 등의Optics Letters,19, 1480(1994)에 설명되어 있다. 그 논문의 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 홀로그램에 대해, 수많은 각(angle)들은 바람직하지 않은 간섭을 일으키는 약간의 복원된 출력을 발생시킬 것이다. 스탠쿠스의 논문에 개시된 바와 같이, 그러한 문제를 피하는 유일한 방법은 활성 영역이 비활성 영역보다 최소한 15배는 더 두꺼운 계층화된 매체를 사용하는 것이다. 분명히, 이러한 방법은 기계적으로 불안정한 구조 또는 그 구조에서 활성 영역의 두께 때문에 평탄성, 균일성 및 활성 매체에서 요구되는 다른 특성들을 생성할 때와 같은 어려움을 제공하는 구조를 필요로 한다.
그러므로, 높은 정보 저장 능력을 갖는 매체와 그러한 매체상에서 기록 및 복원 방법을 제공하기란 달성하기 어려운 목표였다.
본 출원인은 기록하는데 사용되는 기록 기법을 이용할 수 있는 계층화된 매체가 특정의 불변 특성을 갖고 있음을 발견하였다. 즉, 선택성이 본질적으로 변하지 않는, 즉, 단일 활성 영역에 대한 매체의 10% 두께 변화에 대해 선택성은 5% 이하로 변하는 기법이 사용되어야 한다. 이러한 결정은 신호 빔과 기준 빔의 중첩 영역이 매체의 두께 이상일 때 행해져야 한다.
예를 들어, 본 명세서에서 참조되며, 1995년 5월 5일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/435705 호에 기술된 기록 방법(상호관련 다중 홀로그래피(correlation multiplex holography))이 사용된다면, 계층화된 매체에 대해, 두께 2 mm의 전체 활성 매체내에 전체적으로 대략 200 bits/μm의 저장 능력을 가질 수 있다.
간단히, 그 기술은, 기준빔과 신호빔을 간섭시키고, 개별적인 홀로그램이 각각으로 배치되도록 서로간에 관련있는 매체 및 빔을 이동시킴에 의해 개별적인 위치에 각 개별 홀로그램을 기록함으로서, 부분적으로 오버랩한 개별적인 홀로그램 어레이가 기록 매체에 기록되는 홀로그래픽 프로세스로서 정의된다. 간섭 위치에서 측정되는, 어레이의 개별적인 홀로그램을 기록하는데 이용되는 기준빔은 불균일한 입사각 및 불균일한 위상을 가진 다수의 광선을 포함하는 불변 콘텐츠(unchanging content)의 위상 빔이다. 참조빔은 위치간 자기 유사성(position-to-position self-similarity)을 가지며, 그에 따라 그의 자기 상관 함수는 어레이의 개별적인 홀로그램의 선택을 가능하게 하는 아주 작은 값을 가진다.
도 1은 계층화된 매체를 도시한 도면.
도 2는 본 발명을 실행하는데 유용한 장치를 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 페이즈마스크 11 : 기준 빔
13 : 매체 15 : 대상 빔
17 : 렌즈 25 : 유리판
29 : 변조기 33 : 검출기
기술한 바와 같이, 많은 홀로그램, 즉 대략 (L/5λ) 이상의 홀로그램을 기록 및 복원하는 능력은 불변의 선택성 특성을 갖는 기법을 사용하는데 의존한다. 여기서, L은 단일 활성층의 두께이며, λ는 사용된 광선의 파장이다. (계층화된 매체는최소한 두 개의 활성 영역을 갖고 있으며, 활성 영역은 비활성 영역에 의해 분리되고, 활성 영역 중간의 두께는, 비활성 영역과 비교해 보았을 때 10 : 1 보다 크지 않으며, 바람직하게는 5 : 1 보다 크지 않다.)
전술한 바와 같이, 계층화된 매체는 활성 영역과 비활성 영역을 교대로 갖고 있다. 수정층(crystalline layer), 예를 들어 최소한 200 μm의 두께를 갖는 리튬 니오브산염층과 같이 기계적 안정성을 갖고 있는 활성 영역의 경우, 활성 영역은 최외곽(outermost)층이 될 수 있다. 그러나, 많은 활성 매체, 특히 폴리머의 활성 매체(polymeric active media)에 대해, 최외곽층은 일반적으로 비활성이고, 그러한 최외곽의 비활성층은 기판(substrates)이라고 불리며, 도 1에서 (1)에 해당된다. 비활성 영역(들)(2) 및/또는 기판(들)(1)은 일반적으로 이러한 계층화된 매체에 대해 기계적인 안정성을 제공한다. 비활성 영역은 1) 복굴절(birefringence)의 레벨에 의해 측정된 것으로서 103내에서 1 파트(part) 이하의 변형이 관찰되어야 하고, 2) 비노출된 활성층으로부터 20% 이하의 편차를 갖는 굴절율을 가져야 하며, 3) 기준 광선의 평균 파장에서 10% 이하의 광학 흡수율을 가져야 한다. 일반적으로, 코닝(Corning)사에 의해 판매되는, Corning 7059와 같은 디스플레이 유리(display glass)는 이러한 모든 표준을 만족한다. 그러나, 폴리머(polymer)와 같은 다른 물질들도 사용할 수 있다. 기판은, 일반적으로 비활성층에 대한 요구외에도, 사용된 파장에 대해 반사 방지 코팅(antireflection coating)을 1 cm2의 면적에 대해 하나의 파(wave)의 평탄도와, 104내에서 1 파트(part) 이하의 복굴절(birefringence)과,500 μm 내지 4 mm의 두께(바람직하게는 500 μm 내지 2 mm의 두께) 정도로 가져야 한다. 그 이외에도, 사용된 기준 파장 스펙트럼에 대해 반사 방지층으로 기판을 코팅하는 것이 유용하다. 일반적으로, 비활성 영역 및 기판 영역에 대한 두께의 치수(dimension)는 각각 10 μm와 3 mm 사이, 그리고 500 μm와 3 mm 사이의 두께를 갖는다. 층간에 3 mm 이상의 두께는 바람직하지 못한데, 그 이유는 스택(stack)의 전체 두께를 너무 두껍게 하기 때문이며, 반면에, 10 μm 이하의 두께는 일반적으로 기계적인 불안정성 및 제조의 어려움을 초래한다. 비록 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 일반적으로, 현재의 광 디스크(optical disk) 기술에 적합하게 맞추기 위해서는 전체 두께를 5 mm 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 기판의 총 치수(gross dimension)의 크기 또한, 발명을 제한하는 것은 아니나, 일반적으로 얻을 수 있는 5 1/4 인치 디스크와 같은 광학 소자와의 호환가능한 범위내에 있어야 한다.
활성 영역, 예를 들어 도 1의 (3)은 2 이하의 전체 매체 흡수 계수를 갖는 비활성 영역에 대해 변형 균일성(strain uniformity)의 속성을 가져야 한다. 또한, 활성 영역은 기준 광선이 인가될 때 민감해야 하는데, 즉 굴절율 변화(또는, 다른 속성 변화)가 발생되어야 한다. 예를 들어, 활성 영역은 리튬 니오브산염이나 광굴절 폴리머(photorefractive polymer)와 같은 광변색성 물질(photochromic material) 또는 광굴절 물질(photorefractive material)을 포함한다. 일반적으로, 주울당 10-3의 범위의 민감도가 바람직하다. (민감도는 cm2당 주울로 인가된 에너지에 대한 굴절율의 변화로 정의된다.) 주울당 10-5이하의 민감도는, 매우 천천히 기록하거나 또는 매우 많은 레이저 전력(laser power)을 필요로 하는 시스템을 제공한다. 10-2이상의 민감도는 일반적으로 본 발명을 제한하는 것은 아니지만, 조심스럽게 저장되어야 하며, 부주의한 노출(inadvertent exposure)을 피하기 위해 처리되어야 하는 매체가 되도록 할 수 있다.
일반적으로, 매체의 동적 범위(dynamic range)는 10 이상의 수, M을 가져야 한다. M은 ΔnmaxLTotal(LTotal은 활성 매체의 두께임)에 관련되며, 에프. 목(F. Mok) 등의Optics Letters 21(12), p. 896(1996)에 정의되어 있다. 10 이하의 {M}은 다수(1000 이상)의 중복된 홀로그램에 대해 실질적으로 분산 효율(diffraction efficiency)을 감소시켜, 결과적으로 복원 강도(intensity)를 감소시키고, 정보 저장 밀도를 제한한다. 일반적으로, 소정의 물질의 활성층의 수는 최종적으로 저장 및 복원될 수 있는 정보의 양을 결정한다. 그러나, 층의 수가 많을수록 일반적으로 제조의 비용이 높아지거나 제조가 곤란해진다. 그러므로, 일반적으로, 의도한 수의 층을 교대로 사용하여 특정의 응용을 위해 요구되는 전체 저장 양이 제공되는 층의 수를 제한하는 것이 바람직하다. (각각의 활성 영역의 두께는 중앙의 두께가 전술한 표준을 만족한다면, 정확히 같을 필요는 없다.)
X 방향(두 빔의 교차 평면에서)에서 측정된 선택성은, Y 방향에서 측정된 선택성과 같을 필요는 없다. 두께 변화와 관련하여 요구되는 표준을 만족하는지의 여부를 결정하기 위해 X 방향에서의 측정이 사용된다. 원하는 발명의 결과를 제공하는 계층화된 매체를 갖는 전형적인 기록 방법들이 본 명세서에서 참조로 인용되는, 1995년 5월 5일(커티스-윌슨(Curtis-Wilson) 2-6)에 출원된 미국 특허 출원 제 08/435705 호에 기술되어 있다.
다음의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것이다.
실시예 1
도 2에 도시된 장치가 사용된다. 대상 빔(object beam)(15)과 기준 빔(reference beam)(11)간의 각은 70 도로 유지된다. 대상 빔 및 기준 빔의 샘플에서의 전력은 각각 1 mW이다. 빔 스폿(beam spot)의 크기는 직경이 대략 5 mm이다. 각각의 빔은 오직 하나의 극성(polarization)을 갖고 있으며, 두 빔의 극성은 수평의 방향을 갖는다. 이중 네오디뮴 YAG 다이오드 펌프 레이저(doubled neodymium YAG diode pumped laser)(532 nm)가 기준 빔(11) 및 대상 빔(15)에 대한 소스로서 사용된다. 두 개의 빔은 빔 분할기(beam splitter)를 사용하여 생성된다. 빔들의 코히어런스(coherence)는 대략 1 미터이다. 기준 빔은 현미경 대물 렌즈(60x) 및 직경이 대략 10 μm인 핀홀(pinhole)을 포함하는 공간 필터(spatial filter)로 지향된다. 다음에, 빔은 85 mm 초점 길이의 f1.4 니콘 카메라 렌즈(Nikon camera lens)를 통해 통과됨으로써 조준된다. 결과적인 평면파(planewave)(11)는 페이즈마스크(phasemask)(10)로 통과된다. 이 마스크는 정방형으로 이웃하는 픽셀(square abutting pixels)을 갖는 픽셀화된 어레이(pixelated array)이다. 마스크의 총 치수는 한 면이 2 cm이며, 픽셀의 크기는 변하지만, 칼럼(column)내의 픽셀은 모두 동일한 크기를 갖는다. 마스크의 한쪽 에지(edge)를 따라서 칼럼을 형성하는 픽셀들은 모두 15 μm의 치수를 갖는다. 픽셀의 크기는 마스크의 중앙 칼럼에 위치한 대략 5 μm의 픽셀로 선형적으로 감소한다. 이 픽셀로부터, 바깥쪽으로 움직이는 각각의 칼럼내의 픽셀의 치수는 15 μm의 치수를 갖는 마스크의 반대쪽 픽셀의 칼럼에 도달할 때 까지 선형적으로 증가한다. 대략 백만 개의 픽셀이 마스크상에 존재한다. 각각의 픽셀에 의해 유발되는 위상 이동(phaseshift)은 원하는 위상 이동을 발생시키기 위해 각각의 픽셀을 적당한 깊이로 에칭(etching)함으로써 이루어진다. 각각의 픽셀의 위상 이동은 임의적으로 선택되지만, 이용될 수 있는 유일한 위상 이동 레벨은 0과 π 뿐이다.
다음에, 페이즈마스크를 통과하는 빔은 두 개의 렌즈(17, 18)로 지향되어 물질상에 마스크를 재현한다. 사용된 두 개의 렌즈는 180 mm f2.8 니콘 카메라 렌즈 및 90 mm f1.80 니콘 카메라 렌즈이다. 180 mm 렌즈가 먼저 빔을 가로챈다. 두 렌즈 사이의 거리는, 평면파를 제 1 렌즈로 지향시켜 평면파가 제 2 렌즈를 통과할 때까지의 공간을 조정함으로써 조정된다. 중앙에 위치한 각각의 에지상에서 1 cm의 크롬층(chromium layer)을 갖는 유리판(25)은 렌즈들 사이의 푸리에 평면(Fourier plane)에 삽입되며, 마스크내에서 위상 에러(phase error)를 적어도 일부 수정할 뿐만 아니라 XY 스테이지를 사용하여 결과적인 푸리에 변환(Fourier transform)의 저주파수 성분을 포함하는 0 번째의 성분의 대부분을 차단하도록 위치된다. 90 mm 렌즈를 통과하는 영상은 90 mm 렌즈의 초점 거리에 대략 위치한 샘플상에서 상이 맺힌다. 샘플 빔은 평면파(15)로 변조기(modulator)(29)를 조사함으로써 생성되며,영상은 640 x 480개 픽셀의 체커보드 패턴(checkerboard pattern)이다. 픽셀의 크기는 대략 42 μm이다. 위상 확산기(phase diffuser)(23)는 대상 암(object arm)에 사용된다. 이러한 위상 확산기는 42 μm의 정방형 픽셀을 갖는 대략 1" x 1 1/4" 의 치수이며, 640 x 480 픽셀의 어레이를 사용한다. (이러한 확산은 선택적이나, 샘플에서 광선 에너지를 확산시키기 위해 사용되며, 복원시에 보다 고품질의 영상을 생성한다.) 사용된 다른 렌즈는 (21) 및 (22)이며, 이들 렌즈는 변조기(29)를 페이즈마스크(23) 위로 비추고, 결과를 매체(13)상으로 푸리에 변환하기 위한 것이다.
프린스턴 인스트루먼트 사이언티픽사(Princeton Instruments Scientific)의 전하 결합 소자 검출기(charge couple device detector)를 사용한 검출로 역푸리에 변환(inverse Fourier transform)을 하기 위해, 85 mm f1.4 니콘 렌즈(19)를 사용하여 영상 복원이 실행된다. 또한, 제 2 렌즈(20)는 검출기에서의 영상의 크기를 제어하기 위해 역푸리에 변환 렌즈와 검출기(33)의 사이에 수용된다. 샘플과 렌즈간의 거리는 대략적으로 90 mm이다. 검출기에서의 위치는 관심있는 영상의 부분이 검출기의 필드내에 맞춰지도록 조정된다. 복원된 영상의 세기는 복원 평면에 나타나는 세기를 통합하는 뉴포트 리서치 1835 세기 검출기(Newport Research 1835 Intensity detector)를 사용하여 측정된다.
영상은 유리 영역과 폴리머 영역을 교대로 갖는 샘플에 기록된다. 계층화된 매체는 본 명세서에서 참조로 인용되는 V. L. Colvin 1-2-16-10의 미국 특허 출원에 기술되어 있다. 간단히, 샘플은 각각 대략 150 μm의 두께와 대략 1 1/2" x 2내지 3"의 외부 치수를 갖는 2개, 3개 또는 4개의 유리 영역을 포함한다. 사용된 폴리머는 매트릭스(matrix)내에 분포된 엔비닐 카바졸(n-vinyl carbazole)을 갖는 아이소보닐 아크릴레이트-폴리테트라하이드로퓨란 디우레탄 디아크릴레이트 매트릭스(isobornyl acrylate-polytetrahydrofuran diurethane diacrylate matrix)를 갖는다. 전체 아크릴레이트와 관련된 엔비닐 카바졸의 몰(mole) 백분율은 대략 25%이다. 충분한 양의 폴리머를 슬라이드(slide)사이로 주입하여, 직경이 대략 1 1/2"인 불규칙한 외부 치수를 갖는, 대략 100-150 μm 두께의 폴리머로 덮인 영역을 생성한다. (간섭학(interferometry) 및/또는 적외선 분광학(infrared spectroscopy)을 사용하여 두께를 측정한다.) 각각의 폴리머 영역은 머큐리 램프(Mercury lamp) 및 오직 녹색광만을 통과하는 필터를 사용함으로써 약 80%가 경화(cure)된다. 경화 레벨은 경화후에 남은 아크릴레이트의 양을 측정하는 적외선 분광학을 이용하여 결정된다.
전술한 장치 및 대략 1 초의 기록 시간을 갖는 샘플을 이용하여 기록을 실행한다. 기록후에, 샘플은 필터링된 머큐리 램프(경화 파장은 대략 560 nm)를 이용하여 5분 동안 후경화(postcure)된다. 이러한 추가적인 경화는 샘플이 비활성이고, 추가적인 기록이 발생되지 않는 것을 보장하기 위해 수행된다.
기록된 영상은 도 2에 도시된 전술한 장치를 사용하여 다시 복원된다. 이러한 실시예에서 달성된 선택성은 대략적으로 5 μm이다.
실시예 2
샘플은 철(iron)이 도핑된(0.05% 농도) 리튬 니오브산염이라는 것만 제외하고는 실시예 1의 절차가 사용되었다. 리튬 니오브산염 샘플은 두께가 500 μm 또는 1 mm이며, 물질의 평면상에서 c 축에 놓여 있고, 빔 교차 평면을 따라 쪼개지고 다듬어진다. 그것들은 대략 25 x 35 mm로 측정된다. 두 개의 리튬 니오브산염 크리스탈(lithium niobate crystal) 사이로 대략 1 mm 두께의 현미경 슬라이드가 삽입된다. 노출 시간이 대략 20분이라는 것을 제외하고는 실시예 1의 기록 프로세스가 사용된다. 복원된 결과 영상은 약 5 μm의 선택성을 나타낸다.
본 발명의 기록 프로세스 및 기록 매체에 의하면, 홀로그래픽 시스템에 따른 계층화된 매체를 사용함으로써 저장된 영상의 복원시에 상대적으로 높은 선택성을 유지하면서도 높은 저장 밀도를 갖도록 할 수 있다.

Claims (15)

  1. 부분적으로 오버랩하는 개별적인 홀로그램 어레이가 기록 매체에 기록되는 홀로그래픽 기록 매체에 다수의 홀로그램을 기록하기 위한 것으로, 기준빔과 신호빔을 간섭시키고 개별적인 홀로그램을 각각 배치하기 위해 서로간에 관련있는 매체와 빔을 이동시켜 개별적인 위치에 개별적인 홀로그램을 각각 기록하되, 개별적인 위치에서 측정되는 기준빔이, 불균일한 입사각 및 불균일한 위상을 가진 다수의 광선을 포함하는 불변 컨텐츠(unchanging content)의 위상빔을 포함하고, 그의 자기 상관 함수가 어레이의 개별적인 홀로그램의 선택을 가능하게 할 정도로 아주 작은 값을 가지도록 위치간 자기 유사성(position to position self-similarity)을 더 포함하는 프로세스에 있어서:
    상기 기록 매체는 적어도 두 층이 상기 기준 빔과 신호 빔의 간섭에 민감한 재료를 포함하는 활성층으로 된 다수의 층을 포함하되, 상기 활성층들이 비 활성층을 포함하는 영역에 의해 상기 기준빔의 전파 방향으로 분리되어, 상기 활성층의 평균 두께와 상기 비 활성층의 두께간의 비가 10:1 보다 낮아지도록 하는 것을 특징으로 하는 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층은 광굴절 물질(photorefractive material)을 포함하는 프로세스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층은 방사(radiation)시에 중합이 촉진되는 물질을 포함하는 프로세스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층은 광변색성 물질(photochromic material)을 포함하는 프로세스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 활성층은 상기 신호 광에 대해 민감한 모노머(monomer)를 포함하는 프로세스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모노머는 광 유도 중합(photo-induced polymerization)을 겪는 프로세스.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 물질은 상기 매트릭스내에 분포된 모노머(momomer)를 갖는 폴리머(polymer) 물질을 포함하는 프로세스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 활성층은 유리를 포함하는 프로세스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 활성층은 폴리머 물질을 포함하는 프로세스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 매체는 기판을 포함하는 프로세스.
  11. 다수의 저장 홀로그램을 구성하는 다양한 변화 패턴을 가진 영역을 포함하는 계층화된 매체로서, 상기 패턴은 신호광과 기준광의 제 1 상호 작용 및 그에 뒤이은 신호광과 상기 기준광과의 후속하는 상호 작용에 의해 생성되고, 상기 계층화된 매체는 원래 패턴이 없는 층에 의해 이격되고 상기 패턴을 각각 포함하는 적어도 2개의 층을 포함하며, 상기 패턴을 가진 상기 층의 두께와 상기 패턴이 없는 상기 층의 두께의 비는 10:1보다 작고, 상기 다수의 패턴은 각각의 홀로그램을 배치하기 위해 서로간에 관련있는 계층화된 매체와 빔의 이동에 의해 연속적으로 배치되는 독출 빔을 가진 조사를 포함하는 프로세스에 의해 개별적으로 재구성할 수 있으며, 상기 매체에서 측정되는 독출 빔은 불균일 입사각 및 불균일 위상의 다수의 광선을 포함하는 불변 컨텐츠의 위상빔이며, 상기 독출빔은 위치간 자기 유사성을 더 포함함으로서, 그의 자기 상관 함수가 개별적인 홀로그램을 선택하기에 충분히 작은 값을 가지는,
    계층화된 매체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴이 있는 층은 폴리머를 포함하는 계층화된 매체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴이 있는 층은 광에 의해 중합된 폴리머를 포함하는 계층화된 매체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴이 있는 층은 광굴절 물질을 포함하는 계층화된 매체.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 패턴은 상관 다중 홀로그래피(correlation multiplex holography)에 의해 형성되는 계층화된 매체.
KR1019970038799A 1996-08-15 1997-08-14 기록프로세서및계층화된매체 KR100323154B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/698,511 US6322932B1 (en) 1996-08-15 1996-08-15 Holographic process and media therefor
US8/698,511 1996-08-15
US08/698,511 1996-08-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980018674A KR19980018674A (ko) 1998-06-05
KR100323154B1 true KR100323154B1 (ko) 2002-03-08

Family

ID=24805576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970038799A KR100323154B1 (ko) 1996-08-15 1997-08-14 기록프로세서및계층화된매체

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6322932B1 (ko)
EP (1) EP0824230A3 (ko)
JP (1) JPH1091056A (ko)
KR (1) KR100323154B1 (ko)
TW (1) TW343333B (ko)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5896359A (en) * 1997-03-18 1999-04-20 Northrop Grumman Corporation Spinning disc volume holographic memory
US6141123A (en) * 1998-05-29 2000-10-31 Denso Corporation Hologram and process for producing hologram
US6178019B1 (en) * 1999-05-03 2001-01-23 Lucent Technologies, Inc. System and method for controlling the selectivity of a holographic memory system
KR100747674B1 (ko) * 2000-02-21 2007-08-08 소니 가부시끼 가이샤 홀로그램용 기록 매체, 홀로그램 기록 장치 및 방법
US7872804B2 (en) 2002-08-20 2011-01-18 Illumina, Inc. Encoded particle having a grating with variations in the refractive index
US7923260B2 (en) 2002-08-20 2011-04-12 Illumina, Inc. Method of reading encoded particles
US7900836B2 (en) 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Optical reader system for substrates having an optically readable code
US7508608B2 (en) 2004-11-17 2009-03-24 Illumina, Inc. Lithographically fabricated holographic optical identification element
US7901630B2 (en) 2002-08-20 2011-03-08 Illumina, Inc. Diffraction grating-based encoded microparticle assay stick
US7164533B2 (en) 2003-01-22 2007-01-16 Cyvera Corporation Hybrid random bead/chip based microarray
US7092160B2 (en) 2002-09-12 2006-08-15 Illumina, Inc. Method of manufacturing of diffraction grating-based optical identification element
US20100255603A9 (en) 2002-09-12 2010-10-07 Putnam Martin A Method and apparatus for aligning microbeads in order to interrogate the same
WO2004038515A2 (en) 2002-10-22 2004-05-06 Zebra Imaging, Inc. Active digital hologram display
JP4193537B2 (ja) * 2003-03-24 2008-12-10 富士ゼロックス株式会社 光記録媒体及び光記録媒体の製造方法
JP4346608B2 (ja) 2003-09-22 2009-10-21 パイオニア株式会社 情報記録装置及び情報記録再生装置
JP4534483B2 (ja) * 2003-12-25 2010-09-01 Ｔｄｋ株式会社 ホログラフィック記録媒体、ホログラム記録消去方法及びホログラフィック記録再生装置
US7433123B2 (en) 2004-02-19 2008-10-07 Illumina, Inc. Optical identification element having non-waveguide photosensitive substrate with diffraction grating therein
WO2006020363A2 (en) 2004-07-21 2006-02-23 Illumina, Inc. Method and apparatus for drug product tracking using encoded optical identification elements
WO2006055736A1 (en) 2004-11-16 2006-05-26 Illumina, Inc. And methods and apparatus for reading coded microbeads
JP2006234990A (ja) * 2005-02-23 2006-09-07 Sony Corp ホログム記録装置および光学部品
US20060199081A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 General Electric Company Holographic storage medium, article and method
JP2006276373A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Sony Corp ホログラム記録装置及び位相マスク
US7589877B2 (en) * 2005-12-02 2009-09-15 Inphase Technologies, Inc. Short stack recording in holographic memory systems
US20070177820A1 (en) * 2006-01-27 2007-08-02 O Ruanaidh Joseph J System and method for providing an optical section image by direct phase angle determination and use of more than three images
US7830575B2 (en) 2006-04-10 2010-11-09 Illumina, Inc. Optical scanner with improved scan time
JP5302403B2 (ja) * 2009-07-16 2013-10-02 パナソニック株式会社 複合光学素子およびその製造方法、ならびに当該複合光学素子を備えた撮像装置および光学式記録再生装置
CN112647824B (zh) * 2020-12-21 2022-06-10 中新国际联合研究院 节能自适应调光全息显示材料及全息膜及全息显示玻璃

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508829A (en) * 1992-12-18 1996-04-16 International Business Machines Corporation LTG AlGaAs non-linear optical material and devices fabricated therefrom

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3560210A (en) 1967-01-13 1971-02-02 Ibm Method of recording a plurality of holograms and separable emulsion exposure package therefor
GB1216631A (en) 1969-01-23 1970-12-23 Standard Telephones Cables Ltd Improvements in or relating to holographic storage of information
US3894756A (en) * 1971-10-18 1975-07-15 Optronics Int Identification card having a reference beam coded hologram
US3799642A (en) 1973-03-27 1974-03-26 Rca Corp Holographic recording on photochromic lithium niobate
AU535350B2 (en) 1979-05-07 1984-03-15 Sony Corporation Inline hologram lens
FR2570517B1 (fr) 1984-09-18 1990-01-12 France Etat Milieux d'enregistrement pour holographie et procede d'enregistrement d'un hologramme
US4998236A (en) 1988-08-25 1991-03-05 Sparta, Inc. Apparatus for high density holographic optical data storage
US5325324A (en) * 1989-04-25 1994-06-28 Regents Of The University Of California Three-dimensional optical memory
US5543251A (en) 1990-06-29 1996-08-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method of recording plural holographic images into a holographic recording material by temporal interleaving
EP0840183B1 (en) 1992-09-03 2002-07-03 Denso Corporation Holography device
US5483365A (en) * 1994-05-10 1996-01-09 California Institute Of Technology Method for holographic storage using peristrophic multiplexing
US5719691A (en) * 1995-05-05 1998-02-17 Lucent Technologies Inc. Phase correlation multiplex holography
US5640256A (en) * 1996-01-25 1997-06-17 Board Of Trustees Of The Leland Stanfor Junior University Dynamic multiple wavelength filter using a stratified volume holographic optical element

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5508829A (en) * 1992-12-18 1996-04-16 International Business Machines Corporation LTG AlGaAs non-linear optical material and devices fabricated therefrom

Also Published As

Publication number Publication date
TW343333B (en) 1998-10-21
US6322932B1 (en) 2001-11-27
JPH1091056A (ja) 1998-04-10
EP0824230A3 (en) 1998-08-19
EP0824230A2 (en) 1998-02-18
KR19980018674A (ko) 1998-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100323154B1 (ko) 기록프로세서및계층화된매체
JP4355449B2 (ja) ホログラフィー記録媒体、好ましくは光カードに情報を記録するためのシステム、装置および方法
US7859972B2 (en) Holographic optical information recording/reproducing device and holographic optical information recording/reproducing method
Ashley et al. Holographic data storage technology
US5477347A (en) Method and apparatus for isolating data storage regions in a thin holographic storage media
US6650447B2 (en) Holographic storage medium having enhanced temperature operating range and method of manufacturing the same
US5377176A (en) Method and apparatus for isolating data storage regions in a thick holographic storage media
US20090161519A1 (en) Optical information recording apparatus and method
US5161039A (en) Birefringent structures formed by photo-exposure of polymer films and method for fabrication thereof
Waldman et al. CROP holographic storage media for optical data storage greater than 100 bits/um 2
JP2010508617A (ja) モノキュラーホログラフィックデータ記憶システムの構成
US20050174917A1 (en) Hologram type optical recording medium, manufacturing method and reproducing apparatus therefor
WO2003012782A1 (en) Method and apparatus for phase correlation holographic drive
JPH10340479A (ja) 光記録媒体、光記録方法、光記録装置、光読取方法、光読取装置、光検索方法、光検索装置
WO2008123612A2 (en) Volume holographic data recording media
US20090290202A1 (en) Hologram recording medium and hologram recording/reproduction device
US6762865B1 (en) Self-referenced holography using diffusive element
US5105298A (en) Birefringent structures formed by photo-exposure of polymer films and method for fabrication thereof
JP3946767B2 (ja) データ記録用フォトセンシブル層を有する大容量光メモリ装置
Wang et al. Photopolymer media for holographic storage at~ 405 nm
JP4174982B2 (ja) ホログラム記録再生方法、ホログラム記録再生装置、ホログラム記録方法、及びホログラム記録装置
KR19990006569A (ko) 홀로그래픽 시스템에 기억된 정보를 처리하는 방법
US20030147327A1 (en) Holographic storage device with faceted surface structures and associated angle multiplexing method
Zong et al. Polarization Multiplexing, Angle Multiplexing and Circumrotation Multiplexing Holographic Recording Experiments with 3-Indoly-Benzylfulgimide/PMMA Film
Domash et al. Switchable holograms and approaches to storage multiplexing

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130114

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140110

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150109

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 15

LAPS Lapse due to unpaid annual fee