KR100396953B1 - 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템 - Google Patents

앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 레이저에서 발생되는 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 빔 스플리터와, 홀로그램 이미지를 기록하는 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로에 피에조 일렉트릭 소자의 전압구배에 의해 발생되는 변위구배를 이용하여 기준광의 진행각을 변경시키는 압전 광변위소자를 배치하여 구성되어 있으며, 상기 압전 광변위소자는 피에조 일렉트릭 물질로 형성된 피에조 일렉트릭 소자의 양쪽면에 전압을 인가하기 위한 음전극과 양전극이 결합되어 있으며, 이 양쪽 전극은 전기장을 가할 때에 내측 직립면에서 경사면을 향하여 전압구배가 낮아질 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱을 간단 용이하게 구현할 수 있고, 기계적인 회전장치에 비하여 각도 조절의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 각도 조절이 정밀하게 됨에 따라 저장밀도를 높일 수 있는 이점이 있다.

Description

앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템(ANGULAR MULTIPLEXING TYPE HOLOGRAM DATA STORAGE SYSTEM)
본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 특히 피에조 일렉트릭 물질(piezoelectrics material)로 형상에 변화를 주어 형성된 압전 광변위소자에 전기장을 하여 전압구배를 주고 이에 의해 발생되는 변위구배를 이용하여 레이저 빔의 진행각을 변화시켜 앵귤러 멀티플렉싱을 구현하도록 한 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 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 앵귤러 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.
종래의 90°배치형 홀로그램 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(90°Geometry Digital Data Storage System)은 레이저 발진기에서 발생된 레이저 빔이 빔 스플리트에 입사되어 기준광과 물체광으로 나누어 지고 물체광은 입력된 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)에 의해서 변조되고, 이때 각각의 페이지에는 회전 거울의 각도를 조금씩 달리하는 기준광이 상응하게 작성된다.
이후 물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 저장 매체 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하고 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다. 저장 매체에 기록된 데이터를 읽어 내기 위해서는 기준광 만을 저장 매체에 조사하면 간섭무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 종래의 90°배치형 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 앵귤러 멀티플렉싱을 행하기 위한 방법으로 기준광 측의 빔 스플리터와 홀로그램 기록매체 사이에 배치된 거울을 회전시켜 홀로그램 기록매체에 입사되는 빔의 각도를 바꾸어 기록/재생을 행하고 있으나, 거울에 의한 각도 조절은 기계적인 회전장치를 이용하는 것으로 각도 조절의 정밀도에 한계가 있으며, 보조장치(AOM)을 사용하면 조절 각도가 ±4°로 한정되어 저장밀도를 높이기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 압전물질(피에조 일렉트릭 물질)로 형성된 압전 광변위소자에 전기장을 하여 전압구배를 주고 이에 의해 발생되는 변위구배를 이용하여 레이저 빔의 진행각을 변화시켜 앵귤러 멀티플렉싱을 구현하도록 한 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저에서 발생되는 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 빔 스플리터와, 홀로그램 이미지를 기록하는 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로에 피에조 일렉트릭 소자의 전압구배에 의해 발생되는 변위구배를 이용하여 기준광의 진행각을 변경시키는 압전 광변위소자를 배치하여 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템을 제공한다.
상기 압전 광변위소자는 피에조 일렉트릭 물질로 형성된 피에조 일렉트릭 소자의 양쪽면에 전압을 인가하기 위한 음전극과 양전극이 결합된 구성으로 되어 있으며, 이 양쪽 전극은 전기장을 가할 때에 내측 직립면에서 경사면을 향하여 전압구배가 낮아질 수 있도록 구성된다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 관한 도면으로서,
도 1은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 2는 압전 광변위소자의 횡단면도.
도 3 및 도 4는 압전 광변위소자의 변형작용 설명도.
도 5는 앵귤러 멀티플렉싱 설명도.
도 6은 전압구배선도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11 : 레이저 빔
12 : 기준광 13 : 물체광
20 : 빔 스플리터 30 : 거울
60 : 홀로그램 기록매체 100 : 압전 광변위소자
110 : 피에조 일렉트릭 소자 110b : 굴절면
110d : 경사면 120,121 : 전극
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도를 보인 것이고, 도 2는 압전 광변위소자의 횡단면도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 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 거울(30)과 홀로그램 기록매체(60)의 사이에 기준광(12)의 진행각을 변경시키기 위한 압전 광변위소자(100)가 배치되고, 물체광(13)의 광로 상에는 거울(40)이 각각 배치되고 예를 들어 엘씨디와 같은 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)가 배치되어 있으며, 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 배치되고, 홀로그램 기록매체(60)와 인접하게 예를 들어 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)와 같은 광전변환소자(70)가 배치되어 있다.
상기 압전 광변위소자(100)는 피에조 일렉트릭 물질로 형성된 피에조 일렉트릭 소자(110)의 양쪽면에 전압을 인가하기 위한 음전극(120)과 양전극(121)이 결합된 구성으로 되어 있으며, 이 양쪽 전극(120),(121)은 전기장을 가할 때에 내측 직립면(110c)에서 경사면(110d)을 향하여 도 6과 같이 X - X'선을 따라 전압구배가 낮아질 수 있도록 구성되어 있다.
상기 피에조 일렉트릭 소자(110)는 사각기둥의 일측부가 경사지게 절단되어 경사면(110d)을 갖는 형태로 형성되고, 피에조 일렉트릭 소자(110)의 거울(30)을 향한 면(110a)에 음전극(120)이 부착되며, 홀로그램 기록매체(60)을 향한 면(110b)에 양전극(121)이 부착된다.
도 3 및 도 4는 압전 광변위소자의 변형 작용을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 참조하면, 상기 압전 광변위소자(100)는 양쪽 전극(120),(121)에 전압을 인자하여 도 3과 같이, 전기장을 형성하면 피에조 일렉트릭 소자(110)의 내측 직립면(110c)에서 경사면(110d)을 향하여 도 6과 같이 전압구배가 형성되므로 도 4와 같이 팽창되어 가상의 X - X'을 기준하여 홀로그램 기록매체(60)을 향한 면(110b)이 각 α로 경사지게 변형되며, 이 변형각 α는 인가되는 전압에 따라 비례하여 변하게 된다.
도 5는 앵귤러 멀티플렉싱의 설명도로서, 이를 참조하면 최초 입사되는 기준광(12)이 일정하다고 할 때에 각도 α는 가해준 전압에 비례하여 변하게 되므로 기준광(12)이 최종적으로 통과할 때는 식 n1sinθ1=n2sinθ2 에 의해 구해지는 굴절각 θ를 가지게 된다. 즉, 압전 광변위소자(100)의 전압 변화에 의한 굴절면(110b)의 변형각 α의 변화는 최종 굴절각 θ를 변화시켜 앵귤러 멀티플렉싱이 가능하게 한다.
이와 같은 본 발명 시스템은 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 반사된 후, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(50)에 의해서 변조되어 홀로그램 기록매체(60)에 도달함과 아울러 기준광(12)은 광로 상에 배치되는 거울(30)에서 반사된후, 압전 광변위소자(100)를 통과하며, 이때 압전 광변위소자(100)의 양쪽 전극(120),(121)에는 마이크로 프로세서의 제어에 의해 전압이 인가되고, 이 전압에 의해 형성된 전기장에 의해 피에조 일렉트릭 소자(110)가 도 4와 같이 팽창되어 굴절면(110b)의 경사도가 변형되므로 기준광(12)이 압전 광변위소자(100)를 통과하면서 인가되는 전압에 따라 광로가 변경되어 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 하며, 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다.
그리고, 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 복원되고 이후 읽어진 상을 광전변환소자(70) 위에 비추어 원래의 데이타로 복원하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱을 간단 용이하게 구현할 수 있고, 기계적인 회전장치에 비하여 각도 조절의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 각도 조절이 정밀하게 됨에 따라 저장밀도를 높일 수 있는 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)

  1. 레이저에서 발생되는 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 빔 스플리터와, 홀로그램 이미지를 기록하는 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로에 피에조 일렉트릭 소자의 전압구배에 의해 발생되는 변위구배를 이용하여 기준광의 진행각을 변경시키는 압전 광변위소자를 배치하여 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압전 광변위소자는 피에조 일렉트릭 물질로 형성된 피에조 일렉트릭 소자의 양쪽면에 전압을 인가하기 위한 음전극과 양전극이 결합되며, 이 양쪽 전극은 전기장으로 가할 때에 내측 직립면에서 경사면을 향하여 전압구배가 낮아질 수 있도록 구성되며, 상기 피에조 일렉트릭 소자는 사각기둥의 일측부기 경사지게 절단되어 경사면을 갖는 형태로 형성되고, 피에조 일렉트릭 소자의 거울을 향한 면에 음전극이 부착되며, 홀로그램 기록매체을 향한 면에 양전극이 부착되어 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템.
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