KR100442532B1 - Apparatus for adjusting reference beam incidence angle to depending on heat diffusion distribution of hologram data storage system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열팽창에 따라 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도의 입사각으로 기록 매체에 입사되도록 함으로써 상기 저장매체의 저장밀도를 향상시킬 수 있도록 구성된 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치에 관한 것이다.According to an embodiment of the present invention, a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system configured to improve storage density of a storage medium by refraction of a reference light incident from a laser upon thermal expansion and incident on a storage medium at different angles of incidence. It relates to a reference light incident angle adjusting device using.
본 발명의 특징에 따르면, 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도로 기록 매체에 입사되도록 하는 열팽창물질로 형성된 광굴절수단과; 상기 광굴절수단에 투과되는 기준광의 굴절율을 변화시켜 주기 위해 상기 광굴절수단이 일측단부에서 타측단부를 향하여 점차 팽창량이 감소되게 열을 전달하는 열전달수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치가 제공된다.According to a feature of the invention, the optical refraction means formed of a thermal expansion material to be separated from the laser and the reference light incident on the storage medium is refracted and incident on the recording medium at different angles; Hologram data storage system comprising a heat transfer means for transmitting heat to reduce the amount of expansion gradually from one end to the other end in order to change the refractive index of the reference light transmitted through the light refractive means A reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of is provided.
Description
본 발명은 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 열팽창에 따라 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도의 입사각으로 기록 매체에 입사되도록 함으로써 상기 저장매체의 저장밀도를 향상시킬 수 있도록 구성된 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system, and more particularly to a reference light is separated from the laser according to thermal expansion and incident to the storage medium is refracted to be incident on the recording medium at different angles of incidence The present invention relates to a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system configured to improve the storage density of the storage medium.
일반적으로 홀로그램 데이터 스토리지 시스템은 대상 물체로부터 물체광을 기록하고 이후에 이것을 재현하는데 그 목적이 있다.In general, a hologram data storage system aims to record object light from a target object and later reproduce it.
홀로그램 데이터 기록은 대상 물체로부터 반사된 물체광의 강도와 위상을 기록하므로 써 이루어진다. 대상 물체의 빛의 강도와 위상은 물체광과 기준광의 간섭으로 이루어져 간섭 무늬를 만들게 되고, 이렇게 형성된 간섭 무늬는 간섭 무늬의 강도에 반응하는 물질로 이루어진 입방체, 즉 저장 크리스탈속에 기록된다. 이와 같이 기록된 간섭 무늬에 기준광을 입사하게 되면 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램이 재현되게 된다.Hologram data recording is performed by recording the intensity and phase of the object light reflected from the object. The intensity and phase of the light of the object is composed of the interference between the object light and the reference light to form an interference fringe, and the interference fringe is formed into a cube, that is, a storage crystal, made of a material that responds to the intensity of the interference fringe. When the reference light is incident on the recorded interference fringe, the hologram, which is a three-dimensional image of the object, is reproduced.
이때, 저장 크리스탈에 기록된 홀로그램 데이터는 기록 과정에서 사용된 기준광으로만 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장 또는 위상이 다른 기준광으로는 읽어 내지 못하고 저장 크리스탈 안에 기록된 홀로그램 데이터를 통과하게 된다.In this case, the hologram data recorded in the storage crystal can be read only by the reference light used in the recording process, and the hologram data recorded in the storage crystal can not be read by the reference light having a different wavelength or phase from the reference light used in the recording process. Done.
이와 같은 홀로그램 성질을 이용하여 각각 다른 기준광으로 저장 물질입방체의 같은 장소에 많은 홀로그램 데이터를 기록하므로 써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능해 진다.By using this hologram property, a large amount of hologram data is recorded in the same place of the storage material cube with different reference light, thereby making it possible to store a large amount of data inside a small cube.
이를 위해 일반적으로 사용되는 각도 중첩(Angle Multiplexing) 기법은 각기 다른 기준광을 만드기 위해 각 기록시 마다 기준광의 각도를 변화시키는 것으로, 이를 이용하면 2진 데이터를 페이지 단위로 구성하는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 동일한 장소에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 재생하므로 써 높은 저장 밀도 및 빠른 데이터 전달율로 기록 및 재생이 가능해 진다.The commonly used Angle Multiplexing technique is to change the angle of the reference light at each recording time to create different reference light, which allows hundreds to thousands of holograms to organize binary data in pages. Can be stored in the same place. In other words, by recording and reproducing a lot of data in the unit of a page in the same place, it is possible to record and reproduce with high storage density and fast data transfer rate.
이와 같은 일반적인 홀로그램 데이터 스토리지 시스템은 개략적으로 도 1 에 도시한 바와 같이 홀로그래피에 필요한 응집광(Coherent Beam), 즉 레이저광을 발생시키는 레이저(1), 레이저(1)에 상응하는 위치에 설치되어 레이저(1)로부터 발생된 응집광을 기준광(Reference Beam)과 신호광, 즉 물체광(Object Beam)으로 분리시키는 광분리기(2)(Beam Splitter)(2), 기준광의 광로 상에 위치하며 기준광의 각도를 조금씩 변환하기 위한 회전 거울(3), 물체광의 방향을 변경시키는 거울(4), 거울(4)에서 반사된 물체광의 광로상에 위치하며 반사된 물체광을 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터로 변조시키는 공간 광변조기(5)(SLM : Spatial Light Modulator)(5), 상기 공간 광변조기(5)로부터 출력되는 물체광과 회전 거울(3)에서 반사된 기준광이 서로 교차되는 광로 상에 위치하며 상기 물체광과 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광의 입사로 기록된 간섭 무늬를 복원 출력하는 저장매체(6), 및 저장매체(6)에 기준광을 입사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로 상에 위치하며 저장매체(6)에 기록된 간섭 무늬를 복원할 때 이를 원래의 전기신호로 변환하기 위한 씨씨디(CCD: Charge Coupled Device)(7)로 이루어진다.The general hologram data storage system as shown in FIG. 1 is installed at a position corresponding to a laser (1) and a laser (1) for generating a coherent beam, ie, laser light, required for holography. A beam splitter (2) for separating the aggregated light generated from (1) into a reference beam and a signal beam, that is, an object beam, and an angle of the reference beam, positioned on an optical path of the reference beam. A rotating mirror 3 for converting the light into small portions, a mirror 4 for changing the direction of the object light, and positioned on an optical path of the object light reflected from the mirror 4, and the reflected object light is composed of input data, that is, page unit. SLM (Spatial Light Modulator) 5 for modulating binary data of a plurality of pixels, the object light output from the SLM 5 and the reference light reflected from the rotating mirror 3 are mutually Cross light A storage medium (6) which is positioned on the recording medium and records the interference fringe generated by the interference between the object light and the reference light and restores and outputs the interference fringe recorded by the incident of the reference light, and occurs when the reference light is incident on the storage medium (6) It is located on the optical path of the interference fringe to be made of a charge coupled device (CCD) (7) for converting the interference fringe recorded in the storage medium (6) to the original electrical signal.
이와 같이 구성되는 일반적인 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 동작을 설명한다.The operation of the general hologram data storage system configured as described above will be described.
레이저(1)에서 입사된 응집광은 광분리기(2)에서 기준광과 물체광으로 나뉘어진다.The aggregated light incident on the laser 1 is divided into a reference light and an object light in the optical separator 2.
이때 물체광은 거울(4)에 의해 방향이 90°방향이 변경되어 공간 광변조기(5)로 입력되어 변조된다. 즉, 물체광은 공간 광변조기(5)에서 입력된 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 후 저장매체(6)로 입사된다.At this time, the direction of the object light is changed by the mirror 4 by 90 ° and input to the spatial light modulator 5 to be modulated. That is, the object light is modulated in units of one page of binary data of light and shade according to data input from the spatial light modulator 5 and then incident on the storage medium 6.
또한, 기준광은 회전 거울(3)에 의해 각도가 변화되어 저장매체(6)로 입사된다. 즉, 각각의 페이지에 상응하게 회전 거울(3)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광은 저장매체(6)인 저장 크리스탈로 입사된다.In addition, the reference light is incident on the storage medium 6 by changing the angle by the rotating mirror 3. That is, the reference light which slightly changes the angle of the rotating mirror 3 corresponding to each page is incident on the storage crystal which is the storage medium 6.
물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장매체(6) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장매체(6)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)이 발생되고 이러한 과정을 통하여 간섭 무늬가 기록된다.The object light and the reference light cause interference in the storage medium 6 for recording the hologram, and light-induced generation of mobile charge of the internal kinetic charge of the storage medium 6 according to the intensity of the interference fringes generated at this time. ) And the interference fringe is recorded through this process.
저장매체(6)에 기록된 데이터를 읽어 내기 위해서는 기준광만을 저장매체(6)에 입사하면 된다. 즉, 기준광을 입사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 씨씨디(7) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.In order to read the data recorded on the storage medium 6, only the reference light is incident on the storage medium 6. That is, when the reference light is incident, the interference fringe diffracts the reference light to restore the checkered pattern composed of the contrast of the original pixel, and then restores the read image onto the CD 7 to restore the original data.
이와 같이 하나의 페이지를 기록한 후 다음 페이지에서는 회전 거울(3)의 각도를 조금 달리하는 기준광이 적용된다. 즉, 각각의 페이지에는 회전 거울(3)의 각도의 변화에 따라 기준광이 상응하게 적용되는데 데이터의 첫 페이지를 저장매체에 기록한 후, 기준광의 각도를 첫 번째 홀로그램의 재생 복원상이 완전히 사라질 때까지 증가시키고, 이때 다시 다른 각도의 기준광으로 새로운 데이터 페이지를 입력시켜 저장매체(6)에 기록하게 된다.In this way, after one page is recorded, the next page is applied with a reference light having a slightly different angle of the rotating mirror 3. That is, the reference light is applied to each page according to the change of the angle of the rotating mirror 3, and after recording the first page of data on the storage medium, the angle of the reference light is increased until the reproduction restoration image of the first hologram disappears completely. At this time, a new data page is inputted to the reference light of a different angle and recorded in the storage medium 6.
다시 말해서, 각도 중첩 기법을 이용하여 각 페이지의 기록시마다 기준광의 각도를 변화시키는 과정을 반복하여 데이터를 저장매체 내부에 중첩 기록하게 된다.In other words, by using the angle superposition technique, the process of changing the angle of the reference light for each recording of the page is repeated to superimpose and record data in the storage medium.
이와 같이 각도 중첩 기법을 이용하여 기준광의 각도가 변화되어 기록되면 재생시에도 마찬가지로 동일한 각도의 기준광을 저장매체(6)로 입사하여야 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬를 복원할 수가 있으며 이후 읽어진 상은 씨씨디(7)에 의해 원래의 데이터로 복원된다.In this way, if the angle of the reference light is changed and recorded by using the angle superposition technique, the same pattern of reference light must be incident on the storage medium 6 during playback to restore the checkered pattern consisting of the contrast of the original pixel. The image is restored to the original data by the CD 7.
또한, 상기 각도 중첩과 함께 저장매체(6)를 길이 방향으로 이동 변화시키는 공간 중첩(Spatial Multiplexing) 기법에 의해 변조된 물체광이 저장매체(6)에 중첩 기록된다. 즉, 데이터의 첫 페이지를 저장매체(6)의 선단에 기록한 후, 저장 영역간에 간섭이 일어나지 않을 정도로 저장매체(6)를 충분히 이동시킨 후 다음 페이지를 기록한다.In addition, the object light modulated by the spatial multiplexing technique of shifting and changing the storage medium 6 in the longitudinal direction together with the angular overlap is superimposed and recorded on the storage medium 6. That is, after recording the first page of data at the front end of the storage medium 6, the storage medium 6 is sufficiently moved so that there is no interference between the storage areas, and then the next page is recorded.
다음으로, 이와 같은 시스템을 구체적으로 구현한 종래의 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 구성 및 동작에 대해 설명한다.Next, the configuration and operation of a conventional hologram data storage system that specifically implements such a system will be described.
종래의 홀로그램 데이터 스토리지 시스템은 도 2 에 도시한 바와 같이 홀로그래피에 필요한 응집광(Coherent Beam), 즉 레이저광을 발생시키는 레이저(1), 상기 레이저(1)로부터 발생된 응집광을 기준광(Reference Beam)과 물체광(Object Beam)으로 분리시키는 광분리기(2)(Beam Splitter), 다수개의 렌즈를 배열하여 광분리기(2)로부터 유입된 기준광의 크기와 형태를 정형하는 렌즈군(11), 상기 렌즈군(11)에서 정형된 기준광의 각도를 조금씩 변환시키는 회전 거울(3), 다수개의 렌즈를 배열하여 상기 광분리기(2)로부터 유입된 물체광의 크기와 형태를 정형하기 위한 렌즈군(12), 상기 렌즈군(12)에서 정형된 물체광의 방향을 90。 변화시키는 거울(4), 상기 거울(4)에서 반사된 물체광을 입력 데이터, 즉 페이지단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터에 따라 변조시키는 공간 광변조기(5)(SLM : Spatial Light Modulator)(5), 상기공간 광변조기(5)로부터 출력되는 물체광을 원하는 특성으로 만들기 위한 렌즈군(13), 상기 렌즈군(13)을 통과한 물체광과 회전 거울(3)에서 반사된 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광의 입사로 기록된 간섭 무늬를 복원 출력하는 저장매체(6), 저장매체(6)에 기준광을 입사하여 발생되는 간섭 무늬를 복원하기 위해 픽셀을 매칭시키기 위한 렌즈(14), 상기 렌즈(14)를 통과한 간섭 무늬를 원래의 전기적인 신호로 변화하기 위한 씨씨디(7), 상기 씨씨디(7)로부터 출력되는 신호를 처리하여 원래의 디지털 신호로 출력하고 각도 중첩 기법에 따라 기준광의 각도를 변화시키기 위해 상기 회전 거울(3)의 각도 변화를 제어하는 신호처리부(15), 및 상기 신호처리부(15)의 제어에 따라 상기 회전 거울(3)의 각도를 변화시키기 위한 액츄에이터(16)로 구성된다.In the conventional hologram data storage system, as shown in FIG. 2, a coherent beam required for holography, that is, a laser 1 for generating a laser light, and the coagulated light generated from the laser 1 are referred to as reference beams. ) And an optical splitter (2) (Beam Splitter) for separating into an object beam (Object Beam), a lens group 11 for arranging a plurality of lenses to form the size and shape of the reference light introduced from the optical splitter (2), the A rotating mirror 3 for gradually converting angles of the reference light shaped by the lens group 11, and a lens group 12 for shaping the size and shape of the object light introduced from the optical separator 2 by arranging a plurality of lenses. And a mirror 4 for changing the direction of the object light shaped by the lens group 12 by 90 °, and the object light reflected by the mirror 4 to input data, that is, a plurality of pixel binary data composed of pages. Modulated according to spatial light Early (5) (SLM: Spatial Light Modulator) (5), the lens group 13 for making the object light output from the spatial light modulator 5 to the desired characteristics, the object light passing through the lens group 13 And recording the interference fringes generated by the interference of the reference light reflected by the rotating mirror 3 and generating the reference light to the storage medium 6 and the storage medium 6 which restore and output the interference fringes recorded by the incident light of the reference light. A lens 14 for matching pixels to restore the interference fringe, a CD 7 for changing the interference fringe passing through the lens 14 into an original electrical signal, and an output from the CD 7 The signal processing unit 15 and the signal processing unit 15 for controlling an angle change of the rotating mirror 3 so as to process the output signal as an original digital signal and change the angle of the reference light according to the angle superposition technique. Angle of the rotating mirror 3 under control The actuator is composed of 16 to vary.
이와 같이 구성되는 종래의 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 동작을 설명한다.The operation of the conventional hologram data storage system configured as described above will be described.
레이저(1)에서 입사된 빛이 광분리기(2)에서 기준광과 물체광으로 분리되어 렌즈군(11, 12)으로 입사된다.The light incident from the laser 1 is separated into the reference light and the object light in the optical separator 2 and is incident on the lens groups 11 and 12.
이때 레이저(1)이 주로 레이저로 이루어지므로 크기와 형태를 조절해야 한다. 이를 위해 렌즈군(12)을 이용하며 물체광은 렌즈군(12)을 통해 크기와 형태가 정형된 후 거울(4)에서 반사되어 90°방향이 변경된다.At this time, since the laser (1) is mainly made of a laser, the size and shape should be adjusted. To this end, the lens group 12 is used, and the object light is reflected by the mirror 4 after the size and shape are shaped through the lens group 12, and the 90 ° direction is changed.
상기 거울(4)에서 반사된 물체광은 공간 광변조기(5)로 입력되어 변조된다. 즉, 물체광은 공간 광변조기(5)에서 픽셀들로 이루어지는 명암의 2진 데이터로 변조된다. 이때, 2진 데이터는 페이지 단위로 이루어져 페이지 단위로 물체광은 변조되게 된다.The object light reflected by the mirror 4 is input to the spatial light modulator 5 and modulated. In other words, the object light is modulated in the spatial light modulator 5 into binary binary data of light and dark. At this time, the binary data is formed in units of pages so that the object light is modulated in units of pages.
상기 공간 광변조기(5)로부터 출력되는 물체광은 렌즈군(13)을 통해 원하는 특성으로 변화된다. 즉 렌즈군(13)에서는 공간 광변조기(5)에서 신호가 퍼진 물체광을 기록 및 저장이 용이한 특성을 갖도록 집속시킨 후 저장매체(6)로 입사시킨다.The object light output from the spatial light modulator 5 is changed to a desired characteristic through the lens group 13. That is, in the lens group 13, the object light spreading the signal in the spatial light modulator 5 is focused to have characteristics that are easy to record and store, and then incident to the storage medium 6.
또한, 기준광은 회전 거울(3)에 의해 소정의 각도로 편향되어 저장매체(6)로 입사된다. 즉, 신호처리부(15)에서 액츄에이터(16)를 제어하여 입사되는 기준광을 편향시켜 저장매체(6)로 입사시킨다.In addition, the reference light is deflected by the rotating mirror 3 at a predetermined angle and is incident on the storage medium 6. That is, the signal processor 15 controls the actuator 16 to deflect the incident reference light to enter the storage medium 6.
이와 같이 공간 광변조기(5)에서 데이터를 실은 물체광과 기준광은 저장매체(6)에서 간섭을 일으키고 저장 크리스탈의 광굴절 효과에 의해 간섭 패턴이 저장매체(6)의 굴절율 분포로 형성되는 간섭 무늬로 기록된다.As such, the object light and the reference light carrying data in the spatial light modulator 5 cause interference in the storage medium 6, and the interference pattern is formed by the refractive index distribution of the storage medium 6 due to the photorefraction effect of the storage crystal. Is recorded.
다음 페이지를 기록하기 위해서는 상기 신호처리부(15)에서 회전 거울(3)의 각도를 변화시키기 위해 액츄에이터(16)를 제어한다. 즉, 상기 신호처리부(15)의 제어에 따라 액츄에이터(16)가 작동하여 회전 거울(3)의 각도를 변화시키고 이에 따라 기준광이 상기 변화된 각도에 의해 편향되어 저장매체(6)로 입사된다.In order to record the next page, the signal processor 15 controls the actuator 16 to change the angle of the rotating mirror 3. That is, the actuator 16 operates under the control of the signal processor 15 to change the angle of the rotating mirror 3, and accordingly the reference light is deflected by the changed angle to be incident on the storage medium 6.
이때, 다음 페이지에 해당하는 입력 데이터가 공간 광변조기(5)에 의해 물체광에 실어져서 저장매체(6)로 입사되고, 상기 편향된 기준광과의 간섭으로 간섭 무늬가 저장매체(6)에 기록된다.At this time, the input data corresponding to the next page is loaded on the object light by the spatial light modulator 5 and is incident on the storage medium 6, and the interference fringe is recorded on the storage medium 6 by interference with the deflected reference light. .
이와 같이 페이지 단위로 데이터를 저장하기 위해 기준광을 페이지 단위로계속적으로 편향시켜 저장매체(6)로 입사되는 각도를 변화시켜 주면서 입력 데이터가 실린 물체광을 저장매체(6)로 입사시키면 간섭을 일으켜 원하는 데이터를 저장할 수 있게 된다.As described above, in order to store data in units of pages, reference light is continuously deflected in units of pages to change the angle of incidence to the storage medium 6, and when the object light containing the input data is incident on the storage medium 6, interference occurs. You can save the data you want.
이와 같이 기준광의 각도가 변화되면서 저장매체(6)에 중첩되어 기록되면 재생시에도 마찬가지로 동일한 각도의 기준광을 저장매체(6)로 입사하여 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬를 복원하게 된다. 저장매체(6)에서 복원된 간섭 무늬는 렌즈(14)에서 상기 씨씨디(7)의 픽셀수에 맞도록 조절된 후 씨씨디(7)를 통해 전기적 신호로 변환되어 신호처리부(15)에서 신호 처리되게 된다.In this way, when the angle of the reference light is changed and superimposed on the storage medium 6, the same reference light of the same angle is incident on the storage medium 6 during reproduction, thereby restoring the checkered pattern composed of the contrast of the original pixel. The interference fringe reconstructed by the storage medium 6 is adjusted to the number of pixels of the CD 7 in the lens 14, and then converted into an electrical signal through the CD 7 to be signaled by the signal processor 15. Will be processed.
따라서 홀로그램 데이터 스토리지 시스템은 각도 중첩에 의해 많은 데이터를 빠르게 저장할 수 있는데, 전체 데이터 저장 용량(M)은 다음 수학식 1과 같다.Therefore, the hologram data storage system can quickly store a lot of data by angular overlap, the total data storage capacity (M) is as shown in Equation 1 below.
M = Nb ×Na ×NsM = Nb × Na × Ns
여기서, Na는 각도 중첩으로 중첩시킨 홀로그램 데이터 페이지의 수이고, Nb 는 한 페이지의 홀로그래픽에 포함된 데이터비트수이고, Ns 는 공간 중첩의 개수로 중첩시킨 홀로그램 데이터 페이지의 수이다.Here, Na is the number of holographic data pages superimposed by angular overlap, Nb is the number of data bits included in the holographic of one page, and Ns is the number of holographic data pages superimposed by the number of spatial overlap.
이와 같이 각도 중첩 기법을 이용하는 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 저장 크리스탈에 저장된 데이터를 재생하기 위해서는 기록시와 동일하게 상기 신호처리부(15)에서 제어한 액츄에이터(16)의 작동에 의해 회전 거울(3)의 각도를 변화시켜 주어야 한다. 그런데, 재생시 실제 기록 각도를 알 수 없으므로 처음 설정된 기록 각도로 재생하게 된다. 때문에, 재생시 회전거울의 실제 기록 각도를 알기 위해 처음 설정된 기록 각도의 재생이 필요하였다.In order to reproduce the data stored in the storage crystal of the hologram data storage system using the angular overlap technique as described above, the angle of the rotating mirror 3 is controlled by the operation of the actuator 16 controlled by the signal processor 15 as in the case of recording. Should be changed. However, since the actual recording angle is not known at the time of reproduction, playback is performed at the initially set recording angle. Therefore, in order to know the actual recording angle of the rotating mirror at the time of reproduction, it is necessary to reproduce the initially set recording angle.
그런데, 상기와 같이 회전 거울(3)의 각도를 변화시켜 각도 중첩 기법으로 홀로그램 데이터를 저장하는 과정에서, 기준광의 기록 각도는 액추에이터로 구동되는 회전 거울(3) 또는 AOM(Acousto-Optic Modulator)을 이용하여 제어됨으로 저장매체(6)로 입사되는 실제 기록 각도는 회전 거울(3)의 구동 제어 오차, AOM의 구동 제어 오차 및 저장매체(6)의 표면 및 내부 상태에 따라 제어시와 다소 차이가 나게 된다.However, in the process of storing the holographic data by changing the angle of the rotating mirror 3 as described above, the recording angle of the reference light is the rotary mirror 3 or AOM (Acousto-Optic Modulator) driven by the actuator. Since the actual recording angle incident to the storage medium 6 is controlled by using the control medium, the driving control error of the rotating mirror 3, the driving control error of the AOM, and the surface and internal state of the storage medium 6 are slightly different from those of the control. I will.
따라서, 실제 기록 각도와 신호처리부(15)로부터 출력되는 제어 기록 각도는 차이가 발생되고, 그로 인해 재생시 잡음이 발생하여 시스템의 데이터 신뢰도가 떨어지게 되며, 상기와 같은 단점으로 인하여 결국에는 각도조절 범위 및 변위 범위가 한정됨으로 저장매체(50)에 비교적 많은 량의 데이터를 저장하지 못하는 문제점이 있었다.Therefore, a difference occurs between the actual recording angle and the control recording angle output from the signal processing unit 15, and thus, noise occurs during reproduction, thereby lowering the data reliability of the system. And because the displacement range is limited, there is a problem that can not store a relatively large amount of data in the storage medium (50).
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로, 그 목적은 열팽창에 따라 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도의 입사각으로 기록 매체에 입사되도록 함으로써 보다 많은 데이터를 상기 기록 매체에 중첩시켜 저장할 수 있도록 구성된 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치를 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and its object is to separate the laser beam from the laser beam due to thermal expansion, and the reference light incident on the storage medium is refracted to enter the recording medium at different angles of incidence. An object of the present invention is to provide a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system configured to be superimposed on the recording medium.
본 발명의 특징에 따르면, 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도로 기록 매체에 입사되도록 하는 열팽창물질로 형성된 광굴절수단과; 상기 광굴절수단에 투과되는 기준광의 굴절율을 변화시켜 주기위해 상기 광굴절수단이 일측단부에서 타측단부를 향하여 점차 팽창량이 감소되게 열을 전달하는 열전달수단이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치가 제공된다.According to a feature of the invention, the optical refraction means formed of a thermal expansion material to be separated from the laser and the reference light incident on the storage medium is refracted and incident on the recording medium at different angles; Hologram data storage system characterized in that it comprises a heat transfer means for transferring the heat to reduce the amount of expansion gradually from one end to the other end in order to change the refractive index of the reference light transmitted through the light refractive means A reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of is provided.
도 1은 홀로그램 데이터 메모리 시스템의 일반적인 구성도.1 is a general configuration diagram of a hologram data memory system.
도 2는 홀로그램 데이터 메모리 시스템의 작동을 나타낸 구성도.2 is a configuration diagram showing the operation of the hologram data memory system.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치를 나타낸 구성도.3 is a block diagram illustrating a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명인 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치가 포함된 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 사용 상태를 나타낸 모식도.Figure 4 is a schematic diagram showing the state of use of the hologram data storage system including the reference light incident angle adjusting device using the present invention heat diffusion distribution.
도 5는 본 발명의 주요부인 광굴절수단이 온도에 따라 변화되는 것을 보인 평면도.5 is a plan view showing that the optical refraction means that is the main part of the present invention changes with temperature.
도 6은 본 발명의 주요부인 광굴절수단에 기준광이 입사되어 변위되는 것을 나타낸 광학계 설명도.FIG. 6 is an explanatory view of an optical system showing that reference light is incident and displaced into a light refracting means which is a main part of the present invention; FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 레이저 2 : 광분리기1: laser 2: optical separator
3 : 회전 거울 4 : 거울3: rotating mirror 4: mirror
5 : 공간 광변조기 6 : 저장매체5: spatial light modulator 6: storage medium
7 : 씨씨디 11 : 렌즈군7: CD 11: lens group
12 : 렌즈군 13 : 렌즈군12: lens group 13: lens group
14 : 렌즈 15 : 신호처리부14 lens 15 signal processor
16 : 액츄에이터 100 : 기준광 입사각 조절 장치16: actuator 100: reference light incident angle adjusting device
110 : 광굴절수단 111 : 굴절면110: light refractive means 111: refractive surface
120 : 열전달수단 121 : 열발생요소120: heat transfer means 121: heat generating element
122 : 공급전원제어부122: power supply control unit
이하 본 발명인 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the reference light incident angle adjusting device using the thermal diffusion distribution of the hologram data storage system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명인 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치가 포함된 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 사용 상태를 나타낸 모식도이다.3 is a block diagram illustrating a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of a hologram data storage system according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a hologram data storage system including a reference light incident angle adjusting device using a thermal diffusion distribution of the present invention It is a schematic diagram which shows the use condition.
도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절장치(100)는 레이저(1)로부터 분리되어 저장매체(6)로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도로 기록 매체에 입사되도록 하는 열팽창물질로 형성된 광굴절수단(110)과, 상기 광굴절수단(110)에 투과되는 기준광의 굴절율을 변화시켜 주기 위해 상기 광굴절수단(110)이 일측단부에서 타측단부를 향하여 점차 팽창량이 감소되게 열을 전달하는 열전달수단(120)으로 구성된다.As shown, the reference light incident angle adjusting device 100 using the thermal diffusion distribution of the hologram data storage system according to an embodiment of the present invention is separated from the laser 1 and the reference light incident on the storage medium 6 is refracted to different angles. The optical refraction means 110 formed of the thermal expansion material to be incident on the furnace recording medium, and the optical refraction means 110 at the other end to change the refractive index of the reference light transmitted through the optical refraction means 110 It is composed of a heat transfer means 120 for transferring heat to gradually reduce the amount of expansion toward.
상기 광굴절수단(110)은 투광이 용이하도록 투명하고, 열전도율이 적으며 열팽창계수가 높은 유리를 이용하는 것이 바람직하고, 형상은 장방형으로 형성되며, 경우에 따라서는 광굴절수단(110)의 형상이 삼각형 또는 사다리꼴 형상으로 형성될수 있다.The light refraction means 110 is preferably made of transparent, low thermal conductivity and high thermal expansion coefficient glass to facilitate light transmission, the shape is formed in a rectangular shape, in some cases the shape of the light refraction means 110 It may be formed in a triangular or trapezoidal shape.
상기 열전달수단(120)은 상기 광굴절수단(110)의 일측면 결합되어 열을 발생시키는 열발생요소(121)와, 상기 열발생요소(121)에 전원을 공급하는 공급전원제어부(122)가 포함되어 구성된다.The heat transfer means 120 is coupled to one side of the optical refraction means 110, the heat generating element 121 for generating heat, and the supply power control unit 122 for supplying power to the heat generating element 121 is It is comprised.
상기 열발생요소(121)는 전기에너지가 열에너지로 변환되는 열소자 예를 들어 W 또는 W-MO 등으로 성형된 판이나 선 등이 이용되며, 상기 공급전원제어부(122)는 씨씨디(7)에서 인가된 신호를 처리하는 신호처리부(15)에 연결되어 상기 신호처리부(15)의 신호에 따라 공급전원제어부(122)가 열발생요소(121)에 전달되는 전원을 제어하도록 구성된다.The heat generating element 121 is a heat element for converting electrical energy into thermal energy, for example, a plate or a line formed of a W or W-MO, etc. are used, the power supply control unit 122 is a CD (7) The power supply controller 122 is connected to a signal processor 15 for processing a signal applied from the power supply controller 122 to control the power transmitted to the heat generating element 121 according to the signal of the signal processor 15.
이와 같이 구성된 본 발명인 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치(100)의 작용은 다음과 같다.The operation of the reference light incident angle adjusting device 100 using the thermal diffusion distribution of the hologram data storage system of the present invention configured as described above is as follows.
광분리기(2)에 의해 레이저(1)로부터 분리된 후 회전거울(3)에 의해 반사되어 저장매체(6)로 입사되는 기준광이 광굴절수단(110)을 투과하여 기록 매체에 입사되도록 한다.The reference light, which is separated from the laser 1 by the optical separator 2 and reflected by the rotating mirror 3 and is incident on the storage medium 6, passes through the optical refraction means 110 and is incident on the recording medium.
이후, 상기 공급전원제어부(122)가 신호처리부(15)의 신호에 따라 상기 광굴절수단(110)의 일측에 형성된 열발생요소(121)에 전원을 인가하면, 상기 열발생요소(121)는 열을 발생시키고, 상기 열발생요소(121)에서 발생되는 열은 광굴절수단(110)의 일측에 전달되어 상기 열발생요소(121)와 접하는 광굴절수단(110)이 팽창되어 결국에는 양면에 소정의 경사각을 갖는 굴절면(111)이 형성된다.Thereafter, when the power supply control unit 122 applies power to the heat generating element 121 formed on one side of the optical refraction means 110 according to the signal of the signal processing unit 15, the heat generating element 121 is Heat is generated, and the heat generated from the heat generating element 121 is transmitted to one side of the light refractive means 110 so that the light refracting means 110 in contact with the heat generating element 121 is expanded and eventually on both sides. The refractive surface 111 having a predetermined inclination angle is formed.
이때, 상기 공급전원제어부(122)에서 제어하는 열발생요소(121)의 온도나 열이 가해지는 시간 등에 의하여 상기 광굴절수단(110)의 양측면에 형성되는 굴절면(111)의 경사각이 변화되며, 이와 같이 굴절면(111)이 변화되는 광굴절수단(110)을 투과하는 기준광은 굴절면(111)의 각도 변화에 따라 각각 다른 각도로 굴절되어 상기 저장매체(6)에 입사되어 기록된다.At this time, the inclination angle of the refracting surface 111 formed on both sides of the optical refraction means 110 is changed by the temperature of the heat generating element 121 controlled by the supply power control unit 122 or the time that the heat is applied. As described above, the reference light passing through the optical refraction means 110 in which the refraction surface 111 is changed is refracted at different angles according to the change in the angle of the refraction surface 111 and is incident on the storage medium 6 to be recorded.
한편, 도 5에 도시한 바와 같이 온도에 따른 광굴절수단(110)의 변화는 다음수학식2에 의하여 변화된다.Meanwhile, as shown in FIG. 5, the change of the optical refraction means 110 according to the temperature is changed by Equation 2 below.
[수학식2][Equation 2]
Δl = α·ΔTΔl = α · ΔT
상기 수학식 2에서 Δl: 늘어난 길이이고, α: 열팽창계수이며, ΔT: 변화된 온도이다.[Delta] l in Equation 2 is an extended length, α is a coefficient of thermal expansion and ΔT is a changed temperature.
상기 수학식2에서 보듯이 고온에서는 Δl이 커지고, 저온에서는 Δl이 작아진다As shown in Equation 2, Δl increases at high temperature, and Δl decreases at low temperature.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이 광굴절수단(110)의 팽창에 따라 광굴절수단(110)을 투과하는 기준광의 굴절변화는 다음과 같은 수학식3에 의하여 변화된다.In addition, as shown in FIG. 6, the refractive change of the reference light passing through the optical refraction means 110 is changed by Equation 3 as the optical refraction means 110 expands.
[수학식 3][Equation 3]
nlsinα= n2sinθ1 n l sinα = n 2 sinθ 1
θ2= 2α- θ1 θ 2 = 2α- θ 1
n2sinθ2= nlsinθ3 n 2 sinθ 2 = n l sinθ 3
또한, 온도를 높이면ℓ/t증가되고(T: 온도 t : 두께), 상기T/t의 증가는ℓ/t를 증가시키며, 이때ℓ/t = α이므로 도 6에서 변형각 α가 증가되면 θ1이 증가하고, θ2와 θ3이 증가된다. 따라서, 열의 온도나 가열 시간에 따라 변화되는 광굴절수단(110)의 변형각 α에 의해 기준광이 각각 다른 각도로 굴절되어 저장매체(6)에 각각 다른 입사각으로 입사되므로 앵귤러 멀티플렉싱이 가능하게 되는 것이다.Also, increasing the temperature ℓ / t is increased (T: temperature t: thickness), and T / the increase in t ℓ / increases t, where ℓ / Since t = α, when the deformation angle α is increased in FIG. 6, θ 1 increases and θ 2 and θ 3 increase. Therefore, the reference light is refracted at different angles by the deformation angle α of the optical refraction means 110 which is changed according to the temperature of the heat or the heating time, so that the multiplexing incident to the storage medium 6 is possible. Therefore, angular multiplexing is possible. .
이상에서 설명한 바와 같이 열팽창에 따라 변화되는 레이저로부터 분리되어 저장매체로 입사되는 기준광이 굴절되어 각각 다른 각도로 기록 매체에 입사되도록 하는 광굴절수단과, 상기 광굴절수단에 투과되는 기준광의 굴절율을 변화시켜 주기 위해 상기 광굴절수단의 일측이 팽창되도록 열을 전달하는 열전달수단이 포함되어 구성된 본 발명인 홀로그램 데이터 스토리지 시스템의 열확산분포를 이용한 기준광 입사각 조절 장치는 열에 따라 팽창되는 상기 광굴절수단에 입사된 기준광을 굴절시켜 저장매체로 보다 미세하게 각도 분할하여 입사되도록 함으로써 물체광과 기준광을 받아 간섭무늬를 만들어 저장하는 저장매체에 보다 많은 량의 데이터를 저장할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the optical refraction means for refracting the reference light incident on the storage medium after being separated from the laser which changes due to thermal expansion is refracted to enter the recording medium at different angles, and the refractive index of the reference light transmitted through the optical refraction means is changed. The reference light incident angle adjusting device using the heat diffusion distribution of the hologram data storage system of the present invention includes a heat transfer means for transmitting heat to expand one side of the light refractive means to make the reference light incident on the light refractive means expanded according to heat. By refracting the beam to be incident to the storage medium by finer angle division, it is possible to store a larger amount of data in the storage medium that receives the object light and the reference light to make and store the interference fringe.
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