KR100555754B1 - 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치에 관한 것으로, 특히 본 발명의 장치는 시스템의 광원에서 입사된 레이저광을 제 1광과 제 2광으로 분리는 제 1광분리기와, 제 1광분리기에서 통과한 제 2광을 분리하는 제 2광분리기와, 제 1광분리기의 제 1광과 제 2분리기의 제 2광을 입력받아서 이들 광사이의 간섭 패턴을 측정하는 측정부와, 측정부에서 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴을 비교하여 광원의 간섭성을 판단하고, 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 동일할 경우 시스템의 기록 또는 재생 과정을 실행하고 두 패턴이 상이할 경우 시스템의 기록 또는 재생 과정을 정지하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 그러므로 본 발명은 측정부에서 측정된 레이저광의 간섭 패턴이 설정된 패턴과 동일할 경우 제어부에서 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되는 것으로 판단하여 시스템의 기록 또는 재생 과정을 그대로 작동되도록 하는 반면에, 두 패턴이 서로 상이할 경우 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되지 못하는 것으로 판단하여 더 이상 시스템이 불안정한 레이저광을 이용하여 홀로그래픽 데이터의 기록 또는 재생 과정을 진행하지 않도록 제어한다. 따라서 본 발명은 레이저광읜 간섭성을 측정하여 안정된 레이저광으로 홀로그래픽 데이터의 기록 또는 재생이 이루어지도록 한다.
홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템, 광원, 광 분리기, 간섭 무늬

Description

홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치{OPTICAL SOURCE DETECTING DEVICE OF THE HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM}
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템의 광원 검사장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 광원 검사 장치에서 측정된 레이저광 간섭 패턴을 나타낸 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 광원 102, 120 : 광 확대렌즈
104 : 제 1광 분리기 106 : 제 3광 분리기
108, 116 : 셔터 110, 118, 132 : 미러
112 : 액튜에이터 114 : 지연렌즈
122 : 공간 광 변조기 124, 128 : 퓨리에 렌즈
126 : 저장 매체 130 : CCD
134 : 제 2광 분리기 136 : 측정부
138 : 제어부 S1 : 기준광 경로
S2 : 신호광 경로 Sa : 레이저광의 간섭을 측정하기 위한 제 1광
Sb : 레이저광의 간섭을 측정하기 위한 제 2광
본 발명은 홀로그래픽 기술에 관한 것으로서, 특히 홀로그래픽 광원의 간섭성을 측정할 수 있어 홀로그래픽 데이터의 기록/재생시 광원의 안정성을 확보할 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치에 관한 것이다.
현재 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등을 응용한 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)이 활발히 연구/개발되고 있다. 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 대용량의 저장 능력과 초고속 데이타 전송 속도의 장점을 가지고 있기 때문에 지문을 저장하고 재생하기 위한 지문 인식 장치, 디스플레이 장치 등으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라 그 응용 분야또한 점차 확대되고 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 대상 물체로부터 전달된 신호광과 기준광을 간섭시킨 후, 이러한 간섭에 의해 발생하는 간섭 무늬를 강도(amplitude)와 위상(phase)에 따라 다르게 반응하는 광굴절성 크리스탈(crystal) 또는 폴리머(polymer)와 같은 저장 매체에 기록하여 2진 데이타로 된 페이지(page) 단위의 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이타를 저장한다. 그리고 신호광을 차단하고 기준광만을 저장매체에 제공하여 저장된 3차원상의 데이타를 재생한다.
도 1은 일반적인 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템을 나타낸 구성도이 다. 도 1을 참조하면 종래 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 광원(10), 광 분리기(12), 셔터(14, 24), 미러(18, 26), 액튜에이터(20), 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)(30), 저장 매체(34), CCD(38)를 포함한다. 미설명된 도면 부호 16 및 28은 광 확대 렌즈, 22는 지연 렌즈를, 32 및 36은 퓨리에 렌즈를 나타낸다.
광 분리기(12)는 광원(10)의 레이저광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)을 두 개의 광으로 분리하여 두 개의 광 경로인 기준광 경로(S1)와 신호광 경로(S2)를 생성하는 역할을 한다. 이에 광원(10)으로부터 입사되는 레이저광은 광 분리기(12)에 의해 기준광과 신호광으로 분리되는데, 광 분리기(12)는 레이저광에서 수평으로 입사되는 광을 그대로 투과시켜 저장 매체(34)까지의 기준광 경로(S1)를 제공하고, 레이저광에서 수직으로 입사되는 광을 반사시켜 기준광과 동일한 편광 방향을 가지며 저장 매체(34)로 전달되는 신호광 경로(S2)를 제공한다.
종래 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 기록 과정은 다음과 같다.
광 분리기(12)에서 분리된 기준광은 셔터(14)의 개구부를 통과하여 광학 렌즈(미도시됨)를 통해 조정되고 광 확대 렌즈(16)를 통해 확장(신호광의 크기를 커버하기에 충분한 정도의 크기로 확장)된다. 그리고 광 확대 렌즈(16)에서 확장된 기준광은 미러(18)를 통해 기설정된 각도, 예를 들면 기록 각도로 반사되어 지연 렌즈(22)를 통해 저장 매체(34)에 입사된다. 이때 기록 방식이 각도 중첩일 경우 저장 매체(34)에 입사되는 기준광 입사 각도는 액튜에이터(20)에서 미러(18)의 각도를 조정하여 맞춘다.
한편 광 분리기(12)에서 분리된 신호광은 기록시 오픈(open)되는 셔터(24)의 개구부를 통과하여 미러(26)에 의해 반사된 후에 광 확대 렌즈(28)를 통해 확장되어 공간 광 변조기(SLM)(30)로 입사된다. 공간 광 변조기(SLM)(30)는 외부 입력 데이타에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이타로된 한 페이지 단위로 신호광을 변조한다. 공간 광 변조기(SLM)(30)에 의해 변조된 신호광은 퓨리에 렌즈(32)를 통해 저장 매체(34)에 입사된다.
삭제
기록시 저장 매체(34)는 기준광과 공간 광 변조기(SLM)(30)에 의해 변조된 신호광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 패턴이 기록된다. 즉, 기준광과 변조된 신호광 사이의 간섭에 의해 발생되는 간섭 패턴의 강도에 따라 저장 매체(34) 내부에서 운동 전하의 광 유도 현상이 발생하며 이를 통해 저장 매체(34)에 3차원 홀로그래픽 디지털 데이타의 간섭 패턴이 기록된다.
이와 반대로 재생시 광 분리기(12)에서 분리된 신호광이 셔터(24)에 의해 차단되고 재생용 기준광만이 셔터(14)의 개구부를 통과하여 미러(18)에 의해 재생 각도로 반사되어 저장 매체(34)에 입사된다. 저장 매체(34)는 기록된 간섭 패턴이 입사 기준광을 회절시켜 기록된 신호를 재생하여 퓨리에 렌즈(36)를 통해 CCD(38)로 보낸다. 그리고 CCD(38)는 저장 매체(34)에서 보낸 재생 신호를 전기적인 신호로 복원하여 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이타를 출력한다.
그런데, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템은 광원으로 사용되는 레이저광의 간섭성 확보가 매우 중요하다. 하지만 레이저광은 구동 특성상 소정 시간이 지난된 후에 안정화되어 광의 간섭성을 유지하게 되는 특성이 있으며 사용중에 시 스템내의 온도 증가 등의 환경 변화 또는 공급 전원의 불안정 및 노후화에 따라 광 간섭 특성이 변하게 되는 문제가 있다. 이와 같이 광원으로 사용되는 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되지 못하면 기록 과정시 저장 매체(34)내에 간섭 패턴의 홀로그래픽 데이터를 정확하게 기록할 수 없었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 레이저광의 간섭성을 측정하는 측정부를 구비함으로써 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 패턴이 상이할 경우 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되지 못하는 것으로 판단하여 불안정한 기록 또는 재생 과정을 미연에 방지할 수 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템에 있어서, 시스템의 광원에서 입사된 레이저광을 제 1광과 제 2광으로 분리는 제 1광분리기와, 제 1광분리기에서 통과한 제 2광을 분리하는 제 2광분리기와, 제 1광분리기의 제 1광과 제 2분리기의 제 2광을 입력받아서 이들 광사이의 간섭 패턴을 측정하는 측정부와, 측정부에서 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴을 비교하여 광원의 간섭성을 판단하고, 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 동일할 경우 시스템의 기록 또는 재생 과정을 실행하고 두 패턴이 상이할 경우 시스템의 기록 또는 재생 과정을 정지하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템의 광원 검사 장치를 나타낸 구성도이다. 이를 참조하면 본 발명에 따라 광원 검사장치를 갖는 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템은 광원(100), 제 1 내지 제 3광 분리기(104, 134, 106), 셔터(108, 116), 미러(110, 118, 132), 액튜에이터(112), 공간 광 변조기(SLM)(122), 저장 매체(126), CCD(130), 측정부(136), 제어부(138)를 포함한다. 미설명된 도면 부호 102 및 120은 광 확대 렌즈, 114는 지연 렌즈를, 124 및 128은 퓨리에 렌즈를 나타낸다.
본 발명의 시스템은 기준광 경로(S1)와 신호광 경로(S2)를 분리하는 제 3광 분리기(106) 앞단에 광원(100)의 레이저광(예컨대 532nm 파장의 레이저광)을 확장시키는 광 확대 렌즈(102)가 구성되어 있다.
제 3광 분리기(106) 앞단과 후단에는 각각 제 1광 분리기(BS1)(102)와 제 2광 분리기(BS2)(134)가 설치되어 있어 광원(100)으로부터 입사되는 레이저광의 간섭을 측정하기 위한 제 1광(Sa)과 제 2광(Sb)으로 각각 분리한다.
제 1광 분리기(BS1)(104)는 광 확대 렌즈(102)를 통해 확장된 레이저광의 수직 성분만을 반사시킨 제 1광(Sa)을 미러(132)를 통해 다시 반사시켜 측정부(136)로 전달하고, 확장된 레이저광의 수평 성분을 그대로 통과시켜 제 3광 분리기(106)로 전달한다.
그리고 제 3광 분리기(106)는 종래 시스템의 광 분리기와 마찬가지로 기준광 및 신호광의 경로(S1, S2)를 분리하기 위하여 제 1광 분리기(BS1)(104)에서 입사된 레이저광의 수직 성분을 반사시키고 제 1광 분리기(BS1)(104)에서 입사된 레이저광의 수평 성분을 그대로 투과시킨다. 제 3광 분리기(106)에서 반사된 레이저광은 기준광 경로(S1)를 따라 셔터(108)의 개구부로 전달되고, 제 3광 분리기(106)에서 투과된 레이저광은 신호광 경로(S2)를 따라 제 2광 분리기(BS2)(134)에 입사된다.
제 2광 분리기(BS2)(134)는 제 3광 분리기(106)로부터 입사된 레이저광에서 수직 성분이 반사된 제 2광(Sb)이 측정부(136)에 전달되고, 상기 레이저광에서 수평 성분은 그대로 투과되어 셔터(116)의 개구부로 전달된다.
이에 따라 본 발명의 광원 검사장치는 측정부(136)를 통해 제 1광 분리기(BS1)(104)에서 분리된 제 1광(Sa)과 제 2광 분리기(BS2)(134)에서 분리된 제 2광(Sb)이 서로 교차되어 발생되는 간섭 패턴을 측정한다. 이때 측정부(136)는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서 등의 이미지 검출 센서가 사용된다.
측정부(136)에서 측정된 광 간섭 패턴은 제어부(138)로 입력되고, 제어부(138)는 도 3과 같이 측정된 제 1광(Sa)과 제 2광(Sb) 사이의 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴을 비교하여 두 간섭 패턴이 서로 상이할 경우 광원(100)이 일정 시간 구동된 후에도 레이저광의 간섭성이 안정화되지 못하였다고 판단하여 시스템의 기록 또는 재생 과정을 정지하도록 제어한다. 예를 들어, 기록시 제어부(138)는 기준광 경로(S1)의 셔터(108) 개구부를 차단(off)시켜 제 3광 분리기(106)에서 반사된 광(즉 기준광)이 저장 매체(126)에 도달하지 않도록 하고, 동시에 신호광 경로(S2)의 셔터(116) 개구부를 차단시켜 제 3광 분리기(106) 및 제 2광분리기(BS2)(134)에서 투과된 광(즉 신호광)이 공간 광 변조기(SLM)(122)를 통해 저장 매체(126)에 도달하지 않도록 한다. 만약 재생시 제어부(138)는 차단(off)된 신호광 경로(S2)의 셔터(116) 개구부와 함께 기준광 경로(S1)의 셔터(108) 개구부도 차단(off)시켜 저장 매체(126)에 기록된 신호가 재생되지 않도록 한다.
만약 측정부(136)에서 측정된 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 서로 동일할 경우 제어부(138)는 광원(100)이 일정 시간 구동된 후에도 레이저광의 간섭성이 안정화되었다고 판단하여 시스템의 기록 또는 재생 과정을 그대로 작동시킨다.
이에 기록시 제 3광 분리기(106)에서 분리된 기준광은 셔터(108)의 개구부를 통과하여 미러로 전달되고 미러(110)를 통해 설정된 기록 각도로 반사되고 지연 렌즈(114)를 통하여 저장 매체(126)에 입사된다. 그리고 제 3광 분리기(106) 및 제 2광 분리기(BS2)(134)에서 분리된 신호광은 셔터(116)의 개구부를 통과하여 미러(118)에 의해 반사된 후에 광 확대 렌즈(120)를 통해 확장되어 공간 광 변조기(SLM)(122)로 입사되고, 공간 광 변조기(SLM)(122)를 통해 2진 데이타로된 한 페이지 단위로 변조된 후에 퓨리에 렌즈(124)를 통해 저장 매체(126)에 입사된다. 이에 따라 저장 매체(126)에서 기준광과 공간 광 변조기(SLM)(122)에 의해 변조된 신호광 사이의 간섭을 통해 얻어지는 3차원 홀로그래픽 디지털 데이터의 간섭 패턴이 기록된다.
재생시 제 3광 분리기(106)에서 분리된 신호광이 셔터(116)에 의해 차단되고 재생용 기준광만이 셔터(108)의 개구부를 통과하여 미러(110)에 의해 재생 각도로 반사되어 저장 매체(126)에 입사된다. 저장 매체(124)에 입사된 기준광에 의해 기록된 간섭 패턴이 재생되어 퓨리에 렌즈(128)를 통해 CCD(130)로 출력되고, CCD(130)는 재생된 간섭 패턴을 전기적인 신호로 복원하여 3차원상의 홀로그래픽 디지털 데이타를 출력한다.
한편, 본 발명의 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템의 광원 검사장치는 제어부(138)에서 측정된 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 서로 상이할 경우 별도의 디스플레이 또는 음성 출력부를 통해 경고 데이터를 출력하여 더 이상 시스템의 기록 또는 재생 과정이 진행되지 않도록 사용자에게 경고하도록 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 측정부에서 측정된 레이저광의 간섭 패턴이 설정된 패턴과 동일할 경우 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되는 것으로 판단하여 시스템의 기록 또는 재생 과정을 그대로 작동되도록 하는 반면에, 두 패턴이 서로 상이할 경우 레이저광의 간섭성이 일정하게 유지되지 못하는 것으로 판단하여 더 이상 시스템이 불안정한 레이저광을 이용하여 홀로그래픽 데이터의 기록 또는 재생 과정을 진행하지 않도록 제어한다.
따라서 본 발명은 레이저광 간섭성을 측정하여 안정된 레이저광으로 홀로그래픽 데이터의 기록 또는 재생이 이루어지도록 함으로써 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템에 있어서,
    상기 시스템의 광원에서 입사된 레이저광을 제 1광과 제 2광으로 분리는 제 1광분리기와,
    상기 제 1광분리기에서 통과한 제 2광을 분리하는 제 2광분리기와,
    상기 제 1광분리기의 제 1광과 제 2분리기의 제 2광을 입력받아서 이들 광사이의 간섭 패턴을 측정하는 측정부와,
    상기 측정부에서 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴을 비교하여 상기 광원의 간섭성을 판단하고, 상기 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 동일할 경우 상기 시스템의 기록 또는 재생 과정을 실행하고 상기 두 패턴이 상이할 경우 상기 시스템의 기록 또는 재생 과정을 정지하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 광원 검사장치.
  3. 홀로그래픽 디지털 데이타 저장 시스템에 있어서,
    상기 시스템의 광원에서 입사된 레이저광을 제 1광과 제 2광으로 분리는 제 1광분리기와,
    상기 광원과 제 1광분리기 사이에 추가된 광확대 렌즈와,
    상기 제 1광분리기에서 통과한 제 2광을 분리하는 제 2광분리기와,
    상기 제 1광분리기의 제 1광과 상기 제 2분리기의 제 2광을 입력받아서 이들 광사이의 간섭 패턴을 측정하는 측정부와,
    상기 측정부에서 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴을 비교하여 상기 광원의 간섭성을 판단하고, 상기 측정된 광 간섭 패턴과 설정된 간섭 패턴이 동일할 경우 상기 시스템의 기록 또는 재생 과정을 실행하고 상기 두 패턴이 상이할 경우 상기 시스템의 기록 또는 재생 과정을 정지하도록 제어하는 제어부를 포함하는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장시스템의 광원 검사장치.
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KR102434350B1 (ko) * 2019-12-27 2022-08-18 고려대학교 산학협력단 편광 홀로그래픽 현미경 시스템 및 이를 이용한 샘플 영상 획득 방법

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