KR100681612B1 - Pick-up system having function of angle multiplex and rotation multiplex in a hdds - Google Patents
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Abstract
본 발명은 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치를 위한 픽업 시스템에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템에 있어서, 모든 광학계가 디스크의 한쪽 면에만 있도로 구현함으로써 시스템을 컴팩트하게 할 수 있으며, 또한, 전통적인 픽업과 같이 구동할 수 있어서 임의의 데이터로의 랜덤 억세싱을 쉽게 할 수 있도록 한다. 또한 종래와는 달리 빔 익스팬더를 데이터 이미지를 미디어에 전달하는 광학계와 별도로 구성하지 않고 빔 확대와 데이터 이미지의 전달을 동시에 수행할 수 있는 구조로 구현하였으며, 종전처럼 기준광을 신호광과 분리하여 퓨리에 렌즈의 외부에서 별도의 광학계를 구성하여 입사시키는 것이 아니라 이 또한 기준광을 위한 광학계를 퓨리에 렌즈와 공유 하도록 함으로써 기준광을 입사시킬때 발생하는 치명적인 기구적 제한을 방지시켰다. 또한, 재생 시에는 기준광으로 위상공액파를 사용함으로써 DETECTOR에 재생된 이미지를 결상시키기 위한 별도의 결상 광학계를 쓸 필요가 없도록 하였다. 또한 본 발명에서 제안한 각 다중화 및 회전 다중화를 위한 장치는 종래에 비하여 획기적으로 간단한 구조로 구현하여 특히 종래의 기술에서 안고 있었던 회전 다중화를 위한 각도 범위의 제한을 없애 360도 전 영역을 사용할 수 있도록 한다.The present invention relates to a pickup system for a holographic optical storage device capable of angular multiplexing and rotation multiplexing. That is, in the present invention, in the pickup system of the holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing, the system can be made compact by implementing all the optical systems only on one side of the disc, and also driving like a conventional pickup. This allows easy random access to arbitrary data. Unlike the conventional method, the beam expander is implemented in a structure that can simultaneously perform beam expansion and data image transmission without separately configuring an optical system for transmitting a data image to the media. Instead of constructing a separate optical system from the outside, the optical system for the reference light is also shared with the Fourier lens, thereby preventing the deadly mechanical limitation caused when the reference light is incident. In addition, by using a phase-conjugated wave as a reference light during regeneration, there is no need to use a separate imaging optical system for forming an image reproduced in the DETECTOR. In addition, the device for each multiplexing and rotation multiplexing proposed in the present invention is implemented in a significantly simpler structure than the conventional one so that the entire 360-degree area can be used by eliminating the limitation of the angular range for rotation multiplexing, which is known in the prior art. .
Description
도 1은 종래 회전 다중화 가능한 홀로그래픽 광 저장장치 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional rotation multiplexable holographic optical storage device;
도 2는 종래 회전 다중화 가능한 홀로그래픽 광 저장장치의 다른 구성도,2 is another configuration diagram of a conventional rotation multiplexable holographic optical storage device;
도 3은 상기 도 2의 홀로그래픽 광 저장장치에서의 동작 개념도,3 is a conceptual view illustrating an operation in the holographic optical storage device of FIG. 2;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업시스템 구성도,4 is a configuration diagram of a pickup system of a holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 광 저장장치에서의 데이터 기록/재생 개념도,5 is a conceptual diagram of data recording / reproducing in a holographic optical storage device according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 광 저장장치에서 신호광 형성 예시도,6 is a view illustrating a signal light formation in a holographic optical storage device according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 홀로그래픽 광 저장장치에서 기준광 형성 예시도,7 is an exemplary view of forming reference light in a holographic optical storage device according to an embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 각 다중화 및 회전 다중화 가능한 홀로그래픽 광 저장장치 픽업 시스템 구성도,8 is a block diagram of a pickup system of a holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing according to another embodiment of the present invention;
도 9은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 각 다중화 및 회전 다중화 가능한 홀로그래픽 광 저장장치 픽업 시스템 구성도.9 is a block diagram of a holographic optical storage pickup system capable of multiplexing and rotating multiplexing according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 홀로그래픽 디지털 데이터 저장장치(HDDS : holographic digital data storage system)에 관한 것으로, 특히 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치를 위한 픽업 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a holographic digital data storage system (HDDS), and more particularly to a pickup system for a holographic optical storage device capable of angular multiplexing and rotation multiplexing.
통상적으로 HDDS 시스템은 데이터 기록/재생의 원리상 체적 홀로그램의 원리를 이용하는 페이지 지향적인 메모리(Page-oriented Memory)로써 입출력 방식으로 병렬 데이터 처리 방식을 사용하여 입출력 속도를 1Gbps 이상으로 초고속화 시킬 수 있으며, 기계적인 구동 부를 배제한 시스템 구성이 가능하므로 데이터 접근 시간도 100㎲ 이하로 매우 빠르게 구현할 수 있는 등 차세대 메모리로 각광받고 있다.In general, HDDS system is a page-oriented memory that uses the principle of volume hologram on the principle of data recording / reproducing, and can use the parallel data processing method as the input / output method to make the input / output speed higher than 1Gbps. In addition, it is possible to configure the system without the mechanical driving part, so that the data access time can be implemented very quickly with less than 100 ms.
위와 같은 HDDS 시스템에서의 홀로그램 데이터 저장방식으로는 각 다중화와 회전 다중화 방식이 있다. 일반적으로 각 다중화는 기준광의 각을 바꿔가면서 다중의 데이터 이미지를 기록하는 다중화 방법이며, 회전 다중화는 미디어를 광축을 중심으로 회전하거나 기준광을 회전함에 의하여 재생된 이미지를 DETECTOR 밖으로 보내 잘라 버림으로써 다중화하는 방법이다. 이에 대해서는 "Holographic Data Storage", page 22-59, by H.J. Coufal, D.Psaltis, and G.T.Sincerbox, Springer-Verlag. 에 자세히 개시되어 있다.Hologram data storage methods in the HDDS system as described above are each multiplexed and rotated multiplexed. In general, each multiplexing is a multiplexing method of recording multiple data images while changing the angle of the reference light, and rotation multiplexing is a method of multiplexing by rotating the media around the optical axis or by sending the image reproduced by rotating the reference light out of the DETECTOR. Way. See "Holographic Data Storage", page 22-59, by H.J. Coufal, D. Psaltis, and G.T.Sincerbox, Springer-Verlag. It is disclosed in detail.
한편, 최근 들어 홀로그래픽 광 저장장치에서는 기록밀도를 향상시키기 위하여 두가지 이상의 다중화 방법을 혼합하여 사용하는 것에 대한 연구가 활발히 진행중에 있는데, 이와 같이 각 다중화 및 회전 다중화 방법을 혼합한 홀로그래픽 광 저장장치로는 미국특허번호 5,483,365호에 개시된 "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing"과 미국특허번호 6,700,686호에 개시된 "SYSTEM AND METHOD FOR HOLOGRAPHIC STORAGE" 등과 같은 각 다중화 및 회전 다중화 혼합 홀로그래픽 광 저장장치 기술이 개시되어 있다.On the other hand, in recent years, the holographic optical storage device has been actively studied to use two or more multiplexing methods in order to improve the recording density. Thus, the holographic optical storage device in which each of the multiplexing and rotation multiplexing methods are mixed is used. For each, multiplexing and rotation multiplexing mixed holographic optical storage devices such as "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing" disclosed in US Pat. No. 5,483,365 and "SYSTEM AND METHOD FOR HOLOGRAPHIC STORAGE" disclosed in US Pat. No. 6,700,686 are disclosed. It is.
도 1은 상기 미국특허번호 5,483,365호에 개시된 "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing"의 대표 도면으로, 상기 미국특허번호 5,483,365호에서는 빔 스플리터 10은 레이저빔 20을 기준광과 신호광으로 나뉘어 각각 기록 매질 40으로 입사된다. SLM 50은 신호빔에 원하는 데이터를 싣는 역할을 하며 데이터가 실린 이미지는 초점길이 F를 갖는 렌즈 55에 의해 집속되어 기록 미디어에 입사된다. 위의 기준광과 신호빔이 만나 간섭 패턴을 형성하고 기록물질의 광 반응에 의해 이 패턴이 기록되게 된다. 재생시에는 기록시에 사용했던 같은 각을 갖는 빔을 입사시키면 신호빔이 재생되어 렌즈 80에 의해 DETECTOR 60에 상을 맺히게 된다. 각 다중화는 기록 물질을 Y축에 대하여 회전함으로써 수행한다. Y축은 기준광과 신호광에 의해 정의된 평면에 대하여 수직하다. 회전 다중화는 기록 미디어를 Z축에 대하여 회전 함으로써 달성한다. 이때 회전의 중심은 홀로그램이 기록되는 위치이다. 즉 홀로그램의 위치가 바뀌면 그때마다 회전 중심을 옮겨야 한다. 아니면 기준광을 돌려주는 것도 하나의 방법이다. 1 is a representative view of "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing" disclosed in U.S. Patent No. 5,483,365. In U.S. Patent No. 5,483,365, the
그러나, 위 "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing"에서는 회전 다중화시 회전축이 계속 바뀌어야하기 때문에 시스템이 복잡해 질수밖에 없다. 기준광을 회전 시키는 것을 생각할 수 있으나 이 또한 이 구조에서는 레이저 및 각종 광학계가 얽혀 있어 용이하지 않은 문제점이 있었다. However, in "Method for Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing," the system becomes complicated because the axis of rotation must constantly change during rotation multiplexing. It is conceivable to rotate the reference light, but this structure also has a problem that is not easy because the laser and various optical systems are entangled.
도 2는 미국특허번호 6,700,686호에 개시된 "SYSTEM AND METHOD FOR HOLOGRAPHIC STORAGE"의 대표 도면으로, 상기 미국특허번호 6,700,686호에서는 레이저 105에서 발진된 빔은 빔 스플리터 115에 의해 기준광과 신호광으로 나뉘어 진다. 이중 기준광은 2D Scanning Mirror 130로 입사된다. 이 미러는 빔을 위 아래 방향 혹은 좌 우 방향으로 돌릴 수 있다. 이 미러에서 반사된 빔은 타원형 미러 135로 입사된다. 이때 130은 이 타원형 미러 135의 한 초점 위치에 놓고 다른 한 초점면에는 기록 미디어를 둔다. 이렇게 되면 130으로부터 어떤 각으로 입이 타원형 미러 135에 입사되더라도 빔은 항상 기록 미디어 상의 한 점으로 모이게 된다. 이 발명의 핵심 사항은 2D Scanning Mirror 130와 타원형 미러 135를 사용하여 각 다중화 및 회전 다중화를 위한 기준광의 각도 변화를 달성하는 것이다. 2 is a representative view of "SYSTEM AND METHOD FOR HOLOGRAPHIC STORAGE" disclosed in US Pat. No. 6,700,686. In US Pat. No. 6,700,686, the beam oscillated by the
도 3은 위 시스템에 대한 설명으로, 미러 130이 위 아래의 방향 즉 142 방향으로 스캔하면서 각도 다중화를 수행하며 좌우 방향 즉 144 방향으로 스캔하면서 회전 다중화를 구현한다는 것으로, 나머지 광학계 구성은 통상적으로 쓰는 광학계와 크게 다르지 않다. 3 is a description of the above system, in which the
그러나 상기 도 3의 시스템에서도 회전 다중화를 구현하는데 한계점을 가지고 있다. 첫번째 미디어를 기록 재생하기 위한 광학계가 미디어의 한쪽에 있는 것 이 아니라 양쪽에 있다는 것이다. 이것은 광학계를 통상적인 컴팩트한 픽업 형태로 만들기 어렵게 하여 시스템의 전체 크기를 크게 하고 데이터의 랜덤 억세싱을 힘들게 한다. However, the system of FIG. 3 also has a limitation in implementing rotation multiplexing. The optics for recording and playing the first media are on both sides, not on one side of the media. This makes it difficult to make the optical system into a conventional compact pickup form, which increases the overall size of the system and makes it difficult to randomly access data.
두번째 위의 시스템 역시 크기를 줄이는데 한계가 있다. 그 한계의 주된 요인은 신호광을 SLM 크기 이상 키우기 위한 빔 익스팬더가 별도로 장착되는 구조이며 기준광이 렌즈170 외부에서 입사시켜야 하는데 이 렌즈170의 초점 길이가 짧아질 경우 입사각이 디스크의 수직면에 대하여 커져야 하는데 이 경우 타원형 미러 135가 커져야 한다는 문제점이 있다. The second system is also limited in size reduction. The main factor of the limit is a structure in which a beam expander is separately mounted to increase the signal light beyond the SLM size, and the reference light must be incident from the outside of the
세번째 기준광의 각을 바꾸기 위한 장치인 2D Scanning Mirror 130의 한계이다. 통상 각도 다중화를 위해 요구되는 각의 범위는 20-40도 내외이다. 이 정도의 각은 미러 130에 의해 커버될수 있는 범위이다. 그러나 회전 다중화를 위하여는 각이 360도 전체 영역을 커버해 주어야 한다. 그러나 미러130을 이용하여서는 전체 영역을 커버할 수 없는 문제점이 있다. This is a limitation of the
따라서, 본 발명의 목적은 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치를 위한 픽업 시스템을 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a pickup system for a holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템으로서, 홀로그램 데이터의 기록/재생을 위한 기준광을 생성하며, 홀로그램 저장 미디어면과 대향된 수평방향으로 회전하면서 기준광을 소정 각도로 홀로그램 저장 미디어로 입사시키는 제1광 경로와, 상기 데 이터 기록 기준광을 반사형 SLM을 통해 신호광으로 변환시킨 후, 홀로그램 저장 미디어로 입사시켜 상기 제1광 경로의 기준광과 회절되어 기록 미디어에 저장시키며, 재생 기준광에 의해 회절되어 저장 미디어로부터 출력되는 홀로그램 재생광을 저장 미디어면 상부로 출사시키는 제2광 경로와, 상기 제2광 경로로부터 기준광에 의해 출사되는 홀로그램 재생광을 검출하는 광검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a pickup system of a holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing, which generates a reference light for recording / reproducing hologram data, and in a horizontal direction opposite to the holographic storage media surface. A first light path that rotates the reference light to the hologram storage medium at a predetermined angle, and converts the data recording reference light into a signal light through the reflective SLM, and then enters the hologram storage medium to receive the reference light of the first light path A second light path diffracted and stored in the recording medium, the hologram reproduction light diffracted by the reproduction reference light and outputted from the storage medium to the upper surface of the storage media; and a hologram reproduction light emitted by the reference light from the second light path. It characterized in that it comprises a light detecting unit for detecting.
또한 상기 제1광 경로에는, 홀로그램 저장 미디어로의 데이터 기록/재생을 위한 기준광을 발진시키는 광원부와, 상기 광원부로부터 발진된 기준광의 빔폭을 확산시키는 오목렌즈와, 상기 오목렌즈통해 입사되는 기준광을 상기 제2광 경로로 반사시킴과 동시에 투과시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터를 투과한 기준광을 180°반사시키는 제1 레이저 라인 미러와, 상기 제1 레이저 라인 미러로부터 반사된 기준광을 다시 180°반사시켜 빔스플리터로 반사시키는 제2 레이저 라인 미러와, 상기 빔스플리터와 레이저 라인 미러들간 위치하여 레이저 라인 미러로부터 반사된 기준광이 빔스플리터로부터 반사되어 저장 미디어로 입사되도록 기준광의 편광을 변형시키는 λ/4 변형판을 포함하며,The first optical path includes a light source unit for oscillating reference light for data recording / reproducing to hologram storage media, a concave lens for diffusing the beam width of the reference light oscillated from the light source unit, and a reference light incident through the concave lens. A beam splitter for reflecting and transmitting at the same time as the second optical path, a first laser line mirror for reflecting the reference light transmitted through the beam splitter by 180 °, and a reference light reflected from the first laser line mirror for 180 degrees A second laser line mirror to be reflected by a beam splitter, and a λ / 4 modified plate positioned between the beam splitter and the laser line mirrors so as to modify the polarization of the reference light so that the reference light reflected from the laser line mirror is reflected from the beam splitter and incident on the storage medium Including;
제2광 경로에는, 상기 빔스플리터로부터 반사되는 기준광을 데이터가 코딩된 신호광으로 변환하여 빔스플리터로 반사시키는 반사형 SLM과, 상기 빔스플리터와 반사형 SLM간 위치하여 반사형 SLM으로부터 반사된 신호광이 빔스플리터를 투과하여 저장 미디어로 입사되도록 신호광의 편광을 변형시키는 λ/4 변형판과, 상기 빔스플리터를 투과한 신호광을 집속하여 저장 미디어로 입사시켜 상기 제1광 경로로부터 입사된 데이터 기록 기준광과 회절시키는 대물렌즈와, 상기 빔스플리터와 대 물렌즈간에 위치되며, 중앙 부분에 홀이 형성되어 홀 부분을 통과하는 신호광 및 재생광의 편광은 변화시키고 않고, 저장 미디어로 입사되는 기준광의 편광을 변화시키는 홀타입 λ/2 변형판과, 상기 λ/4 변형판과 반사형 SLM간 위치하여 저장 미디어로부터 재생되는 홀로그램 재생광을 상기 광검출부로 반사시키는 제3 레이저 라인 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the second optical path, a reflective SLM for converting the reference light reflected from the beam splitter into a signal coded data and reflecting the reflected light to the beam splitter, and a signal light reflected from the reflective SLM located between the beam splitter and the reflective SLM A λ / 4 strain plate for modifying the polarization of the signal light so as to penetrate the beam splitter and enter the storage medium, and focus the signal light transmitted through the beam splitter and enter the storage medium to diffract the data recording reference light incident from the first light path A hole which is positioned between the objective lens and the beam splitter and the objective lens, and has a hole formed in a central portion thereof to change the polarization of the reference light incident on the storage medium without changing the polarization of the signal light and the reproduction light passing through the hole portion. A hole that is located between a type λ / 2 strain plate and the λ / 4 strain plate and a reflective SLM and is reproduced from a storage medium And the gram reading radiation characterized in that it includes a third laser line mirror for reflecting the optical detector.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치를 위한 픽업 시스템을 도시한 것이다.4 illustrates a pickup system for a holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing according to an embodiment of the present invention.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 각 다중화 및 회전 다중화가 가능한 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템은, 홀로그램 데이터의 기록/재생을 위한 기준광을 생성하며, 홀로그램 저장 미디어(420)면과 대향된 수평방향으로 회전하면서 기준광을 소정 각도로 홀로그램 저장 미디어로 입사시키는 제1광 경로(S1)와, 상기 데이터 기록 기준광을 반사형 SLM을 통해 신호광으로 변환시킨 후, 홀로그램 저장 미디어로 입사시켜 상기 제1광 경로의 기준광과 회절되어 기록 미디어에 저장시키며, 재생 기준광에 의해 회절되어 저장 미디어로부터 출력되는 홀로그램 재생광을 저장 미디어면 상부로 출사시키는 제2광 경로(S2)와, 상기 제2광 경로로부터 기준광에 의해 출사되는 홀로그램 재생광을 검출하는 광검출부(PDIC)(430)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the pickup system of the holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing of the present invention generates a reference light for recording / reproducing hologram data, and faces the surface of the
제1광 경로에는, 홀로그램 저장 미디어로의 데이터 기록/재생을 위한 기준광을 발진시키는 광원부(402)와, 상기 광원부(402)로부터 발진된 기준광의 빔폭을 확산시키는 오목렌즈(404)와, 상기 오목렌즈(404)를 통해 입사되는 기준광을 상기 제2광 경로(S2)로 반사시킴과 동시에 투과시키는 빔스플리터(PBS)(406)와, 상기 빔스플리터(406)를 투과한 기준광을 90°반사시키는 제1 레이저 라인 미러(laser line mirror)(412)와, 상기 제1 레이저 라인 미러(412)로부터 반사된 기준광을 다시 90°반사시켜 빔스플리터(406)로 반사시키는 제2 레이저 라인 미러(414)와, λ/4 변형판(408)과 제1레이저 라인 미러(412)간 위치되어 빔스플리터를 투과한 기준광을 집속시키는 집속렌즈(410)와, 상기 빔스플리터(406)와 레이저 라인 미러들(412, 414)간 위치하여 레이저 라인 미러로부터 반사된 기준광이 빔스플리터(406)로부터 반사되어 저장 미디어(420)로 입사되도록 기준광의 편광을 변형시키는 λ/4 변형판(408)을 포함한다.The first optical path includes a
제2광 경로에는, 상기 빔스플리터(406)로부터 반사되는 기준광을 데이터가 코딩된 신호광으로 변환하여 빔스플리터(406)로 반사시키는 반사형 SLM(428)과, 상기 빔스플리터(406)와 반사형 SLM(428)간 위치하여 반사형 SLM(428)으로부터 반사된 신호광이 빔스플리터(406)를 투과하여 저장 미디어(420)로 입사되도록 신호광의 편광을 변형시키는 λ/4 변형판(422)과, 상기 빔스플리터(406)를 투과한 신호광을 집속하여 저장 미디어(420)로 입사시켜 상기 제1광 경로(S1)로부터 입사된 데이터 기록 기준광과 회절시키는 대물렌즈(418)와, 상기 빔스플리터(406)와 대물렌즈(418)간에 위치되며, 중앙 부분에 홀이 형성되어 홀 부분을 통과하는 신호광 및 재생광의 편광은 변화시키고 않고, 저장 미디어(420)로 입사되는 기준광의 편광을 변 화시키는 홀타입 λ/2 변형판(416)과, 상기 λ/4 변형판(422)과 반사형 SLM(428)간 위치하여 저장 미디어(420)로부터 재생되는 홀로그램 재생광을 상기 광검출부(detector)(430)로 반사시키는 제3 레이저 라인 미러(426)를 포함한다.In the second optical path, a
시스템의 작동 원리를 살펴보면 다음과 같다. 본 발명에서 채용한 레이저 광원(402)은 레이저 시스템 한 모듈에서 녹색(green)과 적색(red), 두 파장의 빔이 발진되는 레이저이다. 물론 두빔의 출사공은 일치하지 않고 물리적으로 약간 떨어져 있다. 이러한 레이저는 같은 파장은 아니지만 이미 DVD와 CD 호환 픽업에서 사용되고 있는 것이다. The operating principle of the system is as follows. The
녹색 레이저광은 데이터 기록시 사용되며 적색 레이저광은 재생시 사용된다. 먼저 기록 과정을 살펴보면, 레이저 광원(402)에서 발진된 녹색 레이저광(45도 편광)은 렌즈(404)로 입사된다. 렌즈(404)는 오목렌즈 한장 혹은 여러장의 렌즈로 구성될수 있으며, 입사빔을 퍼트리는 작용을 한다. 렌즈(404)로부터 확산된 녹색 레이저광은 그 다음 빔스플리터(PBS)(406)로 입사되는데 PBS(406)는 S편광은 반사시키고 P편광은 그대로 투과시키는 성질을 가지고 있다. 따라서 입사빔이 45도편광을 갖으므로 일부는 반사되어 신호광으로 사용되며 일부는 그냥 통과하여 기준광으로 사용된다. Green laser light is used for data recording and red laser light is used for reproduction. First, referring to the recording process, the green laser light (45 degree polarized light) oscillated by the
도 6은 신호광쪽의 빔 진행을 자세히 나타내고 있다. 반사된 신호광은 렌즈(424)로 입사된다. 렌즈(424)는 한장의 볼록렌즈 혹은 여러장으로 구성된 렌즈일 수 있다. 렌즈(404)와 렌즈(424)가 조합되어 빔을 확대하는 빔 익스팬더의 역할을 수행한다. 빔은 확대과정에 λ/4 변형판(QWP: Quarter Wave Plate)(422)에 의해 원 편광이 된다. 확대된 빔은 반사형 SLM(428)에 의해 데이터가 실려 다시 되돌아오고 다시 QWP(422)를 지나며 P편광이 된다. P편광인 신호광은 PBS(406)에서 그대로 통과하게 된다. 그 다음 링타입 λ/2 변형판(ring type HWP :Half Wave Plate)(416)를 만나는데 ring HWP(416)는 링과 같은 형태를 갖는다. 즉, 가운데 부분은 빔이 편광 변화없이 그대로 투과하도록 하며 가장자리인 링 부분이 λ/2 변형판로 되어 있는 소자로서 본 발명을 위해 특별히 고안한 것이다. PBS(406)를 통과한 빔은 RING HWP(416) 부근에서 초점을 맺히도록 하여 링의 가운데 부분의 홀을 통하여 편광의 변화없이 그대로 통과하게 된다. 상기 RING HWP(416)를 통과된 빔은 대물렌즈(418)에 의해 다시 집속되어 저장 미디어(420)로 입사된다. 6 shows the beam propagation toward the signal light in detail. The reflected signal light is incident on the
한편 기준광을 위한 자세한 경로는 도 7에 나타내었다. PBS(406)를 투과한 기준광은 렌즈(410)에 의해 집속되는 기준광으로 만들어진다. 이때 렌즈(410)는 한장의 볼록렌즈 혹은 여러장의 렌즈로 구성될 수 있다. 기준광은 제1 레이저 라인 미러(412)에 의해 일차로 반사된 뒤 다시 무빙 미러(MOVING MIRROR)인 제2 레이저 라인 미러(414)로 입사된다. 이 무빙 미러(414)는 위 아래로 움직이는 미러이다. 무빙 미러(414)에 의해 반사된 기준광은 다시 PBS(406)로 되돌아가는데 이 과정에서 QWP(408)를 두번 지나므로 S편광이 되어 반사된다. PBS(406)로부터 반사된 기준광은 링타입 HWP(416)에 의해 P편광으로 변한다. 이 기준광은 대물렌즈(418)의 앞 초점면에 모이게 되고 대물렌즈(418)에 의해 평행광이 되어 저장 미디어(420)가 위치한 대물렌즈(418)의 뒷초점면에 이르게 되고 신호광과 간섭을 일으켜 데이터가 저장된다. Meanwhile, a detailed path for the reference light is shown in FIG. 7. The reference light transmitted through the
이때 각 다중화를 위한 각도 변경은 도 7에서 보듯이 무빙 미러(414)를 위, 아래로 움직여 주면 기준광은 렌즈(418)의 중심부에서 가장자리로 움직일 수 있다. 기준광이 렌즈(418)의 어떤 부분으로 들어가든지 기준광이 나란하게 들어가면 항상 렌즈(418)의 뒷 초점면에 모이게 된다. 다만 입사각이 바뀔 뿐이다. 이때 무빙 미러(414)를 위, 아래로 움직이더라도 빔이 모이는 초점면은 항상 대물렌즈(418)의 앞 초점면이 되어 대물렌즈(418)를 통과하면 평행광이 된다. 그 다음 회전 다중화를 위한 각도 변경은 레이저, 렌즈(404), PBS(406), 렌즈(410), 및 미러(412, 414)로 이루어진 모듈을 PBS(406)의 중심을 기준으로 회전함으로써 달성한다. 이 모듈이 회전하더라도 신호광쪽의 빔 경로에는 아무 영향을 끼치지 않는다. In this case, when the angle change for each multiplexing moves the moving
다음으로 재생 시에 관하여 설명하도록 한다. 재생 시에는 광원부(402)로부터 적색 레이저(red laser) 광이 발진된다. 발진된 재생용 기준광은 P편광을 갖는다. 따라서 PBS(406)를 그대로 통과하고 그 이후의 광 경로는 기록 시 녹색 레이저 광과 마찬가지이다. 그런데 재생 시에는 회전 모듈(400)이 180° 회전한다. 한편, 저장 미디어(420)는 미디어 밑 기판에 적색 레이저광만을 반사시키는 반사층(421)이 코팅되어 있다. 그렇게 되면 도 5에서와 같이 미디어(420) 밑 기판의 반사층(421)에서 반사되어 기록시 사용한 녹색 레이저광과 정 반대방향으로 입사되게 된다. 즉 위상 공액파가 된다. 데이터가 기록된 저장 미디어(420)에 기록시 사용했던 기준광의 위상 공액파를 조사하면 신호광은 원래의 경로를 따라 거꾸로 올라가게 된다. Next, description will be given on playback. At the time of reproduction, a red laser light is oscillated from the
한편, 재생된 이미지의 편광은 기준광과 동일하므로 P편광을 갖는다. 따라서 RING HWP(416)의 중앙부를 통과한 재생 이미지는 PBS(406)에서도 그대로 통과하여 제3 레이저 라인 미러(laser line mirror)(426)를 만난다. 이 미러(426)는 적색 레이저광을 반사시키므로 반사되어 광검출부(detector)(430)로 들어가게 된다. 이때 광검출부(430)의 위치를 레이저 라인 미러(426)로부터 반사형 SLM(428)과 동일한 간격만큼 떨어뜨려 주면 광검출부(430)에 깨끗한 상이 맺히게 된다. On the other hand, since the polarization of the reproduced image is the same as the reference light, it has P polarization. Therefore, the reproduced image passing through the central portion of the
위 과정에서 실제로는 재생 시 사용한 빔이 녹색 레이저광이므로 기록 시 사용했던 녹색 레이저광의 방향과 정 반대로 입사시켜 주면 안되고 약간의 BRAGG DETUNING을 해주어야 한다. 통상적으로 녹색 레이저광보다 조금 더 큰 각으로 입사시켜 주어야 한다. 그런데 적색 레이저광이 녹색 레이저광보다 약간 아래에서 발진되었기 때문에 광 경로를 따라가 보면 녹색 레이저광보다 조금 큰 각으로 입사됨을 알 수 있다. 따라서 적색 레이저광의 발진 위치를 이를 감안하여 필요로 되는 DETUNING 각의 값을 갖도록 조정하면 별다른 조정 없이 위상 공액파를 만들어 낼 수 있다. 그러나 필요시 정확한 위상공액파를 만들어 내기 위하여 재생시 무빙 미러를 조정하여 입사각을 조절할 수 있다. In the above process, since the beam used for reproduction is actually green laser light, it should not be incident in the opposite direction to the direction of the green laser light used for recording, and a little BRAGG DETUNING should be performed. In general, it should be incident at a slightly larger angle than the green laser light. However, since the red laser light oscillates slightly below the green laser light, it can be seen that the light is incident at a slightly larger angle than the green laser light when the light path is followed. Therefore, by adjusting the oscillation position of the red laser light to have the necessary DETUNING angle value, it is possible to generate a phase conjugated wave without any adjustment. However, if necessary, the angle of incidence can be adjusted by adjusting the moving mirror during reproduction to produce an accurate phase conjugate wave.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템으로서, 상기 도 8에서와 같이 녹색 레이저광원부(801)와 적색 레이저광원부(802)를 분리하여 별도의 레이저를 사용하는 것도 가능하다.
즉, 녹색 레이저 광원부(801)로부터의 녹색 레이저광은 상술한 도 4에서 설명된 바와 같은 데이터 기록을 위한 광경로를 가지고 진행하여 저장미디어(420)상에 데이터를 기록한다. 또한, 적색 레이저 광원부(802)로부터의 적색 레이저광은 적색 레이저 광을 투과시키는 레이저 라인 미러(LASER LINE MIRROR)(804)를 통과하여 MOVING MIRROR(414)로부터 90도 반사되어 빔스플리터(PBS)(406)로 입사된 후, 상술한 도 4에서 설명된 바와 같은 데이터 재생을 위한 광경로를 가지고 진행하여 저장미디어(420)상 기록된 데이터를 재생시키게 된다.
위 도 8에서와 같이, 녹색 레이저광원부(801)와 적색 레이저 광원부(802)를 별도로 구비하는 경우, 고정형 미러는 위 설명한 바와 같이, 녹색 레이저광은 반사키고, 적색 레이저 광은 투과시키는 LASER LINE MIRROR(804)를 사용하게 된다.
이렇게 하면 적색 레이저광의 위치를 보다 쉽게 조정할 수 있어서 적색 레이저광을 사용할 시 발생하는 DETUNING 각의 값을 정확히 계산하여 조립 시 적색 레이저광원부(802)의 위치를 조정할 수 있으며, 혹은 조립 시 적색 레이저광을 발사하여 재생을 해보면서 위치를 조정할 수 있다.8 is a pickup system of a holographic optical storage device according to another embodiment of the present invention, and separates the green laser
That is, the green laser light from the green laser
As shown in FIG. 8, when the green laser
In this way, the position of the red laser light can be adjusted more easily, so that the position of the red laser
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템으로서, 상기 도 9에서와 같이 광검출부를 저장 미디어 반대쪽으로 위치시키는 구조도 가능하다. 레이저가 발진되고 그 다음 회전이 가능한 HWP를 사용한다. HWP는 회전함에 따라 선 편광을 다른 편광 방향을 갖는 선편광으로 변화시키는 특징을 갖고 있다. 따라서, 기록 시에는 기준광과 신호광 쪽으로 모두 빔을 보낼 수 있도록 편광을 약 45°로 조정하고 재생 시에는 기준광 쪽만으로 빔이 진행되도록 편광을 P편광으로 만든다. 그리고 이 경우에는 저장 미디어를 종래의 것과 같은 반사막이 없는 것으로 사용한다. 기록 시에는 앞의 경우와 마찬가지로 광경로를 따라 빔이 진행하여 이루어지며 재생 시에는 위의 적색 레이저광을 사용한 경우와 달리 180°회전시키지 않고 기록했던 그 자리에서 재생한다. 이 경우에는 녹색 레이저광 하나만을 사용한다는 장점이 있다. FIG. 9 is a pickup system of a holographic optical storage device according to still another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the photodetector may be disposed opposite the storage medium. The laser is oscillated and uses an HWP that can then be rotated. HWP has a characteristic of changing linearly polarized light into linearly polarized light having a different polarization direction as it rotates. Therefore, the polarization is adjusted to about 45 degrees so that the beam can be directed toward both the reference light and the signal light during recording, and the polarization is made P polarized light so that the beam proceeds only toward the reference light during reproduction. In this case, the storage medium is used without a reflective film as in the prior art. At the time of recording, the beam proceeds along the optical path as in the previous case, and at the time of reproduction, unlike the case where the red laser light is used, playback is performed on the spot where it was recorded without rotating 180 °. In this case, there is an advantage of using only one green laser light.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 각 다중화 및 회전 다중화가 가 능한 홀로그래픽 광 저장장치의 픽업 시스템에 있어서, 모든 광학계가 디스크의 한쪽 면에만 있도로 구현함으로써 시스템을 컴팩트하게 할 수 있으며, 또한, 전통적인 픽업과 같이 구동할 수 있어서 임의의 데이터로의 랜덤 억세싱을 쉽게 할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, in the pickup system of the holographic optical storage device capable of multiplexing and rotating multiplexing, the system can be made compact by implementing all the optical systems only on one side of the disk. There is an advantage in that it can be driven like a conventional pickup, making it easy to random access to arbitrary data.
또한 본 발명에서는 종래와는 달리 빔 익스팬더를 데이터 이미지를 미디어에 전달하는 광학계와 별도로 구성하지 않고 빔 확대와 데이터 이미지의 전달을 동시에 수행할 수 있는 구조로 구현하였으며, 종전처럼 기준광을 신호광과 분리하여 퓨리에 렌즈의 외부에서 별도의 광학계를 구성하여 입사시키는 것이 아니라 이 또한 기준광을 위한 광학계를 퓨리에 렌즈와 공유 하도록 함으로써 기준광을 입사시킬때 발생하는 치명적인 기구적 제한을 방지시켰다. 또한, 재생 시에는 기준광으로 위상공액파를 사용함으로써 DETECTOR에 재생된 이미지를 결상시키기 위한 별도의 결상 광학계를 쓸 필요가 없도록 하였으며, 따라서 이러한 구조를 사용함으로써 본 발명에서는 종래에 비하여 광부품 수를 대폭 줄이고 시스템의 복잡성을 완화하여 홀로그래픽 광 저장 장치를 획기적으로 줄여 픽업과 같은 형태로 만드는 것이 가능하도록 하는 이점이 있다.In the present invention, unlike the prior art, the beam expander is implemented as a structure capable of simultaneously performing beam expansion and data image transmission without separately configuring the optical system for transmitting the data image to the media, and separating the reference light from the signal light as before. Instead of constructing an incident optical system from the outside of the Fourier lens and sharing the optical system for the reference light with the Fourier lens, the deadly mechanical limitation caused when the reference light is incident is prevented. In addition, by using a phase-conjugated wave as the reference light during regeneration, it is not necessary to use a separate imaging optical system for forming an image reproduced in the detector. Therefore, by using such a structure, the number of optical parts in the present invention is greatly reduced compared to the conventional method. It has the advantage of reducing the complexity of the system and drastically reducing the holographic optical storage device to make it look like a pickup.
또한 본 발명에서 제안한 각 다중화 및 회전 다중화를 위한 장치는 종래에 비하여 획기적으로 간단한 구조로 구현하여 특히 종래의 기술에서 안고 있었던 회전 다중화를 위한 각도 범위의 제한을 없애 360도 전 영역을 사용할 수 있도록 하는 이점이 있다. In addition, the device for angular multiplexing and rotation multiplexing proposed by the present invention is implemented in a dramatically simpler structure than the conventional one, so that the entire 360-degree area can be used by eliminating the limitation of the angular range for rotation multiplexing, which is known in the prior art. There is an advantage.
Claims (18)
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KR1020040106377A KR100681612B1 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Pick-up system having function of angle multiplex and rotation multiplex in a hdds |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020040106377A KR100681612B1 (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Pick-up system having function of angle multiplex and rotation multiplex in a hdds |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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KR (1) | KR100681612B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101089803B1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-08 | 연세대학교 산학협력단 | microholographic data storage, recording process using the same |
-
2004
- 2004-12-15 KR KR1020040106377A patent/KR100681612B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101089803B1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-08 | 연세대학교 산학협력단 | microholographic data storage, recording process using the same |
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