KR101079631B1 - 홀로그래픽 기록 및 판독을 인에이블시키는 방법 및 장치 - Google Patents

홀로그래픽 기록 및 판독을 인에이블시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

홀로그램이 이웃하는 스택과 홀로그램간의 부분적 공간 오버래핑으로 공간적으로 멀티플렉싱될 수 있는 멀티플렉싱 방법 및 장치가 개시되었다. 각각의 개별 스택은 각도, 파장, 위상코드, 페리스트로픽 또는 프랙탈 멀티플렉싱과 같은 대안 멀티플렉싱 체계의 이점을 추가적으로 취할 수 있다. 홀로그램을 기입하는 신호빔의 빔 웨이스트와 같은 양이 홀로그램의 개별 스택을 분리시킨다. 재구성시, 홀로그램 및 그 이웃들은 동시에 판독된다. 필터는 판독된 이웃들이 카메라 평면에 투과되도록 재구성된 데이터의 빔 웨이스트에 위치된다. 대안적으로, 이들 원치않는 재구성들은 제한된 각도 통과대역을 갖는 광학 시스템의 중간 평면에 각도 필터로 필터링될 수 있다.
Figure 112004028153704-pat00017
홀로그램, 홀로그래픽 매체, 필터, 멀티플렉싱, 신호 빔,

Description

홀로그래픽 기록 및 판독을 인에이블시키는 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR ENABLING HOLOGRAPHIC RECORDING AND READOUT}
도 1은 홀로그래픽 매체의 멀티플렉싱된 홀로그램 스택에 대한 종래기술의 멀티플렉싱을 나타낸 도.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 매체의 복수의 멀티플렉싱된 홀로그램을 오버래핑하는 것을 나타낸 도.
도 3은 본 발명에 따라 홀로그래픽 매체의 외부의 빔 웨이스트를 갖는 신호 빔을 이용하여 복수의 멀티플렉싱된 홀로그램을 오버래핑하고 개별 홀로그램을 판독하기 위한 방법 및 시스템을 나타낸 도.
도 3a는 본 발명에 따라 홀로그래픽 매체의 내부의 빔 웨이스트를 갖는 신호 빔을 이용하여 복수의 멀티플렉싱된 홀로그램을 오버래핑하고 빔 웨이스트를 홀로그래픽 매체의 외부의 위치에 중계하기 위한 방법 및 시스템을 나타낸 도.
도 4는 본 발명에 따른 방법 및 시스템에서의 사용을 위해 원치않는 홀로그래픽 판독치를 필터링하기 위한 필터 블록을 나타낸 도.
도 4a는 본 발명에 따른 방법 및 시스템에서의 사용을 위해 원치않는 홀로그래픽 판독치를 필터링하기 위한 필터를 포함하는 홀로그래픽 매체를 나타낸 도.
도 5는 본 발명에 따라 홀로그래픽 매체 위에 빔 웨이스트를 갖는 신호 빔을 이용하여 복수의 멀티플렉싱된 홀로그램을 오버래핑하기 위한 방법 및 시스템을 나 타낸 도.
도 6은 도 5에 도시된 방법 및 시스템에 의해 발생된 홀로그램의 위상 콘주게이트 판독을 나타낸 도.
도 7은 본 발명에 따라 홀로그래픽 매체의 복수의 홀로그램을 오버래핑하고 홀로그래픽 매체와 공간 광 변조기사이에 어떠한 렌즈도 포함하지 않는 방법 및 시스템을 나타낸 도.
도 8은 도 7에 도시된 방법 및 시스템에 의해 발생된 홀로그램의, 렌즈없는, 위상 콘주게이트 판독을 나타낸 도.
도 9는 본 발명에 따라 홀로그래픽 매체의 복수의 홀로그램을 오버래핑하고 신호 빔의 웨이스트를 홀로그래픽 매체의 외부의 위치에 중계하기 위한 중계 렌즈 시스템을 포함하는 시스템 및 방법을 나타낸 도.
도 10은 도 9에 나타낸 방법 및 시스템에 의해 발생된 홀로그램의 위상 콘주게이트 판독을 나타낸 도.
도 11은 본 발명에 따라 두 개의 각을 이룬 필터를 이용하여 홀로그래픽 매체의 복수의 홀로그램을 오버래핑하기 위한 방법 및 시스템을 나타낸 도.
도 12는 본 발명에 따른 방법 및 시스템에 의해 발생된 홀로그램의 재현을 발생시키기 위한 방법 및 시스템을 나타낸 도.
도 13은 본 발명에 따라 원형 홀로그래픽 매체의 복수의 홀로그램을 오버래핑하기 위한 방법 및 시스템을 나타낸 도.
멀티플렉싱 홀로그램은 동일 볼륨 또는 거의 동일 볼륨에 복수 홀로그램을 저장하는 것을 의미한다. 통상적으로, 이것은 기록 및 판독 단계에서 각도, 파장, 위상 코드 또는 그밖의 일부 시스템 파라미터를 변경시킴으로써 행해진다. 이들 방법의 대부분은 매체의 동일 볼륨내에 홀로그램들이 물리적으로 위치된 경우에도 홀로그램들을 분리시키기 위해 브래그 효과로서 알려진 홀로그래픽 현상에 의존한다. 시프트와 같은 기타 멀티플렉싱 방법 및, 다소 확장하기 위해, 상관관계는 복수의 홀로그램들을 동일 볼륨내에 오버래핑시키기 위해 입력 레이저 빔과 매체의 상대이동 및 브래그 효과를 이용한다.
몇몇 멀티플렉싱 기술은 소망하는 재구성으로부터 원치않는 재구성을 필터시키기 위해 모멘텀(공간 주파수)을 이용한다. 이들 방법의 예는: 프랙탈, 애퍼어처(본 명세서에 참조문헌으로서 통합된, 발명의 명칭이 "Multiplex Holography"이고 Curtis에게 허여된 미국 특허 제 5,892,601호에 개시된) 및 페리스트로픽 멀티플렉싱을 포함한다. 그 각각은 종래기술로 이해된다. 애퍼어처 멀티플렉싱에 관한 기술개시는, 본 명세서에 참조문헌으로서 통합된 미국 특허 제 5,892,601호를 참조하고, 페리스트로픽 멀티플렉싱에 관한 기술개시는, 본 명세서에 참조문헌으로서 통합되고 K. Curtis에 의한 Optics Letters, Vol. 19, No. 13 pp993-994, 1994, "Method of Holographic Storage Using Peristrophic Multiplexing"과, Pu등에 허여된 발명의 명칭이 "Method for holographic Storage using Peristrophic Multiplexing"인 미국 특허 제 5,483,365호를 참조하시요. 기준 빔 각을 변경시키고 기록간에 매체를 이동시킴으로써, 재구성은 브래그 매칭되지만 약간 상이한 각도를 나타내고 따라서 필터링될 수 있다.
데이터를 저장하기 위해 홀로그래피를 이용하는 것은 지난 30년간 잘 알려져 왔다. 동일 위치내부에 홀로그램을 오버래핑하는 몇몇 기타 멀티플렉싱 기술과 함께 공간 멀티플렉싱(복수의 위치에 그러나 매체의 동일 볼륨내에는 아닌 위치에 홀로그램을 기록하는 것)을 조합함에 의해 시스템 능력을 증대시키려는 아이디어는 지난 15년간 잘 알려져 왔다. 이것들은 디스크,카드, 큐브 또는 테이프와 같은 홀로그래픽 매체상에 홀로그램을 분포시키기 위한 표준기술이다. 여러 특허 및 논문들은 다수의 멀티플렉싱 기술들인: 미국특허 5,550,779 "Holographic Memory with Angle, Spatial and Out of Plane Multiplexing", S. Li에 의한 , 캘리포니아 기술 연구소의 "Photorefractive 3-D Disks for Optical Storage and Artificial Neural Networks" pp. 78-111,를 개시하고 있고, 이들 각각은 본 명세서에 참조문헌으로 통합되어 있다. 이들 모두는 빔 웨이스트 즉, 빔이 포커싱되고 빔 스폿이 매체 내부에서, (이미지 또는 푸리에 변환 평면) 최소로 되는 포인트를 배치한다. 이렇게 함으로써, 상대적으로 작은 홀로그램이 발생될 수 있고 이것은 매체 재료의 동적 범위에 대한 뛰어난 이용을 가능케 한다.
도 1은 비교적 두터운 매체에 홀로그램을 공간 및 각도 멀티플렉싱하는 종래기술의 방법을 나타낸다. 도 1은 각도 멀티플렉싱 홀로그램이 기준 빔(20a)과 신호 빔(10a)에 의해 생성되는 홀로그래픽 매체(8)를 도시한다. 도 1에서, 신호 빔(10a)은 신호 빔이 매체(8)에 포커싱되고 그 스폿 사이즈가 최소로 되는, 웨이스트(16), 유출 발산 콘(14) 및 유입 수렴 콘(12)을 포함한다. 도 1은 기준 빔(20a)과 신호 빔(10a)에 의해 생성된 홀로그램으로 각도 멀티플렉싱되는 매체(8)내에 제2 홀로그램을 발생시키기 위해 사용될 수 있는, 기준 빔(20b)을 도시한다. 다수의 홀로그램, 또는 스택은 매체의 부분(24)에 각도 멀티플렉싱될 수 있다. 매체 또는 신호원은 홀로그램의 제2 스택을 기록하기 위해 시프팅될 수 있다. 도 1은 점선으로 도시된 기준 빔과 함께, 매체(8)의 부분(24b,24c 및 24d)의 홀로그램의 추가 스택을 발생시키는 신호빔(10b,10c 10d)을 예시한다.
부분(24a-24d)은 빔 웨이스트(16)와 같은 개별 빔 웨이스트 보다 훨씬 크다. 이것은 신호빔 및 기준 빔은 모두 주어진 홀로그램 스택 사용자인 영역을 결정하기 때문이다. 공간적으로 이들 홀로그램을 멀티플렉싱하기 위해, 홀로그램의 스택은 적어도 매체(8)의 부분(24a-24d)의 길이만큼 분리되어야 한다. 이것은 홀로그래픽 저장을 이용하여 달성될 수 있는 달성가능한 용량 및 밀도를 위해 중요하다. 고밀도는 한 위치에 더 많은 홀로그램을 멀티플렉싱하고 이들 스택을 가능한 한 가까이에 위치시킴으로써 달성된다. 그러나, 상기한 바와 같이, 스택의 밀한 간격은 제한된다.
또한 빔의 발산은 스택간의 최소거리를 제한할 수 있다. 빔 전파의 방향으로 발산하는 콘 형태의 에지를 각도로서 표현될 수 있는, 발산양은 신호빔이 투사되는 렌즈의 치수개구(NA;numerical aperture)에 좌우된다. 통상적으로 저장 시스템을 위해 사용되는 고 NA 시스템을 위해, 매체(8)과 같은 홀로그래픽 매체의 신호빔 발 산의 양은 비교적 두꺼운 매체에 비해 상당히 중요하다. 또한, 한 장소에 멀티플렉싱될 수 있는 홀로그램의 수는 매체의 두께에 의해 결정된다. 더 많은 홀로그램은 브래그 선택도 및 동적 범위의 증가에 기인하여 두꺼운 매체에 저장될 수 있다. 불행히도, 매체가 더욱 두꺼우면 공간 스택 사이즈는 증대된 빔 발산에 기인하여 증가한다. 따라서 성취가능한 밀도/용량은 일정한 두께로 포화된다. 따라서, 밀도는 포화 두께에 도달하면 재료 두께를 증대시킴으로써 상당히 증대될 수 있다.
밀도 증대는 홀로그램을 오버래핑시킴으로서도 가능하다. 각도 멀티플렉싱에 의한 이것에 대한 예는, 본 명세서에 참조문헌으로 통합된, "Spatioangular Multiplexed Storage of 750 Holograms in an FeLiNbO3 Crystal", Optics Letters, Vol. 18, No.11 pp. 912-914,1993에 개시되어 있다. 이 개념으로, 부분적인 오버래핑 홀로그램 스택은 각각의 스택내에 각도 멀티플렉싱으로 기록된다. 각각의 스택은 고유한 각도 셋트를 갖고 그러므로 스택이 부분적으로 오버래핑한다해도, 홀로그램은 용이하게 분리될 수 있다. 이것은 스택의 밀도를 증대시키지만 더욱 많은 수의 홀로그램이, 스택의 오버래핑의 밀도 이득을 상당히 감소시키는, 스택에 저장될 수 있다. 실제적으로 이 방법은 달성가능한 밀도가 증가하는 경우엔 매우 작은 결과로 된다. 홀로그램을 멀티플렉싱하는 경우, 홀로그래픽 매체의 동적범위는 제한 인자가 될 수 있다.(재료 동적 범위 또는 M#는 다수의 홀로그램이 재료의 주어진 위치에 멀티플렉싱될 수 있는 법을 결정한다.). 이와같이, 각도 멀티플렉싱된 홀로그램의 감소된 가능한 수는 수용가능한 데 이는 주어진 전체 밀도에 대한 가능한 동적범위에 대한 요구를 감소시키기 때문이다. 이것은 더 많은 홀로그 램이 동일 볼륨(즉, 각도 멀티플렉싱된)에 멀티플렉싱됨에 따라 홀로그램의 회절 효율은 멀티플렉싱된 홀로그램 제곱 수로 나눔으로써 재료 동적범위(M#)에 종속하는 정도를 저하시키기 때문이다.
이제 더욱 양호한 재료가 개발되었고, 달성가능한 밀도를 실제적으로 증대시키는 방법이 요구된다.
본 발명은 본 명세서에서 폴리토픽 멀티플렉싱으로서 참조된 새로운 홀로그래픽 기록 기술을 설명한다. 이 멀티플렉싱 기술은 홀로그램이 홀로그램의 이웃 스택간의 부분적 공간 오버랩으로 공간적으로 멀티플렉싱될 수 있어야 한다. 각각의 개별 스택은 각도, 파장, 위상 코드, 페리스트로픽, 상관관계 또는 프랙탈 매체 멀티플렉싱과 같은 대안 멀티플렉싱 체계의 모든 이점을 취할 수 있다. 홀로그램에 대한 데이터 빔 기록의 빔 웨이스트와 동일한 양은 홀로그램의 개별 스택을 분리시킨다. 재구성시, 데이터 및 그 이웃들은 동시에 판독될 수 있지만, 애퍼어처(필터)는 판독된 이웃들이 카메라 플레인이 되지 않게하고 그렇게하여 필터링되도록 재구성된 데이터의 빔 웨이스트에 위치된다. 대안으로, 이들 원치않는 재구성은 제한된 각도 통과대역을 갖는 각도 필터로 필터링될 수 있다.
특히, 본 발명에 따라 홀로그램의 형성 및 재생방법에서 제1 홀로그램은 제1 기준 빔과 제1 신호 빔을 이용하여 홀로그래픽 매체에 제1 홀로그램을 생성하고, 제1 신호 빔은 웨이스트를 갖는다. 제2 홀로그램은 제1 기준 빔과 동일한 제2 기 준 빔 및 제2 신호 빔을 이용하여 생성되고, 제2 신호 빔도 웨이스트를 갖는다. 제2 홀로그램의 적어도 일부분은 제1 홀로그램과 공간적으로 오버래핑된다. 그러나, 제1 홀로그램은 제1 신호 빔의 웨이스트의 어떠한 부분도 제2 신호 빔의 웨이스트의 임의의 부분과 동일 위치에서 발생되지 않도록 제2 홀로그램과 공간적으로 분리된다. 제1 홀로그램은 출력 빔의 제1 부분에 재생되고 적어도 제2 홀로그램은 출력 빔의 제2 부분에 재생된다. 출력빔은 제1 홀로그램의 판독치만을 포함하기 위해 필터링된다.
본 발명에 따라 홀로그래픽 매체에 저장된 홀로그램의 밀도를 증가시키는 방법이 도 2에 나타나 있다. 도 2는 복수의 홀로그램이 복수의 신호 빔(110)에 의해 발생되는 홀로그래픽 매체(108)를 도시한다. 복수의 신호 빔(110)의 각각은 유입 수렴 콘, 및 유출 발산 콘 및 빔 웨이스트를 포함한다. 상세히는, 제1 신호 빔(110a)은 제1 유입 수렴 콘(112a), 및 제1 유출 발산 콘(114a) 및 빔 웨이스트(116a)를 포함한다. 본원에 기재한 빔의 "웨이스트"는 푸리에 변환 평면 또는 이미지 평면상의 빔을 나타낸다. 도 2에서, 빔 웨이스트(116a)는 푸리에 변환 평면 또는 이미지 평면에 있을 수 있다. 도 2는 또한 제1 기준 빔(120a) 및 제2 기준 빔(120b)을 도시한다. 종래기술에서 알 수 있는 바와 같이, 신호 빔(110a) 및 기준 빔(120a)은 제1 홀로그램을 발생할 수 있다. 제1 신호 빔(110a)과 공간적으로 일치할 수 있고 제1 신호 빔(110a)에 대한 상이한 정보를 포함하는 제1 추가 신호 빔은, 종래기술에서 알 수 있는 바와 같이, 수렴 콘(112a)과 공간적으로 일치하는 매체(108)내의 제1 스택 위치에서 제1 홀로그램과 멀티플렉싱되거나 아니면 각도 멀티플렉싱되는 제1 추가의 홀로그램을 발생할 수 있다. 종래기술에서 알 수 있는 바와 같이, 또다른 추가 홀로그램은 상기 제1 스택 위치에서 함께 각도 멀티플렉싱될 수 있다. 단일 스택에 함께 멀티플렉싱된 홀로그램은 예를들어, 파장, 위상 코드, 페리스트로픽, 상관관계 멀티플렉싱을 포함하는 각도 멀티플렉싱 이외의 임의의 방법으로 멀티플렉싱될 수 있음을 알 수 있다.
제1 신호 빔(110a)과 공간적으로 일치하지 않는 제2 신호 빔(110b)은 매체(108)내의 제2 신호 빔의 제2 수렴 콘(112b)과 동일위치에 있는 제2 스택 위치에 제2 홀로그램을 발생할 수 있다. 추가의 제2 홀로그램은 제2 신호 빔(110b)과 공간적으로 일치하지만, 상이한 정보를 운반하는 추가의 제2 신호 빔을 이용하여 제2 스택 위치에서 제2 홀로그램과 각도 멀티플렉싱, 그렇지않으면 기타 멀티플렉싱될 수 있다.
제2 신호 빔(110b)은 제2 유입 수렴 콘(112b), 및 제2 유출 발산 콘(114b) 및 제2 빔 웨이스트(116b)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 신호 빔(110b)은 제2 유입 수렴 콘(112b)이 매체(108)내의 제1 신호 빔(110a)의 제1 수렴 콘(112a)과 부분적으로 공간적으로 오버래핑하도록 지향된다. 그와같이, 출력빔에 제1 홀로그램을 재생하는 경우, 제2 홀로그램으로부터의 정보(및 다른 신호 빔(110)에 의해 생성된 잠재적인 기타 홀로그램)은 판독 출력 빔이 매체(108)를 통과한 후 출력 빔에 포함된다. 그러므로, 하기에 설명되는 바와 같이, 출력 빔의 경로에 있고 매체(108)에 인접한 필터 블록(130)은 출력빔에 포함될 수 있는 제2, 및 잠재적인 기타 홀로그램으로부터의 정보를 필터링하는 데에 사용된다.
출력빔에 대한 이러한 필터링은 제2 수렴 콘(112b)이 부분적으로 제1 수렴 콘(112a)과 오버래핑하도록 지향되는 한편, 제2 신호 빔(110b)도 제2 빔 웨이스트(116b)이 제1 빔 웨이스트(116a)와 공간적으로 오버래핑하지 않도록 지향되기 때문에 가능하다. 따라서, 필터블록(130)은 재생되길 원하는 홀로그램을 발생시킨 신호의 웨이스트의 위치에 위치되는 것이 바람직하다. 필터블록(130)은 출력빔의 일부가 제1 홀로그램으로부터의 정보를 포함할 수 있게하고 또한 실질적으로 감쇠되지 않은 것을 통과시키도록 상기 위치에서 웨이스트를 갖는 한편, 소망 홀로그램을 발생시키는 신호 빔을 오버래핑한 신호 빔에 의해 발생된 홀로그램의 판독을 차단하도록 설계된다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 홀로그래픽 시스템(200)을 예시하는 도이다. 홀로그래픽 시스템(200)은 홀로그래픽 매체(208)의 홀로그램을 발생 및 판독하기 위한 것이다. 홀로그래픽 시스템(200)은 매체(208)에 기록될 홀로그램을 위한 데이터를 제공하기 위한 반사성 공간 광 변조기(SLM;235)를 포함한다. SLM은 당업자에 잘 알려져 있다. SLM(235)에 인접하여 빔 스플리터(240)가 있고, 이것은 2 엘리먼트로 이루어 진, 도 3의 실시예에서, 제1 푸리에 변환(FT) 렌즈(242)를 통하여 그리고 SLM(235)상에, 부분적 반사 미러(240a)를 벗어나도록 입사 신호 빔(250)을 지향시킨다. 홀로그래픽 시스템(200)은 또한 재생된 홀로그램을 검출기(246)에 포커싱하기 위한 제2 FT 렌즈(244)를 포함한다. FT 렌즈(244)는 준-FT 렌즈인 것으로 고려된다. 매체(208)는 홀로그램을 저장할 수 있는 임의의 매체일 수 있지만, Longmont, Co의 Inphase 기술의 상표명인 Tapestry라는 매체를 포함한다. 이러한 매체는 본 명세서에 참조문헌으로 통합된, "Optical Article and Process for Forming Article"인 미국특허 제 6,482,551호에 개시된 포토폴리머를 포함한다.
FT 렌즈(242)는 기준 빔(220)과 함께, 그 내부에 복수의 홀로그램을 발생시키기 위해 매체(208)를 통하여 입사 신호 빔을 지향시킨다. 상기한 바와 같이, 복수의 홀로그램은 매체(208)의 단일 위치에 공지된 방식으로 멀티플렉싱될 수 있다. 매체(208)의 제1 위치에 적어도 제1 홀로그램을 발생시킨 후, 도 3에 표현된 수렴 콘(212a), 매체(208) 및, SLM(235), 빔 스플리터(240) 및 ST렌즈(242)의 조합은 도 3에 수렴 콘(212b 212c)에 의해 표현된 매체(208)의 위치에 있지않은, 추가 홀로그램을 발생시키기 위해 공지된 방법으로 서로에 대해 시프팅될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 수렴 콘(212a,212b 212c)에 있는 홀로그램은 서로 오버래핑한다. 이와같이, 멀티플렉싱 홀로그램의 그룹 또는 스택은 매체(208)에 라인에 기록된다. 상기한 바와 같이, 수렴 콘(212a,212b 212c)에 홀로그램을 발생시키는 입사 빔의 웨이스트는 공간적으로 오버래핑하지 않는다.
수렴 콘(212b 및 212c)에서 발생된 홀로그램은 수렴 콘(212a)에 홀로그램을 발생시키기 위해 동일한 기준 빔을 이용하여 발생될 수 있음을 알아야 한다. 본 원에 사용된 "동일" 기준 빔은 비교 기준 빔으로서 그렇지않으면 공간 또는 시간으로 이동될 수 있는, 예를들어 입사각, 위상 및 파장과 같은 실질적으로 동일한 특서을 갖는 기준 빔을 의미한다. 이와같이 동일 기준 빔은 상이한 시간 및 상이한 위치에 두 개의 상이한 신호 빔으로 홀로그램을 발생시킬 수 있다. 수렴 콘(212a) 에 각도 멀티플렉싱된 복수의 홀로그램이 있다면, 수렴 콘(212b 및 212c)에서 발생된 홀로그램은 수렴 콘(212b 및 212c)에서 발생된 홀로그램이 동일한 멀티플렉싱 각도, 위상, 파장, 파면의 수렴 콘(212a)에서의 홀로그램과 오버래핑하는 경우에도 수렴 콘(212a)에서 발생됨에 따라, 실질적으로 동일한 멀티플렉싱 각도, 위상, 파장, 파면을 갖는 기준 빔을 이용하여 발생될 수 있다.
도 3은 수렴 콘(212a)에서 매체(208)에 발생된 홀로그램의 판독을 나타낸다. 기준 빔(220)과 동일하고 기준 빔(220)과 공간적으로 일치하는 판독 빔은 수렴 콘(208)에서 홀로그램을 재생시키는 데에 사용될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 홀로그램은 수렴 콘(212a)에서의 홀로그램과 오버래핑하게되고, 수렴 콘(212a)에 홀로그램을 생성한동일 기준 빔을 사용하여 수렴 콘(212b 및 212c)에서 발생되기 때문에, 수렴 콘(212b 및 212c)에서의 홀로그램은 기준 빔(220)과 동일하고 기준 빔(220)과 공간적으로 일치하는 판독 빔으로 재생되어진다.
수렴 콘(212b 및 212c)에서의 빔이 검출기(246)에 의해 검출되는 것을 방지하기 위해, 필터블록(230)은 수렴 콘(212b 및 212c)에서의 홀로그램으로부터 발생된 판독치를 필터링시키는 데에 사용된다. 상기한 바와 같이, 수렴 콘(212a, 212b 및 212c)에서 홀로그램을 발생시키는 신호 빔은 빔 웨이스트와 오버래핑하지 않는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 빔 웨이스트는 매체(208) 외부에 위치된다. 이와같이, 필터블록(230)은 출력빔(211)의 일부분(215)이 제2 FT 렌즈(244)를 통과하고 검출기(246) 내로 갈 수 있게하기 위해 수렴 콘(212a)에서 홀로그램의 판독치를 운반하는 한편 출력빔의 일부분이 수렴 콘(212a, 212b 및 212c)에서 홀로그램의 판 독치를 운반하는 것을 봉쇄한다.
도 4는 그러한 필터링을 수행하는 데에 사용될 수 있는 필터블록(230)을 예시한다. 필터블록(230)은 바람직하게 4-측부 트런케이팅된 피라미드 형태의 중고된 영역(234)을 갖는 불투명 블록(232)을 포함한다. 영역(234)은 불투명 블록(232)의 상부면에 제1 정방형 애퍼어처(234)와 불투명 블록(232)의 하부면에 제2 정방형 애퍼어처(238)를 포함한다. 바람직하게, 필터블록(230)은 상부 애퍼어처(234)가 매체(208)에 최근접하고 출력 빔부(215)의 전파방향에 거의 수직이도록 위치된다. 수렴 콘(212a)에 저장된 홀로그램을 재생시키기 위해, 필터블록(230)은 수렴 콘(212a)에서의 홀로그램의 판독치를 운반하는 출력 빔의 일부분(215)의 웨이스트가 애퍼어처(234)를 통과하고 수렴 콘(212b 및 212c)에서 홀로그램을 재생하는 출력 빔의 이룹분의 웨이스트가 필터 블록(230)에 의해 봉쇄되도록 위치된다. 임의의 필터가 빔 웨이스트의 사이즈를 제한하도록 제작될 수 있다. 필터가 릴레이 시스템에 이있으면, 블록의 구성은 필터 블록이 매체로부터 더욱 멀리 위치되고 이에따라 기준 빔과 매체와의 물리적 간섭을 감소시키기 때문에 덜 중요하다.
도 3에 도시된 예에서, 2 FT 렌즈는 4F 이미징 시스템 배열로 알려진 것이다. 시스템(200)은 검출기(246)와 FT 렌즈(244)간의 추가 4F 시스템에 의해 릴레이될 수 있다. 필터(230)는 상기 4F 시스템의 푸리에 평면에 위치될 수 있다. 이것은 빔 웨이스트가 매체의 내부에 위치될 수 있게 하고 원치않는 홀로그램 판독 및 스택 오버랩의 필터링을 달성할 수 있게 한다. 이 시스템(200')이 도 3a에 도시되어 있다. 시스템(200')은 SLM(235'),, 빔 스플리터(240'), 제1 FT 렌즈(242'), 매체(208'), 제2 FT 렌즈(244') 및 검출기(246')를 포함하고, 이들 각각은 상기에서 시스템(200)에 대해 설명되었다. 시스템(200')은 또한 제2 FT 렌즈(244')와 검출기(246')사이에 제3 FT 렌즈(260')와 제4 FT 렌즈(262')를 포함하는 추가의 4F 렌즈 시스템을 포함한다. 또한, 필터블록은 제2 FT 렌즈(244')와 검출기(208')사이에 위치되지 않는다. 그보단, 필터블록(230')은 제3 FT 렌즈(260')와 제4 FT 렌즈(262') 사이에 위치된다. FT 렌즈(242', 244', 260' 및 262')는 준-FT 렌즈일 수 있다.
시스템(200')은 시스템(200)에 대해 상기한 바와 같이 매체(208')내의 멀티플렉싱되고 오버래핑된 홀로그램을 기록한다. 도 3a는 매체(208')로부터의 홀로그램의 판독을 예시한다. 판독되어야 할 홀로그램을 발생시키는 데에 사용되었던 기준 빔과 동일한, 판독 빔(220')은 소망하는 홀로그램의 판독치를 포함하는 부분(215')을 포함하는 출력빔(211')을 발생시키는 데에 사용된다. 매체(208')를 통과한 후 출력 빔은 제2 FT 렌즈(244')와 제3 FT 렌즈(260')를 통과하고, 이것은 출력빔부(215')를 제4 FT 렌즈(262')에 도달하기 전에 제2 빔 웨이스트(216b)에 포커싱한다. 시스템(200')에서, 홀로그래픽 매체(208')는 시스템(200')의 객체 빔의 푸리에 변환 위치에 위치된다.
상기한 바와 같이, 판독 빔(220')과 동일한 기준 빔은 출력빔부(215')의 홀로그램 판독과 오버래핑하는 홀로그램을 생성하는 데에 사용되었다. 따라서, 이들 추가 홀로그램의 판독(도시되지 않음)도 판독빔(220')에 의해 발생된 출력빔(211)에 포함될 수 있다. 상기한 바와 같이, 매체(208')는 적어도 신호 빔(210)의 빔 웨이스트(216b)의 직경과 동일한 거리만큼 시프팅되기 때문에, 추가 홀로그램의 판독을 함유하는 출력빔(211)의 일부분의 빔 웨이스트는 출력 빔(211)의 우분(215')의 제2 빔 웨이스트(216b)와 오버래핑하지 않는다. 따라서, 필터 블록(230')은 제2 빔 웨이스트(216b)에서의 부분(215') 이외의 출력빔(511)의 부분의 투과를 차단하도록 위치된다. 이러한 방식으로, 출력 빔(211)의 부분(215')만이 제4 FT 렌즈(262')와 검출기(246')에 전달된다. 렌즈(244 및 260)에 의해 인에이블된 시스템(200)에 확대가 있으면 매체를 이동시키기 위한 거리는 빔 웨이스트(216b)의 확대된 거리이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 매체(208')의 외부에 있는 출력빔부(215')의 제2 빔 웨이스트(216b')를 발생시키기 위해 FT 렌즈(260' 및 262')를 포함하는 제2의 4F 렌즈 시스템을 사용하여, 제1 빔 웨이스트(216a')는 매체(208')의 내부에 위치될 수 있다. 매체의 내부에 빔 웨이스트를 갖는 것은 재료 동적범위에 대한 최량의 사용이라는 이점을 갖는다. 또한, 도 9 및 10에 대해 도시된 바와 같이, 4F 릴레이 시스템은 빔 스플리터(240')와 제1 FT 렌즈(242') 사이에 위치될 수 있다. 필터블록(230')과 같은 필터블록은 제1 FT 렌즈(242') 전에 발생된 빔 웨이스트에 위치될 수 있고 이에따라 신호 대역폭을 증대시키고 발생된 홀로그램의 사이즈를 감소시킨다. 이것은 SLM(235')의 감소된 고차 반사와 홀로그래픽 매체의 스택의 사이즈를 감소시킨다. 투과성 SLM이 사용될 수 있고 당업계에 공지되어 있다. 애퍼어처를 릴레이시키거나 이미지화하기 위한 기타 렌즈 배열 또는 SLM 이미지도 가능하다.
또한, 애퍼어처(234)는 수렴 콘(212a)에서 통과할 홀로그램을 재생시키기 위해 충분한 정보가 될 수 있는 크기로 되어야 한다. 이를 달성하기 위해, 애퍼어처(234)의 측부의 길이는 다음과 같이 주어질 수 있다.
L = (γ)(초점 길이)/픽셀 직경
여기서, "L"은 애퍼어처(234)의 측부의 길이이고, "γ"는 출력빔부(215)의 파장이고, "초점길이"는 홀로그램을 발생시키는 데에 사용된 FT 렌즈(242)의 초점길이이고, "픽셀 직경"은 SLM(235)의 단일 픽셀의 직경이다. 나이퀴스트 사이즈 또는 나이퀴스트 애퍼어처로 참조된, 상기 계산된 L은 픽셀의 정보를 전달하는 데에는 충분하지만 에러율을 제한하도록 충분한 크기이다. 나이퀴스트 사이즈(L)는나이퀴스트 사이즈 보다 크거나 작은 사이즈가 사용될 수 있을지라도 애퍼어처(234)에 대해 바람직하다. 예를들어, 제한없이, 1/2L 또는 2L인 애퍼어처 치수가 사용될 수 있다. 필터블록(230)이 정방형 애퍼어처(234 및 238)를 포함한다 해도, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 필터블록내의 애퍼어처는 임의의 형태의 애퍼어처를 가질 수 있다. 상기한 식에 의해 주어지지 않고 재생되는 홀로그램에 대해 다소의 정보를 산출하는 애퍼어처 사이즈를 사용하는 것도 고려된다. 애퍼어처 또는 필터의 통과대역이 작을 수록, 신호 대 잡음비가 신호의 필터링 및 합리적인 에러 보정으로 복구가능한 한계치 아래로 강하할 때 까지 더 많은 밀도 이득이 달성된다. 바람직하게, 빔 웨이스트(216a)와 같은 빔 웨이스트의 평균 직경은, 및 애퍼어처(234)의 평균측은 0.5mm 내지 2mm 정도이고, 이보다 크거나 작을 수 있다.
상기한 바와 같이, 필터는 광학 시스템일 수 있지만 필터는 매체의 일부로서 제작될 수 있다. 도 4b는 본 발명의 방법 및 장치에 사용을 위한 필터를 포함하는 홀로그래픽 매체(270)의 예를 도시한다. 홀로그래픽 매체(270)는 당업계에 이해되는 바와 같이 홀로그래픽 매체의 장방형 스트립이다. 그러나, 매체(270)는 복수의 정방형 애퍼어처(272)를 갖는 불투명 최상부면(274)을 포함한다. 매체(270)는 애퍼어처(272)내에서 연속적이지만, 불투명 최상부면(274)은 매체(270)의 불투명 최상부면(274)에 투사된 빔이 애퍼어처(272)를 통하여 매체(270)로 통과하도록 애퍼어처(272) 내부에 인터럽트된다. 따라서, 매체(270)가 시스템(200)의 필터블록(230) 및 매체(208) 대신에 사용될 수 있다. 매체(270)를 이용하여 시스템(200)의 홀로그램의 밀도를 최대화하기 위해, 애퍼어처(272)는 FT 렌즈(244)에 최근사한 매체의 측부상에 위치되어지게 되고 빔 웨이스트는 애퍼어처(272)를 포함하는 매체(270)의 페이스에 위치되어진다. 매체(274)내의 복수의 애퍼어처는 홀로그램의 스택이 매체(270)의 복수의 위치에 멀티플렉싱되어질 수 있게 한다.
하기에 설명되는 바와 같이, 각도 필터는 필터블록(230)과 같은 필터블록 또는 매체(270) 대신에 본 발명의 방법 및 장치에 사용될 수 있는 것이 고려된다.
바람직하게, 매체(208 또는 208')가 그 내부에 추가 홀로그램을 기록하기 위해 시프트되는 경우, 빔 웨이스트(210)의 직경과 거의 동일한 거리만큼 시프트되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 매체(208 또는 208')에 기록된 홀로그램의 밀도는 비교적 높을 수 있다. 또한 매체(208 또는 208') 내부의 신호 빔(210)의 가장 큰 직경 보단, 단지 빔 웨이스트의 직경만큼 매체(208 또는 208')를 시프트시키 는 것이 필요하므로, 매체(208 또는 208')는 비교적 많은 수의 홀로그램을 기록할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 동일한 기준 빔에 의해 발생된 홀로그램을 수용할 수 있고 신호 빔 웨이스트와 일치하는 포인트를 제외한 임의의 포인트에서 오버래핑할 수 있으므로, 신호 빔의 발산량은 관련이 덜하다. 이것은 적어도 두 추가 이점을 제공한다. 첫째, 비교적 높은 수치개구 렌즈가 시스템(200)에 의해 매체(208)에 기록될 수 있는 홀로그램의 밀도를 감소시킴이 없이 신호 빔을 발생시키는 데에 사용될 수 있다. 이것은 높은 수치개구 렌즈의 증대된 빔 발산이 매체(208)에 기록될 수 있는 홀로그램의 밀도에 대한 기하학적 제한에 어떠한 영향도 미치지 않기 때문이다. 다른 이점은 비교적 큰 두께가 매체에 기록된 홀로그램의 밀도를 감소시키지 않은 채 사용될 수 있는 데 이는 상기한 바와 같이 동일 기준 빔을 이용하여 홀로그램을 발생시키는 신호 빔의 임의의 부분의 오버래핑이 홀로그램의 판독에 영향을 미치지 않기 때문이다. 따라서, 비교적 큰 두께 매체의 에지 가까이에 신호 빔의 수렴 콘 또는 발산 콘의 오버래핑은 수용될 수 있다.
시스템(200)에 대해 설명된 방법은 렌즈와 같이 기능하는 홀로그래픽 광학 엘리먼트(HOE's)를 사용하여 시스템에 사용될 수 있음이 고려된다. HOE's는 당업자에게 공지되어 있는 데 예를들어, 미국특허 제 5,661,577호인 "Incoherent/Coherent Double Angularly Multiplexed Volume Holographic Optical Elements"에 개시되어 있다.
도 5는 본 발명의 방법을 수행하기 위해 본 발명에 따라 홀로그래픽 시스템(300)의 대안 실시예이다. 홀로그래픽 시스템(300)은 위상 콘주게이트 판독 또는 재구성으로 칭해지는 것으로 사용을 위해 셋업된다. 위상 콘주게이트 판독은, 예를들어, Robert Fisher에 의한 "Optical Phase Conjugation", Academic Press, 1993, ISBN 0-12-257740-X에 개시되어 있다. 위상 콘주게이트 판독은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된, G.W. Burr 및 I. Leyva의 "Multiplexed Phase-Conjugate Holographic Data Storage with a Buffer Hologram", Optics Letters, 25(7), 499-501(2000)에 개시되어 있다. 시스템(300)은 홀로그램에 저장되어야 할 데이터로 입사 신호 빔을 인코딩하기 위한 반사성 SLM, 및 신호 빔(310)을 발생시키기 위해 SLM(355) 내부로 및 FT 렌즈(342)를 통해 입사 빔(350)을 지향시키기 위한 빔 스플리터(340)를 포함한다. 신호 빔(310)은 홀로그래픽 시스템(200)에 대해 상기한 것과 마찬가지 방식으로 홀로그래픽 매체(308)에 홀로그램을 생성한다. 시스템(300)은 또한 하기에 설명되는 바와 같이, 홀로그램의 재생 동안 사용되는 검출기(346)를 포함한다.
시스템(200)과 상이하게, FT 렌즈(342)는 그 대향측 보단 FT 렌즈(342)와 동일 측상에 빔 웨이스트(316)를 발생시키기 위해 포커싱된다. 이 방식으로, 기준 빔(320a)과 함께, 신호 빔(310)의 발산 콘(314)은 당업계에서 알 수 있는 바와 같이, 매체(308)에 홀로그램을 형성한다. 시스템(300)은 또한 FT 렌즈(342)와 매체(308)의 동일 측상에 위치되고 홀로그램의 판독 동안 사용되는 필터블록(330)을 포함한다. 필터블록(230)과 마찬가지로, 필터블록(330)은 신호 빔(310)의 웨이스트(316)가 관통할 수 있도록하는 데에 충분히 큰 애퍼어처(334)를 포함한다. 시 스템(200)에 대해 상기한 바와 같이, 복수의 홀로그램이 매체(108)내의 동일 위치에 멀티플렉싱(예로서, 각도, 위상, 파장)될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 동일 기준 빔을 사용하여 생성된 복수의 홀로그램이 그 발산 콘이 오버래핑하지 않는 신호 빔(도 5에 도시되지 않은)을 사용하여 홀로그래픽 재료(308)에 발생될 수 있다.
도 6은 시스템(300)의 홀로그램의 위상 콘주게이트 판독을 도시한다. 홀로그램을 판독하기 위해, 위상 콘주게이트 판독 빔(321a)은 매체(308) 내부에 지향된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 위상 콘주게이트 판독 빔은 홀로그램을 생성하는 데에 사용된 기준 빔과 실질적으로 동일하거나 그렇지않으면, 홀로그램을 생성하는 데에 사용된 기준 빔의 방향과 직경방향으로 대향한 방향으로 주행하는 판독빔을 지시한다. 따라서, 판독빔(321a)은 기준 빔(320a)과 직경방향으로 대향한 방향으로 주행하거나 아니면 기준 빔(320a)과 동일한 방향으로 주행한다. 이것은 신호 빔(310)과 실질적으로 대향한 경로를 따라 주행하는 제1 부분(315a)을 갖는 출력빔(311)을 발생시킨다. 상기한 바와 같이, 기준 빔(320a)과 동일한 기준 빔으로 발생된 기타 홀로그램은 신호 빔(310)에 의해 생성된 홀로그램과 오버래핑한다. 따라서, 이들 기타 홀로그램은 재생 빔(320b)에 의해 재생될 수 있다. 이러한 재생의 한 예가 출력 빔(311)의 제2 부분(315b)에 포함된 바와 같이 도 6에 도시되어 있다.
신호 빔(310)에 의해 생성된 홀로그램의 재생을 포함하는 출력빔(311)의 부분(315a)만이 검출기(346)에 도달하도록 출력빔(311)을 필터링시키기 위해, 필터 블록(330)은 출력빔(311)에 위치된다. 특히, 필터 블록(330)의 애퍼어처(334)는 웨이스트(317a)가 애퍼어처(334)를 통할 수 있도록 하기 위해 출력빔(311)의 제1 부분(315a)의 웨이스트(317a)에 위치된다. 상기한 바와 같이, 신호 빔(310) 및 기준 빔(320a)에 의해 발생된 홀로그램과 오버래핑하는 홀로그램을 발생시키기 위해 사용된 신호 빔의 웨이스트는 신호 빔(310)의 웨이스트(316)와 오버래핑하지 않는다. 따라서, 출력빔(311)의 제2 부분(315b)도 기준 빔(320b)에에 의해 발생된 경우, 필터블록(330)은 그 웨이스트(317b)에서 출력 빔 제2 부분(315b)을 필터링시키기 위해 위치된다. 이 방식으로, 신호 빔(310)에 의해 발생된 홀로그램으로부터의 정보만이 FT 렌즈(342)를 통해 빔 스플리터(340)와 검출기(346)에 전송된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법 및 장치는 비교적 높은 수치 애퍼어처 렌즈의 이용을 촉진시킨다. 그러나, 비교적 높은 품질(예를들어 비교적 낮은 수차 및 결점을 갖는)의 비교적 높은 수치 애퍼어처 렌즈는 제조에 비교적 고비용이 든다. 이것은 홀로그램이 발생된 경우 렌즈에 의해 신호 빔에 위치된 수차 및 왜곡이 그것이 검출되어야 할 렌즈를 통해 대향방향으로 통과함에 따라 재구성된 객체 빔으로부터 렌즈에 의해 제거되기 때문이다. 따라서, 시스템(300)과 같은 위상 콘주게이트 판독 시스템은 비교적 효과적인 비용으로 비교적 고품질의 이미지를 발생시킨다. 또한, 원치않는 재구성을 필터링하는 것에 더하여 필터 블록(330)은 바람직한, 홀로그램의 사이즈를 감소시키기 위해 기록 이전에 신호를 대역-제한하기 위해 본래의 신호 빔(310)을 필터링한다.
본 발명에 따른 방법 및 장치는 판독에 렌즈를 사용하지 않는 이미징 시스템을 사용하여 구현될수 있다. 이러한 시스템은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된, Hans Coufal에 의해 편집된 Holographic Data Storage, Springer-Verlag, 2000, pp.29-30에 개시되어 있다. 도 7은 시스템(400)에 의해 홀로그램의 재생에 사용되는 검출기를 포함하는 전송 SLM(435)를 통하여 입사빔(450)을 포커싱하기 위한 포커싱 렌즈(432)를 포함하는 홀로그래픽 시스템(400)을 예시한다. 전송 SLM(435)은 또한 당업계에 공지된 검출기를 포함한다.
투과 SLM(435)은 홀로그래픽 매체(408)의 홀로그램에 기록되어야 할 데이터로 입사빔(450)을 인코딩한다. 포커싱 렌즈(432)는 SLM(435)과 동일한 매체(408)의 측붕에 및 매체(408)의 외부에 빔 웨이스트(416)를 형성하기 위해 신호 빔을 포커싱한다. 기준 빔(420a)은 매체(408)에 홀로그램을 생성하기 위해 신호 빔(410)의 발산 콘(414)을 갖춘 매체(408)에 존재한다. 시스템(400)은 홀로그램을 기록하는 경우 신호 빔(410)이 필터블록(430)을 통과할 수 있도록 하기 위해 빔 웨이스트(416)의 위치에서 애퍼어처(434)를 갖는 필터블록(430)을 포함한다. 시스템(200 및 300)에 대해 설명한 바와 같이, 복수의 홀로그램은 신호 빔(410)이 홀로그램을 생성하는 바와 매체(408)내의 동일 위치에 멀티플렉싱될 수 있다. 또한 시스템(200 및 300)에 대해 설명한 바와 같이, 매체(408)는 신호 빔(410)에 의해 생성된 홀로그램과 오버래핑하게 되고 기준 빔(420a)과 동일한 기준 빔을 사용하는 매체(408)내의 추가 홀로그램을 발생시키기 위해 적어도 신호 빔(410)의 빔 웨이스트(416)의 직경과 동일한 양만큼 시프트될 수 있다.
도 8은 홀로그래픽 시스템(400)에서의 홀로그램의 판독을 예시한다. 상기한 시스템(300)과 마찬가지로, 시스템(400)은 매체(408)로부터 홀로그램을 재구성하기 위해 위상 콘주게이트 판독 빔(421a)을 사용한다. 판독 빔(421a)은 신호 빔(410)에 의해 기록된 홀로그램의 재생만을 운송하는 제1 부분(415)을 포함하는 출력 빔(411)을 발생시킨다. 이러한 방법으로, 출력 빔(411)의 제1 부분(415)은 블록필터(430)를 통과할 수 있다. 상기한 시스템(200, 300)에서와 같이, 기준 빔(420a)을 사용하여 매체(408)에 기록된 추가 홀로그램으로부터 정보를 운송하고 신호 빔(410)으로부터 생성된 홀로그램과 오버래핑하는 출력 빔(411)의 추가 부분(도 8에 도시되지 않음)은 위상 콘주게이트 판독 빔(421a)에 의해서도 발생될 수 있다. 그러나, 매체(408)는 신호 빔(410)의 적어도 빔 웨이스트(416)의 직경과 동일한 양만큼 시프트되기 때문에, 필터블록(430)은 출력 빔(411)의 추가부분이 SLM(435)의 추가부분에 도달하는 것을 차단한다.
매체(408)에 홀로그램을 발생시키는 경우 SLM(435)과 매체(108)간에 어떠한 렌즈도 사용되지 않으므로, 매체(408)로부터 홀로그램을 재생하는 경우 어떠한 렌즈도 필요치 않다. 이것은 시스템(400)과 같은 홀로그래픽 시스템의 비용 및 사이즈를 감소시킨다.
상기한 시스템(300 및 400)은 각각 홀로그래픽 매체의 외부에 웨이스트를 갖는 신호 빔을 사용하여 홀로그램을 생성시킨다. 도 3a에 대해 설명한 바와 같이, 홀로그램이 홀로그래픽 매체내에 웨이스트를 갖는 신호 빔을 이용하여 생성되는 폴리토픽 멀티플렉싱 시스템을 구현하는 것이 가능하다. 도 9는 본 발명에 따른 홀로그래픽 시스템(500)을 예시하고 홀로그래픽 매체내에 웨이스트를 갖는 신호 빔으 로부터 홀로그램을 발생시키는 홀로그래픽 시스템(500)을 예시한다. 시스템(500)은 신호 빔(510)을 생성하기 위해 입사 빔(550)을 반사성 SLM(535)에 지향시키는 빔 스플리터(540)를 포함한다. 신호 빔(510)은 그후 제1 FT 렌즈(542)를 통해 지향된다. 애퍼어처(534)를 갖는 필터블록(530)은 제1 FT 렌즈(542) 다음에 신호 빔(510)의 경로에 배치된다. 기록 동안 필터블록(530)은 신호 빔(510)의 주파수를 제한하는 통과대역일 수 있고 이렇게하여 신호 빔(510)에 의해 발생된 홀로그램의 사이즈를 감소시킨다. FT 렌즈(542)는 필터블록(530)의 애퍼어처(534)에 제1 웨이스트(516a)에 신호 빔(510)을 포커싱한다. 바람직하게, 애퍼어처(534)는 신호 빔(510)이 거기를 관통하게 할 수 있는 사이즈를 갖는다. 필터블록(530)을 통과한 후, 신호 빔(510)은, 신호 빔(544)을 제2 웨이스트(516b)에 포커싱하며 FT 렌즈이거나 아닐 수 있는 제3 렌즈(544)를 통과하기 전에 다시 출력 신호 빔을 평활하게하는 제2 FT 렌즈(543)를 다시 통과하기 전에 다시 발산한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 신호 빔의 제2 웨이스트는 홀로그래픽 매체의내부에서 발생하고 여기서 신호빔은 홀로그램을 발생시키기 위해 기준 빔(520a)과 간섭한다. 시스템(200,300 및 400)에 대해 설명한 바와 같이, 복수의 홀로그램은 신호 빔(510)이 홀로그램을 발생시킴에 따라 매체(508)내의 동일 위치에서 멀티플렉싱될 수 있다. 또한, 시스템(200,300 및 400)에 대해 설명한 바와 같이, 매체(508)는 기준 빔(520a)으로서 동일 기준 빔을 사용하고 신호 빔(510)에 의해 생성된 홀로그램과 오버래핑하게 되는 매체(508)내의 추가 홀로그램을 발생시키기 위해 신호 빔(510)의 제2 빔 웨이스트(516b)의 직경과 적어도 동일한 양만큼 시프트될 수 있 다.
매체내의 빔 웨이스트로 기록하는 경우 매체내의 강도를 더욱 균등하게 하기 위해 관통하는 빔의 위상을 시프트시키는 위상 마스크 또는 위상 엘리먼트를 사용하는 것이 바람직하다. 이것은 공지되어 있고, 본 명세서에 참조문헌으로 통합된, Hans Coufal의 "Holographic data storage", Springer-Verlag, pp259-269(2000)에 개시되어 있다. 시스템(500)은 위상 엘리먼트(547)가 빔 스플리터(540)와 매체(508) 사이의 신호 빔(510)에, SLM상에 직접, 또는 빔 스플리터(540) 바로 전의 조명 빔(550)에 위치될 수 있는 경우에도 렌즈(543과 544)사이의 위상 엘리먼트(547)을 포함한다. 매체내에 빔을 더욱 균등하게 하기 위해 위상 엘리먼트(547)는 빔 웨이스트(516b)를 더욱 크게 만든다. 이것은 폴리토픽을 포함한 임의의 방법을 이용하여 달성가능한 밀도를 감소시킨다. 그러나, 위상 엘리먼트(547)가 제1 블록(530) 다음에 시스템(500)에 위치된다면, 애퍼어처(540)의 사이즈는 증대될 수 필요가 없다. 이것은 달성가능한 밀도를 증대시킨다는 점에서 유익하다.
도 10은 홀로그래픽 시스템(50)의 홀로그램의 판독을 예시한다. 상기한 시(300 및 400)과 마찬가지로, 시스템(50)은 매체(508)로부터 홀로그램을 재생시키기 위해 위상 콘주게이트 판독빔(512a)을 사용한다. 판독빔(512a)은 신호 빔(510)에 의해서 기록된 판독빔만을 운송하는 제1 부분(515a)을 포함하는 출력 빔(511)을 발생시킨다. 도 10에 도시된 바와 같이, 출력 빔(511)의 제1 부분(515a)은 제3 FT 렌즈(544) 및 제2 FT 렌즈(543)를 통하여, 반대방향으로만, 신호 빔(510)과 동일 경로를 따라 역으로 주행한다. 제2 FT 렌즈(543)는 출력 빔(511)의 제1 부분(515a)이 제2 빔 웨이스트(517b)에 수렴하게 한다. 출력 빔(511)의 제1 부분(515a)은 신호 빔(510)과 동일 경로를 따라 역으로 주행하므로, 제2 웨이스트(516b)는 필터블록(530)의 애퍼어처(534)에, 및 통과하여 발생하게 된다. 출력 빔(511)의 제1 부분(515a)은 그후 제1 FT 렌즈(542)를 통과하여, 빔 스플리터(540)내에 및 검출기(546)로 간다.
시스템(500)에서, SLM 및 검출기는 SLM의 백플레인의 검출기 엘리먼트를 갖춘 집적 디바이스를 사용하여 함께 위치된다. 검출기와 함께 집적된 이러한 SLM 은 당업계에 공지되어 있다. 이것은 비용 및 사이즈가 상당히 감소되는 결과로 된다. 위상 엘리먼트(547)와 같은 위상 엘리먼트를 SLM(535) 또는 SLM/검출기에 통합하는 것이 고려된다.
집적된 SLM/검출기가 시스템(500)에 사용되지 않는다면, 빔스플리터(550)는 편광 빔 스플리터일 수 있다. 이러한 경우, 가변 파플레이트(553)는, 가변 파플레이트(553)가 빔스플리터(550)와 매체(508)의 임의의 곳에 위치될 수 있다해도, 빔스플리터(550)와 제1 FT 렌즈(542) 사이에 위치될 수 있다. 가변 파플레이트(553)를 위한 기타 바람직한 위치는 렌즈(543 및 542)사이의 이미지 평면 근처 또는 블록(530) 다음이다. 판독시 가변 파플레이트(553)는 재구성된 빔이 빔스플리터(550)를 이용하여 최소의 강도 손실로 검출기(546)로 보내지도록 변경된다.
상기한 바와 같이, 추가 홀로그램이 신호 빔(510)에 의해 생성된 홀로그램을 발생시키는 동일 기준 빔(520a)을 이용하여 매체(508)에 발생되었다. 이들 추가 홀로그램은 신호 빔(510)에 의해 생성된 홀로그램과 오버래핑한다. 따라서, 판독빔(521a)은 출력빔(511)에 이들 추가 홀로그램 부분을 재구성하게 된다. 시스템(200,300 및 400)에 대해 상기한 바와 같이, 이들 추가 홀로그램의 판독은 출력 빔으로부터 필터링된다. 특히, 도 10은 신호 빔(510)에 의해 생성된 홀로그램을 발생시킨 동일 기준 빔(520a)에 의해 발생된 추가 홀로그램중의 하나에 대한 판독을 표현하고 신호 빔(510)에 의해 생성된 홀로그램과 오버래핑하는 출력빔(511)의 제2 부분(515b)을 도시한다. 출력빔(511)의 제2 부분(515b)은 매체(508)를 통과하고 제3 FT 렌즈(544) 및 제2 FT 렌즈(543)를 통한다. 제2 FT 렌즈(543)는 제2 부분(515b) 또는 출력빔(511)이 제2 빔 웨이스트(519b)에 수렴하게 한다. 상기한 바와 같이, 매체(508)가 신호 빔(510)의 빔 웨이스트(516b)의 직경과 적어도 동일 길이만큼 시프트되었으므로, 출력빔(511)의 제2 부분(515b)의 제2 빔 웨이스트(519b)는 출력빔(511)의 제1 부분(515a)의 제2 빔 웨이스트(517b)와 오버래핑하지 않는다. 따라서, 필터블록(530)은 그 제2 빔 웨이스트(519b)에서 출력빔(511)의 제2 부분(515b)의 전송을 봉쇄하도록 바람직하게 위치된다.
상기한 바와 같이, FT 렌즈(544 및 543)의 조합은 제2 웨이스트(517b)의 위치에서 매체(508) 내부, 매체(508) 외부에 있는, 제1 빔 웨이스트(517a)를 재생하는 작용을 한다. 이와 같이, 원치않는 홀로그램 판독치를 갖는 부분을 제거하기 위한 출력빔(511)의 필터링은 신호 빔(510)의 제2 빔 웨이스트(516b)가 매체(508)의 내부에서 발생하는 경우에도 매체(508)의 외부에서 발생할 수 있다. 필터(534) 는 객체 빔(510)을 대역 통과시킬 수 있는 필터이다. 도 11에서, 객체 빔 및 출력빔의 필터링은 다른 방식으로 실현된다. 도 11은 본 발명에 따른 시스템(600)을 예시한다. 시스템(600)은 반사 SLM(635), 빔 스플리터(640), 제1 각도 필터(630a) 및 제1 렌즈(642)를 포함한다. 매체(608)에 홀로그램을 기록하는 경우, 입사빔은 SLM(635)으로부터 데이터를 수신하기 위해 빔 스플리터(640)에 투사되고 각도 필터(630a) 및 렌즈(642)를 통과하고 기준 빔(620)으로 그내부에 홀로그램을 기록하기 위해 홀로그래픽 매체(608)에 투사된다. 시스템(600)에서, 홀로그래픽 매체(608)는 신호 빔의 빔 웨이스트에 바람직하게 위치된다. 이러한 방식으로, 복수의 홀로그램은 매체(608)에 각도, 파장, 상관관계, 페리스트로픽, 프랙탈 또는 그밖의 멀티플렉싱될 수 있다. 시스템(200,300, 400 및 500)에 대해 상시한 바와 같이, 매체(608)는 홀로그램을 기록하는 신호 빔의 웨이스트로서 적어도 폭 간격 시프트될 수 있다. 동일 기준 빔은 매체(608)에 홀로그램의 추가 스택을 기록하기 위해 사용될 수 있다. 각도 필터(630a 및 630b)는 렌즈의 검출기측 및 SLM상에 도시되지만, 렌즈의 매체측에도 있을 수 있다.
도 11은 매체(608)로부터의 홀로그램의 판독을 예시한다. 판독빔(620)은 매체(608)에 오버래핑되었고 판독빔(620)과 동일했던 기준 빔을 사용하여 각각 발생되었던 복수의 홀로그램에 대한 판독치를 갖는 부분을 포함한다. 출력빔(611)의 제1 부분(615)은 그러한 홀로그램의 하나에 대한 판독을 포함한다. 출력빔(611)은 제2 렌즈(644), 제2 각도 필터(630b)를 통과하고, 검출기(646)로 간다.
각도 필터(630a,630b)는 푸리에 변환 영역에서, 상기한 필터블록(230)과 같 이, 애퍼어처 필터블록과 동일한 필터링을 달성한다. 각도 필터(630a,630b)는 프레스넬 평면에서 신호픽셀의 각도 대역폭을 제한하도록 동작한다. 즉, 각도 필터(630a,630b)는 시스템의 광축에 대해 일정한 컷오프 각도로 주행하는 신호의 광학 광선을 필터링한다. 각도 필터(630a,630b)는 푸리에 평면에 상이한 사이즈의 홀과 등가인 상이한 통과대역을 가질 수 있다. 각도 필터(630a,630b)는 신호 빔의 필터링을 위해 푸리에 평면 또는 이미지 평면에 또는 근방 보단 시스템의 중간 평면에서 발생할 수 있게 한다. 각도 필터(630a,630b)는 볼륨 홀로그래픽 격자 또는 홀로그래픽 광학 엘리먼트("HOE"), 또는 이들의 조합을 당업계에서 공지된 노치 필터를 위한 코팅과 및 반사 코팅과 유사한 다층 박막 코팅함으로써 제작될 수 있다.
각도 필터(630a)는 매체(608)에 기록된 홀로그램이 더욱 작아질 수 있도록 신호 빔의 대역폭을 제한하도록 매체(608) 전에 사용된다. 각도 필터(630b)는 출력 빔(611)으로부터의 원치않는 홀로그램 판독을 필터링하기 위해 판독시 사용된다. 도 11의 예에서 알 수 있는 바와 같이, 각도 필터(630b)는 출력 빔(611)의 제1 부분만이 검출기(646)를 통과할 수 있게한다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 당업계에 공지된 바와 같이, 반사 및 위상 콘주게이트 지오메트리의 각도 필터링을 사용하는 것이다. 예를들어, 제한없이, 신호 빔(300)의 필터블록(330)은 각도 필터로 대체될 수 있다. 애퍼어처 필터블록과 각도 필터의 조합을 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 예를들어, 각도 필터는 도 3에 도시된 바와 같이, 시스템(200)의 객체빔의 대역폭을 제한하기 위해 SLM(240)과 FT 렌즈(242)간에, 시스템(200)에 사용될 수 있다. 시스템(300,400 및 500)의 필터블록은 각도 필터로 대체됨이 고려된다.
대부분의 홀로그램 사용자들은 홀로그래픽 "마스터" 매체의 복사를 필요로 한다. 본 명세서에 참조된 The Handbook of Optical Holography, Acadamic Press 1979, pp. 373-377는 멀티플렉싱되지 않은 홀로그램의 복제를 설명한다. 한 방법인, "재구성에 의한 복사"는, 이미지를 재구성하고 그후 재구성된 이미지를 이용하여 새로운 홀로그램을 기록한다. 이 방법은 얇은 홀로그램과 마찬가지로 두꺼운 홀로그램에도 이용가능하다. 한번에 하나의 개별 홀로그램을 재구성 및 복사함으로써 멀티플렉싱된 홀로그램을 위해 사용되어 왔다. 또한, 매체의 전체 "층"은 동시에 복사될 수 있고-즉, 일정각도로 멀티플렉싱된 매체내의 모든 홀로그램은 동시에 재구성에 의해 복사될 수 있다.
재구성에 의한 복사는 본 발명의 방법 및 장치에 포함될 수 있다. 멀티플렉싱 단계는 개별 홀로그램 재생 또는 전체 "층" 복제를 허용한다. 층 복제는 폴리토픽 멀티플렉싱과 오버래핑하는 홀로그램의 스택을 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 폴리토픽 멀티플렉싱된 홀로그램의 층 복제는 도 12에 예시되어 있다. 도 12는 홀로그램(814)의 복수의 폴리토픽 멀티플렉싱된 스택을 포함하는 미리기록된 매체(810)를 예시한다. 개별 스택내의 홀로그램(814)의 멀티플렉싱은 각도, 파장, 위상 또는 임의의 기타 방법일 수 있다. 블랭크 매체(812)는 미리기록된 매체(810)의 하부에 위치된다. 판독빔(816)은 각각의 스택으로부터의 한 홀로그램이 판독되어 블랭크 매체(812)내로 복사되도록 홀로그램의 복수의 멀티플렉싱된 스택을 예시한다. 판독빔(816)은 각각의 스택으로부터의 제2 홀로그램이 판독되어 블랭크 매체(812)로 복사되어지도록 변경(파장, 각도, 위상등)될 수 있다. 이러한 방식으로, 미리기록된 매체(810)의 복수의 홀로그램(814)의 각각은 블랭크 매체(812)로 복사되어질 수 있다.
대안적으로 복수의 홀로그램 또는 홀로그램의 스택은 복수의, 상호-인코히어런트 기준 빔의 사용에 의해 재구성되어 복사될 수 있다. 기준 빔은 홀로그램이 스택에 멀티플렉싱되는 법에 기초하여 상이한 각도 또는 파장등을 갖게된다. 이것은 전체 스택이 한번에 복사될 수 있게한다. 이 프로시저는 그 전체가 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 Optics Letters, vol. 17, no 9, pp 676-678에 설명된 것과 유사하다. 폴리토픽 멀티플렉싱 사용에서 인접한 오버래핑 스택 또는 이들 스택내의 "층"들은 상호-인코히어런트 빔으로 복제될 수 있다. 이것은 복제 프로세스 동안 크로스토크 노이즈를 상당히 감소시킨다. 따라서, 한 빔으로 홀로그램의 전체 "층"을 복제하는 대신에, 복수의 상호-인코히어런트 빔이 사용될 수 있다.
도 3 및 3a는 객체 빔의 빔웨이스트가 푸리에 변환 평면에 있는 본 발명에 따른 시스템의 예를 도시한다. 그리고, 도 11은 빔 웨이스트가 이미징 평면에 있는 본 발명에 따른 시스템의 예를 도시한다. 본 발명의 방법 및 시스템은 한 차원에서의 푸리에 변환과 다른 차원에서의 이미지 평면의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 시스템은, 폴리토픽 멀티플렉싱에 의해 구현되지 않은, 예를들어, Curtis에게 허여된 미국특허 제 5,339,305호인 "Disk-Based Optical Correlator and Method"와, K. Curtis와 D. Psaltis의 "Three-dimensional Disk Based Optical Correlator", Optical Engineering, Vol. 33, No. 12, Dec. 1994,에 개시되어 있 고, 이것들은 모두 본 명세서에 그 전체가 참조문헌으로 통합되어 있다.
이러한 시스템의 한 예가 도13에 도시되어 있다. 도 13은 광학 시스템(700)을 예시한다. 시스템(700)은 입사빔(750)이 신호빔(710)이 되는 정보로 인코딩되는 SLM(735)를 포함한다. SLM(735)이 투과 SLM일 지라도, 그것은 반사 SLM을 사용하는 본원의 범위에 속한다. 또한, SLM(735)은 일차원 어레이 또는 픽셀 또는 이차원 어레이 또는 픽셀중의 하나를 포함할 수 있다. 홀로그래픽 매체(708)에 도달하기 전에, 신호빔(710)은 실린더형 렌즈(741a 및 741b)에 의해 형성된 제1 4F 이미지 시스템을 통과한다. 실린더형 렌즈(741a 및 741b)는 각각 렌즈(741a 및 741b)의 실린더 축이 평행이도록 "x" 방향으로 향한다. 실린더형 렌즈(741a 및 741b)사이에는 도 12의 평면과 수직이고 x-방향과 수직인 "y" 방향으로 향한 실린더형 FT 렌즈(742a)가 있다. x-방향 및 y-방향은 객체빔(710)의 전파방향과 수직이다. 실린더형 렌즈(741a 및 741b)는 기준 빔(720)으로 원형 매체(708)에 홀로그램을 발생시키기 위해 객체빔(710)을 x-방향의 원형 매체내에 그리고 실린더형 FT 렌즈(742a)를 y-방향의 푸리에 변환 객체 빔(710)에 이미지화한다. 매체(708)는 중심축 둘레로 회전하는 디스크 형태이지만 라인을 따라 저장된 홀로그램을 갖춘 카드형태일 수 도 있다. 따라서, 홀로그램은 매체(708)가 시프트되는 경우 원형 형태로 오버래핑된다.
상기한 바와 같이, 복수의 홀로그램은 홀로그램의 스택을 생성하기 위해 상이한 기준빔을 사용하여 매체(708)의 동일 위치에 멀티플렉싱될 수 있다. 또한, 매체(708)는 서로가 오버래핑될 수 있고 동일 기준 빔을 사용하여 홀로그램의 추가 스택(752)의 생성이 허용되도록 회전될 수 있다. 스택(752)으로부터 홀로그램을 판독하기 위해, 판독빔은 필터블록(730)을 통해 출력 빔(711)을 전송하는 데에 사용될 수 있다. 시스템(700)의 예에서, 홀로그램은 매체(710)에 발생되어 객체 빔(710)의 푸리에 변환 웨이스트 및 이미지 웨이스트는 필터블록(730)의 위치에 매체(708)의 외측에 위치된다. 이를 달성하기 위해, 실린더형 FT 렌즈(742a)의 초점거리는 렌즈(741a 및 741b)의 초점거리의 두 배이다.
또한, 홀로그램의 스택(752)은 매체(708)에 오버래핑되어 홀로그램의 스택(752)을 발생시키는 객체 빔의 푸리에 변환 웨이스트 및 이미지 웨이스트 어느 것도 오버래핑하지 않는다. 이를 달성하기 위해, x-방향의 개구(730a)의 치수는 이미지 빔 웨이스트의 사이즈이다. 그리고, y-방향의 슬릿의 사이즈는 상기한 나이퀴스트 애퍼어처이다.
필터블록(730)을 통과한 후, 출력빔(711)은 검출기(746)에 도달하기 전에 3개의 추가의 실린더형 렌즈(743a, 743b) 및 실린더형 FT 렌즈(742b)를 통과한다. 실린더형 렌즈(743a, 743b)는 렌즈(743a, 743b)의 실린더 축이 x-방향과 평행하도록 x-방향으로 뻗는다. 실린더형 FT 렌즈(742b)는 렌즈(743a, 743b) 사이에 위치되고 y-방향에 평행한 실린더 축을 갖는다. 이 방식으로, SLM(735)상에 있고 매체에 저장된 홀로그램은 검출기(746)에 포커싱된 이미지로서 재구성된다.
시스템(700)과 같은, 이미지 방향에 수직인 방향에 푸리에 변환을 갖고 폴리토픽 멀티플렉싱을 구현하는 시스템은 하나이상의 필터를 포함하는, 및/또는 상기 시스템(600)의 각도 필터(630a, 630b)와 같은 각도 필터를 사용하는 것이 고려된 다. 객체빔(710) 및 출력빔(711)의 푸리에 변환 평면은 각각 객체빔(710) 및 출력빔(711)의 이미지 평면과 공간적으로 일치하지 않는다. 이러한 경우, 푸리에 변환 평면에 대한 필트레이션은 이미지 평면에 대한 필트레이션인 상이한 위치에서 발생할 수 있다. 또한, 이미지 평면 및 푸리에 변환 평면에 대한 필터는 각각 실린더 렌즈 시스템의 방향으로 뻗는 슬릿일 수 있다.
시스템(300)과 같은 위상 콘주게이트 구조에서 구현된 시스템(700)과 같은, 이미지 방향에 수직인 방향에 푸리에 변환을 갖고 폴리토픽 멀티플렉싱을 구현하는 시스템이 고려된다. 이러한 시스템은 홀로그래픽 매체 내부에 푸리에 변환 웨이스트와 이미지 빔 웨이스트중의 하나 또는 둘 모두를 이치시킬 수 있고 도 9 및 10에 도시된 시스템(500)과 같은, 필터링되는 매체의 외부의 각각의 웨이스트를 릴레이시키는 렌즈 시스템을 포함한다.
바람직한 실시예에 대한 다양한 수정은 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있다. 예를들어, 제한없이, 반사성 또는 투과성 지오메트리와 같은 상이한 광학 배열 및 기록 지오메트리가 고려된다. 홀로그램은 이미지 평면, 푸리에 변환 평면 또는 임의의 중간 평면에서 매체에 기록될 수 있다. 매체는 디스크, 카드, 테이프 또는 임의의 기타 형태일 수 있다. 멀티플렉싱 홀로그램의 다음 스택에 대한 빔 웨이스트를 이동시키기 위한 상대 이동은 매체를 이동시키고, 광학 시스템을 이동시키고, 매체 및 광학 시스템의 이동의 조합, 또는 빔을 세로운 위치로 빔 스티어링시킴으로써 달성될 수 있다. 스택간의 상대 이동은 실 질적으로 선형 이동, 실질적으로 회전, 또는 몇몇 기타 정각궤도일 수 있다. 따라서 스택으로 오버래핑하는 것은 예를들어, 라인, 원, 타원 또는 나선형 일 수 있다. 판독전용 디바이스(ROMs)와 같은 디바이스, 판독전용 장치, 및 기록 및 판독할 수 있는 모든 디바이스도 고려된다. 따라서, 상기한 설명은 첨부된 특허청구범위에 설명된 발명을 제한하는 것으로 의도하지 않는다.

Claims (83)

  1. 홀로그래픽 기록 및 판독을 인에이블시키는 방법에 있어서,
    빔 웨이스트를 갖는 제1 신호빔과 제1 기준 빔을 사용하여 홀로그래픽 매체에 제1 홀로그램을 생성하는 단계;
    빔 웨이스트를 갖는 제2 신호빔과 제1 기준 빔과 동일한 제2 기준 빔을 사용하여 제2 홀로그램을 생성하는 단계;
    제2 홀로그램의 적어도 일부분과 제1 홀로그램과 오버래핑하는 단계; 및
    제1 신호빔의 빔 웨이스트의 어떠한 부분도 제2 신호빔의 빔 웨이스트의 임의의 부분과 동일한 위치에서 발생하지 않도록 제1 홀로그램을 제2 홀로그램과 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    출력빔의 제1 부분에 제1 홀로그램을 재구성하는 단계;
    출력빔의 제2 부분에 적어도 제2 홀로그램을 재구성하는 단계; 및
    제1 홀로그램의 재구성만을 포함하도록 출력빔을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 출력빔을 필터링하는 단계는 필터 블록을 출력빔에 위치시키는 단계를 포함하고, 필터 블록은 제1 홀로그램으로부터의 정보가 필터 블록을 통과할 수 있게하는 애퍼어처를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    출력빔의 제1 부분은 제1 출력 웨이스트를 갖고 출력빔의 제2 부분은 제2 출력 웨이스트를 가지며;
    출력빔을 필터링하는 단계는,
    제1 출력 웨이스트의 한 위치에 필터 블록의 애퍼어처를 위치시키는 단계; 및
    제2 출력 웨이스트에 출력빔의 제2 부분의 투과를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 애퍼어처의 한 치수는 나이퀴스트 사이즈인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4 항에 있어서, 애퍼어처의 한 치수는 나이퀴스트 사이즈의 두 배인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제2 항에 있어서, 제1 홀로그램을 생성하는 단계는,
    제1 신호빔을 발생시키기 위해 입사빔의 경로에 공간 광 변조기(SLM)을 위치시키는 단계; 및
    SLM과 홀로그래픽 매체사이에서 제1 신호빔의 경로에 렌즈를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재생하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재생하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서, SLM과 통합된 검출기에 출력빔의 제1 부분의 판독을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제2 항에 있어서, 제1 홀로그램을 생성하는 단계는,
    제1 신호빔을 발생시키기 위해 입사빔의 경로에 공간 광 변조기(SLM)을 위치시키는 단계; 및
    입사빔이 SLM에 도달하기 전에 입사빔의 경로에 렌즈를 위치시키는 단계; 및
    렌즈를 통하여 신호빔을 전달하지 않고 신호빔을 SLM으로부터 홀로그래픽 매체에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재구성하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12 항에 있어서, SLM과 통합된 검출기에 출력빔의 제1 부분을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제2 항에 있어서, 출력빔을 필터링하는 단계는 출력빔에 각도 필터를 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14 항에 있어서, 각도 필터는 층을 이룬 필름인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14 항에 있어서, 각도 필터는 홀로그래픽 광학 엘리먼트(HOE)인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재구성하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제2 항에 있어서, 제1 신호빔의 대역폭을 제한하기 위해 홀로그램을 형성하기 전에 제1 신호 빔을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    제1 신호빔을 필터링하는 단계는 각도 필터와 필터 블록중의 하나로 신호빔을 필터링하는 단계를 포함하고,
    출력빔을 필터링하는 단계는 각도 필터와 필터 블록중의 하나로 출력빔을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제2 항에 있어서,
    제1 홀로그램을 생성하는 단계는 홀로그래픽 매체내에 제1 신호빔의 제1 웨이스트를 배치시키는 단계를 포함하고,
    제2 홀로그램을 생성하는 단계는 홀로그래픽 매체내에 제2 신호빔의 제1 웨이스트를 배치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    홀로그래픽 매체 외부에 제1 신호빔의 제2 웨이스트를 발생시키는 단계,
    홀로그래픽 매체 외부에 출력빔의 제2 웨이스트를 발생시키는 단계, 및
    출력빔의 제2 웨이스트에서 홀로그래픽 매체 외부에 있는 출력빔의 제2 부분을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재생하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔과 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21 항에 있어서, 제1 홀로그램을 재생하는 단계는 출력빔을 생성하도록 판독빔을 사용하는 단계를 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    검출기내의 출력빔의 제1 부분을 검출하는 단계; 및
    출력빔의 제1 부분을 검출하기 전에 편광 빔 스플리터 및 파(wave)플레이트를 통하여 출력빔의 제1 부분을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제20 항에 있어서, 홀로그래픽 매체에 도달하기 이전에 위상 엘리먼트를 통해 제1 객체 빔을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제2 항에 있어서, 출력빔을 필터링하는 단계는 홀로그래픽 매체와 통합된 필터를 포함하고, 상기 필터는 적어도 하나의 애퍼어처인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제2 항에 있어서,
    제1 신호빔의 빔 웨이스트가 홀로그래픽 매체에 투사되도록 제1 신호빔의 이미지 평면에 홀로그래픽 매체를 위치시키는 단계; 및
    제1 신호빔을 홀로그래픽 매체에 투사하기 전에 제1 각도 필터를 통하여 제1 신호빔을 투사하는 단계를 포함하고,
    신호빔을 필터링하는 단계는 제2 각도 필터를 통하여 출력빔을 투사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27 항에 있어서, 제1 기준 빔과 동일한 판독빔을 사용하여 출력빔을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제1 항에 있어서,
    홀로그래픽 매체의 제1 멀티플렉스 위치에 제1 홀로그램으로 제1 복수의 홀로그램을 멀티플렉싱하는 단계; 및
    홀로그래픽 매체의 제2 멀티플렉스 위치에 제2 홀로그램으로 제2 복수의 홀로그램을 멀티플렉싱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제29 항에 있어서, 제1 복수의 홀로그램은 제1 멀티플렉스 위치에 각도 멀티플렉싱되고 제2 복수의 홀로그램은 제2 멀티플렉스 위치에 각도 멀티플렉싱되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제29 항에 있어서, 제1 복수의 홀로그램은 제1 멀티플렉스 위치에 파장 멀티플렉싱되고 제2 복수의 홀로그램은 제2 멀티플렉스 위치에 파장 멀티플렉싱되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제1 항에 있어서,
    제1 홀로그램을 생성하는 단계는 제1 신호빔의 빔 웨이스트를 홀로그래픽 매체 외부에 위치시키는 단계를 포함하고,
    제2 홀로그램을 생성하는 단계는 제2 신호빔의 빔 웨이스트를 홀로그래픽 매체 외부에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제1 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 이미지 평면에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제1 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 푸리에 평면에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제1 신호빔과 제1 기준 빔으로부터 홀로그래픽 매체에 생성된 제1 홀로그램을 판독하기 위한 방법으로서, 제1 홀로그램은 제1 신호빔의 빔 웨이스트의 어떠한 부분도 제2 신호빔의 빔 웨이스트의 임의의 부분과 동일 위치에서 발생하지 않도록 기준 빔과 제2 신호빔에 의해 생성된 적어도 제2 홀로그램의 일부분과 홀로그래픽 매체에서 오버래핑하는, 상기 방법에 있어서,
    출력빔의 제1 부분에 제1 홀로그램을 재구성하고 출력빔의 제2 부분에 적어도 제2 홀로그램을 재구성하는 단계; 및
    제1 홀로그램의 재구성부분만을 포함하도록 출력빔을 필터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 이미징 평면에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제35 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 푸리에 평면에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제2 항에 있어서,
    제1 방향으로 홀로그래픽 매체의 제1 스폿상에 1 신호빔을 이미징하는 단계; 및
    제1 방향과 직교하는 방향으로 홀로그래픽 매체의 제1 스폿상에 1 신호빔을 푸리에 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 홀로그램 기록 및 판독을 인에이블시키기 위한 장치에 있어서,
    홀로그래픽 매체에 제1 홀로그램을 발생시키는 제1 기준빔 및 제1 신호빔; 및
    제2 기준 빔 및 제2 신호빔을 포함하고, 제1 신호빔은 제1 빔 웨이스트를 갖고, 제2 기준빔은 제1 기준 빔과 동일하고, 제2 신호빔과 제2 기준빔은 홀로그래픽 매체에 제2 홀로그램을 생성하고, 제2 신호빔은 제2 빔 웨이스트를 갖고, 제1 홀로그램의 적어도 일부분은 제1 신호빔의 빔 웨이스트의 어떠한 부분도 제2 신호빔의 빔 웨이스트의 임의의 부분과 홀로그래픽 매체의 동일 위치에서 발생하지 않도록 홀로그래픽 매체의 제2 홀로그램의 적어도 일부분과 공간적으로 오버래핑하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제39 항에 있어서,
    제1 홀로그램의 판독을 포함하는 제1 부분과,
    제2 홀로그램 재구성부분의 판독을 포함하는 제2 부분을 갖는,
    출력빔; 및
    출력빔의 적어도 제2 부분을 필터링하기 위한 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제40 항에 있어서, 필터는 애퍼어처를 갖는 불투명 필터 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제41 항에 있어서,
    출력빔의 제1 부분은 제1 출력 웨이스트를 갖고 출력빔의 제2 부분은 제2 출력 웨이스트를 가지고,
    제1 홀로그래램의 재생시 제1 필터 블록의 애퍼어처는 제1 출력 웨이스트에 위치되며,
    출력빔의 제2 부분의 투과는 제2 출력 웨이스트에서 차단되는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제42 항에 있어서, 애퍼어처의 한 치수는 나이퀴스트 사이즈인 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제42 항에 있어서, 애퍼어처의 한 치수는 나이퀴스트 사이즈의 두 배인 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 제40 항에 있어서,
    입사빔;
    제1 신호빔을 발생시키기 위해 입사빔의 경로에 위치된 공간 광 변조기(SLM); 및
    SLM과 홀로그래픽 매체사이의 제1 신호빔의 경로에 위치된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 제45 항에 있어서, 출력빔을 발생하는 판독빔을 더 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  47. 제45 항에 있어서, 출력빔을 발생하는 판독빔을 더 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 장치.
  48. 제47 항에 있어서, 출력빔을 검출하기 위한 검출기를 더 포함하고 검출기는 SLM과 통합된 것을 특징으로 하는 장치.
  49. 제40 항에 있어서,
    입사빔;
    제1 신호빔을 발생시키기 위해 입사빔의 경로에 위치된 공간 광 변조기(SLM); 및
    신호빔이 임의의 렌즈를 통과하지 않고 SLM으로부터 직접 홀로그래픽 매체에 전송되도록 입사빔이 SLM에 도달하기 전에 입사빔의 경로에 위치된 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  50. 제49 항에 있어서, 출력빔을 생성하는 판독빔을 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 장치.
  51. 제50 항에 있어서, 출력빔을 검출하기 위한 검출기를 더 포함하고 검출기는 SLM과 통합된 것을 특징으로 하는 장치.
  52. 제40 항에 있어서, 필터는 각도 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  53. 제52 항에 있어서, 각도 필터는 필름의 층들로 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
  54. 제52 항에 있어서, 각도 필터는 홀로그래픽 광학 엘리먼트(HOE)로 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
  55. 제52 항에 있어서, 출력빔을 발생하는 판독빔을 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 장치.
  56. 제40 항에 있어서, 제1 객체 빔의 대역폭을 제한하기 위해 제1 객체 빔에 위치된 제2 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  57. 제56 항에 있어서,
    제1 필터는 애퍼어처를 갖는 필터 블록과 각도 필터중의 하나를 포함하고,
    제1 필터는 애퍼어처를 갖는 필터 블록과 각도 필터중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  58. 제40 항에 있어서, 제1 홀로그램 형성시에 제1 빔 웨이스트는 홀로그래픽 매체 내부에 위치되고 제2 홀로그램 형성시에 제2 빔 웨이스트는 홀로그래픽 매체 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  59. 제58 항에 있어서,
    제1 신호빔의 제2 빔 웨이스트, 및
    출력빔의 제2 빔 웨이스트를포함하고, 제1 신호빔의 제2 빔 웨이스트는 홀로그래픽 매체의 외부에 위치되고, 출력빔의 제2 빔 웨이스트는 홀로그래픽 매체의 외부에 위치되고 출력빔의 제2 부분은 출력빔의 제2 빔 웨이스트에서 차단되는 가것을 특징으로 하는 장치.
  60. 제59 항에 있어서, 출력빔을 발생하기 위해 사용된 판독빔을 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  61. 제59 항에 있어서, 출력빔을 발생하기 위해 사용된 판독빔을 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔의 위상 콘주게이트인 것을 특징으로 하는 장치.
  62. 제61 항에 있어서,
    출력빔을 검출하기 위한 검출기;
    검출기 전에 출력빔의 경로에 위치된 편광된 빔 스플리터; 및
    편광된 빔 스플리터 전에 출력빔의 경로에 위치된 파(wave) 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  63. 제58 항에 있어서, 홀로그래픽 매체 전에 제1 신호빔의 경로에 위치된 위상 엘리먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  64. 제40 항에 있어서, 필터는 홀로그래픽 매체와 통합된 것을 특징으로 하는 장치.
  65. 제40 항에 있어서, 제1 신호빔은 홀로그래픽 매체에 투사된 이미지 평면을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  66. 제65 항에 있어서, 홀로그래픽 매체의 전방에 제1 신호빔의 경로에 위치된 제1 각도 필터를 포함하고; 상기 필터는 출력빔의 경로에 위치된 제2 각도 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  67. 제66 항에 있어서, 출력빔을 발생시키데 사용되는 판독빔을 포함하고 판독빔은 제1 기준 빔과 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  68. 제39 항에 있어서,
    홀로그래픽 매체의 제1 홀로그램의 위치에 제1 홀로그램으로 멀티플렉싱된 제1 복수의 홀로그램; 및
    홀로그래픽 매체의 제2 홀로그램의 위치에 제2 홀로그램으로 멀티플렉싱된 제2 복수의 홀로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  69. 제68 항에 있어서, 제1 복수의 홀로그램은 제1 멀티플렉싱된 위치에 각도 멀티플렉싱되고 제2 복수의 홀로그램은 제2 멀티플렉싱된 위치에 각도 멀티플렉싱되는 것을 특징으로 하는 장치.
  70. 제68 항에 있어서, 제1 복수의 홀로그램은 제1 멀티플렉스 위치에 파장 멀티플렉싱되고 제2 복수의 홀로그램은 제2 멀티플렉스 위치에 파장 멀티플렉싱되는 것을 특징으로 하는 장치.
  71. 제39 항에 있어서, 제1 홀로그램 형성시에 제1 웨이스트는 홀로그래픽 매체 외부에 위치되고 제2 홀로그램 형성시에 제2 웨이스트는 홀로그래픽 매체 외부에 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  72. 제39 항에 있어서, 제1 신호빔의 이미지 평면은 홀로그래픽 매체 내부에 투사되는 것을 특징으로 하는 장치.
  73. 제39 항에 있어서, 제1 신호빔의 푸리에 평면은 홀로그래픽 매체 내부에 투사되는 것을 특징으로 하는 장치.
  74. 제1 신호빔과 제1 기준 빔으로부터 홀로그래픽 매체에 생성된 제1 홀로그램을 판독하기 위한 장치로서, 제1 홀로그램은 제1 신호빔의 빔 웨이스트의 어떠한 부분도 제2 신호빔의 빔 웨이스트의 임의의 부분과 동일 위치에서 발생하지 않도록 기준 빔과 제2 신호빔에 의해 생성된 적어도 제2 홀로그램의 일부분과 홀로그래픽 매체에서 오버래핑하는, 상기 장치에 있어서,
    제1 홀로그램이 판독되는 제1 부분과,
    제2 홀로그램이 판독되는 적어도 제2 부분을 갖는,
    출력빔; 및
    제1 홀로그램의 재구성부분만을 포함하도록 출력빔을 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  75. 제74 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 이미지 평면에 위치시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  76. 제74 항에 있어서, 홀로그래픽 매체를 제1 신호빔의 푸리에 평면에 위치시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  77. 제39 항에 있어서, 제1 신호빔은 홀로그래픽 매체의 스폿상에 제1 방향으로 이미지화되고 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 홀로그래픽 매체의 스폿상에 푸리에 변환되는 것을 특징으로 하는 장치.
  78. 홀로그래픽 매체의 제1 위치에서 제1 홀로그램과 멀티플렉싱된 제1 복수의 홀로그램; 및
    홀로그래픽 매체의 제2 위치에서 제2 홀로그램과 멀티플렉싱된 제2 복수의 홀로그램을 포함하고, 제1 홀로그램은 제1 신호빔과 제1 기준 빔에 의해 발생되고, 제1 신호 빔은 제1 빔 웨이스트를 가지고 있으며, 제2 홀로그램은 제1 기준 빔과 동일한 제2 기준 빔과 제1 신호빔에 의해 생성되고 제2 신호빔은 제2 빔 웨이스트를 가지며, 제1 홀로그램의 일부분은 제2 홀로그램의 일부분과 오버래핑하며 제1 빔 웨이스트는 제2 빔 웨이스트와 동일 위치에서 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  79. 제78 항에 있어서, 홀로그래픽 매체는 디스크의 형태이고 제1 복수의 홀로그램과 제2 복수의 홀로그램은 원형 형태로 오버래핑되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  80. 제78 항에 있어서, 제1 복수의 홀로그램과 제2 복수의 홀로그램은 라인 형태로 오버래핑되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  81. 제80 항에 있어서, 홀로그래픽 매체는 카드 형태인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  82. 제80 항에 있어서, 홀로그래픽 매체는 테이프 형태인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 매체.
  83. 청구항 78의 홀로그래픽 매체에 멀티플렉싱된 홀로그램들을 복제하는 방법에 있어서,
    청구항 78의 홀로그래픽 매체에 인접하여 블랭크 홀로그래픽 매체를 위치시키는 단계;
    출력빔을 발생시키기 위해 청구항 78의 홀로그래픽 매체를 통하여 제1 기준 빔과 동일한 판독빔을 투사시키는 단계; 및
    출력빔을 사용하여 적어도 제1 홀로그램 및 제2 홀로그램을 블랭크 홀로그래픽 매체에 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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