KR102490121B1 - 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반사형 홀로그래픽 저장 방법 및 장치를 개시한다. 홀로그래픽 저장 매체의 뒷면에 반사층이 도금되며, 반사층을 이용하여 새로운 기준광을 형성함으로써 홀로그램의 위상 공액 재생광을 획득한다. 본 특허는 기록 장치와 판독 장치를 매체의 동일 측에 설치하여 시스템을 보다 콤팩트하게 만들고 설계 난이도를 낮추며 시스템의 안정성을 높일 수 있고, 재생광과 공액 재생광의 가간섭 중첩(coherent superposition)을 통하여 신호 강도를 높여 신호 잡음비를 향상시킬 수 있다.

Description

반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법 및 장치 {REFLECTIVE HOLOGRAPHIC STORAGE METHOD AND DEVICE}

본 발명은 광학 홀로그래픽 저장 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법 및 장치에 관한 것이다.

구면 기준빔 시프트 멀티플렉싱 방법은 구면파를 기준빔으로 사용하여 홀로그램을 기록하는 것으로, 매체에 대한 빔의 약간의 변위에도 홀로그램을 재생할 수 없으나, 이때 상기 위치에 새로운 홀로그램을 기록하고 인접한 홀로그램이 독립적으로 재생되도록 만들 수 있으며, 이를 여러 번 반복하는 방식을 시프트 멀티플렉싱 기록이라고 한다. 이러한 기록/재생 방법에서 통상적으로 사용하는 것은 투사 방식으로, 즉 신호광과 기준광이 매체를 투과하는 유형이 사용된다. 그러나 상기 방법은 기록 및 판독 장치를 각각 매체의 양측에 배치해야 하므로 광 드라이브가 복잡해진다.

따라서 저장 매체 동일 측에서 홀로그램을 기록 및 판독할 수 있는 방법과 장치에 대한 설계가 필요하다.

본 발명은 상기 종래 기술의 결함 중 적어도 하나를 극복하기 위하여, 저장 매체 동일 측에서 홀로그램 기록 및 판독을 구현할 수 있는 반사형 홀로그램 광학 저장 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명은 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법 및 장치를 제공하며, 이는 반사층을 이용하여 새로운 기준광을 형성함으로써 홀로그램의 위상 공액 재생 신호광을 획득하고, 저장 매체의 동일 측에서 홀로그램의 기록 및 판독을 구현한다. 전체 시스템이 더욱 콤팩트하여 설계 난이도가 낮아지고 시스템 안정성이 높아진다.

본 발명에서 제공하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법에 있어서, 기준광과 신호광은 반사층이 도금된 저장 매체 상에서 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성하고, 홀로그램 재생 시, 동일한 위치에 동일한 기준광이 입사되어, 반사층을 거쳐 반사된 후 신호광의 상대적인 저장 매체 법선에 대칭되고 반대 방향인 일반 재생광을 생성하며, 공액 기준광을 인가하여 신호광과 동축이고 반대 방향인 공액 재생광을 생성한다.

기준광이 법선을 따라 저장 매체에 입사될 때, 반사층에 의해 반사된 후 공액 기준광을 형성한다.

기준광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되지 않을 때, 반사층과 반사 렌즈에 의해 반사된 후 공액 기준광을 형성한다.

바람직하게는, 기준광은 반사층에 의해 2회 연속적으로 반사되고, 반사층의 2회 반사 사이에서 반사 렌즈에 의해 원래의 광학 경로를 따라 반사되어 공액 기준광을 형성한다.

반사광이 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 홀로그램 광이 재생되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 된다.

본 발명은 저장 매체를 더 제공하며, 저장 매체의 일측에는 반사층이 도금된다. 반사층이 도금된 일측의 저장 매체에는 데이터가 기록되지 않는다. 본 발명에 의해 제공되는 저장 매체는 전술한 방법에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에서 제공하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 장치는 공액 기준광 인가 장치; 일반 재생광 수신 장치; 및 공액 재생광 수신 장치를 포함한다. 공액 기준광 인가 장치는 기준광을 공액 기준광으로 형성하며, 기준광은 일반 재생광을 생성하고, 공액 기준광은 공액 재생광을 생성한다. 일반 재생광은 신호광의 상대적인 저장 매체의 법선과 대칭되고 반대 방향이며, 공액 재생광은 신호광과 동축이고 반대 방향이다.

기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층이고, 반사층이 위치한 측은 기준광이 입사되는 다른 일측이다.

기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사되지 않을 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층과 반사층을 거쳐 반사된 기준광의 광 경로 상의 반사 렌즈이다.

신호광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 되고, 일반 재생광 수신 장치와 공액 재생광 수신 장치는 동일한 수신 장치가 된다.

본 발명은 종래 기술에 비해 위상 공액 재생광을 획득할 수 있다는 효과가 있으며, 위상 공액 광파는 공간 상에서 원래 광파와 동일한 파면을 가지지만 반대 방향 상에서 전파되는 광파를 의미한다. 홀로그래픽 저장에서 위상 공액 재생광은 파면 변동, 렌즈 수차 등을 보정하는 기능을 가지고 있다. 또한 재생광과 위상 공액 재생광을 같은 축 상에서 생성할 수 있고, 이 둘의 가간섭 중첩을 구현할 수 있으며, 이러한 가간섭 중첩을 통해 재생 이미지의 강도가 4배 향상되어 신호 잡음비가 크게 개선될 수 있다.

도 1은 구면 기준광의 시프트 멀티플렉싱 기록의 원리도이다.
도 2는 교차 시프트 멀티플렉싱의 원리도이다.
도 3은 구면 기준광의 홀로그래픽 기록/재생의 원리도이다.
도 4는 구면 기준광의 위상 공액 반사 재생의 원리도이다.
도 5는 구면 기준광의 위상 공액 재생광과 정상 재생광 가간섭 중첩의 방법 원리도이다.

본 발명의 첨부 도면은 예시적인 설명을 위해서만 사용되며 본 발명을 제한하는 것으로 이해될 수 없다. 이하의 실시예를 보다 잘 설명하기 위해 첨부 도면의 일부 구성요소는 생략, 확대 또는 축소될 수 있으며 이는 실제 제품의 크기를 나타내지 않는다. 본 발명이 속한 기술 분야의 당업자는 첨부 도면에서 공지된 구조 및 그 설명이 생략될 수 있음을 이해한다.

실시예 1

본 실시예는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법을 제공한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 신호광과 기준광 입사면이 겹치며, 입사면과 매체 표면의 교차선을 축으로, 하나의 홀로그램을 기록한 후 매체가 상기 축을 따라 약간의 거리로 움직이게만 하면 브래그 조건이 파괴되어 홀로그램을 재생할 수 없게 된다. 따라서 새로운 홀로그램을 기록할 수 있으며 인접한 홀로그램이 독립적으로 재생되도록 보장함으로써 시프트 멀티플렉싱 기록을 구현한다. 이러한 시프트 멀티플렉싱 방법에서는 매체가 축 방향 상에서 몇 마이크로미터만 이동해도 홀로그램을 재생할 수 없다. 그러나 상기 축에 수직인 방향 상에서 홀로그램을 재생할 수 없게 만드는 데 필요한 변위량이 상당히 크기 때문에, 이러한 이유로 상기 방법은 고밀도 저장을 구현할 수 없다.

본 실시예는 크로스 시프트 멀티플렉싱 기록 방법을 채택한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 축 방향 상에서 시프트 멀티플렉싱 기록을 수행하여 2차원 홀로그램 어레이를 획득한 다음, 매체를 일정 각도로 회전시킨 후 2차 시프트 멀티플렉싱의 오버레이 기록을 진행한다. 이렇게 반복하는 것을 크로스 시프트 멀티플렉싱 기록이라고 부르며, 이는 구면파 시프트 멀티플렉싱 기록 방법의 멀티플렉싱 횟수 부족 문제를 해결해준다.

투사의 경우, 구면 기준광을 사용하여 홀로그램을 기록/재생하는 예시는 도 3에 도시된 바와 같으며, 신호광과 기준광은 동시에 매체에 입사되며, 이 둘은 매체에서 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성한다. 재생 시 동일 위치에서 동일한 기준광을 사용하여 입사하면, 신호광 방향 상에서 재생광을 검출할 수 있으며, 이를 일반 재생광이라고 부른다. 한편, 위상 공액 재생광을 생성하는 데 사용되는 공액 기준광은 다른 일측으로부터 입사되며, 원래의 기준광과 동축이고 반대 방향이며, 이때 획득된 재생 신호광은 신호광과 반대 방향으로 전파되며, 상기 재생 신호광은 공액 재생광이다. 동시에 기록 과정에서 광학 시스템에 의해 생성된 이미지 왜곡과 수차 등은 자동 보정 및 검출되어 신호 잡음비가 개선된다.

본 실시예에서 제공하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법에 있어서, 기준광과 신호광은 반사층이 도금된 저장 매체 상에서 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성하고, 홀로그램 재생 시, 동일한 위치에 동일한 기준광이 입사되어, 반사층을 거쳐 반사된 후 신호광의 상대적인 저장 매체 법선에 대칭되고 반대 방향인 일반 재생광을 생성하며, 공액 기준광을 인가하여 신호광과 동축이고 반대 방향인 공액 재생광을 생성한다. 본 실시예에서 저장 매체는 광디스크이고, 기준광은 구면 기준광이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기준광이 법선을 따라 저장 매체에 입사될 때, 반사층에 의해 반사된 후 공액 기준광을 형성한다. 즉, 구면 기준광은 반사층이 도금된 매체 상에 수직으로 입사되고, 매체 상에 입사된 신호광과 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성한다. 신호 재생 시, 동일한 기준광을 사용하여 매체에 입사하며, 한편으로는 기준광에 의해 직접 재생되는 일반 재생광은 반사층에 의해 반사된 후 매체 우측으로부터 방출되고, 다른 한편으로는 입사된 기준광은 반사층에 의해 반사되어 공액 기준광을 형성하며, 원래 기준광과 동축이고 반대 방향이며, 상기 공액 기준광이 재생되어 위상 공액 재생을 획득한다. 상기 방법에서는 재생광과 위상 공액 재생광이 동시에 재생될 수 있다.

기준광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되지 않을 때, 반사층과 반사 렌즈에 의해 반사된 후 공액 기준광을 형성한다. 바람직하게는, 기준광은 반사층에 의해 2회 연속적으로 반사되고, 반사층의 2회 반사 사이에서 반사 렌즈에 의해 원래의 광학 경로를 따라 반사되어 공액 기준광을 형성한다.

일부 특수 실시예에서 반사광이 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 홀로그램 광이 재생되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 신호광은 반사형 저장 매체에 수직으로 입사되고, 매체 상에 입사된 기준광과 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성한다. 신호 재생 시, 동일한 기준광을 사용하여 매체에 입사하며, 한편으로는 매체에 입사된 기준광에 의해 획득된 재생광은 반사층에 의해 반사되어, 신호광과 동축 및 반대 방향인 반사 재생광을 획득한다. 다른 한편으로는 기준광이 매체에 입사된 후 반사층에 의해 반사되고, 반사된 기준광은 반사 렌즈를 거쳐 반사되어 반사층을 따라 반사된 기준광의 광 경로를 따라 저장 매체로 반사된 다음, 반사층 법선을 거쳐 원래 기준광과 동축이며 반대 방향인 공액 기준광을 획득한다. 상기 공액 기준광은 홀로그램에 작용하여 신호광을 재생하여 위상 공액 재생광을 획득한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이때 위상 공액 재생광은 일반 재생광과 완전히 동일한 광 경로에서 전송되며, 이 둘은 동축이고 방향이 같으며, 이 두 재생광의 가간섭 중첩은 이미지의 강도를 최대 4배 향상시킬 수 있다.

기준광과 신호광은 모두 저장 매체에 수직으로 입사되지 않을 수도 있으며, 마찬가지로 저장 매체 동일 측에서 홀로그램의 기록 및 재생을 구현할 수도 있다.

실시예 2

본 실시예는 홀로그래픽 저장 매체를 제공하며, 이는 아직 데이터를 기록하지 않은 홀로그래픽 저장에 사용되는 저장 매체 또는 이미 데이터를 기록한 홀로그래픽 저장 매체일 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 저장 매체의 일측에 반사층이 도금되며, 이미 데이터가 기록된 홀로그래픽 저장 매체인 경우 반사층이 도금된 일측의 저장 매체는 데이터가 기록되지 않은 것이다. 본 실시예에서 제공되는 홀로그래픽 저장 매체는 광디스크이며, 물론 다른 유형의 홀로그래픽 광학 저장 매체일 수도 있다.

본 실시예에서 제공되는 저장 매체는 실시예 1에 따른 방법에 의해 제조될 수 있고, 본 실시에서 제공되는 저장 매체는 실시예 1에 따른 방법을 사용할 수 있다.

실시예 3

본 실시예는 반사형의 홀로그래픽 광학 저장 장치를 제공하며, 여기에는 공액 기준광 인가 장치; 일반 재생광 수신 장치; 및 공액 재생광 수신 장치가 포함된다. 공액 기준광 인가 장치는 기준광을 공액 기준광으로 형성하고, 기준광은 일반 재생광을 생성하며, 공액 기준광은 공액 재생광을 생성하고, 일반 재생광은 신호광의 상대적인 저장 매체의 법선과 대칭되고 반대 방향이며, 공액 재생광은 신호광과 동축이고 반대 방향이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층이고, 반사층이 위치한 측은 기준광이 입사되는 다른 일측이다.

기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사되지 않을 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층과 반사층을 거쳐 반사된 기준광의 광 경로 상의 반사 렌즈이다. 바람직하게는, 도 5에 도시된 바와 같이, 신호광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 되고, 일반 재생광 수신 장치와 공액 재생광 수신 장치는 동일한 수신 장치가 된다.

본 실시예에 따른 반사형 홀로그래픽 광학 저장 장치는 실시예 1에 따른 방법을 구현하며, 실시예 2에 따른 홀로그래픽 저장 매체를 생성할 수 있다.

물론 본 발명의 상기 실시예는 본 발명의 기술적 해결책을 명확하게 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 구체적인 실시방식을 제한하지 않는다. 본 발명 청구범위의 사상 및 원리 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체 및 개선 등은 본 발명 청구범위의 보호 범위에 포함되어야 한다.

Claims (15)

1. 반사형 홀로그래픽 기록/재생 방법에 있어서,
   구면파를 시프트 멀티플렉싱 기록의 기준광으로 사용하며 반사층이 도금된 저장 매체 상에 수직으로 입사하고,
   저장 매체 상에 입사된 기준광과 저장 매체를 투과한 후 반사층에 의해 반사된 기준광은 동축 전파에 속하며,
   상기 홀로그램의 위상 공액 재생광은 저장 매체를 투과한 후 반사층에 의해 다시 저장 매체로 반사되는 기준광을 통해 생성하는 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그래픽 기록/재생 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 반사형 홀로그래픽 기록/재생 방법에 있어서,
   구면파를 기준광으로 사용하는 시프트 멀티플렉싱 기록 홀로그래픽 저장 장치에서, 신호광은 반사층이 도금된 저장 매체에 수직으로 입사하고,
   위상 공액 재생광은 매체를 투과한 기준광이 반사층에 의해 반사된 후 홀로그램을 재생함으로써 획득하며,
   상기 기준광이 홀로그램을 재생할 때 생성된 재생광 및 위상 공액 재생광은 동축 가간섭 중첩에 속하는 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그래픽 기록/재생 방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법에 있어서,
   기준광과 신호광은 반사층이 도금된 저장 매체 상에서 간섭을 일으켜 홀로그램을 형성하고, 홀로그램 재생 시, 동일한 위치에 동일한 기준광이 입사되어, 신호광의 상대적인 저장 매체 법선에 대칭되고 반대 방향인 일반 재생광을 생성하며; 공액 기준광을 인가하여 신호광과 동축이고 반대 방향인 공액 재생광을 생성하고, 공액 기준광을 인가하는 방식은, 기준광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되지 않고, 반사층과 반사 렌즈에 의해 반사된 후 공액 기준광을 형성하고, 일반 재생광과 공액 재생광이 동축 가간섭인 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    기준광은 반사층에 의해 2회 연속적으로 반사되고, 반사층의 2회 반사 사이에서 반사 렌즈에 의해 원래의 광학 경로를 따라 반사되어 공액 기준광을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법.
11. 제7항에 있어서,
    반사광이 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 홀로그램 광이 재생되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 되는 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그래픽 광학 저장 방법.
12. 반사형 홀로그램 광학 장치에 있어서,
    공액 기준광 인가 장치;
    일반 재생광 수신 장치; 및
    공액 재생광 수신 장치를 포함하되,
    공액 기준광 인가 장치는 기준광을 법선을 따라 저장 매체에 입사되지 않고 반사층과 반사 렌즈에 의해 반사된 후 공액 기준광으로 형성하고, 상기 기준광으로 홀로그램을 재생될 때 재생광을 생성하며, 공액 기준광을 인가하여 신호광과 동축이고 반대 방향인 공액 재생광을 생성하고, 상기 신호광의 상대적인 저장 매체의 법선과 대칭되고 반대 방향인 일반 재생광을 생성하되, 상기 공액 재생광은 신호광과 동축이고 반대 방향인 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그램 광학 장치.
13. 제12항에 있어서,
    기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사될 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층이고, 반사층이 위치한 측은 기준광이 입사되는 다른 일측인 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그램 광학 장치.
14. 제12항에 있어서,
    기준광이 저장 매체의 법선을 따라 저장 매체로 입사되지 않을 때, 공액 기준광 인가 장치는 저장 매체 상에 도금된 반사층과 반사층을 거쳐 반사된 기준광의 광 경로 상의 반사 렌즈인 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그램 광학 장치.
15. 제14항에 있어서,
    신호광이 법선을 따라 저장 매체에 입사되면, 생성된 일반 재생광과 공액 재생광은 같은 방향이 되고, 일반 재생광 수신 장치와 공액 재생광 수신 장치는 동일한 수신 장치가 되는 것을 특징으로 하는 반사형 홀로그램 광학 장치.

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