KR19990028842A - 홀로그래픽 기록 방법 및 홀로그램 검색 방법 - Google Patents

홀로그래픽 기록 방법 및 홀로그램 검색 방법 Download PDF

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네이쓴 제이. 헤이즈
제임스 에이. 핸슨
크리스토퍼 엠. 카펜터
윌리엄 알. 주니어 아킨
리차드 엠. 에리크
랜스 디. 비즈레이
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앤드류 크라이더
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Abstract

저장된 홀로그램이 최대의 신호대 잡음비(SNR)로 검색될 수 있는 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법이 개시된다. 위치 피드백 정보를 포함하는 복수의 서보 블럭은 결정에 기록되며 결정을 가열함으로서 삭제되지 않게 된다. 서보 블럭은 파장 멀티플렉싱 또는 각 멀티플렉싱이 적용되었는지에 따라 각 또는 주파수로 특정 증분으로 기록되며, 각각의 서보 블럭은 5개의 패턴들 중 하나의 패턴에 의해 형성된다. 그 후, 데이타 페이지는 위치 피드백 정보를 제공하는 서보 패턴으로 각 데이타 페이지가 후속 재구성되도록 하는 위치 또는 파장에서 기록된다. 데이타 페이지 및 서보 블럭을 기록하는 방법은 종래의 실행과 일치한다. 또한, 기록 시스템은 위치 피드백 정보에 응답하며 기준 빔의 기준 각도의 각 위치를 조정하여 크로스토크를 감소시킴으로써 SNR을 최대화하여 저장 용량이 개선되는 성분(예를 들어, 음성 코일 모터)을 포함한다.

Description

홀로그래픽 기록 방법 및 홀로그램 검색 방법
대량의 디지탈 저장 용량, 고속 데이타 전송율 및 짧은 액세스 시간을 위해 광 굴절성 매체 내의 용량성 홀로그래픽 저장 위치가 고려되었다. 재료 및 홀로그래픽 저장 성분의 최근의 개발로 인해 테라바이트 크기의 데이타 저장 용량, 초당 1 기가바이트 이상의 전송율 및 100 마이크로초 미만의 랜덤 액세스 시간에 대한 기대가 좀더 실현가능하게 되었다.
광 굴절성 재료는 굴절율의 광 유도 변화를 현상하는 특성을 갖는다. 화상 베어링 광빔(image-bearing light beam) 및 기준 빔을 광 굴절성 매체에 전파 및 기록함으로써 홀로그래픽 저장이 수행될 수 있다. 그 결과적 광학 간섭용 패턴으로 인해 굴절 공간 지수가 매체의 용량 전체에 걸쳐 변조된다. LiNbO3(리튬 니오베이트)와 같은 광학 굴절 변조 매체에서, 광여기 전자의 이동 및 트랩핑(trapping)으로부터 발생된 내부 전계의 결과로서 광전자 효과를 통해 굴절 격자의 공간 지수가 발생된다. 굴절율 격자를 생성하는데 사용되는 기준 빔과 동일한 빔으로 매체가 조사되는 경우, 이 빔은 고유 화상 베어링 파두면을 재생하는 방식으로 회절한다.
도 1에 도시된 바와 같이 통상 홀로그래픽 저장 시스템에서, 광원(11)로부터 투사된 코히어런트 단색 빔(coherent monochromatic beam)은 빔 스플리터(beam splitter;12)에 의해 오브젝트 빔(24) 및 기준 빔(22)로 분할될 수도 있다. 오브젝트 빔(24)는 공간 광 변조기(SLM;14)를 이용하여 광학 신호로 변환된다. 저감 광학(16 및 17)을 통해, 오브젝트 빔(14) 및 기준 빔(22)는 굴절율 격자, 그렇지 않으면 홀로그램으로 공지된 형태로 기록되는 결정(18) 내에 체적 분포된 간섭용 패턴을 생성하는 패턴 광 굴절성 결정(18)에 집광 및 조사된다. 기록된 홀로그램은 동일한 기준 빔(22)로 결정(18)을 조사함으로써, 그리고 광 신호를 전자 신호로 역변환시키는 검출기 어레이(19) 상에 회절된 광 신호를 영상화시킴으로써 재생될 수도 있다.
데이타 페이지에 각각 대응하는 다중 홀로그램들은 예를 들어 각도, 파장 등의 다양한 형태의 멀티플렉싱을 사용하여 결정(18) 내에 기록 및 저장될 수도 있다. 각도 멀티플렉싱을 사용하면, 각각의 홀로그램은 상이한 각도에서 입사된 기준 빔으로 기록된다. 각도는 결정의 물리적 기하학 및 매체에 따라 변한다. 통상, 각도는 약 50 마이크로 라디안의 크기씩 상이할 수도 있다. 기준 각도에 대해 오브젝트를 일정하게 유지하면서 결정(18)을 기계적으로 번역함으로써, 또는 저감 광학(16 및 17)로 기준 빔 각도를 조정하여 결정 상의 기준 빔의 입사각을 변화시킴으로써 각도가 변화될 수도 있다. 파장 멀티플렉싱의 경우, 각각의 홀로그램은 각각의 데이타 페이지에 대한 광원의 파장을 변화시키면서 소정 각도로 고정된 기준 빔으로 생성된다.
홀로그래픽 기록의 위치적 이점을 억제하는 한가지 제한점은 기록된 홀로그램의 준안정(반영구적) 특성이다. 홀로그램이 통상 기록의 "스택(stack)"이라 불리는 동일한 용량의 결정에 직렬로 그러나 동연으로(coextensively) 기록되는 경우, 후속으로 기록된 홀로그램들은 이미 기입된 홀로그램의 회절 효율을 비균일하게 감소시키기 쉽다. 따라서, "기입" 공정은 여러 기입 주기에 걸쳐 이미 기록된 홀로그램의 강도를 단편적으로 감소시킴으로써 이미 기록된 인접하는 홀로그램을 파기한다. 유사하게, 영역을 기준 빔 조사에 노광하는 "기입" 공정은 또한 기록된 홀로그램을 구성하는 전하들을 재분포시킨다. 이로 인해 보다 영구적인 홀로그램을 고정시키고 현상하는 기술이 개발되었다. 예를 들어, 전하 패턴에 의해 생성된 홀로그램은 결정을 가열함으로써 영구적으로 되어 결정의 공간 전하 변동을 해제하는 이온을 재분포시킨다. 그 후, 지수 변동이 발생되도록 이온을 트랩핑하고 영구적 이온 격자를 형성하여 결정이 냉각된다.
홀로그래픽 기록의 위치적 적용을 억제하는 또 다른 제한점은 홀로그램 검색 동안의 크로스토크이며, 이것은 정보 밀도 및 결정의 저장 용량을 제한한다. 브라그-선택적(Bragg-selective) 판독 특성으로 인해, 저장된 화상 또는 데이타 페이지는 기록 스택의 다른 페이지로부터 무관하게 재생될 수도 있다. 논의된 바와 같이, 화상을 기록하는데 사용된 파장과 동일한 기준 파장으로 매체를 조사함으로써 검색이 달성된다. 그러나, 브라그-선택은 특정 기준 파장과 관련된 화상이 최고 효율로 재구성되는 것을 보장하는 경우에도, 또 다른 저장된 화상들은 브라그-미스매칭으로 인한 저효율 및 왜곡으로 재구성될 수도 있다. 이러한 형태의 크로스토크를 피하기 위해, 홀로그램 사이의 각도 또는 파장 분리가 브라그 매칭 상태와 관련된 사인 함수의 0에 정확히 대응해야 한다. 이상적 각도와의 편차는 신호대 잡음비(SNR)을 저하시킨다. 그 결과 화상의 최대 해상도 또는 시스템의 저장 용량이 감소된다.
이러한 용량 제한을 해결하기 위해 여러 방법들이 시도되었다. 그러나, 크로스토크를 감소시키고 정확한 각도 위치 설정에 의해 기록된 신호의 SNR을 최대화하기 위해 데이타 페이지 검색동안 폐루프 위치 피드백 시스템을 사용하지는 않았다. 더우기, 동일한 기록 영역에서 영구적인 준안정 홀로그램(metastable hologram)을 결합하는 폐루프 위치 피드백 시스템을 사용하지 않았다. 따라서, 크로스토크를 감소시킴으로써 기록된 신호의 SNR을 최대화하는 위치 피드백 시스템을 제공하며 각도 및 파장 멀티플렉싱에 적용될 수 있는 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법에 대해 이제까지 해결되지 않은 요구가 여전히 남아 있다.
<발명의 요약>
본 발명의 일반적인 목적은 종래 기술의 제한 및 단점을 해결하는 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 크로스토크를 감소시킴으로써 기록된 신호의 SNR을 최대화하는 위치 피드백 시스템을 갖는 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위치 피드백 시스템이 각도 및 파장 멀티플렉싱에 적합한 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 영구적인 준안정 홀로그램을 결합함으로써 위치 피드백을 갖는 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 원리에 따르면, 홀로그래픽 기록 방법은 먼저 LiNbO3결정과 같은 광 굴절성 매체 내의 다수의 서보 블럭을 기록한다. 각각의 서보 블럭은 5개의 스폿 패턴으로 형성된다. 서보 블럭들은 동일한 결정 영역 상에서 오브젝트 빔 및 기준 빔으로 결정을 동시 조사함으로써 생성된다. 결정면 상의 입사각은 기준 빔에 의해 기준 각도를 정한다. 서보 블럭들은 결정 내에 저장된 데이타 페이지의 재구성 중에 위치 피드백을 제공하여 데이타 페이지가 최대 SNR로 재구성되도록 한다. 서보 블럭들은 또한 결정의 최소 각도 분리의 절반의 기준 각도 증분으로 기록되는데, 그것은 결정의 물리적 치수에 의해 결정된다. 그 후, 서보 블럭은 예를 들어 결정을 가열함으로써 본 기술 분야의 숙련자에 의해 공지된 방법을 사용하여 삭제불가능하게(고정) 된다. 5개의 스폿들 각각은 홀로그램 검색중에 위치 피드백 정보가 데이타 페이지와 함께 검색되도록 데이타 페이지와 동일한 화상 공간에 기록된다.
그 후, 데이타 페이지는 동일한 방식으로, 즉 화상 베어링 오브젝트 빔 및 기준 빔으로 결정을 동시에 조사함으로써 동일한 결정의 화상 공간에 기록된다. 데이타 페이지는 결정의 최소 각도 공간의 기준 각도 증분으로 기록된다. 데이타 페이지 검색 중에, 서보 블럭들로부터의 위치 피드백 정보는 반사기 포지셔너, 예를 들어 코일 모터에 전송된다. 포지셔너는 기준 빔의 기준 각도를 미세하게 조정하기 위한 반사 미러의 각도 위치를 회전적으로 조정하여, 크로스토크를 감소시킴으로써 기록된 신호의 SNR을 최대화시킨다.
본 발명은 홀로그래픽 저장 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 위치 피드백 정보가 포함된 영구적 홀로그램을 포함하는 홀로그램 형태로 광 굴절성 매체에 데이타를 기록하고 광 굴절성 매체로부터 데이타를 재구성하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 통상적인 종래 기술의 홀로그래픽 기록 매체의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 기록 방법을 달성하는 단계의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 홀로그래픽 기록 방법에 위치 피드백을 제공하는 서보 블럭의 한 실시예를 도시한 도면이다.
도 4a-4e는 본 발명의 원리에 따라 도 3의 서보 블럭의 5개의 패턴을 도시한 도면.
도 5는 기준 빔의 입사각의 함수로서 데이타 페이지 크기의 도면이다.
도 6은 기준 빔의 입사각의 함수로서 서보 블럭 크기의 도면이다.
도 7은 입사각의 함수로서 도 6의 위치 함수의 차분의 도면이다.
도 8은 기준 빔의 입사각의 함수로서 선형 위치 설정 함수의 도면이다.
도 9는 기준 빔의 입사각의 함수로서 서보 블럭 싱크 화상 강도를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 홀로그램을 기록 및 재구성하는 홀로그래픽 기록 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 홀로그래픽 기록 방법을 달성하는 단계의 흐름도를 도시한다. 이들 단계는 결정의 최소 각도 간격을 결정하는 단계(100), 결정에 서보 블럭을 기록하는 단계(200), 서보 블럭을 고정하기 위해 결정을 가열하는 단계(300), 결정을 실온으로 냉각시키는 단계(400), 결정에 데이타 페이지를 기록하는 단계(500) 및 기록된 데이타 페이지를 재구성하는 단계(600)을 포함한다.
임의의 홀로그램을 기록하기 전에 제1 단계(100)은 크로스토크가 최소화되도록 광 굴절성 결정에서의 개별 홀로그래픽 기록을 정하는데 필요한 최소 각도 간격을 결정하는 단계이다. 최소 각도 간격을 결정하기 위한 수학식을 유도하는 상세한 설명은 본 기술 분야의 숙련자에게는 공지되어 있다. 특히, 이러한 상세한 설명은 본 명세서에서 참고로 사용된 존 에이취. 홍(John H. Hong) 등에 의한 1995년 8월 Optical Engineering 34권 8호의 "Volume holographic memory system: techniques and architectures"에 개시되어 있다. 홍 등은 수학식 1에 의해 최소 각도 간격 θ을 정의하였다.
θ = λcosθo/nLsin(θr+θo)
여기서, λ는 신호의 파장이며, n은 결정의 반사율이며, L은 결정의 두께이며, θr은 z축에 대한 기준 빔의 입사각이며, θo는 z축에 대한 오브젝트 빔의 입사각이다. θr은 저감 광학 및 결정의 기하학에 기초하여 결정될 수도 있다. 수학식 1을 도 4에 도시된 실시예에 적용하면, θo=0이며 θr은 대략 33도이며, 수학식 1은 다음 수학식 2로 감소된다.
θ = 1.88λ/nL
최소 각도 간격이 결정되면, 그 후 서보 블럭들은 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 종래 방식으로 기록될 수도 있다. 서보 블럭들은 도 10에 도시된 양호한 홀로그래픽 기록 시스템(30)으로 기록된다. 시스템(30)은 신호 생성 광원(31), 신호(43)을 오브젝트 빔(44) 및 기준 빔(42)로 분할하는 빔 스플리터(32), 기준 각도 θr를 변화시키는 2개의 자유도를 갖는 회전가능 반사 미러(33), 반사 미러(35), 오브젝트 빔(44)를 변조함으로써 전기 신호를 광 신호로 변환하는 SLM(34), 감소 렌즈(36 및 37), 홀로그램 기록용의 광 굴절성 결정(38), 어레이(39)에 의해 검출된 위치 피드백 정보에 응답하여 반사 미러(31) 회전용의 음성-코일 모터(VCM;41)를 구비한다. SLM(34)는 오브젝트 빔 변조용으로 대략적으로 640x480 픽셀 영역을 제공하는 대략 1.0" x 0.8" 시각 영역을 갖는다. 검출기 어레이(39)는 대략적으로 1134x486 픽셀 영역을 제공하는 대략 0.5" x 0.4" 시각 영역을 갖는다. 결정(38)은 Fe-LiNbO3이며 대략 2 ㎜ 두께 및 70 ㎜ 직경을 갖는 디스크 형태이다.
종래의 홀로그래픽 기록 실행에 따르면, 각 서보 패턴은 기준 빔(42)로 서보 패턴 베어링 오브젝트 빔(44)를 특정 기준 각도로 조사함으로써 결정(38) 내에 기록되어 결정(38) 내에 간섭용 격자를 형성한다.
양호한 실시예에서, 각 서보 블럭은 A, B, C, D 및 E로 도 3에 도시된 5개의 스폿으로 형성된다. 각각의 5개의 스폿의 강도 및 그들의 조합은 기준 빔의 각도 위치를 나타내며 위치 피드백 정보를 제공한다. 도 3의 실시예에서 도시된 바와 같이, 5개의 스폿은 도 3에서 대칭적 4면체 영역으로 나타나 있는 데이타 영역의 외주 주변에 배치되어 있다. 본 실시예에서, 도시된 바와 같이 스폿들은 5개의 서보 블럭들 각각을 형성하는 스폿 쌍들 사이의 거리를 최대화하도록 정렬되어 검색가능 데이타 영역의 양을 최적화한다. 도 3의 서보 블럭은 강조된 Ax, Bx, Cx, Dx 및 Ex로 나타낸 바와 같이 하나의 자유축인 x축을 갖는 기준 빔이 도시되어 있다. Y축에 지시되어 있는 기준 빔은 강조되는 Ay, By, Cy, Dy 및 Ey로 표시되어 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 다른 배열, 스폿 위치 및 스폿 수를 포함하여 또 다른 형태의 5개의 패턴들이 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
하나의 자유축, x축의 서보 블럭들은 도 4a-4e에 도시된 바와 같이 5개의 패턴 A-B, B-C, C-D, D-E, 및 E-A으로 형성된다. 각 패턴은 다양한 5개의 스폿을 형성한다. 예를 들어, 패턴 A-B는 어두워지는(shade) 스폿 A 및 B에 의해 형성되며, 패턴 B-C는 어두워지는 B 및 C, 패턴 C-D는 어두워지는 스폿 C 및 D에 의해 형성되며, 패턴 D-E 어두워지는 스폿 D 및 E에 의해 형성되며, 및 패턴 E-A는 어두워지는 스폿 E 및 A에 의해 형성된다. 어두워지는 스폿은 강화된 화상을 나타내며, 어두워지지 않은 스폿은 강화되지 않은 화상을 나타낸다. 각각의 서보 블럭 패턴은 -0.75θ에서 기록된 패턴 1로 시작하며, -0.25θ에서 패턴 2로 시작하는 등 0.5θ 증분으로 기록된다. 후술되는 바와 같이, 도 4a-4e에 도시된 각각의 서보 블럭은 최대 SNR을 가지고 각 데이타 페이지를 검색할 수 있게 하는 피드백 정보를 나타낸다.
도 6은 입사각, 즉 기준 각도 θr의 함수로서 서보 블럭들의 5개의 스폿(A, B, C, D, E)의 싱크 함수를 나타내는 그래프를 도시한다. 따라서, 기준 빔이 각도 범위를 통해 입사될 때, 도 9에 도시된 바와 같이 각 서보 블럭 내의 5개의 스폿 각각의 강도는 변한다. 도시된 바와 같이, 종 대역 B1, B2 등 각각은 입사각의 함수로서 각 스폿의 강도에 대응한다. 게다가, 각각의 입사각은 서보 블럭의 "스냅숏", 즉 5개의 스폿 각각의 상대적 강도를 제공한다. 예를 들어, 0.25θ의 입사각에서, 스폿 C의 강도는 강화되지만, 스폿 B 및 D는 보다 덜 강화된 화상을 나타낸다.
광 굴절성 매체에 기록된 임의의 다른 준안정 홀로그램과 같이 서보 블럭이 결정 내에 기록되면, 서보 블럭은 후속 조사로 과다 시간 삭제될 수도 있다. 후속 조사로 삭제되지 않도록 서보 블럭을 "고정"하기 위해, 결정(38)이 단계(300)으로 표시되는 종래 방법에 따라 가열된다. 통상적으로, Fe-LiNbO3결정이 그 결정의 치수에 따른 기간 동안 대략 150-200 ℃로 가열되는데, 이 때 이온은 이동가능해진다.
결정(38)은 그 후 열원으로부터 신속히 이동시켜 [단계(400)으로 나타낸 바와 같이] 실온으로 다시 냉각시킴으로써 냉각된다. 냉각율른 통상 결정의 열 쇼크 공차에 따른다. 준안정 홀로그램을 "고정"하는 공정은 본 기술 분야의 숙련자에게는 공지되어 있다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 동일한 기록 영역 내에 영구적인 준안정 홀로그램을 결합하는 홀로그래픽 기록 방법은 공지되지 않았으며 본 발명을 구별하는 특징 중 하나라고 믿는다.
매체에 서보 블럭 기록중에 검출기 어레이는 매체가 임의의 기준 인코딩을 필요로 하기 때문에 각도 피드백 메카니즘으로서 유용한지 않다는 것을 주의해야 한다. 디스크 드라이브 서보 기록과 유사하게, 빔 조정 장치 상의 인코더에 의해 또는 여러가지 방식으로 오브젝트 빔 및 기준 빔을 관찰함으로써 정밀도의 측정 시스템이 각도 θ를 결정하는데 사용될 수도 있다.
본 기술 분야의 숙련자들은 서보 블럭 이외에 화상 공간 식별자가 각각의 화상 스페이서 내에 기록되어 추가적 위치 피드백 정보를 제공할 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 각각의 식별자는 특이하며 각각의 화상 스페이서는 다른 것과 구별되게 할 수 있다. 식별자는 서보 블럭들에 대해 상술된 기술을 사용하여 서보 블럭 또는 데이타 페이지와 동시에 기록될 수도 있다. 또한, 식별자는 상술된 종래의 방법을 사용하여 고정될 수도 있다.
그 후, 단계(500)으로 표시된 바와 같이, 서보 블럭 기록시 상술된 바와 같이 종래 방식으로 결정(38)의 동일한 화상 공간에 데이타 페이지가 기록된다. 양호한 실시예에서, 각각의 데이타 페이지는 0에서 시작하여 기준 각도 θ 증분으로 기록된다. 따라서, 도 5는 입사각의 함수로서 3개의 기록된 데이타 페이지 D1, D2 및 D3를 나타낸다. 도 5 및 도 6을 동시에 조사하면, 서보 블럭 스폿 B 및 C이 데이타 페이지 D1에 대한 공칭 위치 피드백 정보를 제공하며, 서보 블럭 스폿 D 및 E은 데이타 페이지 D2에 대한 공칭 위치 피드백 정보를 제공하며, 서보 블럭 스폿 A 및 B은 데이타 페이지 D3에 대한 공칭 위치 피드백 정보를 제공한다는 것을 보여준다. 예를 들어, θ=0에서, 스폿 B 및 C은 대략 0.8의 표준화 전력에서 동일하게 강화되며 스폿 A 및 D은 대략 0.1의 표준화 전력에서 동일하게 강화되며, 이것은 도 4b의 서보 패턴 B-C에 의해 표시된다. 인접하는 서보 패턴의 관계는 도 7에 의해 가장 잘 도시되었으며, 입사각의 함수로서 위치 함수의 차분을 나타낸다. 함수 A-B는 서보 블럭 A 및 B의 싱크 함수의 차분을 나타내며 함수 B-C는 서보 블럭 B 및 C의 싱크 함수의 차분을 나타낸다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 다수의 위치 설정 함수는 각각의 "데이타 페이지 중심", 즉 데이타 페이지가 고 강도를 나타내는 기준 각도로 존재한다. 그러나, 각각의 데이타 페이지 중심에서의 최대의 선형 위치 설정 함수는 데이타 페이지에 대한 최고 신뢰성있는 위치 피드백 정보를 제공한다. 따라서, 도 8은 입사각 θ의 함수로서 선형 위치 설정 함수를 나타낸다. 따라서, -0.25θ와 0.25θ 사이에서 서보 패턴(2 및 3)은 데이타 페이지 1에 대한 피드백 정보를 제공하며, 0.75θ와 1.25θ 사이에서 서보 패턴(4 및 5)는 데이타 페이지 2에 대한 위치 피드백 정보를 제공한다. 각각의 위치 설정 함수의 선형부를 사용하여 본 발명은 정밀한 방식으로 데이타 페이지를 트랙킹할 수 있다. 본 실시예에서, 서보 블럭은 0.5θ 증분으로 기록되어 선형 위치 설정 함수의 범위가 0.5θ가 된다. 본 기술 분야의 숙련자는 서보 블럭들이 또 다른 증분으로 기록될 수도 있으며, 최대의 SNR로 데이타 페이지를 검색할 수도 있다는 것을 알 것이다. 그러나, 증분이 0.5θ 미만인 경우, 선형 위치 설정 함수의 범위는 감소된다(도 8 참조). 또한, 증분이 0.5θ인 경우, 그 범위는 증가되지만 비선형부를 포함하지 않을 수도 있다.
기준 각도 θr이 2개의 자유도, 즉 θr은 동일한 화상 공간 내의 상이한 홀로그램에 대응하는 각 방향의 증분으로 y 방향뿐만 아니라 x 방향으로 지시될 수도 있다는 것이 지적되어야 한다. 그러므로, 상술된 바와 같이, y 방향으로 지시된 기준 각도에 대응하는 서보 블럭 패턴은 도 3에 도시된 화상 공간의 주변의 수직 에지를 따라 기록될 수도 있다. 최소 각도 간격 θ이 결정되면, 기입 공정이 시작될 수도 있으며 서보 블럭들이 기입되는 순서가 장제되지 않는다. 중요한 특성은 인접하는 서보 블럭이 동일한 효율에 가까이 노출되고 0.5θ 증분으로 정확히 일정 간격 떨어진다느 점이다.
도 1에 도시된 시스템(10)을 능가한 한가지 개선점에 있어서, 본 발명은 상술된 바와 같은 위치 피드백 정보를 통합하여 기준 각도의 미세 조정하고 크로스토크를 감소시킴으로써 기록된 신호의 SNR을 극대화한다.
데이타 페이지 재구성시, [단계(600)으로 표시됨] 기준 빔은 특정 기준 각도로 결정을 조사한다. 기준 각도에 따라 데이타 페이지 및 서보 패턴의 부분 화상이 검출기 어레이(39)에 생성될 수도 있다. 예를 들어, 결정에서 0.75θ의 입사각도로 기준 빔을 전달하면 서보 패턴 3, 4 및 5의 형태로(도 6에 나타남) 위치 피드백 정보뿐만 아니라 크로스토크를 나타내는 기준 각도 0 및 θ(도 5에 나타남)에서 기록된 데이타 페이지의 부분 화상을 재구성한다. 도 8에 따르면, 위치 설정 함수 3-4 또는 4-5는 데이타 페이지 D1 또는 D2를 각각 검색하는데 사용될 수도 있다. 위치 피드백 정보가 음성 코일 모터(VCM;41)에 전송되면, VCM은 반사 미러(31)을 회전시켜 기준 각도를 조정한다. 그 결과, 재구성된 데이타 페이지가 최대 회절 효과 및 강도를 달성함에 따라 SNR이 최대화되며 크로스토크는 최소화된다. 대안으로, 1.0θ의 입사각에서 결정을 조사하는 기준 빔은 서보 패턴 1, 3, 4 및 5 뿐만 아니라 최대의 SNR 및 크로스토크가 최소인 데이타 페이지 D2를 재구성한다(도 5 참조). 도 9에 도시된 바와 같이, 서보 패턴 1 및 3은 서보 패턴 4 및 5와 마찬가지로 동일한 강도를 나타낸다.
본 기술 분야의 숙련자는 위치 피드백 정보에 으답하여 기준 빔의 입사각을 조정하기 위해 또 다른 수단들이 적용될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 결정은 음성 코일 모터 또는 스테퍼 모터에 의해 회전되어 입사각을 조정할 수도 있다.
본 발명의 원리에 따르면, 서보 블럭들은 파장 멀티플렉싱에 응용가능하다. 이러한 응용은 각 멀티플렉싱에 대해 상술된 것과 유사하다. 특히, 최소 파장 간격이 결정되면, 서보 블럭들은 ω/2 간격으로 기록될 수도 있지만 데이타 페이지는 ω 간격으로 기록된다. 최소 파장 간격을 결정하는 상세한 설명은 본 기술 분야의 숙련자에게는 공지되어 있다. 예를 들어, 홍 등에 의한 "Volume holographic memory system: techniques and architectures"에는 다음 식으로 최소 주파수 간격이 개시되어 있다.
[2πΔv/(c/n)](1+cosθr)
여기서, v는 광 주파수이며 θr은 기준 각도이며 n은 결정의 굴절율이다. 또한, 개별 서보 블럭은 각각의 멀티플렉싱 형태, 즉 각도 및 파장 멀티플렉싱에 대해 기록되어야 한다. 각도 및 파장 멀티플렉싱 기술은 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수도 있다.
본 기술 분야의 숙련자에게는 본 발명의 사상 및 첨부된 청구 범위에 규정된 범위로부터 벗어나지 않고 양호한 실시예를 고려하여 많은 변형 및 변경이 용이할 것이다. 본 명세서의 설명 및 묘사는 단지 설명하기 위함이며 첨부된 청구 범위에 의해 규정된 본 발명의 범위를 제한하도록 구성되지 않는다.

Claims (29)

  1. 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법에 있어서,
    상기 매체 내의 화상 공간 내에 복수의 서보 블럭을 기록하는 단계; 및
    상기 매체 내의 상기 화상 공간 내에 복수의 데이타 페이지를 기록하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 서보 블럭은 위치 피드백 정보를 제공하며 상기 매체에서 전하가 이동되도록 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 각 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔은 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 서보 블럭 기준 각도는 상기 서보 블럭 기준 빔과 상기 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 각각의 데이타 페이지는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성된 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔은 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 데이타 페이지 기준 빔은 상기 데이타 페이지 기준 빔과 상기 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 서보 블럭들을 상기 매체의 후속 조사로 삭제될 수 없는 복수의 영구적 홀로그램으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 복수의 서보 블럭을 변환하는 단계는 상기 매체를 가열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 서보 블럭은 상기 데이타 페이지들 중 하나의 페이지를 다른 데이타 페이지들로부터의 크로스토크가 실질적으로 없는 상태에서 재구성하기 위한 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 서보 블럭 각각은 상기 매체 내의 상기 화상 공간의 주변에 배치되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 서보 블럭 오브젝트 빔 및 상기 서보 블럭 기준 빔은 코히어런트 단색 광원(coherent monochromatic light source)으로 생성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 데이타 페이지 오브젝트 빔 및 상기 데이타 페이지 기준 빔은 상기 코히런트 단색 광원으로 생성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 서보 블럭 기준 각도 각각은 상기 매체의 최소 각도 간격의 대략 절반만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  11. 제3항에 있어서, 상기 데이타 페이지 기준 각도 각각은 상기 매체의 상기 최소 각도 간격만큼 분리되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 매체 내의 복수의 화상 공간 각각에 화상 공간 식별자를 기록하는 단계를 더 포함하며, 상기 식별자는 상기 화상 공간들 각각을 구별하는 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 화상 공간 식별자를 상기 매체의 후속 조사로 삭제될 수 없는 영구적 홀로그램으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  14. 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법에 있어서,
    제1 서보 블럭을 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제1 서보 블럭은 제1 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제1 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제1 기준 빔 및 제1 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제1 서보 블럭 기준 빔 및 상기 제1 서보 블럭 오브젝트 빔은 제1 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제1 서보 블럭 기준 각도는 상기 제1 서보 블럭 기준 빔과 상기 제1 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제2 서보 블럭을 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제2 서보 블럭은 제2 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제2 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제2 기준 빔 및 제2 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제2 서보 블럭 기준 빔 및 상기 제2 서보 블럭 오브젝트 빔은 제2 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제2 서보 블럭 기준 각도는 상기 제2 서보 블럭 기준 빔과 상기 제2 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제3 서보 블럭을 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제3 서보 블럭은 제3 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제3 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제3 기준 빔 및 제3 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제3 서보 블럭 기준 빔 및 상기 제3 서보 블럭 오브젝트 빔은 제3 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제3 서보 블럭 기준 각도는 상기 제1 서보 블럭 기준 빔과 상기 제1 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제4 서보 블럭을 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제4 서보 블럭은 제4 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제4 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제4 기준 빔 및 제4 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제4 서보 블럭 기준 빔 및 상기 제4 서보 블럭 오브젝트 빔은 제4 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제4 서보 블럭 기준 각도는 상기 제4 서보 블럭 기준 빔과 상기 제4 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제5 서보 블럭을 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제5 서보 블럭은 제5 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제5 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제5 기준 빔 및 제5 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제5 서보 블럭 기준 빔 및 상기 제5 서보 블럭 오브젝트 빔은 제5 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제5 서보 블럭 기준 각도는 상기 제5 서보 블럭 기준 빔과 상기 제5 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제1 데이타 페이지를 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제1 데이타 페이지는 제1 데이타 페이지 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제1 데이타 페이지 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제1 데이타 페이지 기준 빔 및 제1 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제1 데이타 페이지 기준 빔 및 상기 제1 데이타 페이지 오브젝트 빔은 제1 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제1 서보 블럭 기준 각도는 상기 제1 데이타 페이지 기준 빔과 상기 제1 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제2 데이타 페이지를 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제2 데이타 페이지는 제2 데이타 페이지 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제2 데이타 페이지 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제2 데이타 페이지 기준 빔 및 제2 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제2 데이타 페이지 기준 빔 및 상기 제2 데이타 페이지 오브젝트 빔은 제2 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제2 서보 블럭 기준 각도는 상기 제2 데이타 페이지 기준 빔과 상기 제2 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    제3 데이타 페이지를 상기 매체 내에 기록하는 단계-상기 제3 데이타 페이지는 제3 데이타 페이지 간섭용 격자에 의해 형성되며, 상기 제3 데이타 페이지 격자는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 제3 데이타 페이지 기준 빔 및 제3 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되며, 상기 제3 데이타 페이지 기준 빔 및 상기 제3 데이타 페이지 오브젝트 빔은 제3 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 제3 서보 블럭 기준 각도는 상기 제3 데이타 페이지 기준 빔과 상기 제3 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 각각의 서보 블럭을 후속 조사로 삭제될 수 없는 홀로그램으로 변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2 및 제3 서보 블럭들은 상기 제1 데이타 페이지의 재구성 동안 위치 피드백 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제4 및 제5 서보 블럭들은 상기 제2 데이타 페이지의 재구성 동안 위치 피드백 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 각각의 서보 블럭은 5개의 패턴들 중 하나의 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 5개의 패턴 각각은 상기 화상 공간의 주변에 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 5개의 패턴 각각은 5개의 스폿 배열로 형성되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 기준 빔, 오브젝트 빔, 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔은 각각 동일한 파장으로 전파되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  22. 제14항에 있어서, 인접하는 데이타 페이지들은 상기 결정의 최소 각도 간격으로 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  23. 제14항에 있어서, 인접하는 서보 블럭들은 상기 최소 각도 간격의 대략 절반의 각도 증분으로 기록되는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  24. 광 굴절성 매체 내의 화상 공간에 기록된 홀로그램을 검색하는 방법에 있어서,
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 서보 블럭을 기록하는 단계-각각의 서보 블럭은 위치 피드백 정보를 포함하며 상기 매체에서 전하가 이동되도록 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔은 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 서보 블럭 기준 각도는 상기 서보 블럭 기준 빔과 상기 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    상기 복수의 서보 블럭들을 후속 조사로 삭제될 수 없는 상기 매체 내의 영구적인 공간 변형 지수의 굴절 패턴으로 변환하는 단계;
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 데이타 페이지를 기록하는 단계-각각의 데이타 페이지는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔은 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 데이타 페이지 기준 각도는 상기 데이타 페이지 기준 빔과 상기 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    상기 매체의 한 면에서의 상기 데이타 페이지 기준 빔을 기준 각도로 전파함으로써 검출기 어레이 상에서 상기 데이타 페이지 중 하나의 페이지와 위치 피드백 정보를 재구성하는 단계; 및
    상기 위치 피드백 정보에 응답하여 상기 데이타 페이지 기준 각도를 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 검색 방법.
  25. 광 굴절성 매체에서의 홀로그래픽 기록 방법에 있어서,
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 서보 블럭을 기록하는 단계-각각의 서보 블럭은 위치 피드백 정보를 제공하며 상기 매체에서 전하가 이동되도록 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔은 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 서보 블럭 기준 각도는 상기 서보 블럭 기준 빔과 상기 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 데이타 페이지를 기록하는 단계-각각의 데이타 페이지는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔은 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 데이타 페이지 기준 파장에 의해 형성됨-;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  26. 제24항에 있어서, 각각의 서보 블럭 기준 빔과 각각의 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 정해진 상기 서보 블럭 기준 각도는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  27. 제24항에 있어서, 각각의 데이타 페이지 기준 빔과 각각의 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 정해된 데이타 페이지 기준 각도는 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 기록 방법.
  28. 광 굴절성 매체 내의 화상 공간 내의 위치 피드백 정보로 기록된 홀로그램을 검색하는 장치에 있어서,
    광 빔을 생성하는 수단;
    상기 광 빔을 오브젝트 빔 및 기준 빔으로 분할하는 수단;
    상기 오브젝트 빔을 변조하기 위한 공간 광 변조기;
    상기 매체의 한 면 상에 입사되는 상기 오브젝트 빔 및 상기 기준 빔을 이들 사이의 기준 각도로 향하게 하는 광학 수단;
    광학 신호를 전기 신호로 변환하는 검출기; 및
    상기 위치 피드백 정보를 수신하여 이 위치 피드백 정보에 응답하여 상기 기준 각도를 조정하는 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 검색 장치.
  29. 광 굴절성 매체 내의 복수의 화상 공간 내에 기록된 홀로그램을 검색하는 방법에 있어서,
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 서보 블럭을 기록하는 단계-각각의 서보 블럭은 위치 피드백 정보를 포함하며 상기 매체에서 전하가 이동되도록 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 서보 블럭 기준 빔 및 서보 블럭 오브젝트 빔은 서보 블럭 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 서보 블럭 기준 각도는 상기 서보 블럭 기준 빔과 상기 서보 블럭 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    상기 복수의 서보 블럭들을 후속 조사로 삭제될 수 없는 상기 매체 내의 영구적인 공간 변형 지수의 굴절 패턴으로 변환하는 단계;
    각각의 화상 공간을 구별하기 위한 수단을 제공하는 화상 공간 식별자를 각각의 화상 공간내에 기록하는 단계;
    상기 매체 내의 상기 화상 공간에 복수의 데이타 페이지를 기록하는 단계-각각의 데이타 페이지는 상기 매체에서 전하가 이동되도록 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔으로 상기 매체를 조사함으로써 생성되는 간섭용 격자에 의해 형성되며, 각각의 데이타 페이지 기준 빔 및 데이타 페이지 오브젝트 빔은 데이타 페이지 기준 각도로 상기 매체의 한 면 상에 입사되며, 상기 데이타 페이지 기준 각도는 상기 데이타 페이지 기준 빔과 상기 데이타 페이지 오브젝트 빔 사이에서 각도를 정함-;
    상기 매체의 한 면에서의 상기 데이타 페이지 기준 빔을 기준 각도로 전파함으로써 검출기 어레이 상에서, 상기 데이타 페이지 중 한 페이지와 화상 공간으로부터의 위치 피드백 정보를 재구성하는 단계; 및
    상기 위치 피드백 정보에 응답하여 상기 데이타 페이지 기준 각도를 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 검색 방법.
KR1019980700143A 1996-05-10 1997-05-07 홀로그래픽 기록 방법 및 홀로그램 검색 방법 KR19990028842A (ko)

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