KR20000004652A - 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템 - Google Patents

앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 레이저에서 발진된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리시키는 빔 스플리터와 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로 상에 기준광의 진행각을 변위시키기 위한 굴절율 가변 광학소자가 설치되어 구성되며, 상기 굴절율 가변 광학소자는 투명재질로 속이 빈 삼각통형으로 형성된 투명체와, 이 투명체의 내부 밀폐공간에 담기는 굴절율 변화물질과, 상기 굴절율 변화물질을 가열하기 위한 가열요소로 구성된다.
이러한 본 발명은 온도 변화에 의해 굴절율 가변 광학소자의 굴절율 변화시켜 레이저 빔의 진행각을 연속적으로 변화시킴으로써 앵귤러 멀티플렉싱을 구현할 수 있고, 큰 폭으로 변화를 줄 수 있는 굴절율 가변 광학소자로 변위를 제어하므로 미세 앵귤러 멀티플렉싱이 가능하게 되어 저장밀도가 향상된다. 그리고, 굴절율 가변 광학소자의 구성이 간단하여 소형화 및 원가 절감화에 기여하게 된다.

Description

앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템(ANGULAR MULTIPLEXING TYPE HOLOGRAM DATA STORAGE SYSTEM)
본 발명은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템에 관한 것으로, 특히 온도 변화에 의해 광학소자의 굴절율을 변화시켜 레이저 빔의 진행각을 연속적으로 변화시킴으로써 앵귤러 멀티플렉싱을 구현할 수 있도록 한 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템에 관한 것이다.
홀로그래픽 메모리(Holographic Memory)는 멀티미디어 시대의 도래와 함께 많은 정보를 기록하고, 빠른 데이터 전달이 요구되는 시스템에 대한 필요가 증가함에 따라서 관심이 고조되고 있다.
이러한 홀로그래픽 레코딩은 대상 물체로 부터 반사된 물체광의 강도 뿐만 아니라 위상도 기록하고, 대상 물체의 빛의 강도와 위상은 물체광과 기준광의 간섭에 의해서 구성된다. 물체광과 기준광은 간섭무늬를 만들고, 이렇게 형성된 간섭무늬는 간섭무늬의 강도에 반응하는 물질 속에 기록되며, 기록된 간섭무늬에 기준광을 조사 함으로써 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램을 재현하게 된다.
홀로그램은 입방체 속에 저장되며 기록 과정에서 사용된 기준광 만이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장, 위상이 다른 기준광은 아무런 효과 없이 입방체 안에 기록된 홀로그램을 통과하게 된다.
볼륨 홀로그램(Volume Hologram)의 본연의 성질을 이용하면, 각각 다른 기준광을 가지고 저장 물질의 같은 장소에 많은 홀로그램을 기록함으로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능하다. 다른 기준광을 만드는 한가지 방법으로는 각 기록시 마다 기준광의 각도를 변화시키는 앵귤러 멀티플렉싱(Angle Multiplexing) 방법이 있다. 이 방법을 이용하면 2진 데이터의 페이지 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 동일 장소에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 재생함으로써 높은 저장 밀도 및 빠른 데이터 전달율을 갖는 기록 및 재생이 가능하게 되어 홀로그래피를 이용한 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(Digital Data Storage System)을 구현할 수 있게 된다.
종래의 90°배치형 홀로그램 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(90°Geometry Digital Data Storage System)은 레이저 발진기에서 발생된 레이저 빔이 빔 스플리트에 입사되어 기준광과 물체광으로 나누어 지고 물체광은 입력된 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)에 의해서 변조되고, 이때 각각의 페이지에는 회전 거울의 각도를 조금씩 달리하는 기준광이 상응하게 작성된다.
이후 물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 저장 매체 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하고 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다. 저장 매체에 기록된 데이터를 읽어 내기 위해서는 기준광 만을 저장 매체에 조사하면 간섭무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 종래의 90°배치형 홀로그램 데이타 스토레지 시스템은 앵귤러 멀티플렉싱을 행하기 위한 방법으로 기준광 측의 빔 스플리터와 홀로그램 기록매체 사이에 배치된 거울을 회전시켜 홀로그램 기록매체에 입사되는 빔의 각도를 바꾸어 기록/재생을 행하고 있으나, 거울에 의한 각도 조절은 기계적인 회전장치를 이용하는 것으로 각도 조절에 한계가 있으며, 회전장치가 복잡하여 원가가 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 온도 변화에 의해 광학소자의 굴절율을 변화시켜 레이저 빔의 진행각을 연속적으로 변화시킴으로써 앵귤러 멀티플렉싱을 구현할 수 있게 되는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템은 레이저에서 발진된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리시키는 빔 스플리터와 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로 상에 기준광의 진행각을 변위시키기 위한 굴절율 가변 광학소자가 설치되어 구성된다.
상기 굴절율 가변 광학소자는 투명재질로 속이 빈 삼각통형으로 형성된 투명체와, 이 투명체의 내부 밀폐공간에 담기는 굴절율 변화물질과, 상기 굴절율 변화물질을 가열하기 위한 가열요소로 구성된다.
또, 상기 투명체에는 유리가 이용되고, 굴절율 변화물질에는 메칠벤조에트, 글리세린이 이용되며, 상기 투명체의 빔이 꺽이게 되는 면에는 빔의 손실을 막기 위하여 반사층이 형성되어 구성된다.
또한, 상기 가열요소에는 상기 투명체의 외측으로 감겨진 전열코일이 이용되며, 상기 투명체에는 온도를 감지하기 위하여 온도 감지요소가 결합되어 구성된다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 관한 도면으로서,
도 1은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템의 구성도.
도 2는 굴절율 가변 광학소자의 종단 정면도.
도 3은 굴절율 가변 광학소자의 종단 측면도.
도 4는 앵귤러 멀티플렉싱의 설명도.
도 5는 온도변화에 따른 유리와 필터액의 분산곡선도.
도 6은 온도변화에 따른 굴절율 변화선도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11 : 레이저 빔
12 : 기준광 12 : 기준광
13 : 물체광 20 : 빔 스플리터
30 : 굴절율 가변 광학소자 31 : 투명체
32 : 굴절율 변화물질 33 : 가열요소
34 : 반사층 35 : 온도 감지요소
60 : 홀로그램 기록매체
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템의 구성도를 보인 것이고, 도 2는 굴절율 가변 광학소자의 종단 정면도를 보인 것이며, 도 3은 굴절율 가변 광학소자의 종단 측면도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템은 레이저(10)에서 발생되는 레이저 빔(11)의 광로 상에 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리시키기 위한 광학소자, 예를들어 빔 스플리터(20)가 배치된다. 그리고, 기준광(12)의 광로 상에는 기준광(12)의 진행각을 연속적으로 변위시키기 위한 굴절율 가변 광학소자(30)가 배치됨과 아울러 물체광(13)의 광로 상에는 거울(40)이 각각 배치되고 예를 들어 엘씨디와 같은 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)가 배치되고, 기준광(12)과 물체광(13)의 광로 상에 홀로그램 데이타를 기록하기 위한 예를 들어 Fe가 도핑(doping)된 리튬 니오베이트(Iron-Doped Lithium Niobate) 크리스탈과 같은 홀로그램 기록매체(60)가 배치되며, 홀로그램 기록매체(60)와 인접하게 예를 들어 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)와 같은 광전변환소자(70)가 배치되어 있다.
상기한 굴절율 가변 광학소자(30)는 도 2 및 도 3과 같이 유리 등의 투명재질로 속이 빈 삼각통형으로 형성된 투명체(31)와, 이 투명체(31)의 내부 밀폐공간에 담기는 굴절율 변화물질(32)과, 투명체(31)를 보다 정확하게는 굴절율 변화물질(32)을 가열하기 위한 가열요소(33)로 구성된다.
상기 굴절율 변화물질(32)에는 메칠벤조에트(methylbenzoat), 글리세린(glycerin) 등이 이용되고, 투명체(31)의 빔이 꺽이게 되는 한쪽면에는 빔의 손실을 막기 위하여 반사층(mirror coating layer)(34)을 형성하는 것이 좋다.
그리고, 가열요소(33)에는 투명체(31)의 외측으로 감겨진 전열코일이 이용되며, 투명체(31)에는 온도를 감지하기 위하여 열전대(thermocouple)와 같은 온도 감지요소(35)가 결합된다.
도 5는 온도변화에 따른 유리와 필터액의 분산곡선도를 보인 것이고, 도 6은 온도변화에 따른 굴절율 변화선도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 상기 굴절율 가변 광학소자(30)를 가열요소(33)에 의해 가열하여 내장된 굴절율 변화물질(32)의 온도가 증가하면 굴절율이 감소함을 나타내고 있다.
도 4는 앵귤러 멀티플렉싱의 작용 설명도로서, 이를 참조하면, 레이저 빔(11)이 투명체(31)의 내부에 입사, 즉 굴절율이 n1 인 물질에서 n2 로 입사하면 다음 식들이 성립된다.
n1sinθ1=n2sinθ2
θ3=90-α-θ2
θ4=θ3-α=90-θ2-2α
n2sinθ4=n1sinθ5
그리고, 수학식 1 내지 수학식 4에서 n1,θ1,α 는 일정하므로 n2 증가시 θ2 는 감소하고, θ3 , θ4 , θ5 는 증가하게 되며, 따라서 n2 의 변화에 의해 각도 조절이 가능하게 된다.
이와 같은 본 발명 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레지 시스템은 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 빔 스플리터(20)에 입사되어 기준광(12)과 물체광(13)으로 나누어 지고 물체광(13)은 광로 상에 배치된 거울(40)에서 반사된 후, 입력된 데이타에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이타의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(50)에 의해서 변조되어 홀로그램 기록매체(60)에 도달함과 아울러 기준광(12)은 굴절율 가변 광학소자(30)를 통과하여 홀로그램 기록매체(60)에 도달한다.
이때 굴절율 가변 광학소자(30)는 마이크로 프로세서의 제어에 의해 가열요소(33)가 가열됨에 따라 내장된 굴절율 변화물질(32)의 온도가 변화되면서 굴절율이 변화되면서 이 굴절율 가변 광학소자(30)을 통과한 기준광(12)의 진행각이 연속적으로 변화된다.
이후 물체광(13)과 기준광(12)은 홀로그램을 기록하기 위한 홀로그램 기록매체(60) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 홀로그램 기록매체(60) 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하며, 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다.
그리고, 홀로그램 기록매체(60)에 기록된 데이타를 읽어 내기 위해서는 기준광(12) 만을 홀로그램 기록매체(60)에 조사하면 간섭무늬는 기준광(12)을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 광전변환소자(70) 위에 비추어 원래의 데이타로 복원하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 온도 변화에 의해 굴절율 가변 광학소자의 굴절율 변화시켜 레이저 빔의 진행각을 연속적으로 변화시킴으로써 앵귤러 멀티플렉싱을 구현할 수 있고, 큰 폭으로 변화를 줄 수 있는 굴절율 가변 광학소자로 변위를 제어하므로 미세 앵귤러 멀티플렉싱이 가능하게 되어 저장밀도가 향상된다. 그리고, 굴절율 가변 광학소자의 구성이 간단하여 소형화 및 원가 절감화에 기여하게 된다.
지금까지 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 명세서에 기재되고 청구된 원리의 진정한 정신 및 범위 안에서 수정 및 변경할 수 있는 여러가지 실시형태는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것임을 이해하여야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 레이저에서 발진된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리시키는 빔 스플리터와 홀로그램 기록매체의 기준광측 광로 상에 기준광의 진행각을 변위시키기 위한 굴절율 가변 광학소자가 설치되어 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 굴절율 가변 광학소자는 투명재질로 속이 빈 삼각통형으로 형성된 투명체와, 이 투명체의 내부 밀폐공간에 담기는 굴절율 변화물질와, 상기 굴절율 변화물질을 가열하기 위한 가열요소로 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 투명체에는 유리가 이용되고, 굴절율 변화물질에는 메칠벤조에트, 글리세린이 이용되며, 상기 투명체의 빔이 꺽이게 되는 면에는 빔의 손실을 막기 위하여 반사층이 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가열요소에는 상기 투명체의 외측으로 감겨진 전열코일이 이용되며, 상기 투명체에는 온도를 감지하기 위하여 온도 감지요소가 결합되어 구성된 것을 특징으로 하는 앵귤러 멀티플렉싱 타입 홀로그램 데이타 스토레이지 시스템.
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