KR20000004664A - 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템 - Google Patents

2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 관한 것으로, 레이저 빔을 발진시키는 레이저와; 레이저 빔을 제1 물체광과 제1 기준광, 그리고 제2 물체광과 제2 기준광으로 분리하기 위한 광분리수단과; 상기 제1 물체광과 제2 물체광을 공간 광변조시키기 위한 공간 광변조수단과; 빔의 통로를 개폐하기 위한 광개폐수단과; 빔의 진행을 안내하기 위한 광안내수단과; 상기 제1 물체광과 제1 기준광, 그리고 제2 물체광과 제2 기준광으로 동시에 기록하기 위한 양측 기록부의 중간부에 빔 흡수층이 형성된 홀로그램 기록매체를 포함하여 구성되며, 상기 홀로그램 기록매체의 빔 흡수층은 Na2O-Cao-SiO2에 FeO를 혼합한 물질, 그리고 Na2O-Cao-SiO2-P2O5-Al2O3에 FeO를 혼합한 물질로 형성된다.
이러한 본 발명은 기록시간을 1/2로 줄일 수 있는 이점이 있으며, 동시에 2면을 디스플레이할 수 있는 이점이 있다.

Description

2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템(HOLOGRAM DATA STORAGE SYSTEM FOR WRITING/READING 2 PAGE AT ONE TIME)
본 발명은 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템에 관한 것으로, 특히 복수의 물체광을 이용하여 광복굴절물질(photorefractive material)에 동시에 2 페이지를 기록/재생함으로써 기록시간을 반으로 줄이고 멀티미디어(multimedia)로서의 기능을 수행할 수 있도록 한 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 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 앵글 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.
도 1에는 종래의 90°배치형 홀로그램 디지탈 데이터 스토레이지 시스템(90°Geometry Digital Data Storage System)이 도시되어 있는 바, 이에 도시한 바와 같이, 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 빔 스플리터(20)에 입사되어 기준광(12)과 물체광(13)으로 나누어 지고 물체광(13)은 입력된 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 공간 광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(50)에 의해서 변조되고, 이때 각각의 페이지에는 회전 거울(30)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광(12)이 상응하게 작성된다.
이후 물체광(13)과 기준광(12)은 홀로그램을 기록하기 위한 홀로그램 기록매체(60)의 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생하는 간섭무늬의 강도에 따라서 홀로그램 기록매체(60) 내부의 운동전하의 광유도 현상이 발생 하고 이러한 과정을 통하여 간섭무늬가 기록된다. 홀로그램 기록매체(60)에 기록된 데이터를 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 씨씨디(CCD;Charge Coupled Device)(70) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.
이와 같은 종래의 90°배치형 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 1면의 기록/재생 만이 가능하므로 후술하는 본 발명에 비하여 저장용량이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 복수의 물체광을 이용하여 광복굴절물질(photorefractive material)에 동시에 2 페이지를 기록/재생함으로써 기록시간을 반으로 줄이고 멀티미디어(multimedia)로서의 기능을 수행할 수 있게 되는 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저 빔을 발진시키는 레이저와; 레이저 빔을 제1 물체광과 제1 기준광, 그리고 제2 물체광과 제2 기준광으로 분리하기 위한 광분리수단과; 상기 제1 물체광과 제2 물체광을 공간 광변조시키기 위한 공간 광변조수단과; 빔의 통로를 개폐하기 위한 광개폐수단과; 빔의 진행을 안내하기 위한 광안내수단과; 상기 제1 물체광과 제1 기준광, 그리고 제2 물체광과 제2 기준광으로 동시에 기록하기 위한 양측 기록부의 중간부에 빔 흡수층이 형성된 홀로그램 기록매체를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 홀로그램 기록매체의 빔 흡수층은 Na2O-Cao-SiO2에 FeO를 혼합한 물질, 그리고 Na2O-Cao-SiO2-P2O5-Al2O3에 FeO를 혼합한 물질로 형성된다.
도 1은 종래 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도.
도 3은 홀로그램 기록매체의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 레이저 110 : 제1 빔스플리터
111 : 제1 셔터 120 : 제2 빔스플리터
121 : 제2 셔터 122 : 제3 셔터
123 : 거울 130 : 제3 빔스플리터
131 : 거울 140,150 : 제1,제2 공간 광변조기
160,170 : 제1,제2 광전변환소자 200 : 홀로그램 기록매체
201,202 : 양측 기록부 203 : 빔 흡수층
B : 레이저 빔 B1 : 일측 빔
B2 : 타측 빔 B3 : 제1 물체광
B4 : 제1 기준광 B5 : 제2 물체광
B6 : 제2 기준광
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스토리지 시스템의 구성도를 보인 것이고, 도 3은 홀로그램 기록매체의 구성도를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 레이저 빔(B)을 발진시키는 레이저(100)와; 레이저 빔(B)을 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4), 그리고 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리하기 위한 광분리수단과; 상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5)을 공간 광변조시키기 위한 공간 광변조수단과; 빔의 통로를 개폐하기 위한 광개폐수단과; 빔의 진행을 안내하기 위한 광안내수단과; 상기 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4), 그리고 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 동시에 기록하기 위한 양측 기록부(201),(202)의 중간부에 빔 흡수층(203)이 형성된 홀로그램 기록매체(200)를 포함하여 구성된다.
상기 광분리수단은 레이저 빔(B)을 빔(B1),(B2)로 분리하기 위한 제1 빔스플리터(110)와; 일측 빔(B1)을 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4)로 분리하기 위한 제3 빔스플리터(130)와; 타측 빔(B2)을 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리하기 위한 제2 빔스플리터(120)로 구성되고, 상기 공간 광변조수단은 상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5)을 공간 광변조시키기 위하여 각각의 광로 상에 설치되고 신호를 기록할 때에 작동되는 제1,제2 공간 광변조기(140),(150)로 구성된다.
상기 광개폐수단은 상기 제1 빔스플리터(110)의 일측 빔(B1)을 개폐하기 위한 제1 셔터(111)와; 제2 기준광(B6)을 개폐하기 위한 제2 셔터(121)와; 제2 물체광(B5)을 개폐하기 위한 제3 셔터(122)로 구성되고, 상기 광안내수단은 빔의 광로상에 거울(123),(131)을 배치하여 구성된다.
보다 구체적으로 본 발명은 레이저(100)에서 발생되는 레이저 빔(B)을 빔(B1),(B2)로 분리하기 위한 제1 빔스플리터(110)가 레이저 빔(B)의 광로 상에 배치되고, 일측 빔(B1)을 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4)로 분리하기 위한 제3 빔스플리터(130)가 빔(B1)의 광로 상에 배치되며, 타측 빔(B2)을 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리하기 위한 제2 빔스플리터(120)가 타측 빔(B2)의 광로 상에 설치되고, 상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5)의 광로 상에는 예를들어 엘씨디(LCD)와 같은 제1,제2 공간 광변조기(140),(150) 또는 씨씨디(CCD)와 같은 제1,제2 광전변환소자(160),(170)가 설치되어 있다.
상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5), 그리고 제1 기준광(B4)과 제2 기준광(B6)이 만나는 위치에는 홀로그램 기록매체(200)가 설치되어 있다.
상기 제1 빔스플리터(110)의 일측 빔(B1) 광로 상에는 제1 셔터(111)가 배치되고, 제2 빔스플리터(120)의 제2 기준광(B6) 광로 상에는 제2 셔터(121)가 배치되며, 제2 빔스플리터(120)의 제2 물체광(B5) 광로 상에는 제3 셔터(122)와 거울(123)이 배치되고, 상기 제3 빔스플리터(130)의 제1 기준광(B4) 광로 상에는 거울(131)이 배치되어 있다.
상기 홀로그램 기록매체(200)는 양측 기록부(201,202)의 중간부에 빔 흡수층(203)이 형성되어 있으며, 빔 흡수층(203)을 이루는 흡수 물질(absorption material)에는 파장에 따라 차이가 나타나며, 예를 들어 적외선(IR)을 사용할 때에는 Na2O - Cao - SiO2에 1∼3w/o의 FeO를 혼합한 물질을 사용하거나, Na2O - Cao - SiO2- P2O5- Al2O3에 1∼3w/o의 FeO를 혼합한 물질을 사용한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 홀로그램 데이타 스토리지 시스템은 기록할 때에는 제1 셔터(111)와 제3 셔터(122)를 개방하고 기록을 행하며, 이때 레이저(100)에서 발생된 레이저 빔(B)이 제1 빔스플리터(110)에 의해 빔(B1),(B2)로 분리되고, 일측 빔(B1)은 제3 빔스플리터(130)에 의해 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4)으로 분리된 후, 제1 기준광(B4)은 거울(131)에 의해 반사되어 홀로그램 기록매체(200)의 일측 기록부(201)에 도달하고, 제1 물체광(B3)은 제1 공간 광변조기(140)에 의해 변조되어 홀로그램 기록매체(200)의 일측 기록부(201)에 도달하여 일측 기록부(201)에 기록이 행해진다. 그리고, 제1 빔스플리터(110)에 의해 분리된 타측 빔(B2)은 제2 빔스플리터(120)에 의해 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리된 후, 제2 기준광(B6)이 홀로그램 기록매체(200)의 타측 기록부(202)에 도달함과 아울러 제2 물체광(B5)은 제2 공간 광변조기(150)에 의해 변조되어 홀로그램 기록매체(200)의 타측 기록부(202)에 도달하여 타측 기록부(202)에 기록이 행해진다. 따라서, 홀로그램 기록매체(200)의 양측 기록부(201),(202)을 기록이 동시에 행하여 진다.
한편, 재생할 때에는 홀로그램 기록매체(200)을 180°반전시켜 제1 공간 광변조기(140)에 의해 기록된 재생단을 제2 광전변환소자(170)로 재생하고, 제2 공간 광변조기(150)로 기록된 재생단을 제1 광전변환소자(160)로 재생한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 기록시간을 1/2로 줄일 수 있는 이점이 있으며, 동시에 2면을 디스플레이할 수 있는 이점이 있다.
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 (3)

  1. 레이저 빔(B)을 발진시키는 레이저(100)와; 레이저 빔(B)을 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4), 그리고 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리하기 위한 광분리수단과; 상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5)을 공간 광변조시키기 위한 공간 광변조수단과; 빔의 통로를 개폐하기 위한 광개폐수단과; 빔의 진행을 안내하기 위한 광안내수단과; 상기 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4), 그리고 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 동시에 기록하기 위한 양측 기록부(201),(202)의 중간부에 빔 흡수층(203)이 형성된 홀로그램 기록매체(200)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광분리수단은 레이저 빔(B)을 빔(B1),(B2)로 분리하기 위하여 레이저 빔(B)의 광로 상에 배치되는 제1 빔스플리터(110)와; 일측 빔(B1)을 제1 물체광(B3)과 제1 기준광(B4)로 분리하기 위하여 일측 빔(B1)의 광로 상에 배치되는 제3 빔스플리터(130)와; 타측 빔(B2)을 제2 물체광(B5)과 제2 기준광(B6)으로 분리하기 위하여 타측 빔(B2)의 광로 상에 배치되는 제2 빔스플리터(120)로 구성되고, 상기 공간 광변조수단은 상기 제1 물체광(B3)과 제2 물체광(B5)을 공간 광변조시키기 위하여 각각의 광로 상에 설치되고 신호를 기록할 때에 작동되는 제1,제2 공간 광변조기(140),(150)로 구성된 것을 특징으로 하는 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광개폐수단은 상기 제1 빔스플리터(110)의 일측 빔(B1) 광로 상에 배치되는 제1 셔터(111)와; 상기 제2 빔스플리터(120)의 제2 기준광(B6) 광로 상에 배치되는 제2 셔터(121)와; 상기 제2 빔스플리터(120)의 제2 물체광(B5) 광로 상에 배치되는 제3 셔터(122)로 구성되고, 상기 광안내수단은 상기 제2 빔스플리터(120)의 제2 물체광(B5) 광로 상에는 배치되는 거울(123)과; 상기 제3 빔스플리터(130)의 제1 기준광(B4) 광로 상에는 배치되는 거울(131)로 구성되고,
    상기 홀로그램 기록매체(200)의 빔 흡수층(203)은 Na2O-Cao-SiO2또는 Na2O-Cao-SiO2-P2O5-Al2O3에 1∼3w/o의 FeO를 혼합한 물질로 형성된 것임을 특징으로 하는 2면을 동시에 기록/재생하는 홀로그램 데이타 스토리지 시스템.
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