KR20000004684A - 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템 - Google Patents

홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템에 관한 것으로, 레이저와, 이 레이저에서 발산된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 빔 스플리터의 사이에 레이저 빔의 광 경로를 미세 변위시키기 위한 광변위 요소가 설치되어 구성되어 있으며, 상기 광변위 요소는 유리와 같은 투명판으로 형성되는 제1 변위 광학소자와 제2 변위 광학소자 및 제1,제2 변위 광학소자를 변위시키기 위한 제1,제2 변위 구동수단으로 구성되어 있다.
이러한 본 발명은 유리판 등으로 된 제1,2 변위 광학소자를 회전시킴에 의해 레이저 빔을 미세 변위시켜 스페셜 멀티플렉싱이 가능하고, 기록밀도 향상이 용이한 이점이 있으며, 광변위 요소의 구성이 간단하여 시스템의 소형화에 유리하고 원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템(HOLOGRAM DATA SPATIAL MULTIPLEXING STORAGE SYSTEM)
본 발명은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템에 관한 것으로, 특히 레이저에서 발생되는 레이저 빔이 레이저와 빔 스플리터 사이에 설치되는 광학 변위요소에 의해 미소 변위가 가능하게 하여 스페셜 멀티플렉싱을 행하도록 한 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 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 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 스토리지 시스템으로 스페셜 멀티플렉싱을 하기 위해서는 홀로그램 기록매체를 x,z 혹은 y,z 방향으로 변위시켜 기록/재생하게 되나, 이와 같은 홀로그램 기록매체의 변위 이동은 기계적인 요소들로 구성된 변위장치에 의해 행하기 때문에 미소 변위 이동에 한계가 있고, 미소 변위 이동시 고정밀도의 부품이 요구되어 가격이 높아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 결함 및 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 레이저에서 발생되는 레이저 빔이 레이저와 빔 스플리터 사이에 설치되는 광학 변위요소에 의해 미소 변위가 가능하게 하여 스페셜 멀티플렉싱을 행할 수 있게 되는 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 레이저와, 이 레이저에서 발산된 레이저 빔을 기준광과 물체광으로 분리하는 빔 스플리터의 사이에 레이저 빔의 광 경로를 미세 변위시키기 위한 광변위 요소가 설치되어 구성되는 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템을 제공한다.
또, 상기 광변위 요소가 유리와 같은 투명판으로 형성되는 제1 변위 광학소자와 제2 변위 광학소자 및 제1,제2 변위 광학소자를 변위시키기 위한 제1,제2 변위 구동수단으로 구성되는 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템을 제공한다.
상기 제1 변위 구동수단은 제1 변위 광학소자를 지지하는 지지부재와, 제1 변위 광학소자를 X축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재가 축에 고정되는 모터와, 상기 X축 회전 변위모터가 고정되는 회동판과, 제1 변위 광학소자를 Y축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 회동판이 축에 고정되는 모터와, Y축 회전 변위모터가 설치되는 베이스판으로 구성되며, 상기 제2 변위 구동수단은 제2 변위 광학소자를 지지하는 지지부재와, 제2 변위 광학소자를 Z축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재가 축에 고정되는 모터와, 상기 Z축 회전 변위모터가 설치되는 베이스판으로 구성된다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 관한 도면으로서,
도 1은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템의 구성도.
도 2는 레이저 빔 진행각 변환수단의 사시도.
도 3은 레이저 빔 진행각 변환작용 설명도.
도 4는 레이저 빔의 굴절작용 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11 : 레이저 빔
12 : 기준광 13 : 물체광
20 : 빔 스플리터 100 : 광변위 요소
101,102 : 제1,제2 변위 광학소자 103 : 지지부재
104 : 회동판 105 : 모터
106 : 베이스판 110,120 : 제1,제2 변위 구동수단
이하, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면에 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템의 구성도이고, 도 2는 레이저 빔 진행각 변환수단의 사시도를 보인 것이며, 도 3은 레이저 빔 진행각 변환작용 설명도, 도 4는 레이저 빔의 굴절작용 설명도를 각각 보인 것으로 이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 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 배치되며, 레이저(10)와 빔 스플리터(20)의 사이에는 레이저 빔(11)의 진행각을 변경시키기 위한 광변위 요소(100)가 배치된다.
그리고, 기준광(12)의 광로 상에는 거울(30)이 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.
상기 광변위 요소(100)는 유리와 같은 투명판으로 형성되는 제1 변위 광학소자(101)와 제2 변위 광학소자(102) 및 제1,제2 변위 광학소자(101),(102)를 변위시키기 위한 제1,제2 변위 구동수단(110),(120)으로 이루어진다.
상기 제1 변위 구동수단(110)은 제1 변위 광학소자(101)를 지지하는 지지부재(103)와, 제1 변위 광학소자(101)를 X축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재(103)가 축에 고정되는 모터(105)와, 상기 X축 회전 변위모터(105)가 고정되는 회동판(104)과, 제1 변위 광학소자(101)를 Y축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 회동판(104)이 축에 고정되는 모터(105)와, Y축 회전 변위모터(105)가 설치되는 베이스판(106)으로 구성되어 있다.
상기 제2 변위 구동수단(120)은 제2 변위 광학소자(102)를 지지하는 지지부재(103)와, 제2 변위 광학소자(102)를 Z축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재(103)가 축에 고정되는 모터(105)와, 상기 Z축 회전 변위모터(105)가 설치되는 베이스판(106)으로 구성되어 있다.
이와 같은 본 발명 시스템은 레이저(10)에서 발생된 레이저 빔(11)이 광변위 요소(100)를 통과하게 되며, 이때, 상기 광변위 요소(100)는 마이크로 프로세서의 제어에 의해 X,Y축 회전 변위모터(105)가 회전하고, Z축 회전 변위모터(105)가 회전함에 의해 제1 변위 광학소자(101)과 X,Y축을 중심으로 회전하고, 제2 변위 광학소자(102)가 Z축으로 중심으로 회전하여 레이저 빔(11)의 진로를 X,Y,Z 방향으로 미소 변위시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 광변위 요소(100)의 각 모터(105)는 제1 변위 광학소자(101)를 X축 또는 Y축을 중심으로 회전 변위시키고, 제2 변위 광학소자(102)를 Z축을 중심으로 회전 변위시키도록 제어될 수 있으며, 필요에 따라 다양한 미세조절을 행할 수 있게 된다.
이와 같이 레이저 빔(11)은 제1 변위 광학소자(101)와 제2 변위 광학소자(102)에 의해 진행각이 변경되어 광로가 미세하게 변경되면서 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 광로 상에 배치되고 각도가 가변되는 거울(30)에서 반사된 후, 홀로그램 기록매체(60)에 도달한다.
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 공간 중첩기록이 행하여진다.
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.
도 4는 레이저 빔의 굴절작용 설명도를 보인 것으로, 이 도 4를 참조하면, 레이저 빔(11)이 유리와 같은 제1,2 변위 광학소자(101),(102)를 90°로 입사하게 되면 빔은 각도에 관계 없이 ①의 경로로 통과하고, 이후, 제1,2 변위 광학소자(101),(102)를 θ1만큼 회전시키면 입사각도 θ1을 가지게 되며 이때 입사되는 빔과 투과되는 빔 사이에는 다음 식이 성립한다.
n1sinθ1=n2sinθ2
이후, 빔이 제1,2 변위 광학소자(101),(102)에서 빠져 나올 때에는 n2sinθ2=n1sinθ1 이 되어 최초 입사빔의 입사각과 같은 각도로 경로 ②로 투과한다.
그리고, θ1으로 입사할 때에 이동된 거리 x 는 다음 식과 같이 된다.
여기서, n1sinθ1=n2sinθ2 이고, n2>n1 이므로 θ1의 변화가 θ2의 변화 보다 크다.
따라서, 본 발명 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템은 유리판과 같이 투명판으로 된 제1,2 변위 광학소자(101),(102)의 회전에 의해 스페셜 멀티플렉싱이 가능한 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 유리판 등으로 된 제1,2 변위 광학소자를 회전시킴에 의해 레이저 빔을 미세 변위시켜 스페셜 멀티플렉싱이 가능하고, 기록밀도 향상이 용이한 이점이 있으며, 광변위 요소의 구성이 간단하여 시스템의 소형화에 유리하고 원가를 절감시킬 수 있는 효과가 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 (2)

  1. 레이저(10)와, 이 레이저(10)에서 발산된 레이저 빔(11)을 기준광(12)과 물체광(13)으로 분리하는 빔 스플리터(20)의 사이에 레이저 빔(11)의 광 경로를 미세 변위시키기 위한 광변위 요소(100)가 설치되고, 상기 광변위 요소(100)는 유리와 같은 투명판으로 형성되는 제1 변위 광학소자(101)와 제2 변위 광학소자(102) 및 제1,제2 변위 광학소자(101),(102)를 변위시키기 위한 제1,제2 변위 구동수단(110),(120)으로 구성된 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 변위 구동수단(110)은 제1 변위 광학소자(101)를 지지하는 지지부재(103)와, 제1 변위 광학소자(101)를 X축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재(103)가 축에 고정되는 모터(105)와, 상기 X축 회전 변위모터(105)가 고정되는 회동판(104)과, 제1 변위 광학소자(101)를 Y축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 회동판(104)이 축에 고정되는 모터(105)와, Y축 회전 변위모터(105)가 설치되는 베이스판(106)으로 구성되며, 상기 제2 변위 구동수단(120)은 제2 변위 광학소자(102)를 지지하는 지지부재(103)와, 제2 변위 광학소자(102)를 Z축을 중심으로 회전 변위시킬 수 있도록 지지부재(103)가 축에 고정되는 모터(105)와, 상기 Z축 회전 변위모터(105)가 설치되는 베이스판(106)으로 구성된 것을 특징으로 하는 홀로그램 데이타 스페셜 멀티플렉싱 스토리지 시스템.
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