KR20000040910A

KR20000040910A - 홀로그래픽 데이터 저장 시스템

Info

Publication number: KR20000040910A
Application number: KR1019980056653A
Authority: KR
Inventors: 노재우
Original assignee: 전주범; 대우전자 주식회사
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2000-07-15

Abstract

본 발명은 빔확대기를 이용하여 간단하게 구현하기 위한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 광원(100)으로부터 입사되는 빔을 확대하여 기준광(R)과 물체광(O)으로 방출하는 빔확대기(110), 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분 광로상에 위치하며 상기 빔 확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분의 광을 기준광(R)으로 입사시키기 위한 거울(130), 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광을 물체광(O)으로 입력 데이터를 실어 주는 공간광변조기(120), 상기 물체광(O)과 기준광(R)의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광(R)의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 재생하는 저장 매체(140), 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 재생시 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 물체광(O)이 상기 저장매체(140)로 입사되지 않도록 차단하는 셔터(160), 및 상기 저장 매체(140)에서 재생된 간섭 무늬를 전기 신호로 변환하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)(150)로 구성된다.

따라서 본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성을 간단하게 하여 광학계의 신뢰도가 향상된다.

Description

홀로그래픽 데이터 저장 시스템(HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEM)

본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 빔확대기를 이용하여 간단하게 구현하기 위한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 대상 물체로부터 물체광을 기록하고 이후에 이것을 재현하는데 그 목적이 있다.

홀로그래픽 데이터 기록은 대상 물체로부터 반사된 물체광의 강도와 방향을 기록하므로써 이루어진다. 대상 물체의 빛의 강도와 방향은 물체광과 기준광의 간섭으로 이루어져 간섭 무늬를 만들게 되고, 이렇게 형성된 간섭 무늬는 간섭 무늬의 강도에 반응하는 물질로 이루어진 입방체, 즉 저장 크리스탈속에 기록된다. 이와 같이 기록된 간섭 무늬에 기준광을 조사하게 되면 대상 물체의 3차원 상인 홀로그램이 재현되게 된다.

이때, 저장 크리스탈에 기록된 홀로그램 데이터는 기록 과정에서 사용된 기준광으로만 읽어 낼 수 있고, 기록시에 사용된 기준광과 파장 또는 위상이 다른 기준광으로는 읽어 내지 못하고 저장 크리스탈안에 기록된 홀로그램 데이터를 통과하게 된다.

이와 같은 볼륨 홀로그램 성질을 이용하여 각각 다른 기준광으로 저장 물질입방체의 같은 장소에 많은 홀로그램 데이터를 기록하므로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능해 진다.

이를 위해 일반적으로 사용되는 각도 중첩(Angular Multiplexing) 기법은 각기 다른 기준광을 만드기 위해 각 기록시마다 기준광의 각도를 변화시키는 것으로, 이를 이용하면 2진 데이터를 페이지 단위로 구성하는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할 수 있다. 즉, 동일한 장소에 많은 데이터를 페이지 단위로 기록 재생하므로써 높은 저장 밀도 및 빠른 데이터 전달율로 기록 및 재생이 가능해 진다.

이와 같은 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 개략적으로 도 1 에 도시한 바와 같이 홀로그래피에 필요한 가간섭광(Coherent Beam), 즉 레이저광을 발생시키는 광원(10), 광원(10)에 상응하는 위치에 설치되어 광원(10)으로부터 발생된 가간섭광을 기준광(Reference Beam)과 신호광, 즉 물체광(Object Beam)으로 분리시키는 광분리기(Beam Splitter)(20), 기준광의 광로상에 위치하며 기준광의 각도를 조금씩 변환하기 위한 회전 거울(30), 물체광의 방향을 변경시키는 거울(40), 거울(40)에서 반사된 물체광의 광로상에 위치하며 반사된 물체광에 입력 데이터, 즉 페이지 단위로 구성되는 다수 픽셀의 2진 데이터를 실어 주는 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(50), 상기 공간 광 변조기(50)로부터 출력되는 물체광과 회전 거울(30)에서 반사된 기준광이 서로 교차되는 광로상에 위치하며 상기 물체광과 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 출력하는 저장 매체(60), 및 저장매체(60)에 기준광을 조사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로상에 위치하며 저장 매체(60)에 기록된 간섭 무늬를 복원할 때 이를 원래의 전기 신호로 변환하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)(70)로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 설명한다.

광원(10)에서 조사된 가간섭광은 광분리기(20)에서 기준광과 물체광으로 나뉘어진다.

이때 물체광은 거울(40)에 의해 방향이 90°방향이 변경되어 공간광 변조기(50)로 입력되어 변조된다. 즉, 물체광은 공간광 변조기(50)에서 입력된 데이터가 실져 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된후 저장 매체(60)로 입사된다.

또한, 기준광은 회전 거울(30)에 의해 각도가 변화되어 저장 매체(60)로 입사된다. 즉, 각각의 페이지에 상응하게 회전 거울(30)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광은 저장 매체(60)인 저장 크리스탈로 입사된다.

물체광과 기준광은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(60) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(60)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)이 발생되고 이러한 과정을 통하여 간섭 무늬가 기록된다.

저장 매체(60)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(60)에 조사하면 된다. 즉, 기준광을 조사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 CCD(70) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.

이와 같이 하나의 페이지를 기록한 후 다음 페이지에서는 회전 거울(30)의 각도를 조금 달리하는 기준광이 적용된다. 즉, 각각의 페이지에는 회전 거울(30)의 각도의 변화에 따라 기준광이 상응하게 적용되는데 데이터의 첫 페이지를 저장 매체에 기록한후, 기준광의 각도를 첫 번째 홀로그램의 재생 복원상이 완전히 사라질때까지 증가시키고, 이때 다시 다른 각도의 기준광으로 새로운 데이터 페이지를 입력시켜 저장 매체(60)에 기록하게 된다.

다시말해서, 각도 중첩 기법을 이용하여 각 페이지의 기록시마다 기준광의 각도를 변화시키는 과정을 반복하여 데이터를 저장 매체 내부에 중첩 기록하게 된다.

이와 같이 각도 중첩 기법을 이용하여 기준광의 각도가 변화되어 기록되면 재생시에도 마찬가지로 동일한 각도의 기준광을 저장 매체(60)로 조사하여야 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬를 복원할 수가 있으며 이후 읽어진 상은 CCD(70)에 의해 원래의 데이터로 복원된다.

그러나 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 광학계의 구성이 복잡한 문제점이 있었다.

상기 문제점을 개선하기 위해 본 발명은 빔확대기를 사용하여 광학계의 구성을 간단하게 하기 위한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광원으로부터 입사되는 빔을 확대하여 기준광과 물체광으로 방출하는 빔확대기, 상기 빔확대기로부터 입사되는 광의 1/2부분 광로상에 위치하며 상기 빔 확대기로부터 입사되는 광의 1/2부분의 광을 기준광으로 입사시키기 위한 거울, 상기 빔확대기로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 상기 빔확대기로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광을 물체광으로 입력 데이터를 실어 주는 공간광변조기, 상기 거울에서 반사되어 입사되는 기준광과 상기 공간광변조기를 통해 입사되는 물체광이 교차하는 광로상에 위치하며 상기 물체광과 기준광의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 재생하는 저장 매체, 상기 빔확대기로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 재생시 상기 빔확대기로부터 입사되는 물체광이 상기 저장매체로 입사되지 않도록 차단하는 셔터, 및 상기 저장매체에 기준광을 조사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로상에 위치하며 상기 저장 매체에서 재생된 간섭 무늬를 전기 신호로 변환하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공한다.

도 1 은 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성도

도 2 는 본 발명에 의한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구조도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100 : 광원 20 : 광분리기

30, 40, 130 : 거울 50, 120 : SLM

60, 140 : 저장 매체 70, 150 : CCD

110 : 빔확대기 160 : 셔터

170 : 엑츄에이터

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 홀로그램 데이터 저장 시스템은 도 2 에 도시한 바와 같이 빔확대기(110), 거울(130), 공간광변조기(120), 저장 매체(140), 셔터(160), CCD(150), 및 액츄에이터(170)로 구성된다.

상기 빔확대기(110)는 광원(100)으로부터 입사되는 빔을 확대하여 기준광(R)과 물체광(O)으로 방출하는 것이다.

상기 거울(130)은 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분 광로상에 위치하며 상기 빔 확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분의 광을 기준광(R)으로 상기 저장 매체(140)로 입사시키기 위한 것이다.

상기 공간광변조기(120)는 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광을 물체광(O)으로 입력 데이터를 실어 주기 위한 것이다.

상기 저장 매체(140)는 상기 거울(130)에서 반사되어 입사되는 기준광(R)과 상기 공간광변조기(120)를 통해 입사되는 물체광(O)이 교차하는 광로상에 위치하며 상기 물체광(O)과 기준광(R)의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광(R)의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 재생하는 것이다.

상기 셔터(160)는 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 재생시 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 물체광(O)이 상기 공간광변조기(120)를 통해 저장 매체(140)로 입사되지 않도록 차단하는 것이다.

상기 CCD(150)는 상기 저장매체(140)에 기준광을 조사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로상에 위치하며 상기 저장 매체(140)에서 재생된 간섭 무늬를 전기 신호로 변환하기 위한 것이다.

상기 액츄에이터(170)는 각도 중첩을 위해 기준광(O)의 각도를 조금씩 변화시키기 위해 상기 거울(130)을 회전시키기 위한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 설명한다.

먼저, 저장 매체(140)에 데이터를 기록하는 경우를 설명한다.

저장 매체(140)에 데이터를 기록하기 위해서는 기준광(R)과 물체광(O)이 모두 저장 매체(140)로 입사되어야 하므로 셔터(160)를 열어 물체광(O)이 입사될 수 있도록 한다.

광원(100)에서 조사된 가간섭광은 빔확대기(110)에서 확대되어 거울(130)과 SLM(120)으로 입사된다.

즉, 빔확대기(110)에서 확대된 빔은 상부와 하부로 나뉘어져서 상부빔은 기준광(R)으로 사용되고 하부빔은 물체광(O)으로 사용되거나, 상부빔은 물체광(O)으로 사용되고 하부빔은 기준광(O)으로 사용된다.

여기서는 상부빔이 기준광(R)으로 사용되고 하부빔(O)이 물체광으로 사용되는 경우를 설명한다.

상기 빔확대기(110)에서 출력되는 상부빔은 기준광(R)으로 상기 거울(130)에 입사되어 방향이 90도 변경되어 저장매체(140)로 입사된다.

또한, 상기 빔확대기(110)에서 출력되는 하부빔은 물체광(O)으로 셔터(160)를 통해 공간광변조기(120)로 입사된다.

또한 공간광변조기(120)에서는 입사되는 물체광(O)에 입력 데이터를 실어 저장매체(140)로 입사시킨다.

상기 공간광변보기(120)에서 입사되는 물체광(O)과 거울(130)에서 입사되는 기준광(R)은 홀로그램을 기록하기 위한 저장 매체(140) 내부에서 간섭을 일으키고 이때 발생된 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(140)의 내부 운동 전하의 광유도 현상(Light-induced generation of mobile charge)이 발생되고 이러한 과정을 통하여 간섭 무늬가 기록된다.

한편, 상기 엑츄에이터(170)는 상기 거울(130)을 회전시켜 상기 기준광(R)의 입사각을 변화시키게 된다. 즉, 기준광(R)은 거울(130)에 의해 각도가 변화되어 저장 매체(140)로 입사되어 각도 중첩에 의해 기록할 수 있도록 한다.

다시말해서 각각의 페이지에 상응하게 거울(130)의 각도를 조금씩 달리하는 기준광은 저장 매체(140)인 저장 크리스탈로 입사된다.

이러한 과정을 통해 각도 중첩 기법을 이용하여 각 페이지의 기록시마다 기준광의 각도를 변화시키는 과정을 반복하여 데이터를 저장 매체 내부에 중첩 기록하게 된다.

다음으로, 이와 같이 저장 매체(140)에 기록된 데이터를 재생하는 과정을 설명한다.

저장매체(140)에 기록된 데이터를 재생하기 위해서는 기준광(R)만이 필요하므로 상기 셔터(160)를 닫아 물체광(O)이 저장매체(140)로 입사되지 못하도록 한다.

광원(100)에서 조사된 가간섭광은 빔확대기(110)에서 확대되어 거울(130)로 입사된다.

즉, 빔확대기(110)에서 확대된 빔 중에서 상부빔만이 거울(130)로 입사되게 된다.

이때, 상기 엑츄에이터(170)는 각도 중첩 기법을 이용하여 기록된 데이터를 재생하기 위해 기준광(O)의 각도가 맞추어지도록 거울(130)을 회전시킨다. 즉, 재생시에도 마찬가지로 동일한 각도의 기준광을 저장 매체(140)로 조사하여야 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬를 복원할 수가 있으므로 상기 엑츄에이터(170)에서 거울(130)을 회전시켜 기준광(O)의 각도를 변화시켜 저장 매체(140)로 입사되도록 한다.

상기 저장 매체(140)는 입사되는 기준광(O)에 따라 기록된 상을 CCD(150)로 출력하게 되고 상기 CCD(150)에서는 이를 원래의 데이터로 복원하여 출력하게 된다. 즉, 기준광을 조사하면 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고 이후 읽어진 상을 CCD(150) 위에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 된다.

한편, 빔확대기(110)로부터 출력되는 상부빔을 물체광(O)으로 사용하고 하부빔을 기준광(R)으로 사용하는 경우에도 상부빔을 기준광(R)으로 사용하고 하부빔을 물체광(O)으로 사용한 경우와 동일하게 작동하게 된다. 즉, 물체광(O)으로 사용할 빔에 광로상에 공간광 변조기(120)를 위치시키면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 홀로그램 데이터 저장 시스템은 그 구성이 간단하게 이루어지게 되어 광학계의 신뢰도가 향상된다.

Claims

광원(100)으로부터 입사되는 빔을 확대하여 기준광(R)과 물체광(O)으로 방출하는 빔확대기(110);

상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분 광로상에 위치하며 상기 빔 확대기(110)로부터 입사되는 광의 1/2부분의 광을 기준광(R)으로 입사시키기 위한 거울(130);

상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광을 물체광(O)으로 입력 데이터를 실어 주는 공간광변조기(120);

상기 거울(130)에서 반사되어 입사되는 기준광(R)과 상기 공간광변조기(120)를 통해 입사되는 물체광(O)이 교차하는 광로상에 위치하며 상기 물체광(O)과 기준광(R)의 간섭으로 발생된 간섭 무늬를 기록하고 기준광(R)의 조사로 기록된 간섭 무늬를 복원 재생하는 저장 매체(140);

상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 광의 나머지 1/2 부분의 광로상에 위치하며 재생시 상기 빔확대기(110)로부터 입사되는 물체광(O)이 상기 저장매체(140)로 입사되지 않도록 차단하는 셔터(160); 및

상기 저장매체(140)에 기준광을 조사할 때 발생되는 간섭 무늬의 광로상에 위치하며 상기 저장 매체(140)에서 재생된 간섭 무늬를 전기 신호로 변환하기 위한 CCD(Charge Coupled Device)(150)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 각도 중첩을 위해 기준광(O)의 각도를 조금씩 변화시키기 위해 상기 거울(130)을 회전시키기 위한 액츄에이터(170)를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.