KR200220978Y1

KR200220978Y1 - 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템

Info

Publication number: KR200220978Y1
Application number: KR2019980023887U
Authority: KR
Inventors: 곽대연
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2001-05-02
Also published as: KR20000011451U

Abstract

본 고안은 기록/재생시 두 면을 사용하여 기록 밀도를 향상시키기 위한 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에 관한 것으로, 광원(100)으로부터 유입된 빛을 기준광(R)과 물체광으로 분리하는 제1 광분리기(110), 상기 제1 광분리기(110)로부터 입사되는 물체광을 제1 및 제2 물체광(O1, O2)으로 분리하는 제2 광분리기(120), 상기 제1 및 제2 광분리기(110, 120)로부터 입사되는 기준광(R)과 제1 및 제2 물체광(O1, O2)에 의한 간섭 무늬를 3차원적으로 각각 기록하는 저장 매체(190), 상기 제1 광분리기(110)로부터 입사되는 기준광의 방향을 변경시켜 상기 저장 매체(190)에서 굴절율 변화가 큰 Ｃ축으로 입사시키는 제1 및 제2 거울(130, 140), 상기 제2 광분리기(120)로부터 입사되는 제1 물체광(O1)의 방향을 변경시켜 제1 물체광(O1)의 편광 방향이 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제3 거울(150), 상기 제2 광분리기(120)로부터 입사되는 제2 물체광(O2)의 방향을 변경시켜 상기 제2 물체광(O2)의 편광 방향이 상기 제1 물체광(O1)의 편광 방향과 수직이고 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제4 거울(160), 상기 제3 거울(150)에서 입사되는 제1 물체광(O1)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 제1 SLM(170), 상기 제4 거울(160)에서 입사되는 제2 물체광(O2)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 제2 SLM(180), 및 상기 저장 매체(190)의 두 면에서 재생되어 입사되는 제1 및 제2 재생광(P1, P2)을 각각 전기적인 신호로 복원하는 제1 및 제2 CCD(200, 210)를 포함하여 구성된다.

따라서 본 고안은 두 면을 동시에 기록 및 재생할 수 있으므로 기록 밀도를 향상시키고 기록 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Description

3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템(3-DIMENSIONAL HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEM)

본 고안은 기록/재생시 두 면을 사용하여 기록 밀도를 향상시키기 위한 3차원 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 홀로그램 성질을 이용하여 각각 다른 기준광으로 저장 물질입방체의 같은 장소에 많은 홀로그램 데이터를 기록하므로써 작은 입방체 내부에 방대한 데이터를 저장하는 것이 가능해 진다.

일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 개략적으로 도 1 에 도시한 바와 같이 홀로그래픽에 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 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, 이하 'SLM'이라 함)(50), 상기 공간 광 변조기(50)로부터 출력되는 물체광과 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 일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 설명한다.

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

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

또한, 기준광은 거울(30)에 의해 90°로 방향이 변경되어 저장 매체(60)로 입사된다.

이와 같이 저장 매체(60)에 입사된 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 같은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 저장 매체(60)는 굴절율 변화가 큰 c축을 포함하는 면만을 사용하여 기록한다. 즉, 저장 매체(60)는 도 2 에 도시한 바와 같이 c축을 포함하는 ac면 또는 bc면 중 한 면만을 사용하여 물체광과 기준광에 의한 회절 격자를 기록하게 된다.

따라서 종래의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 저장 매체의 한 면에만 회절 격자를 기록하게 되어 기록 밀도의 향상에 한계가 있었다.

따라서 본 고안은 45도 편광으로 이루어진 기준광을 중심으로 두 면을 사용하여 기록하므로써 기록 밀도를 향상시키기 위한 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안은 광원으로부터 유입된 빛을 기준광과 물체광으로 분리하는 제1 광분리기, 상기 제1 광분리기로부터 입사되는 물체광을 제1 및 제2 물체광으로 분리하는 제2 광분리기, 상기 제1 및 제2 광분리기로부터 입사되는 기준광과 제1 및 제2 물체광에 의한 간섭 무늬를 3차원적으로 각각 기록하는 저장 매체, 상기 제1 광분리기로부터 입사되는 기준광의 방향을 변경시켜 상기 저장 매체에서 굴절율 변화가 큰 c축으로 입사시키는 제1 및 제2 거울, 상기 제2 광분리기로부터 입사되는 제1 물체광의 방향을 변경시켜 제1 물체광의 편광 방향이 상기 저장 매체의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제3 거울, 상기 제2 광분리기로부터 입사되는 제2 물체광의 방향을 변경시켜 상기 제2 물체광의 편광 방향이 상기 제1 물체광의 편광 방향과 수직이고 상기 저장 매체의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제4 거울, 상기 제3 거울에서 입사되는 제1 물체광에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체로 입사시키는 제1 SLM, 상기 제4 거울에서 입사되는 제2 물체광에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체로 입사시키는 제2 SLM, 및 상기 저장 매체의 두 면에서 재생되어 입사되는 제1 및 제2 재생광을 각각 전기적인 신호로 복원하는 제1 및 제2 CCD를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 제공한다.

도 1 은 일반적인 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성도

도 2 는 도 1 의 저장 매체에 간섭 무늬가 나타난 상태를 나타낸 도면

도 3 은 본 고안에 의한 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 구성도

도 4 는 도 3 의 기준광 및 제1 및 제2 물체광의 입사 방향을 나타낸 도면

도 5a 및 도 5b 는 도 4 의 제1 및 제2 물체광에 의해 저장 매체에 간섭 무늬가 나타난 상태를 나타낸 도면

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100 : 광원 20, 110, 120 : 광분리기

30, 40, 130, 140, 150, 160 : 거울 50, 170, 180 : SLM

60, 190 : 저장 매체 70, 200, 210 : CCD

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.

본 고안에 의한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 도 5 에 도시한 바와 같이 광분리기(110, 120), 거울(130, 140, 150, 160), SLM(170, 180), 저장 매체(190), 및 CCD(200, 210)로 구성된다.

상기 광분리기(110)는 광원(100)으로부터 유입된 빛을 기준광(R)과 물체광으로 분리하고, 상기 광분리기(120)는 상기 광분리기(110)로부터 입사되는 물체광을 제1 및 제2 물체광(O1, O2)으로 분리한다.

상기 저장 매체(190)는 상기 광분리기(110, 120)로부터 입사되는 기준광(R)과 제1 및 제2 물체광(O1, O2)에 의한 간섭 무늬를 3차원적으로 각각 기록 및 재생하는 것이다.

여기서, 상기 기준광(R)은 상기 저장 매체(190)에 두 면을 동시에 기록 및 재생하는 경우 무편광 또는 45도 편광으로 이루어지고 각각 재생하는 경우 재생할 물체광의 편광 방향과 동일한 편광 방향으로 이루어진다.

상기 거울(130, 140)은 상기 제1 광분리기(110)로부터 입사되는 기준광의 방향을 변경시켜 상기 저장 매체(190)에서 굴절율 변화가 큰 c축으로 입사시키는 것이다. 여기서 상기 거울(130)은 광분리기(110)로부터 입사되는 기준광(R)을 90도 변경시키고, 상기 거울(140)은 상기 거울(130)에서 입사되는 기준광(R)을 90도 변경시켜 상기 저장 매체(190)에서 굴절율 변화가 크 c축으로 입사시킨다. 또한, 거울(140)은 각도 중첩을 위해 기준광의 입사각을 조절하는 회전 거울로 이루어진다.

상기 거울(150)은 상기 광분리기(120)로부터 입사되는 제1 물체광(O1)의 방향을 변경시켜 제1 물체광(O1)의 편광 방향이 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 것이다.

상기 거울(160)은 상기 광분리기(120)로부터 입사되는 제2 물체광(O2)의 방향을 변경시켜 편광 방향이 상기 제1 물체광(O1)의 편광 방향과 수직이고 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 것이다.

상기 SLM(170)은 상기 거울(150)에서 입사되는 제1 물체광(O1)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 것이다.

상기 SLM(180)은 상기 거울(160)에서 입사되는 제2 물체광(O2)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 것이다.

상기 CCD(200, 210)는 상기 저장 매체(190)의 두 면에서 재생되어 입사되는 제1 및 제2 재생광(P1, P2)을 각각 전기적인 신호로 복원하는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 고안에 의한 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 동작을 도 4, 도 5a, 및 도 5b 를 참조하여 설명한다.

먼저 저장 매체(190)에 기록되는 과정을 설명한다.

광원(100)을 동작시키고 광원(100)에서 조사된 빛을 광분리기(120)에서 기준광(R)과 물체광으로 나눈다.

상기 기준광(R)은 거울(130)에서 90도 방향으로 입사방향이 변경된후 거울(140)에서 다시 90방향으로 입사 방향이 변경되어 저장 매체(190)로 입사된다. 이때 기준광은 45도 편광 또는 무편광으로 이루어지며 도 4 에 도시한 바와 같이 저장 매체(190)에서 굴절율 변화가 큰 c축 방향, 즉 ab면으로 입사시킨다.이를 위해 저장 매체(190)를 움직이기도 한다.

또한, 물체광은 광분리기(120)에서 제1 및 제2 물체광(O1, O2)으로 분리된다.

제1 물체광(O1)은 저장 매체(190)에 입사될 수 있도록 거울(150)에서 90 방향으로 입사 방향이 변경된후 SLM(170)에서 데이터가 입력되어 저장 매체(190)로 입사된다. 이때, 저장 매체(190)에 입사되는 제1 물체광(O1)은 도 4 에 도시한 바와 같이 편광 방향이 저장 매체(190)의 입사면과 평행하게 a축 방향으로 입사된다.

또한, 제2 물체광(O2)은 저장 매체(190)에 입사될 수 있도록 거울(160)에서 90 방향으로 입사 방향이 변경된후 SLM(180)에서 데이터가 입력되어 저장 매체(190)로 입사된다. 이때, 저장 매체(190)에 입사되는 제2 물체광(O2)은 도 4 에 도시한 바와 같이 편광 방향이 저장 매체(190)의 입사면과 평행하게 b축 방향으로 입사된다.

여기서, 제1 및 2 물체광(O1, O2)은 편광 방향이 서로 수직이 되도록 하여 간섭 무늬를 형성하지 못하도록 한다.

이와 같이 저장 매체(190)로 제1 및 제2 물체광(O1, O2)과 기준광(R)이 입사되면 도 5a와 도 5b에 도시한 바와 같이 편광 방향이 같은 성분끼리 간섭 무늬를 형성하게 된다.

즉, 도 5a에 도시한 바와 같이 입사된 기준광(R)은 저장 매체(190)에서 제1 물체광(O1)과 편광 방향이 같은 성분끼리 간섭 무늬를 형성하고, 도 5b에 도시한 바와 같이 입사된 기준광(R)은 제2 물체광(O2)과 저장 매체(190)에서 편광 방향이 같은 성분끼리 간섭 무늬를 형성한다.

이때, 제1 및 제2 물체광(O1, O2)은 편광 방향이 수직이므로 간섭 무늬를 형성하지 못하게 된다.

이와 같이 형성된 간섭 무늬는 저장 매체(190)에 동시에 기록되게 된다.

이와 같은 방법으로 저장 매체(190)에 두 면을 동시에 기록한후에는 상기 거울(140)을 회전시켜 기준광(R)의 입사각을 조절하고 제1 및 제2 물체광(O1, O2)에 입력 데이터를 실은후 다시 두 면을 저장 매체(190)에 기록한다. 즉, 기준광(R)의 입사각을 조절하여 각도 중첩 기록을 수행한다.

이와 같이 두 면의 입력 데이터를 동시에 실는 과정을 각도 중첩을 이용하여 반복한후에는 재생 동작을 수행하게 되는데, 재생 과정을 설명하면 다음과 같다.

광원(100)으로부터 광분리기(110)를 통해 입사된 기준광(R)을 거울(130, 140)을 통해 입사시킨다. 이때 거울(140)은 기준광(R)의 입사각을 조절할 수 있도록 회전하게 된다.

이때 입사된 기준광(R)이 무편광 또는 45도 편광인 경우에는 저장 매체(190)에 동일한 기준광의 입사각으로 동시에 기록된 두 면이 재생되어 CCD(200, 210)로 입사된다. 즉, 기준광(R)과 제1 물체광(O1)에 의해 기록된 간섭 무늬는 입사되는 기준광(R)에 의해 재생되어 제1 재생광(P1)으로 CCD(200)로 입사되고, 기준광(R)과 제2 물체광(O2)에 의해 기록된 간섭 무늬는 입사되는 기준광(R)에 의해 재생되어 제2 재생광(P2)으로 CCD(210)로 입사된다.

또한, 입사된 기준광(R)의 편광 방향이 제1 물체광(O1)의 편광 방향과 동일한 경우에는 저장 매체(190)에 기록된 제1 물체광(O1)만이 재생되어 제1 재생광(P1)이 출력되고, 입사된 기준광(R)의 편광 방향이 제2 물체광(O2)의 편광 방향과 동일한 경우에는 기록된 제2 물체광(O2)만이 재생되어 제2 재생광(P2)으로 출력되게 된다.

따라서 기준광(R)의 편광 방향을 조절하여 재생하려는 물체광(O1, O2)을 선택하거나 모두 한번에 재생할 수 있다.

CCD(200, 210)에 입사된 제1 및 제2 재생광(P1, P2)은 전기적인 신호로 변환되어 출력되게 된다.

또한, 각도 중첩에 의해 기록된 경우에는 기준광(R)의 입사각을 변화시키면서 재생하면 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템은 두 면을 동시에 기록 및 재생할 수 있으므로 기록 밀도를 향상시키고 기록 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims

광원(100)으로부터 유입된 빛을 기준광(R)과 물체광으로 분리하는 제1 광분리기(110);

상기 제1 광분리기(110)로부터 입사되는 물체광을 제1 및 제2 물체광(O1, O2)으로 분리하는 제2 광분리기(120);

상기 제1 및 제2 광분리기(110, 120)로부터 입사되는 기준광(R)과 제1 및 제2 물체광(O1, O2)에 의한 간섭 무늬를 3차원적으로 각각 기록하는 저장 매체(190);

상기 제1 광분리기(110)로부터 입사되는 기준광의 방향을 변경시켜 상기 저장 매체(190)에서 굴절율 변화가 큰 c축으로 입사시키는 제1 및 제2 거울(130, 140);

상기 제2 광분리기(120)로부터 입사되는 제1 물체광(O1)의 방향을 변경시켜 제1 물체광(O1)의 편광 방향이 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제3 거울(150);

상기 제2 광분리기(120)로부터 입사되는 제2 물체광(O2)의 방향을 변경시켜 상기 제2 물체광(O2)의 편광 방향이 상기 제1 물체광(O1)의 편광 방향과 수직이고 상기 저장 매체(190)의 입사면과 평행하도록 입사시키는 제4 거울(160);

상기 제3 거울(150)에서 입사되는 제1 물체광(O1)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 제1 SLM(170);

상기 제4 거울(160)에서 입사되는 제2 물체광(O2)에 데이터를 입력시켜 상기 저장 매체(190)로 입사시키는 제2 SLM(180); 및

상기 저장 매체(190)의 두 면에서 재생되어 입사되는 제1 및 제2 재생광(P1, P2)을 각각 전기적인 신호로 복원하는 제1 및 제2 CCD(200, 210)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 기준광(R)은 상기 저장 매체(190)에 두 면을 동시에 기록 및 재생하는 경우 무편광 또는 45도 편광으로 이루어지고 각각 재생하는 경우 재생할 물체광의 편광 방향과 동일한 편광 방향으로 이루어지고,

상기 제2 거울(140)은 각도 중첩을 위해 기준광의 입사각을 조절하는 회전 거울로 이루어짐을 특징으로 하는 3차원 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.