KR20030082775A - 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템 - Google Patents

멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템 Download PDF

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Abstract

멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은, 소정의 레이저광을 발생하는 광원과; 광원으로부터 입력되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리한 후, 기준광을 제1광경로상에 전송하고, 신호광을 제2광경로상에 각각 전송하는 광분리기와; 제1광경로상의 기준광을 반사하여 제3광경로상에 전송하는 반사 미러와; 웨이퍼, 미러 패턴, 미러 코팅 마스크로 이루어지며, 미러 패턴의 두께에 따라 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상을 조절하는 멀티 코팅 미러와; 제2광경로상의 신호광을 입력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하는 공간 광변조기와; 멀티 코팅 미러에 의해 위상 변조된 기준광과 공간 광변조기에 의해 변조된 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체와; 저장 매체에 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 CCD로 이루어진다.
따라서, 본 발명은, 반사 미러에 SiO2패턴을 형성한 후 이 SiO2의 두께에 따라 위상을 조절하도록 함으로써 추가적인 위상 변조용 마스크 없이도 위상 변조를 용이하게 구현할 수 있다.

Description

멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템{HOLOGRAPHIC DIGITAL DATA STORAGE SYSTEM USING OF MULTI COATING MIRROR}
본 발명은 홀로그래픽 디지털 저장 시스템(Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로, 특히, 멀티 코팅 미러를 이용하여 위상 변조를 수행함으로써 시스템 구성을 간단히 구현한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이저, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등 구성 부품의 눈부신 발전에 힘입어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이미 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.
이와 같은 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭무늬를 간섭무늬의 강도(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를 들어, 크리스털(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 신호광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있게 되며, 2진 데이터의 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일한 장소에 저장할 수 있게 된다.
도 1에는 이와 같은 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 대한 전체 구성도가 도시된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 광원(100), 광분리기(beam splitter)(102), 반사 미러(106)(108), 위상 변조 마스크(110), 공간 광변조기(104), 푸리에 렌즈(112)(114)(118), 저장 매체(116), CCD(120)를 포함한다.
광원(100)은 홀로그래픽에 요구되는 레이저광을 발생하며, 광분리기(102)는 광원(100)으로부터 입력되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리한 후, 분리된 기준광 및 신호광이 서로 다른 전송 경로를 거치도록 한다.
한편, 광분리기(102)에 의해 분리된 기준광은 반사 미러(106)와 반사 미러(108)에서 반사된 후 위상 변조 마스크(110)를 통해 위상 변조되며, 푸리에 렌즈(112)를 통해 저장 매체(116)에 전송된다.
또한, 광분리기(102)에 의해 분리된 신호광은 공간 광변조기(104)에 전송된다. 이러한 공간 광변조기(104)는, 예를 들어, LCD로 구성되는 바, 공간 광변조기(104)에 제공된 신호광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 후 푸리에 렌즈(114)로 전송된다.
푸리에 렌즈(114)는 공간 광변조된 신호광을 수렴하여 노이즈를 제거한 후 저장 매체(116)에 조사하고, 푸리에 렌즈(112)는 위상 변조 마스크(110)를 통해 입사되는 기준광을 수렴하여 저장 매체(116)에 조사하며, 푸리에 렌즈(118)는 저장 매체(116)에서 발산되어 오는 재생광을 수렴하여 원래의 광으로 복원하는 기능을 수행한다.
저장 매체(116)는 반사 미러(106)(108)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(104)에 의해 변조된 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(104)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.
끝으로, CCD(120)는 저장 매체(116)에 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
이와 같이 구성된 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 대한 동작은 다음과 같다.
먼저, 광원(100)에서 발생된 레이저광은 광분리기(102)에 의해 기준광 및 신호광으로 분리된 후, 기준광은 반사 미러(106)에, 신호광은 공간 광변조기(102)에 각각 입사된다. 공간 광변조기(102)에 입사된 신호광은 공간 광변조기(104)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.
즉, 공간 광변조기(104)에 입력되는 데이터가, 예를 들어, 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, 공간 광변조기(104)에 입사된 신호광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다. 한편, 공간 광변조기(104)가 입사되는 신호광을 페이지 단위로 변조할 때, 반사 미러(106)(108)는 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키는 작용을 한다.
따라서, 저장 매체(116)에는 페이지 단위로 광변조된 신호광과, 이에 대응하는 각도의 기준광이 입사되고, 입사된 신호광과 기준광은 저장 매체(116) 내부에서 간섭을 일으키게 된다. 이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(116)내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해 저장 매체(116)에 간섭 무늬가 기록되는 것이다.
한편, 저장 매체(116)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(116)에 조사하면 되는데, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 이후 읽혀진 상을 CCD(120)에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 저장 매체(116)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(116)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다
여기에서, 상술한 바와 같이 종래의 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 저장 매체(116)에 신호광을 저장하기 위하여 신호광을 광변조하고 있다. 이때, 공간 광변조기(104)가 입사되는 신호광을 변조할 때, 반사 미러(106)(108)가 이에 대응하여 기준광의 반사 각도를 조금씩 변화시키고, 위상 변조 마스크(110)에서 기준광의 위상을 변화시킴으로써, 신호광을 페이지 단위로 저장하고 있다.
따라서, 종래에는 반사 미러(106)(108)의 반사 각도를 조금씩 조정하고, 위상 변조 마스크(110)를 통해 기준광의 위상을 변화시킴으로써 신호광을 페이지 단위로 변조하기 때문에, 반사 미러(106)(108)의 반사각도 변화에 한계가 있을 뿐만 아니라 시스템 구성이 복잡하여 광 전송 효율이 떨어질 수 있다는 문제가 제기되었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로, 반사 미러에 SiO2패턴을 형성한 후 이 SiO2의 두께에 따라 위상을 조절하도록 함으로써 추가적인 위상 변조용 마스크 없이도 위상 변조를 용이하게 구현하도록 한 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 있어서, 소정의 레이저광을 발생하는 광원과; 광원으로부터 입력되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리한 후, 기준광을 제1광경로상에 전송하고, 신호광을 제2광경로상에 각각 전송하는 광분리기와; 제1광경로상의 기준광을 반사하여 제3광경로상에 전송하는 반사 미러와; 웨이퍼, 미러 패턴, 미러 코팅 마스크로 이루어지며, 미러 패턴의 두께에 따라 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상을 조절하는 멀티 코팅 미러와; 제2광경로상의 신호광을 입력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하는 공간 광변조기와; 멀티 코팅 미러에 의해 위상 변조된 기준광과 공간 광변조기에 의해 변조된 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체와; 저장 매체에 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 CCD로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템을 제공한다.
도 1은 종래의 전형적인 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 멀티 코팅 미러가 장착된 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 구성 블록도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 위상 변조가 가능한 멀티 코팅 미러의 단면도,
도 3b는 도 3a의 멀티 코팅 미러의 위상 변조를 설명하기 위한 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
20 : 미러 코팅 마스크 22 : 웨이퍼
24 : 미러 패턴 100, 200 : 광원
102, 202 : 광분리기 104, 204 : 공간 광변조기
106, 108, 206 : 반사 미러
112, 114, 118, 210, 212, 216 : 푸리에 렌즈
116, 214 : 저장 매체 120, 218 : CCD
208 : 멀티 코팅 미러
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 멀티 코팅 미러가 장착된 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 전체 구성 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템은 광원(200), 광 분리기(202), 반사 미러(206), 멀티 코팅 미러(208), 공간 광변조기(204), 푸리에 렌즈(210)(212)(216), 저장 매체(214), CCD(218)를 포함한다.
광원(200)은 홀로그래픽에 요구되는 레이저광을 발생하며, 광분리기(202)는 광원(200)으로부터 입력되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리한 후, 분리된 기준광 및 신호광이 서로 다른 전송 경로를 거치도록 한다.
한편, 광분리기(202)에 의해 분리된 기준광은 반사 미러(206)에서 반사된 후 멀티 코팅 미러(208)에서 위상 변조되며, 푸리에 렌즈(210)를 통해 저장 매체(214)에 전송된다.
이때, 이러한 멀티 코팅 미러(208)는 도 3a에 보다 상세히 도시되어 있다.
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 변조가 가능한 멀티 코팅 미러(208)의 단면도로서, Si 웨이퍼(22) 상에 SiO2패턴(24)을 형성한 구조로 이루어진다.
이러한 SiO2패턴(24) 상에는 위상 변조를 위한 미러 코팅 마스크(20)가 형성되어 있으며, 이 미러 코팅 마스크(20)에 의해 기준광의 위상을 조절할 수 있다.
즉, 미러 코팅 마스크(20)에 반사되는 광(A)과, 미러 코팅 마스크(20)에 반사되지 못하고 SiO2패턴(24)을 통과하여 Si 웨이퍼(22) 상에서 반사되는 광(B)의 위상 차에 의해 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상 변조가 가능한 것이다.
이러한 위상 변조는 SiO2의 패턴 형성 두께에 따라 멀티 코팅 미러 어레이를 구현할 수 있는데, 이러한 상세 동작은 도 3b를 참조하면 용이하게 알 수 있을 것이다.
즉, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상단 미러 코팅 마스크(20)에 의해 반사되지 못하는 광은 L1→L2의 경로를 그리게 되는데, SiO2패턴(24)의 입사각을 a라고 했을 때, SiO2패턴(24)을 통과하는 광의 길이가 결국 위상을 변화시키게 되는 것이다.
이때, SiO2패턴(24)의 두께를 t라고 가정하면, 경로 L은 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
이때, 광학적 경로 길이는 nL로 주어지므로 nL이 반 파장 차이가 나는 경우 위상을 π만큼 회전시킬 수 있을 것이다.
다른 한편, 광분리기(202)에 의해 분리된 신호광은 공간 광변조기(204)에 전송된다. 이러한 공간 광변조기(204)에 제공된 신호광은 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 후 푸리에 렌즈(212)로 전송된다.
푸리에 렌즈(212)는 공간 광변조된 신호광을 수렴하여 노이즈를 제거한 후 저장 매체(214)에 조사하고, 푸리에 렌즈(210)는 멀티 코팅 미러(208)를 통해 위상 변화된 기준광을 수렴하여 저장 매체(214)에 조사하며, 푸리에 렌즈(216)는 저장 매체(214)에서 발산되어 오는 재생광을 수렴하여 원래의 광으로 복원하는 기능을 수행한다.
저장 매체(214)는 멀티 코팅 미러(208)에 의해 반사된 기준광과 공간 광변조기(204)에 의해 변조된 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기서 간섭 무늬는 상술한 공간 광변조기(204)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.
끝으로, CCD(218)는 저장 매체(214)에 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 상부 미러 패턴을 원하는 패턴으로 형성시킬 경우, 위상 변조기로서 사용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은, 시스템 구성의 단순화와 광 전송 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 하기에 기술하는 특허청구범위의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (4)

  1. 홀로그래픽 디지털 저장 시스템에 있어서,
    소정의 레이저광을 발생하는 광원과;
    상기 광원으로부터 입력되는 레이저광을 기준광과 신호광으로 분리한 후, 상기 기준광을 제1광경로상에 전송하고, 상기 신호광을 제2광경로상에 각각 전송하는 광분리기와;
    상기 제1광경로상의 기준광을 반사하여 제3광경로상에 전송하는 반사 미러(mirror)와;
    상기 제3광경로상의 기준광의 위상차에 의해 상기 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상을 조절하는 멀티 코팅 미러와
    상기 제2광경로상의 신호광을 입력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하는 공간 광변조기와;
    상기 멀티 코팅 미러에 의해 위상 변조된 기준광과 상기 공간 광변조기에 의해 변조된 신호광 간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는 저장 매체와;
    상기 저장 매체에 재생된 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 CCD로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티 코팅 미러는,
    웨이퍼와;
    상기 웨이퍼 상에 형성된 미러 패턴과;
    상기 미러 패턴 상에 형성된 적어도 하나 이상의 미러 코팅 마스크로 이루어지되,
    상기 미러 코팅 마스크에 반사되는 광 경로와, 상기 미러 코팅 마스크에 반사되지 못하고 상기 미러 패턴을 통과하여 상기 웨이퍼 상에서 반사되는 광 경로의 위상 차에 의해 상기 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상을 조절하는 것을 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 디지털 저장 시스템의 위상은,
    상기 미러 패턴의 형성 두께에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 미러 패턴은,
    SiO2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 코팅 미러를 이용한 홀로그래픽 디지털 저장 시스템.
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