KR20070116885A - 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 데이터를 기록하는방법 - Google Patents

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KR20070116885A
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마르첼로 발리스트레리
헤르펜 마아르텐 반
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 홀로그래픽 기록매체(14)에 데이터를 기록하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 상기 홀로그래픽 기록매체의 제 1 면(141)을 통해 제 1 홀로그램(H1, H1')을 기록하는 단계와, 상기 홀로그래픽 기록매체(14)를 회전시키는 단계와, 동일한 홀로그래픽 기록매체의 제 2 면(142)을 통해 제 2 홀로그램(H2, H2')을 기록하는 단계를 포함한다.
Figure 112007073860128-PCT00001
홀로그래픽 데이터 저장, 회전, 홀로그램, 파장 다중화, 편이 다중화

Description

홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 데이터를 기록하는 방법{METHOD FOR RECORDING DATA IN HOLOGRAPHIC DATA STORAGE SYSTEMS}
본 발명은 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템, 즉 반사형 공간 광 변조기를 사용하는 반사형 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 데이터 저장용량을 증가시키는 것에 관한 것이다.
홀로그래픽 데이터 저장기술은 큰 저장밀도, 신속한 병렬 액세스, 큰 데이터베이스에의 신속한 검색과 데이터 암호화를 얻을 수 있는 잠재력을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 더구나, 이와 같은 기술은 콤팩트하고 포터블한 데이터 저장에 적합하다.
그러나, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 사용되는 홀로그래픽 저장매체의 데이터 용량을 증가시키는 것이 항상 관심의 대상이 되어 왔다.
이를 위해, 한가지 해결책은 다중화 채널들 만큼 많은 수의 홀로그래픽 패턴 을 얻기 위해 다중화를 수행하는 것으로 이루어진다.
다중화는 다양한 방법을 사용하여 달성될 수 있다.
한가지 방법은 "각도 다중화(angle multiplexing)"으로 불린다. 이 방법에 따르면, 기록매체에 대한 참조 빔의 각도가 변화되어, 참조 빔의 주어진 각도에 각각 대응하여 복수의 홀로그램이 기록매체의 동일한 위치에 기록된다.
"파장 다중화(wavelength multiplexing)"에서는, 방사빔의 파장을 조정하여 홀로그래픽 매체의 동일한 위치에 서로 다른 홀로그램들을 기록한다.
"편이 다중화(shift multiplexing)"은 광학 유니트에 대해 기록매체를 편이시켜 홀로그램들 세트를 기록하는 것으로 구성된다. 기록매체의 주어진 위치에 홀로그램이 기록되면, 홀로그램의 폭보다 작은 거리만큼 기록매체가 편이된다. 편이 다중화는 구면파들이 간섭할 때에만 가능하다.
당연하게, 서로 다른 다중화 방법들의 조합이 가능할 수 있다.
그러나, 다중화가 양호한 결과를 제공하기는 하지만, 홀로그래픽 기록매체의 더 높은 저장용량을 얻는 것이 여전히 바람직하다.
결국, 본 발명의 목적은, 특정한 다중화 방법들과 호환되면서도 상기한 홀로그래픽 기록매체의 데이터 저장용량의 증가에 기여할 수 있는, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 홀로그래픽 기록매체에 데이터를 기록하는 방법으로서,
- 상기 홀로그래픽 기록매체의 제 1 면을 통해 제 1 홀로그램을 기록하는 단계와,
- 상기 홀로그래픽 기록매체를 회전시키는 단계와,
- 동일한 홀로그래픽 기록매체의 제 2 면을 통해 제 2 홀로그램을 기록하는 단계를 포함하는 데이터 기록방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법이 기록매체의 저장용량을 2배 만큼 증가시킬 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있다.
특정한 실시예에서, 상기 홀로그램들은 파장 다중화된 홀로그램들이다.
파장 다중화된 홀로그램들의 최대 수가 조정가능한 레이저 시스템의 파장 범위에 의해 제한되지만 재료 특성, 예를 들어 재료의 동적 범위에 의해 제한되지 않는 경우에 이것이 허용된다.
바람직한 실시예에서, 상기 제 1 파장 다중화된 홀로그램들은 상기 제 2 파장 다중화된 홀로그램들의 기록 파장들 사이에 놓인 파장들에서 기록된다.
또 다른 실시예에서는, 상기 홀로그램들이 편이 다중화된 홀로그램들이다. 그러나, 이와 같은 경우에는, 전술한 것과 같이, 구면파들이 필요하다.
본 발명의 이와 같은 발명내용과 또 다른 발명내용은 이하에서 설명하는 실시예들로부터 명백해질 것이다.
이하, 다음의 첨부도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다:
도 1a는 홀로그래픽 기록매체의 1개의 면을 통해 데이터를 기록한 후의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 나타낸 것이고,
도 1b는 회전후의 홀로그래픽 기록매체를 나타낸 것이며,
도 1c는 홀로그래픽 기록매체의 2개의 면를 통해 데이터를 기록한 후의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 나타낸 것이고,
도 2는 판독중의 홀로그래픽 데이터 저장 시스템의 실시예를 나타낸 것이며,
도 3은 편이 다중화를 위해 설계된 홀로그래픽 데이터 저장 시스템을 나타낸 것이다.
도 1a에 도시된 광학장치는 홀로그래픽 저장매체(14)에 데이터를 기록하고 이 기록매체에서 데이터를 판독하도록 의도된 홀로그래픽 데이터 저장 시스템이다.
이 광학장치는, 방사원(10), 콜리메이터(11), 편광 빔 스플리터(12), 1/4 파장판(13), 반사형 공간 광 변조기(15)와 검출수단(16)을 더 구비한다. 광학장치는 도 1a 및 도 1c에는 도시하지 않은 기록매체를 수납하는 수단을 더 구비한다. 이들 수납수단은, 예를 들면, CD 및 DVD 플레이어에서 종래에 사용되는 테이블 것 등의 테이블이다.
도 1a에 나타낸 것과 같은 기록중에, 방사원(10)은 방사빔을 발생하고, 이것은 콜리메이터(11)에 의해 평행한 빔으로 변환된다. 그후, 이 평행 빔은 편광 빔 스플리터(12)를 사용하여 기록매체(14)를 향해 진행한다. 평행한 빔이 편광 빔 스플리터(12)를 통과한 후에, 평행 빔이 선 편광을 갖는다. 그후, 이 선편광된 빔이 1/4 파장판(13)을 통과하여, 원편광 빔을 발생한다. 이 후자의 빔은 기록매체(14)를 통과하여 반사형 공간 광 변조기(15)에 도달한다. 이와 같이 반사된 신호는 원편광되고 반사형 공간 광 변조기(15)로 전송되는 정보를 갖는다. 그후, 이와 같이 반사된 신호는 제 1 면(141)을 통과하여 기록매체(14)에 도달하여 1/4 파장판(13)을 방금 통과한 원편광된 빔과 간섭이 일어난다. 이와 같은 간섭은 기록매체(14)에 정보 패턴을 생성하며, 이에 따라 제 1 홀로그램 H1이 기록된다. 반사형 공간 광 변조기(15)에서 발생된 빔과 1/4 파장판(13)을 방금 통과한 빔이 동일한 편광을 가지므로, 이들 빔들 사이에서 간섭이 일어날 수 있다. 1/4 파장판(13)을 방금 통과한 빔은 참조 빔으로서의 역할을 하는 반면에, 반사형 공간 광 변조기(15)에서 발생된 빔은 신호 빔으로서의 역할을 한다.
반사형 공간 광 변조기(15)는, 예를 들면, 반사형 강유전성 액정 온 실리콘(ferroelectric Liquid Crystal on Silicon: FLCOS) 공간 광 변조기일 수 있다. 이와 같은 공간 광 변조기는, 특히 "Boulder Nonlinear Systems" 및 "Displaytech"사에 의해 상품화되었다. 반사형 공간 광 변조기(15)는 반사형 디지털 마이크로미터 소자(Digital Micromirror Device: DMD) 공간 광 변조기일 수도 있다. 이와 같은 공간 광 변조기는, 특히 "Productivity Systems"사에 의해 상품화되었다. 투과형 공간 광 변조기의 효율이 반사형 공간 광 변조기의 효율보다 낮기 때문, 투과형 공간 광 변조기를 사용하는 구성이 덜 바람직하기는 하지만, 반사형 공간 광 변조 기(15)가 투과형 공간 광 변조기와 거울의 조합이 될 수도 있다.
기록매체(14)의 저장용량을 증가시키기 위해, 방사빔의 파장을 변조함으로써 동일한 위치에 적어도 다른 한 개의 홀로그램을 기록하는 것으로 구성되는 파장 다중화가 수행될 수 있다. 도 1a 및 도 1c에 따른 광학장치는 파장 다중화에 특히 적합하다. 실제로, 기록매체(14)의 동일한 위치에 비교적 큰 수의 홀로그램들을 기록하기 위해서는, 파장 선택성이 가능한한 작아야 한다. 파장 선택성은 허용되는 누화를 갖는 2개의 홀로그램을 기록하는데 사용될 수 있는 2개의 연속된 파장들 사이의 갭을 표시한다. 파장 다중화에 대한 상세내용은 H.J. Coufal, D. Psaltis, G.T. Sincerbox (Eds.), 'Holographic data storage', Springer series in optical sciences, (2000)에서 찾을 수 있다.
기록매체(14)에 제 1 홀로그램 H1이 기록되면, 검출수단(16), 편광 빔 스플리터(12), 1/4 파장판(13) 및 반사형 공간 광 변조기(15)를 구비한 광 픽업장치에 대해 기록매체(14)를 이동시킴으로써 다른 제 1 홀로그램 H1'이 기록될 수도 있다. 이와 달리, 광 픽업장치는 기록매체(14)에 평행한 방향으로 기록매체(14)에 대해 움직인다.
제 1 홀로그램 H1 및 H1'을 기록한 후, 홀로그래픽 기록매체(14)를 도 1b에 도시된 것과 같이 회전시켜, 도 1c에 도시된 2개의 제 2 홀로그램 H2 및 H2'을 기록하기 위해 광학장치 내부에 다시 배치한다. 도 1c에서 기록과정이 기록매체(14)의 제 2 면(142)을 통해 행해지는 것을 제외하고는, 제 2 홀로그램들이 기록매체(14)에 기록되는 방식은 제 1 홀로그램들 H1 및 H1'을 기록하기 위해 사용된 방 식과 동일하다.
도 2에 도시된 것과 같은 판독중에는, 방사원(10)이 일정한 파장을 갖는 방사빔을 발생하며, 이 방사빔은 콜리메이터(11)를 사용하여 평행 빔으로 변환된다. 그후, 이 평행 빔은 편광 빔 스플리터(12)에 의해 기록매체(14)를 향해 진행한다. 평행 빔이 편광 빔 스플리터(12)를 통과한 후에, 이 빔이 선편광을 갖는다. 그후, 이 선편광 빔은 1/4 파장판(13)을 통과하여, 원편광된 빔을 생성한다. 이 후자의 빔은 기록매체(14)에 도달하고, 상기 기록매체(14)에 제 1 홀로그램 H1 및 제 2 홀로그램 H2'으로 기록된 정보 패턴들에 의해 반사된다. 이에 따라 동일한 파장으로 기록된 제 1 홀로그램 H1에 대응하는 정보를 갖는 제 1의 재구성된 신호 빔이 생성된다. 이와 같은 재구성된 신호 빔은 1/4 파장판(13)을 통과하여 편광 빔 스플리터(12)에 의해 방금 편향된 빔의 편광에 수직한 선편광을 갖는 빔을 생성한다. 그 결과, 이와 같은 선편광되고 재구성된 신호 빔이 편광 빔 스플리터(12)를 통과하여 검출수단(16) 위에 실상을 형성한다. 이에 따라 기록된 제 1 홀로그램 H1이 판독된다.
이때, 제 2 홀로그램 H2'도 제 1 홀로그램 H1에서 얻어진 실상과 함께 형성된 허상인 상을 발생한다는 점에 주목하기 바란다, 홀로그래픽 실상에서는 공간 광 변조기(15)의 모든 화소의 상이 검출수단(16)의 화소 위에 형성되는 반면에, 허상의 모든 화소는 상기 검출수단(16) 위의 다수의 화소 위에 퍼져, DC 오프셋을 발생한다. 따라서, 신호대 잡음비의 희생으로 2배의 용량 증가가 얻어진다.
이와 같은 실상 및 허상 사이의 누화는, 기록매체의 다른 면을 통해 기록된 홀로그램들의 파장들 상에 놓이는 파장들에서 일면을 통해 홀로그램들을 기록함으로써, 예를 들면 일면을 통해 400 nm, 402 nm 및 404 nm에서, 그리고 다른 면을 통해 401 nm, 403 nm 및 405 nm에서 기록함으로써 저감될 수 있다.
물론, 상기 제 2 홀로그램들 H2, H2'을 판독하기 위해, 기록매체(14)를 회전시켜 대응하는 허상들을 검출수단(16) 위에 형성되는 실상들로 변환해야 한다.
편이 다중화를 이용함으로써 기록매체(14)의 저장용량이 증가될 수 있다. 도 3은 이와 같은 목적을 위한 광학장치를 나타낸 것이다.
이 광학장치는, 도 1a 및 도 1c를 참조하여 이미 도시한 구성요소들 이외에, 제 1 렌즈(21) 및 제 2 렌즈(22)를 구비한다. 제 1 렌즈(21)는 편광 빔 스플리터(12)와 기록매체(14) 사이에 배치되고, 제 2 렌즈(22)는 기록매체(14)와 반사형 공간 광 변조기(15) 사이에 배치된다.
기록중에, 1/4 파장판(13)을 통과한 방사빔이 제 1 렌즈(21)를 사용하여 기록매체(14)에 초점이 맞추어진다. 이에 따라 구면파 빔의 초점이 기록매체(14)에 맞추어진다. 그후, 이와 같은 구면파 빔은 제 2 렌즈(22)를 사용하여 평행하게 된 후, 반사형 공간 광 변조기(15)에 도달하여 신호 빔이 형성된다. 공간 광 변조기(15)에서 되돌아오는 도중에, 제 2 렌즈(22)에 의해 신호 빔이 기록매체(14)에 초점이 맞추어진다. 그 결과, 구면파 신호 빔이 기록매체(14) 내부의 구면파 참조 빔과 간섭하여, 정보 패턴이 생성되는데, 이것은 기록하고자 하는 제 1 홀로그램에 해당한다.
구면파 빔들이 기록매체(14) 내부에서 간섭한다는 사실이 편이 다중화를 허 용한다. 편이 다중화는 광학 픽업장치에 대해 기록매체를 편이시켜 제 2 홀로그램들의 세트를 기록하는 것으로 구성된다. 기록매체의 일정한 위치에 제 1 홀로그램이 기록되면, 기록매체를 홀로그램의 폭보다 작은 거리만큼 이동시킨 후, 다른 제 1 홀로그램을 기록할 수도 있다. 편이 다중화는 구면파들이 간섭할 때에만 가능하다.
홀로그래픽 기록매체가 회전한 후, 제 2 홀로그램들의 세트가 상기한 제 1 홀로그램들과 같은 방법으로 기록될 수 있다.
바람직하게는, 기록매체(14)에 데이터를 기록하기 위해 편이 다중화와 파장 다중화의 조합이 사용될 수도 있다.
판독중에, 구면파 빔이 기록매체(14)를 향해 전송되어 정보 패턴에 의해 반사된다. 도 1c에서 설명한 것과 같이, 재구성된 신호 빔이 발생하는데, 그후 이것은 검출수단(16)에 도달한다. 일정한 파장을 갖고 광 픽업장치에 대해 기록매체(14)의 일정한 위치에 기록된 홀로그램의 판독은 기록매체(14)를 동일한 위치에 배치하고 동일한 파장을 갖는 방사빔을 발생함으로써 행해진다. 이때, 매체를 기록후에 매체를 판독하기 전에 기록매체(14)를 회전시킬 필요가 없다는 점에 주목하기 바란다. 제 1 렌즈(21)에 의해 허상이 실상으로 변환되므로, 매체(14)를 회전시키지 않고도 실상이 얻어진다.
이하의 청구항의 참조번호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 않된다. 이때, 동기 "구비한다" 또는 "포함한다"와 그것의 활용형의 사용이 청구항에 기재된 것 이외의 다른 구성요소들의 존재를 배제하는 것이 아니라는 것이 자명하 다. 구성요소 앞의 단어 "a" 또는 "an"이 복수의 이와 같은 구성요소들의 존재를 배제하는 것이 아니다.

Claims (11)

  1. 홀로그래픽 데이터 저장 시스템에서 홀로그래픽 기록매체(14)에 데이터를 기록하는 방법으로서,
    상기 홀로그래픽 기록매체의 제 1 면(141)을 통해 제 1 홀로그램(H1, H1')을 기록하는 단계와,
    상기 홀로그래픽 기록매체(14)를 회전시키는 단계와,
    동일한 홀로그래픽 기록매체의 제 2 면(142)을 통해 제 2 홀로그램(H2, H2')을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 기록방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그램들은 파장 다중화된 홀로그램들인 것을 특징으로 하는 데이터 기록방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 파장 다중화된 홀로그램들이 상기 제 2 파장 다중화된 홀로그램들의 기록 파장들 사이에 놓인 파장들에게 기록되는 것을 특징으로 하는 데이터 기록방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 홀로그램들은 편이 다중화된 홀로그램들인 것을 특징으로 하는 데이터 기록방법.
  5. 제 1항에 방법에 따라 홀로그래픽 기록매체(14)에 기록된 데이터를 판독하는 방법으로서,
    상기 홀로그래픽 기록매체의 일면(141)을 통해 기록된 제 1 홀로그램(H1, H1')을 판독하는 단계와,
    상기 홀로그래픽 기록매체(14)를 회전시키는 단계와,
    동일한 홀로그래픽 기록매체의 다른 면(142)에 기록된 제 2 홀로그램(H2, H2')을 판독하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 판독방법.
  6. 홀로그래픽 기록매체(14)를 구비한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템으로서, 상기 홀로그래픽 기록매체의 제 1면(141 및 제 2 면(142)을 통해 제 1 홀로그램(H1, H1')과 제 2 홀로그램(H2, H2')이 각각 기록되고, 상기 홀로그래픽 데이터 저장 시스템이 상기 홀로그램들을 판독할 때 형성된 허상들을 필터링하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 필터링수단은 다중화수단인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 다중화수단은 파장 다중화수단인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 파장 다중화수단은, 제 2 파장 다중화된 홀로그램들의 기록 파장들 사이에 놓인 파장들에서 제 1 파장 다중화된 홀로그램들을 기록하는 수단인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 다중화수단은 편이 다중화수단인 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 데이터 저장 시스템.
  11. 홀로그래픽 기록매체(14)를 구비한 홀로그래픽 정보매체로서, 상기 홀로그래픽 기록매체의 제 1 면(141) 및 제 2 면(142)을 통해 제 1 홀로그램(H1, H1') 및 제 2 홀로그램(H2, H2')이 각각 기록된 것을 특징으로 하는 홀로그래픽 정보매체.
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