TW201017654A - Holographic storage system with improved beam overlap - Google Patents

Description

201017654 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ::ΞΞ?= 义== 【先前技術】 在全像資料儲存器内，翁咨 $束重疊產生时_冑 此 舉導致所記錄物光束的重構 學儲一項優點是，提高資料容量。與習知光 rftf的是，全像儲存媒體之容量用來儲存k 量内可儲存倍數資料，例如藉 :二在=谷 蒋仿容丁在，丨贫_ ...符又雙一7釆間的角度，或使用 資訊。第加以卿，縣有要記錄的 雜能的修2 ί=ί=Γ!'導致儲綱特 =束使用記錄時同樣條全Ξϊ錄全 二陣，灰值陣列“ 二)u在m率再資料頁是利用空間光線調制； “v:3HS5:=- ί ： 參考光束間㈣合良好。然而，徑= 201017654 參考光束使用。意即分開孔徑系統的單一全像圖之容量，只 有共同孔徑配置的容量之半。此外，物光束和參考光束的總 疊合，只發生在傅立葉平面。在全像儲存媒體的1〇〇 2〇〇 μιη 厚層内只有部份疊合。此數值視全像圖直徑和傅立葉物鏡的 數值孔徑而定。自傅立葉平面約2〇〇_4〇〇卜111距離開始，完全 無疊合。如此即限定全像材料的最大可用厚度。 »里在2006/003077 ’圖示一種l2f反射式共轴全像儲存 配置，有三個共焦點配置傅立葉平 ❹ 別在第一和第三傅立葉平面耦入和:出3 it 上的小點。更準確而言，形成繞射形態，類 擴大物鏡的全孔i 的同樣面積。光束 工制、相位寫碼多工制，或此等多工制之组二：： 光束是-對（或數對）半錐形光束。ο 之組。參考 光束Γ-1物9L2L2il示一種全像儲存系統，有一或以上參考 或重構物光束醜平_，在物光束 層。按照-具體例，鏡層有—’有全像層和鏡 或以上參考光束，而鏡層的餘 =|之反射面積，以反射-在已知全像儲存系統中或吸紐。 合。為達成更佳叠合，全像紛H束和參考光束不完全疊 此，全像材料上的單-；置於遠離傅立葉平面。因 【發明内容】 像圖#料密度低。 本發明之目的，在於擬議一 和方法，具有物光束和一'或以像儲存媒體之讀寫裝置 本發明又一目的’在於擬 光束之改進疊合。 此類裝置和此類方法。 礅—種全像儲存媒體，適用於 4 201017654 按照本發明，全像儲存媒體之讀 考光束和物光束之共轴配置^ ^ t光束之共轴配置，其中全像儲存媒I 束，沿光軸，相對於物光束或重構ϋ參考光 同理’全像齡_之讀寫方法錢」參考μ 和物光束之共軸配置，或者―或以μ 以上參考先束 之共轴配置’其步驟為，把一或以 之餘’即㈣，姆

立葦S不!上參考光束之焦點’置於物光束的傅 此:::光:m 一或以上參考光束之焦平面係彼 或以上參考光束和物光束接近傅立 葉千面的疊《^卩大為改進。意即所需資料容量，是以減少 工化全像_數量達成。從而導致更佳 :’因全像材料的有限動態範圍，在減少;量;== ϊίϊί享。—或以上參考光束有益的是—錐形或二半錐^ 參考光束，置於或接近於光軸。 $〜 面積上。 或以上參考光束宜聚焦在纟像儲存媒豸之小小反射性 為此目的，全像儲存媒體有全像層和鏡層，有一或以上 之小小反射性面積，供反射一或以上之參考光束，具有透明 性或吸光性。小小反射性面積宜呈圓形、橢圓或長方形。 小小反射性面積反射一或以上之參考光束，而物光束實 際上不被鏡層反射，因各反射面積尺寸很小之故。所以，只 有川^向傳播的物光束才存在於全像層位置。此光束干擾順向 和逆向傳播干擾光束，把全像圖記錄於全像材料。 全像儲存媒體宜又有隔體層，把全像層和鏡層分開。隔 ^層得以界定-或以上參考光束的焦點和物光束焦點間之距 離，因而使一或以上參考光束和物光束間的疊合最佳。 為讀出全像圖，一或以上參考光束最好與記錄全像圖用 5 201017654 的一或以上參考光束，在相位共輛。 使用相位共軛參考光束於讀出全像圖，可以重構相位 輛物光束。此重構物光束具有與原有物光朗樣的波陣面： 相反。若此重構物光束—如原有物光束回傳通過 7有相同或—致之凸鏡，則當重構物光束反方向通過凸鐘 時，凸鏡造成的波陣面像差即獲得改正。 兄 最好是’為物光束和-或以上參考光束聚焦 之=位考光束最適合。由於物光 ❹ 二 限制，即物鏡對波陣面背離光軸之: 【實施方式】 為更佳明瞭本發明起見，參見附圖詳述如下 全像======== 立=鏡9加以傅立葉轉換。此物鏡是四^致 之傅立葉平面的是，供傅立距傅立葉物鏡9 便減少形象之高空間頻率組份/孔握2 物鏡10的焦平面3不相符。，兹以3圖 更詳述光束輕合如下。傅立葉平面和參考^ 3圖 距離，在气像材料位置重製。二光束2〇,2l1t過Ϊ之 物鏡10和高ΝΑ物鏡4，到達全像儲存媒體5。一長，、、、距 在入耦平面3，參考光束21包含—, ，束，配置成彼此有-小小距離。以下雜形 「一或以上光束」而言。第二物鏟1Λ ^考先束」均指 -或二半圓形平面波，與光抽轉換成 丁订间NA物鏡4經最 201017654 平面波轉換回到半錐形光束，如第2圖所示。 甘形態化鏡層5卜在各焦點位置有小小反 i6 ’其餘均透明。小小反射面積56的直徑（由數值 徑決定）、雷射波長和儲存系統的 Γ。形態化鏡層51如第3圖所示。在此圖二準：面二 面積。賴’此等面積亦可有其他形狀，例如長方 形。此外’鏡層51同樣可具吸光性，取代反射i e 是對參Λ物鏡4 _舰束20，而 疋對參考先束21最佳。全像儲存媒體5的全 之。設有隔體層52，確保=化層 參考r光束21焦點和物光束 離，以及隔體層52之厚度，最適化至達成參 si束5 像層53、隔體層52和形態化鏡層 像儲^ f ^乏一部份M立於高NA物鏡4和全 像储巧體5騎疋’四分之—波板55，其功用詳後。 的^半錐形光束之—，連同其反射配對，形 光束20實際上不會被形態化鏡層 ，，之物光束如。此光束干擾順向和逆=干㉟ 21 —者，把全像圖記錄在全像材料。 為閱讀全像圖’讀出參考光束與記錄時的參考 似’惟半錐體反轉。參考光束21的順向傳 ^ 出參考光耗反辭賴取代，或反之。 光”和閱讀時的讀出參考光束，彼此為相參考 為使使用相位共軛光束的暗示清晰，若由 記錄全像圖所用參考光么的相位共軛 重構物光束為原有物光束之相位共輛。此重構物光束 的波陣面和原有物光束相同’但按相反方向侧。絲 物光束傳播返回通過和原有物光束相同或一致之全部透鏡， 7 201017654 而在重構物光束按反向通過凸鏡時，透鏡造成的波陣面像 差，即獲得改正。 在第1圖所不光學系統中，重構物光束15先通過高NA 物鏡4。然後’光束即利用極化光束分裂器立方體14繞射。 通過第二長焦距物鏡U後，讀出參考光束被阻光板6在其焦 Ξ阻tl傅，轉型物即在平面7重構，在此被圓形孔徑裁 斷二最後’第四長焦距賊12進行重構物光束15的反相傅 立葉轉型，並在偵測器8上造形為重構形象。 ❹ 鲁 心2光ΐ 21❺入麵，以及物光束20和重構物光束15的 ’疋使用極化達成。正如第4圖所示。參見第2和 =，系_有三個四分之-波板。第—個32位在入耗平面 和極化光束分裂器立方體13之間，第二個 徑的參考光束21人粞之前’第三個55在物鏡4^^= 2 2此確保物光束2G和參考錄錐體，是在參考 麵平面處’以及全像儲存媒體5内侧，以圓圈方 式極化’而沿剩餘光徑是以線形極化。 化鏡Ϊ用5f 2之ίί設置，藉全像儲存媒體5移位至形態 署鏡射面積’㈣行全像，工化。在此位 置’王像圖與先前全侧疊合，得啸高資料密度。 葉平配置_相絲罩，消除在傅立 g元有用。相位光罩調制各圖元之相位0或1白 圖兀數為0和π，即相位移位大約一致。 播太ΐ下ΐ擬呈現所擬全雜存系統所得結果，使用光束傳 參I5圖表示侧轉象賴擬結果，基於下列i 一 —隔體層厚度：700μιη ~~去焦·· 700 μηι —活性材料厚度：300 μιη —物光束和參考光束錐體軸線間之距離：1〇帅 8 201017654 〜參考光束/物光束能量比：1000/1 —SLM :正常振幅SLM，10 μιη圖元尺寸 〜參考光束入麵直徑（在焦點）：6 μηι 〜參考光束出耗直徑：20μιη 〜波長：400nm —材料折射率：1.5 ~~物鏡焦距：7 mm —傅立葉平面裁切直徑：0.6xDNyquist 此等參數的符號錯誤率為零，不發生錯誤。 鲁 第6圖表示具有下列第二組系統參數之偵測器形象的模 擬結果。 〜隔體層厚度：500μιη 〜去焦：600 μτη —活性材料厚度：300 μιη —物光束和參考光束錐體軸線的距離：Ομιη (共軸式） —參考光束/物光束能量比：2〇/1 —SLM :隨機相位光罩，1()叫圖元尺寸 一參考光束入耦直徑（在焦點）： 6 μιη —參考光束出耦直徑：20μιη —波長：400nm —材料折射率：1.5 —物鏡焦距： 7 mm —傅立葉平面裁切直徑：0.6xDNyquist 生-參數之符號錯誤率為SER = 〇·〇4%，在4800段内發 【囷式簡單說明】 1圖表示本發明共轴式全像儲存系統之設置； 束； 圖表示在全像儲存媒體位置處之參考光束和物光 第3圖表示全像儲存媒體之形態化鏡層 201017654 第4圖表示為參考光束之入耦計劃； 第5圖表示全像儲存系統基於第一組系統參數之模擬結 果； 第6圖表示全像儲存系統基於第二組系統參數之模擬結 果。 【主要元件符號說明】 1 振幅空間光線調制器 2 孔徑 3 入麵平面 4 高NA物鏡 5 全像儲存媒體 6 阻光板 7 重構平面 8 偵測器 9,10，11,12四個一致長焦距 13,14 極化光束分裂器立方塊 之傅立葉物鏡 15 重構物光束 20 物光束 21 參考光束 32,33,55 四分之一波板 51 形態化鏡層 52 隔體層 53 全像層 54 模糊焦點 56 小小反射面積

Claims (1)

1. 201017654 七、申請專利範圍： L一種全像儲存媒體（5)之讀寫裝置，具有一 （21)和物光束（20)之共軸配置，或者一或以上參考 和重構物光束（15)之共軸配置，其特徵為，在全 J儲存媒體⑸内之-或以上參考光束（21)的隹點，= 2相物光束(2〇)或重構物光束(15)的焦·;、移位者 2如申請專利範圍第！項之裝置，其中，戈以上 : f ) ’聚焦在全像儲存媒體（5)之小小反射_3巧 ❹ 3.如申請專利範圍第！或2項之裝 係參考光束 5.如申請專利範圍第丨項之裝 7或以上參考絲⑵）聚餘全像儲(2〇)和 ⑷，係只為參考光束⑵）而最適化者。、體（5)用之物鏡 6厂種全像儲存媒體⑴之讀寫 2光束（21)之共轴g己置，或者—或以或以上參 =光束（15)之共軸配置，其方法步驟考光束（21)和重 f束尸）聚焦於全像儲存媒體(5)内為之7或以上參考 軸，相對於物光束（20)或重構物光束 >、，、點’後者沿光 7. 如申請專利範圍第6項之方法，）之焦點移位者。 (21 ) ’聚焦在全像儲存媒體（5)、 或以上參考光束 者。 小小反射面積（56)上 8. 如申請專利範圍第6或7項之 以上參考光束（21)係就記錄全俊2為全像圖的讀 參考光束（21)，相位共軛者。 卞王像圖用的一或以上之 ，如申請專利範圍第6項之方法 (1)係一錐體形’或二半錐體形參考或以上參考光束 201017654 】〇.—種全像儲存嫖懸 Π鏡層⑻有—或以2射二2)層2)射!: if 上之參考光束Ui)，係透明性或吸光性’其特徵為，反射面 積（56)尺寸約1 μιη者。 11.如申請專利範圍第10項之全像儲存媒體，又 層（52)，把全像層（53)和鏡層（51)分開者。、旁㈣篮 I2·如申請專利範圍第10或11項之全像儲存媒 小反射面積（56) ’呈圓形、橢圓形或長方形者。、丹千小 ❹

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