TW464794B

TW464794B - System and method for holographic storage using a holographic optical element

Info

Publication number: TW464794B
Application number: TW087118771A
Authority: TW
Inventors: Scott Patrick Campbell; Kevin Richard Curtis; William Larry Wilson
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2001-11-21
Also published as: KR100354798B1; KR19990045247A; JPH11242424A

Description

L 範圍五、發明說明（1) 明種全像儲存器’更特別A，本發明係關於- 關多在全像記憶系統内，像相位相 2.复凰農_文的敘j£ 儲Ϊ像；憶系統包含數據元件之全像表示(全像片）的：堆密的圖樣。全像記憶系統之特徵為其高及轉換。此m在的速度，此儲存的數據由此隨機存取和ϊ Ϊ考儲存記憶系統藉由結合一編碼數據物件光束質，像作以產生—干涉圖樣遍及—光敏儲存介材料ί更：;己，單元(HMC)。此干涉圖樣引起概中的成是物件光束和參；相中全像片的形相位差的τ> 亏先束之相對振幅及極化狀態和其之間光束-射：其也與入射光束的波長及物件光束和參考束又射入此儲存介質内的角度非常有關。於數據藉由投射一參考光束來錢，其類似片==此HMC之參考光束在和用以產生此全像六艾二又，波長，相位及位置。此全像片和參考光束 :你丨！建此儲存的物件光束。然後此重建的光束被谓 i s ，使用一光偵測陣列。然後此恢復的數據在後被處理以傳送至輸出裝置。使服

4 6 4 7 9 4 五、發明說明（2) 典型地，此全像储存介質& 有-可接受之信號雜訊比的單—圍大於需要儲存-帶望多工若干全像片在—位置：^。因此’通常其希以多工的技術是相位相關多工運大的儲存密度。一用別在一儲存介質中之重疊的全/、相關選擇性被用以區對於其參考光束之儲存介質的。相關選擇性倚賴由相生之參考光束的振幅，相位和角在任一方向）所產然而，多工的構成像相位相關=谷。的參考光束，其形成包含，例如，工（PCM)需要相對複雜質透鏡和傅立葉平面空間濾波器。複雜的相位光罩，高品在結構中是脆弱的，此透鏡是昂走很不幸地，此相位光罩傅立葉平面空間濾波器阻擋太^二且龐大的，而此必需的此系統的能量預算。同樣地，因)的光能，大大地增加 (PCM)全像記憶系統，這些元件的統，像相位相關多工 C β m)階且典型地從系統到系統需^準精密的降至微米通常是困難的，如果使用一般的'要一致。此一致性的階成。 &件和技術不是不可能達因此，希望提供一種相當便宜，〜置換在此全像系統，像相位相關^簡單且可複製地一致的之參考臂中一個以上的元件。κ夕^ (PCM)全像記憶系統發明摘要本發明如申請專利範圍所定義括一全像記憶系統（HMS)和裝置，'。本發明的具體裝置包 (ΗΟΕ)有益地用以重建此參考光走，中一全像光學元件 $臂在一全像記憶系統

464794 五、發明說明（3) --- ，，像一相位相關多工（PCM)全像記億系統。此全像記憶系統包括一數據儲存裝置，像一全像記憶單元（)，全像光學元件（H0£)用於此HMC參考光束（H〇E物件光束）的產生，一HOE參考光束其照明此H0E用於此HM(：參考光束的產 ^，和一HMC物件光束其包含最後希望被儲存在HMS中的資 Λ二此全像光學元件（H〇E)形成在一全像儲存材料中，像 :光聚合體，一光阻劑，一熱塑材料，一光折射材料或一光致變色的材料。此全像光學元件（)在此參考光束的照明下重建此儲存的H0E物件光束。然後此重建的H〇E物件光^被用作一參考光束用於在此數據編碼〇(：物件光束中之資訊的全像儲存器。此數據儲存裝置置於此HMC參考光束（HOE物件光束）和此HMC物件光束的路徑中隨其交叉在一共同體積内，因此造成之干涉圖樣的全像儲存由此形成。此全像光學元件（HOE )藉由以此一方法干涉此H〇E物件光束和此HOE參考光束而產生或形成在一全像儲存材料中，此圖樣可儲存在此全像儲存材料中。此干涉光束的方向角取決於是否此全像光學元件（HOE)為一透射或反射裝置及此全像光學元件（Η 0E)和用以產生此全像光學元件（H〇E )的-光學裝置之間的距離（D)相較於在用以產生此全像光學元件（HOE)的光學裝置中最終透鏡的焦距。一旦產生，此全像光學元件（HOE )裝置取代在一全像記憶系統中的參考臂光學裝置，因此消除了在產生一參考光束中許多全像記憶系統所要求的複雜的參考光罩，透鏡及濾光鏡裝置。此消

第10頁 46^794 五、發明說明（4) 除大幅地改善此參考臂的生產，因為可歸因於濾光操作的光耗損不會出現於自此全像光學元件（HOE)讀取時。因此’根據本發明之具體裝置的系統需要較少的能量且以較快的速度工作。圖例概述在圖例中：圖1為一在一全像系統，像一相位相關多工（PCM)全像記憶系統中常用之參考光束光學路徑及组合元件的簡化概要圖；圖2為一根據本發明之一種具體裝置的透射模式全像光學元件之產生或形成的簡化概要圖；圖3為一根據本發明之一種具體裝置的反射模式全像光學元件之產生或形成的簡化概要圖；圖4為一用以製造根據本發明之一種具體裝置的全像光學元件之方法的簡化方塊圖；圖5a-b為一根據本發明之一種具體裝置之圖2的全像光學元件之使用的簡化概要圖；圖6a-b為一根據本發明之一種具體裝置之圖3的全像光學元件之使用的簡化概要圖；圖7為一使用根攄本發明之一種具體裝置的全像光學元件之方法的簡化方塊圖；圖8 a為一根據本發明之一替換之具體裝置的全像光學元件之產生或形成的簡化概要圖；圖8b為一圖8a的全像光學元件之使用的簡化概要圖；

第11頁 4 6 4 7 9^- 五、發明說明（5) 圖9a為一根據本發明之另一替換之具體裝置的全像光學元件之產生或形成的簡化概要圖；圖9b為一圖9a的全像光學元件之使用的簡化概要圖；圖1 Oa-b為使用各種布拉格多工技術的全像光學元件之使闬的簡化概要圖；圖1 1 a-b為使用各種空間多工技術的全像光學元件之使用的簡化概要圖；及圖12 a-c為使用重建光束之平行使用的全像光學元件之使用的簡化概要圖；圖1 3 a為一記錄的全像片之積體繞射效率為此全像記憶單元（HMC)或此H MC參考光束相對於另一使用常用之裝置的位移之函數的圖：圖1 3 b為一記錄的全像片之積體繞射效率為此全像記憶單元（HMC)或此HMC參考光束相對於另一使用根據本發明之一種具體裝置之全像光學元件（H0E)之位移的函數的圖。細節描述在以下的描述中，類似元件被給予相同的參考數字，為了簡化此圖例的連續容貌，並透過圖例的描述加強本發明的瞭解。雖然特定的特徵、組態和裝置被討論於下，必須瞭解完成此僅為說明的目的。一熟練於相關技術的人會看出其他步驟、組態和裝置可以被使用而不會偏離本發明的精神和範嘴。如同在此之前所討論的，一用以在一位置多工若干全像

第12頁 464794 五、發明說明（幻片以達成' i 相位相關多=密度的技術是相位相關多工（PCM)。在以區別在一杜六人 Ί运釋和布拉格選擇性被用目的，J目儲f介質中…的全像片。為了在此討論的貝目相位相關多工”自；留人 , 擇性的使用π 43L L 包括早向及/或雙向相位選 0〇 1史用。同樣地，必須瞭解相位相B卩定τ β 士 u & 單獨或與1他；b + i 相位相關多工是有用的於工的方法亦即其他在正交方向中位移多全ϊΐ‘ΐί二，顯示一對於一常用的相位相關多工(PCM) 2 )之典型的參考光束路徑_。例如，一的的平面波同調光束照明一非常結構化光束105總民列如’ 一相位光罩及/或一振幅光罩）其對寬編碼’例如’藉由在此平面波上引起一高空間頻一此編碼的光束傳播一距離fl至一第一透鏡115，其具有一二距f 1。通過第一透鏡丨1 5產生參考相位光罩1 1 〇的傅立某轉換在超出第一透鏡丨丨^的另—距離。一高通空間濾波器120提供在此傅立葉轉換的平面處。濾波器12〇业型地阻擒許多發射自參考光罩110的較低空間頻率。’、通過高通空間渡波器1 20後，此編碼的光束傳播一距離 Π至一第二透鏡1 2 5，其具有一焦距f 2。此編碼光束通過第一透鏡125並傳播另一距離f2以到達其像平面（顯示為 130)。此通過像平面130的編碼光束（顯示為14〇及稱為A) 用於此全像記憶系統（HMS)的參考光朿。像平面1 3 0典塑地是一可能的位置，在該處一全像記憶

464794 五 '發明說明（7) 其：適合的數據儲存裝置被提供用於數位全舍：如，在一 pcm全像記憶系統中。然而，如 Y m :二月顯的，根據本發明的具體裝置，一全像 ;己：早：⑽C)或其他適合的數據儲存裝置能夠放置以儲存任何有興趣的平面及不需要的像平面13〇。像= 顯示一根據本發明之-種具體裝置的全 = 2〇0的產生或形成。特別是，圖2描述- 干為像Λ學7°件（_)的產生。此光學路徑裝置（顯 220'，及第-表示）由光罩210，第一透鏡215，濾光鏡似於顧-协—阁！ Γ2^所形成，而其彼此之間的相對距離類一光if丁兔並纣淪於上的。通過第二透鏡22 5是一第距離向菩—不\ 4〇並稱為A)。光束240傳播或否則指向一如由Μ =像儲存材料25G。^ 了在此討論的目的，及 Κ Γ變得明顯’光束24G細“件光束（光生或形成中P。Η件先束用在此全像光學元件⑽E)的產 |10Ε物件光束2 4 0通過全像儲存材料2 5 〇，其和一二 ί束To為2二並稱_交又，對於此_其為參考光二適舍地々6…、Η〇Ε物件光束240同調，產生自一光源2 6 4且田礼向以照明全像儲存材料250並與1丨〇£物件光束24〇交又在此全像儲存材料25Q内—希望的位置處/先束240 光束26 0和H〇E物件光束24 座生在材则内被捕捉作為束—= …根據本發明之具體裝置的一全像光學=二科 48 47 9 4 五、發明說明（8) 因此，在此方法中，光束2 6 0是此h〇£參考光束，亦即，此參考光束用於在此全像儲存材料250中的HOE物件光束240之全像片的產生。}10£參考光束26〇是任何適合的光束，但是典型地是一平面波或其他容易複製的光束。h〇e 物件光束240及HOE參考光束2 60典型地藉由來自相同或相似雷射光源之同調光而產生，如對任何熟練於全像技術的人所熟知的。全像儲存材料25 0是任何適合的材料或材料的組態或裝置，其能夠記錄不是表面就是體全像片或產生繞射透鏡。例如，全像儲存材料25〇是一光聚合體，一光阻劑，一熱塑材料’-光折射材料或一光致變色的材，具有-第-表面(顯示為26 5 )和一對立的第=材制具：為27°V且具有一全部的品質其足夠平坦的或可複衣的至近似母公分（cm)二個光波長0 圖3為一根據本發明之一種具體裝置學元件（HOE) 30 0之產生’哕令#伞级__灿，惕艽王像忐於顯示於圖2中和討論於±之透射 =门的幾何。光罩。，第-透細，象先子：：(H〇E) 鏡325和其彼此之間的相對距離類似於顯示論於上的。如所示，Η0Ε物件光束3 並叮值娩十石日丨4t a p 干尤果d40通過弟二透鏡325及傳插或否則ί日向-距離])向著—全像儲存。然而，根據此替換的具體裝置，„讥參 Β)產生自-光源36 4且適卷地μ 士入辟尤束36〇(先束 -矣而叙πηρ礼α 像儲存材料350的第 -表面m以嫌物件光束34G(ma)交又在此全像儲存

第15頁 4 6 Δ 7 9 4 五、發明說明（9) 材料350内一希望的位置處。此產生的儲存材料350内被捕捉作為一全傻 ^圖樣在此全像學元件⑽Ε)。反射模式全像光形成此全像光像光學元件其中，尤其是，此反V;/式八Λ透射模式全生使用光束指向在此全像儲存材料的1 〃學凡件被產全像光學元件被產生使用光束指像模式同表面^ 像儲存材料的相，通常如圖4中所示，一種方法4〇〇用以產光學兀件在一全像記憶系統（HMS)内的方法4〇〇 y 全像一全像儲存材料與一像顯示於圖2和3中^_ k供開一距離D的第一步驟41〇 ,指向一第— 子路徑裝置分徑（此_物件光束）向此全像儲存材料的步束通過該光學路向一第二光束通過該光學路徑（此H〇E表考，和一指 :存材料以與此_物件光束干涉在此；：：：像希望的位置處的步驟430，和步驟420同時。存材枓内一示，此HOE參考光束以適當的角度從此如^圖2和3中所一側指出。此產生的干涉圖樣在此全像儲在子材料的任位置處被捕捉，因此形成一全像光學元件（Η⑽料内希望的透射模式及反射模式全像光學元件（Η〇Ε )二二夕都能夠由此儲存多數個Η〇£物件光束。例如，經由多工光學元件（hoe)是相當地厚，例如，1毫米（11]1〇如m像光學元件（HOE)中多個HOE物件光束被多工，’ t全像參考光束之角度，波長或位置而改變此議：：：束的特性。HOE物件光束的改變包括，例如，疋 —不同光

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46 47 9 4 五、發明說明（ίο) '-- 罩，濾波器或透鏡組合的使用。現在參考圖5a-b，顯示使用一透射模式全像先學元件 (HOE) 550。重建儲存於全像光學元件（H〇E) 55〇中的H〇E 物件光束（光束A)，一相等或類似於此參考光束（光束 B)的光束560產生自一光源5 64且指向全像光學元件（H〇E) 5 5 0以照明全像光學元件（Ή〇Ε) 5 50。在照明下發射自全像光學元件（Η0Ε) 55 0的光束是Η0Ε物件光束54〇(光束Α)的重建’其為在全像光學元件（Η0Ε) 550上原始捕捉的光束A，如上所述。HOE參考光束560相對於全像光學元件（hoe) 550的内容及方向取決於，例如，此第二透鏡（顯示為在此光學路徑裝置535 ;也見圖2 )和此全像儲存材料之間的距離D與此第二透鏡的焦距f 2比較，在全像光學元件 (Η 0 E) 5 5 0之產生期間（例如，如顯示於圖2中及在此之前的描述）。如圖5a中所示，對於儲存於全像光學元件（Η〇Ε) 550中的全像資訊，其中距離D小於此第二透鏡的焦距f 2 (先前顯示於圖2中）’此H0E物件光束540的像平面（顯示為5 75及稱為P)形成超出全像光學元件（H〇E) 5 50。在此情況中，此全像光學元件（H0E) 550被來自於和用以產生全像光學元 ~ 件（H0E ) 5 5 0相同表面側的H〇E參考光束560所照明。H0E物件光束540則被H0E參考光束560及全像光學元件（H0E) 550 的交互作周所重建以形成超出全像光學元件（H〇E ) 5 5 〇之 H0E物件光束540的像平面575(或有興趣的其他平面）。一適合的儲存裝置，例如，一全像記憶單元5 8 0

第17頁 46 479 4 五、發明說明¢11) -- (HMC) ’相對於此有興趣的平面（顯示為575及稱為P)放置為了適當的數據取回。必須瞭解，在許多應用中，此有興趣的=面是此光束的像平面或一包含此HOE參考光束之焦點的平面，然而，此並非必須的。例如，如果圖1的光學系統會產生一傅立葉平面作為其輸出，則平面p可以是該傅立葉平面。因此，對於平面p其可能是包含此全像記憶系統（HMS)之任何有興趣的平面。如圖5b中所示’對於儲存於全像光學元件（HOE) 5 5 0中的全像資訊，其中距離D大於此第二透鏡的焦距！2，此Η〇Ε 物件光束540的像平面（顯示為575及稱為Ρ)形成之前或在此全像光學元件（ΗΟΕ) 550前面。在此情況中，此產生自一光源563之ΗΟΕ參考光束560的複數共輛（顯示為562及稱為Β*)被用以照明全像光學元件（Η〇Ε) 550從一第二表面側 5 7 0，亦即，從用以產生全像光學元件（Η0Ε ) 5 5 〇之相反表側。此ΗΟΕ物件光束540的.複數共軛（顯示為542及稱為Α*) 則被光束562 . (Β*)及全像光學元件（Η〇Ε) 550的交互作Μ 所重建以形成光束Α*之有興趣的平面（顯示為575)在全像光學元件（HOE) 550之前或前面。一適合的數據儲存事置置於有興趣的平面處用於適當的數據取回。例如，在— PCM全像έ己憶乐統’ 一 HMC置於此有興趣的平面處。類似地，圖6a_b表示一反射模式全像光學元件（η〇ε) 650。通常，此HOE物件光束（光束Α)藉由指向HOE參考光束 6 6 0 (或一類似的光束）從一光源6 64向著及照明全像光學元件（H0E) 65 0。此H0E參考光束6 6 0相對於全像光學元件

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五、發明說明（12) (HOE) 650的内容及方向取決於’例如，此第二透鏡（顯示為625在此光學路徑裝置635 ;也見圖3)和此全像儲存材$ 之間的距離D與此第二透鏡的焦距f 2比較，在全像光學元件（H0E ) 6 5 0之產生期間（例如’如見圖3的討論，在此以上）。如圖6a中所示，其中在全像光學元件（H0E) 6 50之產生期間的距離D小於此第二透鏡的焦距f 2，此Η 0 E物件光束 640的像平面（顯示為675及稱為Ρ)形成超出全像光學元件 (11(^) 650。在此情況中，此全像光學元件（1|〇£) 6 5 0被來自於一第二表面側6 7 0的Η 0 Ε參考光束6 6 0所照明。然後類似於在此之前的討論，Η0Ε物件光束640被Η 0Ε參考光束660 及全像光學元件（Η0Ε) 650的交互作用所重建以形成超出全像光學元件（Η0Ε) 650之Η0Ε物件光束640的像平面 675(或有興趣的其他平面）° —適合的儲存裝置，例如，一全像記憶單元680 (HMC)放置在有興趣的平面處用於適當的數據取回。如相對於圖5a-b在此以前討論的，對於平面P其可能是包含此全像記憶系統（HMS)之任何有興趣的平面。如圖6b中所示，其中在全像光學元件（H0E) 650之產生 -期間的距離D大於此第二透鏡的焦距f 2，H0E物件光束6 42 之複數共軛的像平面675(稱為P)形成在全像光學元件 (H0E) 650的前面或之前。在此情況中，全像光學元件 (H0E) 6 50被產生自一光源663之Η 0E參考光束（顯示為662稱為Β*)的複數共軛照明。光束Β*照明全像光學元件（Η0Ε)

第19頁；υ 4 7 9 4 五、發明說明（13) 650從一第一表面665的相反側，其在此全像光學元件 (ΗΟΕ) 6 5 0内數據的記錄期間被使用。ΗΟΕ物件光束（顯示為642稱為Α*)的複數共軛被光束662(Β*)和全像光學元件 (ΗΟΕ) 650的交互作用所重建而形成一像平面675或光束Α* 之其他有興趣的平面在全像光學元件（ΗΟΕ) 650之前或前面。一數據儲存裝置像一全像記憶單元（HMC )典型地置於此有興趣的平面用於適當的數據取回。因此’通常如圖7中所示，一種使甩根據本發明之具體裝置之全像光學元件的方法700包括提供一具有一編碼數據光束（例如，此ΗΟΕ物件光束）之全像表示之全像光學元件的第一步驟7 1 0，指向一光束（例如，此Hqe物件光束）向此全像光學元件以照明此全像光學元件並與儲存於此中的全像資訊交互作用的第二步驟720 ’和一儲存此重建光束 (例如，此Η OE物件光束）在此重建光束之有興趣的平面處的第三步驟730。如圖5a〜b及6a-b和以上所討論的，此ΗΟΕ 參考光束（例如，光束B)和此HOE參考光束之複數共軛（例如，光束B*)從此全像光學元件的適當侧以適當角度指出。必須瞭解，例如，由此上先前的討論，該全像光學元件.. (Η Ο E s )非常有助於在一量產規模上複製。例如，一旦產生一起始，母全像光學元件（Η0Ε)其可能用以由此複製使用常用的技術，像打印或浮雕來產生。同樣地，必須瞭解全像光學元件（ΗΟΕ)的大量複製是可能的。亦即，一最初產生的全像光學元件（ΗΟΕ)被用以產生一第二，相同的全像

第20頁 4 6^794 五、發明說明（14) - 光學兀件⑽E)。更特別地，來自一最初產生的全像光學兀件（HOE)的數據被讀出並用以產生一第二全像光學元件 (H0E)。在此方法中，包含相同資訊之全像光學元件（h〇e) 的序列複製是可能的。根據本發明之具體裝置，對於此全像光學元件其也可能儲存此H0E物件光束在其近場，相反於在中場或菲涅耳區域中的光束儲存器，該儲存器先前已經在此描述。如圖 8a-b中所示，此H0E物件光束有興趣的平面（例如，此像平面）在此全像光學元件形成期間剛好形成超出此全像儲存材料或在其之前（例如，若干像素元件之内或小於近似於之毫米對於一典型的全像記憶系統）^在此方法中，當此重建的H0E物件光束放置在靠近—儲存器裝置，像—跳時，此重建的H0E物件光束投射進入此HMC或其他數據儲存器裝現在像儲存前在此參考光儲存材全像儲趣的平因此光學元 8 8 0 (或參考圖8a，一 H〇E物件光束840 (光束A)儲存在一全材料8 5 0中以形成-全像光學元件（刪），例如，先 =述的方法。更特別地，H〇E物件光束84()和— 860(光束B) ’產生自—光源㈣，被傳播向全像二8 5 0 ’ u此-方法此二光束的干涉圖樣儲存在此存材料85 0的光敏部分中。_物件光束840之有興面顯不剛好形成超出全像儲存材料。，如圖8b中所示 /n U £物件光束8 4 0之重建從一全像件（Η0Ε) 850，此有趣瓶沾

其他適合的數㈣進入一HMC 仔装置）當全像光學元件

第21頁 4 6^79 4 五、發明說明（15) (ίί〇Ε)8 50放置靠近HMC 880時，例如，近似2 _内。在全像光學元件（ΗΟΕ) 850和HMC 880之間相當窄的間隔是有利的，其中其適合於將全像光學元件（ΗΟΕ) 850和HMC 88 0包裝在一起成為一可攜式對用於一個以上的全像記憶系統D 因此，有效地，此全像記憶系統的“讀取頭”（H〇E 8 5 〇 ) 和“儲存介質”（HMC 880)二者一起是可攜式的。同樣地，描述於圖8a-b中的具體裝置是有利的因為，當全像光學元件（HOE) 850正被用以重建HOE物件光束840 時’一HMC物件光束（顯示為885並稱為C)能夠無干擾的通過全像光學元件（HOE) 8 5 0。HMC物件光束885無干擾的通過全像光學元件（HOE) 8 50因為全像光學元件（HOE) 850倚賴布拉格匹配的繞射（重建的HOE物件光束840的），此HMC 物件光束885對於其是未匹配的。必須瞭解，為了在此討論的目的，HMC物件光束8 8 5 (光束C)表示用於儲存在HMC 880中全像資訊的物件光束。如在此之前於Η OE物件光束8 4 0 (光束A )之討論期間所提到的’全像光學元件（HOE) 85 0之產生或形成期間，HOE物件光束84 0作用如同物件光束。然而，在88 0中全像資訊的儲存期間，H0E物件光束840對於HMC 8 8 0作用如同一參考光束，而HMC物件光束885對於HMC 880作用如同一物件光束。如在此之前所討論的，全像光學元件（H〇E) 8 5 0能夠經由多工儲存多個物件光束（在此情況中，HMC參考光束）。亦即’多個HMC參考光束在此全像光學元件（H〇E) 850中多

第22頁 4 7 9 4 五、發明說明（16) 工’例#，藉由改變此H0E參考光束的角度，波長或位置 =改變此HMC參考光束的特性。此HMC參考光束的改變包括，例如，一不同光罩，遽波器或透鏡組合的使用。現在參考圖9a-b，顯示本發明的—替換的具體裝置，豆中幫助校準此全像光學元件的校準資訊包括於储存在此^ 像儲存材料中之資訊的部分並接著由此全像光學元件重建。如圖9a中所示，在一全像儲存材料95〇之近場中資訊的儲存期間（此全像光學元件的產生期間），一 H〇E物件光束940和一 HOE參考光束960(產生自一光源964)傳播向全像儲存材料95 0，以此方法此二光束的干涉圖樣被儲存在此全像儲存材料950的光敏部分。此hoe物件光束wo之有興趣的平面（顯示為975並稱為P)顯示剛好超出全像儲存料。然而，在此具體裝置中，一由此包括校準資訊的校準光束（顯示為990並稱為E)也傳播向全像儲存材料95Q且由此與HOE物件光束940被儲存。校準光束9 9 0可以或可以不被設定與HMC物件光束985(光束C)共同傳播在此可能的光學系統中。如圖9b中所示’一全像光學元件（H0E) 950的使用期間，校準光束990和HMC參考光束940用一 H0E參考光束 9 60，其類似或相同於圖9a中的H0E參考光束，來重建使用H MC參考光束940，HMC物件光束985及此重建的校準光束 990被儲存在及通過一 HMC 980或其他適合的儲存裝置。靖過HMC 980之後，校準光束9 90，例如，打在一光偵測器〜

第23頁 0 4 7 9 4 五、發明說明（π) (未示出），其響應給予關於此全像光學元件（HOE) 950之校準狀態的資訊。此資訊提供給全像光學元件（HOE ) 9 5 0 的動態校準。同樣地，校準光束990與HMC物件光束985 — 起被儲存在HMC 98 0中使得，HMC物件光束985重建時，校準光束9 9 0也被重建。此重建的校準光束提供資訊如同HMC 980的校準，以一類似於對於全像光學元件（Η0Ε) 950的方法。同樣地，此種具體裝置允許重建自全像光學元件（H0E) 950的校準光束990與重建自HMC 980的校準光束之間的同調干涉效應，該效應給予資訊如同此全像光學元件（Η0Ε) 9 5 0和HMC 980 之間的相關校準。如在此之前討論的，若干多工技存在用以儲存大量hoe 物件光束在一單一全像光學元件（hoe)内為了其後的重建。這些技術包括’例如，在一布拉格方法（重疊的全像片）中之角度’波長或相位多工’或經由儲存全像片在此 Η0Ε中不同（非重疊）位置的空間多工。例如，見圖l〇a-b，其說明兩個Η0Ε物件光束重建之一般布拉格多工的例子。圖丨0a說明通常地二hoe物件光束（顯示為1040並稱為乂和心）的重建從一全像光學元件（丨丨〇E) 1 0 5 0的相同位置，及在使用其個別的H0E參考光束（顯示為 1060並稱為B]和Ba)的相同發射方向。在此方法中，丨丨〇£物件光束A!和A?被指向在一 HM C (未示出）中相同的一般位置。然而，要區別彼此，H0E物件光束Ai和心具有不同波長及/ 或相位結構。

第24頁 j 4 7 9. 4 五、發明說明（18) HOE物件光束A,和心被儲存在相同的一般位置藉由被以相同的一般角度指向H0E 1050之相同的一般位置並與hoe參考光束I和1干涉，其也被指向}j〇E 1050之相同的一般位置（相對於彼此；不必相對於光束Ai及/或、）。參考光束& 和被以相對於彼此相同或不同的角度指向H0E 1〇50的位置。圖1 Ob說明通常地此H0E物件光束A!和六2的重建從一全像光學元件（H0E) 10 50的相同位置，但在不同的發射方向 (通常向著在一HMC中不同的位置）使用其個別的h〇e參考光束坎和士。因此，H0E物件光束A!和八2被儲存在H0E 1 0 5 0内 (且因此被重建）從HOE 1 0 50内相同位置，但是在不同的發射角度。同樣地，光束Ai和心不必要求具有相同的波長及/ 或相位結構。另一可能性顯示於圖1 1 a — b中，其說明兩個Η 0 E物件光束重建之一般空間多工的例子^圖1 〇 a說明通常地二η 〇 Ε物件光束’ Α,和Α2，在一全像光學元件（HOE ) 1 1 5 0之相同的發射方向但不同的位置。在此例中，此重建光束幻和幻通常地被指向此HMC(未示出）中不同的位置，且可以或可以不具有相同的波長及/或相位結構》如所示，此H〇E參考光束 B〗和4被以相同的角度或，替換地，以不同的角度指向H0E 1 1 5 0不同的位置。圖1 1 b說明通常地二H〇E物件光束（顯示為1 140並稱為Αι 和\)在全像光學元件（H〇E) 1 15〇之不同發射方向但從相同之一般位置的重建。在此方法中，此重建的光束\和a2

第25頁五、發明說明（19) ，:地心向一HMC(未示出）中相同的一般位置，但不具有 $目同的入射角。此重建的光束、和、可以或可以不具有相同的波長及/或相位結構。如所示，此HOE參考光束（顯示為11 6 0並稱為B】和心）以相同的角度或替換地，以不同的角度指向HOE 1150之不同的位置。對於發射自一全像光學元件（H〇E)的肋£物件光束（HMC參考光束）之使用的另一考慮為是否此光束在時間上是連續的’在時間上是平行的’或一每一個的各種組合。此HMC 參考光束的連續使用，像光束\和心，重建自一單一H〇E允許此HMC之多數個讀取在每一個HMC多工的步驟期間。因此，每一個Η M C參考光束之一照明此η μ C在一給定時間以重建其個別的數據頁，例如，ΗΟΕ物件光束（光束C )，從此 HMC。此被完成，例如，當使用上述HMC參考光束重建技術之一時（圖 10a-b 及 lla-b)。此HMC參考光束的平行使用’像光束乂和a2，重建自一單一 H0E允許對於此HMC之多數個讀取在每一個HMC多工的步驟期間。在此方法中，多個HMC參考光束照明此HMC在一給定時間，以重建各個多個的數據頁，例如，H0E物件光束 (光束C )，從此Η M C或單一數據頁（光束c)從此Η M C。此被完成，例如，當使用上述H MC參考光束重建技術之_時（圖 10a-b 及lla-b) ° 當重建多個數據頁（HMC物件光束）在一給定的時間，— 單一數據頁指向，例如，至其自己的偵測器陣列，因此增加此數據生產的平行。當重建單一數據頁（HMC物件光束/

第26頁 ^794 五、發明說明（20) ' ' ' 一- ----- f -：定的時間，多個則物件光束共同地工作以重建一早-數據頁’因此增加此HMC中的多工密度。此被完成， ^的ί由不是結合部分HMC物件光束（光束C)從此HMC中 D 4 ”HMC物件光束（光束C)從此HMC中不同的空間位置（所有被指向相同偵測器陣列的）。在此方法中，例如，使用 =個HOE物件光束（每一個在不是“⑽，’就是“〇ff，，狀恝），八個（23)不同HMC物件光束被重建，然而常用地只有三個HMC物件光束被重建。、例如，圖1 2a-c說明平行光束重建的各種範例使用。圖 12a通常地說明一全像光學元件（H〇E) 125〇用11〇£參考光束 1 26 0 ^和匕）的照明，其產生H〇e物/HMC參考光束（a;和八3 )’其詢問一HMC 1 2 8 0或其他適合的數據儲存裝置在一由此之單一空間位置，該詢問產生至少一HMc物件光束 1 285 (顯示為光束q)。此與例子比較，顯示於圖12tl中，其中HOE參考光束（B2*B3)照明全像光學元件（HOE) 1 25 0，其產生HOE物/HMC參考光束（A2和43)，其詢問HMC 1280在一由此之單一空間位置，該詢問產生至少一HMC物件光束 1 28 5 (顯示為光束ck) ^因此，其可能用於相同光束之不同-組合以產生不同數據頁光束。參考圖12c，在另一例子中，HOE參考光束1 26 0 (B2和心）照明全像光學元件（HOE) 1250，其產生HOE物/ HMC參考光束（A2 -A3)，其詢問HMC 1 2 8 0在HMC 1 2 8 0内不同的空間位置以共同地產生HMC物件光束1285(顯示為光束Cn)。

第27頁五、發明說明（21)

圖13a-b說明一當田以人/A 明夕且坪杜淫 *用的全像記憶系統和一使用根據本發間範例的^纪，的全像光學元件（H〇E)的全像記憶系統之對fPCM全傻ΙιΛ通常，用—複雜的參考臂之全像月的記錄對於PCM全像術是番| ^ ^ =1 , 性函數。0此，特別：…而典型地造成-非常窄的選擇寺別岔度（例如，大於近似3 0 G頻道位元/ # m)用相位相關多 Γ p .n^ . . ； (PCM)疋可能的。例如，在參考光束 η 。μ· + -之一 +處的全像片之全寬為小於近似5 函數。时予全像片之繞射密度為一 HMC位置的情: 1己錄之全像片的積體繞射效率為此全像記學列之位移的函數：：ΐίΓ 此使用一複雜的光 4J Hi ^ , 在此裝置中，使用的參考臂是一線性衝的相位光罩1有一0至π之隨機選擇的相位，，包括矩形像素的行，其乂維度線性地變化在一側從近似達二，: “m在"ai，並1^到近似15 #m在此像素的二二:m)。此光罩為傅立葉過濾的(-高通濾 :置於傅立某平面中）並成像在—使用4 f光學像記憶單元（HMC)上，例如，如圖i中所示。此全像片，里 f徑尺寸近似5毫米(職）’以微米偏移且此總繞射密度測' 1為一相對位置的函數。此結果繪於圖1 3a中。严3b晝-記錄之全像片的積體繞射效率為此全像早元⑽C)或此HMC參考光束相對於彼此使用一根據本發。明之具體裝置的全像光學元件（H0E)之位移的函數。如所見的’在圖nb中所緣之最大值之半處的全寬，根據本發明

第28頁 - 五、發明說明（22) 之具體裝置’類似於用一般光學系統（4 f光學系統）記錄的’亦即’繪於圖1 3 a中的積體繞射密度。相同的實驗被重複且此全像片的自然的尺寸是相同的（5mm )。在此情況中此HOE物件光束等於繪於圖13a中用以產生數據的。對於那些技術上已熟練的人會很明顯，許多改變和替代可以作成此全像記憶系統的具體裝置，在此描述的裝置和方法沒有偏離本發明的精神及範疇，如由隨附之申請專利範圍及其等效之完整的範疇所定義。

第29頁

Claims

I 464794 修正年广〇' -------- 87118771 六、申請專利範圍含：種相位相關多工（PCM )全像記憶系統，該系統包一全像光學元件（H0E)具有一儲存於其中最低限度之 H0E物件光束的最一最低限度之全像片，其中該全像片包括對應於相位相關多工參考臂透鏡裝置之光學資訊；一光源用以產生—最低限度之H0E參考光束；一光源用以產生一最低限度之HMC物件光束；及一最低限度之全像記憶單元（Η M c )數據儲存裝置，其中，藉由該Η0Ε參考光束照明該全像光學元件（Η〇Ε)，該全像光學元件CH0E)重建該Η0Ε物件光束並由此投射該hoe物件光束，且其中該H0E物件光束由該全像光學元件（肋2)投射出以1為一 HMC參考光束，與該HMC物件光束干涉在該全像記憶單元（HMC)數據儲存裝置内的一位置處，儲存該MC 物件光束之一全像片的一最低限度於該全像記單元 (HMC)數據儲存裝置内。〜 2.根據申請專利範圍第1項的系統，其中該全像光學元件（H0E)由一選擇由—光聚合體，—光阻劑’—熱塑材料’一光折射材料或一光致變色材料所組成之組之材料的最低限度所製成。 3‘一種用於一相位相關多工（PCM)全像記憶的裝置，該裝置包含：一全像光學元件（H〇E)具有一儲存於其中之最低限度之H0E物件光束的一最低限度之全像片，其中該金像片包括對應於相位相關多工參考臂透鏡裝置之光學"資訊；.因此藉由該H0E參考光束照明該全像光學元件（H〇E)，該全像光

第1頁 2000-10.16.030 46 ^"7 9 4 46 ^"7 9 4 修正 _案號 87118771 六、申請專利範圍學元件（Η Ο Ε )重建該Η Ο Ε物件光束並由此投射該Η Ο Ε物件光束向一全像記憶單元（Η M C)數據儲存裝置的最低限度，其中該ΗΟΕ物件光束由該全像光學元件投射出以作為一 HiMC參考光束，與一數據編碼的HMC物件光束的最低限度干涉在該全像記憶單元（HMC )數據儲存裝置内的一位置處，儲存該數據編碼Η M C物件光束之一全像片的一最低限度於該全像記憶單元（HMC )數據儲存裝置内。

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