WO2001086355A1 - Verfahren und vorrichtung zum kopieren von holographischen informationen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum holographischen Kopieren von Informationen, bei dem mit Hilfe eines Lesestrahls (4, 6) aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung aus einem holographischen Lesespeichermedium (8) die Informationen in Form eines Informationsstrahls (10) ausgelesen werden, bei dem mindestens ein Schreibspeichermedium (14) im Strahlengang des Informationsstrahls (10) angeordnet wird und bei dem mit Hilfe mindestens eines Referenzstrahles (13) die im Informationsstrahl (10) enthaltenen Informationen in dem mindestens einen Schreibspeichermedium (14) eingeschrieben werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kopieren von holographischen Informationen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kopieren von holographischen Informationen.

Bei dem ständig wachsendem Bedarf an verfügbarer Information ist es notwendig, diese schnellstmöglich in großen Mengen zu speichern, zu lesen, zu verschlüsseln und weiter zu verarbeiten. Die auf dem Markt bisher verfügbaren Datenspeicher speichern die Daten seriell und müssen auch seriell ausgelesen werden. Dies benötigt bei Datenmengen von mehr als 10 GByte sehr viel Zeit und führt wegen des seriellen Verarbeitens zu einer begrenzten Datenübertragungsrate .

Unter Informationen werden jegliche analoge oder digitale Informationen verstanden, die holographisch im Speichermedium gespeichert werden können. Neben zwei- öder dreidimensionalen Bildern können auch digitale Daten, beispielsweise als zweidimensionale Bitmuster, ein- und ausgelesen werden.

Beispielsweise wird für ein Speichern von digitalen Daten, also eines Daten-Bitmusters, eine von einem Schreibstrahl durchleuchtete Flüssigkristallanzeige (LCD) mit einer Auflösung von bspw. 1024 * 1024 Bildpunkten, also 10⁶ Bit, als Bildquelle verwendet. Das so erzeugte Daten- Bitmuster wird dann mit Hilfe eines zum Schreibstrahl kohärenten Referenzenstrahls in einem vorgegebenen Raumbereich unter einem vorgegebenen Winkel im Speichermedium holographisch eingeschrieben. Holographische Daten- und Bildspeicher eröffnen somit gänzlich neue Möglichkeiten. Das Speichern und Lesen von Daten auf holographischem Weg erfolgt parallel, da jeweils ein komplettes Bild oder ein komplettes Bitmuster holographisch gespeichert und anschließend beliebig oft ausgelesen bzw. erfaßt werden kann.

Unter Erfassen der Informationen wird das Aufnehmen und Aufbereiten der im Informationsstrahl enthaltenen optischen Informationen verstanden. Das Erfassen kann sowohl eine Umwandlung der optischen Informationen in elektrische Signale, bspw. mit Hilfe einer CCD-Kamera, beinhalten als auch eine rein optische Weiterbehandlung umfassen. Durch ein Array on_, Lichtwellenleitern wird bspw. eine optische Übertragung der Informationen der einzelnen Punkte des Bitmusters realisierbar, die zukünftig bei der Anwendung von optischen Computern ein hohes paralleles Verarbeiten der Informationen ermöglicht.

Das Speichern und Auslesen von holographischen Informationen im Speichermedium in mindestens zwei verschiedenen Raumbereichen wird als Ortsmultiplexing bezeichnet. Dadurch wird das Volumen des Speichermediums, sofern es eine Mindestgröße übersteigt, mehrfach für die Speicherung von Hologrammen verwendet. Nach der bisher gängigen Technik reichen dabei Volumina von wenigen Kubikmillimetern aus, so daß eine Mehrzahl von unterschiedlichen Raumbereichen in einem Speichermedium separat mit Hologrammen beschrieben werden kann.

Durch Rotation des holographischen Speichermediums über einen vorzugsweise motorisierten und ansteuerbaren Drehtisch können zudem Informationen unter verschiedenen Win- kein in einem Raumbereich des Speichermediums holographisch eingeschrieben und ausgelesen werden. Dieses wird als Winkelmultiplexing bezeichnet. Insbesondere für das Auslesen muß jeweils gewährleistet sein, daß der Einfallswinkel des Lesestrahls genau die Braggbedingung des auszulesenden Hologramms erfüllt. Die Braggbedingung definiert auch den Ausfallwinkel des Informationsstrahls, so daß die optischen Achsen des Lesestrahls und des Informationsstrahls exakt vorgegeben sind und die Winkelposition des Speichermediums dazu für das Winkelmultiplexing eingestellt werden kann.

Durch Drehen des holographischen Speichermediums um z.B.: 0.01° kann die gleiche Datenmenge in den gleichen Raumbereich des holographischen Speichermediums eingeschrieben werden, so daß Winkelmultiplexing in einem Winkelbereich von +/-50⁰ ca. 10.000 Hologramme mit einer Datenmenge von je 10⁶ Bit eingeschrieben werden können.

Zusätzlich können mittels Ortsmultiplexing verschiedene Ortspositionen auf dem holographischen Speichermedium genutzt werden, an denen die Hologramme gespeichert werden können.

Damit läßt sich die Gesamtkapazität eines holographischen Speichermediums beispielhaft wie folgt abschätzen:

Dreht man das Speichermedium von -50° bis +50° relativ zum einfallenden Schreib- bzw. Lesestrahl, erhält man ca. 10⁴ Winkelpositionen, an denen holographisch Informationen mit einer Größe von jeweils 10⁶ Bit gespeichert werden können. Im Produkt mit z.B. 100 verschiedenen Raumbereichen im holographischen Speichermedium ergibt sich damit eine Speicherkapazität von ca. 10¹² Bit bzw. ca. 1 Tbit bei einer Größe des Speichermediums von 30 x 30 x 3 mm³ (Breite x Höhe x Dicke) . Diese Datendichte kann bis heute von keinem anderen Datenträger dieser Größe erreicht werden.

Durch eine geeignete Fixiertechnik können holographisch eingeschriebene Daten zerstörungsfrei in Bezug auf eine weitere Lichtbestrahlung, z.B. beim Ausleseprozeß, sowie umweltverträglich über einen langen Zeitraum aufbewahrt werden.

Weiterhin kann als Speichermedium jegliches holographisches Material zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann das Speichermedium aus einem Kristall oder aus einer Mehrzahl von zu einer Einheit verbundenen Teilkristallen bestehen. Darüber hinaus kann das Speichermedium auch aus einem organischen oder anorganischen photorefraktiven Medium bestehen, also aus Materialien, die durch Lichtbestrahlung ihren Brechwert bzw. ihrer Absorptionskoeffizienten ändern. Jedenfalls ist das holographische Material des Speichermediums dafür geeignet, holographische Informationen zu speichern.

Schließlich wird hervorgehoben, daß das nachfolgend beschriebene Verfahren und die entsprechende Vorrichtung allgemein mit einem Lesestrahl aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung beliebiger Wellenlänge arbeiten können. Auch wenn im folgenden die Strahlung hauptsächlich als optischer Laserstrahl beschrieben wird, ist dieses nicht als Beschränkung auf optische Strahlung zu verstehen.

Für ein Kopieren von Daten aus einem holographischen Lesespeichermedium in ein holographisches Schreibspeicher- medium müssen die eingeschriebenen Daten zunächst aus dem Lesespeichermedium optisch ausgelesen und in ein elektronisches Format umgesetzt werden. Anschließend werden die elektronisch umgesetzten Daten optisch in das holographische Schreibspeichermedium eingeschrieben, wozu die elektronischen Daten wieder in optische Informationen umgewandelt werden müssen.

Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ist zunächst ein hoher Rechen- und Zeitaufwand erforderlich, um die Informationen aus dem Lesespeichermedium auszulesen, die gespeicherten Daten aufzubereiten und für ein erneutes Schreiben wieder in optische Informationen umzuwandeln. Zudem ist dabei die große Speicherkapazität holographischer Speichermedien problematisch. Daher erweist sich das Kopieren von holographisch gespeicherten Informationen, die in ein holographisches Schreibspeichermedium geschrieben werden müssen, auf elektronischem Wege als zu aufwendig. Zudem besteht durch das zweifache Umwandeln der Daten zwischen optischer und elektronischer sowie elektronischer und optischer Form ein hohes Risiko an Datenverlust .

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die schnell und mit einfachen Mitteln das Kopieren von holographisch gespeicherten Informationen ermöglicht wird.

Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst, bei dem mit Hilfe eines Lesestrahls aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung aus einem holographischen Lesespeichermedium die Informa- tionen in Form eines Informationsstrahls ausgelesen werden, bei dem ein Schreibspeichermedium im Strahlengang des Informationsstrahls mindestens angeordnet wird und bei dem mit Hilfe mindestens eines Referenzstrahles die im Informationsstrahl enthaltenen Informationen in dem mindestens einen Schreibspeichermedium eingeschrieben werden.

Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß es nicht notwendig ist, die aus dem Lesespeichermedium ausgelesenen holographisch gespeicherten Informationen zunächst in elektronische Daten umzuwandeln, bevor diese für ein erneutes Schreiben in ein Schreibspeichermedium in optische Informationen erneut umgewandelt werden müssen. Die holographisch im Lesespeichermedium gespeicherten Informationen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit auf rein optischem Wege sehr schnell in ein holographisches Schreibspeichermedium kopiert werden. Ein Datenverlust durch die Umwandlung der optischen Informationen in elektrische Daten und umgekehrt tritt nicht auf.

In bevorzugter Weise wird mit Hilfe mindestens eines Intensitätsreglers die Intensität des Referenzstrahls geregelt, um eine Anpassung an die Intensität des Informationsstrahls zu erreichen. In besonders bevorzugter Weise werden dabei die beiden Intensitäten des Referenzstrahls und des Informationsstrahls im wesentlichen gleich groß eingeregelt, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Informationen in den im Schreibspeichermedium gespeicherten Informationen zu verbessern. Dabei kann sogar ein besseres Signal-zu-Rausch-Verhältnis in der Kopie als bei den im Lesespeichermedium eingeschriebenen Informationen erreicht werden. In weiter bevorzugter Weise wird mit Hilfe eines räumlichen Strahlmodulators der Lesestrahl und gegebenenfalls der mindestens eine Referenzstrahl teilweise ausgeblendet. Dabei wird mindestens ein Feld des Strahlmodulators so angesteuert, daß das Feld den darauf auftreffenden Teil des Lesestrahls als Teillesestrahl auf das Lesespeichermedium leitet. Die anderen Felder des Strahlmodulators werden so angesteuert, daß diese den darauf auftreffenden Lesestrahl nicht auf das Lesespeichermedium leiten. Somit wird der Lesestrahl durch jedes der Felder je nach Ansteuerung entweder in Richtung des Speichermediums geleitet oder vollständig geblockt bzw. in Raumbereiche außerhalb des Speichermediums geleitet. Der von dem Teillesestrahl im Lesespeichermedium erzeugte Informationsstrahl wird in dem vom Teillesestrahl ausgeleuchteten Raumbereich des Lesespeichermediums erzeugt und ist somit räumlich begrenzt. Im Schreibspeichermedium wird dieser räumlich begrenzte Informationsstrahl vom Referenzstrahl überlagert und somit werden die optischen Informationen als Hologramm im Schreibspeichermedium gespeichert. Dabei kann der Referenzstrahl entweder eine dem aufgeweiteten Lesestrahl entsprechende Form aufweisen oder der Referenzstrahl wird ebenfalls räumlich begrenzt, so daß nur der Raumbereich erfaßt wird, in dem die im Informationsstrahl enthaltenen Informationen im Schreibspeichermedium eingeschrieben werden sollen. Dazu ist dann der räumliche Strahlmodulator im Strahlengang des Lesestrahls entweder vor dem Strahlteiler, der den Referenzstrahl aus dem Lesestrahl abspaltet oder separat im Strahlengang des Referenzstrahls angeordnet.

Alternativ zu der zuvor beschriebenen Anordnung kann der räumliche Strahlmodulator im Strahlengang des Informationsstrahls angeordnet werden, wobei mindestens ein Feld des Strahlmodulators so angesteuert wird, daß der auf das Feld auftreffende Teil des Informationsstrahls als Teilinformationsstrahl auf das mindestens eine Schreibspeichermedium geleitet wird. Die anderen Felder des Strahlmodulators werden so angesteuert, daß der auf die anderen Felder auftreffende Teil des Informationsstrahls nicht auf das Schreibspeichermedium geleitet wird. Somit wird nicht der Lesestrahl sondern der Informationsstrahl ausgeblendet, der die Informationen aus dem gesamten ausgeleuchteten Bereich des Speichermediums enthält. Dieser wird mit Hilfe des Strahlmodulators so selektiert, daß nur der Teil des Informationsstrahls auf das Schreibspeichermedium geleitet wird, der die Informationen des gewünschten Raumbereiches des Lesespeichermediums enthält.

Vorzugsweise weist der Strahlmodulator eine Mehrzahl von jeweils elektrisch ansteuerbaren Feldern auf, die insbesondere in Form einer Matrix angeordnet sind. Dabei sind die Felder einzeln oder gruppenweise ansteuerbar. Für das gezielte Auslesen von holographisch gespeicherten Informationen aus einem vorgegebenen Raumbereich des Speichermediums wird durch ein vorgegebenes elektrisches Beschälten des Strahlmodulators nur ein räumlich begrenzter Teil des aufgeweiteten Lesestrahls auf das Lesepeichermedium bzw. des Informationsstrahls auf das Schreibspeichermedium gelassen. Der Strahlmodulator kann somit auch als Se- lektor bezeichnet werden, der aus dem aufgeweiteten Lesestrahl bzw. Informationsstrahl nur den Bereich selektiert, der für das Erfassen und Schreiben der Informationen benötigt wird.

Die Erfindung zeichnet sich demnach dadurch aus, daß die Ortsveränderung des Teillesestrahls bzw. des Teilinformationsstrahls durch eine rein elektrische Ansteuerung des Strahlmodulators sehr schnell für das Ausführen eines Ortsmultiplexing vorgenommen werden kann.

Weiterhin bleibt die Strahlgeometrie der verschiedenen aufbereiteten Teillesestrahlen in Bezug auf die jeweilige Braggbedingung der eingeschriebene Informationen für alle Raumbereiche des holographischen Speichermediums erhalten. Gleiches gilt für die Strahlgeometrie der Informationsstrahlen. Denn die entstehenden Teillesestrahlen bzw. Teilinformationsstrahlen verlaufen sämtlich parallel zueinander und erfüllen sämtlich die vorgegebene Bragg- Winkelbedingung. Somit können alle in verschiedenen Raumbereichen des holographischen Speichermediums eingeschriebenen Informationen separat erfaßt und kopiert werden. Ein mechanisches Verstellen von optischen Elementen für das Auslesen verschiedener Raumbereiche des Lesespeichermediums für gleiche Winkelbedingungen wird somit wirkungsvoll vermieden. Ebenso entfällt ein Nachjustieren der Teillesestrahlen in Bezug auf die vorgegebene Winkelbeziehung. Zudem zeichnen sich elektrisch ansteuerbare Strahlenmodulatoren im Gegensatz zu mechanischen Elementen durch einen geringen Verschleiß im Langzeiteinsatz aus .

In weiter bevorzugter Weise kann die horizontale und vertikale Position des Schreibspeichermediums relativ zur Position und Ausrichtung des Informationsstrahls verändert werden. Daher können Daten aus einem vorgegebenen Raumbereich des Lesespeichermediums in einen Raumbereich des Schreibspeichermediums eingeschrieben werden, der eine relativ zum Raumbereich des Lesespeichermediums andere Position innerhalb des Schreibspeichmediums aufweist. Somit können die optischen Informationen unabhängig von der Position des ausgelesenen Raumbereiches des Lesespeicher- mediums kopiert werden. Dadurch werden die Möglichkeiten des Ortsmultiplexing erweitert.

Weiterhin ist bevorzugt, daß mit Hilfe von Drehtischen die Winkelpositionen des Lesespeichermediums und des mindestens einen Schreibspeichermediums eingestellt werden können. Dadurch können unabhängig von den Winkelpositionen des Lesespeichermediums einerseits und des Schreibspeichermediums andererseits die holographisch gespeicherten Daten kopiert werden. Das Winkelmultiplexing kann daher wirkungsvoll auch beim optischen Kopieren holographisch gespeicherter Daten eingesetzt werden.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird das oben aufgezeigte technische Problem auch durch eine Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen gelöst. Diese Vorrichtung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 5 einen transmittierenden räumlichen Strahlmodulator in einer perspektivischen Darstellung und

Fig. 6 einen reflektierenden räumlichen Strahlmodulator in einer perspektivischen Darstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die jeweils zum Teil übereinstimmende Elemente aufweisen. Daher sind diese Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die Anordnung und Funktionsweise der gleichen Elemente wird nicht für jedes Ausführungsbeispiel separat erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen. Die Vorrichtung weist eine Strahlungsquelle in Form eines Lasers 1 zum Erzeugen eines Laserstrahls auf, der einen Polarisator 2 und einen Strahlaufweiter 3 mit Raumfrequenzfilterung mittels einer im Fokus einer ersten Sammellinse angeordneten Blende durchläuft. Der Laserstrahl tritt aus dem Strahlaufweiter 3 als Lesestrahl 4 aus und trifft auf einen Strahlteiler 7, der einen Referenzstrahl 13 aus dem Lesestrahl 4 abtrennt. Nach dem Durchtritt durch den Strahlteiler 7 trifft der Lesestrahl 4 auf ein Lesespeichermedium 8, das auf einem Drehtisch 9 angeordnet ist. Im Lesespeichermedium 8 wird zum einen ein die holographisch gespeicherten Informationen tragender Informationsstrahl 10 abgebeugt und zum anderen ein Teilstrahl 11 transmittiert . Der Informationsstrahl 10 trifft auf ein Schreibspeichermedium 14, das im Strahlengang des Informationsstrahls 10 angeordnet ist. Weiterhin ist ein Spiegel 12 vorgesehen, der den Referenzstrahl 13 auf das Schreibspeichermedium 14 lenkt und dort zur Überlagerung mit dem Infόrmationsstrahl 10 bringt. Durch die Überlagerung des Referenzstrahls 13 mit dem Informationsstrahl 10 werden die im Informationsstrahl 10 enthaltenen Informationen holographisch im Schreibspeichermedium 14 eingeschrieben und gespeichert. Somit findet auf rein optischem Wege ein Kopieren der im Lesespeichermedium 8 gespeicherten holographischen Informationen auf das Schreibspeichermedium 14 statt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel sind vorliegend zwei Schreibspeichermedien 14a und 14b im Informationsstrahl 10 angeordnet. Weiterhin sind zwei Strahlteiler 7a und 7b vorgesehen, die zwei Referenzstrahlen 13a und 13b erzeugen, die jeweils mit dem Informationsstrahl 10 in den beiden Schreibspeichermedien 14a und 14b zur Überlagerung gebracht werden. Dazu wird der Referenzstrahl 13a direkt vom Strahlteiler 7b auf das Schreibspeichermedium 14a gelenkt, während der Spiegel 12 den durch den Strahlteiler 7b hindurchtretenden Referenzstrahl 13b auf das Schreibspeichermedium 14b lenkt .

Mit der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispieles ist somit das optische Kopieren der im Lesespeichermedium 8 holographisch gespeicherten Informationen gleichzeitig auf zwei verschiedene Schreibspeichermedien 14a und 14b möglich.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß lediglich zwei Schreibspeichermedien 14a und 14b beschrieben werden. Denn generell können eine Mehrzahl von Schreibspeichermedien 14 im Strahlengang des Informationsstrahls 10 angeordnet sein. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 nur zwei und nicht mehrere Schreibspeichermedien 14a und 14b dargestellt.

Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, ist im Strahlengang jedes Referenzstrahls 13a und 13b ein Intensitätsregler 17a und 17b angeordnet. Mit Hilfe der Intensitätsregler 17a und 17b werden die Intensitäten der Referenzstrahlen 13a und 13b auf die Intensität des Informationsstrahls 10 angepaßt. Vorzugsweise wird aus Gründen eines möglichst kontrastreichen holographischen Abbildes in den Schreibspeichermedien 14a und 14b die Intensität des jeweiligen Referenzstrahls 13a und 13b auf eine möglichst gleich große Intensität wie die des auf das zugeordnete Schreibspeichermedium 14a bzw. 14b auftreffenden Informationsstrahls 10 eingestellt. Für eine Regelung der Intensität der Referenzstrahlen 13a und 13b, also zur Ansteuerung der Intensitätsregler 17a und 17b sind in Fig. 2 Intensitätsmesser 18a und 18b im Strahlengang der durch die Schreibspeichermedien 14a und 14b durchtretenden Strahlen 16a und 16b vorgesehen. Die von den Intensitätsmessern 18a und 18b gemessenen Intensitäten der Strahlen 16a und 16b werden als Maß für die Einstellung der Intensitätsregler 17a und 17b herangezogen. Dafür wird in nicht weiter in der Zeichnung dargestellter Weise die Intensität des Informationsstrahls gemessen, so daß ein Vergleich der Intensitäten des Referenzstrahls und des Informationsstrahls erfolgen kann.

Die Intensitätsregler 17a und 17b können dabei beliebig ausgebildet sein, bspw. kann der Intensitätsregler 17a bzw. 17b aus einem Polarisationsfilterund einem λ/2- Plättchen bestehen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung eines derartigen Intensitätsreglers beschränkt . Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im aufgeweiteten Lesestrahl 4 ein räumlicher Strahlmodulator 5 angeordnet. Wie im folgenden noch detailliert beschrieben wird, bewirkt der Strahlmodulator 5 das teilweise Ausblenden des auftreffenden Lesestrahls 4, wodurch gezielt verschiedenen Raumbereiche innerhalb des Lesespeichermediums 8 ausgelesen werden können. Da der räumliche Strahlenmodulator 5 im Strahlengang des Lesestrahls 4 vor dem Strahlteiler 7 angeordnet ist, ist dementsprechend auch der Referenzstrahl 13 räumlich ausgeblendet. Im Lesespeichermedium 8 wird der Informationsstrahl 10 erzeugt, wobei nur die Informationen des Raumbereiches des Lesespeichermediums 8 ausgelesen werden, der vom Teillesestrahl 6 ausgeleuchtet wird. Im Schreibspeichermedium 14 trifft der räumlich begrenzte Informationsstrahl 10 auf den räumlich begrenzten Referenzstrahl 13, der vom Spiegel 12 auf das Schreibspeichermedium 14 gelenkt wird. Dadurch beschreiben Informationsstrahl- 10 und der Referenzstrahl 13 einen vorgegebenen Raumbereich des Schreibspeichermediums 14, so daß ausgehend von einem vorgegebenen Raumbereich des Lesespeichermediums 8 ein definierter Raumbereich des Schreibspeichermediums 14 holographisch mit den Informationen beschrieben wird.

Der Strahlmodulator 5 weist eine im wesentlichen der Größe der Oberfläche des Lesespeichermediums 8 und des Schreibspeichermediums 14 entsprechende Oberfläche auf. Dadurch wird sichergestellt, daß der aufgeweitete Lesestrahl 4, der den Strahlmodulator 5 im wesentlichen vollständig ausleuchtet, in Form von ausgeblendeten Teillesestrahlen 6 das gesamte Volumen des Lesespeichermediums bzw. in Form von ausgeblendeten Teilreferenzstrahlen 13 das gesamte Volumen des Schreibspeichermediums 14 errei- chen kann. Da der aufgeweitete Lesestrahl 4 im wesentlichen ein parallel verlaufendes Strahlenbündel darstellt, ist durch die Ansteuerung der einzelnen Felder des Strahlmodulators 5, die im folgenden erläutert werden, ein Ausleuchten separater Raumbereiche des Lesespeichermediums 8 bzw. Schreibspeichermediums 14 möglich, ohne daß es dazu einer zusätzlichen Optik bedarf. Dabei trifft der durch den Strahlenmodulator 5 ausgeblendete Teillesestrahl 6 bzw. Teilreferenzstrahl 13 jeweils als paralleles Strahlenbündel unter dem voreingestellten Winkel auf die zugeordneten Speichermedien 8 und 14.

Wie bereits beim zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 2 erläutert, ist auch beim dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ein Intensitätsregler 17 sowie ein Intensitätsmesser 18 vorgesehen. Dabei wird mit Hilfe eines Strahlteilers 19 ein Teilstrahl aus dem Referenzstrahl 13 abgezweigt, bevor dieser auf das Schreibspeichermedium 14 fällt. Somit wird die Intensität des Referenzstrahls 13 unabhängig von der Beeinflussung im Schreibspeichermedium 14 gemessen, so daß die Regelung der Intensität des Referenzstrahls 13 sehr genau erfolgen kann.

Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den transmittierenden räumlichen Strahlmodulator 5, wie er im fünften Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Der Strahlmodulator 5 ist in Form einer Flüssigkristallanzeige (LCD) ausgebildet. Durch elektrisches Ansteuern jedes der Bildelemente der Flüssigkristallanzeige können diese entweder transmittierend oder den Lesestrahl 4 blockierend sein. Somit entspricht jedes Bildelement bzw. jede Gruppe von Bildelementen der Flüssigkristallanzeige einem elektrisch ansteuerbaren Feld der zuvor allgemein beschriebenen Art. Die zuvor beschriebenen elektrisch ansteuerbaren Felder des Strahlmodulators 5 können jeweils einzeln oder gruppenweise angesteuert werden, so daß abhängig vom auszulesenden Raumbereich des Lesespeichermediums ein beliebiger Teillesestrahl aus dem aufgeweiteten auf den Strahlmodulator 5 auftreffenden Lesestrahl 4 ausgeblendet wird. Gleiches gilt für den Referenzstrahl 13.

Dazu zeigt Fig. 5, daß der aufgeweitete Lesestrahl 4 den Strahlmodulator 5 vollständig und vorzugsweise mit im wesentlichen homogener Intensitätsverteilung ausleuchtet. Durch das elektrische Beschälten transmittiert nur ein Teillesestrahl 6 den Strahlmodulator 5, wobei vorliegend vier der Felder 20 das exemplarisch geöffnete Fenster 21 bilden. Das Fenster 21 läßt dann den Teillesestrahl 6 passieren, während der Rest des auftreffenden aufgeweiteten Lesestrahls 4 blockiert wird.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im Unterschied zu dem vorangehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel trifft der aufgeweitete Lesestrahl 4 auf den Strahlteiler 7, so daß der Lesestrahl 4 mit vollständigem Querschnitt auf das Lesespeichermedium 8 auftritt und einen Informationsstrahl 10 mit vollständigem Umfang erzeugt. Ebenso trifft der im Strahlteiler 7 abgezweigte Referenzstrahl 13 mit vollem Querschnitt auf das Schreibspeichermedium 14. Im Strahlengang des Informationsstrahls 10 ist ein reflektierender räumlicher Strahlmodulator 22 angeordnet, der eine Teilinformationsstrahl 23 in Richtung des Schreibspeichermediums 14 richtet. Dadurch wird gezielt der Informationsstrahl 10 so ausgeblendet, daß nur die Informationen eines Raumbereiches des Lesespeichermediums 8 in Richtung des Schreibspeichermediums 14 reflektiert wird. Die übri- gen Anteile des Informationsstrahls 10 werden in eine andere Richtung reflektiert und treffen nicht auf das Schreibspeichermedium 14. Dieses ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher in Fig. 4 dargestellt.

Der reflektierende räumliche Strahlmodulator 22 ist in Form einer Digitalspiegelvorrichtung ausgebildet, wie Fig. 6 zeigt. Diese besteht aus einer im wesentlichen in einer Ebene angeordneten Matrix von Spiegeln 24 mit geringen Abmessungen, die einzeln für sich durch eine elektrische Ansteuerung in ihrer Winkelposition einstellbar sind. Beispielsweise sind zur elektrischen Einstellung jeweils Piezoelemente vorgesehen, die jeden einzelnen Spiegel 24 der Digitalspiegelvorrichtung 22 separat verstellen. Somit können ein oder mehrere Spiegel 24 der Spiegelmatrix, die ein Fenster 25 bilden, so eingestellt werden, daß nur der auf sie aufgestrahlte Teil des Informationsstrahl auf das Schreibspeichermedium 14 gerichtet ist. Gleichzeitig weisen die übrigen Spiegel 24 eine andere Raumrichtung auf und reflektieren die auf sie auftreffende elektromagnetische Strahlung in einen Raumbereich außerhalb des Schreibspeichermediums 14. Daher entspricht jeder Spiegel 24 der Digitalspiegelvorrichtung 22 einem der zuvor beschriebenen elektrisch ansteuerbaren Felder.

Durch die Verwendung der zuvor beschriebenen räumlichen Strahlmodulatoren kann das oben beschriebenen Ortsmulit- plexing beim optischen Kopieren von holographischen Informationen eingesetzt werden. Dabei gilt bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, daß der ausgelesene Raumbereich des Lesespeichermediums 8 und der im Schreibspeichermedium 14 beschriebene Raumbereich mi- teianander gekoppelt sind und nicht unabhängig voneinander eingestellt werden können.

Daher schlägt die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung weiterhin vor, daß Mittel zum Verstellen des Schreibspeichermediums 14 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung relativ zur Position und Ausrichtung des Informationsstrahls 10 vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, im Schreibspeichermedium 14 einen Raumbereich zu beschreiben, der in Bezug auf das Schreibspeichermedium 14 relativ an einem anderen Ort angeordnet ist, als es für den ausgelesenen Raumbereich des Lesespeichermediums 8 der Fall ist. Die Mittel zum Verstellen des Schreibspeichermediums 14 können dabei Linearaktoren herkömmlicher Art sein, die die horizontale und/oder vertikale Verstellung des Schreibspeichermediums 14 ermöglichen. Dabei können die Verstellmittel den gesamten Drehtisch 15 verstellen oder die Verstellmittel sind zwischen dem Schreibspeichermedium 14 und dem Drehtisch 15 angeordnet. In jedem Fall kann jedoch das Schreibspeichermedium 14 relativ zum Informationsstrahl 10 bewegt werden.

Ebenso kann statt der Verstellung des Schreibspeichermediums 14 auch das Lesespeichermedium 8 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet sein. Dadurch werden insgesamt für das optische Kopieren von holographisch gespeicherten Informationen weitere Ortsfreiheitsgrade gewonnen, wodurch das Ortsmultiplexing in noch weiterem Umfang durchgeführt werden kann.

Wie bereits zuvor beschrieben worden ist, sind das Lesespeichermedium 8 und die Schreibspeichermedien 14a bzw. 14b der zuvor beschriebenen vier Ausführungsbeispiele jeweils auf Drehtischen 9 und 15 angeordnet. Diese Drehti- sehe 9 und 15 sind separat ansteuerbar, so daß die Winkelpositionen des Lesespeichermediums 8 und der Schreibspeichermedium 14 bzw. 14a und 14b unabhängig voneinander eingestellt werden können. Daher kann das Winkelmultiplexing beim optischen Kopieren derart ausgenutzt werden, daß die Winkelposition der eingeschriebenen Information im Schreibspeichermedium 14 verschieden von der Winkelposition der ausgelesene holographischen Informationen aus dem Lesespeichermedium 8 gewählt werden kann. Somit kann neben dem frei wählbaren Ortsmultiplexing auch ein frei wählbares Winkelmultiplexing beim optischen Kopieren holographisch gespeicherter Informationen ausgenutzt werden .

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum holographischen Kopieren von Informationen, bei dem mit Hilfe eines Lesestrahls (4, 6) aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung aus einem holographischen Lesespeichermedium (8) die Informationen in Form eines Informationsstrahls (10) ausgelesen werden, bei dem mindestens ein Schreibspeichermedium (14) im Strahlengang des Informationsstrahls (10) angeordnet wird und bei dem mit Hilfe mindestens eines Referenzstrahles (13) die im Informationsstrahl (10) enthaltenen Informationen in dem mindestens einen Schreibspeichermedium (14) eingeschrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Hilfe mindestens eines Intensitätsreglers (17) die Intensität des Referenzstrahls (13) geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Intensität des Referenzstrahls (13) im wesentlichen auf die gleiche Intensität wie die des Informationstrahls (11) eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mit Hilfe eines räumlichen Strahlmodulators (5) der Lesestrahl (4) und ggf. der mindestens eine Referenzstrahl (13) teilweise ausgeblendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mit Hilfe eines räumlichen Strahlmodulators (5) der Informationsstrahl (10) teilweise ausgeblendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die horizontale und vertikale Position des Lesespeichermediums (8) oder des Schreibspeichermediums (14) relativ zur Position und Ausrichtung des Lesestrahls (4, 6) bzw. des Informationsstrahls (10) verändert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mit Hilfe von Drehtischen (9, 15) die Winkelpositionen des Lesespeichermediums (8) und des mindestens einen Schreibspeichermediums (14) eingestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Winkelpositionen unabhängig voneinander .eingestellt werden.

9. Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen, mit einer Strahlungsquelle (1) zum Erzeugen eines auf ein Lesespeichermedium (8) gerichteten Lesestrahls (4, 6) aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung, mit einem Strahlteiler (7) zum Abtrennen eines Referenzstrahles (13) aus dem Lesestrahl (4, 6), mit einem im Strahlengang des im Lesespeichermediums (8) erzeugten Informationsstrahls (10) angeordneten Schreibspeichermedium (14) und mit optischen Mitteln (12) zum Überlagern des Informationstrahls (10) und des Referenzstrahls (13) im Schreibspeichermedium (14) .

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Strahlteiler (7a, 7b) zum Erzeugen von mindestens zwei Referenzstrahlen (13a, 13b) und mindestens zwei Schreibspeichermedien (14a 14b) im Informationsstrahl (10) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Intensitätsregler (17a, 17b) im Strahlengang der des mindestens einen Referenzstrahls (13a, 13b) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein räumlicher Strahlmodulator (5, 22) im Strahlengang des Lesestrahls (4) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Strahlmodulator (5, 22) im Strahlengang des Lesestrahls (4) vor oder hinter dem Strahlteiler (7) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein räumlicher Strahlmodulator (5, 22) im Strahlengang des Informationsstrahls (10) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) eine Mehrzahl von elektrisch ansteuerbaren Feldern aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) eine im wesentlichen der Oberfläche des Lese- speichermediums (8) und des Schreibspeichermediums entsprechende Oberfläche aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) transmittierend, vorzugsweise als Flüssigkristallanzeige ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) reflektierend, vorzugsweise als Digitalspiegelvorrichtung ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verstellen des Lesespeichermediums (8) oder des Schreibspeichermediums (14) in horizontaler und vertikaler Richtung relativ zur Position und/oder Ausrichtung des Lesestrahls (4, 6) bzw. des Informationsstrahls (10) vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesespeichermedium (8) und das Schreibspeichermedium (14) jeweils auf einem Drehtisch (9, 15) angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehtische (9, 15) separat ansteuerbar sind.