具有改善的數據分頁質量的全息存儲系統的製作方法

2023-05-22 02:40:41 2

專利名稱：具有改善的數據分頁質量的全息存儲系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種全息存儲(hologr即hic storage)系統，並且更具體地涉及具有改善的數據分頁(data page)質量的全息存儲系統。該全息存儲系統包括特殊濾光片或者特殊光源。
背景技術：
在全息數據存儲中，數字數據是通過記錄由兩條相干雷射束的疊加產生的幹涉圖案來存儲的，其中一條光束(所謂的"物體光束(object beam)")被空間光調製器(lightmodulator)調製並且攜帶將被記錄的信息。第二條光束用作參考光束。幹涉圖案導致存儲器材料的特定屬性發生變化，這取決於幹涉圖案的局部(local)光強。使用與在記錄期間相同的條件，通過使用參考光束照射全息圖來執行已記錄的全息圖的讀取。這會導致已記錄的物體光束的重構(reconstruction)。 全息數據存儲的一個優點是增加了數據容量。與傳統的光存儲媒體相比，全息存儲媒體的巻，而不僅僅是幾層，被用來存儲信息。全息數據存儲的又一個優點是例如通過改變兩條光束之間的角度或者通過使用偏移多路復用(shift multiplexing)等能夠將若干數據存儲在相同巻中。而且，取代存儲單個位，數據被存儲為數據分頁。典型地，數據分頁由編碼若干位的亮-暗-圖案的矩陣組成，即，二維的二進位陣列或者灰度值的陣列。這使得除了存儲密度增加以外，還實現了數據速率的增加。數據分頁通過空間光調製器(SLM)被印刻到物體光束上並且使用檢測器陣列進行檢測。SLM的簡單公開的示例是幅度SLM，其中具有值"0"的像素阻擋光，而具有值"l"的像素透射或反射光；以及相位SLM，其中信息位"0"和"1"(或者反之亦然)分別由"0"和""的相移表示。 W0 2005/109410公開了一禾中所謂的共線反傳(coimter—propagatingcollinear)全息存儲系統。物體光束和參考光束在相反的方向上傳播，並且在全息存儲媒體上重疊。為了生成反傳光束，參考光束透射通過全息存儲媒體並且剌射到反射型SLM，該反射型SLM通過剌射數據分頁到所透射的參考光束來生成物體光束。 圖1中描繪了反傳系統的示意性圖示。光源9被用來產生參考光束2。光源9可以同樣地產生物體光束，儘管這在示意性圖示中未示出。物體光束1和參考光束2在全息存儲媒體5內重疊，該全息存儲媒體5被放置在兩個物鏡3和4之間的傅立葉平面中或者附近。全息存儲媒體5內的參考光束2的光強分布通常具有類似高斯曲線的形狀，如圖2中所示。結果，物體光束1的高頻分量(其遠離於焦點中心)幹擾低光強的參考光束分量。相反，物體光束1的低頻分量(其更靠近物體光束1的中心並且在該中心處)幹擾高光強的參考光束分量。這意味著在全息存儲處理期間全息圖被有效地低通過濾。

發明內容
本發明的一個目的是提出一種用於補償全息圖的低通過濾的解決方案。 根據本發明的第一方面，通過一種全息存儲系統來實現該目的，所述全息存儲系統具有用於生成參考光束和/或物體光束的光源，其中用於全息數據存儲的區域被放置在
全息存儲系統的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，該全息存儲系統具有在共軛傅立葉
平面中布置的至少一個濾光片，用於改變參考光束和/或物體光束的光強分布(intensity
profile)，所述濾光片被適配來增強參考光束和/或物體光束的高頻分量。 通過增強高頻分量，所存儲的數據分頁具有改善的質量，因為檢索到數據分頁的
更清晰的圖像。更清晰的圖像促成更健壯的數據解調，因此促成更低的比特誤碼率。 優選地，濾光片是透射型濾鏡或者反射型濾鏡，該透射型濾鏡在濾光片的中心處
的透射率低於在濾光片的邊緣處的透射率，該反射型濾鏡在濾光片的中心處的反射率低於
在濾光片的邊緣處的透射率。例如，所述透射率或所述反射率遵循從濾光片的中心到濾光
片的邊緣的拋物線或高斯曲線或者其它分布。這種濾光片能夠容易地實現，並且使得本發
明的實現方式相當便宜。 根據本發明的又一方面，這一 目的通過一種全息存儲系統來實現，該全息存儲系統具
有在共軛傅立葉平面中布置的用於生成參考光束和/或物體光束的光源，其中用於全息數據存
儲的區域被放置在全息存儲系統的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，其中，由光源發射的
參考光束和/或物體光束的光強在接近光束分布的邊緣處比在光束分布的中心處更高。 使用合適的光源的好處是對於實現本發明來說不需要額外的光學組件。 有利地，由光源發射的光束具有環狀(Dough皿t)形狀。"環狀形狀"此處是指光束
的橫截面顯示為較高光強的環狀圍繞著較低光強的中央區域。 結合在中心處具有降低的光強，在光束的邊緣處獲得突然降低的光強是相當困難的。環狀形狀(即環形部分光強更高，而中心部分光強更低)是有用的且是更容易實現的期望光強分布的實現方式。 在全息存儲系統中需要一種用於獲取共軛傅立葉平面的4f系統。這種4f系統已存在於大多數全息存儲系統中。因此，添加所建議的濾光片是一種簡單的用於改善存儲的數據分頁的質量的方法。同時，有效地使用了全息材料(或者Mft)，因為避免了低頻區域中的高調製。 —種用於全息數據存儲的方法，包括下列步驟-生成參考光束和/或物體光束；-增強參考光束和/或物體光束的高頻分量；禾口-使用參考光束和/或物體光束來照射全息存儲媒體。 如先前已經陳述的，通過增強高頻分量，存儲的數據分頁具有改善的質量，因為檢索到數據分頁的更清晰的圖像。更清晰的圖像促成更健壯的數據解調，因此促成更低的比特誤碼率。 有利地，通過使用如上所述的濾光片過濾參考光束和/或物體光束，或者通過使用如上所述在傅立葉平面中布置的光源生成參考光束和/或物體光束，增強了參考光束和/或物體光束的高頻分量。 兩種解決方案使得本發明的實現方式非常簡單和便宜。


為了更好地理解，在下面的描述中將參考附圖來更詳細地解釋本發明。將會理解，本發明不限於該示例性實施例並且特定的特徵也可以被有利地組合和/或修改，而不背離 本發明的範疇。附圖中 圖1示意性描繪了已知的反傳全息存儲系統， 圖2示出了在圖1的系統中在全息存儲媒體的位置處的參考光束的光強分布，
圖3描繪了根據本發明的全息存儲系統， 圖4示出了在根據本發明的系統中在全息存儲媒體的位置處的參考光束的光強 分布， 圖5圖示了傳統的傅立葉濾鏡的透射率分布，
圖6描繪了變跡(即odizd)傅立葉濾鏡， 圖7示出了從圖5和圖6的傅立葉濾鏡得到的參考光束的光強分布，
圖8示出了從圖5和圖6的傅立葉濾鏡得到的物體光束的光強分布，
圖9描繪了沒有變跡的模擬讀出數據分頁，禾口 圖10示出了使用在物體光束和參考光束的路徑中插入的變跡傅立葉濾鏡的模擬 讀出數據分頁。
具體實施例方式
圖3中示出了根據本發明的簡化全息存儲系統。儘管所描繪的系統是反傳系統， 但是本發明不限於這種系統。本發明可應用於發生低通過濾傅立葉分量的任何類型的全息 存儲系統。 圖示的全息存儲系統大部分等同於圖1中所示的全息存儲系統。變跡濾鏡7被放 置在全息存儲媒體5的共軛傅立葉平面中。這使用兩個附加鏡頭6和8來實現，該兩個附 加鏡頭形成所謂的4f成像系統。 一直到線性縮放因子，全息存儲媒體5的位置處和變跡濾 鏡7的位置處的光強分布是相同的。變跡濾鏡7在中心處具有低透射率，在遠離中心的位 置具有高透射率。該透射率函數改變了變跡濾鏡7的位置處的光強分布，因此也改變了全 息存儲媒體5的位置處的光強分布。圖4中示出了得到的有利的參考光束2的光強分布。 在這個示例中，高頻分量的光強分布部分得到改善。 下面，將展示論證所提出的本發明的效果的模擬結果。在這個模擬中，變跡傅立葉 濾鏡被應用於參考光束2和物體光束1。 圖5圖示了傳統的傅立葉濾鏡的透射率分布。x軸表示Nyquist-頻率的維數中的 半徑。y軸表示透射率。在這個示例中，濾鏡的截止頻率是47= 1.5。如可以看出的，在低 於截止頻率的整個頻率範圍上，透射率是常數。 圖6中描繪了變跡傅立葉濾鏡7的透射率分布。如以前，濾鏡7的截止頻率是fny =1. 5。然而，在該截止頻率以下的整個頻率範圍上，透射率不是恆定不變的。相反，該分布 遵循具有80%中心衰減的拋物線。 由圖5和圖6的傅立葉濾鏡分布產生的傅立葉平面中的參考光束2的光強分布如 圖7所示。線1描繪了沒有變跡的(即，使用傳統的傅立葉濾鏡)得到的光強分布，而線2 描繪了使用變跡傅立葉濾鏡得到的光強分布。兩種光強分布被規格化，因此每條光束中的 總功率是相同的。繪製出的曲線是平均光強對在Nyquist-頻率的維數中的徑向位置。"平 均光強"是指該光強被局部地平均以便避免被圖中的斑點噪聲進行強烈調製。
由圖5和圖6的傅立葉濾鏡分布產生的傅立葉平面中的物體光束的光強分布如圖 8所示。如圖7中，線1描繪了沒有變跡的得到的光強分布，而線2描繪了使用變跡傅立葉 濾鏡7得到的光強分布。繪製出的曲線是平均光強對在Nyquist-頻率的維數中的徑向位 置。如可以看出的，與傳統的濾鏡相比，通過變跡傅立葉濾鏡增強了更高的空間頻率。
圖9描繪了沒有變跡(即，使用傳統傅立葉濾鏡)的模擬的讀出數據分頁。圖10 示出了使用在物體光束1和參考光束2的路徑中插入的變跡傅立葉濾鏡的模擬的讀出數據 分頁。使用變跡傅立葉濾鏡的圖像更清晰，因為增強了高頻。更清晰的圖像可以使用更低 的比特誤碼率來解碼。
權利要求
一種全息存儲系統，其具有用於生成參考光束(2)和/或物體光束(1)的光源，其中用於全息數據存儲的區域被放置在全息存儲系統的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，該全息存儲系統具有在共軛傅立葉平面中布置的至少一個濾光片(7)，用於改變參考光束(2)和/或物體光束(1)的光強分布，其特徵在於，濾光片(7)具有被適配來增強參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分量的變跡透射率或反射率分布。
2. 根據權利要求l的全息存儲系統，其中濾光片(7)是透射型濾鏡或者反射型濾鏡，該 透射型濾鏡在濾光片(7)的中心處的透射率低於在濾光片(7)的邊緣處的透射率，該反射 型濾鏡在濾光片的中心處的反射率低於在濾光片的邊緣處的反射率。
3. 根據權利要求2的全息存儲系統，其中所述透射率或所述反射率遵循從濾光片的中 心到濾光片的邊緣的拋物線或高斯曲線或者其它分布。
4. 一種全息存儲系統，其具有在共軛傅立葉平面上布置的用於生成參考光束(2)和/ 或物體光束(1)的光源，其中用於全息數據存儲的區域被放置在全息存儲系統的傅立葉平 面中或者接近該傅立葉平面，其特徵在於，由光源(9)發射的參考光束(2)和/或物體光束 (1)的光強在接近光束分布的邊緣處比在光束分布的中心處更高。
5. 根據權利要求4的全息存儲系統，其中由光源(9)發射的參考光束(2)和/或物體 光束(1)具有環狀形狀。
6. —種用於全息數據存儲的方法，包括下列步驟 生成參考光束(2)和/或物體光束(1); 增強參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分量；禾口 使用參考光束(2)和/或物體光束(1)來照射全息存儲媒體(5)。
7. 根據權利要求6的方法，其中所述增強參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分 量的步驟是通過使用具有變跡透射率或反射率分布的濾光片(7)過濾參考光束(2)和/或 物體光束(1)而執行的。
8. 根據權利要求7的方法，其中濾光片(7)是透射型濾鏡或者反射型濾鏡，該透射型濾 鏡在濾光片(7)的中心處的透射率低於在濾光片(7)的邊緣處的透射率，該反射型濾鏡在 濾光片的中心處的反射率低於在濾光片的邊緣處的反射率。
9 根據權利要求8的方法，其中所述透射率或所述反射率遵循從濾光片的中心到濾光 片的邊緣的拋物線或高斯曲線或者其它分布。
10. 根據權利要求6的方法，其中所述增強參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻 分量的步驟是通過使用在傅立葉平面中布置的光源(9)生成參考光束(2)和/或物體光束 (1)而執行的，其中由光源(9)發射的參考光束(2)和/或物體光束(1)的光強在接近光束 分布的邊緣處比在光束分布的中心處更高。
11. 根據權利要求10的方法，其中由光源(9)發射的參考光束(2)和/或物體光束(1) 具有環狀形狀。
全文摘要
本發明涉及具有改善的數據分頁質量的全息存儲系統。該全息存儲系統包括特殊濾光片(7)或特殊光源(9)。根據發明，參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分量被增強。這是通過在傅立葉平面中布置的濾光片(7)來實現的，其在中心處比在邊緣處具有更大的衰減。可替換地，在傅立葉平面中布置用於生成參考光束(2)和/或物體光束(1)的合適的光源(9)。由光源(9)發射的光束在邊緣處比在中心處具有更大的光強。
文檔編號G11B7/135GK101727931SQ20091017404
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月20日 優先權日2008年10月20日
發明者喬基姆·尼特爾, 弗蘭克·普齊戈達 申請人:湯姆森特許公司