全息記錄/再現設備的製作方法

2023-05-04 01:37:41

專利名稱：全息記錄/再現設備的製作方法
技術領域：
本發明的各方面涉及一種全息記錄/再現設備，更具體地講，涉及一種容 易地控制參考光束的入射角並且對全息記錄介質的傾斜較不敏感的全息記錄 /再現設備。
背景技術：
在全息技術中，通過記錄攜帶信號的信號光束與相對於信號光束具有不 同角度的參考光束之間的幹涉圖樣，以立體圖像再現光學信號。因此，利用 全息技術記錄和再現數字數據的光學存儲技術近來已引起很大關注。在全息 信息記錄和再現技術中，以頁為單位執行記錄和再現，其中，通過所述頁， 多個數字數據以二維圖像的形狀被同時記錄/再現。因此，可實現超高速記錄 /再現系統。另外，在全息光學存儲技術中，可利用適當的復用技術分離和讀 取空間上重疊並存儲的信息。因此，可在相同區域中以重疊的方式記錄若干 頁的數據並再現所述數據。
圖1A示意性地示出利用傳統全息信息記錄/再現設備記錄數據的原理。 參照圖1A，分束器2將雷射束1分為參考光束6和信號光束5。在信號光束 5經透鏡到達全息記錄介質M之前，信號光束5穿過空間光調製器(SLM )4, 其中，SLM 4將信號光束5調製為具有二維信號圖案。可在信號光束5的光 路上設置孔徑A，以使得僅期望的信號光束能夠到達全息記錄介質M。同時， 參考光束6被反射鏡3反射，經另 一透鏡以預定角度入射在全息記錄介質M 上，並與信號光束5幹涉。以這樣的方式形成的幹涉圖樣被記錄在全息記錄 介質M上。
圖1B示出利用傳統全息信號記錄/再現設備再現記錄的數據的原理。參 照圖1B,當再現數據時，利用雷射器8將參考光束照射到全息記錄介質M 上，其中，雷射器8發射與數據記錄期間所使用的參考光束6(圖1A中所示) 波長相同的光束。該參考光束應該以與數據被記錄時的參考光束6相同的入 射角入射在全息記錄介質M上。然後，當參考光束從全息記錄介質M衍射時，產生具有二維信號圖案的信號光束，該二維信號圖案包含原始數據。該
信號光束被透鏡9會聚，並被二維光電檢測器10 (如電荷耦合器件(CCD )) 檢測。在這種情況下，在信號光束的光路上設置孔徑A,以使得僅期望的信 號光束被光電檢測器IO檢測，而其它信號光束被阻擋。
各種復用方法可用於高密度全息記錄。例如，角度復用方法被頻繁使用。 圖2是解釋角度復用方法的示圖。參照圖2，第一參考光束6a以第一入射角 01連同具有預定信息的第一信號光束5 —起入射在信息記錄介質M上。所述 預定數據以全息圖的形式被存儲。然後，第二參考光束6b以第二入射角02 連同具有其它數據的第二信號光束5'—起入射在全息記錄介質M的相同位 置，並且所述其它數據被存儲。在數據再現期間，當參考光束以第一入射角 ei入射時，第一信號光束5的數據被再現。當參考光束以第二入射角02入射 時，第二信號光束5，的數據被再現。
通常，參考光束6a和6b之間的入射角差異02-61與sin(eS+6R)的倒數成 正比，以明確地分辨第一信號光束5的數據和第二信號光束5，的數據。在上
面的式子中，es是關於全息記錄介質M上的法線測量的信號光束的入射角， eR是關於全息記錄介質m的法線測量的參考光束的入射角。因此，當
sin(eS+0R)越大(即，eS+9R接近於90度)時，即使參考光束以微小的角度
改變，不同光束的數據仍可被精確地分辨。結果，許多頁的數據可被記錄在
全息記錄介質M的相同位置上。
同時，在角度復用方法中，當參考光束的入射角改變時，重要的是僅入
射角改變，而參考光束入射在相同位置。為此，在圖3A和圖3B所示的傳統 方法中，兩個電流反射鏡(galvano mirror) 10a和10b同時或者交替旋轉，電 流反射鏡11在旋轉的同時沿光軸移動。然而，在圖3A和圖3B所示的傳統 方法中，由於驅動單元被同時互鎖，以便控制兩個驅動單元，所以難以精確 地控制參考光束的入射角。另外，在傳統方法中，由於用於控制參考光束的 入射角的結構較大，所以難以在小的光學系統中應用全息記錄/再現設備。
另外，上述傳統全息記錄/再現設備對全息記錄介質M的傾斜非常敏感。 具體地講，傳統全息記錄/再現設備對在與參考光束的掃描方向垂直的方向上 產生的傾斜敏感。因此，傳統全息記錄/再現設備需要另外的部件來補償所述 傾斜或者將所述傾斜保持在期望的範圍內。這使全息記錄/再現設備的結構變 得複雜。

發明內容
技術問題
本發明的多個方面提供一種具有簡單的結構並對全息記錄介質的傾斜較 不敏感的全息記錄/再現設備。
本發明的多個方面還提供一種能夠容易地控制參考光束的入射角的全息 記錄/再現設備。
技術方案
根據本發明的 一 方面，提供一種於全息記錄介質 一起使用的全息記錄/
再現設備，該全息記錄/再現設備包括光源，發射光；光學系統，用於將發 射的光分割為參考光束和信號光束，並將參考光束和信號光束提供到全息記 錄介質，其中，所述光學系統提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄 介質的上表面上，提供參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質 的外部之間的折射率差異引起的反射在全息記錄介質內部引導參考光束。
才艮據本發明的另一方面，參考光束可入射在全息記錄介質的側面上，以 在全息記錄介質內部被引導。
根據本發明的另一方面，所述設備還可包括反射鏡，面向全息記錄介 質的所述側面，反射參考光束以使得參考光束入射在全息記錄介質的所述側 面上。
根據本發明的另一方面，所述反射鏡可以是可旋轉的，以改變參考光束 的入射角。
根據本發明的另一方面，可在全息記錄介質的側面上形成傾斜表面，參 考光束可入射在全息記錄介質的上表面的邊緣，然後被所述傾斜表面反射， 以在全息記錄介質內部被引導。
根據本發明的另一方面，所述設備還可包括反射鏡，面向全息記錄介 質的上表面的邊緣，反射參考光束以使得參考光束入射在全息記錄介質的所 述傾殺牛表面上。
根據本發明的另一方面，所述光學系統可包括第一分束器，反射從光 源發射的光中的第一光，透射從光源發射的光中的第二光；第二分束器，反 射由第一分束器分割的第二光；空間光調製器(SLM)，將被第二分束器反射 的第二光調製為具有二維信號圖案的信號光束，並將該信號光束反射向第二
8分束器；物鏡，將透射通過第二分束器的信號光束投射到全息記錄介質上； 光電檢測器，檢測從全息記錄介質再現的信號光束。
根據本發明的另一方面，提供一種在全息記錄/再現設備中使用的全息記 錄介質，其中，在全息記錄介質的側面上形成傾斜表面。
根據本發明的另一方面，可在全息記錄介質的所述傾斜表面的表面上形 成反射塗層。
根據本發明的另一方面，提供一種將光束投射到全息記錄介質上，以將 數據記錄在全息記錄介質上和/或從全息記錄介質再現數據的方法，所述方法 包括提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面上；提供 參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的折射率差 異引起的反射在全息記錄介質內部引導參考光束。
根據本發明的另 一方面，提供一種將數據記錄到全息記錄介質和/或從全 息記錄介質再現數據的全息記錄/再現設備，該設備包括光學系統，提供信 號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面上，提供參考光束，使 得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的折射率差異引起的反射 在全息記錄介質內部引導參考光束，從而由於信號光束和參考光束在所述介 質處的幹涉而利用信號光束傳遞數據。
本發明另外的方面和/或優點將在下文中:^皮部分地闡述，並且部分地將通 過描述而明顯，或者可通過本發明的實踐而了解。


圖1A和圖1B是示出利用傳統全息信息記錄/再現設備的全息技術記錄/ 再現數據的原理的示圖2是解釋角度復用方法的示圖3A和圖3B是示出在角度復用方法中控制參考光束的入射角的結構的
示圖4是示出根據本發明實施例的全息記錄/再現設備的結構的示意圖； 圖5是示出通過用於控制參考光束的角度的反射鏡來將參考光束照射到 全息記錄介質上的結構的示圖6是解釋根據本發明另 一實施例的照射參考光束R的方法的示圖。
9
具體實施例方式
現在將詳細說明本發明的實施例，其例子示出於附圖中，在附圖中，相 同的標號始終表示相同的部件。以下將參照附圖描述實施例以解釋本發明。
圖4是示出根據本發明實施例的全息記錄/再現設備20的結構的示意圖。 參照圖4，全息記錄/再現設備20包括光源21、第一分束器22、信號光束提 供單元、光電檢測器26和反射鏡27。光源21發射光，第一分束器22將發 射的光分割為參考光束R和另 一光束。信號光束提供單元將所述另 一光束調 制為具有二維信號圖案的信號光束S，並將調製的信號光束S提供給全息記 錄介質M。光電檢測器26檢測從全息記錄介質M再現的信號光束S，反射 鏡27將參考光束R提供給全息記錄介質M。另外，所示出的信號光束提供 單元包括第二分束器23、空間光調製器(SLM) 24和物鏡25。第二分束器 23將從第一分束器22透射的所述另 一光束向著SLM 24反射。SLM 24將來 自第二分束器23的所述另一光束調製為具有二維信號圖案的信號光束S,並 將信號光束S向著第二分束器23反射回來。物鏡25將信號光束S投射到全 息記錄介質M上。另外，在信號光束S的光路上還設置有限制信號光束S的 大小的孔徑A。然而，應該理解的是，根據其它方面，全息記錄/再現設備20 中不包括孔徑A。另外，應該理解的是，儘管沒有示出，但是設備20可包括 其它部件，如控制記錄和/或再現的控制器、使介質和/或反射鏡27旋轉的電 機、以及對將記錄到全息記錄介質M或將從全息記錄介質M再現的數據進 行編碼/解碼的編碼器/解碼器。
參照圖4所示的全息記錄/再現設備20的數據記錄操作，從光源21發射 的光的一部分透射通過第一分束器22，從而用作信號光束S，被第一分束器 22反射的另一部分光被用作參考光束R。透射通過第一分束器22的光被第二 分束器23反射，從而入射到SLM 24上。SLM 24將入射到其上的光調製為 具有二維信號圖案的信號光束S，然後將信號光束S向著第二分束器23反射 回。調製的信號光束S透射通過第二分束器23和物鏡25，到達全息記錄介 質M。第二分束器23可以是反射來自第一分束器22的光並透射來自SLM 24 的光的偏振分束器。應該理解的是，用於提供信號光束S的第二分束器23、 SLM24和物鏡25的結構和位置可才艮據設計而變化。例如，SLM24可被設置 在第二分束器23和物鏡25之間。在這種情況下，SLM24可以是透射型，而 非反射型。因此，信號光束提供單元的具體結構可根據本發明各個方面而不同地改變，不限於所示的示例。
同時，被第一分束器22反射的光被反射鏡27反射，從而作為參考光束 R被提供給全息記錄介質M。根據本發明的多個方面，與現有技術中一樣， 提供信號光束S，使得信號光束S入射在全息記錄介質M的上表面上。然而， 如圖4所示，提供參考光束R,使得參考光束R被反射鏡27反射，從而入射 在全息記錄介質M的側面上。然後，如圖5所示，通過由全息記錄介質M與 全息記錄介質M的外部之間的折射率差異引起的全息記錄介質M內部的全 反射來引導參考光束R。然後，參考光束R與入射在全息記錄介質M的上表 面上的信號光束S幹涉。因此，如圖5所示，可僅通過使反射鏡27旋轉來容 易地調節參考光束R的角度，以便進行角度復用。因此，在根據本發明多個 方面的全息記錄/再現設備20中，不需要如圖3A和圖3B中所示的調節參考 光束R的角度的複雜方法。由於參考光束R在全息記錄介質M中被全反射， 所以當全息記錄介質M的透明基底的折射率大約為1.5時，參考光束R的角 度0可^皮調節以在0°至45。範圍內。然而，應該理解的是，也可使用其它範 圍，並且可使用具有其它折射率的其它材料。
如上所述，參考光束R和信號光束S可以彼此成大約90。的角度，以便 精確地分辨利用角度復用方法記錄在相同位置上的數據並再現所述數據。如 圖4所示，參考光束R和信號光束S沿彼此幾乎垂直的方向傳播。因此，根 據本發明的多個方面，由於全息記錄/再現設備20的選擇性很好，所以與現 有技術相比，可在全息記錄介質M的相同位置處記錄更多頁。
另外，當掃描參考光束R以進行角度復用時，關於全息記錄介質M的傾 斜的容限(tolerance)與cos eR的倒數成正比，其中，所述傾斜發生在與參 考光束R的掃描方向垂直的方向上，0R是關於全息記錄介質M的法線測量 的入射角。因此，由於cos0R的較大值導致較小的容限，所以記錄/再現設備 受到所述傾斜的影響。另外，由於coseR的較小值導致較大的容限，所以記 錄/再現受所述傾斜的影響很小。如圖4所示，由於0R約為9O度，所以全息 記錄/再現設備20對傾斜較不敏感。結果，由於不需要用於防止或補償所述 傾斜的另外的複雜方法或裝置，所以全息記錄/再現設備20的結構簡單。
當全息記錄/再現設備20再現數據時，參考光束R也通過全息記錄介質 M的側面入射。然後，在參考光束R在全息記錄介質M內部被全反射的同時， 記錄在參考光束R的傳播路徑上的數據被再現為具有二維信號圖案的信號光
ii束S。由於僅再現的信號光束S中的期望的信號光束S穿過孔徑A，所以所 述期望的信號光束S被提供給第二分束器23。透射通過孔徑A的信號光束S 被第二分束器23反射，然後被光電檢測器26(例如，電荷耦合器件(CCD)) 檢測。因此，存儲在全息記錄介質M中的信號圖案被讀取。
圖6是示出根據本發明另一實施例的提供參考光束R的方法的示圖。參 照圖6,反射參考光束R的反射鏡27被設置為面向全息記錄介質M的上表 面的邊緣。此外，在全息記錄介質M的側面上形成傾斜表面28。因此，如圖 6所示，被反射鏡27反射的參考光束R入射在全息記錄介質M的上表面的 邊緣上，而被傾斜表面28反射，然後通過全反射被提供到全息記錄介質M 的內部。即使在這種情況下，也可通過使反射鏡27旋轉來調節參考光束R的 入射角。另外，可在傾斜表面28的表面上形成反射塗層，以便提高參考光束 R關於傾斜表面28的反射率。
根據本發明多個方面的全息記錄/再現設備20對全息記錄介質M的傾斜 較不敏感。因此，在根據本發明多個方面的全息記錄/再現設備20中，不需 要用於補償所述傾斜或將所述傾斜保持在預定範圍內的另外的部件。結果， 全息記錄/再現設備20的整個結構非常簡單。
另夕卜，根據本發明多個方面的全息記錄/再現設備可容易地控制參考光束 R的入射角，因此可簡單地實現光學系統。
儘管已經顯示和描述了本發明的若干實施例，但是本領域技術人員應該 理解的是，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，可對這些實施例進行改 變，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求
1、一種將數據記錄到全息記錄介質和/或從全息記錄介質再現數據的全息記錄/再現設備，該設備包括光源，發射光；光學系統，用於將發射的光分割為參考光束和信號光束，並將參考光束和信號光束提供到全息記錄介質以形成幹涉圖樣，以關於全息存儲介質傳遞數據，其中，所述光學系統提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面上，提供參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的折射率差異引起的反射在全息記錄介質內部引導參考光束。
2、 如權利要求l所述的設備，其中，所述光學系統提供參考光束，使得 參考光束入射在全息記錄介質的側面上，以便在全息記錄介質內部引導參考 光束。
3、 如權利要求2所述的設備，所述設備還包括反射鏡，面向全息記錄介質的所述側面，反射來自所述光學系統的參考 光束以使得所述參考光束入射在全息記錄介質的所述側面上。
4、 如權利要求3所述的設備，其中，所述反射鏡是可旋轉的，以改變參 考光束的入射角。
5、 如權利要求l所述的設備，其中全息記錄介質包括側面，所述側面具有形成在其上的傾斜表面； 所述光學系統提供參考光束，使得參考光束入射在全息記錄介質的上表面的邊緣，從而參考光束被所述傾斜表面反射，以在全息記錄介質內部被引導。
6、 如權利要求5所述的設備，所述設備還包括反射鏡，面向全息記錄介質的上表面的邊緣，反射來自所述光學系統的 參考光束以使得所述參考光束入射在全息記錄介質的所述傾斜表面上。
7、 如權利要求6所述的設備，其中，所述反射鏡是可旋轉的，以改變參 考光束的入射角。
8、 如權利要求l所述的設備，其中，所述光學系統包括 第一分束器，反射從光源發射的光中的第一光，透射從光源發射的光中的第二光；空間光調製器(SLM),將第二光調製為具有二維信號圖案的信號光束; 物鏡，將信號光束投射到全息記錄介質上。
9、 如權利要求8所述的設備，其中，所述光學系統還包括 第二分束器，將由第一分束器分割的第二光反射向SLM。
10、 如權利要求9所述的設備，其中 所述SLM將信號光束反射向第二分束器； 第二分束器將信號光束透射向物鏡。
11、 如權利要求l所述的設備，其中，所述光學系統還包括 光電檢測器，檢測從全息記錄介質再現的信號光束。
12、 一種在全息記錄/再現設備中使用的全息記錄介質，其中，所述全息 記錄/再現設備提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的表面上， 提供參考光束，使得在全息記錄介質內部引導參考光束，其中，所述介質包 括信號光束入射在其上的表面；傾斜表面，形成在全息記錄介質的側面，以引導參考光束使得參考光束 射。 、； 、一、'、、；曰、'"工
13、 如權利要求12所述的全息記錄介質，其中，在所述傾斜表面的表面 上形成反射塗層，以將參考光束反射到所述介質中。
14、 一種將光束才殳射到全息記錄介質上，以將數據記錄在全息記錄介質 上和/或從全息記錄介質再現數據的方法，所述方法包括提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面上； 提供參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的折射率差異引起的反射在全息記錄介質內部引導參考光束，從而與信號光束幹涉，以利用信號光束關於所述介質傳遞數據。
15、 如權利要求14所述的方法，其中，提供參考光束的步驟包括提供 參考光束，使得參考光束入射在全息記錄介質的側面上，以便在全息記錄介 質內部引導參考光束。
16、 如權利要求15所述的方法，其中，提供參考光束，使得參考光束入 射在側面上的步驟包括用反射鏡反射參考光束，使得所述參考光束入射在全息記錄介質的所述 側面上，所述側面基本垂直於所述上表面。
17、 如權利要求16所述的方法，所述方法還包括旋轉所述反射鏡，以 改變參考光束在所述側面上的入射角。
18、 如權利要求14所述的方法，其中 全息記錄介質包括側面，所述側面具有傾4牛表面；提供參考光束的步驟包括提供參考光束，使得參考光束通過全息記錄 介質的上表面入射在所述傾斜表面上，從而參考光束被所述傾斜表面反射， 以在全息記錄介質內部被引導。
19、 如權利要求18所述的方法，其中，提供參考光束，使得參考光束入 射在上表面的邊緣的步驟包括用面向全息記錄介質的上表面的所述邊緣的反射鏡反射參考光束，使得 參考光束入射在全息記錄介質的所述傾斜表面上。
20、 如權利要求19所述的方法，所述方法還包括旋轉所述反射鏡，以 改變參考光束在所述傾斜表面上的入射角。
21、 如權利要求14所述的方法，所述方法還包括通過反射所述光的第 一部分以形成參考光束，透射所述光的第二部分，並將透射的第二部分調製 為具有二維信號圖案的信號光束，來分割所述光。
22、 一種將數據記錄到全息記錄介質和/或從全息記錄介質再現數據的全 息記錄/再現設備，該設備包括光學系統，提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面 上，提供參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的 折射率差異引起的反射在全息記錄介質內部引導參考光束，從而由於信號光 束和參考光束在所述介質處的幹涉而利用信號光束傳遞lt據。
23、 如權利要求22所述的設備，其中，所述光學系統提供參考光束，使 得參考光束入射在全息記錄介質的側面上，以便在全息記錄介質內部引導參 考光束。
24、 如權利要求22所述的設備，其中全息記錄介質包括側面，所述側面具有形成在其上的傾斜表面； 所述光學系統提供參考光束，使得參考光束入射在全息記錄介質的上表 面的邊緣，從而參考光束被所述傾斜表面反射，以在全息記錄介質內部被引導。
25、如權利要求22所述的設備，所述設備還包括 反射鏡，是可旋轉的，以改變參考光束在所述側面上的入射角，以將來 自所述光學系統的參考光束反射到全息記錄介質內部。
全文摘要
一種容易地控制參考光束的入射角並對全息記錄介質的傾斜較不敏感的全息記錄/再現設備，該全息記錄/再現設備包括光源，發射光；光學系統，用於將發射的光分割為參考光束和信號光束，並將參考光束和信號光束提供到全息記錄介質，其中，所述光學系統提供信號光束，使得信號光束入射在全息記錄介質的上表面上，提供參考光束，使得通過由全息記錄介質與全息記錄介質的外部之間的折射率差異引起的反射沿著全息記錄介質內部引導參考光束。
文檔編號G11B7/0065GK101681634SQ200880019962
公開日2010年3月24日 申請日期2008年1月15日 優先權日2007年6月21日
發明者鄭文一, 鄭澤成 申請人:三星電子株式會社