用於全息記錄和再現的方法及其裝置的製作方法
2023-05-04 01:33:11 1
專利名稱:用於全息記錄和再現的方法及其裝置的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種由光敏材料製成的記錄介質,所謂的全息存儲器,尤其是,本發明涉及一種用於全息記錄和再現的方法,以及利用這種全息存儲器的光學信息記錄和再現裝置。
背景技術:
體積全息記錄系統作為一種利用全息照相術原理的數字數據記錄系統而眾所周知。這種系統的特徵在於在由光敏材料製成的記錄介質上記錄信息,光敏材料諸如介質折射率變化的光折變材料(photorefractive material)。
一種常規的全息記錄和再現方法利用傅立葉變換來進行記錄和再現。
參考
圖1,在常規的4f系列全息記錄和再現裝置中,分束器13將雷射源11產生的雷射束12分為光束12a和12b。擴束器BX擴大光束12a的直徑。然後,平行光束12a作用於空間光調製器SLM,如透射TFT液晶顯示器(LCD)的面板等。空間光調製器SLM接收將要記錄的信息,如通過編碼器編碼的電子信號,以形成二維數據,也就是在平面上形成與該信息相對應的亮和暗光點圖案等。當光束12a穿過空間光調製器SLM時,空間光調製器SLM將光束12a光學調製為包括數據信號分量的信號光束。由於包括光點圖案信號分量的信號光束12a穿過設置在與空間光調製器SLM相隔焦距f處的傅立葉變換透鏡16,因此光點圖案信號分量被變換為傅立葉分量,並會聚到記錄介質10上。由分束器13分離的光束12b通過反射鏡18和19引導至記錄介質10中。光束12b作為參考光束,在記錄介質10的內部與信號光束12a的光路相交。光束12b和信號光束12a相干涉形成光幹涉圖。整個光幹涉圖記錄為衍射光柵,如折射率的變化(折射率光柵)等。
如上所述,光點圖案數據使相干的平行光束髮生衍射,並利用傅立葉變換透鏡形成光學圖像。在傅立葉變換透鏡的焦平面上,即傅立葉平面上的圖像分布與相干參考光束幹涉。然後,在焦點附近,將幹涉條紋記錄在記錄介質上。在完成第一頁的記錄之後,使可轉動反射鏡旋轉預定度數,並平行移動,以便改變參考光束12b入射到記錄介質10的入射角。然後,遵循與上述相同的過程記錄第二頁。按照這種方式可執行多角度記錄。
另一方面,在再現光點圖案圖像中使用傅立葉逆變換。在再現已記錄的信息中,如圖1中所示,例如,空間光調製器SLM,截斷信號光束12a的光路,因此只有參考光束12b入射到記錄介質10上。反射鏡的位置和角度可通過改變其旋轉和移動的組合來進行控制,從而使參考光束12b的入射角能夠與在將要再現頁的記錄過程中的入射角相同。再現出已記錄的信號光束的再現出的光束出現在已記錄的信號光束12a入射到記錄介質10的相反側。將再現出的光束引導至傅立葉逆變換透鏡16a並執行傅立葉逆變換,從而再現出光點圖案信號。光點圖案信號由置於透鏡16a焦距位置的諸如電荷耦合器件CCD等的光電探測器20接收,並且再轉變為電數字數據信號。然後,將該數字數據信號發送到解碼器從而解碼出原始數據。
參考圖1,通常利用多角度和多波長將多個圖像記錄在記錄介質的幾毫米體積中,以便以高密度在記錄介質的一定體積中記錄信息。因此,信號光束和參考光束的寬視場和長距離相干對於確保角度和波長的選擇性是必需的。由此,降低了用於記錄的單位光量的光束強度。多次記錄對於高密度記錄是必需的,因此需要具有大的擦除時間常數且易於執行多次記錄的記錄介質。
常規的全息記錄和再現裝置需要高標準(high spec)的兩個透鏡,即傅立葉變換透鏡和傅立葉逆變換透鏡。該裝置還需要配有高精度分頁控制機構,用於控制在對信息進行記錄和再現過程中的參考光束。因此,存在這樣一個缺點,即該裝置的尺寸變大。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種用於全息記錄和再現的方法以及為此的裝置,其能夠減小尺寸並在全息記錄介質上記錄全息圖。
根據本發明,提供一種用於全息記錄和再現的方法,該方法包括記錄過程和再現過程,記錄過程包括以下步驟依照所要記錄的信息通過空間調製相干參考光束來產生信號光束;用信號光束照射由光敏材料製成的記錄介質,以允許信號光束穿過所述記錄介質;以及在信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此幹涉的部分中,產生由光幹涉圖案記錄的衍射光柵區域;以及再現過程包括以下步驟用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波。
信號光束是由依照所要記錄的信息進行空間調製相干參考光束的這種操作而產生的光束,該信號光束包括零級光束,其波前不管是否進行空間調製都具有相同的形狀;和經歷空間調製的衍射光束。因此,本發明利用信號光束的零級光束作為用於全息記錄的參考光。
在記錄中,利用信號光束照射記錄介質,以產生由信號光束的光路中的零級光束和衍射光束形成的光學幹涉條紋圖案,從而在記錄介質中記錄下對應於該幹涉條紋圖案的折射率光柵。
在再現中,用沒有經過空間調製的信號光束,即利用與記錄中所用信號光束相同的位置條件和角度條件的非調製參考光束,來照射記錄介質,特別是其中的折射率光柵。由於非調製參考光束包括作為主要成分的零級光束,因此非調製的參考光束照射到記錄介質的折射率光柵產生與記錄中所用信號光束波前相同的再現波。
在再現波的檢測中,從記錄介質中的折射率光柵發出的再現波與用於再現的非調製參考光束重疊。去掉或減少用於再現的非調製參考光束有助於容易地檢測再現波,和在電學上再現記錄信息。
根據本發明,還提供一種記錄介質,由能夠利用相干光束照射而記錄的光敏材料製成,該記錄介質包括入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中位於光束入射的記錄介質入射面的相對側上,該入射光束處理區將光束的零級光束和衍射光束彼此分開,從而將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
為了去掉或減少用於再現的非調製參考光束,如圖2中所示,記錄介質10具有一入射光束處理區R,該入射光束處理區包括處理信號光束的零級光束和非調製參考光束的零級光束處理區R1,以及處理信號光束的衍射光束的衍射光束處理區R2,該入射光束處理區域按照如下方式配置,即,該入射光束處理區置於非調製參考光束的光束腰部,其中非調製參考光束由聚光透鏡會聚,聚焦在有光束入射到該記錄介質的入射面的相對側上。
考慮將相位共軛波用作在記錄和再現方法中用於全息記錄和再現系統的方法之一。類似於其他方法,利用相位共軛光束的再現方法一般需要在記錄和再現中使用相同的參考光束。例如,一種用於記錄和再現信息的方法,其中按照如下方式通過在記錄介質中的幹涉來產生和記錄折射率光柵,即,將信號光束照射到記錄介質上,並由反射鏡反射,以產生回到記錄介質的相位共軛波,從而使相位共軛波和信號光束彼此幹涉。在這種記錄和再現方法中,存在很多缺點,如需要插入和移開反射鏡,由於信號光束特別是零級光束返回而引起光源退化,以及包括防止返回光的光學系統的大型器件。相反,根據本發明,入射光束處理區解決了上述問題,因為利用不同的處理,如通過分離對入射光中的零級光束和衍射光束單獨進行處理,以將一部分入射光束返回到記錄介質內部來。
此外,不同於常規的全息記錄和再現方法,本發明不需要為參考光束和信號光束提供各自的兩個光學系統。而且,本發明的方法不需要用作物鏡等的高性能的聚光透鏡。採用這種記錄和再現方法高效地簡化和小型化記錄和再現裝置,因為利用包括在信號光束中的零級光束和衍射光束(依照要記錄的信息進行空間調製)。
根據本發明,進一步提供一種用於全息記錄的方法,包括以下步驟依照待記錄的信息通過空間調製相干參考光束來產生信號光束;利用信號光束照射由光敏材料製成的記錄介質,以允許信號光束穿過所述記錄介質;以及在所述記錄介質內部,在信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中產生由光幹涉圖案記錄的衍射光柵區域。
根據本發明,進一步提供一種用於全息再現的方法,包括以下步驟提供由光敏材料製成的記錄介質,其具有通過記錄過程形成的衍射光柵區域,該記錄過程包括以下步驟依照待記錄的信息通過空間調製相干參考光束來產生信號光束;利用信號光束照射記錄介質,以允許信號光束穿過所述記錄介質,以便在所述記錄介質內部的信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中,形成由光幹涉圖案記錄的衍射光柵區域;以及將相干參考光束照射到衍射光柵區域,以產生對應於信號光束的再現波。
根據本發明,此外提供一種全息記錄和再現裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,並用於從所述衍射光柵區域再現所述記錄信息,所述全息記錄和再現裝置,包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用信號光束照射記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統在所述記錄介質內部,在信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域,所述照射光學系統利用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於信號光束的再現波;以及檢測單元,用於檢測由再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
根據本發明,還提供一種全息記錄裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,該記錄裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;以及幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用信號光束照射記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統在所述記錄介質內部信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域。
根據本發明,還提供一種全息再現裝置,用於再現記錄為記錄介質中衍射光柵區域的信息,該全息再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;照射單元,包括照射光學系統,用於利用參考光束照射記錄介質,以允許該參考光束進入並穿過該記錄介質中的衍射光柵區域,以產生對應於信號光束的再現波;以及檢測單元,用於檢測由再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
根據本發明,還提供另一種全息記錄和再現裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,並用於從所述衍射光柵區域再現所述記錄信息,所述全息記錄和再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用信號光束照射記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統在所述記錄介質內部的信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域,所述照射光學系統利用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於信號光束的再現波;
入射光束處理區,設置在所述記錄介質中,位於信號光束入射到記錄介質入射面的相對側上,該入射光束處理區將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部;以及檢測單元,用於檢測由再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
根據本發明,還提供另一種全息記錄裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用信號光束照射記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統在所述記錄介質內部的信號光束的零級光束和衍射光束彼此幹涉的部分中根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域;以及入射光束處理區,設置在所述記錄介質中,位於信號光束入射到記錄介質入射面的相對側上,該入射光束處理區將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
根據本發明,進一步提供另一種全息再現裝置,用於再現記錄為記錄介質中的衍射光柵區域的信息,該全息再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;照射單元,包括照射光學系統,用於利用參考光束照射記錄介質,以允許該參考光束進入並穿過該記錄介質中的衍射光柵區域,以產生對應於信號光束的再現波;入射光束處理區,設置在所述記錄介質中,位於信號光束入射到記錄介質入射面的相對側上,該入射光束處理區將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部;以及檢測單元,用於檢測由再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
附圖簡述圖1是顯示常規全息記錄和再現系統的結構的示意圖;圖2是根據本發明一個實施方案的全息記錄介質的示意性截面圖;圖3是顯示根據本發明一個實施方案的全息記錄和再現裝置的結構的示意圖;圖4是用於說明通過本發明這一實施方案的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖5是供本發明該實施方案中使用的全息記錄介質的示意性截面圖;圖6是用於說明本發明這一實施方案的全息記錄介質和空間光調製器之間關係的示意性平面圖;圖7是用於說明通過本發明的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性透視圖;圖8是用於說明通過本發明該實施方案的全息記錄和再現裝置執行再現過程的示意性截面圖;圖9和10是用於說明通過本發明該實施方案的改進實施例的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖11是顯示根據本發明另一實施方案的全息記錄和再現裝置的結構的示意圖;圖12是用於說明通過本發明這一實施方案的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖13是供本發明該實施方案中使用的全息記錄介質的示意性截面圖;圖14是用於說明通過本發明該實施方案的全息記錄和再現裝置執行再現過程的示意性截面圖;圖15至17是用於說明通過本發明該實施方案的改進實施例的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖18是顯示根據本發明另一實施方案的全息記錄和再現裝置的結構的示意圖;圖19是用於說明本發明這一實施方案的全息記錄介質和空間光調製器之間關係的示意性平面圖;圖20是用於說明通過本發明的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性透視圖;圖21和22是用於說明通過本發明另一實施方案的改進實施例的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖23是顯示根據本發明另一實施方案的全息記錄和再現裝置的結構的示意圖;圖24至26是用於說明通過本發明其他實施方案的改進實施例的全息記錄和再現裝置執行記錄過程的示意性截面圖;圖27是顯示用於本發明再一實施方案的全息記錄和再現裝置的入射光束處理區的器件的示意性透視圖;圖28是顯示根據本發明再一實施方案的全息記錄和再現裝置的記錄介質磁碟盒的示意性透視圖。
發明詳述在下文參照附圖描述本發明的各個實施方案。
在記錄過程中,本發明沒有使用由另一個光路提供的參考光束。取而代之的是,僅僅信號光束入射到記錄介質上,並且記錄通過信號光束的零級光束和衍射光束之間的幹涉所形成的折射率光柵。之後,通過僅僅用參考光束照射折射率光柵,而使再現波從折射率光柵中再現出來。入射光束處理區整體設置在記錄介質中光束入射到的入射面的相對側。入射光束處理區將光束的零級光束和光束的衍射光束彼此分開,從而將一部分入射光束返回到記錄介質內部。
第一實施方案
圖3示出根據一個實施方案的全息記錄和再現裝置。在該裝置中,例如將具有850nm波長的DBR(分布布拉格反射器)雷射器的近紅外雷射器用作光源11。快門SH,擴束器BX,空間光調製器SLM,分束器15和聚光透鏡160置於參考光束12的光路中。快門SH由控制器32控制,控制光束照射記錄介質的照射時間。
擴束器BX使穿過快門SH的光束12的直徑增大。平行光束12入射到空間光調製器SLM上。空間光調製器SLM,依照從編碼器25接收到的電子數據,顯示亮和暗點陣信號。電子數據表示為與二維頁相對應的一系列頁單元。在參考光束穿過顯示數據的空間光調製器SLM的過程中,將參考光束光學地調製為包括如點陣分量的數據的信號光束12a。聚光透鏡160對穿過分束器15的信號光束12a的點陣分量執行傅立葉變換,並使其會聚,從而使信號光束12a到達已安裝的記錄介質10後面的焦點。當快門SH打開時,信號光束12a或參考光束12因聚光透鏡160以預定入射角,例如零度,入射到記錄介質10的主表面(principal surface)上。分束器15是分離單元,將再現波(後面描述)從參考光束的光路中分開,從而將再現波供給光電轉換器件的光電探測器20如CCD。該空間光調製器SLM和CCD 20都置於聚光透鏡160的焦點上。
此外,分束器15置於能夠將再現波發送到CCD 20的位置。CCD20與解碼器26相連。解碼器26與控制器32相連。考慮將對應於光折變晶體類型的信息預先加入到記錄介質10的情況,當記錄介質10安裝在作為移動記錄介質10的保持部分的可移動臺60上時,控制器32利用合適的傳感器自動讀出該信息,從而控制記錄介質10的移動,並執行適合於記錄介質10的記錄和再現。
參考圖3,記錄介質10整體設置在具有入射光束處理區R的入射面的相對側,該入射光束處理區R包括使信號光束12a中的零級光束穿過的零級光束處理區R1,以及使信號光束12a中的衍射光束反射的衍射光束處理區R2。所提供的入射光束處理區R是用於處理信號光束。例如,入射光束處理區R包括使零級光束穿過的開口,和限定該開口的衍射光束處理區R2。只要零級光束處理區R1具有不同於衍射光束處理區R2的作用,入射光束處理區R並不限於上面所述的配置。可以為零級光束處理區配置零級光束吸收材料來代替開口。換句話說,在入射光束處理區R中的零級光束處理區R1使零級光束通過,或吸收該零級光束。
在下文描述記錄過程中的操作。
圖3中所示的控制器32控制保持記錄介質10的可移動臺60的位置,從而使目標記錄介質(objective recording medium)10移動到預定的記錄位置。
然後,將記錄信號從編碼器25發送到空間光調製器SLM,空間光調製器SLM顯示與待記錄的數據相對應的具體圖案。
然後,打開快門SH,用參考光束12照射空間光調製器SLM。在通過空間光調製器SLM進行空間調製的參考光束12中產生信號光束12a,所述空間調製器SLM依照待記錄的信息在其上顯示圖案。利用產生的信號光束12a照射記錄介質10,從而開始記錄過程。
在下文詳細描述利用信號光束12a(即其中的零級光束和衍射光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
如圖4所示,信號光束12a包括經歷空間調製的零級光束和衍射光束。信號光束12a的零級光束具有不受任何空間調製影響的恆定形狀的波前,因此將其稱作「全息圖參考光束」。經歷空間調製的信號光束12a的衍射光束稱作「全息圖信號光束」。因此,至少在記錄中,信號光束12a包括全息圖參考光束和全息圖信號光束。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應將折射率光柵P1記錄在記錄介質10中。
信號光束12a的零級光束(即全息圖參考光束)穿過入射光束處理區R的零級光束處理區R1,並從記錄介質10上信號光束12a入射的相對側射出。信號光束12a的衍射光束(即全息圖信號光束)由入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回到記錄介質10。因此,將衍射光束處理區R2所反射的信號光束12a的衍射光束稱作「反射的全息圖信號光束」。
反射的全息圖信號光束和全息圖參考光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖P2,從而因光折變效應將對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2記錄在記錄介質10中。
按照這種方式,在記錄中,來自空間光調製器SLM的零級光束和衍射光束(即信號光束12a),連同來自衍射光束處理區R2的反射的衍射光束一起,在記錄介質10內部形成三維幹涉圖的集合。如圖5中所示,因光折變效應將對應於光學幹涉圖P1,P2的折射率光柵P1,P2以全息圖的方式記錄在記錄介質10中。
在記錄介質10的記錄之後,通過控制器32的控制使快門SH關閉。
在記錄介質10的預定記錄位置完成記錄時,為了到達信號光束12a相對於記錄介質10的另一個預定位置,迫使記錄介質10移動(沿圖3的「y」方向)。然後,在先前的程序之後進行下一個記錄。像這樣可順序地進行記錄。
圖6示出沿著信號光束12a的光軸從來自光源的方向觀察到的並排放置的記錄介質10和空間光調製器SLM。在記錄介質10中入射面的相對側上設置的入射光束處理區R的零級光束處理區R1規定了一個起開口作用的軌道TR,主要使信號光束12a的零級光束能夠穿過該軌道,如圖6中所示。軌道TR向圖6的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個軌道TR。在這種情況下,該多個軌道TR可以在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
記錄介質10和空間光調製器SLM以這樣一種方式相對於光軸相對設置,即,軌道TR的延伸方向DTR與空間光調製器SLM的像素矩陣中一行的延伸方向DSLM成預定的θ(θ≠0)角。另外,也可以將空間光調製器SLM像素陣列的一列的延伸方向用於記錄介質10和空間光調製器SLM之間的角度設置。記錄介質10和空間光調製器SLM之間的角度設置的這一結構的原因如下。
一般來說,空間光調製器SLM,根據記錄過程中待記錄的信息來顯示是否允許光通過每個像素的二維光點圖案。空間光調製器SLM空間調製由其穿過的參考光束12,產生信號光束12a。然後,傅立葉變換透鏡或聚光透鏡160對信號光束12a進行傅立葉變換以照射記錄介質10,並且在傅立葉平面FF上形成由零級光束和衍射光束產生的點像。
如圖7中所示,由空間光調製器SLM調製的信號光束12a中的最高頻率分量對應於根據其像素矩陣(間距為「a」)的衍射。根據因空間光調製器SLM的空間調製,通過聚光透鏡160對信號光束12a進行傅立葉變換,然後在傅立葉平面FF上出現關於空間頻率的光強度分布譜,如圖7所示。
如果利用基於空間光調製器SLM的像素間距的空間頻率(1/a),信號光束12a的波長(λ)和傅立葉變換透鏡(聚光透鏡160)的焦距(f),那麼在傅立葉平面FF上的零級光束和第一級衍射光束之間的距離(d1)可以表示如下d1=(1/a)·(λ)·(f)。根據上述方程式,以下面這種情況為例,例如,空間光調製器的像素點間距是10μm,信號光束12a的波長是530nm,焦距是14mm,零級光束和第一級衍射光束之間的距離(d1)大約是750μm。因為由空間光調製器SLM調製的信號光束12a中最高頻率分量對應於像素矩陣間距,因此對應於這種像素矩陣間距的點像,出現在傅立葉平面FF上與信號光束12a的零級光束產生的點像距離最遠的位置處。因此,在傅立葉平面FF上,由空間光調製器產生的空間頻率的譜分布的最大部分,位於以信號光束12a的零級光束為中心且由第一級衍射光束所畫出的區域中,所述第一級衍射光束與空間光調製器SLM中沿行和列方向的像素間距相對應。
通過與空間光調製器SLM像素矩陣的一行的延伸方向DSLM相對應的衍射光束所產生的點像包括在傅立葉平面FF中的入射光束處理區R中。當軌道TR的延伸方向DTR與空間光調製器SLM的像素矩陣中一行的延伸方向DSLM相對於與它們相交的信號光束的光軸成θ=0角時,與空間光調製器SLM的行延伸方向DSLM上的空間頻率分量相對應的點像落在軌道TR上。
因此與空間光調製器SLM的行延伸方向DSLM相對應的衍射光束不會被衍射光束處理區R2反射。因此,在形成的上述光學幹涉條紋圖案P2中不存在源自信號光束12a的反射的全息圖信號光束(與空間光調製器的行延伸方向DSLM相對應),因此不會與信號光束12a的全息圖參考光束髮生光學幹涉。換句話說,當軌道TR的延伸方向DTR與空間光調製器SLM的像素矩陣中一行的延伸方向DSLM相對於與它們相交的信號光束的光軸成θ=0角時,不會在記錄介質10的折射率光柵P2中記錄基於與空間光調製器SLM的行延伸方向相對應的衍射光束的任何信息。
將待記錄的信息的低頻分量集中在零級光束附近,但是一定(onpurpose)使零級光束穿過。該實施方案利用在零級光束周圍的多個點處出現的其餘衍射光束。
為了有效地利用衍射光束,即,使信號光束12a的反射的全息圖信號光束(與空間光調製器SLM的行延伸方向相對應)與信號光束12a的零級光束(即全息圖參考光束)發生光學幹涉,以如下方式相對於光軸相對設置記錄介質10和空間光調製器SLM,即,軌道TR的延伸方向DTR與空間光調製器SLM的像素矩陣中一行(或一列)的延伸方向DSLM成預定的θ(θ≠0)角。
在下文描述記錄過程中的操作。
控制器32控制保持記錄介質10的可移動臺60的位置,如圖3中所示,從而使目標記錄介質10移動到預定的記錄位置。
然後,為了不對通過空間光調製器SLM空間調製的參考光束12進行調製,將使所有像素變為透明狀態的信息從編碼器25送到空間光調製器SLM,空間光調製器SLM顯示透明圖案。
然後,打開快門SH,用參考光束12照射空間光調製器SLM以產生信號光束12a。然後用信號光束12a照射記錄介質10。按照這種方式,啟動再現過程。要注意,在再現過程中,因為空間光調製器SLM顯示透明圖案,因此沒有對信號光束12a進行空間調製。所以,沒有因空間調製而產生的衍射光束,這樣信號光束12a只包括零級光束(即全息圖參考光束)。
在下文詳細描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束)在記錄介質中再現折射率光柵的過程。
如圖8所示,按照與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件,使信號光束12a(沒有進行空間調製,即全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束12a照射記錄介質10中的折射率光柵P1和P2,因此分別從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波,從折射率光柵P2發出第二再現波。穿過零級光束處理區R1的信號光束12a從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出。因此,信號光束12a不返回到聚光透鏡160,也不會到達光電探測器20。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
第一再現波通過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回到記錄介質10,從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。第二再現波源自在記錄過程中利用衍射光束處理區R2反射的光所記錄的衍射光柵,從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。按照這種方式,至少第一和第二再現波從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。
在第一和第二再現波穿過聚光透鏡160之後,由分束器15反射,並在光電探測器20上形成與記錄信息對應的圖像光點圖案。然後CCD 20的感光器接收該圖像光點圖案,以使其光點圖案信號恢復為電子數字數據信號。然後,將該數字數據信號送到解碼器26以再現原始數據。
接著,在預定記錄位置的記錄信息的再現之後,通過控制器32的控制關閉快門SH。
接著,為了到達信號光束12a相對於記錄介質10的另一個預定記錄位置,迫使記錄介質10移動(沿圖3的「y」方向)。然後,遵循先前的程序進行下一個再現。像這樣可順序地進行再現。
第二實施方案
圖9示出了該實施方案的另一個改進的實施例。入射光束處理區R包括衍射光束處理區R2,其設置在記錄介質10中入射面的相對側上,以及零級光束散射區SC,其沿軌道設置在記錄介質10內部。零級光束散射區SC起到將入射光的零級光束與其衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部的另一個零級光束處理區R1的作用。零級光束散射區SC將信號光束12a的零級光束散射。沿「y」方向延伸的軌道形零級光束散射區SC將信號光束12a的零級光束送回到記錄介質10中。藉助於散射的零級光束,入射的零級光束,入射的衍射光束和反射的衍射光束形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
換句話說,記錄介質10的入射光束處理區R包括使信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)散射的零級光束散射區SC,以及使衍射光束(即全息圖信號光束)反射的衍射光束處理區R2。零級光束散射區SC像軌道一樣向圖9的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個零級光束散射區SC。在這種情況下,零級光束散射區SC能夠在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
下面描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束和全息圖信號光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖P1,從而因光折變效應將折射率光柵P1記錄在記錄介質10中。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)由入射光束處理區R的零級光束散射區SC散射回到記錄介質10。因此將信號光束12a的這種散射的零級光束稱作「散射的全息圖參考光束」。信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)由入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回去,以作為反射的全息圖信號光束入射到記錄介質10。
信號光束12a的反射的全息圖信號光束和全息圖參考光束,在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P2,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2。
信號光束12a的散射的全息圖參考光束和全息圖信號光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P3,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P3。
信號光束12a的散射的全息圖參考光束和反射的全息圖信號光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P4,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P4。
因此,在圖9中所示的實施方案中,因光折變效應至少在記錄介質10中以全息的方式記錄對應於光學幹涉條紋圖案P1,P2,P3和P4的折射率光柵P1,P2,P3和P4。
在下文描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束)在記錄介質中再現折射率光柵的過程。
在再現過程中,因為空間光調製器SLM顯示透明圖案,因此沒有對信號光束12a進行空間調製。所以,沒有因空間調製而產生的衍射光束,這樣信號光束12a只包括零級光束。
按照與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件,利用信號光束12a(沒有進行空間調製,即全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束12a照射記錄介質10中的折射率光柵P1和P2,因此分別從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波,從折射率光柵P2發出第二再現波。接著,通過入射光束處理區R的零級光束散射區SC將信號光束12a(即,全息圖參考光束)散射回到記錄介質10,並成為散射的全息圖參考光束。由於利用散射的全息圖參考光束照射記錄介質10中的折射率光柵P3和折射率光柵P4,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P3發出第三再現波,從折射率光柵P4發出第四再現波。
散射的全息圖參考光束從記錄介質10的入射面射出,一部分光束穿過聚光透鏡160。但是,由於散射,散射的全息圖參考光束幾乎不會被光電探測器20接收。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
源自衍射光束成份的第一和第三再現波由入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回到記錄介質10,從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。第二和第四再現波源自在記錄過程中由衍射光束處理區R2反射的衍射光束成份,從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。按照這種方式,至少第一、第二、第三和第四再現波從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。按照與圖3中實施方案相同的方式執行後面的過程。
第三實施方案
圖10示出該實施方案的進一步改進的實施例。入射光束處理區包括衍射光束處理區R2,其設置在記錄介質10中入射面的相對側,以及零級光束偏轉區RL,其沿軌道設置在記錄介質10內部。零級光束偏轉區RL具有用於使信號光束12a的零級光束相對於信號光束12a的光軸向內部偏轉的傾斜反射面。零級光束偏轉區RL起到另一個零級光束處理區R1的作用,即將入射光的零級光束與衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部。在朝軌道一側偏轉的情況下,沿「y」方向延伸的軌道形零級光束偏轉區RL將信號光束12a的零級光束返回到記錄介質10。藉助於由偏轉的零級光束,入射的零級光束,入射的衍射光束和反射的衍射光束形成的幹涉條紋來進行全息記錄。根據上述兩個改進的實施例,由於信號光束和衍射光束全都返回到記錄介質10的內部,因此可以有效地利用照射光的量。
換句話說,記錄介質10的入射光束處理區R包括使信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)偏轉的零級光束偏轉區RL,以及使衍射光束(即全息圖信號光束)反射的衍射光束處理區R2。零級光束偏轉區RL像軌道一樣向圖10的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個零級光束偏轉區RL。在這種情況下,零級光束偏轉區RL能夠在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
下面描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束和全息圖信號光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應將折射率光柵P1記錄在記錄介質10中。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)由入射光束處理區R的零級光束偏轉區RL偏轉和反射回到記錄介質10。因此將信號光束12a的這種偏轉和反射的零級光束稱作「偏轉的全息圖參考光束」。信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)由入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回去,進入記錄介質10。
信號光束12a的反射的全息圖信號光束和全息圖參考光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P2,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2。
信號光束12a的偏轉的全息圖參考光束和全息圖信號光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P3,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P3。
信號光束12a的偏轉的全息圖參考光束和反射的全息圖信號光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P4,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P4。
因此,在圖10中所示的實施方案中,因光折變效應,至少在記錄介質10中以全息的方式記錄對應於光學幹涉條紋圖案P1,P2,P3和P4的折射率光柵P1,P2,P3和P4。
在下文描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束)在記錄介質中再現折射率光柵的過程。
在再現過程中,因為空間光調製器SLM顯示透明圖案,因此沒有對信號光束12a進行空間調製。所以,沒有因空間調製而產生的衍射光束,這樣信號光束12a只包括零級光束。
按照與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件,利用信號光束12a(沒有進行空間調製,即全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束照射記錄介質10中的折射率光柵P1和P2,因此分別從折射率光柵P1發出第一再現波,從折射率光柵P2發出第二再現波。接著,通過入射光束處理區R的零級光束偏轉區RL將信號光束12a(即全息圖參考光束)偏轉並反射回到記錄介質10,成為偏轉的全息圖參考光束。由於利用偏轉的全息圖參考光束照射記錄介質10中的折射率光柵P3和折射率光柵P4,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P3發出第三再現波,從折射率光柵P4發出第四再現波。
偏轉的全息圖參考光束從記錄介質10的入射面射出,一部分光束穿過聚光透鏡160。可替換的是,可以通過改變零級光束偏轉區RL的傾斜角形狀,來提供防止光束返回到聚光透鏡160的結構。即使一部分光束返回到聚光透鏡160,因為偏轉也很難由光電探測器20接收。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
源自衍射光束成份的第一和第三再現波由入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射回到記錄介質10,從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。第二和第四再現波源自在記錄過程中由衍射光束處理區R2反射的衍射光束成份,其從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。按照這種方式,至少第一、第二、第三和第四再現波從記錄介質10的入射面射出,並穿過聚光透鏡160。按照與圖3中實施方案相同的方式執行後面的過程。
根據上述相鄰的兩個改進的實施例,由於信號光束12a的零級光束經入射光束處理區R返回到記錄介質10內部,因此可以有效地利用照射光的量,另外,這些結構有助於簡化記錄信息的再現。
第四實施方案
在上述實施方案中,描述了反射形式的全息記錄和再現,其中入射光束處理區R的衍射光束處理區R2反射光束,但是在本發明中也可以利用具有相同效果的透明衍射光束處理區R2。
圖11示出根據另一個實施方案的全息記錄和再現裝置,該裝置利用具有零級光束處理區R1和衍射光束處理區R2的記錄介質,光束可穿過該記錄介質,即整個入射光束處理區R是透光的。該實施方案的全息記錄和再現裝置與圖1所示的裝置相同,只是去掉了用於產生參考光束的由分束器13,反射鏡18和19組成的光學系統。可以使零級光束處理區R1適合於用於跟蹤伺服系統的向圖11的「y」方向連續延伸的軌道。通過如下的處理結構可提供零級光束處理區R1,即,通過使零級光束處理區R1與衍射光束處理區R2的透射率(或反射率或吸收係數)不同,從而可以將零級光束和衍射光束分開。
在記錄中,如圖11和12所示,來自空間光調製器SLM的信號光束12a的零級光束和衍射光束在記錄介質10中彼此幹涉,產生三維幹涉圖案。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P1,如圖13所示。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)穿過入射光束處理區R的零級光束處理區R1,並且信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2。
在再現過程中,如圖14所示,在空間光調製器SLM顯示透明圖案的條件下,沒有對信號光束12a進行空間調製,因此信號光束12a只包括零級光束(即全息圖參考光束)。按照與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件,利用全息圖參考光束照射記錄介質10。此時,用信號光束照射記錄介質10中的折射率光柵P1,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波。由於信號光束12a僅僅是零級光束,因此信號光束12a從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。第一再現波也從記錄介質10的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。因此,第一再現波至少在再現過程中從記錄介質10的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。第一再現波有助於在光電探測器20上形成對應於記錄信息的圖像信息。然後CCD 20的感光器接收該圖像信息,使其恢復為電子數字數據信號。然後,將該數字數據信號送到解碼器26以再現原始數據。
在圖11所示的實施方案中,優選的是,記錄介質10由光敏材料製成,所述材料具有這樣的特性,即光學幹涉條紋圖案P1發射大量第一再現波的光量,以提高再現的記錄信息的精度。這是因為感光器同時也接收信號光束12a。
第五實施方案
圖15示出了該實施方案的再一個改進的實施例。該實施方案包括在記錄介質10內入射面的相對側上沿軌道(「y」方向)設置的零級光束散射區SC,用於僅僅散射信號光束12a的零級光束。零級光束散射區SC起到零級光束處理區R1的作用,即,將入射光的零級光束與其衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部。沿「y」方向延伸的軌道形零級光束散射區SC將信號光束12a的零級光束散射回到記錄介質10中。利用入射的零級光束,入射的衍射光束和散射的零級光束形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
換句話說,記錄介質10的入射光束處理區R包括使信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)散射的零級光束散射區SC,和允許衍射光束(即全息圖信號光束)穿過的衍射光束處理區R2。零級光束散射區SC像軌道一樣向圖15的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個零級光束散射區SC。在這種情況下,零級光束散射區SC能夠在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
下面描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束和全息圖信號光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P1。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)由入射光束處理區R的零級光束散射區SC散射回到記錄介質10,並成為散射的全息圖參考光束。信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,並從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出。
信號光束12a的散射的全息圖信號光束和全息圖參考光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P2,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2。
因此,在圖15所示的實施方案中,因光折變效應在記錄介質10中以全息的方式至少記錄對應於光學幹涉條紋圖案P1和P2的折射率光柵P1和P2。
在下文描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束)在記錄介質中再現折射率光柵的過程。
在再現過程中,因為空間光調製器SLM顯示透明圖案,因此沒有對信號光束12a進行空間調製。因此信號光束12a只包括零級光束。
在與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件下,利用信號光束12a(全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束照射記錄介質10中的折射率光柵P1,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波。
通過入射光束處理區R的零級光束散射區SC將信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)散射回到記錄介質10,並成為散射的全息圖參考光束。利用散射的全息圖參考光束照射記錄介質10的折射率光柵P2,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P2發出第二再現波。
第一和第二再現波穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。按照與圖14中實施方案相同的方式執行後面的過程。
因為散射的全息圖參考光束從記錄介質10的入射面射出,由於散射,散射的全息圖參考光束幾乎不會由光電探測器20接收。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
第六實施方案
圖16示出了該實施方案的另一個改進的實施例。在記錄介質10內入射面的相對側上沿軌道提供僅僅將信號光束12a的零級光束反射回記錄介質10內部的零級光束反射區RR。零級光束反射區RR起到零級光束處理區R1的作用,即,將入射光的零級光束與其衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部的。沿「y」方向延伸的軌道形零級光束反射區RR使信號光束12a的零級光束通過反射返回到記錄介質10的軌道。利用零級光束,衍射光束和反射的零級光束形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
換句話說,記錄介質10的入射光束處理區R包括,用於反射信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)的零級光束反射區RR,和允許衍射光束(即全息圖信號光束)穿過的衍射光束處理區R2。零級光束反射區RR像軌道一樣向圖16的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個零級光束反射區RR。在這種情況下,零級光束反射區RR能夠在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
下面描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束和全息圖信號光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P1。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)由入射光束處理區R的零級光束反射區RR反射回到記錄介質10。因此將由零級光束反射區RR反射的信號光束12a的這種零級光束稱作「反射的全息圖參考光束」。信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,並從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出。
信號光束12a的反射的全息圖參考光束和全息圖信號光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P2,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2。
因此,在圖16所示的實施方案中,因光折變效應在記錄介質10中以全息圖的方式至少記錄對應於光學幹涉條紋圖案P1和P2的折射率光柵P1和P2。
在下文描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束)在記錄介質10中再現折射率光柵的過程。
在再現過程中,沒有對信號光束12a進行空間調製。所以,沒有因空間調製而產生的衍射光束,這樣信號光束12a只包括零級光束。
在與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件下,利用信號光束12a(全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束照射記錄介質10中的折射率光柵P1,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波。
接著,通過入射光束處理區R的零級光束反射區RR將信號光束12a(即,全息圖參考光束)反射回到記錄介質10,並成為反射的全息圖參考光束。利用反射的全息圖參考光束照射記錄介質10的折射率光柵P2,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P2發出第二再現波。
第一和第二再現波穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。按照與圖14中實施方案相同的方式執行後面的過程。
反射的全息圖參考光束從記錄介質10的入射面射出,不能到達聚光透鏡16a。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
第七實施方案
圖17示出了該實施方案的再一個改進的實施例。在記錄介質10的入射面的相對側上沿軌道提供零級光束偏轉區RL,用於將信號光束12a的零級光束向記錄介質10的內部偏轉。沿「y」方向延伸的零級光束偏轉區RL將信號光束12a的零級光束反射回到記錄介質10,同時將零級光束向軌道一側偏轉。利用由零級光束,衍射光束和偏轉的零級光束形成的幹涉條紋來進行全息記錄。根據記錄和再現裝置的實施方案的這些改進實施例,只有信號光束的零級光束返回到記錄介質10內部,因此可以有效地利用照射光的量。
換句話說,記錄介質10的入射光束處理區R包括,使信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)偏轉的零級光束偏轉區RL,和允許衍射光束(即全息圖信號光束)穿過的衍射光束處理區R2。零級光束偏轉區RL像軌道一樣向圖17的「y」方向繼續延伸。可以以線狀的形式間歇地提供多個零級光束偏轉區RL。在這種情況下,零級光束偏轉區RL能夠在記錄介質10中保存零級光束處理區R1的位置信息。
下面描述利用信號光束12a(即全息圖參考光束和全息圖信號光束)在記錄介質中記錄折射率光柵的過程。
由於用信號光束12a照射記錄介質10,因此全息圖參考光束和全息圖信號光束彼此發生光學幹涉,產生光學幹涉條紋圖案P1,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵P1。
信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)由入射光束處理區R的零級光束偏轉區RL偏轉並反射回到記錄介質10,且成為偏轉的全息圖參考光束。信號光束12a的衍射光束(即,全息圖信號光束)穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,並從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出。
信號光束12a的偏轉的全息圖參考光束和全息圖參考光束在記錄介質10中彼此發生光學幹涉,形成光學幹涉條紋圖案P2,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄對應於光學幹涉條紋圖案P2的折射率光柵P2。
因此,在圖17所示的實施方案中,因光折變效應在記錄介質10中以全息圖的方式至少記錄對應於光學幹涉條紋圖案P1和P2的折射率光柵P1和P2。
在下文描述利用信號光束12a(即,全息圖參考光束)在記錄介質10中再現折射率光柵的過程。
在再現過程中,沒有對信號光束12a進行空間調製。所以,沒有因空間調製而產生的衍射光束,這樣信號光束12a只包括零級光束。
在與記錄中所用的信號光束相同的位置和角條件下,利用信號光束12a(全息圖參考光束)照射記錄介質10。此時,用信號光束照射記錄介質10中的折射率光柵P1,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P1發出第一再現波。
接著,通過入射光束處理區R的零級光束偏轉區RL將信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)偏轉回到記錄介質10,並成為偏轉的全息圖參考光束。利用偏轉的全息圖參考光束照射記錄介質10的折射率光柵P2,因此從對應於記錄信息的折射率光柵P2發出第二再現波。
第一和第二再現波穿過入射光束處理區R的衍射光束處理區R2,從記錄介質10上光束入射的入射面的相對側射出,並穿過聚光透鏡16a。按照與圖14中實施方案相同的方式執行後面的過程。
偏轉的全息圖參考光束從記錄介質10的入射面射出,不能到達聚光透鏡16a。這種現象有助於簡化記錄信息的再現。
根據上述這些改進的實施例,由於只有信號光束12a的零級光束經入射光束處理區R返回到記錄介質10的內部,因此可以有效地利用照射光的量,另外,這些結構有助於簡化記錄信息的再現。
第八實施方案
在上述實施方案中,描述了以入射光束處理區R整體設置在記錄介質10中的形式的全息記錄和再現,但是也可以向具有與本發明相同有益效果的裝置提供該入射光束處理區R。
圖18示出根據另一個實施方案的利用另一種記錄介質的全息記錄和再現裝置。該全息記錄和再現裝置包括入射光束處理區R,該入射光束處理區置於記錄介質10上或鄰近記錄介質10,並位於信號光束入射的入射面的相對側。入射光束處理區R將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到記錄介質的內部。入射光束處理區R包括,使信號光束12a中的零級光束通過的零級光束處理區R1,以及使信號光束12a中的衍射光束反射的衍射光束處理區R2。只要零級光束處理區R1的處理功能不同於衍射光束處理區R2的處理功能,零級光束處理區R1可以具有吸收零級光束的功能。零級光束處理區R1可以具有透光性或吸光性。除入射光束處理區R置於鄰近記錄介質10的裝置中之外,圖18中示出的全息記錄和再現裝置與圖3中示出的裝置相同。
如圖19中所示,在該裝置中,入射光束處理區R置於記錄介質10的入射面的相對側,並具有作為一個窗的用於使信號光束12a中的零級光束穿過的零級光束處理區R1。記錄介質10被設置成可移動的,以便可相對於零級光束處理區R1的窗沿圖中的「y」方向移動。記錄介質10可移動地設置,以便沿著與空間光調製器SLM像素矩陣的一行或一列的延伸方向DSLM成預定角θ(θ≠0)的方向DTR移動。
如圖20所示,衍射光束成為由空間光調製器SLM基於其像素矩陣(間距為「a」)所調製的信號光束12a的最高頻率分量。信號光束12a通過聚光透鏡160進行傅立葉變換,然後根據因空間光調製器SLM的空間調製,在傅立葉平面FF中出現關於空間頻率的光強度的譜分布,如圖20所示。
該實施方案,除了入射光束處理區R和記錄介質10可以相對移動之外,其全息圖的記錄和再現過程與圖3中所示的裝置相同。
第九實施方案
此外,圖21示出再一個改進的實施方案。代替零級光束處理區的透明部分,在記錄介質10入射面的相對側上的入射光束處理區R中提供零級光束散射區SC。藉助於零級光束,衍射光束,散射的零級光束和反射的衍射光束所形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
第十實施方案
圖22示出該實施方案的進一步改進的實施例。在入射面的相對側或鄰近該相對側的入射光束處理區R中提供零級光束偏轉區RL。該零級光束偏轉區RL具有使信號光束12a的零級光束相對於信號光束12a的光軸向內部偏轉的傾斜反射面。零級光束偏轉區RL起到另一個零級光束處理區R1的作用,即,將入射光的零級光束與衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部。藉助於由零級光束,衍射光束,偏轉的零級光束和反射的衍射光束所形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
第十一實施方案
圖23示出根據再一個實施方案的另一個全息記錄和再現裝置,該裝置使用透明的衍射光束處理區R2,光束可穿過入射光束處理區R中的該衍射光束處理區R2。該全息記錄和再現裝置與圖1中示出的裝置相同,除了增加入射光束處理區R並去掉由分束器13,反射鏡18和19組成的用於產生參考光束的光學系統。此外,入射光束處理區R包括,用於使零級光束散射的零級光束散射區SC,和允許衍射光束通過的透明部分T(衍射光束處理區R2)。
如圖24所示,在該裝置中位於記錄介質10入射面的相對側,在入射光束處理區R內部提供零級光束散射區SC,使得該入射光束處理區R能夠將入射光的零級光束與其衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部。該零級光束散射區SC僅僅散射信號光束12a的零級光束。沿「y」方向延伸的軌道形零級光束散射區SC,將信號光束12a的零級光束散射回到記錄介質10中。藉助於由產生光學幹涉條紋圖案的零級光束,衍射光束,散射的零級光束和反射的衍射光束所形成的幹涉條紋,來進行全息記錄,從而因光折變效應在記錄介質10中記錄折射率光柵。在再現中,按照與在記錄中同樣的方式,將記錄介質10固定在裝置中,並利用會聚的參考光束12照射該記錄介質10。當參考光束12穿過記錄介質10時,那麼從記錄介質10的折射率光柵輸出再現波。當參考光束12入射時,那麼在記錄介質10的相對側上出現用於再現記錄的光幹涉圖案的再現光束。將再現波引導至傅立葉逆變換透鏡16a並執行傅立葉逆變換,從而再現光點圖案信號。通過置於焦距位置的諸如電荷耦合器件CCD等的光電探測器20,接收光點圖案信號,並將其恢復為電數字數據信號。然後,將該數字數據信號發送到解碼器以再現原始數據。
第十二實施方案
圖25示出再一個改進的實施方案的一部分。該全息記錄和再現裝置與圖23中示出的裝置相同,除了在該裝置中設置有在內部僅僅反射信號光束12a的零級光束的零級光束反射區RR和允許衍射光束穿過的透明部分T(衍射光束處理區R2)。
換句話說,鄰近記錄介質10的入射光束處理區R包括,用於使信號光束12a的零級光束(即,全息圖參考光束)反射的零級光束反射區RR和允許衍射光束(即,全息圖信號光束)穿過的衍射光束處理區R2。
第十三實施方案
圖26示出另一個改進的實施方案的一部分。該全息記錄和再現裝置與圖23中示出的裝置相同,除了在該裝置中設置有在內部僅僅反射信號光束12a的零級光束的零級光束偏轉區RL和允許衍射光束穿過的透明部分T(衍射光束處理區R2)。沿圖中「y」方向延伸的入射光束處理區的零級光束偏轉區RL,使零級光束朝記錄介質10內部的軌道的一側偏轉,從而藉助於由零級光束,衍射光束和偏轉的零級光束所形成的幹涉條紋來進行全息記錄。該零級光束偏轉區RL具有相對於信號光束12a的光軸傾斜的反射面,用於使信號光束12a的零級光束向內部偏轉。零級光束偏轉區RL起到另一個零級光束處理區R1的作用,即,將入射光的零級光束與衍射光束分開,並將一部分光束返回到記錄介質10內部。沿「y」方向延伸的軌道形零級光束偏轉區RL將信號光束12a的零級光束返回到記錄介質10,並朝軌道一側偏轉。藉助於由零級光束,衍射光束,偏轉的零級光束和反射的衍射光束所形成的幹涉條紋來進行全息記錄。
這些改進的實施例具有僅僅將信號光束的零級光束返回到記錄介質10內部的結構,從而可以有效地利用照射光的量。入射光束處理區具有分離入射光束,以將其一部分返回到記錄介質內部,從而利用不同的過程單獨處理入射光中的零級光束和衍射光束的作用。因此入射光束處理區可以具有允許零級光束通過或吸收零級光束的零級光束處理區;以及反射或偏轉或散射衍射光束的衍射光束反射區。可替換的是,入射光束處理區可以具有反射或散射或偏轉或吸收零級光束的零級光束處理區;以及反射或偏轉衍射光束的衍射光束反射區。
第十四實施方案
圖27示出再一個改進的實施方案的一部分,與圖18中示出的裝置相比,在鄰近記錄介質10的位置單獨設置入射光束處理區R。如圖27中所示,入射光束處理區R和聚光透鏡160可以整體地固定在支撐架RSU上,彼此面對,從而使記錄介質10能夠插入它們之間。
第十五實施方案
而且,根據本發明的再一個實施方案,可以提供盤形或卡形的記錄介質10。例如,在圖28中示出的磁碟盒CR容納可旋轉的記錄介質10的磁碟。磁碟盒CR在其內側壁具有入射光束處理區R,並具有用光束存取記錄介質磁碟的開口。
第十六實施方案
除了全息記錄和再現方法及其裝置的上述實施方案之外,本發明顯然包括全息圖的記錄方法,再現方法,記錄裝置和再現裝置。在上述實施方案中,依照二維數據來空間調製雷射束,換句話說,利用二維調製。但是,本發明也適用於依照一維數據來空間調製雷射束的全息記錄和再現方法以及裝置。在上述實施方案中,光折射材料用於記錄介質的光敏材料,但是如燒孔材料的光敏材料,光致變色材料等也可用於記錄介質的光敏材料。
權利要求
1.一種用於全息記錄和再現的方法,該方法包括記錄過程和再現過程,該記錄過程包括步驟依照待記錄的信息,通過空間調製相干參考光束,來產生信號光束;用該信號光束照射由光敏材料製成的記錄介質,以允許該信號光束穿過所述記錄介質;以及在位於該信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,產生通過光幹涉圖案記錄的衍射光柵區域;以及再現過程包括以下步驟用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波。
2.根據權利要求1的用於全息記錄和再現的方法,進一步包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分該入射光束返回到所述記錄介質內部。
3.根據權利要求2的用於全息記錄和再現的方法,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
4.根據權利要求3的用於全息記錄和再現的方法,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
5.根據權利要求2的用於全息記錄和再現的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
6.根據權利要求2的用於全息記錄和再現的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
7.根據權利要求2的用於全息記錄和再現的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
8.根據權利要求5至7中任一項權利要求的用於全息記錄和再現的方法,進一步包括空間光調製器,該空間光調製器包括像素的行和列矩陣,以空間調製所述參考光束,其中按照使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區的方式,來相對地設置所述空間光調製器和所述記錄介質。
9.根據權利要求8的用於全息記錄和再現的方法,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
10.根據權利要求6的用於全息記錄和再現的方法,其中在所述再現過程中,從信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
11.一種用於全息記錄的方法,包括步驟依照待記錄的信息,通過空間調製相干參考光束,來產生信號光束;利用該信號光束照射由光敏材料製成的記錄介質,以允許信號光束穿過所述記錄介質;以及在位於該信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,產生通過光幹涉圖案記錄的衍射光柵區域。
12.根據權利要求11的用於記錄全息圖的方法,進一步包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分該入射光束返回到所述記錄介質內部。
13.根據權利要求12的用於記錄全息圖的方法,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
14.根據權利要求13的用於記錄全息圖的方法,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
15.根據權利要求12的用於記錄全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
16.根據權利要求12的用於記錄全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
17.根據權利要求12的用於記錄全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
18.根據權利要求15至17中任一項權利要求的用於記錄全息圖的方法,進一步包括空間光調製器,該空間光調製器包括像素的行和列矩陣,以空間調製所述參考光束,其中按照使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區的方式,來相對地設置所述空間光調製器和所述記錄介質。
19.根據權利要求18的用於記錄全息圖的方法,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
20.一種用於全息再現的方法,包括以下步驟提供由光敏材料製成的記錄介質,其具有通過記錄過程形成的衍射光柵區域,該記錄過程包括步驟依照待記錄的信息,通過空間調製相干參考光束來產生信號光束;利用該信號光束照射該記錄介質,以允許該信號光束穿過所述記錄介質,以便在位於該信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,形成通過光幹涉圖案記錄的該衍射光柵區域;以及將相干參考光束照射到該衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波。
21.根據權利要求20的用於再現全息圖的方法,進一步包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
22.根據權利要求21的用於再現全息圖的方法,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
23.根據權利要求22的用於再現全息圖的方法,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
24.根據權利要求21的用於再現全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
25.根據權利要求21的用於再現全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
26.根據權利要求21的用於再現全息圖的方法,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
27.根據權利要求24至26中任一項權利要求的用於再現全息圖的方法,其中按照下述方式通過利用包括像素的行和列矩陣的空間光調製器來記錄該記錄介質的衍射光柵區域,即,使得所述空間光調製器和所述記錄介質相對地設置,從而所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區。
28.根據權利要求27的用於再現全息圖的方法,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
29.根據權利要求25的用於再現全息圖的方法,其中在再現過程中,從所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
30.一種全息記錄和再現裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,並用於從所述衍射光柵區域再現所述記錄信息,所述全息記錄和再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用該信號光束照射所述記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統,在位於該信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域,所述照射光學系統利用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波;以及檢測單元,用於檢測由該再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
31.根據權利要求30的全息記錄和再現裝置,進一步包括一入射光束處理區,設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
32.根據權利要求31的全息記錄和再現裝置,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
33.根據權利要求32的全息記錄和再現裝置,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
34.根據權利要求31的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
35.根據權利要求31的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
36.根據權利要求31的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
37.根據權利要求34至36中任一項權利要求的全息記錄和再現裝置,進一步包括空間光調製器,該空間光調製器包括像素的行和列矩陣,以空間調製所述參考光束,其中按照使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區的方式,來相對地設置所述空間光調製器和所述記錄介質。
38.根據權利要求37的全息記錄和再現裝置,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
39.根據權利要求35的全息記錄和再現裝置,從所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
40.根據權利要求34或36的全息記錄和再現裝置,進一步包括分離單元,將所述再現波與所述參考光束的光路分開。
41.一種全息記錄裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息,空間調製所述參考光束,以產生信號光束;以及幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用該信號光束照射所述記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統,在位於信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域。
42.根據權利要求41的全息記錄裝置,其中所述記錄介質包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
43.根據權利要求42的全息記錄裝置,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
44.根據權利要求43的全息記錄裝置,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
45.根據權利要求42的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
46.根據權利要求42的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
47.根據權利要求42的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
48.根據權利要求45至47中任一項權利要求的全息記錄裝置,進一步包括空間光調製器,該空間光調製器包括像素的行和列矩陣,以空間調製參考光束,其中按照使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區的方式,來相對地設置所述空間光調製器和所述記錄介質。
49.根據權利要求48的全息記錄裝置,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
50.一種全息再現裝置,用於再現作為記錄介質中衍射光柵區域而記錄的信息,該全息再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;照射單元,包括照射光學系統,用於利用該參考光束照射該記錄介質,以允許該參考光束進入並穿過該記錄介質中的衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波;以及檢測單元,用於檢測由該再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
51.根據權利要求50的全息再現裝置,其中該記錄介質包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中,位於所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
52.根據權利要求51的全息再現裝置,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
53.根據權利要求52的全息再現裝置,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
54.根據權利要求51的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
55.根據權利要求51的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
56.根據權利要求51的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
57.根據權利要求54至56中任一項權利要求的全息再現裝置,其中按照下述方式通過利用包括像素的行和列矩陣的空間光調製器,來記錄該記錄介質的衍射光柵區域,即,相對設置所述空間光調製器和所述記錄介質,從而使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區。
58.根據權利要求57的全息再現裝置,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
59.根據權利要求55的全息再現裝置,其中從所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
60.根據權利要求54或56的全息再現裝置,進一步包括分離單元,用於將所述再現波與所述參考光束的光路分開。
61.一種記錄介質,由通過相干光束照射即可實現記錄的光敏材料製成,包括一入射光束處理區,其設置在所述記錄介質中位於光束入射到該記錄介質的入射面的相對側上,該入射光束處理區將光束的零級光束和衍射光束彼此分開,從而將一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
62.根據權利要求61的記錄介質,進一步包括在所述入射光束處理區的一部分中形成的線形軌道。
63.根據權利要求62的記錄介質,其中所述軌道具有所述入射光束處理區相對於所述記錄介質的定位信息。
64.根據權利要求61的記錄介質,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
65.根據權利要求61的記錄介質,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
66.根據權利要求61的記錄介質,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
67.一種全息記錄和再現裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域,並用於從所述衍射光柵區域再現所述記錄信息,所述全息記錄和再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用信號光束照射所述記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統,在位於所述信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域,所述照射光學系統利用所述參考光束照射所述衍射光柵區域,以產生對應於所述信號光束的再現波;入射光束處理區,鄰近所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側設置該入射光束處理區,該入射光束處理區將該零級光束和該衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部;以及檢測單元,用於檢測由該再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
68.根據權利要求67的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
69.根據權利要求67的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
70.根據權利要求67的全息記錄和再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
71.根據權利要求67的全息記錄和再現裝置,其中所述空間光調製器包括像素的行和列矩陣,並且其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
72.根據權利要求69的全息記錄和再現裝置,其中從所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
73.根據權利要求68或70的全息記錄和再現裝置,進一步包括分離單元,將所述再現波與所述參考光束的光路分開。
74.一種全息記錄裝置,用於將信息記錄為記錄介質中的衍射光柵區域的信息,包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;信號光束產生單元,包括空間光調製器,所述空間光調製器依照待記錄的所述信息空間調製所述參考光束,以產生信號光束;幹涉單元,包括照射光學系統,用於利用該信號光束照射該記錄介質,以允許該信號光束進入並穿過所述記錄介質,所述照射光學系統,在位於該信號光束的零級光束和衍射光束在所述記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域;以及入射光束處理區,鄰近該信號光束入射到該記錄介質的入射面的相對側設置該入射光束處理區,該入射光束處理區將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部。
75.根據權利要求74的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
76.根據權利要求74的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
77.根據權利要求74的全息記錄裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
78.根據權利要求74的全息記錄裝置,其中所述空間光調製器包括像素的行和列矩陣,並且其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
79.一種全息再現裝置,用於再現作為記錄介質中的衍射光柵區域記錄的信息,該全息再現裝置包括保持部分,用於可拆卸地保持由光敏材料製成的記錄介質;光源,用於產生相干參考光束;照射單元,包括照射光學系統,用於利用該參考光束照射該記錄介質,以允許該參考光束進入並穿過該記錄介質中的衍射光柵區域,以產生對應於該信號光束的再現波;入射光束處理區,鄰近該信號光束入射到該記錄介質的入射面的相對側設置該入射光束處理區,該入射光束處理區將零級光束和衍射光束彼此分開,以使一部分入射光束返回到所述記錄介質內部;以及檢測單元,用於檢測由該再現波形成於一圖像中的所述記錄信息。
80.根據權利要求79的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區允許該零級光束穿過,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並反射該衍射光束。
81.根據權利要求79的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或吸收該零級光束,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並允許該衍射光束穿過。
82.根據權利要求79的全息再現裝置,其中所述入射光束處理區包括零級光束處理區和衍射光束反射區,該零級光束處理區反射該零級光束,或散射該零級光束,或偏轉該零級光束,或允許該零級光束穿過,該衍射光束反射區限定該零級光束處理區並吸收該衍射光束。
83.根據權利要求80至82中任一項權利要求的全息再現裝置,其中按照下述方式通過利用包括像素的行和列矩陣的空間光調製器,來記錄該記錄介質的衍射光柵區域,即,相對設置所述空間光調製器和所述記錄介質,從而使得所述信號光束的衍射光束不會照射到所述零級光束處理區。
84.根據權利要求83的全息再現裝置,其中按照下述方式使所述空間光調製器和所述記錄介質相對於所述信號光束的光軸相對地設置,即,使得所述空間光調製器的一行或一列的延伸方向與所述零級光束處理區的一個延伸方向成預定的θ(θ≠0)角。
85.根據權利要求81的全息再現裝置,其中在再現過程中,從所述信號光束入射到所述記錄介質的入射面的相對側輸出所述再現波。
86.根據權利要求80或82的全息再現裝置,進一步包括分離單元,將所述再現波與所述參考光束的光路分開。
全文摘要
一種用於全息記錄和再現的方法,包括記錄過程和再現過程。在記錄過程中,依照待記錄的信息來空間調製相干參考光束,以產生信號光束,並使該信號光束會聚。會聚的信號光束進入並穿過由光敏材料製成的記錄介質。在位於信號光束的零級光束和衍射光束在記錄介質內部彼此發生幹涉的部分中,根據光幹涉圖案形成衍射光柵區域。在再現過程中,通過利用參考光束照射衍射光柵區域產生對應於信號光束的再現波。
文檔編號G03H1/04GK1688943SQ0382363
公開日2005年10月26日 申請日期2003年7月30日 優先權日2002年8月1日
發明者窪田義久, 田中覺, 伊藤善尚, 橘昭弘, 黑田和男, 杉浦聰 申請人:先鋒株式會社