專利名稱：全息只讀存儲器系統(tǒng)的環(huán)形棱鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及全息ROM(只讀存儲器)系統(tǒng)，更具體地說，涉及全息ROM系統(tǒng)的環(huán)形棱鏡，它的折射率可調節(jié)以增強記錄和讀取效率。
背景技術：
常規(guī)的全息存儲器系統(tǒng)在全息存儲媒體中存儲關于信號束和參考束的干涉圖的信息，該存儲媒體對干涉圖的幅值敏感。常規(guī)的全息存儲器系統(tǒng)通常利用頁面定向的存儲方法。輸入裝置比如SLM(空間光調制器)以二維陣列的形式(稱為頁)提供記錄數(shù)據(jù)，同時檢測器陣列比如CCD照相機用于在讀出時檢索所記錄的數(shù)據(jù)頁。還提出了其它的結構體系，其中利用逐位記錄替代頁面定向方法。但是，所有的這些系統(tǒng)都具有一個共同的缺陷，即要求記錄大量的分離的全息圖以填充存儲器的容量。使用兆位大小的陣列的典型頁面定向系統(tǒng)要求記錄成百上千的全息頁面的記錄以實現(xiàn)100GB或更多的容量。即使全息暴光時間為毫秒級，要求填充100GB數(shù)量級的存儲器的總的記錄時間仍然容易地達到至少幾十分鐘(如果沒有1小時的話)。因此，已經(jīng)研制出了如附圖1A中所示的另一常規(guī)的全息ROM(只讀存儲器)系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中制造100GB數(shù)量級的容量的盤所需要的時間可以減小到1分鐘以內，可能減小到秒的量級。
附圖1A的常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)包括光源100、第一和第二半波片(HWP)102和112、擴展單元104、偏振分束器(PBS)106、偏振器108和114、反光鏡110、116和116′、全息存儲媒體120、面罩122和錐形反光鏡118。
光源100發(fā)射恒定的波長(例如532納米的波長)的激光束。僅一種類型的線性偏振(例如P-偏振或S-偏振)的激光束提供給HWP 102。HWP 102旋轉激光束的偏振θ度(可取45°)。然后，偏振旋轉的激光束被反饋給擴展單元104以將激光束的束尺寸擴展到預定的大小。此后，將經(jīng)擴展的激光束提供給PBS 106。
通過反復淀積具有不同的折射率的至少兩種類型的材料制造的PBS106用于穿透一種類型的偏振的激光束，例如P-偏振束，同時反射另一類型的偏振的激光束，例如S-偏振束。因此PBS 106將擴展的激光束分別分割為具有不同的偏振度的透射的激光束(在下文中稱為信號束)和反射的激光束(下文中稱為參考束)。
將例如P-偏振的信號束反饋給偏振器108，該偏振器108從信號束中消除不好的偏振分量，由此僅允許它的純P-偏振分量穿透其中。然后具有好的或純的偏振的信號束由反光鏡110反射。此后，反射的信號束通過面罩122投影在全息存儲媒體120上。提供用于記錄的數(shù)據(jù)模式的面罩122用作輸入裝置，例如空間光調制器(SLM)。
在另一方面，參考束反饋給HWP 112。HWP 112轉換參考束的偏振以使它變?yōu)榕c信號束的偏振相同。然后，將參考束提供給偏振器114，在偏振器114中進一步純化參考束的偏振。好的或純的偏振的參考束由反光鏡116和116′反射。此后，將參考束投影到通過支架(未示)固定的錐形反光鏡118(錐形反光鏡118是這樣的一個圓錐具有圓形基部，在圓形底部和錐部之間具有預先設定的底角)上。如附圖1B所示，參考束以錐形束的形式通過錐形反光鏡118朝全息存儲媒體120反射。在全息存儲媒體120上的反射的參考束的入射角度由錐形反光鏡118的底角確定。
固定錐形反光鏡118的支架優(yōu)選安裝在錐形反光鏡118的底部側上，以防止參考束被支架阻擋。由于支架放置在錐形反光鏡118的底部側上，因此它通常通過全息存儲媒體120的中心開孔124安裝。
全息存儲媒體120是記錄數(shù)據(jù)模式的盤形材料。盤形大小的面罩122提供存儲在全息存儲媒體120中的數(shù)據(jù)模式。通常通過以入射平面波(即信號束)照射面罩122并通過使用從相反側面入射的參考束以在反射幾何結構中記錄全息圖，將衍射圖記錄在全息存儲媒體120中。選擇錐形束形以接近在全息存儲媒體120的所有位置上具有恒定的徑向角度的平面波參考束，以使通過固定角度的窄平面波可以局部地讀取全息圖，同時全息存儲媒體120在重播的過程中旋轉。此外，通過使用具有不同的底角的錐形反光鏡118可以實現(xiàn)角度多路復用(參見“Holographic ROMsystem for high-speed replication”，2002 IEEE，by Ernest Chuang，等人)。
通過使用上述的方案，制造全部記錄100GB級容量的盤所需的時間可以減小到小于1分鐘，可能為秒的量級。
然而，在常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)中具有如下的幾個關鍵問題首先，常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)需要不同的錐形反光鏡，每個都具有不同的底角和不同的尺寸以用于角度多路復用。然而，很難制造這種錐形反光鏡，每個反光鏡具有新的底角和新的尺寸。即使制造了這些錐形反光鏡，常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)仍然存在這樣的事實根據(jù)對應的錐形反光鏡的新的底角和新的尺寸需要不方便地利用不同的方法來固定每個錐形反光鏡。此外，為了以一個錐形反光鏡替換另一個錐形反光鏡，要求特定的替換方法，其中該方法要考慮兩個錐形反光鏡的底角和尺寸。
此外，由于參考束由錐形反光鏡118反射，錐形反光鏡118的錐形表面必須均勻地涂敷。然而，很難均勻地涂敷錐形反光鏡的錐形表面。
尤其是，全息存儲媒體120的光柵緊密地形成，因為在全息存儲媒體120上的反射的參考束和信號束之間的角度接近直角。在緊密地形成光柵時，吸收進全息存儲媒體120的能量的數(shù)量變大以致重構的圖像變暗且不清楚。常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)具有非常緊密的光柵空間，由此降低了重構的圖像的讀的可靠性。
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種通過使用折射材料增強記錄和讀取的效率的全息ROM系統(tǒng)，其中折射材料容易固定和更換以用于角度多路復用。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施例，提供一種在全息存儲媒體上存儲關于干涉圖的數(shù)據(jù)的全息系統(tǒng)，其中包括發(fā)射激光束的光源；將激光束分割為參考束和信號束的分束器；調制信號束以產(chǎn)生調制的信號束的裝置；和折射參考束以產(chǎn)生折射的參考束的折射材料，其中在全息存儲媒體中折射的參考束與調制的信號束干涉以產(chǎn)生干涉圖。
通過下文對在附圖中給出的優(yōu)選的實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它的目的和特征將會清楚，在附圖中附圖1A和1B所示為常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)及其記錄機構；附圖2提供了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的全息ROM系統(tǒng)；附圖3所示為在附圖2中所示的全息ROM系統(tǒng)的記錄機構；附圖4所示為本發(fā)明的環(huán)形棱鏡的透視圖；和附圖5所示為取決于Pbo含量的折射率的曲線圖。
具體實施例方式
附圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的全息ROM(只讀存儲器)系統(tǒng)，附圖3代表在附圖2中所示的全息ROM系統(tǒng)的記錄機構。本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)包括光源200、第一和第二半波片(HWP)202和212、擴展單元204、偏振分束器(PBS)206、偏振器208和214、反光鏡210、216和216′、面罩222、全息存儲媒體220和棱鏡218。
除了本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)包括棱鏡218而不是錐形反光鏡118以外，本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)的結構與在附圖1中所示的常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)的結構基本相同。
從光源200發(fā)射的激光束通過HWP 202和擴展單元204提供給PBS206，然后在PBS 206中分割為信號束和參考束。信號束通過偏振器208，通過反光鏡210反射，然后通過面罩222調制以提供給全息存儲媒體220。參考束通過HWP 212和偏振器214，通過反光鏡216和216′反射，然后在棱鏡218中折射。此后，折射的參考束錐形地擴散到全息存儲媒體220中并與調制的信號束干涉，由此產(chǎn)生干涉圖。
根據(jù)斯涅爾定律(Snell’s law)參考束在通過棱鏡218的同時折射兩次。更具體地說，在投影到棱鏡218中時參考束折射第一次，然后在從棱鏡218中輸出時再折射一次。
棱鏡218是一種如在附圖4中所示的環(huán)形的折射材料，即光學玻璃，它由Pbo和SiO2制成。
環(huán)形棱鏡218是具有內部通道的被切去頂部的錐形，其中內部通道形成有入射表面218a和投影表面218b，每個表面都是平滑的表面。入射表面218a相對于對稱軸Opaxis傾斜預定的梯度并面對著反光鏡216′，同時投影表面218b相對于Opaxis傾斜預先設定的梯度并面對全息存儲媒體220，如在附圖4中所示。參考束從反光鏡210提供給入射表面218a和折射的參考束從投影表面218b朝全息存儲媒體220輸出。
因此，折射的參考束的光學路徑取決于環(huán)形棱鏡218的投影表面218b的梯度和環(huán)形棱鏡218的折射率兩者。
本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)可以包括用于角度多路復用的多個環(huán)形棱鏡，其中每個環(huán)形棱鏡除了它的投影表面218的梯度以外與環(huán)形棱鏡218相同。因此，每個環(huán)形棱鏡通過使用支架(未示)常規(guī)地固定并通過單種更換方法簡單地更換。
同時，折射的參考束的光學路徑也取決于環(huán)形棱鏡218的折射率。環(huán)形棱鏡218的折射率取決于Pbo的含量，如附圖5所示。即，通過改變環(huán)形棱鏡218的折射率本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)可以實現(xiàn)角度多路復用，而不改變環(huán)形棱鏡218的投影表面218b的梯度，此外，通過使用支架(未示)還能夠常規(guī)地固定每個環(huán)形棱鏡并通過單一更換方法以一個環(huán)形棱鏡簡單地更換另一個環(huán)形棱鏡，因為每個環(huán)形棱鏡具有不同的折射率但具有相同的形狀。
根據(jù)本發(fā)明，在全息存儲媒體220中在折射的參考束和調制的信號束之間的角度不接近直角但接近平角，因此以較高的分辨率重構了圖像。即，本發(fā)明的全息ROM系統(tǒng)比常規(guī)的全息ROM系統(tǒng)具有更高的讀可靠性。
雖然環(huán)形的棱鏡218的正面的形狀采用如在附圖2至4中所示的梯形，但還可以是方形、矩形等。
在不改變環(huán)形棱鏡218的折射率但改變環(huán)形棱鏡218的投影表面218b的梯度的情況下，可以通過給SiO2中增加Na2O而不是PbO來制造環(huán)形棱鏡218。
雖然結合優(yōu)選的實施例已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的普通技術人員應該理解的是在不脫離如在后面的權利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以做出各種改變和修改。
權利要求
1.一種在全息存儲媒體上存儲關于干涉圖的數(shù)據(jù)的全息系統(tǒng)，包括發(fā)射激光束的光源；將激光束分割為參考束和信號束的分束器；調制信號束以產(chǎn)生調制的信號束的裝置；和折射參考束以產(chǎn)生折射的參考束的折射材料，其中在全息存儲媒體中折射的參考束與調制的信號束干涉以產(chǎn)生干涉圖。
2.權利要求1所述的系統(tǒng)，其中折射材料是環(huán)形棱鏡以使折射的參考束錐形地擴散在全息存儲媒體上。
3.權利要求2所述的系統(tǒng)，其中折射的參考束的光學路徑取決于所述折射材料的折射率。
4.權利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述折射材料由PbO-SiO2制成。
5.權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述折射材料的折射率取決于PbO-SiO2中PbO的含量。
全文摘要
一種在全息存儲媒體上存儲關于干涉圖的數(shù)據(jù)的全息系統(tǒng)包括發(fā)射激光束的光源、分束器、調制裝置和折射材料。該分束器將激光束分割為參考束和信號束的分束器，該調制裝置調制信號束以產(chǎn)生調制的信號束。該折射材料折射參考束以產(chǎn)生折射的參考束，其中在全息存儲媒體中折射的參考束與調制的信號束干涉以產(chǎn)生干涉圖。
文檔編號G02B5/04GK1534629SQ20031010146
公開日2004年10月6日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權日2003年3月31日
發(fā)明者曺漳鉉, 漳鉉 申請人:株式會社大宇電子