專利名稱：具有改善的數(shù)據(jù)分頁(yè)質(zhì)量的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全息存儲(chǔ)(hologr即hic storage)系統(tǒng)，并且更具體地涉及具有改善的數(shù)據(jù)分頁(yè)(data page)質(zhì)量的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。該全息存儲(chǔ)系統(tǒng)包括特殊濾光片或者特殊光源。
背景技術(shù)：
在全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是通過(guò)記錄由兩條相干激光束的疊加產(chǎn)生的干涉圖案來(lái)存儲(chǔ)的，其中一條光束(所謂的"物體光束(object beam)")被空間光調(diào)制器(lightmodulator)調(diào)制并且攜帶將被記錄的信息。第二條光束用作參考光束。干涉圖案導(dǎo)致存儲(chǔ)器材料的特定屬性發(fā)生變化，這取決于干涉圖案的局部(local)光強(qiáng)。使用與在記錄期間相同的條件，通過(guò)使用參考光束照射全息圖來(lái)執(zhí)行已記錄的全息圖的讀取。這會(huì)導(dǎo)致已記錄的物體光束的重構(gòu)(reconstruction)。 全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是增加了數(shù)據(jù)容量。與傳統(tǒng)的光存儲(chǔ)媒體相比，全息存儲(chǔ)媒體的巻，而不僅僅是幾層，被用來(lái)存儲(chǔ)信息。全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的又一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是例如通過(guò)改變兩條光束之間的角度或者通過(guò)使用偏移多路復(fù)用(shift multiplexing)等能夠?qū)⑷舾蓴?shù)據(jù)存儲(chǔ)在相同巻中。而且，取代存儲(chǔ)單個(gè)位，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)分頁(yè)。典型地，數(shù)據(jù)分頁(yè)由編碼若干位的亮-暗-圖案的矩陣組成，即，二維的二進(jìn)制陣列或者灰度值的陣列。這使得除了存儲(chǔ)密度增加以外，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)速率的增加。數(shù)據(jù)分頁(yè)通過(guò)空間光調(diào)制器(SLM)被印刻到物體光束上并且使用檢測(cè)器陣列進(jìn)行檢測(cè)。SLM的簡(jiǎn)單公開(kāi)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(kāi)了一禾中所謂的共線反傳(coimter—propagatingcollinear)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。物體光束和參考光束在相反的方向上傳播，并且在全息存儲(chǔ)媒體上重疊。為了生成反傳光束，參考光束透射通過(guò)全息存儲(chǔ)媒體并且剌射到反射型SLM，該反射型SLM通過(guò)剌射數(shù)據(jù)分頁(yè)到所透射的參考光束來(lái)生成物體光束。 圖1中描繪了反傳系統(tǒng)的示意性圖示。光源9被用來(lái)產(chǎn)生參考光束2。光源9可以同樣地產(chǎn)生物體光束，盡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(chǔ)媒體5內(nèi)重疊，該全息存儲(chǔ)媒體5被放置在兩個(gè)物鏡3和4之間的傅立葉平面中或者附近。全息存儲(chǔ)媒體5內(nèi)的參考光束2的光強(qiáng)分布通常具有類似高斯曲線的形狀，如圖2中所示。結(jié)果，物體光束1的高頻分量(其遠(yuǎn)離于焦點(diǎn)中心)干擾低光強(qiáng)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的中心并且在該中心處)干擾高光強(qiáng)的參考光束分量。這意味著在全息存儲(chǔ)處理期間全息圖被有效地低通過(guò)濾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種用于補(bǔ)償全息圖的低通過(guò)濾的解決方案。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)一種全息存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)該目的，所述全息存儲(chǔ)系統(tǒng)具有用于生成參考光束和/或物體光束的光源，其中用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域被放置在
全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，該全息存儲(chǔ)系統(tǒng)具有在共軛傅立葉
平面中布置的至少一個(gè)濾光片，用于改變參考光束和/或物體光束的光強(qiáng)分布(intensity
profile)，所述濾光片被適配來(lái)增強(qiáng)參考光束和/或物體光束的高頻分量。 通過(guò)增強(qiáng)高頻分量，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分頁(yè)具有改善的質(zhì)量，因?yàn)闄z索到數(shù)據(jù)分頁(yè)的
更清晰的圖像。更清晰的圖像促成更健壯的數(shù)據(jù)解調(diào)，因此促成更低的比特誤碼率。 優(yōu)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
的透射率低于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于
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(shí)現(xiàn)，并且使得本發(fā)
明的實(shí)現(xiàn)方式相當(dāng)便宜。 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，這一 目的通過(guò)一種全息存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該全息存儲(chǔ)系統(tǒng)具
有在共軛傅立葉平面中布置的用于生成參考光束和/或物體光束的光源，其中用于全息數(shù)據(jù)存
儲(chǔ)的區(qū)域被放置在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，其中，由光源發(fā)射的
參考光束和/或物體光束的光強(qiáng)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(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明來(lái)說(shuō)不需要額外的光學(xué)組件。 有利地，由光源發(fā)射的光束具有環(huán)狀(Dough皿t)形狀。"環(huán)狀形狀"此處是指光束
的橫截面顯示為較高光強(qiáng)的環(huán)狀圍繞著較低光強(qiáng)的中央?yún)^(qū)域。 結(jié)合在中心處具有降低的光強(qiáng)，在光束的邊緣處獲得突然降低的光強(qiáng)是相當(dāng)困難的。環(huán)狀形狀(即環(huán)形部分光強(qiáng)更高，而中心部分光強(qiáng)更低)是有用的且是更容易實(shí)現(xiàn)的期望光強(qiáng)分布的實(shí)現(xiàn)方式。 在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中需要一種用于獲取共軛傅立葉平面的4f系統(tǒng)。這種4f系統(tǒng)已存在于大多數(shù)全息存儲(chǔ)系統(tǒng)中。因此，添加所建議的濾光片是一種簡(jiǎn)單的用于改善存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分頁(yè)的質(zhì)量的方法。同時(shí)，有效地使用了全息材料(或者M(jìn)ft)，因?yàn)楸苊饬说皖l區(qū)域中的高調(diào)制。 —種用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方法，包括下列步驟-生成參考光束和/或物體光束；-增強(qiáng)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(lái)照射全息存儲(chǔ)媒體。 如先前已經(jīng)陳述的，通過(guò)增強(qiáng)高頻分量，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)分頁(yè)具有改善的質(zhì)量，因?yàn)闄z索到數(shù)據(jù)分頁(yè)的更清晰的圖像。更清晰的圖像促成更健壯的數(shù)據(jù)解調(diào)，因此促成更低的比特誤碼率。 有利地，通過(guò)使用如上所述的濾光片過(guò)濾參考光束和/或物體光束，或者通過(guò)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(qiáng)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(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式非常簡(jiǎn)單和便宜。


為了更好地理解，在下面的描述中將參考附圖來(lái)更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。將會(huì)理解，本發(fā)明不限于該示例性實(shí)施例并且特定的特征也可以被有利地組合和/或修改，而不背離 本發(fā)明的范疇。附圖中 圖1示意性描繪了已知的反傳全息存儲(chǔ)系統(tǒng)， 圖2示出了在圖1的系統(tǒng)中在全息存儲(chǔ)媒體的位置處的參考光束的光強(qiáng)分布，
圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)， 圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中在全息存儲(chǔ)媒體的位置處的參考光束的光強(qiáng) 分布， 圖5圖示了傳統(tǒng)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(qiáng)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(qiáng)分布，
圖9描繪了沒(méi)有變跡的模擬讀出數(shù)據(jù)分頁(yè)，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(shù)據(jù)分頁(yè)。
具體實(shí)施例方式
圖3中示出了根據(jù)本發(fā)明的簡(jiǎn)化全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。盡管所描繪的系統(tǒng)是反傳系統(tǒng)， 但是本發(fā)明不限于這種系統(tǒng)。本發(fā)明可應(yīng)用于發(fā)生低通過(guò)濾傅立葉分量的任何類型的全息 存儲(chǔ)系統(tǒng)。 圖示的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)大部分等同于圖1中所示的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。變跡濾鏡7被放 置在全息存儲(chǔ)媒體5的共軛傅立葉平面中。這使用兩個(gè)附加鏡頭6和8來(lái)實(shí)現(xiàn)，該兩個(gè)附 加鏡頭形成所謂的4f成像系統(tǒng)。 一直到線性縮放因子，全息存儲(chǔ)媒體5的位置處和變跡濾 鏡7的位置處的光強(qiáng)分布是相同的。變跡濾鏡7在中心處具有低透射率，在遠(yuǎn)離中心的位 置具有高透射率。該透射率函數(shù)改變了變跡濾鏡7的位置處的光強(qiáng)分布，因此也改變了全 息存儲(chǔ)媒體5的位置處的光強(qiáng)分布。圖4中示出了得到的有利的參考光束2的光強(qiáng)分布。 在這個(gè)示例中，高頻分量的光強(qiáng)分布部分得到改善。 下面，將展示論證所提出的本發(fā)明的效果的模擬結(jié)果。在這個(gè)模擬中，變跡傅立葉 濾鏡被應(yīng)用于參考光束2和物體光束1。 圖5圖示了傳統(tǒng)的傅立葉濾鏡的透射率分布。x軸表示Nyquist-頻率的維數(shù)中的 半徑。y軸表示透射率。在這個(gè)示例中，濾鏡的截止頻率是47= 1.5。如可以看出的，在低 于截止頻率的整個(gè)頻率范圍上，透射率是常數(shù)。 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(gè)頻率范圍上，透射率不是恒定不變的。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(chǎn)生的傅立葉平面中的參考光束2的光強(qiáng)分布如 圖7所示。線1描繪了沒(méi)有變跡的(即，使用傳統(tǒng)的傅立葉濾鏡)得到的光強(qiáng)分布，而線2 描繪了使用變跡傅立葉濾鏡得到的光強(qiáng)分布。兩種光強(qiáng)分布被規(guī)格化，因此每條光束中的 總功率是相同的。繪制出的曲線是平均光強(qiáng)對(duì)在Nyquist-頻率的維數(shù)中的徑向位置。"平 均光強(qiáng)"是指該光強(qiáng)被局部地平均以便避免被圖中的斑點(diǎn)噪聲進(jìn)行強(qiáng)烈調(diào)制。
由圖5和圖6的傅立葉濾鏡分布產(chǎn)生的傅立葉平面中的物體光束的光強(qiáng)分布如圖 8所示。如圖7中，線1描繪了沒(méi)有變跡的得到的光強(qiáng)分布，而線2描繪了使用變跡傅立葉 濾鏡7得到的光強(qiáng)分布。繪制出的曲線是平均光強(qiáng)對(duì)在Nyquist-頻率的維數(shù)中的徑向位 置。如可以看出的，與傳統(tǒng)的濾鏡相比，通過(guò)變跡傅立葉濾鏡增強(qiáng)了更高的空間頻率。
圖9描繪了沒(méi)有變跡(即，使用傳統(tǒng)傅立葉濾鏡)的模擬的讀出數(shù)據(jù)分頁(yè)。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(shù)據(jù) 分頁(yè)。使用變跡傅立葉濾鏡的圖像更清晰，因?yàn)樵鰪?qiáng)了高頻。更清晰的圖像可以使用更低 的比特誤碼率來(lái)解碼。
權(quán)利要求
一種全息存儲(chǔ)系統(tǒng)，其具有用于生成參考光束(2)和/或物體光束(1)的光源，其中用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域被放置在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的傅立葉平面中或者接近該傅立葉平面，該全息存儲(chǔ)系統(tǒng)具有在共軛傅立葉平面中布置的至少一個(gè)濾光片(7)，用于改變參考光束(2)和/或物體光束(1)的光強(qiáng)分布，其特征在于，濾光片(7)具有被適配來(lái)增強(qiáng)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(jù)權(quán)利要求l的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)，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于在濾光片(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于在濾光片的邊緣處的反射率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)，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(chǔ)系統(tǒng)，其具有在共軛傅立葉平面上布置的用于生成參考光束(2)和/ 或物體光束(1)的光源，其中用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的區(qū)域被放置在全息存儲(chǔ)系統(tǒng)的傅立葉平 面中或者接近該傅立葉平面，其特征在于，由光源(9)發(fā)射的參考光束(2)和/或物體光束 (1)的光強(qiáng)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(jù)權(quán)利要求4的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中由光源(9)發(fā)射的參考光束(2)和/或物體 光束(1)具有環(huán)狀形狀。
6. —種用于全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(qiáng)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(lái)照射全息存儲(chǔ)媒體(5)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述增強(qiáng)參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分 量的步驟是通過(guò)使用具有變跡透射率或反射率分布的濾光片(7)過(guò)濾參考光束(2)和/或 物體光束(1)而執(zhí)行的。
8. 根據(jù)權(quán)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于在濾光片(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于在濾光片的邊緣處的反射率。
9 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述增強(qiáng)參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻 分量的步驟是通過(guò)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(zhí)行的，其中由光源(9)發(fā)射的參考光束(2)和/或物體光束(1)的光強(qiáng)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(jù)權(quán)利要求10的方法，其中由光源(9)發(fā)射的參考光束(2)和/或物體光束(1) 具有環(huán)狀形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有改善的數(shù)據(jù)分頁(yè)質(zhì)量的全息存儲(chǔ)系統(tǒng)。該全息存儲(chǔ)系統(tǒng)包括特殊濾光片(7)或特殊光源(9)。根據(jù)發(fā)明，參考光束(2)和/或物體光束(1)的高頻分量被增強(qiáng)。這是通過(guò)在傅立葉平面中布置的濾光片(7)來(lái)實(shí)現(xiàn)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于生成參考光束(2)和/或物體光束(1)的合適的光源(9)。由光源(9)發(fā)射的光束在邊緣處比在中心處具有更大的光強(qiáng)。
文檔編號(hào)G11B7/135GK101727931SQ20091017404
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者喬基姆·尼特爾, 弗蘭克·普齊戈達(dá) 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司