專利名稱：多波長(zhǎng)全息系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及全息裝置，并且更具體地涉及多波長(zhǎng)全息方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般，全息存儲(chǔ)是采用全息圖的形式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，這些全息圖是通過在光敏存儲(chǔ)介質(zhì)中兩束光相交形成的三維干涉圖樣的圖像。已經(jīng)尋求基于頁(yè)面的全息技術(shù)和逐位全息技術(shù)兩者。在常規(guī)的體積全息存儲(chǔ)或基于頁(yè)面的全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，包含數(shù)字編碼數(shù)據(jù)的信號(hào)束疊加在存儲(chǔ)介質(zhì)的體積內(nèi)的參考束上。這導(dǎo)致材料改性，例如化學(xué)反應(yīng)，由此改變或調(diào)制該體積內(nèi)的介質(zhì)的折射指數(shù)。該調(diào)制起到記錄來自信號(hào)的強(qiáng)度和相位信息兩者的作用。每個(gè)比特因此一般存儲(chǔ)為干涉圖樣的一部分。隨后可以通過將存儲(chǔ)介質(zhì)單獨(dú)暴露于參考束而檢索全息圖，該參考束與存儲(chǔ)的全息數(shù)據(jù)相互作用以產(chǎn)生與用于存儲(chǔ)全息圖像的初始信號(hào)束成比例的重構(gòu)信號(hào)束。 在逐位全息術(shù)或微全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中，每個(gè)比特寫為微全息圖或布拉格反射光柵，其典型地由兩個(gè)反向傳播聚焦記錄束產(chǎn)生。該數(shù)據(jù)然后通過使用讀取束反射離開微全息圖來重構(gòu)記錄束而檢索。因此，微全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)比逐頁(yè)面全息存儲(chǔ)與當(dāng)前技術(shù)更相似。然而，與可在DVD和藍(lán)光盤格式中通過復(fù)雜的逐層生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)的兩層或四層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)相對(duì)比，全息盤可具有多層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其由光束在另外均質(zhì)記錄介質(zhì)中形成，從而提供可采用兆兆字節(jié)(TB)測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量。從而，在逐位全息存儲(chǔ)中，存儲(chǔ)介質(zhì)的高容量通過用代表數(shù)據(jù)通道的一和零的微全息圖(布拉格反射器)的層填充介質(zhì)體積而實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樽x出激光束必須穿過其尋址的那個(gè)層的上方和下方的層，全息盤中層的數(shù)量由層間間距限定，該層間間距受信號(hào)串?dāng)_限制。層在一起越緊密，將由檢測(cè)器收集的從相鄰層反射的非期望信號(hào)越多。例如角度復(fù)用或波長(zhǎng)復(fù)用等復(fù)用技術(shù)利用將多個(gè)全息圖記錄進(jìn)入盤中的相同的物體體積中。這可以促使増加存儲(chǔ)容量并且潛在地提高數(shù)據(jù)傳輸率，然而，該方法給材料性能施加額外負(fù)擔(dān)能實(shí)現(xiàn)的折射指數(shù)變化必須更高以支持具有比得上的衍射效率的重疊全息圖。為了滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)的需求并且確保多代技術(shù)線路，需要有用于增加微全息介質(zhì)的容量的全息系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于記錄并且讀取信息的全息系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于提供激光束的至少ー個(gè)激光器。該系統(tǒng)還包括子系統(tǒng)，其配置為用于所述全息系統(tǒng)的多波長(zhǎng)操作并且在全息介質(zhì)的大致上不重疊的體積中以不同波長(zhǎng)記錄微全息圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供光全息介質(zhì)。全息記錄介質(zhì)包括多個(gè)記錄層。這些記錄層進(jìn)一歩包括采用交錯(cuò)方式在該光全息介質(zhì)中用多個(gè)波長(zhǎng)記錄的多個(gè)微全息圖。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于處理信息的全息系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于提供激光束的至少ー個(gè)激光器。該系統(tǒng)進(jìn)ー步包括子系統(tǒng)，其配置為用于多波長(zhǎng)操作以用于從預(yù)格式化的全息介質(zhì)檢索數(shù)據(jù)并且通過修改該預(yù)格式化的全息介質(zhì)的微全息圖來記錄。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供用于在全息介質(zhì)中處理信息的方法。該方法包括引導(dǎo)具有多個(gè)波長(zhǎng)的多個(gè)激光束。該方法還包括提供子系統(tǒng)，其配置成在波長(zhǎng)之間切換并且調(diào)制該ー個(gè)或多個(gè)激光束。最后，該方法進(jìn)ー步包括在全息介質(zhì)中以不同的波長(zhǎng)記錄相鄰微全息圖。


當(dāng)下列詳細(xì)說明參照附圖(其中類似的符號(hào)在整個(gè)附圖中代表類似的部件)閱讀時(shí)，本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢(shì)將變得更好理解，其中圖I圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于處理多層光全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的信息的系統(tǒng)。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的處理信息用于增加全息介質(zhì)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量的·方法的流程圖。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的平面波全息圖的歸一化反射率vs.讀出束波長(zhǎng)的標(biāo)繪圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的描繪在各種數(shù)值孔徑(NA)對(duì)于微全息圖所計(jì)算的波長(zhǎng)失諧曲線的表示的另ー個(gè)非限制性示例。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)于微全息圖的作為數(shù)值孔徑(NA)的函數(shù)的失諧曲線的半高全寬。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)于在NA = O. 16靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中記錄的全息圖的波長(zhǎng)失諧曲線的非限制性示例。圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的共焦反射率讀出vs.讀出束的深度位移的標(biāo)繪圖。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的從在不同波長(zhǎng)進(jìn)行的微全息圖記錄得到的測(cè)量的靈敏度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的非限制性示例。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的使用不同的檢測(cè)器用不同波長(zhǎng)同時(shí)讀出相鄰層的設(shè)置。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的同時(shí)檢測(cè)相鄰的多波長(zhǎng)層的另ー個(gè)設(shè)置。圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在單層中的多波長(zhǎng)記錄的設(shè)置。
具體實(shí)施例方式如在下文詳細(xì)論述的，本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)用于增加存儲(chǔ)介質(zhì)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的多波長(zhǎng)全息方法和系統(tǒng)。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“指數(shù)剖面光柵(index profile grating)”或“光柵”指位于全息存儲(chǔ)介質(zhì)或盤中的微全息圖。當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件吋，冠詞“一”、“該”和“所述”意在表示存在這些元件中的ー個(gè)或多個(gè)。術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”和“具有”意為包括的并且表示除了列出的元件可存在另外的元件。此外，術(shù)語(yǔ)“處理”可指數(shù)據(jù)從全息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的讀取或記錄或重寫或檢索。操作參數(shù)的任何示例不排除公開的實(shí)施例的其他參數(shù)。圖I圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于處理光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的信息的系統(tǒng)10。如示出的，該光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的體積包括多個(gè)層14。這些多個(gè)層14包括設(shè)置在圍繞該光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的中心盤旋的多個(gè)數(shù)據(jù)軌道中的微全息符號(hào)。在非限制性示例中，該光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)12包括塑料基底，其具有在多個(gè)垂直堆疊橫向延伸的層中沿多個(gè)數(shù)據(jù)軌道設(shè)置的多個(gè)體積；和多個(gè)微全息圖，其每個(gè)包含在這些體積中的對(duì)應(yīng)ー個(gè)體積中。微全息圖在這些體積的每個(gè)中的存在或不存在指示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)部分。如示出的，光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的層16中的ー個(gè)包括內(nèi)軌道18和外軌道20，其中進(jìn)ー步在內(nèi)軌道18和外軌道20之間中包括多個(gè)軌道(未示出)。系統(tǒng)10進(jìn)ー步包括與拾取頭裝置22通信用于提供激光束到光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12上用于記錄并且檢索信息的激光器。在一個(gè)實(shí)施例中，該激光器是藍(lán)紫光波長(zhǎng)激光器。在另ー個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)10可包括具有用于以更高速率處理信息的光學(xué)透鏡的ー個(gè)或多個(gè)拾取頭裝置22。該ー個(gè)或多個(gè)拾取頭裝置22配置為通過ー個(gè)或多個(gè)光路記錄或讀取來自光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的信息。為了在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12中實(shí)現(xiàn)高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度，系統(tǒng)10包括子系統(tǒng)24，其配置為用于多波長(zhǎng)操作，由此在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12中以不同波長(zhǎng)記錄相鄰微全息圖。該子系統(tǒng)24包括一系列用于將激光束投射到光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12上的光學(xué)元件(沒有示出)。反射束由ー個(gè)或多個(gè)光學(xué)檢測(cè)器(未示出)從光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12拾取。在一個(gè)實(shí)施例 中，該ー個(gè)或多個(gè)檢測(cè)器包括用于同時(shí)讀取光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的多個(gè)層的同相和正交相(I/Q)檢測(cè)器。在另ー個(gè)實(shí)施例中，拾取頭裝置22可包括任何數(shù)量的不同元件，其設(shè)計(jì)成產(chǎn)生激發(fā)束、將這些束聚焦在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12上以及檢測(cè)從光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12返回的反射束。通過到光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備封裝件28的耦合26控制拾取頭裝置22。該光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備封裝件28可包括例如用于ー個(gè)或多個(gè)激光系統(tǒng)的電カ供應(yīng)、檢測(cè)來自檢測(cè)器的電子信號(hào)的檢測(cè)電子設(shè)備、將該檢測(cè)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等単元，以及例如預(yù)測(cè)檢測(cè)器信號(hào)何時(shí)實(shí)際寄存存儲(chǔ)在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12上的比特值的比特預(yù)測(cè)器等其他単元。拾取頭裝置22在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12之上的位點(diǎn)由聚焦和跟蹤伺服30控制，聚焦和跟蹤伺服30具有配置成在關(guān)于光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的軸向和徑向方向上移動(dòng)拾取頭裝置22的機(jī)械致動(dòng)器32。光學(xué)驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備封裝件28和該跟蹤伺服30由處理器34控制。該處理器34響應(yīng)于由拾取頭22檢測(cè)的數(shù)據(jù)并且能夠發(fā)送位點(diǎn)信號(hào)和協(xié)調(diào)ー個(gè)或多個(gè)拾取頭22的移動(dòng)。在根據(jù)本技術(shù)的ー些實(shí)施例中，該處理器34可能夠基于可由拾取頭裝置22接收并且反饋給該處理器34的取樣信息確定拾取頭裝置22的位置。子系統(tǒng)24使用多波長(zhǎng)法以采用交錯(cuò)方式在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12中使用多波長(zhǎng)來記錄或檢索微全息圖。更具體地，子系統(tǒng)24在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的相鄰層中使用多個(gè)不同的波長(zhǎng)來記錄或檢索微全息圖。在另ー個(gè)實(shí)施例中，子系統(tǒng)24在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的相鄰軌道中使用多個(gè)不同的波長(zhǎng)來記錄或檢索微全息圖。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，子系統(tǒng)24配置為在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的任何層中的單軌道中用多個(gè)不同的波長(zhǎng)記錄或讀取相鄰微全息圖。此外，處理器34還控制馬達(dá)控制器36，其提供電カ給主軸馬達(dá)38。該主軸馬達(dá)38耦合于控制光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)12的轉(zhuǎn)速的主軸40。應(yīng)該注意本發(fā)明的實(shí)施例不限于用于執(zhí)行本發(fā)明的處理任務(wù)的任何特定的處理器。術(shù)語(yǔ)“處理器”(當(dāng)該術(shù)語(yǔ)在本文中使用吋)意在指示任何能夠執(zhí)行對(duì)于執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)必需的計(jì)算或運(yùn)算的機(jī)器。術(shù)語(yǔ)“處理器”意在指示任何能夠接收結(jié)構(gòu)化輸入并且能夠根據(jù)規(guī)定的規(guī)則處理該輸入來產(chǎn)生輸出的機(jī)器。還應(yīng)該注意該處理器可配備有用于執(zhí)行本發(fā)明的任務(wù)的硬件和軟件的組合，如將由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員理解的。應(yīng)該理解逐位全息記錄和檢索系統(tǒng)可以在單集成系統(tǒng)中使用或単獨(dú)使用，這是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，提供用于處理信息的全息系統(tǒng)。這樣的全息系統(tǒng)(采用非限制性方式)可包括由用戶使用的全息盤播放器/記錄器。該系統(tǒng)包括用于提供激光束的至少一個(gè)激光器。該系統(tǒng)進(jìn)ー步包括子系統(tǒng)，其配置為用于多波長(zhǎng)操作以用于從預(yù)格式化的全息介質(zhì)檢索數(shù)據(jù)并且通過修改該預(yù)格式化的全息介質(zhì)的微全息圖來記錄。該子系統(tǒng)配置成使用單波長(zhǎng)高功率激光源來記錄數(shù)據(jù)。此外，該子系統(tǒng)使用具有波長(zhǎng)可調(diào)諧波長(zhǎng)功能性的ー個(gè)或多個(gè)低功率激光源來檢索數(shù)據(jù)。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的處理信息用于提高全息介質(zhì)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量的方法50的流程圖。在步驟52，該方法包括引導(dǎo)具有多個(gè)波長(zhǎng)的ー個(gè)或多個(gè)激光束。該方法還包括在步驟54提供子系統(tǒng)，其配置成在這些激光束的不同波長(zhǎng)之間切換并且調(diào)制這些激光束。此外，在步驟56，該方法包括在全息介質(zhì)中以不同波長(zhǎng)記錄相鄰微全息圖。該方法包括用第一波長(zhǎng)記錄具有微全息圖的第一組層以及使用第二波長(zhǎng)采用交錯(cuò)方式記錄具有 微全息圖的第二組層。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括在預(yù)格式化的全息介質(zhì)中使用單波長(zhǎng)高功率激光源的單面記錄。該全息介質(zhì)可以是預(yù)格式化的全息介質(zhì)或預(yù)記錄的全息介質(zhì)。在另ー個(gè)實(shí)施例中，處理信息的方法還包括使用具有多波長(zhǎng)功能性的低功率激光源讀取并且跟蹤來自預(yù)格式化的全息介質(zhì)的數(shù)據(jù)。而且，該方法包括使用對(duì)應(yīng)于在記錄期間使用的波長(zhǎng)的多個(gè)讀出激光束跟蹤并且傳輸來自全息介質(zhì)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中，使用雙波長(zhǎng)檢測(cè)器來實(shí)施跟蹤和傳輸來自全息介質(zhì)的多個(gè)層的信息。從而，本發(fā)明通過利用對(duì)于讀出束vs.記錄束的波長(zhǎng)的微全息圖反射率的選擇性而有利地提供全息介質(zhì)容量的増加。圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的平面波全息圖的歸一化反射率(衍射效率)vs.讀出束的波長(zhǎng)的標(biāo)繪圖70的非限制性示例。由72代表的X軸描繪了以納米(単位)計(jì)的讀出波長(zhǎng)。由74代表的Y軸描繪了歸ー化反射率。要理解指數(shù)剖面光柵(全息圖)的反射率由波耦合理論支配，該理論描述了作為光柵參數(shù)、激光束波長(zhǎng)和全息系統(tǒng)的讀出幾何結(jié)構(gòu)的函數(shù)的衍射效率(反射信號(hào)強(qiáng)度)。微全息圖是周期性的3維結(jié)構(gòu)，因此全息圖的反射率對(duì)讀出激光束的波長(zhǎng)有高的選擇性。在全息系統(tǒng)的反向傳播幾何結(jié)構(gòu)(其中微全息圖采用逐位法記錄)中，微全息圖反射器的指數(shù)剖面遵循由聚焦到全息介質(zhì)的相同位點(diǎn)中的兩個(gè)反向傳播相干記錄激光束形成的干涉條紋圖。當(dāng)在全息系統(tǒng)的反向傳播幾何結(jié)構(gòu)中讀出這樣的光柵時(shí)，該光柵的衍射效率或反射率是最高的，這時(shí)用于讀出的激光束具有與用于記錄的那個(gè)相同的波長(zhǎng)。另ー方面，該光柵的反射率隨著讀出波長(zhǎng)激光束偏離記錄波長(zhǎng)激光束而迅速跌落。如在圖3的標(biāo)繪圖70中示出的，曲線76、77、78描繪了對(duì)于在405nm波長(zhǎng)記錄的微全息圖的各種波長(zhǎng)的歸一化反射率。曲線76、77、78的姆個(gè)不出在405nm波長(zhǎng)記錄的微全息圖的不同厚度(在框79中示出，以微米為單位)的反射率。標(biāo)繪圖70清楚地示出反射率隨著讀出波長(zhǎng)偏離405nm的記錄波長(zhǎng)而迅速下降。要注意，全息介質(zhì)中相鄰數(shù)據(jù)層或軌道之間的距離限定該介質(zhì)的最終數(shù)據(jù)容量。該數(shù)據(jù)容量受到由不同層或軌道產(chǎn)生的信號(hào)(反射)之間的串?dāng)_的限制。當(dāng)這些層或軌道過于緊密間隔時(shí)，聚焦在正被讀取的層或軌道上的讀出束從相鄰層或軌道部分反射，并且這些二次反射束部分到達(dá)檢測(cè)器并且干擾來自主讀取層或軌道的信號(hào)，由此增加誤碼率。當(dāng)使用與主層或軌道稍微不同的波長(zhǎng)記錄相鄰層或軌道時(shí)，在讀出主層或軌道時(shí)發(fā)生的從相鄰層或軌道的反射由于在對(duì)于相鄰層或軌道的讀出和記錄光之間存在的波長(zhǎng)失配而受到抑制。這降低了層間串?dāng)_并且允許層或軌道更緊密的定位來増加全息介質(zhì)的可用數(shù)據(jù)容量。圖4示出對(duì)于平面波全息圖的歸一化反射率vs.讀出束波長(zhǎng)的表示80的另ー個(gè)非限制性示例。該表示80描繪了對(duì)在波長(zhǎng)(405nm)記錄的微全息圖的計(jì)算的對(duì)應(yīng)于在框84中示出的各種數(shù)值孔徑的波長(zhǎng)失諧曲線82。由85代表的X軸描繪了以納米(単位)計(jì)的讀出波長(zhǎng)。由86代表的Y軸描繪了歸ー化反射率。該表示80進(jìn)ー步說明由微全息圖的波長(zhǎng)選擇性(布拉格選擇性)的概念以及它對(duì)全息圖尺寸的依賴。當(dāng)讀出波長(zhǎng)與用于記錄全息圖的波長(zhǎng)精確地匹配時(shí)，來自由聚焦在全息圖的中心處的單個(gè)讀出束照射的單個(gè)微全息圖的反射率信號(hào)是最大的。這因?yàn)槿D條紋被間隔開以導(dǎo)致從不同的條紋反射的束之間的相長(zhǎng)干涉而發(fā)生，從而產(chǎn)生最強(qiáng)反射信號(hào)。然而，對(duì)于不同的讀出波長(zhǎng)，條紋間隔是不匹配的使得從不同全息圖條紋反射的波彼此部分抵消并且反射信號(hào)強(qiáng)度減小。該布拉格選擇性取決于光柵或全息圖的厚度，其可以與光柵或全息圖中的折射指數(shù)條紋的數(shù)量有夫。 在微全息圖幾何結(jié)構(gòu)中，這與用于記錄并且讀出全息圖的光學(xué)器件的數(shù)值孔徑(NA)有夫。如在圖4中示出的，對(duì)于在光學(xué)系統(tǒng)的若干不同NA記錄的微全息圖計(jì)算失諧曲線82。更高的NA引起更短的微全息圖(具有更少的反射條紋)，其導(dǎo)致更寬的失諧曲線。圖5示出表示90，其描繪了對(duì)于微全息圖的作為數(shù)值孔徑(NA)的函數(shù)的失諧曲線(在圖4中示出為82)的半高全寬。圖6示出描繪了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在靜態(tài)測(cè)試系統(tǒng)中記錄的全息圖的波長(zhǎng)失諧曲線102、104的表示100的非限制性示例。該表示100示出對(duì)在405nm波長(zhǎng)記錄并且對(duì)應(yīng)于數(shù)值孔徑O. 16的微全息圖計(jì)算的波長(zhǎng)失諧曲線102。該表示100還示出在NA =
O.16系統(tǒng)中獲得的對(duì)于在405nm波長(zhǎng)記錄的微全息圖的實(shí)驗(yàn)失諧曲線104。高的NA對(duì)于實(shí)現(xiàn)小的微全息圖大小和存儲(chǔ)介質(zhì)的高容量是必須的。更高的NA光學(xué)器件允許形成更小的微全息圖，其可以在橫向和在深度兩方面更緊密地放置，從而導(dǎo)致更高的數(shù)據(jù)密度。非限制性示例包括在NA = O. 85操作的系統(tǒng)，其可允許通過積累大約40或50層的微全息圖在CD大小的盤介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)大約I兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。在該情況下，容量可仍受到最小層間間距限制，該最小層間間距由反射的信號(hào)層間串?dāng)_指示。然而，對(duì)于高NA系統(tǒng)的波長(zhǎng)失諧曲線比低NA系統(tǒng)中的要寬很多，如在圖6中圖示的，因此操作波長(zhǎng)應(yīng)該選擇為彼此適當(dāng)隔開。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)于共焦反射率讀出(檢測(cè)信號(hào))vs.讀出束的深度位移的標(biāo)繪圖150。讀出束由表示152描繪，該表示152進(jìn)ー步示出位于離讀出束焦斑距離“z”的微全息圖154。如示出的,微全息圖的大小是Zzci,其中Zci是讀出束的Rayleign參數(shù)。從而，標(biāo)繪圖150示出如由共焦檢測(cè)器看到的全息圖的典型的歸ー化反射率(檢測(cè)信號(hào))(Y軸)vs.讀出束焦斑從全息圖的中心的軸向偏移(X軸中的z/Z(l)。在Z/Z(l = 20，曲線156示出峰值大約O. 3%的反射率。此外，如果用與記錄束不同的波長(zhǎng)的束進(jìn)行讀出(例如，在圖4中的435nmvs. 405nm記錄)，峰值處的反射率減少至大約1/5 (在NA = O. 85)。如果讀出束偏移數(shù)據(jù)層，反射率甚至進(jìn)一歩下降，其遵循圖7中的曲線158。因此，在相鄰層之間更替記錄波長(zhǎng)允許層間隔的顯著減小，同時(shí)保持相同水平的層間串?dāng)_(虛線箭頭160)。備選地，可以降低層間串?dāng)_同時(shí)保持層間間距(虛線箭頭162)，這導(dǎo)致更低的比特誤碼率(BER)并且允許更少的編碼開銷以及更高的介質(zhì)有效容量。在一個(gè)實(shí)施例中，具有多個(gè)波長(zhǎng)(如上文描述的)的預(yù)記錄介質(zhì)以公共波長(zhǎng)在層的不同子集攜帯內(nèi)容的不同部分。非限制性示例包括全息記錄介質(zhì)，其具有攜帶以第一波長(zhǎng)記錄的基本內(nèi)容(例如電影)的ー個(gè)或多個(gè)層并且具有剩余層，該剩余層帶有由全息系統(tǒng)基于多波長(zhǎng)功能性記錄或讀出的擴(kuò)展內(nèi)容。擴(kuò)展內(nèi)容可存儲(chǔ)在衛(wèi)星波長(zhǎng)層(例如額外場(chǎng)景、3D內(nèi)容、交替視角)上。在非限制性示例中，在簡(jiǎn)單的單波長(zhǎng)層播放器裝置上讀取基本內(nèi)容并且由具有多波長(zhǎng)功能性的裝置訪問擴(kuò)展內(nèi)容。該方法向在較低容量使用的早代裝置提供向后兼容性，并且通過增加硬件復(fù)雜性提供了通向具有每介質(zhì)容量的顯著代増加的多代介質(zhì)的路徑。在另ー個(gè)實(shí)施例中，在相同的層內(nèi)進(jìn)行多波長(zhǎng)記錄，例如以不同的波長(zhǎng)記錄交錯(cuò)的相鄰軌道。這可以改進(jìn)軌道間串?dāng)_并且導(dǎo)致更好的BER和更高的有效容量。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，光全息記錄介質(zhì)包括預(yù)格式化的全息介質(zhì)，其用于在用戶端利用單波長(zhǎng)高功率激光源的全息裝置的單面記錄。該全息裝置使用具有多個(gè)波長(zhǎng)功能性的低功率激光源來檢索或跟蹤數(shù)據(jù)。此外，要注意，在本發(fā)明中，用于多波長(zhǎng)記錄的全息介質(zhì)包括呈現(xiàn)在具有不同波長(zhǎng)的激光束的變化強(qiáng)度的比得上的靈敏度的材料。在非限制性示例中，用于多波長(zhǎng)記錄的全息介質(zhì)的ー個(gè)這樣的材料包括聚こ烯肉桂酸酯(Polyvinylcinnamate) (PVCm)和雙(I-乙炔基-4-(苯基こ炔基)苯)ニ(三苯基膦)鈀(II) (Pd-PE2)的組合物。Pd-PE2的有機(jī)式由以下給出
權(quán)利要求
1.一種用于記錄并且檢索信息的全息系統(tǒng)，其包括 至少一個(gè)激光器，用于提供激光束；以及 子系統(tǒng)，其配置為用于所述全息系統(tǒng)的多波長(zhǎng)操作并且在全息介質(zhì)的大致上不重疊的體積中以不同的波長(zhǎng)記錄微全息圖。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述激光器是波長(zhǎng)可調(diào)諧藍(lán)紫激光器。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制器；多個(gè)激光源；多個(gè)光學(xué)元件和多個(gè)用于記錄或讀出的檢測(cè)器。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)檢測(cè)器包括同相和正交相(I/Q)檢測(cè)器，用于讀取所述全息介質(zhì)的多個(gè)層。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述全息介質(zhì)中采用交錯(cuò)方式以多個(gè)波長(zhǎng)記錄微全息圖。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述全息介質(zhì)的相鄰層中用多個(gè)不同的波長(zhǎng)記錄微全息圖。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述全息介質(zhì)的層中的相鄰軌道中用多個(gè)不同的波長(zhǎng)記錄微全息圖。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述全息介質(zhì)的任何層的單軌道中用多個(gè)不同的波長(zhǎng)記錄相鄰的微全息圖。
9.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括具有光學(xué)元件的一個(gè)或多個(gè)拾取頭裝置，用于從所述全息介質(zhì)讀取和記錄信息。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)拾取頭裝置包括激光器，用于將具有多個(gè)波長(zhǎng)的一個(gè)或多個(gè)激光束引導(dǎo)通過一個(gè)或多個(gè)光路。
11.一種光全息介質(zhì)，包括 多個(gè)記錄層；以及 在所述光全息介質(zhì)中采用交錯(cuò)方式用多個(gè)波長(zhǎng)記錄的多個(gè)微全息圖。
12.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中所述多個(gè)記錄層包括一個(gè)或多個(gè)記錄層，其具有以第一波長(zhǎng)記錄的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且剩余層包括用多個(gè)不同的波長(zhǎng)記錄的擴(kuò)展內(nèi)容，其中所述全息記錄介質(zhì)由基于多波長(zhǎng)功能性的全息系統(tǒng)讀取。
13.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中所述記錄層的每個(gè)包括具有多符號(hào)字母設(shè)置用于最小化串?dāng)_的多波長(zhǎng)微全息圖。
14.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中所述記錄層的每個(gè)包括用于最小化軌道間串?dāng)_的多波長(zhǎng)軌道。
15.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中以不同于相鄰的記錄層的波長(zhǎng)記錄所述記錄層中的至少一個(gè)用于最小化層間串?dāng)_。
16.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中所述記錄層的一個(gè)或多個(gè)單軌道包括多波長(zhǎng)相鄰微全息圖。
17.如權(quán)利要求11所述的光全息介質(zhì)，其中所述光全息介質(zhì)響應(yīng)于在大約350nm至大約450nm之間范圍的記錄波長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求17所述的光全息介質(zhì)，其中用于所述光全息介質(zhì)的材料組合物包括聚乙烯肉桂酸酯(PVCm)和雙(I-乙炔基-4-(苯基乙炔基)苯)二(三苯基膦)鈀(II)(Pd-PE2)。
19.一種用于處理信息的全息系統(tǒng),包括 至少一個(gè)激光器，用于提供激光束； 子系統(tǒng)，其配置為用于多波長(zhǎng)操作以用于從預(yù)格式化的全息介質(zhì)檢索數(shù)據(jù)并且通過修改所述預(yù)格式化的全息介質(zhì)的微全息圖來記錄。
20.如權(quán)利要求19所述的全息系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)配置為使用單波長(zhǎng)高功率激光源來記錄數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求19所述的全息系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)使用具有多個(gè)波長(zhǎng)功能性的一個(gè)或多個(gè)低功率激光源來檢索數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求19所述的全息系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述預(yù)格式化的 全息介質(zhì)中的相鄰層中用多個(gè)波長(zhǎng)讀取微全息圖。
23.如權(quán)利要求19所述的全息系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述預(yù)格式化的全息介質(zhì)中的相鄰軌道中用多個(gè)波長(zhǎng)讀取微全息圖。
24.如權(quán)利要求19所述的全息系統(tǒng)，其中所述子系統(tǒng)進(jìn)一步配置為在所述預(yù)格式化的全息介質(zhì)中的單軌道中用多個(gè)波長(zhǎng)讀取相鄰微全息圖。
25.—種用于在全息介質(zhì)中處理信息的方法,所述方法包括 引導(dǎo)具有多個(gè)波長(zhǎng)的一個(gè)或多個(gè)激光束； 提供子系統(tǒng)，其配置成在波長(zhǎng)之間切換并且調(diào)制所述一個(gè)或多個(gè)激光束；以及 在所述全息介質(zhì)中以不同的波長(zhǎng)記錄相鄰微全息圖。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括使用對(duì)應(yīng)于在記錄期間使用的波長(zhǎng)的讀出激光束中的一個(gè)或多個(gè)來跟蹤并且傳輸來自所述全息介質(zhì)的信息。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括用第一波長(zhǎng)記錄具有微全息圖的第一組層以及使用第二波長(zhǎng)采用交錯(cuò)方式記錄具有微全息圖的第二組層。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括使用雙波長(zhǎng)檢測(cè)器處理所述全息介質(zhì)的多個(gè)層的信息。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步包括在預(yù)格式化的全息介質(zhì)中使用單波長(zhǎng)高功率激光源的單面記錄，以用于修改現(xiàn)有的全息圖，以及使用具有多波長(zhǎng)功能性的低功率激光源讀取來自所述預(yù)格式化的全息介質(zhì)的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及多波長(zhǎng)全息系統(tǒng)和方法。提供用于記錄并且讀取信息的全息系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于提供激光束的至少一個(gè)激光器。該系統(tǒng)還包括子系統(tǒng)，其配置為用于所述全息系統(tǒng)的多波長(zhǎng)操作并且在全息介質(zhì)的大致上不重疊的體積中以不同的波長(zhǎng)記錄微全息圖。
文檔編號(hào)G11B7/0065GK102737658SQ20121010779
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者A·納塔拉簡(jiǎn), E·M·金, J·A·F·羅斯, P·J·麥克羅斯基, V·P·奧斯特羅弗霍夫, 陳國(guó)邦 申請(qǐng)人:通用電氣公司