專利名稱：聯(lián)動型全息存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于信息存儲裝置，具體地說，涉及一種聯(lián)動型全息存儲器的技術方案。
體全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲技術是根據(jù)全息學原理在光致變材料的三維空間實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)存取的技術。理論上，用體全息存儲技術可使1cm3大小的存儲材料獲得相當于目前幾十個硬盤的存儲容量，其頁面式存取的并行特性可將讀出時間縮短到10ns，而且全息存儲還可獲得很高的信息冗余度并支持關聯(lián)存取，因此全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲器具有產(chǎn)業(yè)化前景。
用全息技術存入、讀出數(shù)據(jù)是以頁面為單位進行的。存入時，首先要將待存數(shù)據(jù)轉換為二進制(或灰度級)圖像并送空間光調(diào)制器顯示。激光光源發(fā)出的光經(jīng)分束器后形成兩束相干光，其中一束稱物光、另一束稱參考光。物光照射到空間光調(diào)制器上，使其載有上述二值圖像的編碼信息，物光和參考光相交后生成的干涉條紋使位于相交處的光致變材料(存儲體)曝光，于是在光致變材料上就會留下干涉條紋的印記，幾年甚至幾十年也不消退。讀出時，用與原來相同角度的參考光照射存儲體，就會自動生成原來載有編碼信息的物光，而物光的方向也與原來的一致。在適當位置放置CCD攝像機，經(jīng)對輸出進行解碼，就會重建原來輸入的整頁數(shù)據(jù)。改變物光或參考光相對于存儲體的入射角(稱角度復用)或激光光源的波長(稱波長復用)，就可以在同一存儲體內(nèi)存儲多幅數(shù)據(jù)圖像。與以表面存儲為特征的磁存儲技術不同，上述存儲利用了存儲體的整個三維空間，因此可獲得極大的存儲容量。全息數(shù)據(jù)存儲技術也可以重建參考光。當關閉參考光只用原來的物光照射時，存入數(shù)據(jù)圖像時的參考光就會重現(xiàn)，可以通過探測器得到參考光的入射角，這就相當于掌握了數(shù)據(jù)存入的地址，由此可實現(xiàn)按內(nèi)容尋址，即關聯(lián)存取?，F(xiàn)有技術“固定式三維光子存儲裝置”(中國專利申請?zhí)?0121095.5)中為了提高存儲體的存儲密度，采用空間-角度復用，當存儲體為正六面體時，實現(xiàn)這種復用方案是的運動控制機構龐大、笨重而且復雜。
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術的不足，提出了一種全息存儲器的技術方案，它實現(xiàn)了空間-角度復用，具有結構簡單、體積小、易于控制等特點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的1.用中空圓柱狀光折變晶體代替了現(xiàn)有技術的正六面體光折變晶體，物光從光折變晶體的端面進入光折變晶體，參考光從光折變晶體的側面進入光折變晶體；2.是將入射物光和參考光的各運動自由度由分別控制改為了機械聯(lián)動；3.是使寫入光光源和讀出光光源出自同一半導體激光器，近紅外光作為讀出光光源，經(jīng)過倍頻器成為綠光作為寫入光光源，兩光源的切換是通過在光路上加入或移開倍頻晶體來實現(xiàn)的。
由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的主要優(yōu)點是實現(xiàn)了空間和角度復用，大大提高了實際產(chǎn)品的存儲量；結構簡單，產(chǎn)品可靠性高，輸入輸出切換簡便，使產(chǎn)品整機體積小且實用性強；用加入、移開倍頻晶體的辦法產(chǎn)生讀出光和寫入光，實現(xiàn)了克服讀出光的擦除效應和小型化應用方案。
本發(fā)明附面說明如下。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳述在實施例中，將需要存儲的信息傳到輸入接口，通過編碼電路驅動空間光調(diào)制器(8)，寫入時由近紅外光半導體激光器(1)發(fā)出紅外光，由倍頻晶體(2)變?yōu)檫m于寫入光折變晶體的綠光，經(jīng)平面反光鏡(3)到達分束器(4)，分成物光和參考光。物光經(jīng)擴束鏡(5)、平面反光鏡(6)、準直鏡(7)到達空間光調(diào)制器(8)。經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制的物光由傅立葉變換透鏡(9)做傅立葉變換，再由平面反光鏡(10)反射，從端面進入中空圓柱型光折變晶體(11)。由分束鏡(4)分出的參考光經(jīng)平面反光鏡(14)、平面反光鏡(15)后從側面進入光折變晶體(11)，兩束光的交匯部分產(chǎn)生干涉條紋，通過光折變效應將信息記入光折變晶體。
角度復用的實現(xiàn)調(diào)整分束器(4)的角度，使出射的參考光指向光折變晶體(11)中存儲信息的部位；平面反光鏡(14)、(15)安裝在精密轉盤上，轉盤的轉軸(26)穿過反光鏡(14)并與來自分束器(4)的參考光的光軸重合。此時，參考光的角度就是轉盤的轉角，可以任意調(diào)整。
空間復用的實現(xiàn)要獲得高容量的存儲器，空間復用是必不可少的。柱狀光折變晶體在繞自身旋轉的同時還有一個軸向的平移，由此實現(xiàn)空間復用。為最大限度地提高存儲容量，并簡化控制系統(tǒng)，上述轉動和平移采用機械聯(lián)動，以螺旋運動的方式實現(xiàn)空間復用。在圖1中，電機(16)的轉動經(jīng)過兩級渦輪渦桿(17)、(19)減速后，使齒輪(20)轉動，經(jīng)齒輪(21)升速后帶動螺桿(23)。由于螺桿與柱狀光折變晶體(11)為緊配合，且兩者軸線重合，又由于齒輪(21)與該螺桿通過滑鍵(22)連接，所以所引起的光折變晶體(11)的實際運動是轉動加軸向平移。為最大限度地避免讀出信息時的串擾，螺旋運動的螺距應不小于參考光的寬度。
角度變化與空間變化的聯(lián)動。為進一步簡化控制系統(tǒng)，將參考光角度的控制與光折變晶體的螺旋運動的控制用一套機械裝置實現(xiàn)聯(lián)動。如圖1所示，電機(16)的轉動經(jīng)渦桿(17)、渦輪(18)、齒輪(24)和齒輪(25)傳遞到轉軸(26)，使反光鏡(14)、反光鏡(15)轉動。反射的參考光轉過360°時，光折變晶體表面轉過的弧長應近似等于參考光的寬度。這樣，把一個兼有角度復用和空間復用的存儲器的多自由度控制，簡化為僅對一個自由度的控制。
讀出過程可見光照射在光折變晶體上對已存儲圖象有擦除效應。通常的做法是將已存儲圖象的光折變晶體進行熱固定處理，這樣做對于改寫存儲內(nèi)容極不方便。
光折變晶體對紅外光不敏感。讀出數(shù)據(jù)時，移開倍頻晶體(2)即能實現(xiàn)用紅外光讀取數(shù)據(jù)。
用近紅外參考光再現(xiàn)的圖象經(jīng)逆傅立葉變換透鏡(12)成像到CCD攝象機(13)，再經(jīng)過電路解碼送到輸出接口，完成數(shù)據(jù)的讀出過程。
權利要求
1.一種聯(lián)動型全息存儲器，包括半導體激光器、空間光調(diào)制器、倍頻晶體、平面反光鏡、分束器、擴束鏡、準直鏡、傅立葉變換鏡、光折變晶體及CCD攝像機，其特征在于光折變晶體為中空圓柱型，物光從光折變晶體的端面進入光折變晶體，參考光從光折變體的側面進入光折變晶體，由機械聯(lián)動方式控制入射物光和參考光的自由度；寫入光光源與讀出光光源由同一個半導體激光器發(fā)出，經(jīng)過光路中的倍頻器切換形成寫入光與讀出光。
2.按照權利要求1所述的聯(lián)動型全息存儲器，其特征在于通過輸入接口的存儲信息，經(jīng)過編碼電路驅動空間光調(diào)制器(8)寫入時，由近紅外光半導體激光器(1)發(fā)出紅外光，由倍頻晶體(2)變?yōu)榫G光，經(jīng)平面反光鏡(3)到達分束器(4)，分成物光和參考光；物光經(jīng)擴束鏡(5)、平面反光鏡(6)、準直鏡(7)到達空間光調(diào)制器(8)，經(jīng)空間光調(diào)制器調(diào)制的物光通過傅立葉變換透鏡(9)后，再由平面反光鏡(10)反射，從端面進入圓柱型光折變晶體(11)，由分束鏡(4)分出的參考光經(jīng)平面反光鏡(14)、平面反光鏡(15)后，從側面進入光折變晶體(11)；物光與參考光在光折變晶體(11)中交匯，記憶信息；讀出時，移開倍頻晶體(2)即能實現(xiàn)紅外光的讀取數(shù)據(jù)。
3.按照權利要求1或2所述的聯(lián)動型全息存儲器，其特征在于電機(16)的轉動經(jīng)過兩級渦輪渦桿(17)(19)減速后，使齒輪(20)轉動，經(jīng)齒輪(21)升速后帶動螺桿(23)，螺桿與柱狀光折變晶體(11)緊配合，且兩者軸線重合，齒輪(21)與螺桿通過滑鍵(22)連接，使光折變晶體(11)轉動加軸向平移。
4.按照權利要求3所述的聯(lián)動型全息存儲器，其特征在于參考光的角度控制與光折變晶體的螺旋運動控制由同一套機械裝置實現(xiàn)；電機(16)的運動經(jīng)渦桿(17)、渦輪(18)、齒輪(24)、齒輪(25)傳遞到轉軸(26)，使反光鏡(14)、反光鏡(15)轉動；反射的參考光轉過360°時，光折變晶體(11)表面轉過的弧長近似等于參考光的寬度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聯(lián)動型全息存儲器。該存儲器的光折變晶體為中空圓柱型，物光從光折變晶體的端面進入光折變晶體，參考光從光折變晶體的側面進入光折變晶體；由機械聯(lián)動方式控制入射物光和參考光的自由度；寫入光與讀出光由同一半導體激光器發(fā)出，經(jīng)過光路中的倍頻器切換形成寫入光與讀出光。本發(fā)明的主要優(yōu)點是實現(xiàn)了空間和角度復用，大大提高了實際產(chǎn)品的存儲量；結構簡單、可靠，產(chǎn)品化水平高。
文檔編號G11B7/00GK1503078SQ0215330
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月27日 優(yōu)先權日2002年11月27日
發(fā)明者安剛, 黃大剛, 盧桂章, 賀京同, 張建勛, 趙新, 辛運幃, 劉景泰, 李彬, 張蕾, 王孝喜, 王曉娜, 安 剛 申請人:南開大學