專利名稱：用于讀取全息存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于讀取全息存儲介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
下 一代光學(xué)存儲的候選之一是全息存儲介質(zhì)。與用來在層上存儲數(shù)
據(jù)的已知光盤標(biāo)準(zhǔn)(即CD、 DVD和藍(lán)光光盤......)相反，全息存儲基
于立體存儲。這允許實現(xiàn)更高的存儲容量，在12cm的盤上的典型的值 為 1T字節(jié)。
然而，在對全息存儲介質(zhì)進(jìn)行讀出期間，全息存儲的光學(xué)路徑效率 較低。事實上，從發(fā)射的激光光子到所檢測到的電子的典型光學(xué)路徑效 率通常處于10—4到10—5的數(shù)量級，這主要是因為全息材料的衍射效率較 低所造成的。這導(dǎo)致系統(tǒng)的功率效率非常低下，妨礙了將全息存儲技術(shù) 引入到便攜式設(shè)備中。
圖1闡釋了用于讀取全息存儲介質(zhì)HSM的系統(tǒng)?？梢杂浧?，衍射 效率對應(yīng)于光子在所要讀出的全息圖上被衍射的部分。由于存儲在全息 存儲介質(zhì)中的全息圖和全息存儲介質(zhì)HSM的基質(zhì)材料之間的折射率之 差較小，所以這個數(shù)量通常很低。在這樣的系統(tǒng)中，所述衍射效率不佳, 是因為大部分來自入射探針S—in(即讀出激光束)的光^皮透射(沿著波 向量k),而僅有被衍射的信號S一diff攜帶出來的衍射部分(沿著波向 量Kd)才含有關(guān)于存儲在全息存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)的信息。例如，衍射的 信號S—diff可能包括0.001%的光子，而傳輸?shù)男盘朣_trans可以包括 99.999%的光子。
此外，這樣低的衍射效率需要大量采用糾錯算法和噪聲抑制技術(shù)， 以維持可用的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)的用于從全息存儲介質(zhì)上讀取數(shù)據(jù) 的系統(tǒng)。
為此，提出一種用于讀取全息存儲介質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括限定
閉合光學(xué)路徑的光學(xué)環(huán)形腔。
根據(jù)本發(fā)明，使用于讀取全息存儲介質(zhì)的參考束的光在所述環(huán)形腔 中反復(fù)循環(huán)，從而允許增加光學(xué)路徑效率。
下面將給出本發(fā)明的詳細(xì)解釋和其它方面。


現(xiàn)在將參照下文描述的實施例解釋本發(fā)明的特定方面，并且結(jié)合附 圖來考慮本發(fā)明的特定方面，其中以同樣的方式指定相同的部分或子步 驟
圖1闡釋了對全息存儲介質(zhì)的讀取，
圖2表示用于讀取全息存儲介質(zhì)的線形腔， 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的用于讀取全息存儲介質(zhì)的第一實施例， 圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于讀取全息存儲介質(zhì)的第二實施例， 圖5表示根據(jù)本發(fā)明的用于讀取全息存儲介質(zhì)的第三實施例。
具體實施例方式
圖2表示用于讀取全息存儲介質(zhì)的線形腔。該線形腔由第一反射鏡 Ml和第二反射鏡M3封口 。該線形腔還包括增益介質(zhì)GM和耦合鏡M2。 讀出束在每個巡回行程中穿過全息存儲介質(zhì)HSM兩次。在該線形腔中， 在返回路徑上，光以相反的方向穿過全息存儲介質(zhì)HSM。所述光的所謂 的波向量k現(xiàn)在變成了 -k，因此也在相反的方向上發(fā)生離開檢測器的衍 射。于是產(chǎn)生了包含有關(guān)存儲在全息圖中的數(shù)據(jù)的信息的第一衍射束 S—diffl和第二衍射束S—diff2。
可能會發(fā)生兩種截然不同的限制情形
-耦合鏡M2具有很低的反射率并且基本上不存在。在此情形下， 全息存儲介質(zhì)HSM是激光腔(內(nèi)腔結(jié)構(gòu))的一部分，并且所迷系統(tǒng)激 光的產(chǎn)生強(qiáng)烈地依賴于全息圖特性。
-耦合鏡M2具有足夠高的反射率，使得即使全息存儲介質(zhì)HSM和 反射鏡M3不存在也會產(chǎn)生激光。在此擴(kuò)展的腔結(jié)構(gòu)中，有望得到更佳 的穩(wěn)定性，但是總效率較差。
為了在第二次通過中以與第一次通過中的方向相同的方向保持光 的k-向量，人們不能使用簡單的線形腔。
只有當(dāng)采用含有單向元件的環(huán)形腔時，未^L全息存儲介質(zhì)折射的光 的波向量才將保持原樣。之后每次穿過全息存儲介質(zhì)都將有助于數(shù)據(jù)讀 出。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的用于讀取全息存儲介質(zhì)HSM的第 一光學(xué)腔。 所述光學(xué)腔由連接起來的許多元件組成，從而限定一條閉合的光學(xué) 路徑。由于該光學(xué)路徑的形狀的原因，所述光學(xué)腔也可以稱為環(huán)形腔， 沿著所述光學(xué)路徑，相同的光子不進(jìn)行向前和向后的傳播(即非重疊的 路徑部分)。
所述腔包括增益介質(zhì)GM，該增益介質(zhì)GM用于沿著所述光學(xué)路徑 產(chǎn)生激光束，為了讀取存儲在全息存儲介質(zhì)中的全息數(shù)據(jù)，所述激光束 穿過沿著閉合的光學(xué)路徑放置的全息存儲介質(zhì)HSM。該增益介質(zhì)GM確 定所產(chǎn)生的激光束的波長和其它特征。所述增益介質(zhì)GM受一個負(fù)責(zé)提 供能量的泵源(未在圖中示出)激勵，以產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，并且在所述 增益介質(zhì)中發(fā)生光子的自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射，導(dǎo)致光學(xué)放大的現(xiàn)象，也 稱為光學(xué)增益。例如，所述增益介質(zhì)可以是液體、氣體、固體或半導(dǎo)體 型的。
所述光學(xué)腔包括一組沿著光學(xué)路徑定位的反射鏡(Ml、 M2、 M3、 M4)以便閉合該光學(xué)路徑。有益的是，這些反射鏡中的至少一個(例如 M4)可以旋轉(zhuǎn)地和/或平移地移動，以便通過更簡單的激光發(fā)射調(diào)整對 所述光學(xué)路徑進(jìn)行控制。
如旋轉(zhuǎn)的箭頭所示，例如以改變?nèi)⒋鎯橘|(zhì)HSM相對于光學(xué)路 徑的角度來執(zhí)行對所述全息存儲介質(zhì)HSM的讀出。
可選的并且有益的是，所述光學(xué)腔可以包括光隔離器01。所述光隔 離器是單向器件，即通常基于法拉第(Faraday)效應(yīng)( 一種^茲光效應(yīng)) 的基本光學(xué)元件。通常，光隔離器是偏振敏感的，并且含有圍繞具有高 維爾德(Verdet)常數(shù)的透明材料的磁體和線性偏振器。光隔離器的目 的是用于防止光子朝"不希望的方向"行進(jìn)。實際上，由于光子具有明確 定義的所謂波向量k,所以以相反方向行進(jìn)的光子具有相反的波向量 (即-k)。這樣的朝不希望的方向進(jìn)行的光子因此會導(dǎo)致相位共軛地 讀出全息圖，導(dǎo)致重構(gòu)未到達(dá)檢測器的波前，因而導(dǎo)致不期望的光損失。 在當(dāng)前情況下，只產(chǎn)生一束衍射束S一diff。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的用于讀取全息存儲介質(zhì)HSM的第二光學(xué)腔。
所述光學(xué)腔由連接起來的各種元件組成，從而限定了閉合的光學(xué)路 徑。由于閉合光學(xué)路徑的形狀的原因，所述光學(xué)腔也可以稱為環(huán)形腔， 沿著所述光學(xué)路徑，相同的光子不進(jìn)行向前和向后的傳纟番(即非重疊的 ^各徑部分)。
二的單一腔(°如圖3中所示)。因為，希望使全息存儲介質(zhì)沿著光學(xué)路 徑放置并旋轉(zhuǎn)以便讀取全息數(shù)據(jù)，而這可能會影響激光發(fā)射現(xiàn)象的穩(wěn)定性。
因此所述閉合的光學(xué)路徑包括也稱為"激光增益腔"的第一回路和 也稱為"讀出腔，，的第二回路，第一回路和第二回路與耦合鏡M1耦合。
耦合鏡M1的目的是將第一回路與第二回路解除耦合。耦合鏡可以 具有介于百分之幾到(但小于)100%之間的透射率。耦合鏡的反射率 越高，增益腔越穩(wěn)定，因為其與外部世界、特別是用于讀出全息存儲介 質(zhì)的第二回路更為隔離。高反射率耦合鏡的缺點為根據(jù)所述腔那個部
分中的光學(xué)損失，第二回路中的光強(qiáng)度可能被降低。
當(dāng)連續(xù)地將新光子送進(jìn)第二回路以便取代由于衍射或其他光學(xué)損 失而損失的光子時，這導(dǎo)致更穩(wěn)定的激光發(fā)射現(xiàn)象。
所述第一回路包括
-增益介質(zhì)GM:此元件確定所產(chǎn)生的激光束的波長和其它特征。 所述增益介質(zhì)受負(fù)責(zé)提供能量的泵源(未在圖中示出)激勵，以產(chǎn)生粒 子數(shù)反轉(zhuǎn)，并且在所述增益介質(zhì)中發(fā)生光子的自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射，導(dǎo) 致光學(xué)增益現(xiàn)象，即放大。例如，所述增益介質(zhì)可以是液體、氣體、固 體或半導(dǎo)體型的。
- 一組反射鏡(M2、 M3、 M4)，用于與耦合鏡M1 —起使所述第 一回路的光學(xué)路徑閉合。
可選地，笫一回路包括沿著所述第一回路光學(xué)路徑插入的光隔離器 OI。所述光隔離器是單向器件，即通?；诜ɡ?Faraday)效應(yīng)(一 種磁光效應(yīng))的基本光學(xué)元件。通常，光隔離器是偏振敏感的，并且含 有圍繞具有高維爾德(Verdet)常數(shù)的透明材料的磁體和線性偏振器。 光隔離器的目的是防止光子朝"不希望的方向，，行進(jìn)由于光子具有明確 定義的波向量k,因此以相反方向行進(jìn)的光子具有相反的波向量(即
-k)。這樣的朝不希望的方向行進(jìn)的光子因此導(dǎo)致相位共軛地讀出全息 圖，導(dǎo)致重構(gòu)的波前無法到達(dá)檢測器，因而導(dǎo)致不期望的光損失。
所述第二回路包括
-用于沿著光學(xué)路徑改變波向量符號的裝置A(其可以稱為束移位 補(bǔ)償器)該裝置包括偏振束分離器PBS、四分之一波片WP1、反射鏡 M7和半波片WP2。所述光首先穿過所述偏振束分離器。這樣的束分離 器反射具有一種線性偏振的光，同時透射具有另一種線性偏振的光。所 述四分之一波片WP2具有這樣的特性其將所述腔中的光的線性偏振 改變?yōu)閳A偏振光，以及使其變回來。隨后，所述光被反射鏡M7反射， 并且所述光一旦被反射便改變偏手性。所述偏振又通過第二次穿過所述 四分之一波片WP1而再次改變?yōu)榫€性的，^f旦是現(xiàn)在的所述偏4展的方向 垂直于所述腔內(nèi)的原始偏振，并且由此被所述偏振束分離器PBS透射而 達(dá)到所述半波片WP2。所述半波片用于再次旋轉(zhuǎn)所述束的線性偏振。在 所述束穿過所述半波片之后，所述束最后已經(jīng)返回到原始的線性偏振。 裝置A的目的是保持所述腔的光學(xué)路徑長度，即該裝置入射和出射束之 間的橫向位移，而不考慮全息介質(zhì)和補(bǔ)償板的旋轉(zhuǎn)。注意，這也可以例 如通過包括兩個所謂五棱鏡型的反射鏡(即具有風(fēng)箏的形狀)的適當(dāng)裝 置(未示出)來實現(xiàn)。
-用于補(bǔ)償由所述全息存儲介質(zhì)移位導(dǎo)致的光學(xué)路徑長度變化的光
這個實施例包括致'動裝置(未示出)口，用于^轉(zhuǎn)所述光'學(xué)元件、^E以便 跟隨所述全息存儲介質(zhì)的角位移。有益的是，所述光學(xué)元件可以是所述 全息圖的一部分，如圖5中所示。有益的是，這個光學(xué)元件OE與為了 讀出而準(zhǔn)備插入所述笫二回路光學(xué)路徑中的全息圖具有相同的厚度和 相同的折射率。
-用于與耦合鏡M1和裝置A—起閉合所述第二回路的光學(xué)路徑的 一組反射鏡(M5， M6)。有益的是，這些反射鏡中一個(例如M5)可 以平移地和/或旋轉(zhuǎn)地移動，以便調(diào)節(jié)路徑長度以保持所述腔處于諧振狀態(tài)。
盡管已經(jīng)用圖和前面的描述圖示并描述了本發(fā)明，這樣的圖示和描 述應(yīng)考慮為說明性的或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明不限于公開的
實施例。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在根據(jù)附圖、本公開和所附權(quán)利要求的研究實施被 保護(hù)的本發(fā)明中能夠理解并實現(xiàn)所公開的實施例的其他變形。在權(quán)利要 求中，措辭"包括"不排除其他的元件或步驟，不定冠詞"一"或"一個"不 排除多個。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)理解為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于讀取全息存儲介質(zhì)(HSM)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括限定了閉合光學(xué)路徑的光學(xué)環(huán)形腔。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)環(huán)形腔進(jìn)一步包括用 于沿著所述閉合光學(xué)路徑產(chǎn)生用來穿過全息存儲介質(zhì)(HSM)的激光束 的增益介質(zhì)(GM)。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)環(huán)形腔進(jìn)一步包括沿 著所述閉合光學(xué)路徑定位的光隔離器(01)。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述閉合光學(xué)路徑包括用耦合 鏡(M1 )耦合的第一回路和第二回路，所述第一回路包括所述增益介質(zhì)(GM),所述第二回路包括用于沿著所述閉合光學(xué)路徑改變波向量符 號的裝置(A);以及用于補(bǔ)償由所述全息存儲介質(zhì)(HSM)移位導(dǎo)致 的閉合光學(xué)路徑長度變化的光學(xué)元件(OE)。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于旋轉(zhuǎn)所述光學(xué)元件 (OE)以便跟隨所述全息存儲介質(zhì)(HSM)的角位移的致動裝置。
6. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)元件具有的厚度和折 射率與所述全息存儲介質(zhì)(HSM)的相同。
7. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)元件(OE)是所述全 息存儲介質(zhì)的一部分。
8. 如權(quán)利要求4、 5、 6或7所述的系統(tǒng)，其中所述光學(xué)環(huán)形腔進(jìn) 一步包括沿著所述閉合光學(xué)路徑定位的光隔離器(OI)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從全息存儲介質(zhì)(HSM)讀取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，考慮到通過延長光學(xué)路徑來增加光學(xué)路徑效率，所述系統(tǒng)包括光學(xué)環(huán)形腔，該光學(xué)環(huán)形腔限定閉合的光學(xué)路徑，以便循環(huán)用于讀出所述全息存儲介質(zhì)的參考束的光。
文檔編號G11B7/0065GK101351843SQ200680049686
公開日2009年1月21日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者F·J·P·舒爾曼斯, F·蘇伊弗, M·B·馬克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司