[发明专利]基于公共路径干涉测量法的全息存储系统

说明书

技术领域

本发明涉及全息存储系统，特别是，采用相位空间光调制器(phase spatial light modulator)的全息存储系统。

背景技术

在全息数据存储中，数字数据通过记录由两个相干激光束叠加所产生的 干涉图样来存储，其中被称作“物光束(object beam)”的一个光束通过空 间光调制器来调制，并且承载要被记录的信息。第二光束用作基准光束 (reference beam)。干涉图样导致存储材料的特定性能的改变，其取决于干 涉图样的局部强度。通过采用与记录期间相同条件的基准光束照亮该全息图 来进行所记录全息图的读取。这导致所记录的物光束的重建。

全息数据存储的一个优点是增加了信息容量。与传统的光学存储介质相 反，利用全息存储介质的体积被用于存储信息，而不仅是几层。全息数据存 储还有一个优点是在相同的体积中存储多种数据的可能性，例如，通过改变 两个光束之间的角度或通过采用移位多路技术(shift multiplexing)等。此外， 代替存储单个位，数据存储成数据页。通常数据页由明-暗图样的矩阵组成， 即二维二元阵列或灰值(grey value)阵列，其编码多位。这允许实现增加的 数据速率，以及增加的存储密度。数据页通过空间光调制器(SLM)印记在 物光束上，并且用探测器阵列探测。一个SLM的简单实例是振幅SLM，其 中“0”值像素阻挡光，而“1”值像素透射或者反射光。简而言之，这意味 着该振幅SLM具有黑和白像素。假设黑像素和白像素的相同概率，则约50％ 的物光束功率被阻挡。被阻挡的光被浪费，并且减小了写数据速率。另外， 如果采用低白比率(white rate)编码，这是全息存储器领域中常见的情况， 则物光束的光损耗甚至高于50％。例如，采用20％白比率编码，光损耗约为 80％。

通过采用相位SLM在物光束中印记信息来克服上面的问题。在这种情 况下，像素的“0”和“π”的相移分别对应于输入数据阵列的信息位“0” 和“1”(或者反之亦然)。“π”的相移对应于λ/2的路径差，其中λ是物光束 和基准光束的波长。当然，也可能采用其他的中间相移。因为没有阻挡光， 所以当相位SLM用来在物光束上印记信息时，没有光损耗。然而，由于探 测器阵列只能探测光强度，因此在光照射到探测器阵列上之前，重建物光束 的相分布必须被转换成强度分布。

WO 2004/112045揭示了一种全息存储系统，其中相衬滤波器设置在读 出光束路径中，以将相位调整转换成由阵列探测器探测的振幅调制。

在WO 02/49018和WO 02/03145中，提供有一种在物光束上印记信息 的相位SLM。为了将重建相分布转换成强度分布，采用反射基准光束和读 出光束的干涉。在探测器表面上，从全息存储表面反射的基准光束是具有固 定相位的平面波，而读出光束是二元相位调整光束。该两个光束的干涉是二 元强度分布。该解决方案要求该干涉光束具有类似的振幅。如果振幅截然不 同，则干涉图样的强度分布的可见性很低。然而，在多路技术的情况下，读 出光束的衍射效率仅为10^-4到10^-6，即干涉光束之间的强度差为4-6个量级。 这意味着该解决方案不能应用于采用高度多路技术全息图的全息存储系统， 因为可见性和信噪比(signal-to-noise ratio)很低。

发明内容

本发明的目标是提供一种采用相位SLM的全息存储系统，其克服了上 述缺点。

根据本发明，通过带有相位SLM的全息存储系统以将2维相位数据图 样印记在物光束上来实现该目标，其包括用于将物光束的相位数据图样转换 成强度数据图样的公共路径干涉仪(common path interferometer)。

类似地，一种全息数据存储的方法具有以下步骤：

采用相位SLM将2维相位数据图样印记在物光束上；并且

采用公共路径干涉仪将相位数据图样转换成强度数据图样。