[发明专利]具有集成相位掩模的全息存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及全息存储介质，更具体而言，涉及一种适于相关复用 (correlation multiplexing)或散斑复用(speckle multiplexing)的具有集成相 位掩模的全息存储介质。

背景技术

增大光存储介质容量的一种思想是使用全息数据存储。在该情况下，全 息存储介质的表面或整个体积用于存储信息，而不是如常规光存储介质那样 仅用若干层。此外，数据可存储为数据页(data page)。通常，数据页包含 明暗图案(light-dark-pattern)的矩阵，其编码多个位(bit)。除了增大的存 储密度之外，这允许实现增大的数据速率。全息数据存储的又一优点在于能 在同一体积中存储多个数据，例如通过改变两个束(beam)之间的角度或者 通过使用偏移复用(shift multiplexing)等。

在全息数据存储中，数字数据通过记录两个相干激光束的重叠产生的干 涉图案而被存储，其中一个束，所谓的“对象束(object beam)”，被空间光 调制器调制且携载将以数据页形式记录的信息。第二束用作参考束。干涉图 案导致存储材料的特定属性的改变，这取决于干涉图案的局部强度。所记录 的全息图的读取通过使用与记录期间相同的条件用参考束照射全息图来进 行。这导致所记录的对象束的再现。

全息数据存储系统的性能可通过在光学装置中实施相位掩模而得到改 善。这样的相位掩模将随机相移或伪随机相移引入到参考束和/或对象束，这 导致系统的更佳偏移选择性。另外，全息存储介质内高的束强度被避免，因 为聚焦束的聚焦直径扩大。该技术被称为相关复用或散斑复用。该方法的一 个缺点在于具有完全相同图案的相位掩模必须实施在全部兼容的全息数据 存储系统中以使得由另一系统写的全息存储介质能被读出。原因在于全息图 的基本方面：用于读出的参考束(也称为探测束)必须具有与写期间使用的 参考束相同的属性。这包括参考束的相位分布(phase distribution)。

为了避免上述缺点，M.Bunsen等人在“Hologram multiplexing method  with photorefractive beam-fanning speckle″，Advanced Optical and Quantum  Memories and Computing，Proc.ofthe SPIE，Vol.5362(2004)，pp.128-135中提 出了使用光折射光束散射效应(photorefractive beam-fanning effect)产生的 散斑的参考束的全息图复用法。在该方法中，光折射块晶起到产生各种散斑 场(speckle field)以及存储全息图的作用。用于全息记录的参考束的散斑场 通过存储晶体本身中的光折射光束散射效应产生。需要晶体轴相对于参考束 和对象束的特定取向来确保用于参考束的散斑场的产生，同时避免对象束的 过大光束散射效应。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种具有集成相位掩模的全息存储介质，其具 有减小的对对象束的影响。

根据本发明，该目的通过具有在全息存储层顶部上具有相位掩模层的全 息存储介质来实现，该相位掩模层具有一个或更多相位图案区以及一个或更 多中性区，该一个或更多相位图案区用于耦入(couple-in)参考束且在参考 束上印上(imprinting)相位图案，该一个或更多中性区用于耦入对象束和/ 或耦出(couple-out)再现的对象束。通过仅在全息存储介质的特定位置集成 相位掩模，相关/散斑复用的优点保持未受影响。完全相同的相位掩模在光学 路径中，即使全息存储介质被送到另一全息存储系统。不再必须在全息存储 系统中实施具有限定属性的特定相位掩模。此外，不同全息存储介质中的相 位掩模无需完全相同，仅基本参数需相同。换言之，并非确切图案，而是相 位方差(phase variance)的量和变化(variation)的空间尺寸需相同。同时， 相位掩模仅影响参考束。对象束，以及再现的对象束，保持不受影响。这大 大改善了再现的对象束的图像质量，其简化了数据取回。