[发明专利]小型化球面波体全息存储系统

说明书

(一)技术领域

本发明涉及全息技术，具体说就是一种小型化球面波体全息存储系统。

(二)背景技术

全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体强度和相位信息的技术。其第一步是利用干涉原理记录物体光波信息，此为存储过程：一束激光经过物体或信息页面调制后形成物光束；另一束激光作为参考光束入射到存储材料上和物光束叠加产生干涉，把物光束上的振幅和位相信息转换成在空间上调制的强度，从而利用干涉条纹的形式将物光束的全部信息记录下来。记录的干涉条纹便成为一张全息图；其第二步是利用衍射原理再现物光束的信息，这是成像过程：全息图犹如一个复杂的光栅，在原参考光照射下，原物光方向即可再现物光束的振幅和位相信息。全息图的每一部分都记录了物体上各点的光信息，故原则上它的每一部分都能再现原物的整个图像，通过多次曝光还可以在同一张底片上记录多个不同的图像，而且能互不干扰地分别显示出来。

在体全息存储系统实用化过程中，如何减小整个全息存储系统的体积，使系统集成化，并且具有较高的存储容量，是体全息系统实用化的关键问题之一。

美国加州理工学院的Drolet等人设计了一种小型化相位共轭全息存储器，利用参考光的相位共轭光再现全息图。该系统因为需要很少的成像器件而使系统非常紧凑。然而，由于相位共轭器在达到相当的反射率之前需要相对长的响应时间，这就大大降低了存取数据率，而且响应快的相位共轭器的反射率较低。因此，该系统需要响应速度快且反射率较高的相位共轭器，要做到这点比较困难，不易实现实用化。另外，此系统还有读写转换与复用不易实现的缺陷，而且对探测阵列与SLM对准的要求也比较严格。

加利福尼亚的喷气推进实验室(JPL)设计了一种小型化体全息存储器，该系统的体积为241mm×165mm×63mm，系统所用的光束扫描器是由液晶光阀改进而来，因而成本较高，而且目前这种光束扫描器的技术尚未成熟，要使这种系统达到实用化的目的还需要对这种利用液晶光阀来实现复用的扫描器作更深入的研究，并在实用化的基础上降低成本。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可进行复用存储、结构紧凑、实用的小型化球面波体全息存储系统。

本发明的目的是这样实现的：它是由光束滤波模块和相干记录模块组成的，光束滤波模块光学连接相干记录模块。

本发明还有以下技术特征：

(1)所述的光束滤波模块包括激光器、空间滤波器和准直透镜，激光器发出的光束经过空间滤波器后成为发散光，通过准直透镜变为平行光束，空间滤波器和准直透镜之间的距离等于准直透镜的焦距。

(2)所述的相干记录模块包括分光比用半波片、偏振分光棱镜、物光束棱镜、空间光调制器、半波片、物光汇聚透镜、参考光汇聚透镜、参考光束棱镜、反射镜、存储材料和平移台与转台，平行光经过分光比用半波片后被偏振分光棱镜分为两束，一束光入射到物光束棱镜，在空间光调制器处加载图像，而后经过半波片和物光汇聚透镜成为球面波汇聚光束；另一束光经过参考光汇聚透镜后成为汇聚光束，经参考光束棱镜和反射镜后改变方向，两束光在存储材料内干涉，存储材料放置在平移台与转台上，可改变记录点的位置与角度。

本发明是一种小型化球面波体全息存储系统，所述的透镜包括普通透镜与傅里叶透镜，其中以傅里叶透镜为佳。由于反射式空间光调制器产生90度位相延迟，为使反射光的偏振态与入射光相同，则系统中还包括半波片，用以改变位相和调节分束比。此外，全息图的记录方式可采用透射式、邻面入射式或反射式。该系统与前面所介绍的JPL实验室研究的体全息存储系统相比，没有用到任何特殊的装置来实现同体积复用，只需要平移台与转台即可实现复用技术，系统结构简单，成本低。与单光束全息存储系统相比，此系统充分利用了存储介质的体积，可以实现高密度多重存储。理论上，根据分光棱镜的最小尺寸，保证傅里叶透镜直径与焦距的比值足够大，这个系统的体积比JPL研究的小型化体全息存储系统的体积要小很多。

(四)附图说明

图1为本发明的光束滤波模块结构示意图；

图2为本发明的相干记录模块结构示意图；

图3为本发明的双层结构的全息存储系统结构示意图；

图4为本发明的不同角间隔下的系统再现图像效果图；

图5为本发明的单点存储100幅图像时的部分再现图像效果图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明作进一步说明。