专利名称：偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统，属于光学存储领域。
背景技术：
体全息存储技术具有存储密度高(理论1/λ3)、存储容量大(Aprilis公司已实现200GBytes/disk)、传输速率高(Stanford大学已实现＞6Gbits/sec)等特点，是一种极具潜力的新型页式并行光学存储技术。一般的体全息存储方法的存储过程包括单幅存储、复用存储和数据读取三个过程。图1所示为最常见的复用存储过程为角度复用的体全息存储方法的过程示图，具体如下1、利用相干的参考光Kr1和载有信息的物光Ks1在记录介质7中干涉形成相应的折射率相位光栅(体全息图)，完成第一幅信息的记录，如图1-I所示；2、将参考光Kr1偏转一角度构成为新的参考光Kr2，使该参考光对已记录的体全息图布拉格失配，物光Ks1方向保持不变但加载另一信息构成新的物光Ks2，参考光Kr2和物光Ks2在记录介质7中干涉形成相应的折射率相位光栅(体全息图)，完成第二幅信息的记录。如图1-2所示；3、利用体全息的布拉格选择性，重复过程2，在存储介质7中实现更多信息页的复用存储；4、用与记录第一幅信息相同的参考光Kr1入射记录介质7中第一幅信息记录位置，可获得对应的物光Ks1的再现光Ks1_r；用与记录第二幅信息相同的参考光Kr2入射记录介质7中的第二幅信息记录位置，可获得对应的物光Ks2的再现光Ks2_r，分别如图2-III和图2-IV所示。存储介质7中的任一幅记录信息都可用相应的参考光在相应的记录位置单独再现。
体全息存储方法在具体实施中，现有最具代表性的采用聚合物盘片材料的体全息存储系统的典型例子为Stanford大学设计的HDSS(体全息数据存储系统)，图2是该系统的主要光路结构图，其中的水平光轴线和铅垂光轴线仅表示各元件在示图中的相对位置，并不表示在实际应用中物理方向上的水平和铅垂。图2所示系统由依次布置在水平光轴线上的激光光源1、半波片4、针孔滤波器2、准直透镜3、偏振分光棱镜5和处于铅垂光轴线上的反射式空间光调制器13、反射式漫射元件16、傅立叶变换透镜9、置于一个精密平移旋转台上的存储介质7、傅立叶逆变换透镜10和探测器CCD11构成，其中偏振分光棱镜5处于水平光轴线和铅垂光轴线的交点上。记录时，激光光源1产生的波长为532nm的激光经半波片2偏振态调整为S偏振，经针孔滤波器和准直透镜扩束、准直后，垂直入射偏振分光棱镜5，入射的S偏振光的中心部分经反射式空间光调制器13调制，调制的象元呈P偏振，再一次经过偏振分光棱镜5时透射并沿铅垂光轴线传播，构成记录所需的物光；入射偏振分光棱镜5的S偏振光的外围部分经反射式漫射元件16且偏振调整成P偏振后，再一次通过偏振分光棱镜5透射，光束沿铅垂光轴线传播，构成记录所需的参考光。反射式空间光调制器13、傅立叶变换透镜9、存储介质7、傅立叶逆变换透镜10和探测器CCD11构成典型的4F结构，其中f1为傅立叶变换透镜9的焦距、f2为傅立叶逆变换透镜10的焦距。参考光和物光在置于谱面位置的存储介质7中干涉形成折射率相位光栅，记录一个数据页。通过盘片的精密平移和旋转控制，采用相关复用和移位复用相结合的混合复用存储过程，实现在整个盘面的高密度大容量存储。读取过程则将物光光路阻断，用与记录时一致的参考光在相应的记录位置读取相应的数据页信息。
该系统实现了高的存储密度、存储容量和传输速率，但是由于体全息存储在存取过程并行性相同的情况下，存储速率远低于传输速率的特点，该系统的并行性相同的单通道存储和读取结构，造成记录和传输速率的明显的不对称性，记录速率相对较慢。
发明内容
本发明的目的是提出一种偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统，用偏振正交双通道结构提高存储过程的并行性，使得存储过程的并行性加倍，同时保持读取过程并行性不变，从而降低存储速率和传输速率不对称性，提高记录速率。
本发明提出的偏振正交双通道体全息光学数据的存储方法，包括以下各步骤(1)用偏振态均为S的一束参考光和一束物光构成S记录通道，用偏振态均为P的一束参考光和一束物光构成P记录通道，上述记录通道的记录光，在记录介质的一个记录位置形成干涉场，以记录光学信息；(2)用结合散斑复用和移位复用的混合复用存储过程，重复步骤(1)过程，进行整个记录介质中复用存储；(3)用偏振态为S的一束参考光，按S记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述S记录通道的光学信息，用偏振态为P的一束参考光，按P记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述P记录通道的光学信息。
上述方法中的介质为各向同性的光致聚合物材料。
上述方法中的两束物光同轴，两束参考光对称位于物光两侧，其夹角为φc，φc＞＞φ，φ＝Λ/L为记录的布拉格角度选择性，其中Λ为记录全息图光栅的周期，0.1μm≤Λ≤10μm，L为记录介质的厚度，50μm≤L≤1000μm。
本发明提出的偏振正交双通道体全息光学数据的存储系统的第一种结构，系统包括激光光源、针孔滤波器、准直透镜、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片、第二偏振分光棱镜、第一透射式漫射元件、第一透射式空间光调制器、第三半波片、反射镜、第三偏振分光棱镜、第二透射式空间光调制器、第四偏振分光棱镜、第二透射式漫射元件、组合式快门、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、快门和探测器；所述的激光光源、针孔滤波器、准直透镜、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片、第二偏振分光棱镜和第一透射式漫射元件置于第一光轴，构成P通道参考光C；所述的第一偏振分光棱镜、第三半波片和反射镜置于第一偏振分光棱镜反射光方向的第二光轴上，第一光轴和第二光轴互相垂直，并相交于第一偏振分光棱镜上；所述的反射镜、第三偏振分光棱镜、第二透射式空间光调制器和第四偏振分光棱镜处于第三光轴上，第二光轴和第三光轴互相垂直，并相交于反射镜上；所述的第二偏振分光棱镜、第一透射式空间光调制器和第四偏振分光棱镜处于第四光轴，第四光轴和第一光轴互相垂直，并相交于第二偏振分光棱镜上，第四光轴同时与第三光轴互相垂直，并相交于第四偏振分光棱镜上，光束经第四偏振分光棱镜后，沿第三光轴方向传播，构成P和S通道物光A；所述的第三偏振分光棱镜反射光束经反射镜反射后沿平行于第三光轴的方向传播，经第二透射式漫射元件后构成S通道参考光B；所述的第四偏振分光棱镜和探测器之间的光轴上依次设有组合式快门、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜和快门；所述第一透射式空间光调制器和第二透射式空间光调制器置于傅立叶变换透镜前焦点的位置上，记录介质置于傅立叶变换透镜后焦点上；同时记录介质还处于傅立叶逆变换透镜前焦点上，探测器置于傅立叶逆变换透镜后焦点上，S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜后的夹角为φc。
本发明方法提出的偏振正交双通道体全息光学数据的存储系统的第二种结构，包括激光光源、半波片、针孔滤波器、准直透镜、偏振分光棱镜、第一组合式快门、第一反射式漫射元件、第一反射式空间光调制器、第二组合式快门、第二反射式漫射元件、第二反射式空间光调制器、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、第三组合式快门和探测器；所述的激光光源、半波片、针孔滤波器、准直透镜、偏振分光棱镜、第一组合式快门、第一反射式漫射元件、第一反射式空间光调制器处于第一光轴线上；所述的第二组合式快门、偏振分光棱镜、第二反射式漫射元件、第二反射式空间光调制器、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、第三组合式快门和探测器处于第二光轴线上，第一和第二光轴线互相垂直；所述的偏振分光棱镜置于第一、第二光轴线的交点上；所述第一反射式空间光调制器与第一反射式漫射元件及第二反射式空间光调制器与第二反射式漫射元件均置于傅立叶变换透镜前焦点的位置上，记录介质置于傅立叶变换透镜后焦点上；同时记录介质处于傅立叶逆变换透镜前焦点上，探测器置于傅立叶逆变换透镜后焦点上；S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜后的夹角为φc。
本发明提出的偏振正交双通道体全息光学数据存储方法及其系统，利用正交光场不相干涉的特点及体全息记录固有的布拉格选择性，在具有各向同性特征的有机光致聚合物记录介质的同一位置中，实现两光场偏振方向正交的干涉场所分别调制的信息的双通道记录，并利用体全息存储方法固有的布拉格选择性，实现数据页间的低串扰和数据页的单独再现。本发明提出的方法和系统提高了光学数据存储过程的并行性，使得存储过程的并行性加倍，同时保持光学数据读取过程中的并行性不变，提高了记录速率，同时降低了光学数据存储速率和传输速率的不对称性。本发明的一个实施例采用波长为532nm的激光器，在膜厚为200um的有机光聚合物材料中实现了偏振正交双通道的数据页的存取。
图1是现有的体全息存储方法流程图。
图2是现有的采用有机聚合物盘片材料的体全息存储系统示意图。
图3是本发明提出的偏振正交双通道体全息存储方法流程图。
图4是利用本发明方法设计的偏振正交双通道体全息存储系统的第一种结构形式，其中的空间光调制器为透射式。
图5是利用本发明方法设计的偏振正交双通道体全息存储系统的第二种结构形式，其中的空间光调制器为反射式。
图1～图5中，1是激光光源，2是针孔滤波器，3是准直透镜，4是第一半波片，41是第二半波片，42是第三半波片，5是偏振分光棱镜，51是第一偏振分光棱镜，52是第二偏振分光棱镜，53是第三偏振分光棱镜，54是第四偏振分光棱镜，6是反射镜，7是存储介质，81是第一透射式漫射元件，82是第二透射式漫射元件，9是傅立叶变换透镜，10是傅立叶逆变换透镜，11是探测器CCD，121是第一透射式空间光调制器，122是第二透射式空间光调制器，13是反射式空间光调制器，131是第一反射式空间光调制器，132是第二反射式空间光调制器，14是快门，15是组合式快门，151是第一组合式快门，152是第二组合式快门，153是第三组合式快门，16是反射式反射元件，161是第一反射式漫射元件，162是第二反射式漫射元件。
具体实施方法本发明提出的偏振正交双通道体全息存储方法，首先用偏振态均为S的一束参考光和一束物光构成S记录通道，用偏振态均为P的一束参考光和一束物光构成P记录通道，记录通道的记录光在记录介质的一个记录位置形成干涉场，实现单次双通道光学信息记录；其后利用散斑复用和移位复用的混合复用存储过程，重复单次双通道光学信息记录过程，实现整个记录介质中复用存储；再用偏振态为S的一束参考光，按S记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述S记录通道的光学信息，用偏振态为P的一束参考光，按P记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述P记录通道的光学信息。
上述方法中的两束物光同轴，两束参考光对称位于物光两侧，其夹角为φc，φc＞＞φ，φ＝Λ/L，其中Λ为记录全息图光栅的周期，0.1μm≤Λ≤10μm，L为记录介质的厚度，50μm≤L≤1000μm。
上述方法中的介质为各向同性的光致聚合物材料，例如可以使用由Dupont公司生产的HRF系列全息存储材料，或由Aprilis公司生产的HMD系列全息存储材料等。
图3所示为本发明方法的流程图，其中的记录介质为厚度L的光致聚合物材料。其中，图3-I所示为单次双通道记录过程，记录通道包括由以Ksr为参考光，Kss为物光的S偏振通道和以Kpr为参考光，Kps为物光的P偏振通道。两个通道间的光场振动方向正交，根据光干涉的基本条件可知，两个通道间不干涉，干涉记录仅在S和P通道内分别发生，因此能实现两个通道信息的同时独立记录。同时在图3-I所示单次双通道记录过程中，两通道的物光Kss和Kps同轴，参考光Ksr和Kpr之间的角度为φc。通过结合散斑复用和移位复用的混合复用方法，改变记录介质位置，重复图3-I所示过程，即可实现整个记录介质中的信息记录。读取过程中，由于上述φc远远大于记录的布拉格角度选择性φ，因此满足S通道读取条件的参考光Ksr对P通道记录的全息图布拉格失配，不能读取P通道记录的全息图；同样满足P通道读取条件的参考光Kpr对S通道记录的全息图布拉格失配，不能读取S通道记录的全息图；从而可利用各自通道参考光对相应通道信息实现单独读取。图3-II所示为用S通道相应的参考光Ksr在相应的信息记录位置单独再现S通道信息Ks_r的过程，图3-III所示为用S通道相应的参考光Kpr在相应的信息记录位置单独再现P通道信息Kp_r的过程。
图4所示为利用本发明方法设计的偏振正交双通道体全息光学数据存储系统的第一种结构，其中的激光光源1、针孔滤波器2、准直透镜3、第一半波片4、第一偏振分光棱镜51、第二半波片41、第二偏振分光棱镜52和第一透射式漫射元件81置于第一光轴，构成P通道参考光C；其中的第一偏振分光棱镜51、第三半波片42和反射镜6置于第一偏振分光棱镜51反射光方向的第二光轴上，第一光轴和第二光轴互相垂直，并相交于第一偏振分光棱镜51上；其中的反射镜6、第三偏振分光棱镜53、第二透射式空间光调制器122和第四偏振分光棱镜54处于第三光轴上，第二光轴和第三光轴互相垂直，并相交于反射镜6上；其中的第二偏振分光棱镜52、第一透射式空间光调制器121和第四偏振分光棱镜54处于第四光轴，第四光轴和第一光轴互相垂直，并相交于第二偏振分光棱镜52上，第四光轴同时与第三光轴互相垂直，并相交于第四偏振分光棱镜54上，光束经第四偏振分光棱镜54后，沿第三光轴方向传播，构成P和S通道物光A；其中的第三偏振分光棱镜53反射光束经反射镜反射后沿平行于第三光轴的方向传播，经第二透射式漫射元件82后构成S通道参考光B；其中的第四偏振分光棱镜54和探测器11之间的光轴上依次设有组合式快门15、傅立叶变换透镜9、记录介质7、傅立叶逆变换透镜10和快门14；其中第一透射式空间光调制器121和第二透射式空间光调制器122置于傅立叶变换透镜9前焦点的位置上，记录介质7置于傅立叶变换透镜9后焦点上，傅立叶变换透镜9的焦距为f1；同时记录介质7还处于傅立叶逆变换透镜10前焦点上，探测器11置于傅立叶逆变换透镜10后焦点上，傅立叶逆变换透镜10的焦距为f2；S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜9后的夹角为φc。
下面详细说明第一种结构的工作原理。图4中，激光光源1发出的线偏振激光经针孔滤波器2滤波和准直透镜3准直后提供系统所需的线偏振平行光。第一半波片4实现对线偏振平行光偏振方向的偏转。平行光束通过第一半波片4与傅立叶变换透镜9之间的元件组，实现记录所需的必要的光束的分合和信息的加载，为全息存储提供光场偏振正交但同轴且载有不同信息的物光和对称分离在两侧的参考光。具体而言，图4中C所示为P通道参考光，由在第一半波片4与傅立叶变换透镜9之间按如下方式传播的光场分量顺次透过第一偏振分光棱镜51、第二半波片41、第二偏振分光棱镜52及第一透射式漫射元件81构成，其偏振态为P线偏振。图4中B所示为S通道参考光，由在第一半波片4与傅立叶变换透镜9之间按如下方式传播的光场分量第一偏振分光棱镜51反射，第三半波片42透射，顺次经反射镜6、第三偏振分光棱镜53和反射镜6反射后透过第二透射式漫射元件82构成，其偏振态为S线偏振。P通道参考光与S通道参考光通过傅立叶变换透镜9后，其光波矢间的夹角为φc远大于各通道存储中的布拉格选择角φ＝Λ/L(其中Λ为记录全息图光栅的周期，L为记录介质的厚度)，以保证通道信息可独立读取。图4中A所示为共轴的S和P通道物光，其中S通道物光由在第一半波片4与傅立叶变换透镜9之间按如下方式传播的光场分量顺次透过第一偏振分光棱镜5和第二半波片41，经第二偏振分光棱镜52反射后透过第一透射式空间光调制器121加载信息，然后再由第四偏振分光棱镜54反射构成，其偏振态为S线偏振。P通道物光由在第一半波片4与傅立叶变换透镜9之间按如下方式传播的光场分量第一偏振分光棱镜51反射，第三半波片42透射，反射镜6反射，经第三偏振分光棱镜53透射后透过第二透射式空间光调制器122加载信息，然后再透过第四偏振分光棱镜54构成，其偏振态为P线偏振。通道间能量分配和通道中参物比的分配可通过旋转第一半波片4、第二半波片41和第三半波片42实现。组合式快门15用于光路通断的控制。在单次双通道存储过程中，打开组合式快门15，两通道参考光和加载有不同信息的物光通过傅立叶变换透镜9，在其谱面位置附近用存储介质7记录相应的全息图。在读取过程中，打开快门14，通过控制组合式快门15打开相应通道的参考光路，即可在相应记录位置实现相应通道数据的再现，读取的再现光经傅立叶逆变换透镜10后由探测器CCD11采集，获得再现信息。
图5所示为利用本发明方法设计的偏振正交双通道体全息光学数据存储系统的第二种结构，其中的激光光源1、半波片4、针孔滤波器2、准直透镜3、偏振分光棱镜5、第一组合式快门151、第一反射式漫射元件161、第一反射式空间光调制器131处于第一光轴线上；其中的第二组合式快门152、偏振分光棱镜5、第二反射式漫射元件162、第二反射式空间光调制器132、傅立叶变换透镜9、记录介质7、傅立叶逆变换透镜10、第三组合式快门153和探测器11处于第二光轴线上，第一和第二光轴线互相垂直，且偏振分光棱镜5置于第一、第二光轴线的交点上；其中第一反射式空间光调制器131与第一反射式漫射元件161及第二反射式空间光调制器132与第二反射式漫射元件162均置于傅立叶变换透镜9前焦点的位置上，记录介质7置于傅立叶变换透镜9后焦点上，傅立叶变换透镜9的焦距为f1；同时记录介质7还处于傅立叶逆变换透镜10前焦点上，探测器11置于傅立叶逆变换透镜10后焦点上，傅立叶逆变换透镜10的焦距为f2；S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜9后的夹角为φc。
下面详细说明第二种结构的工作原理。图5中，激光光源1发出的线偏振激光经半波片4、针孔滤波器2滤波和准直透镜3准直后提供系统所需的线偏振平行光。其中半波片4实现对线偏振平行光偏振方向的偏转，用于调整通道之间光能量的分配。经准直透镜3准直后的平行线偏振光经偏振分光棱镜5后，透射光(为P偏振)的轴上部分经第一反射式空间光调制器131调制实现信息的加载，同时被调制单元的光的偏振态旋转成S偏振经偏振分光棱镜5反射构成S通道的物光；反射光(为S偏振)的轴上部分经第二反射式空间光调制器132调制实现信息的加载，同时被调制单元的光的偏振态旋转成P偏振而透过偏振分光棱镜5构成P通道的物光。S通道物光和P通道物光同轴，如图中A所示。经准直透镜3准直后的平行线偏振光经偏振分光棱镜5后，透射光(为P偏振)的轴外部分经第一反射式漫射元件161调制，形成散斑场，同时散斑场的偏振态旋转成S偏振经偏振分光棱镜5反射构成S通道的参考光，如图中B所示；反射光(为S偏振)的轴外部分经第二反射式漫射元件162调制，形成散斑场，同时散斑场的偏振态旋转成P偏振而透过偏振分光棱镜5构成P通道的参考光，如图中C所示。B和C光束通过傅立叶变换透镜9后其光波矢间的夹角φc远大于各通道存储中的布拉格选择角φ＝Λ/L(其中Λ为记录全息图光栅的周期，L为记录介质的厚度)，以保证通道信息可独立读取。图5中第一组合式快门151用于S通道通断控制，第二组合式快门152用于P通道通断控制，第三组合式快门153用于采集通断控制。单次双通道记录过程中，打开第一组合式快门151，第二组合式快门152，P、S通道参、物光经傅立叶变换透镜9后在其谱面位置附近用记录介质7记录相应全息图。读取过程中，打开组合式快门153，保持采集畅通，开组合式快门151中对应参考光部分，即可在相应记录位置读取S通道相应信息，开组合式快门152中对应参考光部分，即可在相应记录位置读取P通道相应信息。
本发明的两种结构均采用结合散斑复用和移位复用的混合复用实现整个存储介质的复用存储。散斑复用的散斑场由漫射元件(透射式或反射式)产生，其具有选择灵敏且与记录介质厚度无关的特点，在膜结构记录介质的体全息存储中有很多优点。移位复用由盘片的周向和轴向伺服完成，其复用的最小移位距离由散斑复用的选择性决定。在本发明的实施例中，对于参考光直径为D的圆形区域产生的散斑场，移位复用的最小位移为δr＝1.22λf/D，且各向一致。对于参考光为由在两个互相垂直方向上尺度为Lx×Ly的方形区域产生的散斑场，则在这两个互相垂直方向上的移位复用的最小位移分别为δx＝λf/Lx和δy＝λf/Ly。通常移位复用最小位移量在微米量级，例如，当λ＝532nm，f＝40mm，D＝2.5mm时，移位复用最小位移量δ≈10um。在系统的实际实施过程中，综合考虑材料性能及机械伺服结构的定位和寻址能力，选取合适的径向和周向移位复用间隔，以获得较高的存储密度和容量。
权利要求
1.一种偏振正交双通道体全息光学数据的存储方法，其特征在于该方法包括以下各步骤(1)用偏振态均为S的一束参考光和一束物光构成S记录通道，用偏振态均为P的一束参考光和一束物光构成P记录通道，上述记录通道的记录光，在记录介质的一个记录位置形成干涉场，以记录光学信息；(2)用结合散斑复用和移位复用的混合复用存储过程，重复步骤(1)过程，进行整个记录介质中复用存储；(3)用偏振态为S的一束参考光，按S记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述S记录通道的光学信息，用偏振态为P的一束参考光，按P记录通道的参考光方向在相应记录位置读取上述P记录通道的光学信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的介质为各向同性的光致聚合物材料。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的两束物光同轴，两束参考光对称位于物光两侧，其夹角为φc，φc＞＞φ，φ＝Λ/L为记录的布拉格角度选择性，其中Λ为记录全息图光栅的周期，0.1μm≤Λ≤10μm，L为记录介质的厚度，50μm≤L≤1000μm。
4.一种偏振正交双通道体全息光学数据的存储系统，其特征在于该系统包括激光光源、针孔滤波器、准直透镜、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片、第二偏振分光棱镜、第一透射式漫射元件、第一透射式空间光调制器、第三半波片、反射镜、第三偏振分光棱镜、第二透射式空间光调制器、第四偏振分光棱镜、第二透射式漫射元件、组合式快门、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、快门和探测器；所述的激光光源、针孔滤波器、准直透镜、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片、第二偏振分光棱镜和第一透射式漫射元件置于第一光轴，构成P通道参考光C；所述的第一偏振分光棱镜、第三半波片和反射镜置于第一偏振分光棱镜反射光方向的第二光轴上，第一光轴和第二光轴互相垂直，并相交于第一偏振分光棱镜上；所述的反射镜、第三偏振分光棱镜、第二透射式空间光调制器和第四偏振分光棱镜处于第三光轴上，第二光轴和第三光轴互相垂直，并相交于反射镜上；所述的第二偏振分光棱镜、第一透射式空间光调制器和第四偏振分光棱镜处于第四光轴，第四光轴和第一光轴互相垂直，并相交于第二偏振分光棱镜上，第四光轴同时与第三光轴互相垂直，并相交于第四偏振分光棱镜上，光束经第四偏振分光棱镜后，沿第三光轴方向传播，构成P和S通道物光A；所述的第三偏振分光棱镜反射光束经反射镜反射后沿平行于第三光轴的方向传播，经第二透射式漫射元件后构成S通道参考光B；所述的第四偏振分光棱镜和探测器之间的光轴上依次设有组合式快门、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜和快门；所述第一透射式空间光调制器和第二透射式空间光调制器置于傅立叶变换透镜前焦点的位置上，记录介质置于傅立叶变换透镜后焦点上；同时记录介质还处于傅立叶逆变换透镜前焦点上，探测器置于傅立叶逆变换透镜后焦点上，S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜后的夹角为φc。
5.一种偏振正交双通道体全息光学数据的存储系统，其特征在于该系统包括激光光源、半波片、针孔滤波器、准直透镜、偏振分光棱镜、第一组合式快门、第一反射式漫射元件、第一反射式空间光调制器、第二组合式快门、第二反射式漫射元件、第二反射式空间光调制器、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、第三组合式快门和探测器；所述的激光光源、半波片、针孔滤波器、准直透镜、偏振分光棱镜、第一组合式快门、第一反射式漫射元件、第一反射式空间光调制器处于第一光轴线上；所述的第二组合式快门、偏振分光棱镜、第二反射式漫射元件、第二反射式空间光调制器、傅立叶变换透镜、记录介质、傅立叶逆变换透镜、第三组合式快门和探测器处于第二光轴线上，第一和第二光轴线互相垂直；所述的偏振分光棱镜置于第一、第二光轴线的交点上；所述第一反射式空间光调制器与第一反射式漫射元件及第二反射式空间光调制器与第二反射式漫射元件均置于傅立叶变换透镜前焦点的位置上，记录介质置于傅立叶变换透镜后焦点上；同时记录介质处于傅立叶逆变换透镜前焦点上，探测器置于傅立叶逆变换透镜后焦点上；S通道参考光B与P通道参考光C经傅立叶变换透镜后的夹角为φc。
全文摘要
本发明涉及一种偏振正交双通道体全息光学数据的存储方法及其系统，属于光学存储领域。本发明的方法和系统利用正交光场不相干涉的特点及体全息记录固有的布拉格选择性，在具有各向同性特征的有机光致聚合物记录介质的同一位置中，实现两光场偏振方向正交的干涉场所分别调制的信息的双通道记录，并利用体全息存储方法固有的布拉格选择性，实现数据页间的低串扰和数据页的单独再现。本发明提出的方法和系统提高了光学数据存储过程的并行性，使得存储过程的并行性加倍，同时保持光学数据读取过程中的并行性不变，提高了记录速率，同时降低了光学数据存储速率和传输速率的不对称性。
文档编号G11B7/00GK1560839SQ200410006158
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者何庆声, 尉昊贇, 曹良才, 何树荣, 金国藩, 邬敏贤 申请人:清华大学