专利名称：联动型全息存储器的制作方法
技术领域：
本发明属于信息存储装置，具体地说，涉及一种联动型全息存储器的技术方案。
体全息数字数据存储技术是根据全息学原理在光致变材料的三维空间实现数字数据存取的技术。理论上，用体全息存储技术可使1cm3大小的存储材料获得相当于目前几十个硬盘的存储容量，其页面式存取的并行特性可将读出时间缩短到10ns，而且全息存储还可获得很高的信息冗余度并支持关联存取，因此全息数字数据存储器具有产业化前景。
用全息技术存入、读出数据是以页面为单位进行的。存入时，首先要将待存数据转换为二进制(或灰度级)图像并送空间光调制器显示。激光光源发出的光经分束器后形成两束相干光，其中一束称物光、另一束称参考光。物光照射到空间光调制器上，使其载有上述二值图像的编码信息，物光和参考光相交后生成的干涉条纹使位于相交处的光致变材料(存储体)曝光，于是在光致变材料上就会留下干涉条纹的印记，几年甚至几十年也不消退。读出时，用与原来相同角度的参考光照射存储体，就会自动生成原来载有编码信息的物光，而物光的方向也与原来的一致。在适当位置放置CCD摄像机，经对输出进行解码，就会重建原来输入的整页数据。改变物光或参考光相对于存储体的入射角(称角度复用)或激光光源的波长(称波长复用)，就可以在同一存储体内存储多幅数据图像。与以表面存储为特征的磁存储技术不同，上述存储利用了存储体的整个三维空间，因此可获得极大的存储容量。全息数据存储技术也可以重建参考光。当关闭参考光只用原来的物光照射时，存入数据图像时的参考光就会重现，可以通过探测器得到参考光的入射角，这就相当于掌握了数据存入的地址，由此可实现按内容寻址，即关联存取。现有技术“固定式三维光子存储装置”(中国专利申请号00121095.5)中为了提高存储体的存储密度，采用空间-角度复用，当存储体为正六面体时，实现这种复用方案是的运动控制机构庞大、笨重而且复杂。
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足，提出了一种全息存储器的技术方案，它实现了空间-角度复用，具有结构简单、体积小、易于控制等特点。
本发明的目的是这样实现的1.用中空圆柱状光折变晶体代替了现有技术的正六面体光折变晶体，物光从光折变晶体的端面进入光折变晶体，参考光从光折变晶体的侧面进入光折变晶体；2.是将入射物光和参考光的各运动自由度由分别控制改为了机械联动；3.是使写入光光源和读出光光源出自同一半导体激光器，近红外光作为读出光光源，经过倍频器成为绿光作为写入光光源，两光源的切换是通过在光路上加入或移开倍频晶体来实现的。
由于采用了上述技术方案，本发明的主要优点是实现了空间和角度复用，大大提高了实际产品的存储量；结构简单，产品可靠性高，输入输出切换简便，使产品整机体积小且实用性强；用加入、移开倍频晶体的办法产生读出光和写入光，实现了克服读出光的擦除效应和小型化应用方案。
本发明附面说明如下。
图1为本发明的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详述在实施例中，将需要存储的信息传到输入接口，通过编码电路驱动空间光调制器(8)，写入时由近红外光半导体激光器(1)发出红外光，由倍频晶体(2)变为适于写入光折变晶体的绿光，经平面反光镜(3)到达分束器(4)，分成物光和参考光。物光经扩束镜(5)、平面反光镜(6)、准直镜(7)到达空间光调制器(8)。经空间光调制器调制的物光由傅立叶变换透镜(9)做傅立叶变换，再由平面反光镜(10)反射，从端面进入中空圆柱型光折变晶体(11)。由分束镜(4)分出的参考光经平面反光镜(14)、平面反光镜(15)后从侧面进入光折变晶体(11)，两束光的交汇部分产生干涉条纹，通过光折变效应将信息记入光折变晶体。
角度复用的实现调整分束器(4)的角度，使出射的参考光指向光折变晶体(11)中存储信息的部位；平面反光镜(14)、(15)安装在精密转盘上，转盘的转轴(26)穿过反光镜(14)并与来自分束器(4)的参考光的光轴重合。此时，参考光的角度就是转盘的转角，可以任意调整。
空间复用的实现要获得高容量的存储器，空间复用是必不可少的。柱状光折变晶体在绕自身旋转的同时还有一个轴向的平移，由此实现空间复用。为最大限度地提高存储容量，并简化控制系统，上述转动和平移采用机械联动，以螺旋运动的方式实现空间复用。在图1中，电机(16)的转动经过两级涡轮涡杆(17)、(19)减速后，使齿轮(20)转动，经齿轮(21)升速后带动螺杆(23)。由于螺杆与柱状光折变晶体(11)为紧配合，且两者轴线重合，又由于齿轮(21)与该螺杆通过滑键(22)连接，所以所引起的光折变晶体(11)的实际运动是转动加轴向平移。为最大限度地避免读出信息时的串扰，螺旋运动的螺距应不小于参考光的宽度。
角度变化与空间变化的联动。为进一步简化控制系统，将参考光角度的控制与光折变晶体的螺旋运动的控制用一套机械装置实现联动。如图1所示，电机(16)的转动经涡杆(17)、涡轮(18)、齿轮(24)和齿轮(25)传递到转轴(26)，使反光镜(14)、反光镜(15)转动。反射的参考光转过360°时，光折变晶体表面转过的弧长应近似等于参考光的宽度。这样，把一个兼有角度复用和空间复用的存储器的多自由度控制，简化为仅对一个自由度的控制。
读出过程可见光照射在光折变晶体上对已存储图象有擦除效应。通常的做法是将已存储图象的光折变晶体进行热固定处理，这样做对于改写存储内容极不方便。
光折变晶体对红外光不敏感。读出数据时，移开倍频晶体(2)即能实现用红外光读取数据。
用近红外参考光再现的图象经逆傅立叶变换透镜(12)成像到CCD摄象机(13)，再经过电路解码送到输出接口，完成数据的读出过程。
权利要求
1.一种联动型全息存储器，包括半导体激光器、空间光调制器、倍频晶体、平面反光镜、分束器、扩束镜、准直镜、傅立叶变换镜、光折变晶体及CCD摄像机，其特征在于光折变晶体为中空圆柱型，物光从光折变晶体的端面进入光折变晶体，参考光从光折变体的侧面进入光折变晶体，由机械联动方式控制入射物光和参考光的自由度；写入光光源与读出光光源由同一个半导体激光器发出，经过光路中的倍频器切换形成写入光与读出光。
2.按照权利要求1所述的联动型全息存储器，其特征在于通过输入接口的存储信息，经过编码电路驱动空间光调制器(8)写入时，由近红外光半导体激光器(1)发出红外光，由倍频晶体(2)变为绿光，经平面反光镜(3)到达分束器(4)，分成物光和参考光；物光经扩束镜(5)、平面反光镜(6)、准直镜(7)到达空间光调制器(8)，经空间光调制器调制的物光通过傅立叶变换透镜(9)后，再由平面反光镜(10)反射，从端面进入圆柱型光折变晶体(11)，由分束镜(4)分出的参考光经平面反光镜(14)、平面反光镜(15)后，从侧面进入光折变晶体(11)；物光与参考光在光折变晶体(11)中交汇，记忆信息；读出时，移开倍频晶体(2)即能实现红外光的读取数据。
3.按照权利要求1或2所述的联动型全息存储器，其特征在于电机(16)的转动经过两级涡轮涡杆(17)(19)减速后，使齿轮(20)转动，经齿轮(21)升速后带动螺杆(23)，螺杆与柱状光折变晶体(11)紧配合，且两者轴线重合，齿轮(21)与螺杆通过滑键(22)连接，使光折变晶体(11)转动加轴向平移。
4.按照权利要求3所述的联动型全息存储器，其特征在于参考光的角度控制与光折变晶体的螺旋运动控制由同一套机械装置实现；电机(16)的运动经涡杆(17)、涡轮(18)、齿轮(24)、齿轮(25)传递到转轴(26)，使反光镜(14)、反光镜(15)转动；反射的参考光转过360°时，光折变晶体(11)表面转过的弧长近似等于参考光的宽度。
全文摘要
本发明公开了一种联动型全息存储器。该存储器的光折变晶体为中空圆柱型，物光从光折变晶体的端面进入光折变晶体，参考光从光折变晶体的侧面进入光折变晶体；由机械联动方式控制入射物光和参考光的自由度；写入光与读出光由同一半导体激光器发出，经过光路中的倍频器切换形成写入光与读出光。本发明的主要优点是实现了空间和角度复用，大大提高了实际产品的存储量；结构简单、可靠，产品化水平高。
文档编号G11B7/00GK1503078SQ0215330
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月27日 优先权日2002年11月27日
发明者安刚, 黄大刚, 卢桂章, 贺京同, 张建勋, 赵新, 辛运帏, 刘景泰, 李彬, 张蕾, 王孝喜, 王晓娜, 安 刚 申请人:南开大学