一种全息数据存储系统

本公开涉及数据存储，尤其涉及一种全息数据存储系统。

背景技术：

1、光学存储具有长寿命、低能耗的特点，适用于数据中心和档案系统等应用场景。现有技术中，扩大数据容量是光学存储的主要问题。传统光学存储技术(如蓝光光盘)在扩大数据容量方面进步较慢，因此，需要开发不同的存储技术，以实现大容量的光学数据存储。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提出了一种全息数据存储系统的技术方案。

2、根据本公开的一方面，提供了一种全息数据存储系统，包括：照明子系统、物光臂、参考光臂和全息聚合物；所述照明子系统，用于确定具有预设偏振态的准直平面波；所述物光臂，用于根据纯相位型全息图，对所述准直平面波进行调制，得到物光波，并控制所述物光波入射至所述全息聚合物，其中，所述纯相位型全息图通过对待存储的复振幅信息进行编码得到；所述参考光臂，用于根据所述准直平面波，确定参考光波，并控制所述参考光波入射至所述全息聚合物；所述全息聚合物，用于记录所述参考光波与所述物光波干涉产生的干涉条纹，以对所述复振幅信息进行存储。

3、在一种可能的实现方式中，所述照明子系统包括：点光源、准直透镜和偏振片；所述点光源，用于出射具有强相干性的点光源光波；所述准直透镜，用于将所述点光源光波调整为初始准直平面波；所述偏振片，用改变所述初始准直平面波的偏振态，得到具有预设偏振态的所述准直平面波。

4、在一种可能的实现方式中，所述点光源包括：激光器、光纤和通光孔径；所述激光器，用于出射具有强相干性的激光；所述光纤，用于约束所述激光的传播方向，控制所述激光入射至所述通光孔径；所述通光孔径，用于将所述光纤传播的所述激光调整为所述点光源光波，其中，所述通光孔径设置在所述准直透镜的物方焦点处。

5、在一种可能的实现方式中，所述参考光臂包括：第一分束镜和反射镜；所述第一分束镜，用于对所述准直平面波进行分束，确定所述参考光波；所述反射镜，用于控制所述参考光波入射至所述全息聚合物。

6、在一种可能的实现方式中，所述物光臂包括：第一电子开关、第二分束镜、空间光调制器、光阱和滤波模块；所述第一电子开关，用于在存储数据时开启，以控制所述准直平面波入射至所述第二分束镜；所述第二分束镜，用于对所述准直平面波进行分束，并控制分束后的第一部分准直平面波入射至所述空间光调制器，控制分束后的第二部分准直平面波入射至所述光阱；所述空间光调制器，用于根据所述纯相位全息图，对所述第一部分准直平面波进行调制，得到所述物光波；所述光阱，用于遮挡所述第二部分准直平面波；所述滤波模块，用于对所述物光波进行滤波，去除所述物光波的傅里叶变换频谱中的干扰信息。

7、在一种可能的实现方式中，所述全息聚合物，用于在读取数据时，根据所述干涉条纹对所述参考光波进行调制，得到重建光波。

8、在一种可能的实现方式中，所述系统还包括：读取子系统，用于采集所述重建光波，确定不同衍射重建距离上的衍射重建图像；解码子系统，用于对不同衍射重建距离上的所述衍射重建图像进行解码，得到所述复振幅信息。

9、在一种可能的实现方式中，所述读取子系统包括：第二电子开关、第三分束镜、第一成像装置和第二成像装置；所述第二电子开关，用于在读取数据时开启，以控制所述重建光波入射至所述第三分束镜；所述第三分束镜，用于对所述重建光波进行分束，控制分束后的第一部分重建光波入射至所述第一成像装置，控制分束后的第二部分重建光波入射至所述第二成像装置；所述第一成像装置，用于采集所述第一部分重建光波，确定第一衍射重建距离上的第一衍射重建图像；所述第二成像装置，用于采集所述第二部分重建光波，确定第二衍射重建距离上的第二衍射重建图像，其中，所述第二衍射重建距离，与所述第一衍射重建距离不同。

10、在一种可能的实现方式中，所述解码子系统包括：数据线和解码模块；所述数据线，用于将所述第一衍射重建图像和所述第二衍射重建图像传输到所述解码模块；所述解码模块，用于将所述第一衍射重建图像和所述第二衍射重建图像输入至训练好的深度学习网络进行解码，得到所述复振幅信息。

11、在一种可能的实现方式中，所述解码模块，用于基于样本图像，预先训练所述深度学习网络。

12、根据本公开实施例的全息数据存储系统，通过照明子系统产生具有预设偏振态的准直平面波；通过对待存储的复振幅信息进行编码得到纯相位型全息图，待存储的复振幅信息包含振幅信息和相位信息，可以增加数据存储容量；利用物光臂，基于纯相位型全息图，无需构建复杂的复振幅编码光路，就可以对准直平面波进行调制，确定物光波，从而简化系统的结构；利用参考光臂，可以基于准直平面波，确定参考光波；通过全息聚合物可以记录物光波与参考光波干涉产生的干涉条纹，从而实现全息数据存储。

13、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

技术特征：

1.一种全息数据存储系统，其特征在于，包括：照明子系统、物光臂、参考光臂和全息聚合物；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述照明子系统包括：点光源、准直透镜和偏振片；

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述点光源包括：激光器、光纤和通光孔径；

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参考光臂包括：第一分束镜和反射镜；

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述物光臂包括：第一电子开关、第二分束镜、空间光调制器、光阱和滤波模块；

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，所述全息聚合物，用于在读取数据时，根据所述干涉条纹对所述参考光波进行调制，得到重建光波。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述读取子系统包括：第二电子开关、第三分束镜、第一成像装置和第二成像装置；

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述解码子系统包括：数据线和解码模块；

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述解码模块，用于基于样本图像，预先训练所述深度学习网络。

技术总结
本公开涉及一种全息数据存储系统，包括：照明子系统，用于确定具有预设偏振态的准直平面波；物光臂，用于根据纯相位型全息图，对准直平面波进行调制，得到物光波，并控制物光波入射至全息聚合物，其中，纯相位型全息图通过对待存储的复振幅信息进行编码得到；参考光臂，用于根据准直平面波，确定参考光波，并控制参考光波入射至全息聚合物；全息聚合物，用于记录参考光波与物光波干涉产生的干涉条纹，以对复振幅信息进行存储；以及基于深度学习网络的读取子系统。通过本公开实施例，无需构建复杂的复振幅编码光路，即可实现对复振幅信息的存储，从而实现高速、大容量、高密度的光学存储；并结合深度学习网络，对复振幅信息进行快速解码及读取。

技术研发人员：曹良才,何泽浩,李儒佳
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13