DE10022949A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kopieren von holographischen Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kopieren von holographischen Informationen.

Bei dem ständig wachsendem Bedarf an verfügbarer Informa­ tion ist es notwendig, diese schnellstmöglich in großen Mengen zu speichern, zu lesen, zu verschlüsseln und wei­ ter zu verarbeiten. Die auf dem Markt bisher verfügbaren Datenspeicher speichern die Daten seriell und müssen auch seriell ausgelesen werden. Dies benötigt bei Datenmengen von mehr als 10 GByte sehr viel Zeit und führt wegen des seriellen Verarbeitens zu einer begrenzten Datenübertra­ gungsrate.

Unter Informationen werden jegliche analoge oder digitale Informationen verstanden, die holographisch im Speicher­ medium gespeichert werden können. Neben zwei- oder drei­ dimensionalen Bildern können auch digitale Daten, bei­ spielsweise als zweidimensionale Bitmuster, ein- und aus­ gelesen werden.

Beispielsweise wird für ein Speichern von digitalen Da­ ten, also eines Daten-Bitmusters, eine von einem Schreibstrahl durchleuchtete Flüssigkristallanzeige (LCD) mit einer Auflösung von bspw. 1024 . 1024 Bildpunkten, also 10⁶ Bit, als Bildquelle verwendet. Das so erzeugte Daten-Bitmuster wird dann mit Hilfe eines zum Schreibstrahl kohärenten Referenzenstrahls in einem vor­ gegebenen Raumbereich unter einem vorgegebenen Winkel im Speichermedium holographisch eingeschrieben.

Holographische Daten- und Bildspeicher eröffnen somit gänzlich neue Möglichkeiten. Das Speichern und Lesen von Daten auf holographischem Weg erfolgt parallel, da je­ weils ein komplettes Bild oder ein komplettes Bitmuster holographisch gespeichert und anschließend beliebig oft ausgelesen bzw. erfaßt werden kann.

Unter Erfassen der Informationen wird das Aufnehmen und Aufbereiten der im Informationsstrahl enthaltenen opti­ schen Informationen verstanden. Das Erfassen kann sowohl eine Umwandlung der optischen Informationen in elektri­ sche Signale, bspw. mit Hilfe einer CCD-Kamera, beinhal­ ten als auch eine rein optische Weiterbehandlung umfas­ sen. Durch ein Array von Lichtwellenleitern wird bspw. eine optische Übertragung der Informationen der einzelnen Punkte des Bitmusters realisierbar, die zukünftig bei der Anwendung von optischen Computern ein hohes paralleles Verarbeiten der Informationen ermöglicht.

Das Speichern und Auslesen von holographischen Informa­ tionen im Speichermedium in mindestens zwei verschiedenen Raumbereichen wird als Ortsmultiplexing bezeichnet. Da­ durch wird das Volumen des Speichermediums, sofern es ei­ ne Mindestgröße übersteigt, mehrfach für die Speicherung von Hologrammen verwendet. Nach der bisher gängigen Tech­ nik reichen dabei Volumina von wenigen Kubikmillimetern aus, so daß eine Mehrzahl von unterschiedlichen Raumbe­ reichen in einem Speichermedium separat mit Hologrammen beschrieben werden kann.

Durch Rotation des holographischen Speichermediums über einen vorzugsweise motorisierten und ansteuerbaren Dreh­ tisch können zudem Informationen unter verschiedenen Winkeln in einem Raumbereich des Speichermediums hologra­ phisch eingeschrieben und ausgelesen werden. Dieses wird als Winkelmultiplexing bezeichnet. Insbesondere für das Auslesen muß jeweils gewährleistet sein, daß der Ein­ fallswinkel des Lesestrahls genau die Braggbedingung des auszulesenden Hologramms erfüllt. Die Braggbedingung de­ finiert auch den Ausfallwinkel des Informationsstrahls, so daß die optischen Achsen des Lesestrahls und des In­ formationsstrahls exakt vorgegeben sind und die Winkelpo­ sition des Speichermediums dazu für das Winkelmultiple­ xing eingestellt werden kann.

Durch Drehen des holographischen Speichermediums um z. B.: 0.01° kann die gleiche Datenmenge in den gleichen Raumbe­ reich des holographischen Speichermediums eingeschrieben werden, so daß Winkelmultiplexing in einem Winkelbereich von +/-50° ca. 10.000 Hologramme mit einer Datenmenge von je 10⁶ Bit eingeschrieben werden können.

Zusätzlich können mittels Ortsmultiplexing verschiedene Ortspositionen auf dem holographischen Speichermedium ge­ nutzt werden, an denen die Hologramme gespeichert werden können.

Damit läßt sich die Gesamtkapazität eines holographischen Speichermediums beispielhaft wie folgt abschätzen:

Dreht man das Speichermedium von -50° bis +50° relativ zum einfallenden Schreib- bzw. Lesestrahl, erhält man ca. 10⁴ Winkelpositionen, an denen holographisch Informationen mit einer Größe von jeweils 10⁶ Bit gespeichert werden können. Im Produkt mit z. B. 100 verschiedenen Raumberei­ chen im holographischen Speichermedium ergibt sich damit eine Speicherkapazität von ca. 10¹² Bit bzw. ca. 1 Tbit bei einer Größe des Speichermediums von 30 × 30 × 3 mm³ (Breite × Höhe × Dicke). Diese Datendichte kann bis heute von keinem anderen Datenträger dieser Größe erreicht wer­ den.

Durch eine geeignete Fixiertechnik können holographisch eingeschriebene Daten zerstörungsfrei in Bezug auf eine weitere Lichtbestrahlung, z. B. beim Ausleseprozeß, sowie umweltverträglich über einen langen Zeitraum aufbewahrt werden.

Weiterhin kann als Speichermedium jegliches holographi­ sches Material zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann das Speichermedium aus einem Kristall oder aus einer Mehrzahl von zu einer Einheit verbundenen Teilkristallen bestehen. Darüber hinaus kann das Speichermedium auch aus einem organischen oder anorganischen photorefraktiven Me­ dium bestehen, also aus Materialien, die durch Lichtbe­ strahlung ihren Brechwert bzw. ihrer Absorptionskoeffizi­ enten ändern. Jedenfalls ist das holographische Material des Speichermediums dafür geeignet, holographische Infor­ mationen zu speichern.

Schließlich wird hervorgehoben, daß das nachfolgend be­ schriebene Verfahren und die entsprechende Vorrichtung allgemein mit einem Lesestrahl aus kohärenter elektroma­ gnetischer Strahlung beliebiger Wellenlänge arbeiten kön­ nen. Auch wenn im folgenden die Strahlung hauptsächlich als optischer Laserstrahl beschrieben wird, ist dieses nicht als Beschränkung auf optische Strahlung zu verste­ hen.

Für ein Kopieren von Daten aus einem holographischen Le­ sespeichermedium in ein holographisches Schreibspeichermedium müssen die eingeschriebenen Daten zunächst aus dem Lesespeichermedium optisch ausgelesen und in ein elektro­ nisches Format umgesetzt werden. Anschließend werden die elektronisch umgesetzten Daten optisch in das holographi­ sche Schreibspeichermedium eingeschrieben, wozu die elek­ tronischen Daten wieder in optische Informationen umge­ wandelt werden müssen.

Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren ist zunächst ein hoher Rechen- und Zeitaufwand erforderlich, um die Infor­ mationen aus dem Lesespeichermedium auszulesen, die ge­ speicherten Daten aufzubereiten und für ein erneutes Schreiben wieder in optische Informationen umzuwandeln. Zudem ist dabei die große Speicherkapazität holographi­ scher Speichermedien problematisch. Daher erweist sich das Kopieren von holographisch gespeicherten Informatio­ nen, die in ein holographisches Schreibspeichermedium ge­ schrieben werden müssen, auf elektronischem Wege als zu aufwendig. Zudem besteht durch das zweifache Umwandeln der Daten zwischen optischer und elektronischer sowie elektronischer und optischer Form ein hohes Risiko an Da­ tenverlust.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch die schnell und mit einfachen Mitteln das Kopieren von holographisch gespeicherten Informationen ermöglicht wird.

Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Verfah­ ren gemäß Anspruch 1 gelöst, bei dem mit Hilfe eines Le­ sestrahls aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung aus einem holographischen Lesespeichermedium die Informationen in Form eines Informationsstrahls ausgelesen wer­ den, bei dem ein Schreibspeichermedium im Strahlengang des Informationsstrahls mindestens angeordnet wird und bei dem mit Hilfe mindestens eines Referenzstrahles die im Informationsstrahl enthaltenen Informationen in dem mindestens einen Schreibspeichermedium eingeschrieben werden.

Erfindungsgemäß ist demnach erkannt worden, daß es nicht notwendig ist, die aus dem Lesespeichermedium ausgelese­ nen holographisch gespeicherten Informationen zunächst in elektronische Daten umzuwandeln, bevor diese für ein er­ neutes Schreiben in ein Schreibspeichermedium in optische Informationen erneut umgewandelt werden müssen. Die holo­ graphisch im Lesespeichermedium gespeicherten Informatio­ nen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit auf rein optischem Wege sehr schnell in ein holographisches Schreibspeichermedium kopiert werden. Ein Datenverlust durch die Umwandlung der optischen Informationen in elek­ trische Daten und umgekehrt tritt nicht auf.

In bevorzugter Weise wird mit Hilfe mindestens eines In­ tensitätsreglers die Intensität des Referenzstrahls gere­ gelt, um eine Anpassung an die Intensität des Informati­ onsstrahls zu erreichen. In besonders bevorzugter Weise werden dabei die beiden Intensitäten des Referenzstrahls und des Informationsstrahls im wesentlichen gleich groß eingeregelt, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der In­ formationen in den im Schreibspeichermedium gespeicherten Informationen zu verbessern. Dabei kann sogar ein besse­ res Signal-zu-Rausch-Verhältnis in der Kopie als bei den im Lesespeichermedium eingeschriebenen Informationen er­ reicht werden.

In weiter bevorzugter Weise wird mit Hilfe eines räumli­ chen Strahlmodulators der Lesestrahl und gegebenenfalls der mindestens eine Referenzstrahl teilweise ausgeblen­ det. Dabei wird mindestens ein Feld des Strahlmodulators so angesteuert, daß das Feld den darauf auftreffenden Teil des Lesestrahls als Teillesestrahl auf das Lesespei­ chermedium leitet. Die anderen Felder des Strahlmodula­ tors werden so angesteuert, daß diese den darauf auftref­ fenden Lesestrahl nicht auf das Lesespeichermedium lei­ ten. Somit wird der Lesestrahl durch jedes der Felder je nach Ansteuerung entweder in Richtung des Speichermediums geleitet oder vollständig geblockt bzw. in Raumbereiche außerhalb des Speichermediums geleitet. Der von dem Teillesestrahl im Lesespeichermedium erzeugte Informati­ onsstrahl wird in dem vom Teillesestrahl ausgeleuchteten Raumbereich des Lesespeichermediums erzeugt und ist somit räumlich begrenzt. Im Schreibspeichermedium wird dieser räumlich begrenzte Informationsstrahl vom Referenzstrahl überlagert und somit werden die optischen Informationen als Hologramm im Schreibspeichermedium gespeichert. Dabei kann der Referenzstrahl entweder eine dem aufgeweiteten Lesestrahl entsprechende Form aufweisen oder der Refe­ renzstrahl wird ebenfalls räumlich begrenzt, so daß nur der Raumbereich erfaßt wird, in dem die im Informations­ strahl enthaltenen Informationen im Schreibspeichermedium eingeschrieben werden sollen. Dazu ist dann der räumliche Strahlmodulator im Strahlengang des Lesestrahls entweder vor dem Strahlteiler, der den Referenzstrahl aus dem Le­ sestrahl abspaltet oder separat im Strahlengang des Refe­ renzstrahls angeordnet.

Alternativ zu der zuvor beschriebenen Anordnung kann der räumliche Strahlmodulator im Strahlengang des Informati­ onsstrahls angeordnet werden, wobei mindestens ein Feld des Strahlmodulators so angesteuert wird, daß der auf das Feld auftreffende Teil des Informationsstrahls als Teil­ informationsstrahl auf das mindestens eine Schreibspei­ chermedium geleitet wird. Die anderen Felder des Strahl­ modulators werden so angesteuert, daß der auf die anderen Felder auftreffende Teil des Informationsstrahls nicht auf das Schreibspeichermedium geleitet wird. Somit wird nicht der Lesestrahl sondern der Informationsstrahl aus­ geblendet, der die Informationen aus dem gesamten ausge­ leuchteten Bereich des Speichermediums enthält. Dieser wird mit Hilfe des Strahlmodulators so selektiert, daß nur der Teil des Informationsstrahls auf das Schreibspei­ chermedium geleitet wird, der die Informationen des ge­ wünschten Raumbereiches des Lesespeichermediums enthält.

Vorzugsweise weist der Strahlmodulator eine Mehrzahl von jeweils elektrisch ansteuerbaren Feldern auf, die insbe­ sondere in Form einer Matrix angeordnet sind. Dabei sind die Felder einzeln oder gruppenweise ansteuerbar. Für das gezielte Auslesen von holographisch gespeicherten Infor­ mationen aus einem vorgegebenen Raumbereich des Speicher­ mediums wird durch ein vorgegebenes elektrisches Beschal­ ten des Strahlmodulators nur ein räumlich begrenzter Teil des aufgeweiteten Lesestrahls auf das Lesepeichermedium bzw. des Informationsstrahls auf das Schreibspeichermedi­ um gelassen. Der Strahlmodulator kann somit auch als Se­ lektor bezeichnet werden, der aus dem aufgeweiteten Lese­ strahl bzw. Informationsstrahl nur den Bereich selek­ tiert, der für das Erfassen und Schreiben der Informatio­ nen benötigt wird.

Die Erfindung zeichnet sich demnach dadurch aus, daß die Ortsveränderung des Teillesestrahls bzw. des Teilinforma­ tionsstrahls durch eine rein elektrische Ansteuerung des Strahlmodulators sehr schnell für das Ausführen eines Ortsmultiplexing vorgenommen werden kann.

Weiterhin bleibt die Strahlgeometrie der verschiedenen aufbereiteten Teillesestrahlen in Bezug auf die jeweilige Braggbedingung der eingeschriebene Informationen für alle Raumbereiche des holographischen Speichermediums erhal­ ten. Gleiches gilt für die Strahlgeometrie der Informati­ onsstrahlen. Denn die entstehenden Teillesestrahlen bzw. Teilinformationsstrahlen verlaufen sämtlich parallel zu­ einander und erfüllen sämtlich die vorgegebene Bragg- Winkelbedingung. Somit können alle in verschiedenen Raum­ bereichen des holographischen Speichermediums einge­ schriebenen Informationen separat erfaßt und kopiert wer­ den. Ein mechanisches Verstellen von optischen Elementen für das Auslesen verschiedener Raumbereiche des Lesespei­ chermediums für gleiche Winkelbedingungen wird somit wir­ kungsvoll vermieden. Ebenso entfällt ein Nachjustieren der Teillesestrahlen in Bezug auf die vorgegebene Winkel­ beziehung. Zudem zeichnen sich elektrisch ansteuerbare Strahlenmodulatoren im Gegensatz zu mechanischen Elemen­ ten durch einen geringen Verschleiß im Langzeiteinsatz aus.

In weiter bevorzugter Weise kann die horizontale und ver­ tikale Position des Schreibspeichermediums relativ zur Position und Ausrichtung des Informationsstrahls verän­ dert werden. Daher können Daten aus einem vorgegebenen Raumbereich des Lesespeichermediums in einen Raumbereich des Schreibspeichermediums eingeschrieben werden, der ei­ ne relativ zum Raumbereich des Lesespeichermediums andere Position innerhalb des Schreibspeichmediums aufweist. So­ mit können die optischen Informationen unabhängig von der Position des ausgelesenen Raumbereiches des Lesespeichermediums kopiert werden. Dadurch werden die Möglichkeiten des Ortsmultiplexing erweitert.

Weiterhin ist bevorzugt, daß mit Hilfe von Drehtischen die Winkelpositionen des Lesespeichermediums und des min­ destens einen Schreibspeichermediums eingestellt werden können. Dadurch können unabhängig von den Winkelpositio­ nen des Lesespeichermediums einerseits und des Schreib­ speichermediums andererseits die holographisch gespei­ cherten Daten kopiert werden. Das Winkelmultiplexing kann daher wirkungsvoll auch beim optischen Kopieren hologra­ phisch gespeicherter Daten eingesetzt werden.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird das oben aufgezeigte technische Problem auch durch eine Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informatio­ nen gelöst. Diese Vorrichtung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 einen transmittierenden räumlichen Strahlmodula­ tor in einer perspektivischen Darstellung und

Fig. 6 einen reflektierenden räumlichen Strahlmodulator in einer perspektivischen Darstellung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Aus­ führungsbeispiele erläutert, die jeweils zum Teil über­ einstimmende Elemente aufweisen. Daher sind diese Elemen­ te mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die An­ ordnung und Funktionsweise der gleichen Elemente wird nicht für jedes Ausführungsbeispiel separat erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Informationen. Die Vorrichtung weist eine Strahlungsquel­ le in Form eines Lasers 1 zum Erzeugen eines Laserstrahls auf, der einen Polarisator 2 und einen Strahlaufweiter 3 mit Raumfrequenzfilterung mittels einer im Fokus einer ersten Sammellinse angeordneten Blende durchläuft. Der Laserstrahl tritt aus dem Strahlaufweiter 3 als Lese­ strahl 4 aus und trifft auf einen Strahlteiler 7, der ei­ nen Referenzstrahl 13 aus dem Lesestrahl 4 abtrennt. Nach dem Durchtritt durch den Strahlteiler 7 trifft der Lese­ strahl 4 auf ein Lesespeichermedium 8, das auf einem Drehtisch 9 angeordnet ist. Im Lesespeichermedium 8 wird zum einen ein die holographisch gespeicherten Informatio­ nen tragender Informationsstrahl 10 abgebeugt und zum an­ deren ein Teilstrahl 11 transmittiert. Der Informations­ strahl 10 trifft auf ein Schreibspeichermedium 14, das im Strahlengang des Informationsstrahls 10 angeordnet ist. Weiterhin ist ein Spiegel 12 vorgesehen, der den Refe­ renzstrahl 13 auf das Schreibspeichermedium 14 lenkt und dort zur Überlagerung mit dem Informationsstrahl 10 bringt. Durch die Überlagerung des Referenzstrahls 13 mit dem Informationsstrahl 10 werden die im Informations­ strahl 10 enthaltenen Informationen holographisch im Schreibspeichermedium 14 eingeschrieben und gespeichert. Somit findet auf rein optischem Wege ein Kopieren der im Lesespeichermedium 8 gespeicherten holographischen Infor­ mationen auf das Schreibspeichermedium 14 statt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung. Im Vergleich zum ersten Ausfüh­ rungsbeispiel sind vorliegend zwei Schreibspeichermedien 14a und 14b im Informationsstrahl 10 angeordnet. Weiter­ hin sind zwei Strahlteiler 7a und 7b vorgesehen, die zwei Referenzstrahlen 13a und 13b erzeugen, die jeweils mit dem Informationsstrahl 10 in den beiden Schreibspeicher­ medien 14a und 14b zur Überlagerung gebracht werden. Dazu wird der Referenzstrahl 13a direkt vom Strahlteiler 7b auf das Schreibspeichermedium 14a gelenkt, während der Spiegel 12 den durch den Strahlteiler 7b hindurchtreten­ den Referenzstrahl 13b auf das Schreibspeichermedium 14b lenkt.

Mit der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispieles ist somit das optische Kopieren der im Lesespeichermedium 8 holographisch gespeicherten Informationen gleichzeitig auf zwei verschiedene Schreibspeichermedien 14a und 14b möglich.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf be­ schränkt, daß lediglich zwei Schreibspeichermedien 14a und 14b beschrieben werden. Denn generell können eine Mehrzahl von Schreibspeichermedien 14 im Strahlengang des Informationsstrahls 10 angeordnet sein. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 nur zwei und nicht mehrere Schreibspeichermedien 14a und 14b darge­ stellt.

Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, ist im Strahlengang jedes Re­ ferenzstrahls 13a und 13b ein Intensitätsregler 17a und 17b angeordnet. Mit Hilfe der Intensitätsregler 17a und 17b werden die Intensitäten der Referenzstrahlen 13a und 13b auf die Intensität des Informationsstrahls 10 ange­ paßt. Vorzugsweise wird aus Gründen eines möglichst kon­ trastreichen holographischen Abbildes in den Schreibspei­ chermedien 14a und 14b die Intensität des jeweiligen Re­ ferenzstrahls 13a und 13b auf eine möglichst gleich große Intensität wie die des auf das zugeordnete Schreibspei­ chermedium 14a bzw. 14b auftreffenden Informationsstrahls 10 eingestellt. Für eine Regelung der Intensität der Re­ ferenzstrahlen 13a und 13b, also zur Ansteuerung der In­ tensitätsregler 17a und 17b sind in Fig. 2 Intensitäts­ messer 18a und 18b im Strahlengang der durch die Schreib­ speichermedien 14a und 14b durchtretenden Strahlen 16a und 16b vorgesehen. Die von den Intensitätsmessern 18a und 18b gemessenen Intensitäten der Strahlen 16a und 16b werden als Maß für die Einstellung der Intensitätsregler 17a und 17b herangezogen. Dafür wird in nicht weiter in der Zeichnung dargestellter Weise die Intensität des In­ formationsstrahls gemessen, so daß ein Vergleich der In­ tensitäten des Referenzstrahls und des Informations­ strahls erfolgen kann.

Die Intensitätsregler 17a und 17b können dabei beliebig ausgebildet sein, bspw. kann der Intensitätsregler 17a bzw. 17b aus einem Polarisationsfilterund einem λ/2- Plättchen bestehen. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung eines derartigen Intensitätsreglers beschränkt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im aufgeweiteten Lesestrahl 4 ein räumlicher Strahlmodu­ lator 5 angeordnet. Wie im folgenden noch detailliert be­ schrieben wird, bewirkt der Strahlmodulator 5 das teil­ weise Ausblenden des auftreffenden Lesestrahls 4, wodurch gezielt verschiedenen Raumbereiche innerhalb des Lese­ speichermediums 8 ausgelesen werden können. Da der räum­ liche Strahlenmodulator 5 im Strahlengang des Lesestrahls 4 vor dem Strahlteiler 7 angeordnet ist, ist dementspre­ chend auch der Referenzstrahl 13 räumlich ausgeblendet. Im Lesespeichermedium 8 wird der Informationsstrahl 10 erzeugt, wobei nur die Informationen des Raumbereiches des Lesespeichermediums 8 ausgelesen werden, der vom Teillesestrahl 6 ausgeleuchtet wird. Im Schreibspeicher­ medium 14 trifft der räumlich begrenzte Informations­ strahl 10 auf den räumlich begrenzten Referenzstrahl 13, der vom Spiegel 12 auf das Schreibspeichermedium 14 ge­ lenkt wird. Dadurch beschreiben Informationsstrahl 10 und der Referenzstrahl 13 einen vorgegebenen Raumbereich des Schreibspeichermediums 14, so daß ausgehend von einem vorgegebenen Raumbereich des Lesespeichermediums 8 ein definierter Raumbereich des Schreibspeichermediums 14 ho­ lographisch mit den Informationen beschrieben wird.

Der Strahlmodulator 5 weist eine im wesentlichen der Grö­ ße der Oberfläche des Lesespeichermediums 8 und des Schreibspeichermediums 14 entsprechende Oberfläche auf. Dadurch wird sichergestellt, daß der aufgeweitete Lese­ strahl 4, der den Strahlmodulator 5 im wesentlichen voll­ ständig ausleuchtet, in Form von ausgeblendeten Teillese­ strahlen 6 das gesamte Volumen des Lesespeichermediums bzw. in Form von ausgeblendeten Teilreferenzstrahlen 13 das gesamte Volumen des Schreibspeichermediums 14 erreichen kann. Da der aufgeweitete Lesestrahl 4 im wesentli­ chen ein parallel verlaufendes Strahlenbündel darstellt, ist durch die Ansteuerung der einzelnen Felder des Strahlmodulators 5, die im folgenden erläutert werden, ein Ausleuchten separater Raumbereiche des Lesespeicher­ mediums 8 bzw. Schreibspeichermediums 14 möglich, ohne daß es dazu einer zusätzlichen Optik bedarf. Dabei trifft der durch den Strahlenmodulator 5 ausgeblendete Teillese­ strahl 6 bzw. Teilreferenzstrahl 13 jeweils als paralle­ les Strahlenbündel unter dem voreingestellten Winkel auf die zugeordneten Speichermedien 8 und 14.

Wie bereits beim zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 2 erläutert, ist auch beim dritten Ausführungsbeispiel ge­ mäß Fig. 3 ein Intensitätsregler 17 sowie ein Intensi­ tätsmesser 18 vorgesehen. Dabei wird mit Hilfe eines Strahlteilers 19 ein Teilstrahl aus dem Referenzstrahl 13 abgezweigt, bevor dieser auf das Schreibspeichermedium 14 fällt. Somit wird die Intensität des Referenzstrahls 13 unabhängig von der Beeinflussung im Schreibspeichermedium 14 gemessen, so daß die Regelung der Intensität des Refe­ renzstrahls 13 sehr genau erfolgen kann.

Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung den transmittierenden räumlichen Strahlmodulator 5, wie er im fünften Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Der Strahlmo­ dulator 5 ist in Form einer Flüssigkristallanzeige (LCD) ausgebildet. Durch elektrisches Ansteuern jedes der Bild­ elemente der Flüssigkristallanzeige können diese entweder transmittierend oder den Lesestrahl 4 blockierend sein. Somit entspricht jedes Bildelement bzw. jede Gruppe von Bildelementen der Flüssigkristallanzeige einem elektrisch ansteuerbaren Feld der zuvor allgemein beschriebenen Art.

Die zuvor beschriebenen elektrisch ansteuerbaren Felder des Strahlmodulators 5 können jeweils einzeln oder grup­ penweise angesteuert werden, so daß abhängig vom auszule­ senden Raumbereich des Lesespeichermediums ein beliebiger Teillesestrahl aus dem aufgeweiteten auf den Strahlmodu­ lator 5 auftreffenden Lesestrahl 4 ausgeblendet wird. Gleiches gilt für den Referenzstrahl 13.

Dazu zeigt Fig. 5, daß der aufgeweitete Lesestrahl 4 den Strahlmodulator 5 vollständig und vorzugsweise mit im we­ sentlichen homogener Intensitätsverteilung ausleuchtet. Durch das elektrische Beschalten transmittiert nur ein Teillesestrahl 6 den Strahlmodulator 5, wobei vorliegend vier der Felder 20 das exemplarisch geöffnete Fenster 21 bilden. Das Fenster 21 läßt dann den Teillesestrahl 6 passieren, während der Rest des auftreffenden aufgeweite­ ten Lesestrahls 4 blockiert wird.

Fig. 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung. Im Unterschied zu dem vorangehend be­ schriebenen dritten Ausführungsbeispiel trifft der aufge­ weitete Lesestrahl 4 auf den Strahlteiler 7, so daß der Lesestrahl 4 mit vollständigem Querschnitt auf das Lese­ speichermedium 8 auftritt und einen Informationsstrahl 10 mit vollständigem Umfang erzeugt. Ebenso trifft der im Strahlteiler 7 abgezweigte Referenzstrahl 13 mit vollem Querschnitt auf das Schreibspeichermedium 14. Im Strah­ lengang des Informationsstrahls 10 ist ein reflektieren­ der räumlicher Strahlmodulator 22 angeordnet, der eine Teilinformationsstrahl 23 in Richtung des Schreibspei­ chermediums 14 richtet. Dadurch wird gezielt der Informa­ tionsstrahl 10 so ausgeblendet, daß nur die Informationen eines Raumbereiches des Lesespeichermediums 8 in Richtung des Schreibspeichermediums 14 reflektiert wird. Die übrigen Anteile des Informationsstrahls 10 werden in eine an­ dere Richtung reflektiert und treffen nicht auf das Schreibspeichermedium 14. Dieses ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher in Fig. 4 dargestellt.

Der reflektierende räumliche Strahlmodulator 22 ist in Form einer Digitalspiegelvorrichtung ausgebildet, wie Fig. 6 zeigt. Diese besteht aus einer im wesentlichen in einer Ebene angeordneten Matrix von Spiegeln 24 mit ge­ ringen Abmessungen, die einzeln für sich durch eine elek­ trische Ansteuerung in ihrer Winkelposition einstellbar sind. Beispielsweise sind zur elektrischen Einstellung jeweils Piezoelemente vorgesehen, die jeden einzelnen Spiegel 24 der Digitalspiegelvorrichtung 22 separat ver­ stellen. Somit können ein oder mehrere Spiegel 24 der Spiegelmatrix, die ein Fenster 25 bilden, so eingestellt werden, daß nur der auf sie aufgestrahlte Teil des Infor­ mationsstrahl auf das Schreibspeichermedium 14 gerichtet ist. Gleichzeitig weisen die übrigen Spiegel 24 eine an­ dere Raumrichtung auf und reflektieren die auf sie auf­ treffende elektromagnetische Strahlung in einen Raumbe­ reich außerhalb des Schreibspeichermediums 14. Daher ent­ spricht jeder Spiegel 24 der Digitalspiegelvorrichtung 22 einem der zuvor beschriebenen elektrisch ansteuerbaren Felder.

Durch die Verwendung der zuvor beschriebenen räumlichen Strahlmodulatoren kann das oben beschriebenen Ortsmulit­ plexing beim optischen Kopieren von holographischen In­ formationen eingesetzt werden. Dabei gilt bei den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, daß der ausgelesene Raumbereich des Lesespeichermediums 8 und der im Schreibspeichermedium 14 beschriebene Raumbereich miteianander gekoppelt sind und nicht unabhängig vonein­ ander eingestellt werden können.

Daher schlägt die vorliegende Erfindung in einer weiteren Ausgestaltung weiterhin vor, daß Mittel zum Verstellen des Schreibspeichermediums 14 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung relativ zur Position und Ausrichtung des Informationsstrahls 10 vorgesehen sind. Dadurch ist es möglich, im Schreibspeichermedium 14 einen Raumbereich zu beschreiben, der in Bezug auf das Schreibspeichermedi­ um 14 relativ an einem anderen Ort angeordnet ist, als es für den ausgelesenen Raumbereich des Lesespeichermediums 8 der Fall ist. Die Mittel zum Verstellen des Schreib­ speichermediums 14 können dabei Linearaktoren herkömmli­ cher Art sein, die die horizontale und/oder vertikale Verstellung des Schreibspeichermediums 14 ermöglichen. Dabei können die Verstellmittel den gesamten Drehtisch 15 verstellen oder die Verstellmittel sind zwischen dem Schreibspeichermedium 14 und dem Drehtisch 15 angeordnet. In jedem Fall kann jedoch das Schreibspeichermedium 14 relativ zum Informationsstrahl 10 bewegt werden.

Ebenso kann statt der Verstellung des Schreibspeicherme­ diums 14 auch das Lesespeichermedium 8 in horizontaler und/oder vertikaler Richtung verstellbar ausgebildet sein. Dadurch werden insgesamt für das optische Kopieren von holographisch gespeicherten Informationen weitere Ortsfreiheitsgrade gewonnen, wodurch das Ortsmultiplexing in noch weiterem Umfang durchgeführt werden kann.

Wie bereits zuvor beschrieben worden ist, sind das Lese­ speichermedium 8 und die Schreibspeichermedien 14a bzw. 14b der zuvor beschriebenen vier Ausführungsbeispiele je­ weils auf Drehtischen 9 und 15 angeordnet. Diese Drehtische 9 und 15 sind separat ansteuerbar, so daß die Win­ kelpositionen des Lesespeichermediums 8 und der Schreib­ speichermedium 14 bzw. 14a und 14b unabhängig voneinander eingestellt werden können. Daher kann das Winkelmultiple­ xing beim optischen Kopieren derart ausgenutzt werden, daß die Winkelposition der eingeschriebenen Information im Schreibspeichermedium 14 verschieden von der Winkelpo­ sition der ausgelesene holographischen Informationen aus dem Lesespeichermedium 8 gewählt werden kann. Somit kann neben dem frei wählbaren Ortsmultiplexing auch ein frei wählbares Winkelmultiplexing beim optischen Kopieren ho­ lographisch gespeicherter Informationen ausgenutzt wer­ den.

Claims (21)

1. Verfahren zum holographischen Kopieren von Informa­ tionen,
bei dem mit Hilfe eines Lesestrahls (4, 6) aus kohä­ renter elektromagnetischer Strahlung aus einem holo­ graphischen Lesespeichermedium (8) die Informationen in Form eines Informationsstrahls (10) ausgelesen werden,
bei dem mindestens ein Schreibspeichermedium (14) im Strahlengang des Informationsstrahls (10) angeordnet wird und
bei dem mit Hilfe mindestens eines Referenzstrahles (13) die im Informationsstrahl (10) enthaltenen In­ formationen in dem mindestens einen Schreibspeicher­ medium (14) eingeschrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mit Hilfe minde­ stens eines Intensitätsreglers (17) die Intensität des Referenzstrahls (13) geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Intensität des Referenzstrahls (13) im wesentlichen auf die gleiche Intensität wie die des Informationstrahls (11) eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mit Hilfe eines räumlichen Strahlmodulators (5) der Lesestrahl (4) und ggf. der mindestens eine Refe­ renzstrahl (13) teilweise ausgeblendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem mit Hilfe eines räumlichen Strahlmodulators (5) der Informationsstrahl (10) teilweise ausgeblendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die hori­ zontale und vertikale Position des Lesespeichermedi­ ums (8) oder des Schreibspeichermediums (14) relativ zur Position und Ausrichtung des Lesestrahls (4, 6) bzw. des Informationsstrahls (10) verändert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem mit Hilfe von Drehtischen (9, 15) die Winkelpositio­ nen des Lesespeichermediums (8) und des mindestens einen Schreibspeichermediums (14) eingestellt wer­ den.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Winkelposi­ tionen unabhängig voneinander eingestellt werden.

9. Vorrichtung zum holographischen Kopieren von Infor­ mationen,
mit einer Strahlungsquelle (1) zum Erzeugen eines auf ein Lesespeichermedium (8) gerichteten Lese­ strahls (4, 6) aus kohärenter elektromagnetischer Strahlung,
mit einem Strahlteiler (7) zum Abtrennen eines Refe­ renzstrahles (13) aus dem Lesestrahl (4, 6)
mit einem im Strahlengang des im Lesespeichermediums (8) erzeugten Informationsstrahls (10) angeordneten Schreibspeichermedium (14) und
mit optischen Mitteln (12) zum Überlagern des Infor­ mationstrahls (10) und des Referenzstrahls (13) im Schreibspeichermedium (14).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Strahlteiler (7a, 7b) zum Erzeu­ gen von mindestens zwei Referenzstrahlen (13a, 13b) und mindestens zwei Schreibspeichermedien (14a 14b) im Informationsstrahl (10) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Intensitätsregler (17a, 17b) im Strahlengang der des mindestens einen Refe­ renzstrahls (13a, 13b) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß ein räumlicher Strahlmodu­ lator (5, 22) im Strahlengang des Lesestrahls (4) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der räumliche Strahlmodulator (5, 22) im Strahlengang des Lesestrahls (4) vor oder hinter dem Strahlteiler (7) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß ein räumlicher Strahlmodu­ lator (5, 22) im Strahlengang des Informations­ strahls (10) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) eine Mehrzahl von elektrisch ansteuerbaren Fel­ dern aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) eine im wesentlichen der Oberfläche des Lesespeichermediums (8) und des Schreibspeichermediums entsprechende Oberfläche aufweist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) transmittierend, vorzugsweise als Flüssigkri­ stallanzeige ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß der Strahlmodulator (5, 22) reflektierend, vorzugsweise als Digitalspiegel­ vorrichtung ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel zum Verstellen des Lesespeichermediums (8) oder des Schreibspeicherme­ diums (14) in horizontaler und vertikaler Richtung relativ zur Position und/oder Ausrichtung des Lese­ strahls (4, 6) bzw. des Informationsstrahls (10) vorgesehen sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß das Lesespeichermedium (8) und das Schreibspeichermedium (14) jeweils auf einem Drehtisch (9, 15) angeordnet sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drehtische (9, 15) separat ansteuerbar sind.