DE2108113C1

DE2108113C1 - Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2108113C1
Application number: DE2108113A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Goldmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-02-19
Filing date: 1971-02-19
Publication date: 1978-10-19
Also published as: BE776170A; GB1506557A; IT1019521B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen, wobei die zu speichernden Informationen in einer Informationsmaske angeordnet sind und jede Informationsmaske mittels einer Linsenoptik als Unterhologramm in eine holografische Speicherplatte eingeschrieben wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

In der Datenverarbeitung entwickelt sich ein ständig steigender Bedarf an Großspeichern. Infolge der hohen Dichte der im Querschnitt eines Lichtbündels unterzubringenden Informationen erscheinen optische Speicher besonders interessant

Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die durch diese Lichtwelle transportierten Informationen holografisch speichern. In diesem Fall läßt sich jeder Raumfrequenz, d. h. jedem Interferenzstreifensystem, eine Einheit binärer Informatin (1 bit) zuordnen. Sein Vorhandensein entspricht der binären 1, sein Fehlen der binären 0.

Jedem bit entspricht ein Punkt auf einer Gegenstandsoberfläche, dessen zugehöriges Interferenzfeld auf der ganzen Hologrammfläche gleichmäßig gespeichert wird. Die Punkte werden dabei als Raster im Raum angeordnet. Wird so ein Punkteraster von der der Hologrammfläche abgewandten Seite kohärent beleuchtet so werden die binären Zahlen parallel in das Hologramm eingeschrieben.

Für jedes bit der parallel auszulesenden Informationen ist nun ein eigener Fotodetektor nötig. Bei begrenztem technischen Aufwand ist es ausgeschlossen, den gesamten Inhalt eines Großspeichers parallel auszugeben. Man kann jedoch die Speicherfläche in kleine Unterhologramme einteilen, deren Kapazität einem parallel auslesbaren Bruchteil der Gesamtkapazität entspricht und üblicherweise in der Größenordnung 10³ bis 10⁵ bit liegt Beim Lesen wird jeweils nur ein Unterhologramm rekonstruiert, indem es durch einen Wiedergabestrahl vom Querschnitt der Fläche eines Unterhologramms beleuchtet wird. Der Strahl wird dabei durch eine Ablenkeinheit über die Speicherfläche geführt.

Die Speicherkapazität ist das Produkt aus der Zahl der durch die Ablenkeinheit unterscheidbaren Strahlrichtungen — sie bestimmt die Zahl der Unterholo- λ gramme — und der Kapazität eines Unterhologramms. %

Um eine holografische Speicherplatte mit Unterhologrammen belegen zu können, muß der Beleuchtungsstrahl jeweils auf den Ort der Speicherplatte gerichtet werden, an dem ein Unterhologramm eingeschrieben werden soll. Die Strahlführung erfolgt beispielsweise durch Verschieben der Lichtquelle in einer Ebene parallel zur Speicherplatte, durch Lichtablenker, wie kardanische Drehspiegel, akustooptische oder elektrooptische Ablenker, oder durch Verschieben der Linsenoptik in ihrer Ebene. Die von der Praxis geforderten hohen Speicherdichten bedingen große Bildraumwinkel der Linsenoptik. Dem Öffnungsverhältnis und dem Bildkreisdurchmesser der Linsenoptik sind jedoch Grenzen gesetzt, die die Speicherkapazität der Hologrammplatte beschränken.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen anzugeben, wobei die zu speichernden Informationen, z. B. rasterförmig, in einer Informationsmaske angeordnet werden und jede Informationsmaske mittels einer Linsenoptik als Unterhologramm in einer ■ holografischen Speicherplatte eingeschrieben wird und womit die durch die Linsenoptik beschränkte Speicherkapazität erhöht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß durch ein zwischen der Linsenoptik und der Informationsmaske im Strahlengang angebrachtes optisches Bauelement zusätzliche Strahlrichtungen erzeugt werden, die über das von der Linsenoptik allein erzeugte Bildfeld hinausgreifen und so die Gesamtspeicherkapazität der Speicherplatte erhöhen.

Eine bevorzugte Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einer Informationsmaske und einer Linsenoptik, die die Informationsmaske auf einer holografischen Speicherplatte abbildet, sowie einem den Bildkreisdurchmesser der Linsenoptik vergrößernden optischen Bauelement das als Phasenkreuzgitter ausgebildet ist.

Bei einer anderen bevorzugten Anordnung ist das optische Bauelement als einfaches Phasengitter ausgestaltet.

Vorteilhafterweise werden sowohl das Phasenkreuzgitter als auch das einfache Phasengitter so gestaltet, daß sie eine Vielzahl von unterscheidbaren Strahlrich-

tungen erzeugen.

Eine weitere vorzugsweise Ausgestaltung des Phasenkreuzgitters besteht darin, daß es nur vier unterscheidbare Strahlrichtungen erzeugt, die einen möglichst großen Winkel miteinander einschließen.

Eine andere vorzugsweise Ausgestaltung des einfachen Phasengitters besteht darin, daß es nur zwei unterscheidbare Strahlrichtungen erzeugt.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figur näher erläutert werden.

1 stellt einen in Pfeilrichtung auf die Linsenoptik 2 auftreffenden Lichtstrahl dar. 4 ist die Informationsmaske, die als Unterhologramm 7 in einer holografischen Speicherplatte 6 eingeschrieben werden soll. 8 bezeichnet den zur holografischen Aufnahme notwendigen Referenzstrahl, 5 ist eine verschiebbare Blende, deren Öffnung gleich der Fläche eines Unterhologramms ist. Die Stellung dieser Blende bestimmt den Ort, an dem das Unterhologramm in die Speicherplatte 6 eingeschrieben wird. 3 ist das Phasenkreuzgitter oder das einfache Phasengitter mit dem, wie in der Zeichnung angedeutet, mehrere Strahlrichtungen erzeugt werden können.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: Entfernt man die Informationsmaske aus dem Strahlengang, so erzeugt die Linsenoptik allein nur eine Beleuchtungsstrahlrichtung. Durch Verschieben der Optik oder Ablenken des Lichtstrahles ist eine gewisse Schwenkung des Strahles möglich. Diese reicht jedoch nicht aus, die gesamte zur Verfügung stehende Fläche der holografischen Speicherplatte zu bestreichen.

Durch das im Strahlengang aufgestellte einfache Phasen- oder Phasenkreuzgitter werden, entsprechend der Anzahl der Öffnungen, durch Beugung zusätzliche Strahlrichtungen erzeugt, womit eine größere Fläche der holografischen Speicherplatte mit Unterhologrammen belegt werden kann. Für jedes Unterhologramm wird eine neue Informationsmaske in den Strahlengang gebracht und durch Verschieben der Blende die Stelle bestimmt, an der dieses Unterhologramm eingeschrieben werden soll.
Da die Intensität der höheren Beugungsordnungen

ίο mit steigender Ordnungszahl abnimmt, ist nur eine begrenzte Anzahl von abgebeugten Ordnungen verwertbar. Außerdem muß der Referenzstrahl wegen der ungleichen Intensität des Beleuchtungsstrahles in den verschiedenen Richtungen in seiner Intensität nachge-

!5 stellt werden, was sich jedoch ohne Schwierigkeiten bewerkstelligen läßt

Da die Zahl der mit einfachen Phasen- oder Phasenkreuzgittern erzeugbaren Strahlrichtungen und der von ihnen eingenommene Winkelraum nicht beliebig groß gemacht werden kann, andererseits aber die Zahl der Unterhologramme einer holografischen Speicherplatte von 10 · 10 cm² Fläche in der Größenordnung von 10³ bis 10⁴ liegt, empfiehlt sich eine Kombination des einfachen Phasen- oder des Phasenkreuzgitters mit den bekannten Methoden der Strahlführung.

Durch Verwendung eines einfachen Phasen- oder Phasenkreuzgitters in einer Anordnung nach der Figur konnte die Speicherkapazität einer holografischen Speicherplatte um den Faktor 3 erhöht werden, gegenüber der Speicherkapazität, die mit derselben Anordnung, aber ohne Verwendung eines einfachen Phasen- oder Phasenkreuzgitters erreichbar war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum holografischen Speichern von Informationen, wobei die zu speichernden Informationen rasterförmig in einer Informationsmaske angeordnet sind und jede Informationsmaske mittels einer Linsenoptik als Unterhologramm in einer holografischen Speicherplatte eingeschrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein zwischen der Linsenoptik und der Informationsmaske im Strahlengang angebrachtes optisches Bauelement zusätzliche Strahlrichtungen erzeugt werden, die über das von der Linsenoptik allein erzeugte Bildfeld hinausgreifen und so die Gesamtspeicherkapazität der Speicherplatte erhöhen.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Informationsmaske und einer Linsenoptik, die die Informationsmaske auf einer holografischen Speicherplatte abbildet sowie einem den Bildkreisdurchmesser der Linsenoptik vergrößernden optischen Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß dieses optische Bauelement ein Phasenkreuzgitter ist

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses optische Bauelement ein einfaches Phasengitter ist

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Phasenkreuzgitter so gestaltet ist, daß es eine Vielzahl von unterscheidbaren Strahlrichtungen erzeugt.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das Phasenkreuzgitter so gestaltet ist, daß es vier unterscheidbare Strahlrichtungen erzeugt

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einfache Phasengitter eine Vielzahl von unterscheidbaren Strahlrichtungen erzeugt.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß das einfache Phasengitter zwei unterscheidbare Strahlrichtungen erzeugt.