DE2224386C2

DE2224386C2 - Verfahren zur holografischen Aufzeichnung von in Form elektrischer Signale vorliegenden Informationen

Info

Publication number: DE2224386C2
Application number: DE2224386A
Authority: DE
Inventors: Hartwig 8156 Otterfing Rüll; Eckhard Dr. 8000 München Storck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-05-18
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1982-10-28
Also published as: US3809453A; DE2224386A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur holografischen Aufzeichnung von in Form elektrischer Signale vorliegenden Informationen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren der genannten Art ist aus der DE-OS 20 60 838 bekannt. Zwar ist dort nicht ausdrücklich von eindimensionalen Hologrammen die Rede, jedoch kann mit der beschriebenen Anordnung in selbstverständlicher Weise auch digitale Information aufgezeichnet werden und je nach Form der verwendeten Maske kann das erzeugte Hologramm ein streifenförmig rechteckiges, also eindimensionales Hologramm sein.

Aus der DE-OS 20 61 454 ist ein Verfahren bekannt, das eine gegenüber Hologramm-Translationen in einer Richtung senkrecht zur Hologrammebene invariante Rekonstruktion der gespeicherten Signale auch bei extrem hoher Speicherdichte ermöglicht. Dazu werden ebene Objekt- und Referenzwellen verwendet.

Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine gegenüber Hologramm-Translationen in einer Richtung senkrecht zur Hologrammebene invariante Rekonstruktion der gespeicherten Signale auch bei extrem hoher Speicherdichte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zu der aus der DE-OS 20 61454 hervorgehenden Lösung werden also bei der Erfindung konvergente oder divergente Objekt- und Referenzwellen verwendet, deren Quellpunkte spiegelsymmetrisch bezüglich der Hologrammebene angeordnet sind.

Die erfinderische Lösung entspricht einer Optimierung der aus Kiemle, Röß »Einführung in die Technik der Holografie«, Akad. Verlagsgesellschaft, 1969, S. 32 — 36 und 260-263 an sich bekannten Gleichungen für die Holografie.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung zur Rekonstruktion eines derart aufgezeichneten Hologramms 1, das um eine Strecke A ζ verschoben ist. Die Abstände der gespeicherten Quellpunkte 2 und 3 von der Hologrammmitte bleiben natürlich unverändert, aber der raumfeste Wiedergabepunkt hat den neuen Abstand

r'=

z)²

Dann folgt aus den bekannten holografischen Abbildungsgleichungen für den Bildpunkt (x_b,z_b):

g- r r' r₀ r¹

und

mit: b = Vxf+zJ
und: g = r = r₀ = YxJTz₀ ²
Daraus ergibt sich für die Bildkoordinaten x_b = X₀

2 ■

-4.

r₀ Vx₀ ²+ (z+Az)² Für kleine A z entwickelt, erhält man daraus

z_b = Z₀-AZ-

In erster Näherung wird also die Hologrammverschiebung + Az durch das Auftreten von - Az in Gleichung (1) gerade kompensiert, so daß z_b im raumfesten Koordinatensystem unverändert bleibt. Darüber hinaus kann der in zweiter Näherung auftretende quadratische Effekt (~(Az)²) zum Verschwinden gebracht werden durch die Zusatzforderung

Zn X

1 -3 -y = 0, d.h. die spezielle Geometrie—2- = -/2

(2)

10

Ohne Berücksichtigung dieser Zusatzforderung konnte experimentell bestätigt werden, daß bei einer linearen Speicherdichte von 500 bit/mm eine Verschiebung des Hologramms in Normalenrichtung bis zu Δζ=75μΐΏ eine unveränderte Rekonstruktion der eindimensionalen Hologramme gestattete. Erst bei einer Verschiebung Δζ75 μίτι wurde eine seitliche Wanderung der Bildpunkte meßbar, die für größere Az immer mehr zunahm. Dies ist eine Folge der in Az quadratischen Wanderung der Bildpunkte in z-Richtung. Diese seitliche Bildwanderung kann durch Erfüllen der Zusatzforderung (2) zu Null gemacht werden, so daß auch bei einer Bandführungsungenauigkeit von ζ1ζ>100μηι keine Signalverzerrungen mehr auftreten.

Die obigen Ausführungen beziehen sich auf eine angenommene Bandführungsunger.auigkeit bei der Bildrekonstruktion. Ganz entsprechendes gilt für den Fall von Führungsungenauigkeiten des Speichermediums bereits bei der holografischen Aufzeichnung.

Außer diese Eigenschaft der Invarianz gegenüber Hologrammtranslationen in Normalrichtung werden auch die Bildfehler von Hologrammen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgezeichnet wurden, erheblich reduziert:

Bei Wiedergabe von sequentiell überlagerten Hologrammen wird gleichzeitig eine ganze Bildpunktkette rekonstruiert, wobei nur der jeweils gerade auf den Detektor treffende Bildpunkt ohne Bildfehler ist, denn für alle anderen ist die Wiedergabewelle nicht mit der Aufnahmewelle identisch. Diese Bildfehler können und müssen den Signalempfang stören, wenn sie die Bildpunkte außerhalb des Detektors so stark verschmieren, daß ein Teil ihres Lichtes dennoch auf den Detektor trifft. Bei Hologrammen dagegen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgezeichnet wurden, verschwinden Coma und sphärische Aberration, so daß lediglich der für eindimensionale Aufzeichnung unproblematische Astigmatismus übrig bleibt.

Außerdem wird durch die symmetrische Aufzeichnung der namentlich bei hochauflösenden Hologrammaperturen erheblich störende Einfluß der Gelatine-Schrumpfung eliminiert. Die Schwärzungsflächen liegen nämlich hier über das ganze Hologramm parallel zur Hologrammnormalen, also in Schrumpfungsrichtung, so daß eine Dickenänderung der Emulsion keinen wesentlichen Einfluß auf die Bildrekonstruktion ausüben kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur holografischen Aufzeichnung von in Form elektrischer Signale vorliegenden Informationen, wobei eine mit dem aufzuzeichnenden elektrischen Signal pulsmodulierte kohärente Objektwelle und eine kohärente Referenzwelle auf einem bewegten lichtempfindlichen Speichermedium ein eindimensionales Hologramm erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß entweder eine konvergente Objektwelle und eine divergente Referenzwelle oder eine divergente Objektwelle und eine konvergente Referenzwelle verwendet werden, daß in beiden Fällen die Quellpunkte der Objekt- und Referenzwelle spiegelsymmetrisch bezüglich der Hologrammebene angeordnet sind, und daß das eindimensionale Hologramm in der Hologrammebene in Richtung der Mittelsenkrechten der beiden Quellpunkte verläuft, welche gleichzeitig durch den Auftreffbereich der beiden Bündel mit der Hologrammebene verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tangens des Winkels den die Verbindungsgerade von Quellpunkt und HoIogrammitte mit der Hologrammnormalen einschließt, gleich j/2 ist.

Bevorzugterweise wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so vorgegangen, wie es im Patentanspruch 2 angegeben ist.

Die Erfindung wird anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die

F i g. 1 und 2 zwei Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsverfahrens und F i g. 3 eine Anordnung zur Rekonstruktion der erfindungsgemäß aufgezeichneten Hologramme.

ίο In Fig. 1 ist mit 1 das aufzuzeichnende Hologramm bezeichnet, mit 2 der Quellpunkt einer divergenten Objektwelle, der die zweidimensionalen Koordinaten (x₀, -Zo) aufweist und mit 3 der Quellpunkt einer konvergenten Referenzwelle, der die zweidimensionalen Koordinaten (xo, zo) aufweist.

In F i g. 2 ist mit 1 ebenfalls das aufzuzeichnende Hologramm bezeichnet, mit 2 der Quellpunkt einer divergenten Referenzwelle und mit 3 der Quellpunkt einer konvergenten Objektwelle.

In beiden Fällen liegen die Quellpunkte 2 und 3 spiegelsymmetrisch zur Ebene des Hologramms 1, so daß bei der Rekonstruktion der Hologramme eine Invarianz gegenüber Translationen in z-Richtung gewährleistet ist.

Der Abstand der beiden Quellpunkte von der Hologrammitte ist gleich und beträgt: