KR100278437B1 - Volume holographic digital storage system with phase code multiplexing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것으로, 소정의 레이져빔을 발생하는 광원(400); 상기 레이져빔을 소정 크기로 확대한후, 제 1 광경로상에는 제 1 기준광을 전송하고, 상기 제 1 광경로와 평행한 제 2 광경로상에는 제 2 기준광을 전송하며, 상기 제 1 광경로와 상기 제 2 광경로 사이의 제 3 광 경로상에는 신호광을 전송하는 빔확대기(410); 상기 제 1 광경로에 대응되는 제 1 위상 코드 다중화 영역(420a)과, 상기 제 2 광 경로에 대응되는 제 2 위상 코드 다중화 영역(420b) 및, 상기 제 3 광경로에 대응되는 공간 광 변조 영역(420b)으로 3분할된 것으로, 상기 제 1 위상 코드 다중화 영역(420a) 및 제 2 위상 코드 다중화 영역(420b)에서는 상기 대응되는 제 1 기준광 및 제 2 기준광을 위상 코드 다중화하여 전송하고, 상기 공간 광변조 영역(420b)에서는 상기 제 3 광경로상의 상기 신호광을 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하는 LCD(420); 직각 삼각형 단면인 것으로 상기 위상 코드 다중화된 제 1 기준광을 전반사하는 제 1 반사체(430); 직각 삼각형 단면인 것으로 상기 위상 코드 다중화된 제 2 기준광을 상기 제 1 반사체(430)와 180°반대 방향으로 전반사하는 제 2 반사체(440); 상기 제 1 반사체(430)의 배면과 상기 제 2 반사체(440)의 배면에 일체형으로 형성되고, 상기 위상 코드 다중화된 제 1 기준광과 상기 광변조된 신호광에 의거한 간섭 무늬 및 상기 위상 코드 다중화된 제 2 기준광과 상기 광변조된 신호광에 의거한 간섭 무늬를 저장 하고, 재생을 위한 기준광이 조사되면 상기 광변조된 신호광을 재생하는 저장 매체(450); 상기 저장 매체(450)에서 재생된 상기 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 CCD(450)를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention relates to a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing method, comprising: a light source (400) for generating a predetermined laser beam; After the laser beam is enlarged to a predetermined size, a first reference light is transmitted on a first optical path, a second reference light is transmitted on a second optical path parallel to the first optical path, and the first optical path and the A beam expander 410 for transmitting signal light on a third optical path between the second optical paths; A first phase code multiplexing region 420a corresponding to the first optical path, a second phase code multiplexing region 420b corresponding to the second optical path, and a spatial light modulation region corresponding to the third optical path The first phase code multiplexing region 420a and the second phase code multiplexing region 420b are divided into three parts 420b, and the corresponding first reference light and the second reference light are transmitted by phase code multiplexing, and the space An optical modulation area 420b, which includes: an LCD 420 for optically modulating the signal light on the third optical path in units of one page of binary data of contrasts formed by pixels according to input data; A first reflector 430 having a right triangular cross section and totally reflecting the phase code multiplexed first reference light; A second reflector 440 having a right triangular cross section and totally reflecting the phase code multiplexed second reference light in a direction opposite to the first reflector 430 by 180 °; An interference fringe and the phase code multiplexing are integrally formed on the rear surface of the first reflector 430 and the rear surface of the second reflector 440, based on the phase code multiplexed first reference light and the light modulated signal light. A storage medium (450) storing an interference fringe based on a second reference light and the light modulated signal light, and reproducing the light modulated signal light when a reference light for reproduction is irradiated; And a CCD 450 for converting the optically modulated signal light reproduced from the storage medium 450 into an electrical signal.
Description
본 발명은 대상 물체로 부터의 신호광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬에 의거하여 홀로그램 데이타를 페이지 단위로 저장하는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage System)에 관한 것으로, 특히 위상 코드 다중화 방식과 전반사 법칙을 이용하여 보다 간단한 구조를 갖도록 한 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a volume holographic digital data storage system for storing hologram data in units of pages based on an interference fringe generated by interfering a signal light from a target object and a reference light, and in particular, a phase code. The present invention relates to a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing method having a simpler structure using a multiplexing method and a total reflection law.
최근들어, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 데이터 저장을 이용한 기술 분야는 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등 구성 부품의 눈부신 발전에 힘입어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 이미 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템으로 실용화되고 있을뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage has been actively researched due to the remarkable development of components such as semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), and fingerprint storage. In addition to being used as a fingerprint recognition system to play and play, there is a trend of expanding to various fields that can apply the advantages of large storage capacity and ultra-fast data transfer speed.
이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 대상 물체로 부터의 신호광과 기준광을 간섭시켜 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 반응하는 저장 매체, 예를들어 크리스탈(crystal) 등에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 신호광의 강도 및 방향까지도 기록함으로서, 물체의 3차원상을 표시할수 있게되며, 2진 데이터의 페이지(page)단위로 구성되는 수백에서 수천개의 홀로그램을 같은 장소에 저장할수 있게 된다.Such a volume holographic digital storage system records an interference fringe generated by interfering a signal light from a target object and a reference light, such as a crystal, in a storage medium responsive to the amplitude of the interference fringe. By recording the intensity and direction of the signal light by changing the angle of the reference light, etc., it is possible to display the three-dimensional image of the object, and to place hundreds to thousands of holograms composed of pages of binary data in the same place. You can save it.
도 1에는 이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 전체 구성도가 도시된다.Figure 1 shows the overall configuration of such a volume holographic digital storage system.
도 1에 도시된 바와 같이, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(10), 광분리기(20), 반사 미러(mirror)(30,40), LCD(Liquid Crystal Display)(50), 수직 AOD(Acousto Optical Device)(60), 수평 AOD(70), 저장 매체(80), CCD(90)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a volume holographic digital storage system includes a light source 10, a light splitter 20, reflective mirrors 30 and 40, a liquid crystal display (LCD) 50, a vertical AOD ( Acousto Optical Device) 60, horizontal AOD 70, storage medium 80, CCD 90.
광원(10)은 홀로그래피에 요구되는 레이져광을 발생하며, 광분리기(20)는 광원(10)으로부터 입력되는 레이져광을 기준광 및 신호광으로 분리한후, 분리된 기준광 및 신호광이 서로 다른 전송경로를 거치도록 한다.The light source 10 generates laser light required for holography, and the optical separator 20 separates the laser light input from the light source 10 into reference light and signal light, and then separates the transmission path from which the separated reference light and signal light are different. Take it through.
수직 AOD(60)는 기준광을 수직 방향으로 편향시킴으로서, 공간 다중화된 기준광을 반사 미러(30)에 제공한다. 반사 미러(30)는 45°경사지게 배치되어 입사되는 기준광을 반사하여 기준광의 전송 경로를 변환하는 작용을 하고, 수평 AOD(70)는 기준광을 수평 방향으로 편향시켜 각도 다중화된 기준광을 저장 매체(80)에 조사하는 작용을 한다.The vertical AOD 60 deflects the reference light in the vertical direction, thereby providing the spatially multiplexed reference light to the reflective mirror 30. The reflection mirror 30 is disposed to be inclined at 45 ° to reflect the incident reference light to change the transmission path of the reference light, and the horizontal AOD 70 deflects the reference light in the horizontal direction to store the angle multiplexed reference light. ) To irradiate.
한편, 반사 미러(40)는 45°기울어지게 배치되어 신호광의 전송 경로를 변환하고, LCD(50)는 신호광을 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 저장 매체(80)에 조사한다.On the other hand, the reflection mirror 40 is disposed to be tilted 45 ° to convert the transmission path of the signal light, the LCD 50 modulates and stores the signal light in units of one page unit of the binary data of the contrast made by the pixels according to the input data The medium 80 is irradiated.
저장 매체(80)는 수평 AOD(70)에서 조사되는 기준광과 LCD(50)에 의해 변조된 신호광간의 간섭에 의해 발생되는 간섭 무늬를 저장하는데, 여기에서 간섭 무늬는 상술한 LCD(50)에 입력된 데이터에 상응한 것이다.The storage medium 80 stores an interference fringe generated by interference between the reference light emitted from the horizontal AOD 70 and the signal light modulated by the LCD 50, where the interference fringe is input to the LCD 50 described above. Corresponding to the data.
이와 같이 구성된 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 대한 동작은 다음과 같다.The operation of the volume holographic digital storage system configured as described above is as follows.
먼저, 광원(10)에서 발생된 레이져광은 광분리기(20)에 의해 기준광 및 신호광으로 분리된후, 기준광은 수직 AOD(60)에, 신호광은 반사 미러(40)에 각각 전송된다. 반사 미러(40)는 입사되는 신호광을 LCD(50)측으로 반사하고, LCD(50)에 입사된 신호광은 LCD(50)에 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된다.First, the laser light generated by the light source 10 is separated into the reference light and the signal light by the optical separator 20, and then the reference light is transmitted to the vertical AOD 60 and the signal light to the reflection mirror 40, respectively. The reflection mirror 40 reflects the incident signal light toward the LCD 50 side, and the signal light incident on the LCD 50 is in units of one page of binary data of contrast, which pixels form according to data input to the LCD 50. Is modulated.
즉, LCD(50)에 입력되는 데이터가, 예를들어 영상의 한 프레임 단위로 제공되는 화상 데이터일 경우, LCD(50)에 입사된 신호광은 한 프레임 단위로 변조되는 것이다.That is, when the data input to the LCD 50 is image data provided in one frame unit of an image, for example, the signal light incident on the LCD 50 is modulated in one frame unit.
한편, 광분리기(20)에 의해 분리된 기준광은 수직 AOD(60)에 제공되고, 수직 AOD(60)는 기준광을 수직 방향으로 편향시키되, LCD(50)에 입사된 신호광이 데이터의 페이지 단위로 변조될 때, 이에 대응되게 기준광의 수직 편향 각도를 스텝 바이 스텝(step by step)으로 조정한다.Meanwhile, the reference light separated by the optical separator 20 is provided to the vertical AOD 60, and the vertical AOD 60 deflects the reference light in the vertical direction, but the signal light incident on the LCD 50 is in the unit of the page of data. When modulated, the vertical deflection angle of the reference light is adjusted to step by step correspondingly.
소정 수직 각도로 편향된 기준광은 반사 미러(30)에 반사된후 수평 AOD(70)에 조사되고, 수평 AOD(70)는 이를 수평 방향으로 편향시켜 저장 매체(80)에 조사한다.The reference light deflected at a predetermined vertical angle is reflected by the reflection mirror 30 and then irradiated to the horizontal AOD 70, and the horizontal AOD 70 deflects it in the horizontal direction to irradiate the storage medium 80.
따라서, 저장 매체(80)에 조사되는 기준광은 소정 수직 및 수평 각도로 편향된 광으로, 여기에서, 저장 매체(80)에 조사되는 기준광은 수직 AOD(60)에 의해 저장 매체(80)의 수직 방향으로 스캔되고, 수평 AOD(70)에 의해 저장 매체(80)의 수평 방향으로 스캔되는 것이다.Therefore, the reference light irradiated to the storage medium 80 is light deflected at predetermined vertical and horizontal angles, wherein the reference light irradiated to the storage medium 80 is perpendicular to the storage medium 80 by the vertical AOD 60. Scanned in the horizontal direction of the storage medium 80 by the horizontal AOD 70.
저장 매체(80)에는 페이지 단위로 광변조된 신호광과, 상술한 바와 같이 수직/수평 편향된 기준광이 입사되고, 입사된 신호광과 기준광은 저장 매체(80) 내부에서 간섭을 일으키게 된다.The signal light optically modulated in units of pages and the reference light that is vertically / horizontally deflected as described above are incident on the storage medium 80, and the incident signal light and the reference light cause interference within the storage medium 80.
이때, 발생되는 간섭 무늬의 강도에 따라서 저장 매체(80) 내부의 운동 전하의 광유도 현상이 발생하고, 이러한 과정을 통해서 저장 매체(80)에 간섭 무늬가 기록된다.At this time, the light induced phenomenon of the kinetic charge in the storage medium 80 occurs according to the intensity of the generated interference fringes, and through this process, the interference fringes are recorded in the storage medium 80.
한편, 저장 매체(80)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해서는 기준광만을 저장 매체(80)에 조사하면, 간섭 무늬는 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀의 명암으로 구성되는 바둑판 무늬로 복원되고, 이후 읽혀진 상을 CCD(Charge Coupled Device; 70) 등에 비추어 원래의 데이터로 복원하게 되는 것이다. 이때, 저장 매체(80)에 기록된 데이터를 읽어내기 위해 적용되었던 기준광은, 실질적으로 저장 매체(80)에 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 강도 및 각도를 갖는 기준광을 적용해야만 한다.On the other hand, if only the reference light is irradiated to the storage medium 80 in order to read the data recorded in the storage medium 80, the interference fringe is diffracted into the checkered pattern composed of the contrast of the original pixel by diffracting the reference light, and then read The image is restored to the original data in the light of a CCD (Charge Coupled Device) 70 or the like. At this time, the reference light that has been applied to read data recorded in the storage medium 80 should apply a reference light having substantially the same intensity and angle as the reference light applied when the data is recorded in the storage medium 80.
이와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 그 구조상 매우 복잡하고, 고가의 AOD를 적용하고 있어 경제성 면에서 다소 미흡한 문제점이 있다.As described above, the conventional volume holographic digital storage system is very complicated in structure, and has a problem of being inadequate in terms of economic efficiency since it uses expensive AOD.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 보다 단순한 구조로, 보다 많은 홀로그램 데이터를 저장하고 재생할수 있는 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made to solve the above problems, and a simpler structure is to provide a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing method capable of storing and reproducing more hologram data.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템에 있어서: 소정의 레이져빔을 발생하는 광원; 상기 레이져빔을 소정 크기로 확대한후, 제 1 광경로상에는 제 1 기준광을 전송하고, 상기 제 1 광경로와 평행한 제 2 광경로상에는 제 2 기준광을 전송하며, 상기 제 1 광경로와 상기 제 2 광경로 사이의 제 3 광 경로상에는 신호광을 전송하는 빔확대기; 상기 제 1 광경로에 대응되는 제 1 위상 코드 다중화 영역과, 상기 제 2 광 경로에 대응되는 제 2 위상 코드 다중화 영역 및, 상기 제 3 광경로에 대응되는 공간 광 변조 영역으로 3분할된 것으로, 상기 제 1 위상 코드 다중화 영역 및 제 2 위상 코드 다중화 영역에서는 상기 대응되는 제 1 기준광 및 제 2 기준광을 위상 코드 다중화하여 전송하고, 상기 공간 광변조 영역에서는 상기 제 3 광경로상의 상기 신호광을 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하는 LCD; 직각 삼각형 단면인 것으로 상기 위상 코드 다중화된 제 1 기준광을 전반사하는 제 1 반사체; 직각 삼각형 단면인 것으로 상기 위상 코드 다중화된 제 2 기준광을 상기 제 1 반사체와 180°반대 방향으로 전반사하는 제 2 반사체; 상기 제 1 반사체의 배면과 상기 제 2 반사체의 배면에 일체형으로 형성되고, 상기 위상 코드 다중화된 제 1 기준광과 상기 광변조된 신호광에 의거한 간섭 무늬 및 상기 위상 코드 다중화된 제 2 기준광과 상기 광변조된 신호광에 의거한 간섭 무늬를 저장 하고, 재생을 위한 기준광이 조사되면 상기 광변조된 신호광을 재생하는 저장 매체; 상기 저장 매체에서 재생된 상기 광변조된 신호광을 전기적 신호로 변환하는 CCD를 구비하여 구성함을 특징으로 한다.The present invention provides a volume holographic digital storage system comprising: a light source for generating a predetermined laser beam; After the laser beam is enlarged to a predetermined size, a first reference light is transmitted on a first optical path, a second reference light is transmitted on a second optical path parallel to the first optical path, and the first optical path and the A beam expander for transmitting signal light on a third optical path between the second optical paths; A first phase code multiplexing region corresponding to the first optical path, a second phase code multiplexing region corresponding to the second optical path, and a spatial light modulation region corresponding to the third optical path, In the first phase code multiplexing region and the second phase code multiplexing region, the corresponding first reference light and the second reference light are transmitted by phase code multiplexing, and the signal light on the third optical path is input in the spatial light modulation region. An LCD which modulates light and shade in binary data of pixels in units of one page according to data; A first reflector totally reflecting the phase code multiplexed first reference light having a right triangle cross section; A second reflector totally reflecting the phase code multiplexed second reference light in a direction opposite to the first reflector in a right triangle shape; An interference fringe formed on the rear surface of the first reflector and the rear surface of the second reflector, based on the phase code multiplexed first reference light and the optically modulated signal light, and the phase code multiplexed second reference light and the light; A storage medium storing an interference fringe based on modulated signal light and reproducing the light modulated signal light when a reference light for reproduction is irradiated; And a CCD for converting the optically modulated signal light reproduced from the storage medium into an electrical signal.
도 1은 종래 기술의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 나타낸 도면,1 illustrates a prior art volume holographic digital storage system;
도 2a 및 도 2b는 LCD의 일반적인 구조도,2a and 2b is a general structural diagram of the LCD,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 위상 코드 다중화 방식을 설명하기 위한 도면,3A, 3B, and 3C are diagrams for describing a phase code multiplexing scheme;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 상세 구성도,4 is a detailed block diagram of a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing method according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명에 적용되는 LCD의 구조도.5 is a structural diagram of an LCD applied to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
400 : 광원 410 : 빔확대기400: light source 410: beam expander
420 : LCD 430, 440 : 반사체420: LCD 430, 440: reflector
450 : 저장 매체 460 : CCD450: storage medium 460: CCD
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
일반적으로, LCD의 구조를 보면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 2개의 편광판(100,110)이 서로 직교하고, 2개의 편광판(100,110) 사이에 2개의 배향막(120,130)이 배치되고, 2개의 배향막(120,130) 사이에 액정(150)이 90°뒤틀려 배열되고 있다.In general, in the structure of the LCD, as shown in FIGS. 2A and 2B, two polarizers 100 and 110 are orthogonal to each other, and two alignment layers 120 and 130 are disposed between the two polarizers 100 and 110, and The liquid crystal 150 is distorted 90 degrees between the alignment layers 120 and 130.
이와 같은 LCD에 전압을 인가하지 않은 상태에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 광이 LCD를 통과하고, LCD의 배향막(120,130)에 전압을 인가하면 레이져빔이 통과하지 않게 되어 화면상에 검게 표시된다.In a state in which no voltage is applied to the LCD, as shown in FIG. 2A, when light passes through the LCD and a voltage is applied to the alignment layers 120 and 130 of the LCD, the laser beam does not pass and is displayed on the screen black. .
즉, 배향막(120,130)에 전압을 인가하지 않은 상태에서는, 레이져빔은 편광판(100)에 의해 소정 편광만이 통과하게 되고, 이후 액정(150)에 의해 90°뒤틀린후 편광판(100)과 90°뒤틀린 편광판(110)에 입사되기 때문에 소정 편광의 레이져빔이 LCD를 통과하게 된다.That is, in a state where no voltage is applied to the alignment layers 120 and 130, the laser beam passes only predetermined polarization by the polarizing plate 100, and is then twisted by 90 ° by the liquid crystal 150 and then 90 ° with the polarizing plate 100. Since the incident light is incident on the twisted polarizer 110, the laser beam of predetermined polarization passes through the LCD.
반면, 배향막(120,130)에 전압을 인가하면, 액정(150)이 수직으로 곤두서 편광판(100)을 경유한 소정 편광의 레이져빔이 뒤틀림 없이 편광판(110)에 입사되기 때문에 편광판(110)에 의해 차단되는 것이다.On the other hand, when a voltage is applied to the alignment layers 120 and 130, since the liquid crystal 150 is vertically vertically, the laser beam of predetermined polarization passing through the polarizing plate 100 is incident on the polarizing plate 110 without distortion. It is blocked.
이와 같이 LCD는 입력되는 데이터에 대응되게 광을 통과 및 차단시키며, 도 1에 도시된 LCD의 경우도 이와 같은 원리를 이용하여 신호광을 공간 광변조하고 있다.As described above, the LCD passes and blocks the light corresponding to the input data, and the LCD shown in FIG. 1 also spatially modulates the signal light using the same principle.
한편, 이와 같은 LCD의 원리는, 위상 코드 다중화에도 적용되며, 이에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the principle of the LCD is also applied to phase code multiplexing, which will be described below with reference to FIG. 3.
도 3a, b, c는 4×4 픽셀의 LCD가 예시된다. 도 3a, b, c에서 검게 표시된 부분이 광이 차단된 픽셀들이며, 나머지 부분이 광이 통과되는 픽셀들이다.3A, B and C illustrate a 4 × 4 pixel LCD. In FIG. 3A, B, and C, parts shown in black are pixels blocked from light, and remaining parts are pixels through which light passes.
즉, 도 3a의 경우, 2,4,5,7,10,12,13,15번 픽셀만이 광이 통과되고, 도 3b의 경우, 2,3,5,8,10,11,13,16번 픽셀만이 광이 통과되며, 도 3c의 경우 4,5,6,7,11,13,14,16번 픽셀만이 광이 통과된다. 즉, 도 3a, b, c 각각은 입사 각도가 다른 다수개의 광이 동시에 입사된다고 할수 있으며, 이러한 광의 위상은 광이 차단된 픽셀들을 위상 0로 맵핑(mapping)하고, 광이 통과된 픽셀들을 위상 π로 맵핑함에 의해, 도 3a와 b, 그리고 c는 각각 서로 다른 위상 코드가 되는 것이다.That is, in FIG. 3A, only 2, 4, 5, 7, 10, 12, 13, and 15 pixels pass light. In FIG. 3B, 2, 3, 5, 8, 10, 11, 13, Only the 16th pixel passes light, and in FIG. 3C, only the 4th, 5th, 6th, 7th, 11th, 13th, 14th, and 16th pixel passes light. In other words, each of FIGS. 3A, 3B, and 3C can be said that a plurality of lights having different incidence angles are incident at the same time. The phase of the light maps the pixels to which the light is blocked to phase 0, and phases the pixels where the light passes. By mapping to π, FIGS. 3A, b, and c become different phase codes, respectively.
따라서, 이와 같은 원리를 이용하여 LCD의 각 픽셀들의 온/오프 조합에 의해 LCD에 입사되는 광을 위상 코드 다중화할수 있는 것이다.Therefore, by using this principle, it is possible to phase code multiplex the light incident on the LCD by the on / off combination of the pixels of the LCD.
본 발명은 이와 같은 위상 코드 다중화에 의거하여 홀로그램 데이터를 기록하고 재생하되, 하나의 LCD를 위상 코드 다중화 구간과, 공간 광 변조 구간으로 분할하여 보다 단순하게 구성한 것에 그 특징이 있다.The present invention is characterized in that the hologram data is recorded and reproduced based on the phase code multiplexing, but one LCD is divided into a phase code multiplexing section and a spatial light modulation section to be more simply configured.
도 4에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템이 도시된다.4 shows a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing scheme according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템은 광원(400), 빔확대기(410), LCD(420), 반사체(430,440), 저장 매체(450), CCD(460)로 구성된다.In FIG. 4, a volume holographic digital storage system of a phase code multiplexing method according to an exemplary embodiment of the present invention includes a light source 400, a beam expander 410, an LCD 420, a reflector 430, 440, and a storage medium 450. And the CCD 460.
여기에서, LCD(420)는 도 5에 도시된 바와 같이, 위상 코드 다중화 영역(420a, 420b)과, 공간 광 변조 영역(420c)으로 3분할되고, 위상 코드 다중화 영역(420a,420b)에는 기준광이 조사되고, 공간 광변조 영역(420c)에는 신호광이 조사된다.Here, the LCD 420 is divided into three phase code multiplexing regions 420a and 420b and a spatial light modulation region 420c as shown in FIG. 5, and reference light is provided in the phase code multiplexing regions 420a and 420b. This is irradiated, and signal light is irradiated to the spatial light modulation region 420c.
또한, 반사체(430,440)는 직각 삼각형 단면 형상으로, 굴절율 2.4, 전반사 임계각이 25°인 LiNbO3크리스탈로 구성되며, 전면을 통해 입사되는 기준광을 경사면에서 전반사하여 저장 매체(440)에 제공하는 작용을 한다.In addition, the reflectors 430 and 440 have a rectangular triangular cross-sectional shape, and are made of a LiNbO 3 crystal having a refractive index of 2.4 and a total reflection critical angle of 25 °. do.
저장 매체(440)는 반사체(430)의 배면과 반사체(440)의 배면 사이에 일체형으로 형성된 것으로, 홀로그램 데이터를 기록 및 재생한다.The storage medium 440 is integrally formed between the rear surface of the reflector 430 and the rear surface of the reflector 440, and records and reproduces hologram data.
이와 같이 구성된 위상 코드 다중화 방식의 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템의 작용은 다음과 같다.The operation of the volume holographic digital storage system of the phase code multiplexing scheme configured as described above is as follows.
먼저, 광원(400)은 소정의 레이져빔을 발생하고, 빔확대기(410)는 이를 소정 크기로 확대한후, 제 1 광경로상에는 제 1 기준광을 전송하고, 제 2 광경로상에는 제 2 기준광을 전송하며, 제 3 광경로상에는 신호광을 전송한다. 이때, 제 1 광경로와, 제 2광경로 및 제 3 광경로는 서로 평행하며, 도 4에서 최상측이 제 1 광경로가 되고, 최하측이 제 2 광경로가 되며, 중간 부분이 제 3 광경로가 된다.First, the light source 400 generates a predetermined laser beam, and the beam expander 410 enlarges it to a predetermined size, transmits the first reference light on the first optical path, and transmits the second reference light on the second optical path. And transmits the signal light on the third optical path. In this case, the first optical path, the second optical path, and the third optical path are parallel to each other, and the uppermost side becomes the first optical path in FIG. 4, the lowermost side becomes the second optical path, and the middle part is the third optical path. It becomes a light path.
제 1 광경로상의 제 1 기준광은 LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420a)으로 전송되고, 제 2 광경로상의 제 2 기준광은 LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420b)에 전송되며, 제 3 광경로상의 신호광은 LCD(420)의 공간 광변조 영역(420c)로 전송된다.The first reference light on the first optical path is transmitted to the phase code multiplexing region 420a of the LCD 420, the second reference light on the second optical path is transmitted to the phase code multiplexing region 420b of the LCD 420, The signal light on the third optical path is transmitted to the spatial light modulation region 420c of the LCD 420.
LCD(420)의 공간 광변조 영역(420c)은 제 3 광경로상의 신호광을 입력되는 데이터에 따라서 픽셀들이 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 광변조하여 저장 매체(450)에 조사한다.The spatial light modulation area 420c of the LCD 420 light modulates the signal light on the third optical path in units of one page of binary data of light and dark in accordance with the input data and irradiates the storage medium 450.
한편, LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420a)는, 공간 광변조 영역(420c)에서 데이터의 페이지 단위로 광변조를 수행할 때, 이에 일대일 대응되게 기준광을 위상 코드 다중화하여 반사체(430)에 전송한다.On the other hand, the phase code multiplexing area 420a of the LCD 420, when performing the optical modulation in the page unit of the data in the spatial light modulation area 420c, the reference light is phase code multiplexed one-to-one corresponding to the reflector 430 To transmit.
반사체(430)는 LCD(420)로부터 전송되어 오는 기준광을 경사면에서 전반사하여 저장 매체(450)에 전송한다.The reflector 430 totally reflects the reference light transmitted from the LCD 420 on the inclined surface and transmits the reference light to the storage medium 450.
따라서, 저장 매체(450)는 반사체(430)로부터 조사되는 위상 코드 다중화된 기준광과 광변조된 신호광이 간섭을 일으키고, 이에 따라 위상 코드 다중화된 간섭 무늬가 기록된다.Accordingly, in the storage medium 450, the phase code multiplexed reference light irradiated from the reflector 430 and the light modulated signal light cause interference, and thus the phase code multiplexed interference fringe is recorded.
이와 같은 과정에 의거하여 데이터가 저장 매체(440)에 저장 되고 나면, LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420a)는 동작을 멈추고, 이어서 LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420b)이 동작한다.After the data is stored in the storage medium 440, the phase code multiplexing area 420a of the LCD 420 stops operating, and then the phase code multiplexing area 420b of the LCD 420 operates. do.
즉, LCD(420)의 위상 코드 다중화 영역(420b)는, 공간 광변조 영역(420c)에서 데이터의 페이지 단위로 광변조를 수행할 때, 이에 일대일 대응되게 기준광을 위상 코드 다중화하여 반사체(440)에 전송한다.That is, when the phase code multiplexing area 420b of the LCD 420 performs optical modulation in the page unit of data in the spatial light modulation area 420c, the reference light is phase code multiplexed in a one-to-one correspondence to the reflector 440. To transmit.
반사체(440)는 LCD(420)로부터 전송되어 오는 기준광을 경사면에서 전반사하여 저장 매체(450)에 전송한다. 이때, 반사체(440)에 의해 전반사되는 기준광은 반사체(430)에 의해 전반사되는 기준광과 위상이 180°차이가 나기 때문에 서로 독립적으로 작용한다.The reflector 440 totally reflects the reference light transmitted from the LCD 420 on the inclined surface and transmits the reference light to the storage medium 450. In this case, the reference light totally reflected by the reflector 440 operates independently of the reference light totally reflected by the reflector 430 because the phase difference is 180 °.
따라서, 저장 매체(450)에서는 반사체(440)로부터 조사되는 위상 코드 다중화된 기준광과 광변조된 신호광이 간섭을 일으키고, 이에 따라 위상 코드 다중화된 간섭 무늬가 기록되는데, 이때의 간섭 무늬는 반사체(430)에서 조사되는 기준광에 의거하여 기록된 간섭 무늬와 180°의 위상차가 발생하기 때문에 서로 독립적으로 기록되는 것이다.Accordingly, in the storage medium 450, the phase code multiplexed reference light irradiated from the reflector 440 and the light modulated signal light cause interference, and thus, the phase code multiplexed interference fringe is recorded, and the interference fringe is a reflector 430. Since the interference fringes and 180 degrees of phase difference are generated based on the reference light irradiated from the), they are recorded independently of each other.
한편, 이와 같은 과정에 의거하여 데이터가 저장된 저장 매체(450)에 기록시의 기준광과 동일한 각도 및 강도의 기준광을 조사하면, 저장 매체(450)에 저장된 간섭 무늬가 기준광을 회절시키고, 이에 따라 광변조된 신호광이 재생되어 CCD(460)에 전송된다. CCD(460)는 광변조된 신호광을 촬상하여 전기적 신호로 변환한다.On the other hand, when the reference light of the same angle and intensity as the reference light at the time of recording is irradiated to the storage medium 450 in which data is stored based on such a process, an interference fringe stored in the storage medium 450 diffracts the reference light. The modulated signal light is reproduced and transmitted to the CCD 460. The CCD 460 captures the light modulated signal light and converts the light into an electrical signal.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명은 하나의 LCD를 이용하여 위상 코드 다중화 및 공간 광변조를 수행하도록 하고, 2개의 서로다른 광경로를 통해 기준광을 각기 전송함으로서, 보다 간단하고 저렴하며, 보다 많은 데이터를 저장할수 있는 볼륨 홀로그래픽 디지탈 저장 시스템을 구현할수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention allows a single LCD to perform phase code multiplexing and spatial light modulation, and transmits reference light through two different optical paths, thereby providing simpler, cheaper and more data. It is effective to implement volume holographic digital storage system.
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