KR100354798B1 - 위상상관다중화홀로그래픽메모리시스템및그에이용되는장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들은, 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 메모리 시스템에서 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 유리하게 이용하여 기준빔 암을 재생하는 홀로그래픽 메모리 시스템(HMS), 장치 및 방법을 포함한다. 홀로그래픽 메모리 시스템은 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)과 같은 데이터 저장 디바이스, HMC 기준빔(HOE 객체빔)을 발생하는 홀로그래픽 광학 요소(HOE), HMC 기준빔을 발생시키기 위해 HOE를 조사하는 HOE 기준빔, 그리고 HMS내에 저장될 정보를 포함하는 HMC 객체빔을 구비한다. 본 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 광중합체, 포토레지스트, 열가소성 물질, 광굴절 물질 또는 광변색성 물질과 같은 홀로그래픽 저장 물질로 형성된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 HOE 기준빔의 조사(illumination)를 통해 저장되어 있는 HOE 객체빔을 재생한다. 이때, 재생된 HOE 객체빔은 데이터 부호화된 HMC 객체빔내의 정보를 홀로그램으로 저장하기 위한 기준빔으로 이용된다. 데이터 저장 디바이스는 HMC 기준빔(HOE 객체빔)과 HMC 객체빔의 경로에 그들과 교차하도록 홀로그래픽 저장을 위한 공통 체적내에 배치되어, 이에 의해 간섭 패턴이 형성된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는, HOE 객체빔이 HOE 기준빔과 간섭하여 그 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질내에 저장가능하게 되도록 홀로그래픽 저장 물질내에 발생 또는 형성된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE) 장치는 일단 발생되면, 홀로그래픽 메모리 시스템내의 기준암 광학 배치를 대신하므로, 따라서, 기준빔을 발생시키는데 있어 다수의 홀로그래픽 메모리 시스템에서 요구되는 복잡하고, 파괴되기 쉽고, 고가인 기준 마스크, 렌즈 및 필터 배치가 제거된다.
Description
본 발명은 홀로그래픽 저장 장치(holographic storage)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 위상 상관 다중화(phase correlation multiplexing;PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 메모리 시스템내에서 광빔을 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
홀로그래픽 메모리 시스템은 데이터 구성요소들의 홀로그래픽 표시(홀로그램)를, 리튬 니오베이트(lithium niobate)의 결정과 같은 저장 매체의 볼륨내에 각인된 변화하는 굴절률 및/또는 흡수율의 패턴으로서 3차원 기록하는 것을 포함한다. 홀로그래픽 메모리 시스템은 기억된 데이터가 무작위로 액세스되고 전송되는 고밀도 저장성 및 가능 속도를 특징으로 한다.
일반적으로, 홀로그래픽 저장 메모리 시스템은 데이터 부호화된 객체빔(object beam)과 기준빔(reference beam)을 결합시켜, 홀로그래픽 메모리 셀(holographic memory cell;HMC)과 같은 감광성 기록 매체 전체에 걸쳐 간섭 패턴을 생성함으로써 동작한다. 이 간섭 패턴은 HMC내에 홀로그램을 발생하는 물질 변동을 야기한다. 저장 매체내의 홀로그램은 객체빔과 기준빔의 상대적인 진폭 및 편광 상태와 이들 빔간의 위상차의 함수로서 형성된다. 또한, 홀로그램의 형성은, 객체빔과 기준빔이 저장 매체내로 투사될 때 입사빔의 파장과 각도에 크게 의존한다.
홀로그램으로 저장된 데이터는, 홀로그램을 생성하는데 이용된 것과 동일한 각도, 파장, 위상 및 위치에서 HMC에 데이터를 저장하는데 이용된 기준빔과 유사한 기준빔을 투사함으로써 재생된다. 홀로그램과 기준빔이 상호작용하여 저장된 객체빔을 재생한다. 이때, 재생된 객체빔은, 예를 들어, 광검출기 어레이를 사용하여 검출된다. 그런 다음, 복구된 데이터는 출력 디바이스로의 전송을 목적으로 후처리된다.
전형적으로, 홀로그래픽 저장 매체의 동적 범위(dynamic range)는, 용인할 수 있는 신호 대 노이즈 비로 단일의 홀로그램을 저장하는데 필요한 것보다 크다. 따라서, 흔히 한 지점에 다수의 홀로그램을 다중화하여 더욱 큰 저장 밀도를 얻는 것이 바람직하다. 다중화하는 한가지 기법으로 위상 상관 다중화가 있는데, 이것은 저장 매체내에서 중첩된 홀로그램을 구별하는데 상관 선택도(correlation selectivity) 및 브래그 선택도(Bragg selectivity)를 사용한다. 상관 선택도는, 기준빔에 대한 저장 매체의 (어느 한 방향에서) 상대적인 변화에 의해 발생된 기준빔의 진폭, 위상 및 각도량의 차이에 의존한다.
그러나, 위상 상관 다중화(PCM)와 같은 다중화 기법은 비교적 복잡한 기준빔들을 요구하는데, 이들 기준빔들의 형성은, 예를 들어, 복잡한 위상 마스크(complicated phase masks), 고성능 렌즈 및 푸리에 평면 공간 필터링(Fourier plane spatial filtering)으로 이루어진다. 불행하게도, 위상 마스크는 구조적으로 파손되기 쉽고, 렌즈는 고가이면서 부피가 크며, 필수적인 푸리에 평면 공간 필터는 대다수의 광학 에너지를 차단하므로, 시스템의 전력 소모가 상당히 증가한다. 또한, 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 시스템의 경우, 이들 구성요소들의 정렬은 마이크론(㎛) 이하 수준으로 정밀하며, 통상 시스템들간에 일치해야 한다. 이러한 수준의 일관성은, 통상적인 구성요소와 기법들을 사용하여 성취하는 것이 불가능한 것은 아닐지라도, 대개는 어렵다.
본 발명에 의하면, 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 시스템의 기준암의 복수의 구성요소에 대해 비교적 저가이며, 간단하고, 재생산가능하게 일관성 있는 대체물이 제공된다.
도 1은 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 시스템에서 통상적인 기준 빔 광학 경로와 관련 구성요소들의 간략화된 개략도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소의 발생 또는 형성을 간략히 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소의 발생 또는 형성을 간략히 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소를 제조하는 방법의 간략화된 블럭도,
도 5a 및 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 2의 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 6a 및 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 도 3의 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소를 이용하는 방법의 간략화된 블럭도,
도 8a은 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소의 발생 또는 형성을 간략히 나타낸 개략도,
도 8b는 도 8a의 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소의 발생 또는 형성을 간략히 나타낸 개략도,
도 9b는 도 9a의 홀로그래픽 광학 요소를 이용하는 간략화된 개략도,
도 10a 및 10b는 다양한 브래그 다중화 기법을 이용한 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 11a 및 11b는 다양한 공간 다중화 기법을 이용한 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 12a 내지 도 12c는 재생된 빔의 평행 효과를 이용한 홀로그래픽 광학 요소의 이용을 간략히 나타낸 개략도,
도 13a는 통상적인 광학 장치를 이용하는 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 HMC 기준빔의 서로에 대한 시프트 함수로서 기록된 홀로그램의 통합된 회절 효율을 나타내는 도면,
도 13b는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 이용하는 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 HMC 기준빔의 서로에 대한 시프트 함수로서 기록된 홀로그램의 통합된 회절 효율을 나타내는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 기준빔 경로
105 : 간섭빔
110, 210, 310 : 기준 마스크
115, 215, 315 : 제 1 렌즈
120, 220, 320 : 저역 공간 필터
125, 225, 325 : 제 2 렌즈
130, 575, 675, 875, 975 : 이미지 평면
140, 240, 340. 540, 640, 840, 940, 1140 : HOE 객체빔
200, 250, 350, 550, 650, 850, 950, 1050, 1150, 1250 : HOE
264, 564, 664, 864, 964 : 광원
360, 560, 660, 860, 960, 1160, 1260 : HOE 기준빔
680, 880, 980, 1280 : HMC
885, 985, 1285 : HMC 객체빔
990 : 정렬빔
본 발명은 청구범위에 의해 정의된 바와 같다. 본 발명의 실시예들은 홀로그래픽 메모리 시스템(HMS) 및, 홀로그래픽 광학 요소(holographic optical element;HOE)를 이용하여 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 메모리 시스템내에 기준빔 암을 재생하는 장치를 포함한다. 홀로그래픽 메모리 시스템은, 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)과 같은 데이터 저장 디바이스, HMC 기준빔(HOE 객체빔)을 발생하는 홀로그래픽 광학 요소(HOE), HMC 기준빔을 발생하기 위해 HOE를 조사하는 HOE 기준빔 및 궁극적으로 HMS내에 저장하고자 하는 정보를 함유하는 HMC 객체빔을 구비한다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 광중합체(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 열가소성 물질(thermoplastic material), 광굴절 물질(photorefractive material) 또는 광변색성 물질(photochromatic material)과 같은 홀로그래픽 저장 물질내에 형성된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 HOE 기준빔에 의한 조사시에, 저장된 HOE 객체빔을재생한다. 그 후, 재생된 HOE 객체빔은 데이터 부호화된 HMC 객체빔내의 정보를 홀로그램으로 저장하기 위한 기준빔으로서 사용된다. 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)이 HMC 기준빔(HOE 객체빔)과 HMC 객체빔의 경로내에서 그와 교차하도록 공통 체적내에 배치되는데, 그에 의해 형성된 간섭 패턴이 공통 체적내에 홀로그램으로 저장된다.
홀로그래픽 광학 요소(HOE)는, HOE 객체빔이 HOE 기준빔과 간섭함으로써 그 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질내에 저장가능하게 되는 방식으로 홀로그래픽 저장 물질내에 발생 또는 형성된다. 간섭빔의 방위각은 홀로그래픽 광학 요소(HOE)가 투과성 디바이스인지 또는 반사성 디바이스인지의 여부 및, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 발생하는데 이용되는 광학 장치내의 최종 렌즈의 초점 거리에 필적하는, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)와 이 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 발생하는데 이용되는 광학 장치 사이의 거리(D)에 의존한다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 일단 발생되면, 홀로그래픽 메모리 시스템내의 기준 암 광학 구성을 대신하므로, 기준빔을 발생하는데 있어 많은 홀로그래픽 메모리 시스템에서 필요로 하는 복잡한 기준 마스크, 렌즈 및 필터 구성이 제거된다. 이러한 제거는 기준암의 처리량을 현저히 개선시키는데, 이는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)로부터의 판독중에 필터링 동작에 기인한 광손실이 존재하지 않기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 시스템은 전력 소모가 적고 고속으로 동작한다.
다음의 설명에서, 유사한 구성요소들은 도면의 순차적인 면을 간단히 하고 도면의 설명을 통해 본 발명을 보다 잘 이해할 수 있도록 동일한 참조부호로 언급된다.
이후 본 명세서에서는, 구체적인 특징, 구성 및 배치에 대해 설명되지만, 이것은 단지 예시를 목적으로 설명됨을 이해해야 할 것이다. 당업자라면, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다른 단계, 구성 및 배치가 이용될 수 있음을 인지할 것이다.
상술한 바와 같이, 더욱 큰 저장 밀도를 얻기 위해 많은 수의 홀로그램을 하나의 지점에 다중화하는 한가지 기법은 위상 상관 다중화(PCM) 기법이다. 위상 상관 다중화에서, 상관 선택도 및 브래그 선택도는 저장 매체내의 중첩된 홀로그램들을 구별하는데 이용된다. 설명을 목적으로, 용어 "위상 상관 다중화"는 단방향 및/또는 양방향 위상 선택도의 사용을 포함한다. 또한, 위상 상관 다중화는 단독으로 또는 그 밖의 브래그 기법들과 조합하여, 즉, 직교 방향으로의 시프트 다중화의 다른 방법들과 조합하여 이용가능함을 알아야 한다.
이제, 도 1을 참조하면, 통상적인 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템을 위한 전형적인 기준빔 경로(100)가 도시된다. 예를 들어, 평면파인 레이저광의 간섭빔(105)은, 예를 들어 평면파상에 높은 공간 대역폭 생성을 유도함으로써 광빔(105)을 부호화하는 고도의 구조화된 기준 마스크(예를 들어, 위상 마스크 및/또는 진폭 마스크)(110)를 조사한다.
부호화된 빔은 초점거리 f1을 갖는 제 1 렌즈(115)까지 거리 f1을 전파한다. 빔은 제 1 렌즈(115)를 통과한 후, 제 1 렌즈(115)를 지난 또 다른 거리 f1에서 기준 위상 마스크(110)의 푸리에 변환된다. 이 푸리에 변환의 평면에 고역 통과 공간 필터(120)가 제공된다. 전형적으로, 필터(120)는 기준 마스크(110)로부터 방사되는 많은 양의 낮은 공간 주파수 성분을 차단한다.
고역 필터(120)를 통과한 후, 부호화된 빔은 초점거리 f2를 갖는 제 2 렌즈(125)까지 거리 f2만큼 전파한다. 부호화된 빔은 제 2 렌즈(125)를 통과하여, 또 다른 거리 f2만큼 전파하여 그의 이미지 평면(130)에 도달한다. 이미지 평면(130)을 통과한 부호화된 빔(140)은 홀로그래픽 메모리 시스템(HMS)의 기준빔이다.
전형적으로, 이미지 평면(130)은, 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 다른 적절한 데이터 저장 디바이스가, 예컨대, PCM 홀로그래픽 메모리 시스템내에 디지털 홀로그램 저장을 위해 마련될 수 있는 한가지 가능한 위치이다. 그러나, 다음의 설명으로부터 명백하게 되는 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 다른 적절한 데이터 저장 디바이스들이 반드시 이미지 평면(130)이 아니더라도, 어떤 주 평면(plane of interest)에 저장을 위해 위치될 수 있다.
이하, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(200)의 발생 또는 형성이 도시된다. 특히, 도 2는 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 발생을 도시한다. 마스크(210), 제 1 렌즈(215), 필터(220), 제 2 렌즈(225) 및, 그들간의 각각의 거리로 이루어지는 광학 경로 배치는 도 1에 도시하고 앞서 설명한 것과 유사하다. 제 1 빔(240)은 제 2 렌즈(225)를 관통한다. 빔(240)은 전파하거나, 홀로그래픽 저장 물질(250) 쪽으로 거리 D만큼 향하게 된다. 본 명세서에서 설명을 위해, 그리고 이후의 설명으로부터 명백하게 되는 바와 같이, 빔(240)은 HOE 객체빔(빔 A), 즉, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 발생 또는 형성에 이용되는 객체빔이다.
HOE 객체빔(240)은 홀로그래픽 저장 물질(250)을 통과하는데, 여기서 HOE의 기준빔인 제 2 빔(260)과 교차한다. HOE 객체빔(240)과 간섭하는 빔(260)은 광원(264)으로부터 발생하여, 홀로그래픽 저장 물질(250)을 조사하도록 적절히 유도되며, 홀로그래픽 저장 물질(250)내의 원하는 위치에서 HOE 객체빔과 교차한다. 이로 인해, 빔(260)과 HOE 객체빔(240)간의 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질(250)내에서 홀로그램으로서 얻어지며, 따라서, 홀로그래픽 저장 물질(250)을 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소(HOE)로 변환한다.
그러므로, 본 방법에서는, 빔(260)이 HOE 기준빔, 즉, 홀로그래픽 저장 물질(250)내의 HOE 객체빔(240)의 홀로그램 발생을 위한 "기준" 빔이다. HOE 기준빔(260)은 어떤 적절한 빔이지만, 대표적으로는 평면파 또는 용이하게 재생할 수 있는 다른 빔이다. 홀로그래피 기술 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이, HOE 객체빔(240)과 HOE 기준빔(260)은 통상 동일하거나 유사한 레이저 소스로부터의 광간섭에 의해 발생된다.
홀로그래픽 저장 물질(250)은 면 또는 입체 홀로그램을 기록하거나 회절광을 생성할 수 있는 어떤 적절한 물질 또는 물질들의 구성 또는 배치이다. 예를 들어, 홀로그래픽 저장 물질(250)은 광중합체(photopolymer), 포토레지스트(photoresist), 열가소성 물질(thermoplastic material), 광굴절물질(photorefractive material) 또는 광변색성 물질(photochromatic material)이다. 홀로그래픽 저장 물질(250)은 제 1 표면(265) 및 이에 대향하는 제 2 표면(270)을 가지며, 충분하게 평평하거나 센티미터(cm)당 대략 두 개의 광파장까지 재생할 수 있는 종합적인 특징을 갖는다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(300)의 발생을 도시하고 있으며, 이 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 상술한 도 2에 도시한 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)에 비해 상이한 기하학적 구조를 갖는다. 마스크(310), 제 1 렌즈(315), 필터(320) 및 제 2 렌즈(325)와, 그들간의 각각의 거리들은 상술한 도 1 및 2에 도시한 것과 유사하다. 도시한 바와 같이, HOE 객체빔(340)은 제 2 렌즈(325)를 통과하여 전파하거나, 홀로그래픽 저장 물질(350) 쪽으로 거리 D만큼 진행한다.
그러나, 본 대안적 실시예에 따르면, HOE 기준빔(360)(빔 B)이 광원(364)으로부터 발생되어, 홀로그래픽 저장 물질(350)의 제 2 표면(370) 쪽으로 진행한 후, 홀로그래픽 저장 물질(350)내의 원하는 위치에서 HOE 객체빔(340)(빔 A)과 교차한다. 그 결과, 얻어진 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질(350)내에 홀로그램으로 얻어지며, 이에 따라 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 형성한다. 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소는, 특히, 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소가 홀로그래픽 저장 물질의 동일 표면에 조사된 빔을 이용하여 발생되는 반면, 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소는 홀로그래픽 저장 물질의 대향하는 표면들에 조사된 빔에 의해 발생된다는 점에서 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소와 다르다.
도 4에 전반적으로 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 메모리 시스템(HMC)내에 홀로그래픽 광학 요소를 발생 또는 형성하는 방법(400)은, 우선, 도 2 및 도 3에 도시한 것과 같은 광경로 배열로부터 거리 D에 홀로그래픽 저장 물질을 제공하는 단계(410), 광경로를 통과한 제 1 빔(HOE 객체빔)을 홀로그래픽 저장 물질 쪽으로 조사하는 단계(420), 단계(420)와 동시에, 제 2 빔(HOE 기준빔)을 홀로그래픽 저장 물질 쪽으로 조사하여, 홀로그래픽 저장 물질내의 원하는 위치에서 HOE 객체빔과 간섭시키는 단계(430)를 구비한다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, HOE 기준빔은 홀로그래픽 저장 물질의 양 측면에서 적당한 각도로 조사된다. 간섭 패턴은 홀로그래픽 저장 물질내의 원하는 위치에서 얻어져서, 따라서 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 형성한다.
투과 모드 및 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 다중화에 의해 복수의 HOE 객체빔을 저장할 수 있다. 예를 들어, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)가 비교적 두꺼워서, 예컨대, 1mm인 경우, 예를 들어, HOE 객체빔의 특성을 변화시키는 한편 HOE 기준빔의 각도, 파장 또는 위치를 변화시킴으로써, 복수의 HOE 객체빔을 홀로그래픽 광학 요소내에 다중화할 수 있다. HOE 객체빔을 변화시킨다는 것은, 예를 들어, 상이한 마스크, 필터 또는 렌즈 조합의 이용을 포함한다.
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 이용중인 투과 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)가 도시된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)내에 저장된 HOE 객체빔(빔 A)을 재생하기 위해, HOE 기준빔(빔 B)과 동일하거나 유사한 빔(560)을 광원(564)으로부터 발생시켜서, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550) 쪽으로 조사한다.이러한 조사에 의해 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)로부터의 방사되는 빔은 HOE 객체빔(540)(빔 A)으로 재생되는데, 이러한 빔은 상술한 바와 같이 최초에 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)상에 포획되었던 빔 A이다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)에 대한 HOE 기준빔(560)의 양 및 방향은, 예컨대, 홀로그래픽 광학 요소(550)의 발생중에 제 2 렌즈의 초점 거리 f2에 필적하는, 제 2 렌즈와 홀로그래픽 저장 물질간의 거리 D에 의존한다(예를 들어, 도 2를 참조하여 앞서 설명됨).
도 5a에 도시한 바와 같이, 거리 D가 제 2 렌즈(도 2 참조)의 초점 거리 f2보다 짧을 경우, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)내에 저장된 홀로그래픽 정보에 대해서는, HOE 객체빔(540)의 이미지 평면(575)이 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550) 너머에 형성된다. 이러한 경우에, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)는 그를 발생하는데 사용되었던 동일한 표면측(565)에서 HOE 기준빔(560)에 의해 조사된다. 이때, HOE 기준빔(560)과 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)가 교차함으로써 HOE 객체빔(540)이 재생되어, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550) 너머에 HOE 객체빔(540)의 이미지 평면(또는 다른 주 평면)(575)이 형성된다.
적절한 저장 디바이스, 예컨대, 홀로그래픽 메모리 셀(580)(HMC)은 적당한 데이터 검색을 위해 주 평면 P(575)에 대해 배치된다. 다수의 응용에서, 이 주 평면은 광빔의 이미지 평면 또는 HOE 기준빔의 초점을 갖는 평면이지만, 반드시 그런 것은 아니다. 예를 들어, 도 1의 광학 시스템이 그의 출력으로서 푸리에 평면을 생성해야 하는 경우, 평면 P가 이 푸리에 평면일 수 있다. 따라서, 평면 P는 관련된 홀로그래픽 메모리 시스템(HMC)에 대해 어떠한 주 평면일 수 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 거리 D가 제 2 렌즈의 초점 거리 f2보다 길 경우, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)내에 저장된 홀로그래픽 정보에 대해서는, HOE 객체빔(540)의 이미지 평면이 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)의 앞에 형성된다. 이러한 경우에, 광원(563)으로부터 발생된 HOE 기준빔(560)의 복소 켤레(complex conjugate)빔 B*(562)는 제 2 표면측(570)으로부터, 즉, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)를 발생하는데 사용되었던 표면의 반대 표면측으로부터 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)를 조사하는데 이용된다. 이후, 빔(562)(B*)과 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)의 상호작용에 의해 HOE 객체빔(540)의 복소 켤레빔 A*(542)이 재생되어, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(550)의 앞에 빔 A*의 주 평면(575)을 형성한다. 적합한 데이터 저장 디바이스는 적절한 데이터 검색을 위해 이 주 평면에 배치된다. 예를 들어, PCM 홀로그래픽 메모리 시스템에서, HMC는 주 평면에 배치된다.
유사하게, 도 6a 및 도 6b는 반사 모드 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 이용을 도시하고 있다. 일반적으로, HOE 객체빔(빔 A)은 광원(664)으로부터 HOE 기준빔(660)(또는 그와 유사한 빔)을 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)를 향하게 하여 그를 조사함으로써 재생된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)에 대한 HOE 기준빔(660)(빔 B)의 양 및 방향은, 예컨대, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 발생중에 제 2 렌즈의 초점 길이 f2(예를 들어, 상술한 도 3의 설명 참조)에 필적하는, 제 2 렌즈(625)와 홀로그래픽 저장 물질간의 거리 D에 의존한다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 발생중에 거리 D가 제 2 렌즈의 초점 길이 f2보다 짧을 경우에는, HOE 객체빔(640)의 이미지 평면 P(675)는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650) 너머에 형성된다. 이러한 경우에, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)는 HOE 기준빔(660)에 의해 제 2 표면측(670)으로부터 조사된다. 그런 다음, 상술한 바와 유사하게, HOE 객체빔(640)은 HOE 기준빔(660)과 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 상호작용에 의해 재생되어, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650) 너머에 HOE 객체빔(640)의 이미지 평면(675)(또는 다른 주 평면)을 형성한다. 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)(680)과 같은 적합한 저장 디바이스는 적절한 데이터 검색을 위해 이 주 평면에 배치된다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 앞서 기술한 바와 같이, 평면 P는 관련된 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)에 대한 어떠한 주 평면일 수 있다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 발생중에 거리 D가 제 2 렌즈의 초점 길이 f2보다 길 경우에는, HOE 객체빔(642)의 복소 켤레빔의 이미지 평면 P(675)가 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 앞에 형성된다. 이러한 경우에, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)는 광원(663)으로부터 발생된 HOE 기준빔의 복소 켤레빔 B*(662)에 의해 조사된다. 빔 B*은 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)내에 데이터를 기록하는 동안 사용되었던 표면에 대향하는 제 1 표면(665)으로 홀로그래픽 광학 요소를 조사한다. HOE 객체빔의 복소 켤레 A*(642)는 빔(662)(B*)과 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 상호작용에 의해 재생되어, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(650)의 앞에 이미지 평면(675) 또는 빔 A*의 다른 주 평면을 형성한다. 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)과 같은 데이터 저장 디바이스는 대표적으로 적절한 데이터 검색을 위해 주 평면에 배치된다.
따라서, 도 7에 전반적으로 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소를 이용하는 방법(700)은, 부호화된 데이터 빔(예컨대, HOE 객체빔)의 홀로그래픽 표시를 갖는 홀로그래픽 광학 요소를 제공하는 단계(710)와, 빔(예컨대, HOE 객체빔)을 홀로그래픽 광학 요소 쪽으로 향하게 하여 홀로그래픽 광학 요소를 조사함으로써 그 내부에 저장된 홀로그래픽 정보와 상호작용하게 하는 단계(720)와, 재생된 빔(예컨대, HOE 객체빔)을 재생된 빔의 주 평면에 저장하는 단계(730)를 포함한다. 도 5a 및 도 5b와 도 6a 및 도 6b를 참조하여 상술한 바와 같이, HOE 기준빔(예컨대, 빔 B)과 HOE 기준빔(예컨대, 빔 B*)의 복소 켤레빔은 홀로그래픽 광학 요소의 적절한 측면으로부터 적절한 각도로 조사된다.
예를 들어, 앞서 기술한 바로부터, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)가 대량 생산 규모로 복제하기에 매우 적합하다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 일단 처음에 마스터 홀로그래픽 광학 요소(HOE)가 발생되면, 그의 복제가 스탬핑(stamping) 및 엠보싱(embossing)과 같은 통상의 기법을 이용하여 발생되는 것이 가능하다. 또한, 이해해야 할 것은, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 대량 재생이 가능하다는 점이다. 즉, 초기에 발생된 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 이용하여 제 2의 동일한 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 초기 발생된 홀로그래픽 광학 요소(HOE)로부터의 데이터를 판독하여 제 2 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 발생하는데 이용한다. 이러한 방식에서, 동일한 정보를 포함하는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 연속 재생이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 본 명세서에 앞서 기술된 바와 같이 홀로그래픽 광학 요소가 그의 중앙부 또는 프레넬 영역에 빔 저장하는 것에 반하여, 그의 근접 영역에 HOE 객체빔을 저장하는 것도 가능하다. 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, HOE 객체빔의 주 평면(예컨대, 이미지 평면)은 홀로그래픽 광학 요소의 형성중에 홀로그래픽 저장 물질 바로 앞 또는 그 너머(예컨대, 전형적인 홀로그래픽 메모리 시스템의 경우, 대략 2 밀리미터 미만 또는 몇 화소내에)에 형성된다. 이러한 방식으로, 재생된 HOE 객체빔이 HMC와 같은 저장 디바이스의 근방에 배치된 경우, 재생된 HOE 객체빔은 HMC 또는 다른 데이터 저장 디바이스내로 투사된다.
이하, 도 8a를 참조하면, HOE 객체빔(840)(빔 A)은 홀로그래픽 저장 물질(850)내에 저장되어, 예를 들어, 앞서 기술한 바와 같은 방식으로 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 형성한다. 보다 구체적으로, HOE 객체빔(840)과, 광원(864)으로부터 발생된 HOE 기준빔(860)(빔 B)은 홀로그래픽 저장 물질(850) 쪽으로 전파되어, 그 두 빔의 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질(850)의 광감성 부분에 저장되게 된다. 도면에는, HOE 객체빔(840)의 주 평면 P(875)가 홀로그래픽 저장 물질의 바로 너머에 형성된 것이 도시되어 있다.
그러므로, 도 8b에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)로부터의 HOE 객체빔(840)(빔 A)의 재생시에, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)가HMC(880)에 근접하여, 예를 들어, 약 2mm 이내에 배치된 경우, 주 평면(875)은 HMC(880)(또는 다른 적절한 데이터 저장 디바이스)내로 투사된다. 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)와 HMC(880)간의 비교적 좁은 공간은, 그들을 하나 이상의 홀로그래픽 메모리 시스템에서 이용하기 위한 이동가능한 쌍(a portable pair)으로서 함께 패킹하는데 실용적이라는 점에서 유리하다. 따라서, 사실상, 홀로그래픽 메모리 시스템의 "판독 헤드"(HOE)(850)와 "저장 매체"(HMC)(880)는 함께 이동가능하다.
또한, 도 8a 및 도 8b에 도시된 실시예들이 유리한데, 그 이유는, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)가 HOE 객체빔(840)을 재생하는데 사용되고 있을 때, HMC 객체빔 C(885)는 방해받지 않고 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)를 관통할 수 있기 때문이다. HMC 객체빔(885)은 방해받지 않고 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)를 통과하는데, 이는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)가 HMC 객체빔(885)이 부정합되는 (재생된 HOE 객체빔(840)의) 브래그 정합 회절에 의존하기 때문이다.
주목해야 할 점은, 본 명세서에서 설명을 목적으로, HMC 객체빔(885)(빔 C)은 HMC(880)내의 홀로그래픽 정보를 저장하는데 이용된 객체빔을 나타낸다는 것이다. 본 명세서에 앞서 HOE 객체빔(840)(빔 A)을 설명하면서 언급한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(850)의 발생 또는 형성중에, HOE 객체빔(840)은 객체빔으로서 작용한다. 그러나, HMC(880)내에 홀로그래픽 정보를 저장하는 동안, HMC 객체빔(885)이 HMC(880)에 대한 객체빔으로서 작용하는 한편, HOE 객체빔(840)은 HMC(880)에 대한 기준빔으로서 작용한다.
앞서 기술한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)들은 다중화를 통해 복수의 객체빔(이 경우, HMC 기준빔)을 저장할 수 있다. 즉, 다수의 HMC 기준빔들은 홀로그래픽 광학 요소(HOE)내에, 예를 들어 HMC 기준빔 특성을 변화시키면서 HOE 기준빔의 각도, 파장 또는 위치를 변화시킴으로써 다중화된다. HMC 기준빔 변화는, 예를 들어 상이한 마스크, 필터 또는 렌즈 조합의 이용을 포함한다.
이하, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 홀로그래픽 광학 요소를 정렬하는 것을 돕는 정렬 정보가, 홀로그래픽 저장 물질내에 저장된 후 홀로그래픽 광학 요소로부터 재생된 정보의 일부로서 구비된 본 발명의 다른 실시예가 도시된다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 저장 물질(950)의 근접 필드내에 정보를 저장하는 동안(홀로그래픽 광학 요소의 발생 동안), HOE 객체빔(940)은, 예를 들어 상술한 바와 같은 방식으로 저장된다. 즉, HOE 객체빔(940)과 HOE 기준빔(960)(광원(964)으로부터 발생됨)은 홀로그래픽 저장 물질(950) 쪽으로 전파하여, 그 두 빔의 간섭 패턴이 홀로그래픽 저장 물질(950)의 광감성 부분내에 저장되게 된다. 도면에는 HOE 객체빔(940)의 주 평면 P(975)가 홀로그래픽 저장 물질의 바로 너머에 형성된 것이 도시되어 있다.
그러나, 본 실시예에서, 정렬 정보를 포함하는 정렬빔 E(990)는 홀로그래픽 저장 물질(950) 쪽으로 전파하여 HOE 객체빔(940)에 의해 그 내부에 저장된다. 정렬빔(990)은 광학 시스템내에서 HMC 객체빔(985)(빔 C)과 함께 전파하도록 세트되거나 세트되지 않을 수도 있다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)를 이용하는 동안, 정렬빔(990)과 HMC 기준빔(940)은 HOE 기준빔(960)에 의해 동시에 재생되는데, 이 HOE 기준빔(960)은 도 9a의 HOE 기준빔과 유사하거나 동일하다. HMC 기준빔(940)을 이용함으로써, HMC 객체빔(985)과 재생된 정렬빔(990)은 HMC(980) 또는 다른 적절한 저장 디바이스에 저장되며, 이를 통과한다. HMC(980)를 통과한 후, 정렬빔(990)은, 예를 들어, 광검출기(도시안됨)에 충돌하며, 광검출기의 응답은 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)의 정렬 상태와 관련된 정보로 제공된다. 이러한 정보는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)의 동적 정렬을 위해 제공된다. 또한, 정렬빔(990)은, HMC 객체빔(985)의 재생시에, 정렬빔(990)이 또한 재생될 수 있도록 HMC 객체빔(985)과 함께 HMC(980)내에 저장된다.
재생된 정렬 빔은 HMC(980)의 정렬에 대한 정보를 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)에 대한 정보와 유사한 방식으로 제공한다. 또한, 이러한 실시예에 의하면, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)로부터 재생된 정렬빔(990)과 HMC(980)로부터 재생된 정렬빔들간의 간섭 효과를 허용하는데, 이 효과는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(950)와 HMC(980)간의 상대적 정렬에 대한 정보를 제공한다.
상술한 바와 같이, 단일 홀로그래픽 광학 요소(HOE)내의 다수의 HOE 객체빔을 저장한 후 그들을 재생하는 다수의 다중화 기법이 존재한다. 이러한 기법들은, 예를 들어 브래그 방식의 각도, 파장 또는 위상 다중화(중첩 홀로그램), 또는 HOE내의 상이한 위치에서 홀로그램을 저장하는 공간 다중화(비 중첩)를 포함한다.
예를 들어, 도 10a 및 도 10b는 HOE 객체빔 재생의 두 개의 일반적인 브래그 다중화 예들을 도시하고 있다. 도 10a는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1050)의 동일한 위치로부터, 그들 제각기의 HOE 기준빔들 B1및 B2(1060)를 이용하여 동일한 방사 방향으로 두 개의 HOE 객체빔들 A1및 A2(1040)를 재생하는 것을 전반적으로 도시하고 있다. 이러한 방식으로, HOE 객체빔 A1 및 A2는 HMC(도시안됨)내의 동일 위치로 향하게 된다. 그러나, HOE 객체빔 A1및 A2는 서로 구별될 수 있도록 상이한 파장 및/또는 위상 구조를 갖는다.
HOE 객체빔 A1및 A2는 동일한 일반 각도로 HOE(1050)의 동일한 일반 위치를 향해 조사되어, HOE(1050)의 동일한 위치(서로에 대해, 반드시 빔 A1및/또는 A2에 대해서는 아님)를 향해 또한 조사되었던 HOE 기준빔 B1및 B2와 간섭함으로써 동일 위치에 저장된다. 기준빔 B1및 B2는 서로에 대해 동일하거나 상이한 각도로 HOE(1050)의 위치를 향해 조사된다.
도 10b는 그들 각각의 HOE 기준빔 B1및 B2를 이용하여 상이한 방사 방향(일반적으로 HMC내의 상이한 위치를 향해)으로, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1050)의 동일 위치로부터의 HOE 객체빔 A1및 A2의 재생을 전반적으로 도시하고 있다. 따라서, HOE 객체빔 A1및 A2는 상이한 방사 각도로 HOE(1050)내의 동일한 위치에서 HOE(1050)내에 저장(및 재생)된다. 또한, 빔 A1및 A2는 반드시 동일한 파장 및/또는 위상 구조를 가질 필요는 없다.
도 11a 및 도 11b에는, HOE 객체빔 재생의 두 개의 공간 다중화 예들을 예시하는 또 다른 실시예가 도시된다. 도 11a는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1150)의 상이한 위치로부터 동일한 방사 방향으로 두 개의 HOE 객체빔 A1및 A2를 재생하는 것을 전반적으로 나타내고 있다. 이러한 예에서, 재생된 빔 A1및 A2는 전반적으로 HMC(도시안됨)내의 상이한 위치를 향해 조사되며, 동일한 파장 및/또는 위상 구조를 갖거나 갖지 않을 수 있다. 도시한 바와 같이, HOE 기준빔 B1및 B2는 동일한 각도 또는 대안적으로 상이한 각도로 HOE(1150)의 상이한 위치를 향해 조사된다.
도 11b는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1150)의 동일한 위치로부터 상이한 방사 방향으로 두 개의 HOE 객체빔 A1및 A2(1140)를 재생하는 것을 전반적으로 나타내고 있다. 이러한 방식으로, 재생된 빔 A1및 A2는 전반적으로 HMC(도시안됨)내의 동일한 위치를 향해 조사되지만, 동일한 입사각을 갖지는 않는다. 재생된 빔 A1및 A2는 동일한 파장 및/또는 위상 구조를 갖거나 갖지 않을 수도 있다. 도시한 바와 같이, HOE 기준빔 B1및 B2(1160)는 동일한 각도 또는 대안적으로 상이한 각도로 HOE(1150)의 상이한 위치를 향해 조사된다.
홀로그래픽 광학 요소(HOE)로부터 방사되는 HOE 객체빔(HMC 기준빔)을 사용함에 있어 또 다른 고려 사항은, 빔들이 시간상 순차적으로 재생되는지, 동시에 재생되는지 또는 각각의 다양한 조합으로 재생되는지의 여부이다. 단일 HOE로부터 재생된, 빔 A1및 A2와 같은 HMC 기준빔을 순차적으로 이용하면, 각 HMC 다중화 단계 동안의 HMC의 다중 판독이 가능하게 된다. 따라서, 각각의 HMC 기준빔들중 하나는 소정 시간에 HMC를 조사하여, 그 각각의 데이터 페이지, 예컨대 HMC 객체빔(빔 C)을 HMC로부터 재생한다. 이것은, 예를 들어, 상술한 HMC 기준빔 재생 기법중 하나가 사용될 경우에 구현된다(도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b).
단일 HOE로부터 재생된, 빔 A1및 A2와 같은 HMC 기준빔을 동시에 이용하면, 각각의 HMC 다중화 단계 동안의 HMC의 다중 판독이 가능해진다. 이러한 방식으로, 복수의 HMC 기준빔은 소정 시간에 HMC를 조사하여, HMC로부터 복수의 데이터 페이지, 예컨대, HMC 객체빔(빔 C) 또는 HMC로부터 단일 데이터 페이지를 재생한다. 이것은, 예를 들어 상술한 HMC 기준빔 재생 기법들중 하나가 사용될 경우에 구현된다(도 10a 및 도 10b, 도 11a 및 도 11b).
소정의 주어진 시간에 복수의 데이터 페이지(HMC 객체빔)를 재생하는 경우, 단일의 데이터 페이지는, 예를 들어, 그 자신의 검출기 어레이로 향하게 되므로, 데이터의 동시 처리량이 증가한다. 소정의 주어진 시간에 단일의 데이터 페이지(HMC 객체빔)를 소정 시간에 재생하는 경우, 복수의 HOE 객체빔이 함께 동작하여 단일 데이터 페이지를 재생하므로, HMC의 다중화 밀도가 증가한다. 이것은, 예를 들어, HMC내의 동일한 공간 위치로부터 HMC 객체빔(빔 C)을 부분적 조합하거나, HMC내의 상이한 공간 위치로부터 HMC 객체빔(빔 C)(모두 동일한 검출기 어레이로 향함)을 부분적 조합함으로써 구현된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 세 개의 HOE 객체빔(각각이 "ON" 또는 "OFF"상태)을 이용하면, 여덟 개(23)의 상이한 HMC 객체빔이 재생되는 것에 반하여, 종래 기술에 의하면 단지 세 개의 HMC 객체빔이 재생된다.
예를 들어, 도 12a 내지 도 12c는 평행빔 재생의 다양한 예시적 사용을 도시하고 있다. 전반적으로, 도 12a는 HOE 기준빔 B1및 B3(1260)으로 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1250)를 조사하여, HOE 객체빔 및 HMC 기준빔 A1및 A3을 발생하는 것을 나타내며, 이들 빔은 단일 공간 위치에서 HMC(1280) 또는 다른 적절한 데이터 저장 디바이스로 입사(interrogation)하며, 이러한 입사에 의해 적어도 하나의 HMC 객체빔(1285)(빔 Cj)이 발생된다. 이것은, HOE 기준빔 B2및 B3이 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1250)를 조사하여 HOE 객체/HMC 기준빔 A2및 A3을 발생하고, 단일의 공간 위치에서 HMC(1280)로 입사하며, 이러한 입사에 의해 적어도 하나의 HMC 객체빔(1285)(빔 Ck)이 발생되는 도 12b에 도시된 예와 비교된다. 따라서, 동일한 빔의 상이한 조합이 상이한 데이터 페이지 빔을 발생시키는 것이 가능하다.
이하, 또 다른 일예의 도 12c를 참조하면, HOE 기준빔 B2및 B3(1260)이, 홀로그래픽 광학 요소(HOE)(1250)를 조사하며, 이에 의해 HOE 객체빔 및 HMC 기준빔 A2및 A3이 발생되고, 이들 빔은 HMC(1280)내의 상이한 공간 위치에서 HMC(1280)로 입사하여 HMC 객체빔(1285)(빔 Cm)을 집단적으로 발생시킨다.
도 13a 및 도 13b는 통상적인 홀로그래픽 메모리 시스템과, 본 발명에 따른 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 이용한 홀로그래픽 메모리 시스템간의 예시적인 비교를 나타내고 있다. 일반적으로, 복잡한 기준암으로 홀로그램을 기록하는 것은, PCM 홀로그래피에 중요하며, 전형적으로 극도로 협소한 선택도 기능이 얻어진다. 따라서, 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래피에 의하면 상당한 밀도(예컨대, 대략 300 채널 비트/㎛2보다 훨씬 큼)가 가능하다. 예를 들어, 홀로그램과 기준빔간의 최대 상관의 1/2에서 전체 폭은 약 5㎛를 초과하지 않는다. 피크는 저장된 홀로그램의 회절 강도를 HMC 위치 함수로서 나타낸다.
도 13a는 복잡한 광학 트레인(a complex optical train)을 이용했을 경우 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 HMC 기준빔이 서로에 대해 시프트하는 기능으로서 기록된 홀로그램의 전체 회절 효율을 나타낸 도면이다. 이러한 구성에서, 이용된 기준암은 임의로 선택된 0 또는 π의 위상을 갖는 처프 위상 마스크(chirped phase mask)였으며, 이 마스크는, x좌표가 중앙에서 대략 15㎛로부터 5㎛까지 한쪽에서 선형적으로 변화하고 반대쪽에서 그 반대로 변화(즉, 15-5-15㎛)하는 직사각형 화소열들을 포함한다. 마스크는 푸리에 필터링(고역 필터가 푸리에 평면내에 배치됨)되며, 예컨대, 도 1에 도시한 바와 같은 4f 광학 시스템을 사용하여 홀로그래픽 메모리 셀(HMC)상으로 결상(image)된다. 그 지름이 대략 5밀리미터(mm)인 홀로그램은 마이크론 단위로 시프트되며, 총 회절 강도는 상대적인 위치의 함수로서 측정된다. 이러한 결과가 도 13a에 나타나 있다.
도 13b는 본 발명에 실시예에 따른 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 이용하였을 경우, 홀로그래픽 메모리 셀(HMC) 또는 HMC 기준빔의 서로에 대한 시프트 기능으로서 기록된 홀로그램의 전체 회절 효율을 설명하고 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 도 13b에 도시된 최대 상관의 1/2에서 전체 폭은 종래의 광학계(4f 광학 시스템)에 의해 기록된 것과 유사하며, 즉, 전체 회절 강도가 도 13a에 도시된다. 동일한 실험을 반복하여, 홀로그램의 물리적 크기가 똑같이 되었다(5mm). 이러한 경우의 HOE 객체빔은 도 13a에 도시된 데이터를 발생하는 것과 동일하다.
이상 설명한 바와 같이, 첨부된 청구범위 및 그 등가물의 전체 범주에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고, 본 명세서에 개시된 홀로그래픽 메모리 시스템, 장치 및 방법의 실시예들에 대해 다수의 변경 및 대체가 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.
본 발명에 의하면, 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템과 같은 홀로그래픽 시스템의 기준암의 복수의 구성요소에 대해 비교적 저가이며, 간단하고, 재생산가능하게 일관성 있는 대체물이 제공된다.
Claims (3)
- 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템에 있어서,최소 하나의 HMC 기준빔의 최소 하나의 홀로그램―상기 홀로그램은 위상 상관 다중화 기준암 렌즈 배열에 대응하는 광학 정보를 가짐―이 저장되어 있는 홀로그래픽 광학 요소(HOE)와,최소 하나의 HOE 기준빔을 발생하는 기준빔 발생원과,최소 하나의 HMC 객체빔을 발생하는 객체빔 발생원과,최소 하나의 데이터 저장 디바이스를 포함하되,상기 HOE 기준빔에 의한 상기 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 조사시에, 상기 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 상기 HMC 기준빔을 재생하여 상기 HMC 기준빔을 투사하고, 상기 HMC 기준빔은, 상기 데이터 저장 디바이스내의 어떤 위치에서 데이터 부호화된 상기 HMC 객체빔과의 간섭시에, 위상 상관 다중화 기법에 따라 상기 데이터 부호화된 HMC 객체빔의 최소 하나의 홀로그램을 상기 데이터 저장 디바이스내에 저장하는위상 상관 다중화 홀로그래픽 메모리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 광중합체(photopolymer),포토레지스트(photoresist), 열가소성 물질(thermoplastic material), 광굴절 물질(photorefractive material) 또는 광변색성 물질(photochromatic material)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 최소 하나의 물질로 이루어지는 위상 상관 다중화 홀로그래픽 메모리 시스템.
- 위상 상관 다중화(PCM) 홀로그래픽 메모리 시스템에 사용되는 장치에 있어서,최소 하나의 HMC 기준빔의 최소 하나의 홀로그램―상기 홀로그램은 위상 상관 다중화 기준암 렌즈 배열에 대응하는 광학 정보를 가짐―이 저장된 홀로그래픽 광학 요소(HOE)―HOE 기준빔에 의한 상기 홀로그래픽 광학 요소(HOE)의 조사시에, 상기 홀로그래픽 광학 요소(HOE)는 상기 HMC 기준빔을 재생하여 상기 HMC 기준빔을 최소 하나의 홀로그래픽 데이터 저장 디바이스를 향해 투사하며, 상기 HMC 기준빔은, 상기 데이터 저장 디바이스내의 어떤 위치에서 데이터 부호화된 최소 하나의 HMC 객체빔과의 간섭시에, 위상 상관 다중화 기법에 따라 상기 데이터 부호화된 HMC 객체빔의 최소 하나의 홀로그램을 상기 데이터 저장 디바이스내에 저장함―를 포함하는 장치.
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