KR100522807B1 - Volume holographic data storage and reproducing system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것으로, 서로 다른 파장을 갖는 제 1 및 제 2 광을 발생시키는 광원과, 제 1 광을 기록용 제 1 기준광과 신호광으로 분리시키고, 제 2 광을 기록용 제 2 기준광과 평면파(plane-wave)로 분리시키는 제 1 광분리기와, 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키는 공간 광 변조기와, 제 1 기준광을 통해 신호광이 제 1 설정 선택도(selectivity)를 갖도록 하는 제 1 디퓨저(diffuser)와, 제 2 기준광을 통해 평면파가 제 2 설정 선택도를 갖도록 하는 제 2 디퓨저와, 공간 광 변조기에서 변조된 신호광이 제 1 기준광과 간섭하여 기록되거나 평면파가 제 2 기준광간에 간섭하여 기록되며, 재생시에 제 1 및 제 2 기준광과 반응하여 신호광과 평면파를 출력하는 저장매체와, 저장매체로부터 출력되는 신호광과 평면파를 분기시키는 제 2 광분리기와, 제 2 광분리기로부터 분기된 제 1 기준광에 의해 재생된 신호광이 입력되는 CCD와, 제 2 광분리기로부터 분기된 제 2 기준광에 의해 재생된 평면파에 따라 트리거 신호를 발생시켜 CCD로 인가하는 펄스 발생기를 포함한다. 본 발명에 의하면, 데이터의 재생 속도를 향상시키면서 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 제작 원가를 낮출 수 있다.The present invention relates to a volume holographic data storage and reproduction system, comprising: a light source for generating first and second light having different wavelengths; and separating the first light into a recording first reference light and a signal light, and a second light. A first optical splitter that separates the second reference light into a plane-wave, and a spatial light modulator that modulates the signal light in units of one page of binary data of light and dark in pixels according to data input from the outside. A first diffuser for causing the signal light to have a first set selectivity through the first reference light, a second diffuser for allowing the plane wave to have a second set selectivity through the second reference light, and spatial light The signal light modulated by the modulator is recorded by interfering with the first reference light, or the plane wave is recorded by interfering between the second reference light, and during reproduction, in response to the first and second reference light, A storage medium for outputting a surface wave, a second optical splitter for splitting the signal light output from the storage medium and a plane wave, a CCD to which signal light reproduced by the first reference light branched from the second optical splitter is input, and a second optical splitter And a pulse generator for generating and applying a trigger signal to the CCD in accordance with the plane wave reproduced by the second reference light branched from the second reference light. According to the present invention, the manufacturing cost of the volume holographic data storage and reproducing system can be lowered while improving the data reproducing speed.
Description
본 발명은 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템(Volume Holographic Digital Data Storage and Reproducing System)에 관한 것으로, 특히 홀로그래픽 메모리에 기록된 데이터의 위치를 판독하는데 적합한 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a volume holographic digital data storage and reproducing system, and more particularly to a volume holographic data storage and reproducing system suitable for reading the position of data recorded in the holographic memory. .
최근 들어, 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장을 이용한 기술 분야는, 예를 들면 반도체 레이져, CCD(Charge Coupled Device), LCD(Liquid Crystal Display) 등의 눈부신 발전에 힘입어 도처에서 활발하게 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구의 결과로서 지문을 저장하고 재생하는 지문 인식 시스템 등이 실용화되고 있을 뿐만 아니라, 대용량의 저장 능력과 초고속 데이터 전송 속도의 장점을 응용할 수 있는 여러 분야로 확대되어 가고 있는 추세에 있다.Recently, the field of technology using volume holographic digital data storage has been actively studied everywhere, for example, due to the remarkable development of semiconductor laser, charge coupled device (CCD), liquid crystal display (LCD), etc. As a result of these studies, fingerprint recognition systems for storing and reproducing fingerprints have been put to practical use, and are being expanded to various fields that can apply the advantages of large capacity and ultra-fast data transfer rate.
이와 같은 볼륨 홀로그래픽 디지털 저장 및 재생 시스템은 대상 물체로부터의 신호광과 기준광을 서로 간섭시킬 때 발생하는 간섭 무늬를 간섭 무늬의 강도(Amplitude)에 민감하게 반응하는 저장매체, 예를 들면 광 굴절성(photorefractive) 크리스탈(crystal) 등의 저장매체에 기록하는 것으로, 기준광의 각도를 변화시키는 방법 등에 의해 신호광의 강도 및 위상까지도 기록함으로서, 물체의 3차원 상을 표시할 수 있고, 또한 2진 데이터로 된 페이지(page) 단위로 구성되는 수백에서 수천 개의 홀로그램을 동일 장소에 저장할 수 있다.Such a volume holographic digital storage and reproducing system is a storage medium, for example, optical refraction, which reacts sensitively to the amplitude of an interference fringe when an interference fringe generated when the signal light from a target object and a reference light interfere with each other. photorefractive Recording is made on a storage medium such as a crystal. By recording the intensity and phase of the signal light by a method of changing the angle of the reference light or the like, the three-dimensional image of the object can be displayed and the binary data Hundreds to thousands of holograms, organized in pages, can be stored in the same place.
도 1은 신호광과 기준광 간의 간섭을 이용하여 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장매체에 저장하고, 저장매체에 저장된 3차원상의 홀로그램 데이터를 재생하는 종래 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템의 전체 계통도이고, 도 2는 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도이다.1 is a view illustrating a conventional volume holographic digital data storage system storing hologram data (ie, interference fringes) in three dimensions on a storage medium and reproducing holographic data stored in the storage medium by using interference between the signal light and the reference light. 2 is a schematic diagram illustrating a storage medium used in a conventional volume holographic data storage and reproducing system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 레이져 광을 발생하는 광원(100)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장매체(110)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈)를 포함하며, 이러한 광원(100)과 저장매체(110) 사이에는 각 광학계를 포함하는 두 개의 경로, 즉 기준광 처리 경로(S1)와 신호광 처리 경로(S2)가 형성된다.As shown in FIG. 1, the conventional volume holographic digital data storage system 110 includes a light source 100 for generating laser light required by holography and a storage medium 110 for storing three-dimensional hologram data (ie, interference fringes). (Eg, an optical refractive crystal), and between the light source 100 and the storage medium 110, two paths including respective optical systems, that is, a reference light processing path S1 and a signal light processing path S2. ) Is formed.
도 1을 참조하면, 광 분리기(101)에서는 광원(100)으로부터 발생하여 입사하는 레이져 광을 기준광과 신호광으로 분리하는데, 여기에서 분기된 기준광은 기준광 처리 경로(S1)로 제공되고 분기된 신호광은 신호광 처리 경로(S2)로 제공된다.Referring to FIG. 1, the optical splitter 101 separates the incident laser light generated from the light source 100 into a reference light and a signal light, wherein the split reference light is provided to the reference light processing path S1 and the split signal light is A signal light processing path S2 is provided.
다음에, 기준광 처리 경로(S1)상에는 반사경(102)이 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 기준광 처리 경로(S1)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 기록용 또는 재생용 기준광을 발생하여 저장매체(110)에 제공한다.Next, a reflecting mirror 102 is provided on the reference light processing path S1 in the emission direction of the reference light. In the reference light processing path S1 having such an optical structure, recording or reproducing is required for recording or reproducing hologram data. The reference light is generated and provided to the storage medium 110.
한편, 반사경(102)은 액츄에이터(103)에 의해서 구동되어 기준광(빔)을 기 설정된 소정 각도, 예를 들면 기록시의 기록각 또는 재생을 위해 기 설정된 재생각으로 편향시키며, 기록각 또는 재생각으로 편향된 기준광은 저장매체(110)로 제공된다.On the other hand, the reflector 102 is driven by the actuator 103 to deflect the reference light (beam) at a predetermined angle, for example, a recording angle at the time of recording or a preset reproduction angle for reproduction, and the recording angle or the reproduction angle. The reference light deflected into is provided to the storage medium 110.
다른 한편, 신호광 처리 경로(S2)상에는 반사경(104) 및 공간 광변조기(SLM)(105)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비된다.On the other hand, on the signal light processing path S2, the reflector 104 and the spatial light modulator (SLM) 105 are sequentially provided in the emission direction of the signal light.
이러한 광학 구조를 갖는 신호광 처리 경로(S2)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 신호광을 공간 광변조기(105)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터로 된 한 페이지 단위의 변조하여 변조된 신호광을 저장매체(110)에 제공한다.In the signal light processing path S2 having such an optical structure, at the time of recording the hologram data, the signal light is divided into one page unit of light and dark binary data forming pixels according to external input data applied to the spatial light modulator 105. The modulated signal light is provided to the storage medium 110.
즉, 광 분리기(101)로부터 분기된 신호광은 반사경(104)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다.That is, the signal light branched from the optical separator 101 is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 104.
공간 광변조기(105)에서는 반사경(104)으로부터 전달되는 확장된 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광변조기(105)에 입사되는 확장된 신호광은 한 프레임 단위로 변조된다.In the spatial light modulator 105, the extended signal light transmitted from the reflector 104 is modulated by one page unit of binary data of light and shade of pixels according to data input from the outside. The extended signal light incident on the spatial light modulator 105 when it is image data in one frame unit is modulated in one frame unit.
그런 다음, 상기한 공간 광변조기(105)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광은 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(102)에서 입사되는 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(110)로 입사된다.Then, the signal light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 105 is synchronized with the reference light incident from the reflector 102 of the reference light processing path PS1. Incident.
저장매체(110)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터가 기록되는 저장물질(111)과 도시 생략된 서보 모터에 의해서 움직여 저장물질(111)의 위치를 변경하여 데이터의 기록 위치를 맞추는 리니어 스테이지(linear stage)(112)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the storage medium 110 is moved by a storage material 111 in which data is recorded and a servo motor (not shown) to change the position of the storage material 111 so as to adjust the recording position of the data. A linear stage 112.
저장매체(110)에서는, 기록 모드 시에, 공간 광변조기(105)로부터 제공되는 2진 데이터의 페이지 단위로 변조된 신호광과 이에 대응하는 편향각도를 가지고 반사경(102)으로부터 입사되는 기록용 기준광간의 간섭을 통해 얻어지는 간섭 무늬(즉, 데이터)가 기록된다. 즉, 저장매체(110)의 저장물질(111)에는 랜덤한 위상을 갖는 기록용 기준광을 사용하여 간섭무늬가 기록된다. 이때 저장물질(111)은 리니어 스테이지(112)에 의해서 이동되고, 이로 인하여 간섭무늬들이 중첩되어 기록될 수 있다. In the storage medium 110, in the recording mode, between the signal light modulated in units of pages of binary data provided from the spatial light modulator 105 and the recording reference light incident from the reflector 102 with a corresponding deflection angle thereof. An interference fringe (i.e., data) obtained through the interference of is recorded. That is, the interference fringe is recorded on the storage material 111 of the storage medium 110 by using the recording reference light having a random phase. At this time, the storage material 111 is moved by the linear stage 112, so that the interference fringes can be recorded overlapping.
또한, 저장매체(110)에서는, 재생 모드 시에, 반사경(102)으로부터 기 설정된 소정의 편향각도로 재생용 기준광이 조사될 때 기록된 간섭 무늬가 재생용 기준광을 회절시켜 원래의 픽셀 명암으로 구성되는 한 페이지의 2진 데이터(즉, 바둑판 형상 무늬)로 복조된다. 이때 서보 모터가 리니어 스테이지(112)를 이동시켜 저장물질(111)에서 간섭무늬의 기록위치를 찾고, 재생용 기준광을 저장물질(111)에 조사하여 간섭무늬 데이터를 읽는데, 이때 서보 모터는 리니어 스테이지(112)의 이동을 정지시킨다.Further, in the storage medium 110, when the reproduction reference light is irradiated with the predetermined deflection angle from the reflector 102 in the reproduction mode, the recorded interference fringe diffracts the reproduction reference light to form original pixel contrast. It is demodulated into one page of binary data (that is, a checkered pattern). At this time, the servo motor moves the linear stage 112 to find the recording position of the interference fringe in the storage material 111, and reads the interference fringe data by irradiating the reference material for reproduction to the storage material 111, wherein the servo motor is the linear stage. The movement of the 112 is stopped.
따라서, 재생모드 시에 저장매체(110)로부터 재생되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 복조된 3차원 상에 대해 리이미징한 다음 CCD(Charge Coupled Device : 120) 등에 조사함으로써 원래의 데이터로 복원된다. 이때, 저장매체(110)에 기록된 데이터를 재생하는 데 이용되는 기준광은, 실질적으로 저장매체(110)에 홀로그램 데이터를 기록할 때 적용했던 기준광과 동일한 각도를 갖는 기준광 이어야 한다.Therefore, in the playback mode, the original data is restored by reimaging the three-dimensional image demodulated in units of one page of binary data reproduced from the storage medium 110 and irradiated with a CCD (Charge Coupled Device: 120) or the like. . In this case, the reference light used to reproduce the data recorded on the storage medium 110 should be a reference light having substantially the same angle as the reference light applied when recording the hologram data on the storage medium 110.
그러나, 상기와 같이 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치는 서보 모터에 의해서 제어되는 리니어 스테이지(112)를 이용하여 저장물질(111)을 이동 및 정지시켜 데이터의 위치를 찾은 후에 읽어드리는데, 이는 데이터의 읽는 속도를 저하시키는 문제점이 있다.However, as described above, the conventional volume holographic data storage and reproducing apparatus reads after finding the location of the data by moving and stopping the storage material 111 using the linear stage 112 controlled by the servo motor. There is a problem of slowing down the reading speed of data.
또한, 종래의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치는 데이터의 기록 위치를 정확하게 찾기 위해서 높은 정밀도의 리니어 스테이지와 고가의 서보 모터가 필요한데, 이는 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 장치의 가격을 상승시키는 요인이 되어 왔다.In addition, the conventional volume holographic data storage and reproducing apparatus requires a high-precision linear stage and an expensive servo motor to accurately locate the recording position of the data, which increases the price of the volume holographic data storage and reproducing apparatus. Has been.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 서로 다른 선택도를 갖는 두 개의 디퓨저를 통해 조사되는 두 개의 기준광에 의해 신호광을 기록 및 재생함으로써, 데이터의 재생 속도를 향상시키고 제작 원가를 줄이도록 한 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, by recording and reproducing signal light by two reference lights irradiated through two diffusers having different selectivity, thereby improving and reproducing the data reproduction speed. It is an object of the present invention to provide a volume holographic data storage and reproducing system to reduce the cost.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 다른 파장을 갖는 제 1 및 제 2 광을 발생시키는 광원과, 제 1 광을 기록용 제 1 기준광과 신호광으로 분리시키고, 제 2 광을 기록용 제 2 기준광과 평면파(plane-wave)로 분리시키는 제 1 광분리기와, 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조시키는 공간 광 변조기와, 제 1 기준광을 통해 신호광이 제 1 설정 선택도(selectivity)를 갖도록 하는 제 1 디퓨저(diffuser)와, 제 2 기준광을 통해 평면파가 제 2 설정 선택도를 갖도록 하는 제 2 디퓨저와, 공간 광 변조기에서 변조된 신호광이 제 1 기준광과 간섭하여 기록되거나 평면파가 제 2 기준광간에 간섭하여 기록되며, 재생시에 제 1 및 제 2 기준광과 반응하여 신호광과 평면파를 출력하는 저장매체와, 저장매체로부터 출력되는 신호광과 평면파를 분기시키는 제 2 광분리기와, 제 2 광분리기로부터 분기된 제 1 기준광에 의해 재생된 신호광이 입력되는 CCD와, 제 2 광분리기로부터 분기된 제 2 기준광에 의해 재생된 평면파에 따라 트리거 신호를 발생시켜 CCD로 인가하는 펄스 발생기를 포함하는 볼륨 홀로그래픽 저장 및 재생 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the light source for generating the first and second light having different wavelengths, the first light is separated into the first reference light and the signal light for recording, and the second light for recording A first optical splitter for separating the reference light into a plane-wave; a spatial light modulator for modulating the signal light in units of one page of binary data of light and shade in accordance with data input from the outside; and a first reference light A first diffuser for causing the signal light to have a first set selectivity, a second diffuser for causing the plane wave to have a second set selectivity through a second reference light, and a signal light modulated in the spatial light modulator A storage medium recorded with interference with the first reference light or with a plane wave interfering with the second reference light, the storage medium outputting signal light and plane wave in response to the first and second reference light during reproduction; A second optical splitter which splits the signal light output from the storage medium and the plane wave, a CCD to which the signal light reproduced by the first reference light branched from the second optical splitter is input, and a second reference light branched from the second optical splitter A volume holographic storage and reproducing system including a pulse generator for generating a trigger signal according to a reproduced plane wave and applying the same to a CCD is provided.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 구성 블록도로서, 광원(200), 제 1 광분리기(210), 반사경(212)(214)(216)(218), 공간 광변조기(220), 저장매체(240), 제 2 광분리기(250), 감지기(252), 펄스 발생기(254), CCD(260)로 구성된다.3 is a block diagram of a volume holographic data storage and reproducing system according to a preferred embodiment of the present invention, which includes a light source 200, a first optical splitter 210, and reflectors 212, 214, 216, and 218. ), The spatial light modulator 220, the storage medium 240, the second optical separator 250, the detector 252, the pulse generator 254, and the CCD 260.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 볼륨 홀로그래픽 디지털 데이터 저장 및 재생 시스템은 홀로그래피에서 요구되는 제 1, 제 2 광을 발생하는 광원(200)과 3차원상의 홀로그램 데이터(즉, 간섭 무늬)를 저장하는 저장매체(240)(예를 들면, 광 굴절성 크리스탈)를 포함하며, 이러한 광원(200)과 저장매체(240) 사이에는 각 광학계를 포함하는 네 개의 경로, 즉, 제 1 및 제 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2), 신호광 및 평면파(plane-wave) 처리 경로(PS3, PS4)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the volume holographic digital data storage and reproducing system according to the present invention includes a light source 200 for generating first and second light required for holography and three-dimensional hologram data (ie, interference fringes). ), A storage medium 240 (eg, a photorefractive crystal), and there are four paths between each of the light sources 200 and the storage medium 240 including each optical system, that is, the first and Second reference light processing paths PS1 and PS2, signal light and plane-wave processing paths PS3 and PS4 are formed.
광원(200)은 서로 다른 물질에서 반응하는 제 1, 제 2 광을 발생시키는 제 1, 제 2 광원 발생기(202, 204)를 포함하는데, 제 1 광원 발생기(202)는 적색 레이저를 사용하여 제 1 광을 발생시키고, 제 2 광원 발생기(204)는 녹색 레이저를 사용하여 제 2 광을 발생시킨다.The light source 200 includes first and second light source generators 202 and 204 for generating first and second light that react in different materials, and the first light source generator 202 is formed by using a red laser. One light is generated, and the second light source generator 204 generates a second light using a green laser.
제 1 광 분리기(210)에서는 제 1 광원 발생기(202)로부터 발생하여 입사되는 제 1 광을 제 1 기준광과 신호광으로 분리하고, 제 2 광원 발생기(204)로부터 발생하여 입사되는 제 2 광을 제 2 기준광과 평면파로 분리하는데, 여기에서 분기된 제 1, 제 2 기준광은 제 1, 제 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2)로 제공되고 분기된 신호광 및 평면파는 신호광 처리 경로(PS3, PS4)로 제공된다. 이때, 제 1 광에 의해서 분기된 신호광과 제 1 기준광은 P-편광을 갖는 적색 레이저에서 발생되는 광으로 적색 물질에 반응하고, 제 2 광에 의해서 분기된 평면파와 제 2 기준광은 S-편광을 갖는 녹색 레이저에서 발생되는 광으로 녹색 물질에 반응한다.The first light separator 210 separates the first light generated from the first light source generator 202 into the first reference light and the signal light, and removes the second light generated from the second light source generator 204 from the second light source generator 204. 2, which separates the reference light and the plane wave, wherein the first and second reference light branches to the first and second reference light processing paths PS1 and PS2, and the branched signal light and the plane wave to the signal light processing paths PS3 and PS4. Is provided. In this case, the signal light and the first reference light branched by the first light are light generated by a red laser having P-polarized light and react with the red material, and the plane wave and the second reference light branched by the second light emit S-polarized light. Respond to the green material with the light generated by the green laser.
다음에, 제 1, 제 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2)상에는 반사경(212, 214)이 제 1, 제 2 기준광의 출사 방향으로 구비되며, 이러한 광학 구조를 갖는 제 1, 제 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2)에서는 홀로그램 데이터의 기록 또는 재생시에 필요로 하는 제 1, 제 2 기준광을 저장매체(110)에 제공한다.Next, reflecting mirrors 212 and 214 are provided on the first and second reference light processing paths PS1 and PS2 in the emission direction of the first and second reference light, and the first and second reference light processing paths having such an optical structure are provided. In PS1 and PS2, the storage medium 110 provides the first and second reference lights necessary for recording or reproducing hologram data.
즉, 기록용 제 1 기준광은 신호광 처리 경로(PS3)를 통해 입사되는 제 1 신호광과 반응하여 저장매체(240)에 기록되고, 기록용 제 2 기준광은 제 2 신호광 처리 경로(PS4)를 통해 입사되는 제 2 신호광과 반응하여 저장매체(240)에 기록된다.That is, the recording first reference light is recorded in the storage medium 240 in response to the first signal light incident through the signal light processing path PS3, and the recording second reference light is incident through the second signal light processing path PS4. In response to the second signal light is recorded in the storage medium 240.
이때, 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같은 디퓨저(D1, D2)가 제공되는 것을 특징으로 한다. 이러한 디퓨저(D1, D2)는 제 1 및 제 2 기준광 처리 경로(PS1, PS2)상에 각각 구비되며, 각기 상이한 선택도(selectivity)(두 빔간의 상관관계가 전혀 없는 상태가 되도록 하는 정도)를 갖는다. 이와 같이 상이한 디퓨저의 선택도는 디퓨저 제작시 그 입자 크기를 조정함으로써 구현 가능하다. 즉, 입자 크기가 크면 선택도가 커지고, 입자 크기가 작아지면 선택도가 작아진다.At this time, the present invention is characterized in that the diffuser (D1, D2) as shown in FIG. These diffusers D1 and D2 are provided on the first and second reference light processing paths PS1 and PS2, respectively, and have different selectivity (degrees such that there is no correlation between the two beams). Have Such selectivity of different diffusers can be realized by adjusting the particle size in the fabrication of the diffuser. In other words, the larger the particle size, the greater the selectivity, and the smaller the particle size, the smaller the selectivity.
예를 들어, 제 1 기준광 처리 경로(PS1)상에 구비되는 제 1 디퓨저(D1)는 큰 선택도를 갖고, 제 2 기준광 처리 경로(PS2)상에 구비되는 제 2 디퓨저(D2)는 작은 선택도를 갖는다.For example, the first diffuser D1 provided on the first reference light processing path PS1 has a large selectivity, and the second diffuser D2 provided on the second reference light processing path PS2 has a small selection. Has a degree.
따라서 제 1 기준광에 의해 기록된 신호광(데이터 기록용)은 큰 선택도를 갖고, 제 2 기준광에 의해 기록된 평면파(서보 제어용)는 작은 선택도를 갖게 되는데, 이로 인해 서로 상이한 위상 분포를 갖게 되어 위상 다중화가 가능하다.Therefore, the signal light (for data recording) recorded by the first reference light has a large selectivity, and the plane wave (for servo control) recorded by the second reference light has a small selectivity, thereby having different phase distributions. Phase multiplexing is possible.
본 실시예에서는 제 2 기준광에 의한 선택도는 제 1 기준광에 의한 선택도에 비해 1/2 내지 1/50로 설정되는 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, the selectivity by the second reference light is set to 1/2 to 1/50 compared to the selectivity by the first reference light.
다른 한편, 제 1 신호광 처리 경로(PS3)상에는 반사경(216), 공간 광변조기(220)가 신호광의 출사 방향으로 순차 구비되고, 제 2 신호광 처리 경로(PS4) 상에는 반사경(218)이 평면파의 출사 방향으로 순차 구비된다.On the other hand, the reflector 216 and the spatial light modulator 220 are sequentially provided on the first signal light processing path PS3 in the emission direction of the signal light, and the reflector 218 is emitted on the second signal light processing path PS4. Are sequentially provided in the direction.
이러한 광학 구조를 갖는 제 1 신호광 처리 경로(PS3)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 제 1 신호광을 공간 광변조기(220)에 인가되는 외부 입력 데이터에 따라 픽셀을 이루는 명암의 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조하여 변조된 신호광을 저장매체(240)에 제공한다. 이때, 제 1 광분리기(210)로부터 분기된 신호광은 반사경(216)을 통해 소정의 편향각으로 반사된다.In the first signal light processing path PS3 having such an optical structure, at the time of recording the hologram data, one of the light and dark binary data forming the pixel according to the external input data applied to the spatial light modulator 220 is used. The modulated signal light is provided to the storage medium 240 in units of pages. In this case, the signal light branched from the first optical separator 210 is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 216.
공간 광변조기(220)에서는 반사경(216)으로부터 전달되는 확장된 신호광을 외부로부터 입력되는 데이터에 따라 픽셀들이 이루는 명암으로 된 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조, 즉, 일 예로서 입력 데이터가 영상의 한 프레임 단위로 된 화상 데이터일 때 공간 광변조기(220)에 입사되는 확장된 신호광은 한 프레임 단위로 변조된다.In the spatial light modulator 220, the extended signal light transmitted from the reflector 216 is modulated in units of one page of binary data of light and shade of pixels according to data input from the outside. The extended signal light incident on the spatial light modulator 220 when the image data is in units of one frame is modulated in units of one frame.
그런 다음, 상기한 공간 광변조기(220)에서 출력되는 2진 데이터의 한 페이지 단위로 변조된 신호광은 제 2 광분리기(230)를 통해 저장매체(240)에 입사되는데, 입사되는 신호광은 제 1 기준광 처리 경로(PS1)의 반사경(212)에서 입사되는 제 1 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(240)에 기록된다.Then, the signal light modulated in units of one page of binary data output from the spatial light modulator 220 is incident on the storage medium 240 through the second optical separator 230. The data is recorded in the storage medium 240 in synchronization with the first reference light incident from the reflector 212 of the reference light processing path PS1.
또한, 제 2 신호광 처리 경로(PS4)에서는, 홀로그램 데이터의 기록 시에, 제 1 광분리기(210)로부터 분기된 평면파를 반사경(218)을 통해 소정의 편향각으로 반사시켜 저장매체(240)에 제공한다.In the second signal light processing path PS4, when recording hologram data, the plane wave branched from the first optical separator 210 is reflected at a predetermined deflection angle through the reflector 218 to the storage medium 240. to provide.
제 2 신호광 처리 경로(PS4)를 통해 입사되는 평면파는 제 2 기준광 처리 경로(PS2)를 통해 입사되는 제 2 기준광과 동기를 맞추어 저장매체(240)에 기록된다.The plane wave incident through the second signal light processing path PS4 is recorded in the storage medium 240 in synchronization with the second reference light incident through the second reference light processing path PS2.
한편, 홀로그래픽 시스템의 재생 모드에서는, 제 1 및 제 2 기준광이 반사경(212, 214)을 통해 저장매체(240)로 동시에 입사된다. 이에 따라, 저장매체(240)에 기록된 신호광은 제 1 기준광과 반응하여 재생되어 출력되고, 저장매체(240)에 기록된 평면파는 제 2 기준광과 반응하여 출력된다.즉, 재생시에, 제 1 기준광 및 제 2 기준광을 동시에 조사하면 편광이 서로 수직인 평면파와 신호광이 동시에 재생되어 나오고, 제 2 광분리기(250)에 의해 서보 제어용 평면파와 신호광을 분리해 낼 수 있다.On the other hand, in the reproduction mode of the holographic system, the first and second reference light are simultaneously incident on the storage medium 240 through the reflectors 212 and 214. Accordingly, the signal light recorded on the storage medium 240 is reproduced and output in response to the first reference light, and the plane wave recorded on the storage medium 240 is output in response to the second reference light. When the reference light and the second reference light are irradiated at the same time, the plane wave and the signal light of which polarizations are perpendicular to each other are simultaneously reproduced, and the plane control wave and the signal light for servo control can be separated by the second optical separator 250.
이때, 본 실시예에서는, 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 재생시, 제 1 및 제 2 기준광이 서로 직교한 편광을 갖고 서로 다른 파장을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.At this time, in the present embodiment, when the volume holographic data storage and reproducing system is reproduced, the first and second reference lights have polarizations perpendicular to each other and have different wavelengths.
즉, 제 2 기준광은 S-편광을 갖고, 제 1 기준광은 P-편광을 갖고 있기 때문에 제 2 기준광에 의해 재생된 신호광은 S-편광을 갖고, 제 1 기준광에 의해 재생된 평면파는 P-편광을 갖는 것이다.That is, since the second reference light has S-polarized light and the first reference light has P-polarized light, the signal light reproduced by the second reference light has S-polarized light, and the plane wave reproduced by the first reference light is P-polarized light. To have.
따라서, 저장매체(240) 뒷단에 위치한 제 2 광분리기(250)에 의해 제 2 기준광에 의해 재생된 평면파는 감지기(252) 쪽으로 전송되고, 제 1 기준광에 의해 재생된 신호광은 CCD(260) 쪽으로 전송된다.Therefore, the plane wave reproduced by the second reference light is transmitted to the detector 252 by the second optical splitter 250 positioned at the rear end of the storage medium 240, and the signal light reproduced by the first reference light is directed to the CCD 260. Is sent.
또한, 재생 모드시에, 리니어 스테이지(112)는 서보 모터에 의해서 기설정된 속도로 연속해서 이동한다. 그러면 도 4에 도시한 바와 같은 신호가 감지기(252)를 통해 펄스 발생기(254)로 전송되게 된다.In the regeneration mode, the linear stage 112 continuously moves at a predetermined speed by the servo motor. The signal as shown in FIG. 4 is then transmitted to the pulse generator 254 through the detector 252.
감지기(252)는 제 2 광분리기(250)로부터 도 4에 도시된 바와 같은 평면파를 수신하면, 이에 따른 감지 신호를 펄스 발생기(254)에 출력한다. 이에 따라 펄스 발생기(254)는 감지기(252)로부터 수신된 감지 신호 값이 기 설정된 값 이상을 가지면 트리거(trigger) 신호를 발생하여 CCD(260)에 인가한다.When the detector 252 receives the plane wave as shown in FIG. 4 from the second optical splitter 250, the detector 252 outputs the detection signal to the pulse generator 254. Accordingly, the pulse generator 254 generates and applies a trigger signal to the CCD 260 when the detection signal value received from the detector 252 has a predetermined value or more.
여기서, 평면파의 선택도는 신호광의 선택도에 비해 1/2∼1/50 값을 갖기 때문에 펄스 발생기(254)에서 트리거 신호를 발생시키는 시점은 저장매체(240)에 평면파가 기록되는 시점이 된다.Here, since the selectivity of the plane wave has a value of 1/2 to 1/50 relative to the selectivity of the signal light, the point of time when the pulse generator 254 generates the trigger signal is the point of time when the plane wave is recorded in the storage medium 240. .
CCD(260)는 펄스 발생기(254)의 트리거 신호에 따라 제 2 광분리기(250)로부터 재생되는 신호광을 원래의 데이터로 복원시킨다.The CCD 260 restores the signal light reproduced from the second optical separator 250 to the original data according to the trigger signal of the pulse generator 254.
본 발명에 의하면, 홀로그래픽 저장 시스템에서의 데이터 재생 속도를 향상시킬 수 있으며, 고가 및 고정밀의 서보 모터와 리니어 스테이지가 필요없기 때문에 볼륨 홀로그패픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 원가를 낮출 수 있다.According to the present invention, the data reproduction speed in the holographic storage system can be improved, and the cost of the volume holographic packet data storage and reproducing system can be reduced because no expensive and high precision servo motor and linear stage are required.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
도 1은 전형적인 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 구성 블록도,1 is a block diagram of a typical volume holographic data storage and playback system;
도 2는 도 1의 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템에서 사용되는 저장매체를 나타내는 구성도,2 is a block diagram showing a storage medium used in the volume holographic data storage and reproducing system of FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템 구성 블록도,3 is a block diagram of a volume holographic data storage and reproducing system according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 볼륨 홀로그래픽 데이터 저장 및 재생 시스템의 저장매체에서 출력되는 신호광 및 평면파의 파형 그래프.Figure 4 is a waveform graph of the signal light and plane wave output from the storage medium of the volume holographic data storage and playback system according to the present invention.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
200 : 광원 202 : 제 1 광원 발생기200: light source 202: first light source generator
204 : 제 2 광원 발생기 210 : 제 1 광분리기204: second light source generator 210: first optical separator
212, 214, 216, 218 : 반사경 220 : 공간 광변조기212, 214, 216, 218: reflector 220: spatial light modulator
D1 : 제 1 디퓨저 D2 : 제 2 디퓨저D1: first diffuser D2: second diffuser
240 : 저장매체 250 : 제 2 광분리기240: storage medium 250: second optical separator
252 : 감지기 254 : 펄스 발생기252: detector 254: pulse generator
260 : CCD260: CCD
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