[发明专利]读取全息图的设备和方法以及读取和写入全息图的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于从全息存储介质读取数据全息图的设备及方法，且涉及用于从全息存储介质读取数据全息图以及将数据全息图写入到全息存储介质的方法。

背景技术

在全息数据存储中，通过记录由两个相干激光束叠加产生的干涉图案来存储数字数据。在一个光束，所谓的“物光束”，被空间光调制器(SLM)调制且携带将被记录的信息/数据的情形，第二光束作为参考光束。干涉图案导致存储材料的具体属性的更改，其取决于干涉图案的局部强度。通过利用与记录时相同的条件，用参考光束照明全息图来执行记录的全息图的读取。这导致已记录的物光束重构(reconstruction)，所谓的重构物光束被探测器阵列探测。

全息数据存储的一个优点是增加的单位体积数据容量以及更高的数据传输率。取代存储单个位，如从诸如CD或DVD的传统介质所知的，数据被存储为数据页。典型地，数据页由编译多个位的亮暗图案(light-dark-patterns)的矩阵构成，即，二维二进制阵列或灰度值阵列。除了增加数据存储密度之外，这允许实现数据速率的增加。

传统的光学存储介质仅采用单个或少数几个数据存储的2维层。相反，在全息数据存储介质中，介质的体积而不是层被用于存储数据。此外，当向其写入数据时，数据存储的材料的体积没有完全用尽。全息数据存储的优势是可能在同一体积内存储多个数据。这例如通过被称为角分复用(anglemultiplexing)的、改变物光束与参考光束之间的角度而实现。被称为移位复用(shifting multiplexing)的另一选择，在确实大部分地相互重叠的后续全息图之间施加微小的移位。例如通过存储材料的移动执行移位复用。

文件CH 681 117 A5公开了用于一种将条形码记录成全息图的方法和设备。在此文件中，规定为了读取全息图，不需要时间相干性。然而，这是不正确的。从此文件的图8中可看到，在产生特定像点的光线之间存在显著光程差。时间相干长度必须大于该距离乘以光速。

然而，由于时间相干性，重构的物光束遭受与全息数据存储的设备的光学设置内部的杂散光的干扰效应。这样的干扰效应的结果是扰乱重构的物光束，其又导致数据读取错误。

发明内容

因此，本发明的目的是提供从全息存储介质读取全息图的设备和方法，以及从全息存储介质读取全息图和将全息图写入存储介质的设备，其改善了数据读取错误率。

通过独立权利要求的主题解决了这个问题。本发明优选的实施例是从属权利要求的主题。

考虑到这个目的，提供了从全息存储介质读取全息图和将全息图写入存储介质的设备，其采用都具有第一相干长度的物光束和参考光束，且其沿将被成像到全息存储介质的光学设置的分离的光学分支引导。所述设备包括减小参考光束的相干长度到第二相干长度的装置，以从全息存储介质读取全息图，其中第二相干长度小于第一相干长度。

前述设备的构思是基于下面的考虑：

通过物光束和参考光束的相长和相消干扰产生全息图。干涉效应可仅对于相干的激光束被观察到，即，干扰光束的相干长度应该大于或等于两个相干光束的光程差。写入过程中采用的相干长度称为第一相干长度。在读取过程中，采用具有第二相干长度的激光光束。

已发现重构的物光束中的干扰部分归因于干扰重构的物光束的光学设置内的相干杂散光。

通过减小读取全息图的参考光束的相干长度应对这个问题。相干长度被设置到比写入全息图的第一相干长度短的第二相干长度。因此，由光学设置内的参考光束的反射引起的杂散光与重构的物光束之间的干涉效应被显著降低。

读取和写入全息图的设备是有优势的，因为数据读取错误被显著降低。一般地，在完全相长干涉的情况下，两个相同强度的相干光束之间的干涉导致显示峰强度是初始光束的四倍高的光束。在两个激光光束的相干长度太短而不能引起干涉效应的情况下，两个激光光束的叠加导致仅强度的相加。在读取全息图的设备中，叠加的杂散光和重构物光束导致仅各个强度相加，对比地，在相干干涉的情况下可能以二次方强度极大提升。

说到数据页形式的全息图，干涉导致像素错误，即数据位错误，由于这样一个事实：由于与相干杂散光的相长或相消干涉，改变单个或一对数据页的像素的强度是可能的。在仅有非相干杂散光与重构物光束叠加的情况下，效应会显著减弱。