盘式三维全息存储的方法及其光学系统

摘要

盘式三维全息存储的方法及其光学系统属光存储技术领域，其特征是：它是一种使相邻的傅氏变换全息图在空间部分重叠，再用球面参考波和球面照明波使全息图的角度鉴别和空间位置寻址同时实现的空间一角度复用技术，其条件是使参考光与物光主光线与盘上某点之法线共处于一个垂直于过此点的盘面半径的平面内，即可记录或读出一个全息图，再每旋转全息盘一周后，使参考光和物光同时沿径向移动全息图直径的距离，即可实现所有全息图的记录和读出。

主权项

1.一种盘式三维全息存储的方法，其特征在于：它是一种空间一角度复用的全息存储的方法，即是使相邻的傅立叶变换全息图在空上部分重叠，再用球面参考波和球面照明波使全息图的角度鉴别和对其空间位置的寻址同时实现的一种方法，其记录和读出过程如下：(1)以光折变晶体一类的各向异性的体全息存储材料作盘式存储介质，使参考光和物光分别从盘的两面射入而其主光线可对称也可不对称于记录材料任意一点的法线方向即晶体的光轴方向并同处于一个平行于空间任何一个二维平面如Y-Z平面的平面内，此时记录材料的法线方向即为Z方向；(2)把一系列傅立叶变换全息图依次、逐个且部分重叠地记录在与盘式存储介质同心的其某一个环形区域内，即每记录一个全息图后，使盘旋转一个微小角度φ_l，再记录另一个全息图，按下式求出其相邻两个全息图在Y方向的微小距离为ΔY，每个全息图的曝光时间为t_l，j，其中： ${\phi }_l=\frac{\mathrm{\Delta Y}}{r_l-a}=\frac{\mathrm{\Delta Y}}{(2l-1)a};$ $\mathrm{\Delta Y}=\frac{2\lambda }{\mathrm{nd}}-Z_R\frac{{\left(\sqrt{1+t_{\mathrm{an}}^z\alpha }\right)}^3}{t_{\mathrm{an}}{\theta }_s+t_{\mathrm{an}}\alpha };$ $t_{\mathrm{an}}\alpha =t_{\mathrm{an}}{\theta }_R-\frac{a}{Z_R};$ ${\theta }_s=\mathrm{si}{n}^{-1}\left(\frac{1}{n}\sin {\theta }_{\mathrm{so}}\right);$ ${\theta }_R={\sin }^{-1}\left(\frac{1}{n}\sin {\theta }_{\mathrm{Ro}}\right);$ $Z_R=\frac{2a}{A-B};$ $A=\frac{1}{\sqrt{\frac{n^2}{{(t_{\mathrm{an}}{\theta }_{\mathrm{Ro}}+\frac{a}{Z_{\mathrm{Ro}}})}^2}+n^2-1}};$ $B=\frac{1}{\sqrt{\frac{n^2}{{(t_{\mathrm{an}}{\theta }_{\mathrm{Ro}}-\frac{a}{Z_{\mathrm{Ro}}})}^2}+n^2-1}};$其中，l：环形区域的序号；j：环形区域上全息图的序r_l：第l个环的半径，设定：r_l＝l2a且从内向外记录； $l=(\mathrm{1,2},\dots ,\frac{R}{2a}-1);$R：盘的半径； a：全息图的半径；λ：激光波长；d：盘的厚度；n：记录介质的折射率；θ_Ro：参考光主光线对盘面的入射角；θ_So：物光主光线对盘面的入射角；Z_Ro：参考光球面波中心距离盘面的在Z轴上的距离的测量值；θ_R：参考光在介质内部看的入射角；θ_S：物光的在介质内部看的入射角；Z_R：参考光球面波距介质中心面的沿Z轴的距离折合到介质内部的值。α：参考光在某一个全息图的Y＝Y_max处与Y轴的夹角；τ_W：记录材料的写入时间常数，实验测定；τ_E：记录材料的擦除时间常数，实验测定；T_l，j：第l个环上第j个全息图所承受的擦除时间；η_目标：设定的目标衍射效率，对每个全息图都相同；Δn_max：记录材料折射率调制的动态范围；(3)在记录了一个环形区域后，使参考光和物光同时移动到该全息盘半径方向上另一个相互不相重叠的新环形区域上，再重复心述步骤；(4)在读出时，只要给定全息图的空间位置，便可通过光束偏转器的径向偏折和全息盘的旋转，用原来的写入参考光读出任意一个全息图，即只要使写入参考光之主光线与某一个全息图中心点的法线位于同一个与Y-Z平面平行的平面即可。