专利名称：共焦反射页全息光盘存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及全息光盘存储系统，特别是一种共焦反射页全息光盘存储装置。它简化了全息存储光路，提高了可靠性，并能与市场的光盘驱动器兼容。
背景技术：
光盘存储技术及光盘驱动器已为市场接收，它存储密度高，体积小，携带方便，在资料存挡和音乐及影视回放等方面起了很大作用。然而更高清晰度影像的存储和处理，对光盘存储容量和速度提出了更高的要求。目前的DVD光盘(120cm直径)的最高容量为10GByte左右，与目前的磁硬盘及半导体存储器容量还有差距，同时它的传递速率也不快，存在着缺陷。特别是信息网络的飞速发展，要求计算机的存储容量及传输速度进一步提高，海量存储、高速传输将是21世纪信息时代的一个重要课题，这给全息光盘的发展提供了有利的空间。全息存储不仅有高冗余度存储性能，更具有并行读写的特点，是目前世界上各国研究和开发的热点。美国、日本和西欧的研究机构和公司合作，投巨资研究和开发全息光盘及光盘驱动器，并竭力把它推向市场。早在1999年8月Lucent Technologies和Imation Corp.合作，希望几年后先推出存储容量为125GB/5英寸盘产品(Lisa Dhar，et al.”Digital holographicdata storage in photopolymer systems”SPIE Vol.3468 40-42(1998))。进入21世纪，德国Bayer公司和IBM合作将把存储容量为1000GB/5英寸盘和传输速率为1Gb/s的产品投放市场(Geoffrey W.Burr et al.“Progress inread-write fast-access volume holographic data storage”SPIEConference on three-and four dimensional optical data store July 20014459-4462)。到2002年，日本Optware Company Ltd.也宣布将在3-5年内把存储容量1TB/5英寸盘，传输速率为1Gb/s的产品上市。商品化进程加快，然而上市的时间一再推迟，其中一个原因是各种存储技术层出不穷，竞争十分激烈。这里采用单光路系统的共焦反射页存储光路，从未见报道，也没有用带有滤波器的4f傅里叶转换系统来进一步提高信噪比介绍。由于一般全息干涉都需要双光路，即参考光路和物光路，在干涉存储时需要严格防震，增加了生产成本。同时目前考虑的全息光盘驱动器都不能与市场光盘驱动器兼容，增加了消费者成本。
发明内容
本发明要解决的问题在于克服上述现有技术的不足，提供的一种共焦反射页全息光盘存储装置，该装置应具有光路结构简化、快速并行存取、高密度大容量存储、单光路干涉性能稳定，体积小、能与目前市场的光盘驱动器兼容的优点和特色。
本发明的技术解决方案如下一种共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于它的构成包括激光器，在该激光器的光束前进的方向依次是扩束器、共焦透镜、分束器、光盘、第一傅里叶透镜、反射式空间光调制器，所述的共焦透镜与第一傅里叶透镜的焦点重合在光盘的厚度的中心平面上，该反射式空间光调制器位于第一傅里叶透镜后焦面上，所述的分束器与光束成45°设置；经所述的光盘和分束器反射后的读出光路中依次还有第二傅里叶透镜、全反镜、第三傅里叶透镜、滤波器、第四傅里叶透镜和CCD摄像机，该第二傅里叶透镜前焦点与所述的共焦透镜的焦点重合，第二傅里叶透镜后焦点与第三傅里叶透镜前焦点重合，第三傅里叶透镜和第四傅里叶透镜组成一个4f傅里叶转换系统，该滤波器位于此系统的共焦面上，第四傅里叶透镜的后焦面与CCD摄像机接收面重合。
所述的共焦透镜和第一傅里叶透镜的相对孔径是可调的。
所述的读出光路中增加了带有滤波器的4f傅里叶转换系统，提高了信噪比。
所述的光盘由二片厚度相等的光盘基片胶合而成。
共焦透镜和第一傅里叶透镜组成共焦写入系统，焦点位于光盘厚度的中心。反射式空间光调制器位于第一傅里叶透镜的后焦面，它与光盘之间形成2f傅里叶转换系统，页频谱面在共焦平面上，全息图形成在光盘的前表面的存储介质上。共焦透镜和第二傅里叶透镜组成共焦读出系统。第二傅里叶透镜的后焦面与第三傅里叶透镜的后焦面重合。滤波器位于4f傅里叶转换系统的共焦面上。
所述的共焦透镜和第一傅里叶透镜组成共焦写入系统具有不同的相对孔径可供选择。
所述的读出光路中滤波器位于4f傅里叶转换系统的共焦面上与光盘厚度中心的页频谱面共轭。
所述的位于光盘前表面存储介质上的物光束面积与共焦透镜产生的参考光束面积相同，形成全息干涉图。
本发明的技术效果如下1、全息光盘存储技术较目前广泛使用的CD、DVD光盘具有存储容量大、传递速度快的优点，特别适用与图像存储和识别的信息处理。
2、共焦反射页全息光盘存储装置简化了全息光盘驱动器光路，提高了可靠性和兼容性。特别作为商品推向市场时，具有较高的性能价格比。
图1是本发明共焦反射页全息光盘存储装置实施例结构框2是图1的页全息图放大部分图3是本发明实施的在反射式空间光调制器上的原始图像图4是本发明实施的在第二傅里叶透镜后焦平面上的再现像图5是本发明实施的经滤波器后，在CCD接收面位置上的再现像具体实施方式
图1是本发明共焦反射页全息光盘存储装置实施例结构框图，由图可见，本发明的共焦反射页全息光盘存储装置的构成是沿光路前进的方向的记录光路包括激光器1、扩束器2、共焦透镜3、分束器4、光盘5、第一傅里叶透镜6和反射式空间光调制器7。共焦透镜3与第一傅里叶透镜6的焦点重合在光盘5厚度的中心位置。反射式空间光调制器7位于第一傅里叶透镜6后焦面上。在读出时，它的光路依次是激光器1、扩束器2、共焦透镜3、分束器4、经光盘5和分束器4反射通过第二傅里叶透镜8、全反镜9、第三傅里叶透镜10、滤波器11和第四傅里叶透镜12到达CCD摄像机13。第二傅里叶透镜8前焦点与共焦透镜3的焦点重合，第二傅里叶透镜8的后焦点与第三傅里叶透镜10前焦点重合。第三傅里叶透镜10和第四傅里叶透镜12组成了一个4f傅里叶转换系统，第四傅里叶透镜13的后焦面与CCD摄像机13接收面重合。
所述的激光器1根据光盘5到反射式空间光调制器7的距离，其相干长度要求大于4f。反射式空间光调制器7上的像反射后形成的物光束再经第一傅里叶透镜6、并在其前焦面上，即光盘5厚度的中心产生傅里叶频谱分布，但这时物光束大于参考光束，并不能产生完全干涉。通过对光束传递的计算，以及对共焦透镜3和第一傅里叶透镜6的相对孔径的选择，在光盘5的前表面上将形成物光束和参考光束尺寸相同的干涉图案，示如图2。这是共焦反射页全息存储与共焦反射点全息存储的区别，也是共焦反射页全息光路与一般共焦光路的区别。它要根据光盘基板和光存储介质的折射率和厚度，以及反射式空间光调制器7的空间分辨率来选择共焦透镜3和第一傅里叶透镜6的相对孔径。目前使用的光盘存储介质是约几十微米厚的光致聚合物材料，厚度可以忽略不计。而光点聚焦在光盘基板厚度中心，使记录光路和读出光路一致，消除了由盘基厚度带来的影响。反射式空间光调制器7代表了被存储的物光信息，它与透射式空间光调制器相比，分辨率高、占空比高，光束利用率高。在读出光路中，带有滤波器11的4f傅里叶转换系统10、12，克服了光盘系统中的高频噪声影响，提高了信噪比。滤波器11位于4f傅里叶转换系统的共焦面上与光盘厚度中心的页频谱面共轭，它可以是一个软边光栏。最终的再现像由CCD摄像机13平行接收输出。输入、输出图像编码、解码的计算机控制和处理，将使图像的信噪比更高，误码率更低，完全符合光盘存储的标准。
作为这一方法的延伸，不用带有滤波器11的4f傅里叶转换系统10、12，可以达到某种程度的再现像要求，这时CCD摄像机13将位于第二傅里叶透镜7的后焦面上，替代全反镜9。在此不赘述。
权利要求
1.一种共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于它的构成包括激光器(1)，在该激光器(1)的光束前进的方向依次是扩束器(2)、共焦透镜(3)、分束器(4)、光盘(5)、第一傅里叶透镜(6)、反射式空间光调制器(7)；所述的共焦透镜(3)与第一傅里叶透镜(6)的焦点重合在光盘(5)的厚度的中心平面上，该反射式空间光调制器(7)位于第一傅里叶透镜(6)后焦面上；所述的分束器(4)与光束成45°设置；经所述的光盘(5)和分束器(4)反射后读出光路中依次是第二傅里叶透镜(8)、全反镜(9)、第三傅里叶透镜(10)、滤波器(11)、第四傅里叶透镜(12)和CCD摄像机(13)，该第二傅里叶透镜(8)前焦点与所述的共焦透镜(3)的焦点重合，第二傅里叶透镜(8)后焦点与第三傅里叶透镜(10)前焦点重合，第三傅里叶透镜(10)和第四傅里叶透镜(12)组成一个4f傅里叶转换系统，该滤波器(11)位于此系统的共焦面上，第四傅里叶透镜(12)的后焦面与CCD摄像机(13)接收面重合。
2.根据权利要求1所述的共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于所述的共焦透镜(3)和第一傅里叶透镜(6)的相对孔径是可调的。
3.根据权利要求1所述的共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于所述的读出光路中增加了带有滤波器(11)的4f傅里叶转换系统(10)、(12)，提高了信噪比。
4.根据权利要求1所述的共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于所述的光盘由二片厚度相等的光盘基片胶合而成。
全文摘要
一种共焦反射页全息光盘存储装置，其特征在于它的构成包括激光器，在该激光器的光束前进的方向依次是扩束器、共焦透镜、分束器、光盘、第一傅里叶透镜、反射式空间光调制器，经所述的光盘和分束器反射后的读出光路中依次还有第二傅里叶透镜、全反镜、第三傅里叶透镜、滤波器、第四傅里叶透镜和CCD摄像机，本发明具有快速并行存取、高密度大容量存储、单光路干涉性能稳定，体积小、能与目前市场的光盘驱动器兼容的优点和特色。
文档编号G11B7/0065GK1571033SQ20041001816
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者陈仲裕, 刘学璋, 鲍乃铿, 钟宝璇 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所