一种具有校准的全息储存光路系统的制作方法

本技术涉及全息存储领域，更具体地，涉及一种具有校准的全息储存光路系统。

背景技术：

1、全息光存储利用光波的干涉将数据页信息以全息图的形式记录在感光介质当中，相比传统光存储技术来说其具有存储容量大、数据传输速率高和寻址时间短等优点。全息光存储技术中，激光束被分为参考光和信号光两束，其中信号光通过空间光调制器透射或反射后携带数据页信息，与参考光在存储介质的感光材料层当中发生干涉并曝光形成全息图，实现信息的记录。

2、全息存储介质内部设有地址层，其上分布有环形或螺线形的沟槽或凸脊状光道；通过借助伺服光传感系统对环形沟槽或凸脊进行探测实现精确定位，进而实现快速方便的数据访问和存储。在全息光存储光路系统中引入伺服光路可有效提高数据的存储和检索效率。

3、在读取全息图时，需要用与记录时相同的参考光照射，才能再现存储介质中的全息图；当存储介质中的光栅条纹因为外界因素产生微变形时，则再现参考光的入射角度和照射位置也应发生微小改变，使其波矢满足全息图的布拉格匹配条件，从而有效地再现出信号光。此外，为保证刻录了数据的全息光盘在同一台全息光驱上或其他全息光驱上进行数据读取时，能够实现数据的完整读出，也必须对伺服光束和参考光束进行校准。因此，建立一套有效的校准系统，校准伺服光束和参考光束，使得光头在高速移动过程中能够将全息图中的数据完整读出是非常必要的。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服上述现有技术至少一项的不足，提供一种具有校准的全息储存光路系统，用于解决全息储存光路系统再现时如何校准优化参考光和伺服光相对位置的问题。

2、本实用新型采取的技术方案是，一种具有校准的全息储存光路系统，包括信号光路、参考光路、再现光路、伺服光路以及存储介质；信号光路和参考光路分别产生信号光和参考光，信号光和参考光分别以一定角度照射至存储介质，干涉曝光生成全息图；再现光路用于将参考光衍射出来的再现信号光变换为数据页图像并进行采集；所述存储介质包括记录层和地址层，记录层用于储存全息图。所述地址层上设有若干校准全息位标记和数据全息位标记；校准全息位标记用于定位记录校准的全息图；数据全息位标记用于定位记录数据的全息图；所述信号光路和所述参考光路均包含中继透镜组，中继透镜组用于调节信号光和参考光的照射角度和位置；所述伺服光路独立于信号光路和参考光路，用于识别校准全息位标记和数据全息位标记；伺服光路包含伺服激光器、校准透镜和光电探测器，伺服激光器用于产生伺服光，校准透镜用于调节伺服光在存储介质上的照射位置，光电探测器用于接收并分析从存储介质的地址层反射回的伺服光。

3、本方案通过在信号光路和参考光路中设置中继透镜组，以使信号光和参考光的照射角度和位置可以进行调节；通过在伺服光路中设置校准透镜，以使伺服光的照射位置可以进行调节。存储介质上的校准全息位标记对应的记录层位置记录校准的全息图，也即校准全息图。存储介质上的数据全息位标记对应的记录层位置记录数据的全息图，也即数据全息图。本方案在数据全息图记录前，先在存储介质的校准全息位标记处进行校准全息图的刻录。数据全息图再现前，先在校准全息位标记处再现校准全息图，通过再现光路检测校准全息图的衍射效率和信噪比，同步调整中继透镜组和参考光的波长，当校准全息图的衍射效率和信噪比达到极大值时，完成参考光的最佳照射角度、位置和波长的校准。本方案在数据全息图再现前，通过光电探测器检测和分析从存储介质的地址层反射回的伺服光，同步调整校准透镜，完成伺服光的最佳位置的校准。本方案将全息存储光路系统中的校准透镜的位置、中继透镜组的位置以及参考光束的照射位置和角度校准至最佳，再进行数据全息图的再现。

4、本方案的再现光路包括用于成像的第四傅里叶透镜和用于收集数据页图像并分析衍射效率和信噪比的图像传感器。为了将参考光所再现的数据页频域光场转换为空域光场成像，在图像传感器前设置一个第四傅里叶透镜。第四傅里叶透镜对频域光场进行逆傅里叶变换并将空域图像投影到图像传感器的靶面上。

5、优选地，所述伺服光垂直入射于所述存储介质，所述信号光和所述参考光分别以相同或不同的角度倾斜入射于所述存储介质。信号光和参考光的入射夹角可以为锐角或钝角，当信号光和参考光的入射夹角为90°时，存储性能最佳。

6、优选地，所述伺服光路还包括第一半波片、四分之一波片、第一偏振分束器以及像散聚焦透镜组；第一半波片用于将所述伺服光转化为p偏振伺服光；四分之一波片用于将入射的p偏振伺服光转化为圆偏振伺服光，同时将由所述存储介质反射回的圆偏振伺服光转化为s偏振伺服光；第一偏振分束器用于反射s偏振伺服光；像散聚焦透镜组用于汇聚s偏振伺服光。本方案的伺服光透过第一半波片转化为p偏振伺服光，p偏振伺服光透过第一偏振分束器后经过四分之一波片转化为圆偏振伺服光，圆偏振伺服光垂直照射在存储介质的地址层后原路返回。反射回的圆偏振伺服光经过四分之一波片转化为s偏振伺服光，s偏振伺服光经第一偏振分束器反射至像散聚焦透镜组，最终被所述光电探测器捕捉。本方案通过光电探测器分析反射回的伺服光路的锁轨误差信号和切向推挽信号，可以检测伺服光的照射位置。

7、其中，通过光电探测器检测锁轨误差信号和切向推挽信号，检测伺服光汇聚光斑的位置，当伺服光汇聚光斑位于校准全息位标记或者数据全息位标记的正中间时，锁轨误差信号和切向推挽信号均位于正负极大值之间的零值。

8、所述锁轨误差信号用于检测伺服光光斑偏离光道的情况，当伺服光光斑位于光道中线时，锁轨误差信号为0；当伺服光光斑逐渐偏离光道时，锁轨误差信号逐渐趋于极大值或极小值；当伺服光光斑完全偏离光道时，锁轨误差信号变为0。

9、所述切向推挽信号用于检测光道的校准全息位标记或者数据全息位标记，即全息位标记，所述全息位标记可为缺口，当伺服光光斑位于缺口的正中时，切向推挽信号为0；当伺服光光斑逐渐偏离缺口时，切向推挽信号逐渐趋于极大值或极小值；当伺服光光斑完全偏离缺口时，切向推挽信号变为0。

10、信号光和参考光均为球面波，利用球面波进行移位复用以及波长复用对全息图进行记录，可以提高同一轨道上存储的全息图的容量，提高了存储介质的存储能力。

11、优选地，所述信号光路和所述参考光路均包含共用的读写激光器和共用的扩束器，读写激光器用于产生读写光，扩束器用于对读写光进行光束扩束。

12、优选地，所述信号光路和所述参考光路包含奈奎斯特滤波器，奈奎斯特滤波器用于拦截多余空间频率成分以控制全息图大小。

13、本方案通过扩束器对读写光进行光束扩束，以克服读写激光器发射出来的读写光为不均匀光的问题；通过奈奎斯特滤波器选取中间均匀部分的光，以得到均匀的信号光和参考光。

14、优选地，所述中继透镜组包括固定的第一傅里叶透镜和可移动的第二傅里叶透镜，通过移动第二傅里叶透镜对所述信号光和所述参考光的照射位置和角度进行调整。信号光路和参考光路包含第一傅里叶透镜和第二傅里叶透镜，第一傅里叶透镜的位置固定，第二傅里叶透镜的位置可移动。本方案的信号光路和参考光路可以共用第一傅里叶透镜和第二傅里叶透镜，也可以不共用第一傅里叶透镜和第二傅里叶透镜。

15、进一步，所述信号光路包括第二偏振分束器和空间光调制器，第二偏振分束器用于将所述读写光分成所述信号光和所述参考光，空间光调制器用于将所述数据页图像加载至信号光。

16、进一步，所述信号光路和所述参考光路包括第三偏振分束器，信号光路和参考光路共用所述中继透镜组和所述奈奎斯特滤波器；所述信号光和所述参考光通过第三偏振分束器分束，分别以相同或不同的角度照射至所述存储介质。

17、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

18、本方案所述的全息存储光路系统设有伺服单元，通过伺服单元对存储介质上的地址进行寻址定位，将全息图存入存储介质的指定位置。读取过程中，可以通过移动第二傅里叶透镜，调整参考光的照射位置和角度，并结合参考光的波长以及存储介质的移动，使全息图的衍射效率和信噪比达到极大值。当衍射效率和信噪比优化到最大值之后，通过伺服单元中的校准透镜调整伺服光光斑的水平位置和竖直位置，可以让伺服光重新锁定全息位标记，从而确保在整个存储介质上，当伺服光位于全息位标记上时，参考光都能以高信噪比再现出数据页信息。本方案中即使在存储介质出现收缩和膨胀的情况下，也能准确读出其中的数据；同时也增强了不同设备之间，读取全息图中所存数据的相容性。