專利名稱：全息記錄介質和用于該全息記錄介質的記錄設備和再現設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種記錄介質，更具體地講，涉及一種經物光束和參考光束的使用來在其上將數據記錄為干涉條紋的全息記錄介質。本發明還涉及一種在全息記錄介質上記錄/再現數據的記錄設備和再現設備。
背景技術：
通過使用全息術將數據記錄在記錄介質上的全息記錄方法通過同時照射物光束和參考光束而被執行。物光束具有將被記錄在全息記錄介質中的圖像數據。這些光束的同時照射引起干涉條紋，這些干涉條紋將被寫在全息記錄介質上。當從全息記錄介質再現數據時，與在記錄操作中使用的參考光束相同的參考光束輻射到該全息記錄介質上，并通過檢測由干涉條紋引起的衍射來再現記錄在該全息記錄介質上的圖像數據。
在另一種全息記錄方法中，通過另外利用全息記錄介質的厚度方向，上述的干涉條紋可被三維地記錄。由于該全息記錄介質具有能夠在相同的區域上重疊地再記錄二維圖像數據的能力，因此與諸如CD或DVD的表面二維記錄介質相比，該全息記錄介質具有顯著增加的記錄容量。
全息記錄和/或再現設備是一種利用物光束和參考光束之間的干涉的干涉系統。在這樣的干涉系統中，難以穩定地照射兩個光束。這一困難已導致各種旨在克服此缺點的研究。一種解決方法利用精細的步測設備，在該步測設備中已使用被稱為共用光路型干涉系統的光學系統。在這樣的光學系統中，兩個光束沿著相同的光路傳播。因此，由諸如振動或空氣湍流的干擾引起的光路中的變化同等地影響兩個光束，從而這些變化被消去。因此，可實現不受光路中的變化影響的穩定的設備。
被廣泛使用的這樣的光學系統的一個例子是Normarski干涉系統或Normarski顯微鏡。另外，在共用光路型干涉系統中，由于兩個光束沿相同的光路傳播，因此光學系統可被形成為具有簡單的結構和小尺寸。
圖12是在傳統的全息記錄和/或再現設備中的光學系統的透視圖，在第6,108,110號美國專利中公開了該光學系統的示例。參照圖12，空間光調制器(SLM)圍繞光學系統的中心布置，以顯示記錄的數據，所述記錄的數據被轉換為二維數字圖像。在圖12所示的SLM中，光束的強度被調制以攜帶信息并被用作物光束。
如圖12所示，參考光束被設置在物光束的外部的位置。物光束和參考光束照射到全息記錄介質中以記錄干涉條紋。在記錄期間，全息記錄介質旋轉，從而來自物光束的數據被復用記錄在該全息記錄介質上。當從該全息記錄介質再現數據時，從SLM輸出的光束被阻擋，而參考光束照射到干涉條紋上，從而諸如CCD的二維圖像傳感器接收從該干涉條紋再現的圖像數據并再現數據。
由于使用這種全息記錄方法將大量的圖像數據復用記錄在全息記錄介質的相同的區域上，因此可通過增加該全息記錄介質的厚度來增加該全息記錄介質的容量。然而，實際上，所述全息記錄介質的記錄容量由于各種原因而受到限制，并且如果由光學裝置發出的光束被例如像散透鏡或全息記錄介質本身散射，則將引起嚴重的問題。
通常，當復用圖像的數量(即，干涉條紋的數量)增加時，在每一干涉條紋處被衍射的再現光束的衍射效率迅速下降。另一方面，當光束照射到諸如透鏡或全息記錄介質的光學裝置上時，由于全息記錄介質的材料的不均勻或表面的粗糙，將產生散射的光束。因而，防止光束的散射基本上是不可能的。因此，圖像傳感器拾取與參考光束混合在一起的散射光束。另外，所述散射光束是一種光學噪聲，并且干擾衍射效率低的再現光束的檢測。因而，再現光束的光強與散射光束的光強之比，換言之S/N比，決定了全息記錄介質的最大記錄容量。
由于在圖12的傳統的系統中，參考光束和物光束沿著相同的光路傳播，因此該設備可以是穩定的和小型的。然而，由于共用光路，散射光束很容易被輸入到圖像傳感器。因此，圖12的共用光路型全息記錄和/或再現光學系統不能實質上增加記錄容量。
圖10是示出當0.2千吉字節(tera-byte)、0.5千吉字節和1千吉字節的數據將被記錄在具有與CD相同的記錄區域的全息記錄介質上時，物鏡的數值孔徑(NA)與復用的全息圖的數量之間的關系的曲線圖。當傳統的物鏡的NA被確定為0.5時，對于0.2千吉字節、0.5千吉字節和1千吉字節的數據，復用全息圖的數量分別為400、1,000和2,000。
圖11是示出衍射效率與復用的全息圖的數量之間的關系的曲線圖。通過以全息復用數量(M)來除表示記錄材料的特性的M數(M#)并對結果進行平方，來計算衍射效率(h)。例如，當傳統的全息記錄介質的M數為5，并且全息復用數量為1,000和2,000時，衍射效率分別為2.5×10-5和6.3×10-6。
圖9是示出在圖12的傳統的全息盤存儲系統中測量的散射光的量與衍射效率(h)之間的關系的曲線圖。參照圖9，由于傳統的系統中的散射光束，最小衍射效率為1×10-2，而獲得千吉字節的記錄容量所需的如1×10-5一樣小的衍射效率不能被檢測到。
在圖12的傳統的系統中，物光束位于光學系統的中心，參考光束圍繞物光束，這樣這兩個光束被空間分離開。然而，在這樣的構造中，散射光束可沿著各個方向傳播。因此，通過將參考光束和物光束進行簡單地空間分離來消除散射光束是困難的。
發明內容
技術問題需要使散射光束噪聲最小化并增加全息記錄介質的記錄容量。然而，散射光束可沿各個方向傳播。因此，通過將參考光束和物光束進行簡單地空間分離來消除散射光束是困難的。
技術解決方案本發明的一方面提供一種全息記錄介質以及與該全息記錄介質一起使用的記錄設備和再現設備，其通過在參考光束和物光束沿著相同的光路傳播的光學系統中，除了使用空間分離之外還使用偏振光束來使散射光束噪聲最小化并增加記錄容量。
有益效果根據本發明，可通過在除了記錄層之外的記錄介質的所有層中使物光束和參考光束的偏振保證正交，來使作為在參考光束和物光束沿著相同的光路傳播的共用光路型光學系統中的最嚴重的問題之一的散射光束噪聲最小化，并且在該記錄介質中包括透射參考光束并反射物光束的反射層和位于反射層下面的吸收參考光束的濾色器。另外，可簡化所述光學系統的結構并增加其記錄容量。
從下面結合附圖對實施例進行描述，本發明的這些和/或其他方面和優點將變得更加清楚，附圖中圖1是根據本發明實施例的全息記錄介質的截面圖；圖2是根據本發明實施例的記錄和/或再現設備的光學系統的剖視圖；圖3是根據本發明實施例的像面的平面圖；圖4是根據本發明實施例的1/2波片的平面圖；圖5示出根據本發明實施例的在記錄設備中的記錄操作；圖6示出根據本發明實施例的在再現設備中的再現操作；圖7示出使用根據本發明另一實施例的具有不同反射層的全息記錄介質的記錄操作；圖8示出使用根據本發明另一實施例的具有不同反射層的全息記錄介質的再現操作；圖9是示出在傳統的全息記錄介質中散射光的量與衍射效率之間的關系的曲線圖；圖10是示出物鏡的數值孔徑與復用的全息圖的數量之間的關系的曲線圖；圖11是衍射效率對復用的全息圖的數量的曲線圖；和圖12是傳統的光學系統的透視圖。
最佳方式根據本發明的一方面，提供一種全息記錄介質，其包括記錄層，物光束和參考光束輻射到該記錄層上以在該記錄層上將物光束的數據記錄為干涉條紋；以及第一相位差層和第二相位差層，分別位于所述記錄層的上方和下方，用于轉換入射光束的偏振。
根據本發明的一方面，由所述第一相位差層和第二相位差層來轉換物光束和參考光束的偏振。
根據本發明的一方面，物光束和參考光束的偏振被控制為彼此不同，直至通過從反射層反射物光束并使物光束兩次透射通過第二相位差層，該物光束和參考光束在記錄層中相遇。
根據本發明的一方面，在所述記錄層中，物光束和參考光束的偏振相同，從而可形成干涉條紋。
根據本發明的一方面，所述全息記錄介質還包括直接形成于第二相位差層下面的反射層。
根據本發明的一方面，所述反射層選擇性地反射物光束。
根據本發明的一方面，由于所述反射層直接形成于第二相位差層下面，因此在除了記錄層之外的記錄介質的所有的層中，物光束和參考光束的偏振正交，而在記錄層中，物光束和參考光束的偏振相同。
根據本發明的一方面，由于所述反射層選擇性地反射物光束，因此物光束和參考光束被分離開，以使散射光束噪聲最小化。
根據本發明的一方面，所述全息記錄介質還包括用于吸收參考光束的濾光層，該濾光層直接形成于所述反射層的下面。
根據本發明的一方面，由于所述濾光層吸收通過記錄層的參考光束，所以物光束和參考光束被分離開以使散射光束噪聲最小化。
根據本發明的一方面，所述全息記錄介質被形成盤形全息記錄介質或者被形成為卡形。
根據本發明的一方面，通過使用傳統的光盤記錄/再現設備可在所述全息記錄介質上進行數據的記錄和/或再現。
根據本發明的一方面，所述全息記錄介質可被應用于各種領域。
根據本發明的一方面，所述全息記錄介質被形成為帶形。
根據本發明的另一方面，提供一種用于在所述全息記錄介質上記錄數據的記錄設備，其中，物光束和參考光束沿相同的光路傳播，在記錄層中物光束和參考光束具有相同的偏振，而在除了記錄層之外的其他的每個層中，物光束和參考光束具有彼此正交的偏振。
根據本發明的另一方面，提供一種用于從所述全息記錄介質再現數據的再現設備，其中，物光束和參考光束沿相同的光路傳播，在記錄層中物光束和參考光束具有相同的偏振，而在除了記錄層之外的其他的每個層中，物光束和參考光束具有彼此正交的偏振。
根據本發明的另一方面，提供一種在所述全息記錄介質上記錄數據/從該全息記錄介質再現數據的記錄/再現設備，其中，物光束和參考光束沿相同的光路傳播，在記錄層中物光束和參考光束具有相同的偏振，而在除了記錄層之外的其他的每個層中，物光束和參考光束具有彼此正交的偏振。
根據本發明的一方面，由于在除了記錄層之外的記錄介質的所有的層中，物光束和參考光束的偏振彼此正交，并且從參考光束產生的散射光束具有與參考光束相同的偏振，因此通過諸如檢偏振器的偏振光束分離裝置，可容易地消除該散射光束。
本發明的另外的和/或其他方面和優點將部分地從下面的描述被闡述，并且部分地將從該描述變得明顯，或者從本發明的實施而了解。
本發明的方式現在，將詳細說明本發明的實施例，其例子示于附圖中，在附圖中相同的標號始終表示相同的部件。下面，將參照附圖描述這些實施例以解釋本發明。
圖1是根據本發明實施例的全息記錄介質的截面圖。參照圖1，根據本發明示例性實施例的全息記錄介質D依次包括覆蓋層1、相位差層A(1/4層)2、記錄層3、相位差層B(1/4層)4、膽甾型液晶濾光器5、濾色器6和基底7。然而，應該理解，在本發明的所有方面中，也可使用另外的層并且也可不使用這些層中的一些。
如圖所示，相位差層2和4轉換入射光束的偏振。例如，層2和4將左旋圓偏振光束、右旋圓偏振光束、S偏振光束和P偏振光束分別轉換為S偏振光束、P偏振光束、右旋圓偏振光束和左旋圓偏振光束。盡管不是在所有的方面都需要，但是記錄層3可由光聚合物形成。物光束和參考光束照射到記錄層3的相同的部位，以將物光束的數據記錄為干涉條紋。
膽甾型液晶濾光器5由具有周期性螺旋分子結構的膽甾型液晶形成，并選擇性地反射由其螺旋分子結構的周期確定的波長的光。例如，右旋圓膽甾型液晶具有圓二向色性(circular dichroism)，其易于反射右旋圓偏振光束并透射左旋圓偏振光束。
濾色器6是吸收記錄/再現光束的光學裝置。覆蓋層1保護全息記錄介質的內部。基底7是全息記錄介質的基部。
圖2是根據本發明實施例的記錄和/或再現設備的光學系統的剖視圖。參照圖2，記錄和/或再現設備的光學系統包括作為光源的半導體激光器11、擴束器12、偏振分束器(PBS)13、1/4波片14a、14b和14c、產生物光束的空間光調制器(SLM)15、聚焦透鏡16、光闌17、反射鏡18、1/2層19、分束器20、檢偏振器21、圖像傳感器22和物鏡23。擴束器12擴展從半導體激光器11發射的激光束的直徑。PBS 13使入射光偏振并將入射光分為兩個或更多偏振光束。1/4波片14a、14b和14c轉換入射光束的偏振，聚焦透鏡16使入射光束聚焦。光闌17在聚焦透鏡16的焦點處具有圓孔。反射鏡18將透射通過光闌17的光束反射。1/2波片19轉換入射光的偏振，分束器20將入射光束分為兩個或更多光束。檢偏振器21去除與再現光束正交的光學成分，圖像傳感器22接收再現光束。另外，物鏡23將入射光束聚焦，以在全息記錄介質的記錄層3上成像。在這種情況下，應該理解，只要除了半導體激光器之外的其他激光器的波長適合于全息記錄介質，就可使用該激光器。
現在，將參照圖2至圖6描述在全息記錄介質上的數據記錄和數據再現。
半導體激光器11輸出偏振(例如，S偏振)激光束，以將數據記錄在全息記錄介質上和/或從該全息記錄介質再現數據。擴束器12擴展從半導體激光器11輸出的激光束的直徑，PBS 13反射該激光束。1/4波片14a將反射的激光束轉換為右旋圓偏振光束，并且轉換的光束被輸入到SLM 15。
因此，如圖3所示，物光束和參考光束被設置在光學系統的像面上。在圖3中，物光束位于光學系統的中心，參考光束圍繞著物光束。然而，應該理解，物光束和參考光束的這種布置可被顛倒。而且，圖3的物光束占據矩形區域。然而，應該理解，該區域可以是諸如圓形或其他形狀的可選的形狀。
基于預定的編碼邏輯，將被記錄在全息記錄介質上的數據預先被轉換為二維數字數據，并且這樣的圖像數據被顯示在SLM 15上。為了實現在移位復用操作中的大量復用，參考光束應該是隨機相位調制散斑光束，或者隨機強度調制散斑光束。在圖3所示的情況下，從位于SLM 15外側的漫射板產生的散斑光束可被用作參考光束。
為了產生這樣的散斑光束，使用液晶或被稱為隨機相位片的特殊設計的光學裝置的空間相位調制器可被使用。可選地，通過使用顯示物光束以在物光束的外部顯示隨機圖樣的相同的SLM 15而產生的散斑光束可被用作參考光束。
當在一個SLM 15上顯示物光束和參考光束二者，并且反射型液晶顯示器被用作SLM 15時，SLM 15起到1/4波片的作用。因此，當SLM 15提供這樣的作用時，可省略位于PBS 13和SLM 15之間的1/4波片14a。然而，在數字微鏡裝置(DMD)被用作SLM 15的情況下，1/4波片14a是必需的，以使入射光束與偏振光束正交。
無論使用何種方法，從像面反射的物光束和參考光束的光變為P偏振，并穿透PBS 13。然后，透射通過PBS 13的光的光束透射通過另一1/4波片14b并由聚焦透鏡16聚焦。圓形光闌17和反射鏡18被設置在聚焦透鏡16的焦點處。這里，聚焦透鏡16的焦點和全息記錄介質中的物鏡23的焦點具有共軛關系。另外，位于焦點處的光闌17消除不必要的光束，如高階衍射光束或散射光束，從而防止全息圖的大小的增加。
由反射鏡18反射的光束返回到1/4波片14b，在該1/4波片14b處，返回的光束從P偏振光束被轉換回S偏振光束。然后，該光束被PBS 13反射，以在SLM 15的共軛位置處成像。在像面上，相應于圖3的參考光束和物光束的布置來布置圖4中所示的1/2波片19。在這種情況下，參考光束的偏振和物光束的偏振彼此正交。并且，在圖4的示例中，1/2波片19b被設置在物光束的區域內，玻璃片19a被設置在參考光束的區域內。然而，應該理解，這些層的配置可顛倒。
透射通過波片19的參考光束和物光束又透射通過1/4波片14c。因此，物光束被轉換為左旋圓偏振光束，參考光束被轉換為右旋圓偏振光束。另外，物光束和參考光束通過分束器20，然后由物鏡23聚焦在全息記錄介質中。
現在，將參考圖5描述使用偏振光束來在全息記錄介質中將數據記錄為干涉條紋的記錄操作。輸入到全息記錄介質的物光束是左旋圓偏振光束(L)，并且由于通過相位差層A(1/4層)2，因此在記錄層3處變為S偏振光束。隨后，S偏振光束通過位于記錄層3之下的相位差層B(1/4層)4，從而變為右旋圓偏振光束(R)。
另外，當圖5的膽甾型液晶材料以右螺旋排列而形成時，右旋圓偏振物光束R從膽甾型液晶濾光器5反射。當物光束隨后被透射通過相位差層B4時，物光束被轉換為P偏振光束，其偏振與記錄層3中的入射光束的偏振正交。
同時，輸入到全息記錄介質的參考光束是右旋圓偏振光束R，其偏振與物光束的偏振正交。當參考光束通過相位差層A2時，參考光束變為P偏振光束。因此，P偏振物光束和P偏振參考光束彼此干涉并且干涉條紋被記錄在記錄層3中。
通過相位差層A2和相位差層B4的參考光束被轉換為左旋圓偏振光束L。由于膽甾型液晶濾光器5透射左旋圓偏振光，因此參考光束入射到位于膽甾型液晶濾光器5之下的濾色器6。濾色器吸收入射的參考光束。
現在，將參照圖6描述使用偏振光束來再現在全息記錄介質中被記錄為干涉條紋的數據的再現操作。再現操作中的參考光束基本上與記錄操作中的參考光束相同。當參考光束輻射到記錄在全息記錄介質中的干涉條紋上時，在記錄操作中被記錄的物光束通過衍射從干涉條紋被再現。盡管再現光束是從右旋圓偏振光束R產生的，但是由于再現光束具有與返回到相位差層A2的參考光束的偏振相同的偏振，因此當再現光束出射全息記錄介質時，再現光束變為左旋圓偏振光束L，其偏振與參考光束的偏振正交。
再現光束以與圖2的光學系統的輸入方向相反的方向返回，通過物鏡23，從分束器20被反射，在1/4波片14c上變為直線偏振光束，通過檢偏振器21，并被諸如CCD的圖像傳感器22接收。
參考光束的沒有被轉換為再現光束的一部分通過膽甾型液晶濾光器5，從而被下面的濾色器6吸收。因此，由于在檢測方沒有參考光束向圖像傳感器傳播，所以抑止了散射光束噪聲。另外，全息記錄介質的表面反射成分的偏振與再現光束的偏振正交。因此，這些表面反射光束被位于圖像傳感器22的前方的檢偏振器21消除。
根據上述的本發明實施例，通過使用參考光束和物光束沿著相同的光路傳播的共用光路型光學系統并使用吸收參考光束的濾色器，顯著降低了散射光束噪聲。在上述的本發明實施例中，使用了包括膽甾型液晶濾光器的全息記錄介質，該膽甾型液晶濾光器選擇性地反射物光束。然而，如圖7和圖8所示，也可通過使用包括作為反射層的鋁層的全息記錄介質來獲得相同或相似的效果。
現在，將參照圖7和圖8描述使用包括作為反射層的鋁層的全息記錄介質的記錄操作和再現操作。輸入到全息記錄介質的物光束和參考光束的偏振與上述的本發明實施例相同。
參照圖7，輸入到全息記錄介質的物光束是左旋圓偏振光束L。當物光束通過相位差層A2時，該物光束變為在全息記錄介質的記錄層3中的S偏振光束。當物光束通過位于記錄層3之下的相位差層B4時，該物光束被轉換為右旋圓偏振光束R并從反射層8反射。從反射層8反射的物光束返回通過相位差層B4，在相位差層B4，反射的物光束被轉換為P偏振光束并被輸入到記錄層3。
同時，輸入到全息記錄層的參考光束是右旋圓偏振光束。參考光束通過相位差層A2，在相位差層A2，參考光束在進入記錄層3之前被轉換為P偏振光束。該參考光束通過位于記錄層3之下的相位差層B4并被轉換為左旋圓偏振光束L，并從反射層8反射。從反射層8反射的參考光束通過相位差層B4并被轉換為S偏振光束，并被輸入到記錄層3。
在記錄層3中，S偏振物光束和S偏振參考光束彼此干涉以記錄全息圖Holo-S。另外，P偏振物光束和P偏振參考光束彼此干涉以記錄全息圖Holo-P。
如圖8所示，當再現全息圖時，右旋圓偏振參考光束被輸入到全息記錄介質。該參考光束透射通過相位差層A2并在進入記錄層3之前被轉換為P偏振光束。當該參考光束輻射到Holo-P上時，來自Holo-P的再現光束通過相位差層A2并被轉換為左旋圓偏振光束L，并被輸入回光學系統中。
透射通過相位差層B4的參考光束被轉換為左旋圓偏振光束L并從反射層8反射。該參考光束通過相位差層B4并在進入記錄層3之前被轉換為S偏振光束。當該參考光束輻射到Holo-S上時，來自Holo-S的再現光束兩次通過相位差層B4，并通過相位差層A2，從而被轉換為左旋圓偏振光束L，并被輸入回光學系統。因此，即使當反射層由鋁層形成時，只要在除了記錄層3之外的其他所有的層中，物光束和參考光束的偏振相反，那么在記錄層3中物光束和參考光束的偏振就可相同。
根據本發明，通過在除了記錄層之外的記錄介質的所有層中使物光束和參考光束的偏振保證正交，并通過在該記錄介質中包括透射參考光束并反射物光束的反射層和位于反射層下面的吸收參考光束的濾色器，可使作為在參考光束和物光束沿著相同的光路傳播的共用光路型光學系統中的最嚴重的問題之一的散射光束噪聲最小化。另外，可簡化所述光學系統的結構并增加其記錄容量。
另外，應該理解，所述介質可被實現為盤形(如CD或DVD)、卡形(如軟盤或安全數字卡)、或帶形(如盒式磁帶或卷帶型存儲器)。
盡管以顯示和描述了本發明的幾個實施例，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離本發明的原則和精神的情況下，可在這些實施例中進行改變，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。
產業上的可利用性本發明涉及一種記錄介質，更具體地講，涉及一種經物光束和參考光束的使用來在其上將數據記錄為干涉條紋的全息記錄介質。本發明還涉及一種用于在全息記錄介質上記錄/再現數據的記錄設備和再現設備。
權利要求
1.一種全息記錄介質，包括記錄層，物光束和參考光束輻射到該記錄層上以在該記錄層上將物光束的數據記錄為干涉條紋；和第一相位差層和第二相位差層，分別位于所述記錄層的上方和下方，用于轉換入射到所述第一相位差層和第二相位差層的物光束和參考光束的偏振。
2.如權利要求1所述的全息記錄介質，還包括反射層，該反射層以第二相位差層位于該反射層和所述記錄層之間的方式布置。
3.如權利要求2所述的全息記錄介質，其中，所述反射層選擇性地反射物光束。
4.如權利要求2所述的全息記錄介質，還包括用于吸收參考光束的濾光層，該濾光層以所述反射層位于該濾光層和第二相位差層之間的方式布置。
5.如權利要求1所述的全息記錄介質，其中，所述介質是盤形。
6.如權利要求1所述的全息記錄介質，其中，所述介質是卡形。
7.如權利要求1所述的全息記錄介質，其中，所述介質是帶形。
8.一種在如權利要求1所述的全息記錄介質上記錄數據的記錄設備，該設備包括光束發射器，用于發射物光束和參考光束；和光束聚焦單元，位于光束發射器和全息記錄介質之間，用于將物光束和參考光束聚焦在所述記錄介質上，其中物光束和參考光束沿著基本相同的光路從光束發射器傳播到所述記錄介質，并且在所述記錄層中，物光束和參考光束具有基本相同的偏振，而在除了記錄層之外的其他每個層中，物光束和參考光束具有基本正交的偏振。
9.一種從如權利要求1所述的全息記錄介質再現數據的再現設備，該設備包括光束發射器，用于發射物光束和參考光束；和光束聚焦單元，位于光束發射器和全息記錄介質之間，用于將物光束和參考光束聚焦在所述記錄介質上，其中物光束和參考光束沿著基本相同的光路從光束發射器傳播到所述記錄介質，并且在所述記錄層中，物光束和參考光束具有基本相同的偏振，而在除了記錄層之外的其他每個層中，物光束和參考光束具有基本正交的偏振。
10.一種與全息記錄/再現介質一起使用的記錄/再現設備，該設備包括光束發射器，用于發射物光束和參考光束；和光束聚焦單元，位于光束發射器和所述介質之間，用于將物光束和參考光束聚焦在所述介質上，并針對所述介質的記錄層傳遞數據，該介質包括第一相位差層，用于轉換物光束和參考光束的偏振；第二相位差層，用于轉換物光束和參考光束的偏振；和記錄層，位于第一相位差層和第二相位差層之間，物光束和參考光束輻射到該記錄層上的相同的部分以將數據記錄為干涉條紋和/或從該記錄層再現被記錄為干涉條紋的數據。
11.如權利要求10所述的設備，其中，所述第一相位差層包括1/4相位差層，第二相位差層包括另一1/4相位差層。
12.如權利要求10所述的設備，其中，所述介質還包括具有周期性螺旋分子結構的膽甾型液晶濾光器，該膽甾型液晶濾光器選擇性地反射由其螺旋分子結構的周期確定的波長的光。
13.如權利要求10所述的設備，其中，所述介質還包括覆蓋層，用于保護所述介質的內部；濾色器，用于吸收從參考光束產生的再現光束；和基底，用于提供所述介質的基部。
14.如權利要求10所述的設備，其中，所述第一層和第二層將左旋圓偏振光束轉換為S偏振光束，將右旋圓偏振光束轉換為P偏振光束，將S偏振光束轉換為右旋圓偏振光束，并將P偏振光束轉換為左旋圓偏振光束。
15.如權利要求10所述的設備，其中，所述記錄層包括光聚合物。
16.如權利要求12所述的設備，其中，所述膽甾型液晶濾光器包括具有圓二向色性的右旋圓膽甾型液晶，以反射右旋圓偏振光束并透射左旋圓偏振光束。
17.如權利要求10所述的設備，其中，所述光束發射器包括輸出偏振激光束的半導體激光器。
18.如權利要求17所述的設備，還包括位于光束發射器和所述介質之間的擴束器，該擴束器用于擴展所述激光束的直徑。
19.如權利要求18所述的設備，還包括用于反射激光束的偏振分束器。
20.如權利要求19所述的設備，還包括1/4波片，用于將反射的激光束轉換為右旋圓偏振光束；和空間光調制器，按照所述1/4波片位于所述偏振分束器和該空間光調制器之間的方式布置，該空間光調制器從自1/4波片接收的轉換的激光束產生物光束。
21.如權利要求20所述的設備，其中，所述物光束對準光學系統的中心，所述參考光束圍繞物光束。
22.如權利要求20所述的設備，其中，所述物光束包括矩形光束。
23.如權利要求20所述的設備，其中，將被記錄在全息記錄介質上的數據基于預定的編碼邏輯預先被轉換為二維數字數據，并且這樣的圖像數據被顯示在空間光調制器上。
24.如權利要求20所述的設備，其中，所述參考光束是隨機相位調制散斑光束或隨機強度調制散斑光束之一。
25.如權利要求24所述的設備，其中，經使用液晶、隨機相位片或其組合的空間相位調制器產生所述散斑光束。
26.如權利要求24所述的設備，其中，經在物光束的外部顯示隨機圖樣的空間光調制器來產生所述散斑光束。
27.如權利要求20所述的設備，其中，所述空間光調制器包括反射型液晶顯示器或數字微鏡裝置之一，從而當所述空間光調制器包括反射型液晶顯示器時，物光束和參考光束二者被顯示在該空間光調制器上，該空間光調制器起到1/4波片的作用。
28.如權利要求20所述的設備，其中，所述光束聚焦單元包括聚焦透鏡，其中，已從像面反射的物光束和參考光束的光變為P偏振并透過偏振分束器，透射通過1/4波片，并被聚焦透鏡聚焦。
29.如權利要求28所述的設備，還包括物鏡，其中，所述聚焦透鏡包括位于該聚焦透鏡的焦點處的圓形光闌和反射鏡，所述聚焦透鏡的焦點和所述物鏡的焦點具有共軛關系。
30.如權利要求29所述的設備，其中，由所述反射鏡反射的光束返回到所述1/4波片，在該1/4波片處，返回的光束從P偏振光束轉換為S偏振光束。
31.如權利要求30所述的設備，其中，所述光束被偏振分束器反射，以在空間光調制器的共軛位置處成像。
32.如權利要求31所述的設備，其中，所述參考光束和物光束分別被轉換為右旋圓偏振光束和左旋圓偏振光束。
33.一種全息記錄介質，包括記錄層，物光束和參考光束輻射到該記錄層上以在該記錄層上將物光束的數據記錄為干涉條紋；和多個相位差層，相對于所述記錄層布置，以使物光束的相位和參考光束的相位在所述記錄層內是相同的，而在其他層內是不同的。
34.一種將數據作為干涉條紋記錄在具有記錄層的全息記錄介質中和/或從該全息記錄介質再現被記錄為干涉條紋的數據的方法，包括以下步驟將以第一方向偏振的物光束和以與第一方向不同的第二方向偏振的參考光束輸入到所述介質中；在物光束和參考光束到達記錄層之前，在所述介質內使物光束和參考光束偏振，以使在所述記錄層中物光束和參考光束的偏振相同；和通過具有所述相同的偏振的物光束和參考光束之間的干涉在所述介質中產生干涉條紋，來記錄和/或再現數據。
35.如權利要求34所述的方法，還包括以下步驟在記錄和/或再現之后，使物光束右旋圓偏振，并使參考光束左旋圓偏振；從所述介質的膽甾型液晶濾光器反射右旋圓偏振的物光束；透射左旋圓偏振的參考光束；和吸收該參考光束。
36.如權利要求34所述的方法，其中，在物光束被膽甾型液晶濾光器反射之后，該物光束被轉換為P偏振光束，其偏振與記錄層中的入射光束的偏振正交。
37.如權利要求34所述的方法，還包括從所述介質再現數據，所述再現包括將參考光束輻射到干涉條紋上以產生再現的數據。
38.如權利要求37所述的方法，其中，參考光束的沒有被轉換為再現光束的一部分通過所述介質的膽甾型液晶濾光器以被吸收，從而抑止散射光束噪聲。
全文摘要
一種全息記錄介質以及用于該全息記錄介質的記錄設備和再現設備，通過該介質，在物光束和參考光束沿著相同的光路傳播的光學系統中，使用空間分離和偏振分離來使散射光束噪聲最小化并增加記錄容量。所提供的全息記錄介質包括記錄層，物光束和參考光束輻射到該記錄層上以將物光束的數據記錄為干涉條紋；以及第一相位差層和第二相位差層，分別位于所述記錄層的上方和下方，用于轉換入射光束的偏振。
文檔編號G11B7/0065GK1774748SQ200580000308
公開日2006年5月17日 申請日期2005年3月7日 優先權日2004年3月9日
發明者森一成, 木村一彥 申請人:三星電子株式會社