一种光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息存储装置，以空间光调制器作为页面式信息输入元件，图像采集器件作为信息读出设备，采用光致变色材料薄膜作为记录介质，将其放置在傅立叶变换透镜的频谱面上记录全息图，利用光致变色材料的光诱导各向异性，采用相互正交的线偏振光或正交圆偏振光作为物光和参考光记录偏振调制的全息图，提高再现图像信噪比。采用菌紫质薄膜或俘精酸酐薄膜作为可擦写全息记录介质，具有感光灵敏度高，空间分辨率高，可擦写次数多，抗疲劳性和稳定性好，使用寿命长等优点。该装置再现全息图像信噪比高，可同时空间复用与角度复用，大大提高数据存储密度和容量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全息光存储装置，尤其涉及一种采用光致变色材料薄膜作为记录介质的傅立叶变换角度复用偏振全息光存储装置。
技术介绍
高密度、大容量、高存取速度是光存储技术的方向发展，全息光存储因具有存储密度高、存储大容量和数据存取速度高而成为光存储的重要发展方向之一。全息光存储提高存储密度和容量的关键是采用复用技术，如角度复用、波长复用、空间复用等；因为全息光存储采用并行信息写入和读出方法，一次写入和读出的数据量可以很大，因而数据存取速度高。全息记录介质是全息光存储的关键因素之一。全息记录介质很多，如卤化银盐、重铬酸盐明胶、光致聚合物、光折变晶体、光致变色材料等；其中卤化银盐、重铬酸盐明胶、光致聚合物是一次性使用记录介质；光折变晶体和光致变色材料是可擦写记录介质，且无需显影、定影等后处理，因而具有显著的技术优势。目前大多全息光存储装置采用块状光折变晶体作为可擦写全息记录介质或采用光致聚合物薄膜作为一次写入多次读出全息记录介质，利用角度复用技术可进行高密度大容量存储。这种全息图记录的是强度调制光栅，物光和参考光必须具有相同的偏振分量，如果物光和参考光的偏振方向相互垂直，则合成光场的光强不发生调制，不能形成强度调制光栅。但是如果记录介质具有光诱导各向异性(光致双折射或光致二向色性)，介质对于偏振光的吸收系数或折射率在合成光场照射下将发生调制变化，从而可以记录下偏振调制光栅。当用偏振光照明全息图时，便会再现出与其偏振态正交的物光波。实现偏振全息的必要条件是记录介质具有光诱导各向异性，其优点是比普通全息可以获得高信噪比的再现像。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以光致变色材料薄膜作为可擦写全息记录介质，利用其光诱导各向异性进行正交偏振全息记录，获得高信噪比再现像的高密度全息光存储装置，其解决了
技术介绍
中普通全息光存储装置再现像信噪比低的技术问题。本专利技术的技术解决方案是一种光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置，包括读写激光器1、总快门2、偏振分光棱镜3、物光路、参考光路、全息记录介质12；所述总快门2、偏振分光棱镜3、物光路依次设置在读写激光器1发射光束的传播方向上；所述物光路包括物光快门4、扩束准直透镜组5、空间光调制器6、第一傅立叶变换透镜7、物光空间滤波光阑8、第一傅立叶反变换透镜9和第二傅立叶变换透镜11，其中空间光调制器6位于第一傅立叶变换透镜7的前焦面，物光空间滤波光阑8位于第一傅立叶变换透镜7的后焦面，第一傅立叶反变换透镜9的前焦面与第一傅立叶变换透镜7的后焦面重合，第一傅立叶反变换透镜9的后焦面与第二傅立叶变换透镜11的前焦面重合，全息记录介质12位于第二傅立叶变换透镜11的后焦面；所述参考光路包括反射镜13、光强衰减器14、参考光空间滤波光阑16、旋转反射镜17、第一透镜18和第二透镜19，其中反射镜13设置在偏振分光棱镜3反射光束传播方向上，第一透镜18和第二透镜19构成4F结构，旋转反射镜17位于透镜18的前焦面，全息记录介质12位于透镜19的后焦面。上述物光路还包括设置在第一傅立叶反变换透镜9和第二傅立叶变换透镜11之间的物光用四分之一波片10；上述参考光路还包括设置在光强衰减器14和参考光空间滤波光阑16之间的参考光用四分之一波片15。上述全息光存储装置包括依次设置在读写激光器1光束传播方向上的偏振片21、第二傅立叶反变换透镜22、衍射光快门23、图像采集器件24，其中偏振片21位于全息记录介质12和第二傅立叶反变换透镜22之间，第二傅立叶反变换透镜22的前焦面与第二傅立叶变换透镜11的后焦面重合，图像采集器件24的光敏面位于第二傅立叶反变换透镜22的后焦面。上述物光路包括设置在第一傅立叶反变换透镜9和第二傅立叶变换透镜11之间的物光用四分之一波片10；所述参考光路包括设置在光强衰减器14和参考光空间滤波光阑16之间的参考光用四分之一波片15；所述全息记录介质12和偏振片21之间设置有衍射光用四分之一波片20。上述全息光存储装置包括擦除激光器25，所述擦除激光器25为输出波长接近光致变色材料亚稳态吸收峰的连续或脉冲激光器，其光束与所述读写激光器1的光束在全息记录介质12上相交重合。上述全息记录介质12为具有光诱导各向异性的光致变色材料薄膜，所述光致变色材料薄膜为生物分子材料中的菌紫质薄膜或有机分子材料中的俘精酸酐薄膜。本专利技术具有如下优点1、使用生物分子光致变色材料——菌紫质薄膜或有机光致变色材料——俘精酸酐薄膜作为可擦写全息记录介质，具有感光灵敏度高，空间分辨率高，抗疲劳性和稳定性好，使用寿命长的优点。2、利用光致变色材料的光诱导各向异性，采用正交线偏振光或正交圆偏振光，记录偏振调制全息图。记录介质具有光诱导各向异性(光致双折射或光致二向色性)，介质对于偏振光的吸收系数或折射率在合成光场照射下将发生调制变化，从而可以记录下偏振调制光栅，当用偏振光照明全息图时，便会再现出与其偏振态正交的物光波，由此可获得比普通全息更高信噪比的再现像。3、在傅立叶变换透镜的频谱面上记录全息图，可同时角度复用与空间复用，提高数据存储密度和容量。附面说明附图说明图1是光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置示意图；图2为正交线偏振光和正交园偏振光记录时，记录介质内干涉场偏振态周期变化的规律；图3为正交线偏振光和正交园偏振光记录的全息图再现时，衍射光的偏振态与参考光的偏振态的关系；图4是参考光路中采用4F结构，通过旋转反射镜实现角度复用的原理图，其特点是虽然参考光入射角发生变化，但其在记录介质处入射点位置不变，且始终为平面波； 图5是实施例中生物分子光致变色材料——菌紫质薄膜的基态(B态)和亚稳中间态(M态)的吸收光谱。具体实施例方式以具有光诱导各向异性的光致变色材料薄膜作为可擦写全息记录介质，实施例中使用一种生物分子光致变色材料——菌紫质或有机光致变色材料——俘精酸酐。菌紫质薄膜或俘精酸酐薄膜是由菌紫质或俘精酸酐与高分子聚合物(如明胶，聚乙烯醇，PMMA等)按一定比例混合制备于透明玻璃上的薄膜，其上还可覆盖一层透明保护层用于保护薄膜不被机械损伤。菌紫质是一种从嗜盐菌中提取出来的光敏蛋白质，全称是细菌视紫红质(bacteriorhodopsin)，简称菌紫质或BR。菌紫质可以是野生型的、化学修饰型的或基因改性型的。本实施例中使用的是一种基因改性型的BR-D96N菌紫质薄膜，薄膜厚度约80m，附图5是其基态(B态)和亚稳中间态(M态)的吸收光谱，B态的吸收峰在570nm，M态的吸收峰在410nm。本实施例选择波长633nm，功率2mW的连续He-Ne激光器作为记录与读出光源。全息图擦除光源为波长405nm的半导体激光器。当采用正交线偏振光记录时，光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置包括读写激光器1、总快门2、偏振分光棱镜3、物光路、参考光路、全息记录介质12；总快门2、偏振分光棱镜3、物光路依次设置在读写激光器1发射光束的传播方向上；物光路包括物光快门4、扩束准直透镜组5、空间光调制器6、第一傅立叶变换透镜7、物光空间滤波光阑8、第一傅立叶反变换透镜9和第二傅立叶变换透镜11，其中空间光调制器6位于第一傅立叶变换透镜7的前焦面，物光空间滤波光阑8位于第一傅立叶变换透镜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置，其特征在于：所述全息光存储装置包括读写激光器（１）、总快门（２）、偏振分光棱镜（３）、物光路、参考光路、全息记录介质（１２）；所述总快门（２）、偏振分光棱镜（３）、物光路依次设置在读写激光器（１）发射光束的传播方向上；所述物光路包括物光快门（４）、扩束准直透镜组（５）、空间光调制器（６）、第一傅立叶变换透镜（７）、物光空间滤波光阑（８）、第一傅立叶反变换透镜（９）和第二傅立叶变换透镜（１１），其中空间光调制器（６）位于第一傅立叶变换透镜（７）的前焦面，物光空间滤波光阑（８）位于第一傅立叶变换透镜（７）的后焦面，第一傅立叶反变换透镜（９）的前焦面与第一傅立叶变换透镜（７）的后焦面重合，第一傅立叶反变换透镜（９）的后焦面与第二傅立叶变换透镜（１１）的前焦面重合，全息记录介质（１２）位于第二傅立叶变换透镜（１１）的后焦面；所述参考光路包括反射镜（１３）、光强衰减器（１４）、参考光空间滤波光阑（１６）、旋转反射镜（１７）、第一透镜（１８）和第二透镜（１９），其中反射镜（１３）设置在偏振分光棱镜（３）反射光束传播方向上，第一透镜（１８）和第二透镜（１９）构成４Ｆ结构，旋转反射镜（１７）位于透镜（１８）的前焦面，全息记录介质（１２）位于透镜（１９）的后焦面。...
【技术特征摘要】
1.一种光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置，其特征在于所述全息光存储装置包括读写激光器(1)、总快门(2)、偏振分光棱镜(3)、物光路、参考光路、全息记录介质(12)；所述总快门(2)、偏振分光棱镜(3)、物光路依次设置在读写激光器(1)发射光束的传播方向上；所述物光路包括物光快门(4)、扩束准直透镜组(5)、空间光调制器(6)、第一傅立叶变换透镜(7)、物光空间滤波光阑(8)、第一傅立叶反变换透镜(9)和第二傅立叶变换透镜(11)，其中空间光调制器(6)位于第一傅立叶变换透镜(7)的前焦面，物光空间滤波光阑(8)位于第一傅立叶变换透镜(7)的后焦面，第一傅立叶反变换透镜(9)的前焦面与第一傅立叶变换透镜(7)的后焦面重合，第一傅立叶反变换透镜(9)的后焦面与第二傅立叶变换透镜(11)的前焦面重合，全息记录介质(12)位于第二傅立叶变换透镜(11)的后焦面；所述参考光路包括反射镜(13)、光强衰减器(14)、参考光空间滤波光阑(16)、旋转反射镜(17)、第一透镜(18)和第二透镜(19)，其中反射镜(13)设置在偏振分光棱镜(3)反射光束传播方向上，第一透镜(18)和第二透镜(19)构成4F结构，旋转反射镜(17)位于透镜(18)的前焦面，全息记录介质(12)位于透镜(19)的后焦面。2.根据权利要求1所述的光致变色材料薄膜作为记录介质的偏振全息光存储装置，其特征在于所述物光路包括设置在第一傅立叶反变换透镜(9)和第二傅立叶变换透镜(11)之间的物光用四分之一波片(10)；所述参考光路包括设置在光强衰减器(14)和参考光空间滤波光阑(16)之间...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚保利，郑媛，门克内木乐，王英利，任志伟，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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