全息存储制造技术

全息数据存储系统包括发射器系统、全息记录介质和由一个或多个多模光波导形成的输入波导网络。全息记录介质具有多个记录区域，每个记录区域光学耦合到输入波导网络的多个出耦区域中的对应出耦区域，全息数据存储系统被布置为将在任何一个输出耦合区域接收到的输入光束的数据持久写入对应的记录区域。控制器被耦合到以下至少一个：发射器系统以及输入波导网络的至少一个可控引导元件，并控制输入光束的至少一个光学特性或至少一个引导元件，以便将输入光束从入耦区域引导到多个出耦区域中的任何选择的出耦区域。提供了类似的波导网络来承载参考光束和输出光束。络来承载参考光束和输出光束。络来承载参考光束和输出光束。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全息存储


[0001]本公开总体上涉及全息存储。

技术介绍

[0002]全息存储是计算机存储的一种形式，在该全息存储中信息通过将介质暴露于光学图案而被记录在光敏全息记录介质中。例如，介质的区域(子卷)可能暴露于由参考光束和嵌入数据集的输入光束之间的干涉引起的光学干涉图案。例如，光束可以是使用单个激光器和分束器生成的激光束。空间光调制(SLM)可用于将数据集嵌入到输入光束中，例如可以将对该数据集进行编码的图像空间调制到输入光束中。为避免疑义，本文中的术语“光”、“光学”等不限于可见光。例如，可以使用电磁光谱的不可见部分内的红外或紫外光束来实现全息存储。
[0003]在足够的光束功率和曝光时间的情况下，光学干涉图案导致子卷内的持久状态变化(此时，干涉图案在本文中被称为持久记录或写入子卷)。子卷的改变状态使得在稍后将子卷暴露于基本匹配的参考光束时，匹配的参考光束和子卷之间的相互作用产生与原始输入光束基本匹配的输出光束，在这个意义上，最初嵌入输入光束中的数据集可以从输出光束中恢复(这在本文中可以被称为读取记录的图案)。
[0004]单个干涉图案可以对大量(例如数百万)位进行编码，而不是将单个位存储为离散单元。例如，数据集可以是嵌入在输入光束中的百万像素图像。此外，通过利用特定形式的全息记录介质对参考光束角度的微小变化的敏感性，可以将许多这样的图案(例如数百或数千个)记录到相同的子卷中。对于这样的介质，当在给定角度使用参考光束创建干涉图案时，只能使用与最初用于创建它的参考光束非常匹配的参考光束来读取记录的图案。可以利用这种效应以不同的参考光束角度将多个图案(编码不同的数据集)记录到相同的子卷。从理论上讲，数据存储容量仅受光束波长的限制，红光可能达到每立方毫米数百兆字节，紫外线则可能达到数十千兆字节。在实践中，可能存在其他限制因素，但高密度数据存储仍有巨大潜力。

技术实现思路

[0005]提供本
技术实现思路
以以简化形式介绍概念的选择，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题也不限于解决本文提到的任何或所有缺点的实施方式。
[0006]在全息记录介质上提供空间复用的全息数据存储/取回系统，在能够写入/读取介质的不同物理子卷的意义上，通常需要某种形式的(多个)机械致动器来实现可控全息介质的机械运动，以使介质相对于例如系统的读取/写入头(从其发射输入光束和参考光束并在其处检测输出光束)移动，或相对于介质移动读取/写入头。这反过来又限制了数据写入/读取的速度，以及此类系统的可扩展性和可靠性。本文公开的技术的方面减少或消除了对这
种机械运动的需要。
[0007]本文的第一方面提供了一种全息数据存储系统，包括发射器系统、至少一个全息记录介质和由一个或多个用于同时承载多个传播模式的多模光波导形成的输入波导网络。发射器系统被配置为发射多模光信号形式的输入光束，该多模光信号将多个图像像素编码为沿不同方向传播的输入光束的多个传播模式。输入波导网络具有多个出耦区域以及用于接收来自发射器系统的输入光束的入耦区域。至少一个全息记录介质具有多个记录区域，每个记录区域光学耦合到输入波导网络的多个出耦区域中的对应出耦区域，全息数据存储系统被布置为将在任何一个出耦区域接收到的输入光束中被编码的多个图像像素持久地并且同时写入对应记录区域。控制器被耦合到以下至少一个：发射器系统以及输入波导网络的至少一个可控引导元件，该控制器被配置为：控制输入光束的至少一个光学特性或至少一个引导元件，以便将输入光束从入耦区域引导到多个出耦区域中的任何一个出耦区域。利用这种布置，通过在多模光波导网络的多个出耦区域相对于全息记录介质的对应记录区域保持在固定位置的同时、改变所述至少一个光学特性或控制所述至少一个引导元件将输入光束引导到多个出耦区域中的不同的出耦区域，能够从相同的入耦区域对多个记录区域中的不同记录区域进行写入。
[0008]因此，在第一方面，针对写入选项实现了全息记录介质上的空间复用，而不需要发射器系统、全息记录介质或输入波导网络的任何机械运动。在(多个)引导元件可控的情况下，可以控制引导输入光束沿着不同的路径通过输入波导网络，到介质的不同区域；在光束的光学特性发生变化的情况下，输入波导网络可以是或可以不是有源的(即它可以是无源的或有源的)，但无论哪种方式，输入波导网络都会响应(多个)输入光束的(多个)光学特性，使得这样的变化同样会使输入光束沿着不同的路径被引导。
[0009]本文的第二方面提供了一种全息数据取回系统，包括发射器系统、用于检测图像的至少一个检测器阵列、至少一个全息记录介质和由一个或多个多模光波导形成的参考波导网络。参考波导网络具有用于接收来自发射器系统的参考光束的入耦区域和分别光学耦合到至少一个全息记录介质的相应记录区域的多个出耦区域。控制器耦合到发射器系统和参考网络的至少一个可控引导元件中的至少一个，并且被配置为控制参考光束的至少一个光学特性或至少一个引导元件，以将参考光束引导到将要读取的任何选择的记录区域，从而经由参考光束与存储在该记录区域处的图案相互作用来创建输出光束，用于在检测器阵列处接收以从输出光束恢复存储图案的数据。利用这种布置，通过在多模光波导网络的多个出耦区域相对于全息记录介质的对应记录区域保持在固定位置的同时、改变参考光束的所述至少一个光学特性或控制参考网络的所述至少一个引导元件，能够使用相同的发射器系统从多个记录区域中的不同记录区域读取。控制器被配置为改变参考光束的角度以读取存储在相同的选择的记录区域的不同图案，参考波导网络的多模光波导用于以多个可能角度中的任何一个角度承载参考光束。
[0010]本文的第三方面提供了一种全息数据取回系统，包括至少一个检测器阵列、至少一个全息记录介质和由一个或多个多模光波导形成的输出波导网络。输出波导网络具有用于向检测器阵列提供输出光束的出耦区域，以及分别光学耦合到至少一个全息记录介质的相应记录区域的多个入耦区域。控制器被配置为：通过控制输出波导网络的至少一个可控引导元件或用于产生输出光束的参考光束的至少一个光学特性，使输出光束经由与记录区
域光学耦合的入耦区域从任何选择的记录区域通过输出波导网络被引导到所述出耦区域，用于在检测器阵列处接收。利用这种布置，通过在输出波导网络的多个出耦区域相对于全息记录介质的对应记录区域保持在固定位置的同时、改变所述至少一个光学特性或控制所述至少一个引导元件，能够使用相同的检测器阵列从多个记录区域中的不同的记录区域读取，而无需移动检测器阵列或全息记录介质。全息数据取回系统被配置为通过：通过使参考光束与存储在所述选择的记录区域的图案相互作用来创建输出光束，存储的图案对多个图像像素进行编码，这些像素在输出光束中编码为通过输出波导网络在不同方向上同时传播的多个传播模式。
[0011]在第二和第三方面，实现了全息记录介质上的空间复用，而不需要发射器系统/检测器阵列、全息记录介质或参考波导网络/输出波导网络的任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全息数据存储系统，包括：发射器系统，被配置为发射多模光信号形式的输入光束，所述多模光信号将多个图像像素编码为在不同方向上传播的所述输入光束的多个传播模式；输入波导网络，由用于同时承载多个传播模式的一个或多个多模光波导形成，所述输入波导网络具有多个出耦区域以及用于接收来自所述发射器系统的输入光束的入耦区域；至少一个全息记录介质，具有多个记录区域，每个记录区域光学耦合所述输入波导网络的所述多个出耦区域中的对应出耦区域，所述全息数据存储系统被布置为将在任何一个所述出耦区域处接收到的输入光束中被编码的多个图像像素持久地并且同时写入对应记录区域；以及控制器，耦合到以下至少一个：所述发射器系统以及所述输入波导网络的至少一个可控引导元件，所述控制器被配置为：控制所述输入光束的至少一个光学特性或所述至少一个引导元件，以便将所述输入光束从所述入耦区域引导到所述多个出耦区域中的任何选择的出耦区域，其中通过在所述多模光波导网络的所述多个出耦区域相对于所述全息记录介质的对应记录区域保持在固定位置的同时、改变所述至少一个光学特性或控制所述至少一个引导元件将所述输入光束引导到所述多个出耦区域中的不同的出耦区域，能够从相同的入耦区域对所述多个记录区域中不同的记录区域进行写入。2.根据权利要求1所述的全息数据存储系统，其中所述发射器系统被配置为提供参考光束，并且所述全息数据存储系统被配置为将所述参考光束引导到所述记录区域中的任何一个记录区域，所述控制器被配置为在写入间隔中使所述参考光束以及所述输入光束被引导到相同的记录区域，以用于将所述输入光束的数据存储为由所述输入光束与所述参考光束之间的干涉引起的图案。3.根据权利要求2所述的全息数据存储系统，包括参考波导网络，由一个或多个另外的多模光波导形成，所述参考波导网络具有多个出耦区域以及用于接收来自所述发射器系统的所述参考光束的入耦区域，所述全息记录介质的所述多个记录区域中的每个记录区域还被光学耦合到所述参考波导网络的所述多个出耦区域中的对应出耦区域，所述控制器被配置为：控制所述参考光束的至少一个光学特性或所述参考波导网络的至少一个可控引导元件，以使所述参考光束从所述参考波导网络的所述入耦区域被引导到所述参考波导网络的所述多个出耦区域中的任何选择的出耦区域，所述控制器在所述写入间隔中被配置为使所述参考光束被引导到光学耦合到所述相同的记录区域的所述出耦区域。4.根据权利要求2所述的全息数据存储系统，其中所述输入波导网络被布置为接收所述输入光束以及所述参考光束两者，并且所述控制器在所述写入间隔中被配置为控制：所述输入光束的所述至少一个光学特性以及所述参考光束的至少一个光学特性，或所述引导元件以将所述输入光束和所述参考光束两者引导到相同的记录区域。5.根据权利要求3或4所述的全息数据存储系统，其中所述控制器耦合到所述发射器系统，以用于控制所述参考光束耦合到所述输入波导网络或所述参考波导网络中的相位特性和/或角度，以使多个图案被存储在以所述参考光束的不同的相位特性和/或不同的角度被创建的单个所述记录区域中。6.根据权利要求2至5中任一项所述的全息数据存储系统，包括至少一个检测器阵列，
所述控制器在读取间隔中被配置为：使所述参考光束从所述发射器系统被引导到将被读取的所述记录区域之一，从而使由所述参考光束与存储在所述记录区域处的图案相互作用而创建的输出光束在所述检测器阵列处被接收，以用于从所述输出光束恢复存储的所述图案的数据。7.根据权利要求6所述的全息数据存储系统，其中，根据权利要求1所述的输入波导网络或根据权利要求3所述的参考波导网络被布置为接收所述输出光束，并且所述控制器被配置为：控制所述参考光束的所述光学特性或所述输入波导网络或所述参考波导网络的所述至少一个引导元件，以使所述输出光束被引导到所述检测器阵列，由此能够使用相同的所述检测器阵列从所述记录区域中的不同的记录区域读取。8.根据权利要求6所述的全息数据存储系统，包括输出波导网络，由一个或多个另外的多模波导形成，所述输出波导网络具有多个入耦区域，所述全息记录介质的所述多个记录区域中的每个记录区域还被光学耦合到所述输出波导网络的所述多个入耦区域中的对应入耦区域，以用于从所述输出波导网络接收输出光束；以及出耦区域，用于向所述检测器阵列提供输出光束，所述控制器耦合到以下至少一个：所述发射器系统，以用于控制所述参考光束的所述至少一个光学特性，从而控制所述输出光束的至少一个对应的光学特性，以及所述输出波导网络的至少一个可控引导元件，所述控制器在所述读取间隔中被配置为：控制所述参考光束的所述至少一个光学特性或所述输出波导网络的所述至少一个引导元件，以使所述输出光束被引导到所述检测器阵列，其中在所述输出波导网络的所述入耦区域相对于所述全息记录介质的所述记录区域保持在固定位置的同时，能够使用相同的所述检测器阵列从所述记录区域中的不同的记录区域读取。9.根据任一前述权利要求所述的全息数据存储系统，其中所述输入波导网络的多模波导具有沿该波导的轴线延伸的侧表面，该侧表面与所述全息记录介质的第一侧表面对齐，所述输入波导网络的所述出耦区域位于该波导的该侧表面上的不同位置处。10.根据权利要求9所述的全息数据存储系统，其中所述输入波导网络的多个第二多模光波导在沿着所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：