光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置 技术领域
本发明涉及全息光盘存储系统，特别是一种光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置。其思想还可用于波长复用的全息存储系统，简化了光路，提高了可靠性。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。然而对光盘存储容量的要求不断的提高，更多资料的保存和传递，以及更高清晰度影像的存储和发布尚需要更大的空间，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、高速传输永远是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LucentTechnologies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 holographic data storage inphotopolymer 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 in read-writefast-access volume holographic data storage”SPIE Conference onthree-and four dimensional optical data store July 2001 4459-4462)。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地产品上市。商品化进程加快，竞争十分激烈，然而他们都没有采用光纤来引导光路，也没有用偏振复用的方式来进一步提高存储密度。由于没有用光纤引导，参考光路和物光路就不易形成等光程，影响干涉存储的质量。同时为了提高存储密度，存储点要小，就要求光路上透镜的数值孔径大，焦距变短，这样参考光束更不易导入。另外众多的光学元件的使用，提高了调整的要求和成本，也不易采用各种复用技术来提高存储密度。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，提供一种光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置，以进一步提高存储密度，简化光路结构，提高装置的性能价格比。
本发明的技术解决方案如下：
一种光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置，它的构成沿光路前进的方向包括：激光器、电光调制晶体、1×2光纤分束器，该1×2光纤分束器将产生按一定分光比的参考光束和物光束，物光路包括光纤、透镜、空间光调制器、第一傅里叶透镜、光盘、第二傅里叶透镜和CCD摄像机，该两个傅里叶透镜组成了一个4f系统，空间光调制器位于第一傅里叶透镜的前焦面，该第一傅里叶透镜的后焦面位于光盘的存储介质内，第二傅里叶透镜的前焦面与第一傅里叶透镜的后焦面重合，第二傅里叶透镜的后焦面位于CCD摄像机接收面上，一根末端带有自聚焦透镜的输出光纤将参考光引导至光盘的存储介质内和第一傅里叶透镜的后焦点。
所述的电光调制晶体可用可转动的1/2波片来替换。
所述的保偏光纤上设有光纤偏振控制器。
所述的1×2光纤分束器也可换成n×2光纤分束器，所述的激光器为多波长半导体激光器列阵(11)。
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，用电光晶体控制偏振状态的偏振复用技术能与其它复用技术同时使用，如角度复用、位移复用和波长复用等，提高了存储密度。
2、保偏光纤器件引导的全息干涉光路简化了光盘驱动器光路，增加了可靠性。特别作为商品推向市场时，具有较高的性能价格比。附图说明
图1是本发明实施例1用电光晶体控制器来调制线偏振光振动方向的光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置
图2是本发明实施例2用1/2波片的旋转来调制线偏振光的振动方向的光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置
图3是本发明实施例3用光纤偏振控制器来调制线偏振光的振动方向的光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置
图4是本发明实施例4由光纤引导偏振复用的反射全息光盘存储装置
图5是本发明实施例5由光纤引导多波长偏振复用的全息光盘存储装置具体实施方式
先请参阅图1，图1是本发明实施例1用电光晶体控制器来调制线偏振光振动方向的光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置，由图可见，本发明光纤引导偏振复用的全息光盘存储装置，它的构成沿光路前进的方向包括：激光器1、电光调制晶体2、1×2光纤分束器3，该1×2光纤分束器3将产生按一定分光比的参考光束和物光束，物光路包括光纤、透镜4、空间光调制器5、第一傅里叶透镜6、光盘9、第二傅里叶透镜7和CCD摄像机8，第二傅里叶透镜7与第一傅里叶透镜6组成了一个4f系统，空间光调制器5位于傅里叶透镜6的前焦面上，第一傅里叶透镜6的后焦面在光盘9的存储介质内，第二傅里叶透镜7的前焦面与第一傅里叶透镜6的后焦面重合，第二傅里叶透镜7的后焦面与CCD摄像机8接收面重合，参考光路的一根末端带有自聚焦透镜10的输出光纤将参考光引导至光盘9的存储介质内和第一傅里叶透镜6的后焦点。
所述的激光器1可以是半导体激光器或其它类型的激光器，要求它们线偏振光输出并具有一定的相干长度，这是为了便于参考光束与物光束的干涉以及偏振复用技术的应用。偏振光输出通过一个电光调制晶体2可以改变偏振光输出的振动方向，从而实现偏振复用的目的。1×2光纤分束器3将产生按一定分光比的参考光束和物光束，光纤分束器3起到了一般全息光存储光路中的空间滤波器、光束分光器和反射镜等光学元件，简化了光路，提高了光学质量。作为参考光路的一根输出光纤带有自聚焦透镜10，在傅里叶全息光存储光路中方便地替代了一般全息存储光路中会聚透镜或准直透镜的作用。输出光纤的长度调整将使两光束的干涉性能提高。透镜4是扩束准直镜，它将物光束扩束成被存储的物体的大小的平行光；空间光调制器5代表了要被存储的物光信息，它位于傅里叶透镜6的前焦面上，而它的后焦面则位于光盘的存储介质内9。目前我们使用的光盘存储介质是约100微米厚的光致聚合物材料，它不需要后湿化学处理，灵敏度高，对环境有很好的抵抗性。傅里叶透镜7与傅里叶透镜6组成了一个4f系统(f是傅里叶透镜的焦距)，它的前焦面位于光盘9的存储介质内，后焦面位于CCD摄像机8接收面上。当信息记录完成后，存储在光盘上的信息仅需要参考光束的照射(物光路被关闭，可由空间光调制器5来完成)，而再现的像(即信息)由CCD摄像机8平行接收输出。全部过程都由计算机控制和处理。
作为这一方法的延伸，偏振复用要求偏振光振动方向的改变也可用可转动的1/2波片21来替换电光晶体调制器获得。如图2所示。另外通过对光纤本身的调整也能改变偏振光的偏振方向，例如转动光纤输出端来改变光束的偏振方向，也可调节光纤偏振控制器31和32来获得任意偏振方向的线偏振光，如图3所示。图4是本发明实施例4由光纤引导偏振复用的反射全息光盘存储装置，在此不赘述。
作为本发明的扩展，如果我们的1×2光纤分束器3换成n×2的光纤分束器30，同时采用多波长半导体激光器列阵11，就可以建立多波长复用的全息光盘存储系统，它可以避免在以往全息系统中，为使各波长形成同一光路而需要的各种波长的透反射滤光片的制作困难以及调整光路的不便，如图5所示。