全息ROM系统 【发明领域】
本发明涉及一种全息ROM系统；更具体的，涉及当在全息介质中记录数据时可以防止将噪声分量记录在其中的全息ROM系统，该噪声分量是由于反射后的参考光束与参考光束和/或调制后的信号光束之间的干涉而产生的，该反射后的参考光束是由参考光束在数据掩模上反射而产生的。
背景技术
图1示出传统的全息ROM系统的结构。如图1所示，传统全息ROM系统包括光源10、HWP(半波板)12和22、光束扩展器14、PBS(偏振光束分离器)16、偏振器18和24、镜子20、26和28、锥面镜30、全息介质32以及数据掩模34。
光源10发射出具有例如532nm波长的激光束。具有唯一一种线性偏振类型，例如P偏振或S偏振的该激光束被提供给HWP 12。该HWP 12将激光束地偏振旋转θ角度(优选的是45°)。然后，该偏振旋转后的激光束被提供给光束扩展器14，用于将激光束的光束尺寸扩展到预定尺寸。然后，将扩展后的激光束提供到PBS 16。
该PBS 16是通过重复沉积至少两种分别具有不同折射率的材料而制造出来的，PBS 16用于沿S1路径透射例如水平偏振的激光束，即S偏振光束，并沿S2路径反射例如垂直偏振的激光束，即P偏振光束。这样，PBS 16就可以将扩展后的激光束分为分别具有不同偏振的透射激光束(下文中称为“参考光束”)和反射激光束(下文中称为“信号光束”)。
该信号光束，例如S偏振的信号光束，通过偏振器18被提供到镜子20。这里偏振器18用于仅使S偏振信号光束通过。该S偏振信号光束被镜子20反射，然后被投射到数据掩模34上。该数据掩模34呈现出将要在全息介质32上记录的预定数据图案，该数据掩模充当输入设备，例如空间光调制器(SLM)。信号光束利用数据掩模34的数据图案而被调制，从而使该调制后的信号光束向全息介质32传输。
同时，参考光束顺序通过HWP 22和偏振器24被馈送到镜子26。由于HWP 22可以使参考光束的偏振旋转θ角度且偏振器24用于仅使S偏振参考光束通过，因此HWP 22和偏振器24可以通过改变θ角度，调节到达镜子26的S偏振参考光束的量。因此，参考光束的偏振将变得与调制后信号光束的偏振相同。然后，经过S偏振的参考光束被镜子28反射并随后投射到由固定器(未示出)固定的锥面镜30上，其中锥面镜30是具有圆形底且在圆形底和锥顶之间具有预设的底角的圆锥体。该锥面镜30将参考光束成圆锥形地向全息介质32反射。参考光束在全息介质32上的入射角度由锥面镜30的底角来决定。
图2示出一种全息介质，其中利用传统的全息ROM系统记录了数据图案。如图2所示，全息介质32是用于记录特定数据图案的盘形材料。数据掩模34提供了将要存储在全息介质32中的数据图案。通过利用垂直于数据掩模34的调制后的信号光束照射该全息介质32的一侧，而以参考光束照射其另一侧，可以在该全息介质32上记录由于参考光束与调制后的信号光束之间的干涉而产生的干涉图案。同时，全息ROM系统可以通过使锥面镜30与具有不同反射角度的另一锥面镜交换，以及随后沿前述路径提供参考光束和调制后的信号光束，来执行角度复用(angular multiplexing)，从而可以在全息介质32中记录另一个数据图案。
但是，如图3所示，在传统的全息ROM系统中，由进入全息介质32的参考光束的一部分的透射而产生的透射参考光束被数据掩模34所反射，从而产生了其反射后的参考光束。该反射后的参考光束重新进入全息介质32中。相应地，由于反射的参考光束与参考光束和/或调制后的信号光束之间的干涉而产生的干涉图案，以及由于参考光束与调制后的信号光束之间的干涉而产生的干涉图案，即噪声分量A，都被记录在全息介质32中。
发明概述
因此，本发明的一个目的是提供一种全息ROM系统，它可以通过修改被反射的参考光束的偏振，使其与参考光束和/或调制后的信号光束的偏振相垂直，来防止将由于反射后的参考光束与参考光束和/或调制后的信号光束之间的干涉而产生的噪声分量记录在全息介质中，其中该反射后的参考光束是由参考光束在数据掩模上反射而产生的。
根据本发明，提供一种用于将数据记录在全息介质中的全息ROM系统，该全息ROM系统包括：
数据掩模，用于利用数据调制信号光束，从而产生将与全息介质中引入的参考光束发生干涉的调制后的信号光束，并将透射的参考光束进行反射，从而产生将向全息介质传输的反射后的参考光束，该透射的参考光束是由于参考光束的一部分透射穿过全息介质而产生的；和
光束偏振变换器，用于改变被反射的参考光束的偏振，从而使它的偏振与参考光束和调制后的信号光束的偏振不同，从而防止反射后的参考光束与参考光束和调制后的信号光束发生干涉。
【附图说明】
通过下面结合附图对最佳实施例的说明，本发明的上述和其他目的和特征将变得明显，其中：
图1示出了传统的全息ROM系统的图；
图2说明了用于解释利用传统全息ROM系统记录数据图案的过程的图；
图3提供了用于描述在传统全息ROM系统的数据记录处理期间，产生噪声分量的过程的图；
图4描绘了用于解释根据本发明的用于改变线性偏振光束的偏振的过程的图；
图5描述了用于说明利用根据本发明优选实施例的全息ROM系统进行数据记录处理的图；
图6给出了根据本发明优选实施例的全息ROM系统的图。
【具体实施方式】
图4示出了通过使用两个四分之一波板(QWP)将水平偏振光束(或垂直偏振光束)转换为垂直偏振光束(或水平偏振光束)的过程。如图4所示，如果线性偏振光束进入QWP 410，则该线性偏振光束被转换为圆形偏振光束。另外，如果P型圆偏振光束和S型圆偏振光束进入另一个QWP 420，则该P型圆偏振光束和S型圆偏振光束被分别转换为S型线性偏振光束和P型线性偏振光束。结果，经QWP 420转换的线性偏振光束(P型线性偏振光束)垂直于进入QWP 410的线性偏振光束(S型线性偏振光束)。
本发明利用了这样一种通过QWP的线性偏振光束的转换原理。也就是说，如图5所示，在数据掩模124的两侧安装两个QWP 126和128，用于产生将要记录在全息介质122上的数据图案。相应地，若作为参考光束的P型线性偏振光束进入全息介质122的下表面，则该参考光束的一部分透射穿过全息介质122从而产生透射的参考光束。该透射的参考光束透射穿过QWP 128，因此该透射的参考光束被改变为P型圆偏振光束。在该透射的参考光束被数据掩模124反射变为反射的参考光束之后，该反射的参考光束再次透射穿过QWP 128，从而该反射的参考光束被改变为S型线性偏振光束。这样，该反射的参考光束的偏振变为S型线性偏振，垂直于具有P型线性偏振的参考光束的偏振。
同时，作为信号光束的S型线性偏振光束进入QWP 126的上表面。这时，该信号光束透射穿过QWP 126，从而该信号光束被改变为S型圆偏振光束。该信号光束在数据掩模124中利用数据被调制，从而产生调制后的信号光束。该调制后的信号光束透射穿过QWP 128，从而该调制后的信号光束被改变为P型线性偏振光束。该调制后的信号光束朝着全息介质122传输。然而，由于反射的参考光束(S型线性偏振光束)不会与调制后的信号光束(P型线性偏振光束)或参考光束(P型线性偏振光束)干涉，因此入射在全息介质122上的参考光束与具有和参考光束相同的偏振的调制后的信号光束发生干涉，而不与反射后的参考光束发生干涉，该反射后参考光束的偏振垂直于参考光束的偏振。相应地，与图3所描述的传统全息系统相反，有可能避免由于反射后的参考光束与参考光束之间的干涉而产生的噪声。
图6提供了根据本发明优选实施例的全息ROM系统的结构图，该全息ROM系统使用了参照图4和5而描述的线性偏振光束的偏振方向的变换原理。如图6所示，根据本发明优选实施例的全息ROM系统包括光源100，HWP(半波板)102，光束扩展器104，PBS(偏振光束分离器)106，偏振器108和114，镜子110、116和118，锥面镜120，全息介质122，数据掩模124，和第一及第二QWP 126和128。
光源100发射出具有例如532nm波长的激光束。具有唯一一种线性偏振类型，例如P偏振或S偏振的该激光束被提供给HWP 102。该HWP 102将激光束的偏振旋转θ角度(优选的是45°)。然后，该偏振旋转后的激光束被提供至光束扩展器104，用于将激光束的光束尺寸扩展到预定尺寸。然后，扩展后的激光束被提供至PBS 106。
该PBS 106是通过重复沉积至少两种分别具有不同折射率的材料而制造出来的，PBS 16用于沿S1路径透射例如水平偏振的激光束，即S型线性偏振光束，并沿S2路径反射例如垂直偏振的激光束，即P型线性偏振光束。这样，PBS 106就将扩展后的激光束分为分别具有不同偏振的透射后的激光束(下文中称为“参考光束”)和反射后的激光束(下文中称为“信号光束”)。
该信号光束，例如S型线性偏振的信号光束，通过偏振器108被提供至镜子110。这里，偏振器108用于仅使S型线性偏振信号光束通过。该S型线性偏振信号光束被镜子110反射，然后通过第一及第二QWP 126和128以及数据掩模124被投射到全息介质122上。在这种情况下，由于经数据掩模124调制后的信号光束作为调制后的信号光束穿过了第一及第二QWP 126和128，因此该调制后的信号光束的偏振方向从S型线性偏振被改变为P型线性偏振。因此，P型线性偏振的调制后的信号光束进入全息介质122
同时，参考光束通过偏振器114被馈送到镜子116。这里，该参考光束的偏振为P性线性偏振光束，与信号光束的偏振相反。随后，P型线性偏振的参考光束被镜子118反射，然后被投射到由固定器(未示出)固定的锥面镜120上，其中锥面镜120是具有圆形底且在圆形底和锥顶之间具有预设的底角的圆锥体。该锥面镜120将参考光束向全息介质122反射。反射的参考光束在全息介质122上的入射角度由锥面镜120的底角来决定。
调制后的信号光束和参考光束具有相同的偏振方向(P型线性偏振)，因此由它们之间的干涉而产生的干涉图案被记录在全息介质122上。然而，由于由参考光束在数据掩模124上的反射而产生的反射后的参考光束再次通过第二QWP 128，因此它的偏振方向被改变为S型线性偏振光束。相应地，反射后的参考光束不会与初次进入全息介质122的参考光束发生干涉。从而，有可能防止由于反射的参考光束与参考光束之间的干涉而产生的噪声像传统全息ROM系统那样被记录下来。
同时，该全息ROM系统可以通过使锥面镜120与具有不同反射角度的另一个锥面镜交换，以及随后沿前述路径提供参考光束和调制后的信号光束，来执行角度复用，从而在全息介质122中记录另一个数据图案。
如上所述，根据本发明，通过使用QWP来修改反射后的参考光束的偏振，使其与参考光束的偏振相垂直，来防止将噪声记录在全息介质中，该反射后的参考光束是由进入全息介质的参考光束在数据掩模上反射而产生的。
虽然已参考优选实施例示出和描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，本发明可以进行各种修改和变型，而不会脱离随后权利要求中所定义的本发明的精神和范围。