全息光学储存装置及其储存信息的读取方法.pdf

本发明为一种全息光学储存装置及其储存信息的读取方法。当读取储存材料上的信息时，精确地计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角，并调整参考光的入射方向及光检测器使得光检测器可在读取时信号光出射角方向上获得正确的信息。

1.  一种全息光学储存装置中储存信息的读取方法，包括下列步骤：
当写入一信息至一储存材料时，记录该储存材料多个方向的长度、一信号光入射角与一参考光入射角；
当读取该储存材料中的该信息时，量测该储存材料多个方向的形变量；
利用记录该储存材料这些方向的长度、该信号光入射角、该参考光入射角、以及该储存材料这些方向的形变量，计算出一读取时参考光入射角以及一读取时信号光出射角；以及
以该读取时参考光入射角发射一参考光至该储存材料，并以该读取时信号光出射角的方向置入一光检测器。

2.  如权利要求1所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中该储存材料为一光聚合物。

3.  如权利要求1所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中利用一光源经过一分光器形成二光束，该二光束中的一第一光束即为该参考光。

4.  如权利要求3所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中该光源为一激光。

5.  如权利要求3所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中该二光束中的一第二光束通过一信息平面后即形成该信号光。

6.  如权利要求5所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中该信息平面为一液晶面板。

7.  如权利要求5所述的全息光学储存装置中储存信息的读取方法，其中该信息平面为一微型反射镜阵列。

8.  一种全息光学储存装置，包括：
一储存材料；
一信号光，该信号光可以一第一入射角照射于该储存材料；
一参考光，该信号光可以一第二入射角照射于该储存材料；
一形变检测单元，该形变检测单元可检测该储存材料各方向的形变量；
一计算单元，该计算单元根据该储存材料各方向的长度、该第一入射角、该第二入射角、以及该储存材料各方向的形变量，计算出一读取时参考光入射角以及一读取时信号光出射角；以及
一光检测器，置于该读取时信号光出射角的方向。

9.  如权利要求8所述的全息光学储存装置，其中该储存材料为一光聚合物。

10.  如权利要求8所述的全息光学储存装置，其中利用一光源经过一分光器形成二光束，该二光束中的一第一光束即为该参考光。

11.  如权利要求10所述的全息光学储存装置，其中该光源为一激光。

12.  如权利要求10所述的全息光学储存装置，其中该二光束中的一第二光束通过一信息平面后即形成该信号光。

13.  如权利要求12所述的全息光学储存装置，其中该信息平面为一液晶面板。

14.  如权利要求12所述的全息光学储存装置，其中该信息平面为一微型反射镜阵列。

15.  一种全息光学储存装置，包括：
一储存材料，该储存材料中记录至少一干涉条纹，其中该干涉条纹是由一第一入射光与一第二入射光各别以一第一入射角与一第二入射角照射该储存材料所形成；
一形变检测单元，该形变检测单元可检测该储存材料各方向的形变量；
一计算单元，该计算单元根据该储存材料各方向的长度、该第一入射角、该第二入射角、以及该储存材料各方向的形变量，计算出一读取时参考光入射角以及一读取时信号光出射角；
一参考光，该参考光以读取时参考光入射角照射于该储存信息；以及
一光检测器，置于该读取时信号光出射角的方向。

16.  如权利要求15所述的全息光学储存装置，其中该储存材料为一光聚合物。

全息光学储存装置及其储存 信息的读取方法
技术领域
本发明涉及光学储存装置，且特别涉及全息光学储存装置及其储存信息的读取方法。
背景技术
请参照图1，其所绘示为公知全息光学储存装置示意图。一般来说，全息光学储存装置由信号光、信息平面、参考光、储存材料、以及光检测器所组成。
其中，利用一光源，例如激光，经分光器(未绘示)分成二道光束。其中一道光束照射于一信息平面10，例如微型反射镜阵列或液晶面板，后即成为一信号光15。而另一道光束即为参考光20。当信号光15以及参考光20同时照射于储存材料30，例如光聚合物(photopolymer)，信号光15与参考光20会产生干涉条纹35，而干涉条纹即形成于储存材料30之中。之后，当储存材料30仅由参考光20照射时，在原信号光15的延伸方向(亦即，信号光的出射角)会输出一信息光40。而在信息光40前进的方向上放置光检测器50，即可以获得原信息平面10上的资讯。
也就是说，当写入储存材料30时，同时将信号光15以及参考光20照射所形成的干涉条纹35记录于储存材料30中，即完成信息的写入。当读取信息时，利用参考光20照射于储存材料30的干涉条纹35，可在原信号光15的延伸方向输出信息光40，并利用光检测器50即可获得储存于储存材料中的信息。
请参照图2(a)、2(b)，其所绘示为在储存材料内部信号光、参考光、以及干涉条纹之间的关系。在图2(a)中，K_s为信号光的方向，K_r为参考光的方向，K则为干涉条纹所形成的光栅(Grating)方向。而此三个方向之间的关系如图2(b)所示，亦即，K_r+K＝K_s。因此，在理想状况之下，在读取信息时光检测器50与信息光的延伸方向相互垂直即可获得储存于储存材料内的信息。
由于储存材料(例如：光聚合物)在信息写入时会产生形变，另外，储存材料在温度改变时也会产生形变。而以上所述情况皆会造成储存于储存材料中的光栅改变其方向与量值。所以，在读取储存材料上的信息时，光检测器可能检测不到信息光，或者检测出错误的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种全息光学储存装置及其储存信息的读取方法，精确地计算读取时参考光入射角以及光检测器的位置用以获得正确的信息。
本发明提出一种全息光学储存装置中储存信息的读取方法，包括下列步骤：当写入信息至储存材料时，记录储存材料各个方向的长度、信号光入射角与参考光入射角；当读取储存材料中的信息时，量测储存材料各个方向的形变量；利用记录的储存材料各方向的长度、信号光入射角、参考光入射角、以及储存材料各个方向的形变量，计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角；以及，以读取时参考光入射角发射参考光至储存材料，并以读取时信号光出射角方向置入光检测器。
本发明提出一种全息光学储存装置，包括：储存材料，信号光可以第一入射角照射于储存材料，参考光可以第二入射角照射于储存材料；形变检测单元，可检测储存材料各方向的形变量；计算单元，根据储存材料各方向的长度、第一入射角、第二入射角、以及储存材料各方向的形变量，计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角；以及，光检测器，置于读取时信号光出射角的方向。
本发明提出一种全息光学储存装置，包括：可记录干涉条纹的储存材料，其中干涉条纹是由第一入射光与第二入射光分别以第一入射角与第二入射角照射储存材料所形成；形变检测单元，可检测储存材料各方向的形变量；计算单元，根据该储存材料各方向的长度、第一入射角、第二入射角、以及储存材料各方向的形变量，计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角；参考光以读取时参考光入射角照射于储存信息；以及，光检测器置于读取时信号光出射角的方向。
附图说明
图1所绘示为公知全息光学储存装置示意图；
图2(a)、2(b)为在储存材料内部信号光、参考光、以及干涉条纹之间的关系；
图3所绘示为储存材料变形之后信号光、参考光、以及干涉条纹之间的关系；
图4所绘示为信号光、参考光在储存材料介面之间的关系；
图5所绘示为本发明全息光学储存装置中储存信息的读取方法；以及
图6所绘示为本发明全息光学储存装置示意图。
具体实施方式
请参照图3，其所绘示为储存材料变形之后信号光、参考光、以及干涉条纹之间的关系。与图2(b)比较，当储存材料变形时，储存于储存材料中的光栅会改变其方向与量值，因此，改变的方向与量值以K′表示。若此时参考光的方向未改变并照射于储存材料，所输出的信息光K_s′与信息光K_s的方向不同，所以，在读取储存材料上的信息时，光检测器可能检测不到信息光，或者检测出错误的信息。
请参考图4，其所绘示为信号光、参考光在储存材料介面之间的关系。其中，入射平面为XY轴所形成的平面，Ω_1ext为信号光在空气中的入射角，Ω_2ext为参考光在空气中的入射角，K_s为信号光在储存材料内的方向其折射角为Ω_1in，K_r为参考光在储存材料内的方向其折射角为Ω_2in，K为信号光与参考光所产生干涉条纹后光栅的方向。
其中，n为储存材料的折射率，K_r+K＝K_s，且|K_s|＝|K_r|＝2π/λ，|K|＝2π/τ，λ为信号光与参考光的波长，τ为光栅的空间周期。
因此，利用向量加法以及Snell′s Law可以推导出
K z = K sz - K rz = 2 π λ ( n 2 - sin 2 Ω 1 ext - n 2 - sin 2 Ω 2 ext ) - - - - ( 1 ) ]]>
K x = K sx - K rx = 2 π λ ( sin Ω 1 ext + sin Ω 2 ext ) - - - - ( 2 ) ]]>
由(1)、(2)可知，由参考光与信号光的入射角即可得知K_z(光栅向量在Z轴的分量)与K_x(光栅向量在X轴的分量)。当然，如果K_z与K_x已知，亦可得出参考光以及信号光的入射角度。
另外，由K＝2π/τ可知，ΔK/K＝-Δτ/τ.........(3)
由(3)可知，ΔK_i/K_i＝-Δτi/τi，i可为X、Y、Z。亦即，已知τ_z与K_z的大小，只要量测Δτ_z的改变即可得知ΔK_z；同理，已知τ_x与K_x的大小，只要量测Δτ_x的改变即可得知ΔK_x。
由于信息写入储存材料时的光栅向量与读取信息时的光栅向量大小与方向并不相同。因此，当信息光写入储存信息时，必须记录储存材料各方向的长度、参考光与信号光的入射角，用以得知光栅向量K(包括各方向的分量)，与光栅的空间周期τ(包括各方向的分量)。
当读取储存材料地信息时，必须再次测量储存材料各方向上的形变量，并获得各方向的光栅空间周期的变化量Δτ_i，i可为X、Y、Z。因此，利用(3)式，即可得知光栅的改变量ΔK(包括各方向的分量)。
由于变形后的光栅向量K′＝K+ΔK。因此，可求得形变后各方向的光栅向量：
K_z′＝K_z+ΔK_z......(4)
K_x′＝K_x+ΔK_x......(5)
而将(4)、(5)的结果代入(1)、(2)式即可获得另一组参考光与信号光的入射角Ω_1ext′与Ω_2ext′。
获得的参考光与信号光的入射角Ω_1ext′与Ω_2ext′代表在读取储存材料的信息时，参考光必须要以Ω_1ext′的角度入射至储存材料，而在Ω_2ext′的前进方向置入光检测器即可获得正确的信息。
请参照图5，其所绘示为本发明全息光学储存装置中储存信息的读取方法。
步骤S1：在写入信息至储存材料时，记录储存材料各方向的长度、信号光入射角、参考光入射角；
步骤S2：在读取储存材料中的信息时，量测储存材料各方向的形变量；
步骤S3：利用先前记录储存材料各方向的长度、信号光入射角、参考光入射角、以及储存材料各方向的形变量，计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角；
步骤S4：调整参考光以读取时参考光入射角照射至储存材料，并以读取时信号光出射角的方向置入光检测器。
请参照图6，其所绘示为本发明光学储存装置示意图。本发明的全息光学储存装置中是由信号光115、信息平面110、参考光120、储存材料130、形变检测单元160、计算单元170、以及光检测器150所组成。
其中，形变检测单元160可以检测信息写入以及读取之间储存材料130各方向的形变量，而计算单元170则利用记录储存材料130各方向的长度、信号光115入射角、参考光120入射角、以及储存材料130各方向的形变量，计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角。因此，在读取信息时根据读取时参考光入射角来提供参考光120照射于储存材料130，而在读取时信息光出射角的方向即可置入光检测器150来接收信息。
因此，本发明的优点是提出一种全息光学储存装置及储存信息的读取方法。当读取储存材料上的信息时，精确地计算出读取时参考光入射角以及读取时信号光出射角，并调整参考光的入射方向使得光检测器可在读取信号光的前进方向上获得正确的信息。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，但其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以所附的权利要求为准。