东华大学：《光全息存储》课程教学资源（PPT课件讲稿）第6章 复用技术

第六章复用技术

第六章 复用技术

6.1空间复用技术 将页面信息的傅立叶变换全息图阵列记录在 存储材料的不同的空间区域的技术,称为空 间复用。(主要针对平面型记录材料) 由于相邻全息图在空间是不重叠的,再现出 的页面之间可以完全避免串扰噪音;每个全 息图的衍射效率都可以达到单个全息图存储 所能得到的最大(饱和)衍射效率 采用相同参考光角度,只涉及记录材料平面 与读写头之间的相对位移

6.1 空间复用技术 ◼ 将页面信息的傅立叶变换全息图阵列记录在 存储材料的不同的空间区域的技术，称为空 间复用。（主要针对平面型记录材料） ◼ 由于相邻全息图在空间是不重叠的，再现出 的页面之间可以完全避免串扰噪音；每个全 息图的衍射效率都可以达到单个全息图存储 所能得到的最大（饱和）衍射效率。 ◼ 采用相同参考光角度，只涉及记录材料平面 与读写头之间的相对位移

空间复用技术 方法一:固定读 准直透镜 反射镜 电光偏振 写光路,移动记 zy偏转器旋转器 口[ 录材料; 小透能读出偏振写人偏杂光人光器丁 严据输傅里叶变换透镜 数据读出 方法二:固定记 偏振 非 光电检测器 录材料,采用光 分束器 物(写入)光束组页器 写人偏振 记录介质 束偏转器件和精x 心设计的光学系 参考(读出)光束 放大率可变的 统,使物光和参 正像透镜系统 考光同步地沿材 料表面移动 图6.1采用二维存储的光学全息存储器系统

空间复用技术 方法一：固定读 写光路，移动记 录材料； 方法二：固定记 录材料，采用光 束偏转器件和精 心设计的光学系 统，使物光和参 考光同步地沿材 料表面移动

空间复用技术 平面全息图的存储容量与其填充因子F成正比 且F的最大值为1,故其存储密度的最大值仍 为1/2。 ■平面全息图的空间复用技术并不能提高存储 密度。但实际上,记录材料的面积往往大于 单个全息图所需要的空间尺寸,采用空间复 用技术能使填充因子F尽可能接近1,从而有 效地提高存储容量

空间复用技术 ◼ 平面全息图的存储容量与其填充因子F成正比， 且F的最大值为1，故其存储密度的最大值仍 为1/ 2 。 ◼ 平面全息图的空间复用技术并不能提高存储 密度。但实际上，记录材料的面积往往大于 单个全息图所需要的空间尺寸，采用空间复 用技术能使填充因子F尽可能接近1，从而有 效地提高存储容量

62共同体积复用技术 共同体积复用技术指的是在材料的同一体积中进行 多重存储的技术 全息存储的共同体积复用就是全息图K空间的复用。 复用技术的目的就是在波矢k空间中容纳尽可能多的 光栅K矢量。 不同长度或不同方向的K矢量代表不同间距或不同取 向的光栅。厚的体积型记录材料,光栅的选择性较 好,K矢量的空间不确定性较小,有可能存储较多的 全息图。 ■包括角度复用、位相复用和波长复用

6.2 共同体积复用技术 ◼ 共同体积复用技术指的是在材料的同一体积中进行 多重存储的技术。 ◼ 全息存储的共同体积复用就是全息图K空间的复用。 复用技术的目的就是在波矢k空间中容纳尽可能多的 光栅K矢量。 ◼ 不同长度或不同方向的K矢量代表不同间距或不同取 向的光栅。厚的体积型记录材料，光栅的选择性较 好，K矢量的空间不确定性较小，有可能存储较多的 全息图。 ◼ 包括角度复用、位相复用和波长复用

621角度复用 体积全息图的角度选择性使不同的信息页面 可以非相干地叠加在同一空间区域,存储在 材料的共同体积中,相互之间用不同的参考 光角度加以区别。这种复用方式称为角度复 用 ■记录时的物光可以是页面的傅立叶变换,也 可以是成像光束。每个全息图用各自不同的 物光和参考光夹角写入和读出,但都采用固 定的波长

6.2.1 角度复用 ◼ 体积全息图的角度选择性使不同的信息页面 可以非相干地叠加在同一空间区域，存储在 材料的共同体积中，相互之间用不同的参考 光角度加以区别。这种复用方式称为角度复 用。 ◼ 记录时的物光可以是页面的傅立叶变换，也 可以是成像光束。每个全息图用各自不同的 物光和参考光夹角写入和读出，但都采用固 定的波长

1.角度寻址方式 >使物光和参考光同步地相对 记录材料的表面法线而变化; >将两写入光束之间的夹角固 定而依次相对写入光束旋转记 录材料; (c) >固定一个光束的方向,依次改变另一个光束的方向

1. 角度寻址方式 ➢使物光和参考光同步地相对 记录材料的表面法线而变化； ➢将两写入光束之间的夹角固 定而依次相对写入光束旋转记 录材料； ➢固定一个光束的方向，依次改变另一个光束的方向

2.角度复用的光路配置 角度复用可分为透射式、反射式、邻面入射式 透射光路 a)峰值衍射效率:应使晶轴c处在两写入光束所形成 的平面内;写入和读出用寻常偏振(s偏振)比异常 偏振(p偏振)的衍射效率高。由于衍射效率与写入 角度的关系密切,为了获得均匀一致的衍射效率, 实际上采用准对称的光路,使得所有的光栅矢量都 近似平行于晶体的光轴 b)角度选择性

2. 角度复用的光路配置 ◼ 角度复用可分为透射式、反射式、邻面入射式。 1) 透射光路 a) 峰值衍射效率：应使晶轴c处在两写入光束所形成 的平面内；写入和读出采用寻常偏振(s偏振)比异常 偏振(p偏振)的衍射效率高。由于衍射效率与写入 角度的关系密切，为了获得均匀一致的衍射效率， 实际上采用准对称的光路，使得所有的光栅矢量都 近似平行于晶体的光轴。 b) 角度选择性

反射光路、邻面入射光路 6 写人光束1 图6.3反射光路的几何关系 写入光束2 晶体c轴 图6.4互余光路(c为晶轴, Kg为光栅矢量)

反射光路、邻面入射光路

3.角度复用的存储容量 对于角度复用,按位计算的存储容量为每个 全息图中存储的像素数目M与在共同体积中 的角度复用方法所重叠的全息图数目Man之积。 将Man称为角度复用度。 根据体光栅的角度选择性,对于纯相位光栅, 角度复用度的数量级为Man=nd/。 ■实际中对存储容量的限制主要在于记录材料 折射率调制度的有限动态范围和有限的参考 光角度调节范围

3. 角度复用的存储容量 ◼ 对于角度复用，按位计算的存储容量为每个 全息图中存储的像素数目Mp与在共同体积中 的角度复用方法所重叠的全息图数目Mang之积。 将Mang称为角度复用度。 ◼ 根据体光栅的角度选择性，对于纯相位光栅， 角度复用度的数量级为Mang=nd/。 ◼ 实际中对存储容量的限制主要在于记录材料 折射率调制度的有限动态范围和有限的参考 光角度调节范围