DE2128268B2 - Anordnung zum holografischen speichern von informationen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung ium holografischen Speichern von Informationen, die aus einer Beleuchtungsquelle, einer Linsenoptik und einer Infoimationsrnaske besteht.

In der Datenverarbeitung entwickelt sich ein ständig steigender Bedarf an Grcßspeichern. Infolge der tiohen Dichte der im Querschnitt eines Lichtbündcls unterzubringenden Informationen erscheinen optische Speicher besonders interessant.

Wird kohärentes Licht räumlich moduliert, so kann man die durch diese Lichtquelle transportierten Informationen holografisch speichern. In diesem Fall läßt sich jeder Raumfrequenz, d. h. jedem Interferenzstreifensystem, eine Einheit binärer Information (1 bit) zuordnen. Sein Vorhandensein entspricht der binären 1, sein Fehlen der binären 0.

Jedem bit entspricht ein Punkt auf einer Gegenstandsoberfläche, dessen zugehöriges Interferenzfe'id auf der ganzen Hologrammfläche gleichmäßig gespeichert wird. Die Punkte werden dabei als Raster im Raum angeordnet. Wird so ein Punkteraster von der der Hologrammfiäche abgewandten Seite kohärent beleuchtet, so werden die binären Zahlen parallel in das Hologramm eingeschrieben.

Für jedes bit der parallel auszulesenden Informationen ist nun ein eigener Fotodetektor nötig. Bei begrenztem technischen Aufwand ist es ausgeschlossen, den gesamten Inhalt eines Großspeichers paral'ii! auszugeben. Man kann jedoch die Speicherfläche in kleine Unterhologrammc einteilen, deren Kapazität einem parallel auslesbaren Bruchteil der Gesamtkapazität entspricht und üblicherweise in der Größenordnung 10^;i bis 10·⁵ bit liegt. Beim Lesen wird jeweils nur ein Unterhologramm rekonstruiert, indem es durch einen Wiedergabestrahl vom Querschnitt der Fläche eines Unterhologramms beleuchtet wird. Der Strahl wird dabei durch eine Ablenkeinheit über die Speicherfläche geführt.

Die Speicherkapazität ist das Produkt aus der Zahl

ίο der durch die Ablenkeinheit unterscheidbaren StrahlricMungen — sie bestimmt die Zahl der Unterhologramme — und der Kapazität eines Unterhologramms.

Um eine holografische Speicherplatte mit Unterhologrammen belegen zu können, muß der Beleuchtungsstrahl jeweils auf den Ort der Speicherplatte gerichtet werden, an dem ein Unterhologramm eingeschrieben werden soll. Die Strahlführung erfolgt beispielsweise durch Verschieben der Linsenoptik in ihrer Ebene (L. K. Anderson: High Capacity Holographie Memory, 1969, Interrnag Conference, Amsterdam). Die von der Praxis geforderten hohen Speicherdichten bedingen große Bildraumwinkel der Linsenoptik. Dem Öffnungsverhältnis und dem BiIdkreisdurchmesser der Linsenoptik sind jedoch Grenzen gesetzt, die die Speicherkapazität der Hologrammplatte beschränken, so daß die erreichbare Gesamtkapazität mit einer derartigen Anordnung auf weniger als 10⁷ bit beschränkt ist, da das öffnungsverhältnis optischer Linsen bei großer Apertur nur mit großem Aufwand größer als 1:1 gemacht werden kann. Außerdem werden noch an die benötigten Linsen hinsichtlich der Korrektur der Linsenfehler hohe Anforderungen gestellt

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine einfache und billige Anordnung anzugeben, die es gestattet, zum Einschreiben von Informationen in einen holografischen Speicher eine möglichst große Anzahl von Beleuchtungsrichtungen zu erzeugen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß zwischen der Beleuchtungsquelle und der Linsenoptik ein kardanisch aufgehängter Drehspiegel angeordnet ist, der eine Vielzahl von Belcuchtungsstrahlrichtungen erzeugt.

Da das Öffnungsverhältnis und der Bildkreisdurchmesser einer optischen Linse durch Kosten und prinzipielle Gründe begrenzt sind, ist es wesentlich, die ganze öffnung der Linsenoptik auszunützen. Daher ist vorzugsweise die Apertur des Drehspiegel so groß, daß die gesamte Öffnung der Linsenoptik ausgeleuchtet ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der beiden Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Anordnung mit einem Drehspiegel und einem verketteten Strahlengang und

F i g. 2 eine Anordnung mit einem Drehspiegel und einer einfachen Projcktionslinse.

In F i g. 1 ist ein verketteter Strahlengang dargcstellt, in dem der von einer Beleuchtungsquelle, beispielsweise einem Laser, kommende Lichtstrahl 1 durch den kardanisch aufgehängten Spiegel 5 geschwenkt werden kann. Der Spiegel steht in einem von der Linse 2 erzeugten Strahlcnkegel. Das Objcktiv 3 bildet den Spiegel in die Linsenoptik 4 ab.

Von 4 werden die in der Ebene von 3 liegenden Konvergenzpunkte des Bclcuchtungsstrahls in die Ebene der holografischen Speicherplatte 8 abgebildet.

Mit 6 ist die Informationsmaske bezeichnet, mit 7 eine verschiebbare Blende und mit 9 der zur holografischen Aufnahme notwendige Referenzstrahl in zwei verschiedenen Positionen.

Mit einer derartigen Anordnung sind Speicherkapazitäten von 10^s bit auf einer Hologrammplatte von 10 X 10 cm² Ausdehnung erreichbar. Die Speicherkapazität wird einerseits durch die Grenze des Öftnungsverhältnisses der Linsenoptik 4 und andererseits durch die Größe der Informationsmaske beschränkt, die durch die mögliche Ausdehnung des beim Auslesen benutzten Fotodetektors gegeben ist. Die Apertur des Drehspiegels 5 hängt vorn Abbildungsmaßstab des Objektivs 3 ab. Die Linsen 2 und 3 sowie die Apertur des Drehspiegels 5 werden dabei so bemessen, daß der gesamte Querschnitt der Linsenoptik 4 ausgeleuchtet ist.

In F i g. 2 ist ein Strahlengang skizziert, be^; dem darauf verzichtet wird, das ganze von der Lichtquelle 10 ausgehende Bündel zur Beleuchtung der Informaiionsmaske 6 auszunützen. Der Spiegel 5 erzeugt von der Lichtquelle 10, je nach Stellung, virtuelle Bilder, deren Grenzlagen als 11 und 12 eingezeichnet sind. Die Linsenoptik 3 blendet aus der von der Lichtquelle 10 kommenden divergenten Lichtwelle jeweils einen ihrem Querschnitt entsprechenden Teil der gesamten Energie aus. Damit wird erreicht, daß das die Linsenoptik 3 verlassende Bündel einen besonders großen Konvergenzwinkel erhält. Da beim Einschreiben von Informationen auf die bei Festwertspeichern

ίο verwendeten Fotomaterialien nur geringe Lichtenergien notwendig sind, ist es ausreichend, nur einen Teil der ganzen zur Verfugung stehenden Lichtenergie auszunützen. Da weiterhin bei dieser Strahlführung große Entfernungen zwischen Lichtquelle und Spiegel zulässig sind, kann die Vergrößerung der Linsencptik 3 gegen 0 gehen. Damit wird das Öffnungsverhältnis der Linse optical ausgenutzt.

Durch die erfindungsgemäße Ar Drdnung ist die auf der holografischen Speicherplatte 8 erreichbare Ge-

samtkapazität etwa um den Faktor 15 höher als bei der aus der Literatur bekannten Anordnung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Datentansprüche:

1. Anordnung zum holografischen Speichern von Informationen, bestehend aus einer Beleuchtungsquelle, einer Linsenoptik und einer Informationsmaske, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Beleuchtungsquelle und der Linsenoptik ein kardanisch aufgehängter Drehspiegel (5) angeordnet ist. der eine Vielzahl von Beleuchtungsstrahlrichtungen erzeugt.

2. Anordnung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Apertur des Drehspiegels so groß ist, daß die gesamte öffnung der Linsenoptik ausgeleuchtet ist.

3. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (S) in dem von einer ersten Linse (2) erzeugten Strahlkegel so aufgehängt ist, daß eine zweite Linse (3) den Drehspiegel in eine dritte Linse (4) abbildet, die wiederum die in der Ebene der zweiten Linse (3) liegenden Konvergenzpunkte des Beleuchtungsstrahls in die Ebene der holografischen Speicherplatte (8) abbildet.

4. Anordnung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehspiegel (5) virtuelle Bilder (,11, 12) der Lichtquelle erzeugt und eine Linrenoptik (3) aus den vom Drehspiegel kommenden divergenten Lichtwellen jeweils einen ihrem Querschnitt sntsprechenden Teil der gesamten Lichtenergie ausblendet, so daß das die Linsenoptik verlassende Lichtbündcl einen besonders großen Konvergenzwinkel aufweist.