[發明專利]全息記錄和再現方法以及裝置

在審

• 申請號: 202110220717.7
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN114974319A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鄭穆;羅鐵威;田軍;胡德驕;劉義誠;陶曉曉
• 申請（專利權）人: 廣東紫晶信息存儲技術股份有限公司
• 主分類號: G11B7/0065
• 分類號: G11B7/0065;G11B7/08;G11B7/1353
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉

本發明提供全息記錄和再現方法以及裝置，包括：在存儲介質的第一方向上的若干個不同位置分別記錄相同的全息圖，并用一束參考光在所述若干個位置分別再現相同的全息圖，對分別再現的若干個相同的全息圖進行疊加。本發明提供的全息記錄和再現方法通過將若干個相同的全息圖進行微小位移后記錄下來，再現若干個相同的全息圖后并將其進行疊加，由于若干個相同的全息圖在進行微小位移后產生的散斑噪聲會完全不同，因此可以通過疊加若干個再現的相同的全息圖(即相加若干個再現的全息圖并求平均)以有效減少散斑噪聲對該同一全息圖的影響，可以使最后再現并疊加后的數據頁的比特誤碼率降低約兩個數量級，在全息圖的信息讀取上正確率大大提高。

技術領域

本發明涉及全息存儲領域，更具體地，涉及全息記錄和再現方法以及裝置。

背景技術

全息存儲作為一種高傳輸速率、高記錄密度、可長時間存儲的技術正引起人們的關注，有望作為下一代大容量光存儲技術投入實際應用。全息存儲裝置是將二維數字位圖以全息圖的形式存儲在記錄介質中，具體地，通過使包含頁面數據的信號光與參考光在介質中發生干涉來形成全息圖。在全息圖的再現方法中，通過使用與記錄時的參考光一樣的光來照射全息圖從而產生衍射光(再現光)，并通過圖像傳感器來接收，從而將記錄為全息圖的頁面數據恢復為二維圖案。在這種全息存儲器中，如圖1所示，圖1描述了使用球面參考光進行移位復用記錄的原理，其中，k_r是參考光波矢量，k_s是信號光波矢量，k_g是光柵矢量。該方法中，當介質移動很小的距離，由信號光、參考光和光柵矢量組成的布拉格條件被破壞，全息圖就不能得到再現，于是便可以在這個位置記錄了一幅新的全息圖，如此，可以在移位方向上重復進行全息圖的記錄/再現和移位，并且在沿移位方向上，再現光消失所需的移位量小，且只有當再現用參考光的與記錄時參考光相同時，才能滿足布拉格衍射條件，從而獲得高強度的再現光。因此，可以通過改變參考光照射條件來實現對記錄介質相同區域中不同全息圖的獨立再現。圖2是移位復用全息圖序列的概念圖，全息圖以幾微米的位移間隔進行覆蓋記錄，它們都可以實現獨立再現的。圖3描繪了全息圖的記錄/再現過程。信號光在受到二維數據位圖的空間調制后，通過透鏡聚焦后入射介質，得到了二維位圖的傅里葉變換圖。同時，一束參考光入射介質并與信號光發生干涉，形成全息圖。在再現過程中，只有參考光入射，全息圖衍射出再現光，并經過透鏡變換之后在CMOS探測器上投影出二維光強分布，經檢測得到二維數據位圖。

在這種全息記錄中，散斑噪聲是降低記錄/再現精度的因素之一。散斑噪聲是由散射相干光以不規則的相位關系相互疊加而產生的散斑干涉圖樣，它與全息記錄過程中信號光所攜帶的二維數據信息一起記錄在記錄面上。在全息圖再現時，記錄的散斑噪聲和再現光散射產生的新散斑噪聲將同時添加到再現面(圖像傳感器的光接收面)，即散斑噪聲添加到了頁面數據的二維圖案中，且無法與包含數據的位圖案區分開來，導致數據讀取錯誤。

發明內容

本發明旨在克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供全息記錄和再現方法以及裝置，用于減弱在記錄全息圖時產生的散斑噪聲對讀取全息數據的影響。通過在同一位置附近記錄多幅相同全息圖的方式，使得再現過程中，多幅全息圖之間的隨機散斑噪聲可以相互疊加而減弱，從而提升信噪比。

本發明采用的技術方案包括：

一種全息記錄和再現方法，包括：在存儲介質的第一方向上的若干個不同位置分別記錄相同的全息圖，并用一束參考光在所述若干個位置分別再現相同的全息圖，對分別再現的若干個相同的全息圖進行疊加。

本發明提供的全息記錄和再現方法通過將若干個相同的全息圖進行微小位移后記錄下來，再現若干個相同的全息圖后并將其進行疊加，由于若干個相同的全息圖在進行微小位移后產生的散斑噪聲會完全不同，因此可以通過疊加若干個再現的相同的全息圖(即相加若干個再現的全息圖并求平均)以有效減少散斑噪聲對該同一全息圖的影響，可以使最后再現并疊加后的數據頁的比特誤碼率降低約兩個數量級，在全息圖的信息讀取上正確率大大提高。