阅读说明：本技术 覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置 (Covering translation multiplexing type holographic data storage method and storage device ) 是由 谭小地 于 2020-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明属于信息数据存储技术领域,公开了覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置,所述存储方法包括将信息光和参考光进行会聚,形成会聚的光束；通过会聚光束的会聚点在记录载体上进行全息数据记录；当会聚光束在记录载体上记录完成一个全息数据图后,将会聚光束在记录载体上的所述会聚点的位置进行平移,平移的偏移量小于所述全息数据图的尺寸,然后再进行下一个所述全息数据图的记录；其通过会聚光束在记录载体上记录完成一个全息数据图后,将会聚光束在记录载体上的所述会聚点的位置进行平移,平移的偏移量小于所述全息数据图的尺寸,进行覆盖式的平移以实现记录载体的多重复用,实现大幅度提高数据存储密度的效果。(The invention belongs to the technical field of information data storage, and discloses a covering translation multiplexing type holographic data storage method and a storage device, wherein the storage method comprises the steps of converging information light and reference light to form a converged light beam; performing holographic data recording on the record carrier by a converging point of the converging light beam; when the convergent light beam records a holographic data image on the record carrier, translating the position of the convergent light beam on the record carrier at a convergent point, wherein the translation offset is smaller than the size of the holographic data image, and then recording the next holographic data image; after a holographic data pattern is recorded on a record carrier by a convergent light beam, the position of the convergent light beam on the record carrier is translated, the offset of translation is smaller than the size of the holographic data pattern, and overlay translation is carried out to realize multiple multiplexing of the record carrier, so that the effect of greatly improving the data storage density is realized.)

覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置

技术领域

本发明属于信息数据存储技术领域，尤其涉及覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置。

背景技术

目前，随着数据时代的来临，对数据存储的存储密度和兼容性提出了更高的要求，而传统的磁存储技术其存储密度已经几乎达到物理极限，且其存储载体的寿命较短，所以光存储技术因其存储载体寿命较长，得以快速发展。而现有技术的光存储技术的记录密度由光盘上的光刻点尺寸的大小决定，而光刻点之间需要为分离结构，其相互之间不能有覆盖交错情况，而目前的光刻点的尺寸已经几乎达到物理极限的最小值，导致其存储密度也受到极大的限制。现有技术中的全息存储技术虽然能够通过参考光的角度变换，即角度复用，进行存储密度的提高，但是这种通过参考光的角度改变的存储结构其系统结构相当复杂，并且非常容易受到环境震动的干扰，影响存储效果和产品质量。

发明内容

本发明提供覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置，用以解决现有技术中所存在的上述存储密度受限制、参考光角度变换导致系统结构非常复杂、容易受到环境震动干扰，影响存储效果和产品质量的问题。

本发明一方面提供覆盖平移复用式全息数据存储方法，包括以下步骤，

将信息光和参考光进行会聚，形成会聚的会聚光束(1)；

通过会聚光束(1)的会聚点在记录载体上进行全息数据记录；

当会聚光束(1)在记录载体上记录完成一个全息数据图(102)后，将会聚光束(1)在记录载体上的所述会聚点的位置进行平移，平移的偏移量小于所述全息数据图(102)的尺寸，然后再进行下一个所述全息数据图(102)的记录。

在以上方案中优选的是，将所述信息光和参考光进行会聚时，通过会聚透镜(3)将所述信息光和参考光会聚成会聚光束(1)。

还可以优选的，将会聚光束(1)在记录载体上的所述会聚点进行平移时，通过将会聚透镜(3)的位置进行平移，实现会聚光束(1)在记录载体上的所述会聚点的位置平移。

还可以优选的，将会聚光束(1)在记录载体上的所述会聚点进行平移时，通过将记录载体的位置进行平移，实现参考光束(1)在记录载体上的所述会聚点的位置平移。

还可以优选的，记录载体为反射式光盘。

还可以优选的，所述反射式光盘为由上至下包括保护层(201)、记录层(202)和反射层(203)。

还可以优选的，将会聚透镜(3)或所述反射式光盘安装在伺服系统的伺服移动架(4)上，将伺服电机与伺服移动架(4)驱动连接，通过所述反射式光盘旋转的方式将记录载体的位置进行平移，所述伺服系统在进行伺服的同时，获取会聚光束(1)在记录载体上的所述会聚点的位置信息(103)，通过所述伺服系统提供的位置信息(103)确定全息存储位置和平移间隔。

还可以优选的，会聚透镜(3)安装在伺服系统的伺服移动架(4)上时，在所述反射式光盘旋转的同时，通过所述伺服电机带动安装在伺服移动架(4)上的会聚透镜(3)进行横向径向方向上和上下方向上的伺服补偿移动。

还可以优选的，所述反射式光盘安装在伺服系统的伺服移动架(4)上时，在所述反射式光盘旋转的同时，通过所述伺服电机带动安装在伺服移动架(4)上的所述反射式光盘进行横向径向方向上和上下方向上的伺服补偿移动。

本发明另一方面提供本发明一个方面的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置，包括信息和参考光源，所述信息和参考光源发出的所述信息光和参考光的光轴方向上设置有会聚透镜(3)，所述信息光和参考光经会聚透镜(3)会聚后的会聚点位于记录载体上。

本发明优势如下：

本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置，能够解决现有技术中所存在的存储密度受限制、参考光角度变换导致系统结构非常复杂、容易受到环境震动干扰，影响存储效果和产品质量的问题；其覆盖平移复用式全息数据存储方法通过采用会聚的信息和参考光束，通过会聚光束在记录载体上记录完成一个全息数据图后，将会聚光束在记录载体上的所述会聚点的位置进行平移，平移的偏移量小于所述全息数据图的尺寸，进行覆盖式的平移以实现记录载体的多重复用，实现大幅度提高数据存储密度的效果；其覆盖平移复用式全息数据存储装置用于实施上述存储方法，实现具有良好兼容性的高密度数据存储。

附图说明

图1为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法的流程框图。

图2为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置的实施例1的结构示意图。

图3为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法的同轴全息结构的简化模型。

图4为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法的俯视简化模型。

图5为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法的相位变化对光强度的贡献曲线示意图。

图6为本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置的实施例2的结构示意图。

图7本发明的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置的实施例3的结构示意图。

附图标记说明：

1为会聚光束，101为参考光束，102为全息数据图，103为位置信息，104为第一个零级点，201为保护层，202为记录层，203为反射层，3为会聚透镜，4为伺服移动架，5为信息光束，6为主反射镜，7为辅助反射镜，8为分色反射镜，9为分束镜，10为半导体激光器，11为光电探测器，12为封装外壳。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

实施例1：

参见图1，覆盖平移复用式全息数据存储方法，包括以下步骤，

将信息光和参考光进行会聚，形成会聚的会聚光束1；

通过会聚光束1的会聚点在记录载体上进行全息数据记录；

当会聚光束1在记录载体上记录完成一个全息数据图102后，将会聚光束1在记录载体上的所述会聚点的位置进行平移，平移的偏移量小于所述全息数据图102的尺寸，然后再进行下一个所述全息数据图102的记录。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置，参见图2，包括信息和参考光源，所述信息和参考光源发出的所述信息光和参考光的光轴方向上设置有会聚透镜3，所述信息光和参考光经会聚透镜3会聚后的会聚点位于记录载体上。

则上述覆盖平移复用式全息数据存储方法，还可以具体的，将所述信息光和参考光进行会聚时，通过会聚透镜3将所述信息光和参考光会聚成会聚光束1。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法，利用会聚的全息会聚光束1，参见图3，在记录一个全息图像后，将其会聚点的记录位置进行偏移x，此时来自参考光a’的再现光b’的相位，与移动前全息图像相对应位置的参考光a的再现光b的相位有一个相位变化δ(x)，参见图4，箭头所示为移动方向，对于偏移前的全息图像，再现参考光不同位置所产生的相位变化规律如公式(1)所示，将θ角从0到2π积分后可以得到全息记录位置进行偏移x后，环形参考光上各点的相位差总和如公式(2)所示。

公式(1)，平移后某点P对O点的相位差贡献为：

其中，r为OP两点之间的距离。

公式(2)，考虑环形参考光上每一点的相位变化总贡献为：

计算上述积分可以得到一阶贝塞尔函数J₁(x)，该函数的图形如图5所示，纵轴I代表再现光的强度，横坐标代表读取参考光位移量x。可见，当会聚点的记录位置进行偏移的偏移量大于一阶贝塞尔函数第一个零级点104时，即可以使得会聚光束1读出再现光的强度急剧下降，如果在此位置再继续记录另一个全息图，就不会受到前一个全息图再现光的影响，而这个偏移量远远小于全息图像的尺寸，例如对于直径200微米的全息图像的偏移量可以为3微米；从而能够保证相邻的两个会聚光束1读出的再现光相互不发生干扰。其中会聚光束1偏移的位移量小于全息图的尺寸，能够实现在如光盘面的记录载体内任意方向进行重复覆盖成百上千个全息图。

综上，利用会聚的会聚光束1进行全息图像的记录存储，其相比于双光束的平行参考光，能够实现覆盖式的平移复用方法，提高存储密度，还能够保证如光盘的记录载体在旋转运动的状态下记录和读出数据。

上述覆盖平移复用式全息数据存储方法，可以具体的，将会聚光束1在记录载体上的所述会聚点进行平移时，通过将会聚透镜3的位置进行平移，实现会聚光束1在记录载体上的所述会聚点的位置平移。

或者，将会聚光束1在记录载体上的所述会聚点进行平移时，通过将记录载体的位置进行平移，实现会聚光束1在记录载体上的所述会聚点的位置平移。

更为具体的，在上述覆盖平移复用式全息数据存储方法及其存储装置中，记录载体为反射式光盘。所述反射式光盘为由上至下包括保护层201、记录层202和反射层203。

需要说明的是，反射式光盘的保护层201、记录层202和反射层203分别为有机材质，且依次通过胶层连接。光束经过保护层201、记录层202后到达反射层203，然后被反射层203反射，实现在记录层202上的信息存储。

实施例2：

实施例1的覆盖平移复用式全息数据存储方法，还可以具体的，参见图6，将会聚透镜3或所述反射式光盘安装在伺服系统的伺服移动架4上，将伺服电机与伺服移动架4驱动连接，通过所述反射式光盘旋转的方式将记录载体的位置进行平移，所述伺服系统在进行伺服的同时，获取会聚光束1在记录载体上的所述会聚点的位置信息103，通过所述伺服系统提供的位置信息103确定全息存储位置和平移间隔。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法，会聚透镜3安装在伺服系统的伺服移动架4上时，在所述反射式光盘旋转的同时，通过所述伺服电机带动安装在伺服移动架4上的会聚透镜3进行横向径向方向上和上下方向上的伺服补偿移动。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法，所述反射式光盘安装在伺服系统的伺服移动架4上时，在所述反射式光盘旋转的同时，通过所述伺服电机带动安装在伺服移动架4上的所述反射式光盘进行横向径向方向上和上下方向上的伺服补偿移动。

需要说明的是，会聚光束1优选与信息光束同轴，即会聚光束1与待记录的全息图像的信息光束同轴。则本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置，参见图3，会聚光束1、信息光束5及分色反射镜8的光轴方向为横向，会聚透镜3的后方设置有45°倾斜的主反射镜6，主反射镜6的反射光轴为竖直方向，反射式光盘横向地放置在主反射镜6的反射光轴上，且反射式光盘的盘面与主反射镜6的反射光轴垂直，所述会聚透镜3安装在伺服移动架4上，伺服电机驱动伺服移动架4带动所述会聚透镜3，在所述反射式光盘转动的同时，进行上下位置和/或横向左右位置的伺服位移补偿移动，实现由主反射镜6反射的会聚光束1、信息光束5在反射式光盘上进行数据的三维全息记录。

其中，伺服用光源半导体激光器10发出的光束可以通过分束镜9和辅助反射镜7反射后进入分色反射镜8，实现进一步反射，进入与会聚光束1的同轴光路，经过所述反射式光盘原路返回到分束镜9，透过分束镜9后投射到光电探测器11为伺服系统提供伺服信号。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置，所述会聚透镜3安装在伺服移动架4上，伺服电机驱动伺服移动架4带动所述会聚透镜3，在反射式光盘旋转的同时，实现由主反射镜6反射的会聚光束1、信息光束5在所述反射式光盘上进行数据的三维全息记录。

其中，覆盖平移复用式全息数据存储方法用存储装置，还包括分色反射镜8、分束镜9、半导体激光器10和光电探测器11，使得经分色反射镜8反射到达分束镜9的光束与半导体激光器10发出的光束结合后，传送至光电探测器11，实现信息再现时的伺服探测。光电探测器11可以为多分相光电接收装置。

本实施例的覆盖平移复用式全息数据存储方法和存储装置，配合反射式光盘的反射层可进行伺服控制和寻址，在刻写光盘时避免振动的影响，且其记录位置在反射层403上产生平移，实现多重复用，各个记录单体相互覆盖重叠，没有物理限制，其在三维空间上平移覆盖，提高密度，增大存储空间，能够解决全息存储方式存在的振动影响问题。

作为替代实施例，也可以是将反射式光盘安装在伺服移动架4上，通过伺服电机驱动伺服移动架4带动反射式光盘做上下方向和/或径向的补偿移动，以减小震动对存储装置工作的影响。

具体的，伺服移动架4可以设置有夹具，所述夹具可以包括上部的外套结构和下部的内嵌结构，所述内嵌结构嵌入安装在所述外套结构内，然后，会聚透镜3或反射式光盘安装在所述内嵌结构的下端内，则通过伺服电机驱动内嵌结构进行上下方向和/或径向的补偿移动，则可以实现带动会聚透镜3或反射式光盘做上下方向和/或径向的补偿移动。

实施例3：

实施例1或实施例2所述的覆盖平移复用式全息数据存储方法的存储装置，参见图7，还可以将会聚透镜3和伺服移动架4组成的光学头结构封装在封装外壳12内，以对光学头结构起到保护和安装的作用。封装外壳12可以根据其需要安装的位置设置安装槽和安装孔等部件。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。