交叉-移位复用中提高全息图记录及读取速度的方法及装置与流程

1.本发明涉及全息存储领域，更具体地，涉及交叉-移位复用中提高全息图记录及读取速度的方法及装置。

背景技术：

2.球面参考光移位复用记录是一种使用球面波作为参考光来记录全息图的方法。在记录一幅全息图后将介质移动一小段距离，由于球面波移动之后难以满足布拉格匹配条件，使得该全息图的再现光强度接近于零，因此在移位之后可再记录一幅新的全息图，而不会与前一幅全息图发生串扰，从而实现移位复用记录。
3.移位复用记录的原理如图1所示。在移位复用记录中，信号光和球面参考光以不同的预定角度入射到介质上。通常，信号光与参考光干涉记录的光栅矢量方向在由信号光和参考光的光轴确定的平面上。
4.如图2所示，通过控制介质与光头沿该平面进行相对运动来实现移位复用记录，即介质的位移是沿着光栅矢量的方向进行的。在这种方法中,如果介质在光栅矢量方向上和垂直于光栅矢量的方向上以一个固定间隔进行移位，例如分别为1μm，2μm，5μm和500μm，相邻全息图间的串扰是可以避免的。另一方面，还可以通过提高存储介质的性能来进一步提高复用次数。如图3所示，在移位复用的基础上，可通过将介质在其面内旋转一定角度进行全息图的交叉覆盖记录，其交叉角需要大约15
°
，30
°
，45
°
或更大。
5.图4和图5显示了在光盘上执行这种交叉-移位复用记录的方法。在图4中，光头相对于介质中心的方向分别设置在位置a和位置b，通过沿箭头方向移动介质来进行移位复用记录，每完成一行的记录后，将介质旋转一个小角度以进行下一行的移位复用全息图记录。光头在位置a和位置b所记录的全息图，其光栅矢量夹角为180
°
，从而实现了180
°
的交叉复用。
6.图5表示以其他角度进行交叉复用记录的方法。在本方法中，将光头移动到相对介质中心的位置c和位置d，令介质沿图5所示箭头进行移位复用记录，从而实现具有特定角度光栅矢量的全息图记录。
7.但是在这样的光盘介质上记录需要长距离地移动光盘介质，这将导致光驱体积的增大和访问速度的降低。

技术实现要素：

8.本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供交叉-移位复用中提高全息图记录及读取速度的方法及装置，用于解决在存储介质上进行移位复用记录/读取全息图时需要长距离地移动光盘介质，导致光驱体积增大以及访问速度降低的问题。
9.本发明采用的技术方案包括：
10.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，步骤包括：s1：利用一束参考光和一束携带输入信息的信号光在存储介质中的记录位置干涉曝光形成全息图，用于记录
数据信息；s2：利用移位复用的方法，在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录；s3：转动光头以改变光栅矢量的方向，并重复步骤s1-s2，在整个存储介质上记录光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用记录；s4：重复步骤s3完成整个存储介质上的交叉-移位复用记录。
11.本发明提供的提高全息图记录速度的方法通过移动光盘，改变全息图在存储介质上的记录位置，从而在光盘上实现移位复用记录；通过转动光头改变光栅矢量方向，从而能够在同一位置上交叉复用记录若干个光栅矢量方向不同的全息图，这一过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。
12.步骤s2中在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录，具体为
13.当存储介质为圆形时，先使存储介质沿径向平移，使其在该径向方向上进行移位复用记录，然后再将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿径向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用记录；
14.当存储介质为圆形时，先使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用记录，然后再将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用记录；
15.当存储介质为矩形时，将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用记录，然后将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用记录。
16.步骤s3中转动光头以改变光栅矢量的方向，具体为：
17.通过将所述光头围绕一旋转轴进行旋转改变入射面方位角，从而改变所记录全息光栅在介质内部的方位角。
18.改变所记录全息光栅在介质内部的方位角有三种实现方式，第一种方式是当所述入射信号光的光轴方向垂直于存储介质时，以所述信号光的光轴为旋转轴，将所述参考光围绕所述信号光的光轴进行旋转。第二种方式是当所述参考光和信号光的入射方向都不垂直于存储介质时，将所述参考光与信号光组成的光学系统围绕一旋转轴进行旋转，所述旋转轴垂直于存储介质。第三种方式是当所述参考光的入射方向垂直于存储介质时，以所述参考光的光轴为旋转轴，将所述信号光围绕所述参考光的光轴进行旋转。利用简易的方式改变参考光和/或信号光的入射方向，从而使记录的全息图的光栅矢量方向发生变化，能够在同一位置复用记录多个全息图，且过程中无需移动存储介质。
19.在本发明中，无论是仅参考光旋转；或仅信号光旋转还是参考光与信号光组成的光学系统旋转，系统的旋转轴均在垂直于存储介质的方向上；如信号光的光轴垂直于存储介质，则参考光可以将信号光的光轴作为旋转轴，绕信号光的光轴旋转，从而改变参考光的入射方向；如参考光的光轴垂直于存储介质，则信号光可以将参考光的光轴作为旋转轴，绕参考光的光轴旋转，从而改变信号光的入射方向；如信号光和参考光的光轴均不垂直于存储介质，则参考光与信号光组成的光学系统需绕一旋转轴旋转，而该旋转轴应垂直于存储介质。
20.本发明中参考光为球面波。
21.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射信号光的光轴方
向垂直于存储介质或当所述入射参考光和信号光的光轴方向都不垂直于存储介质时，利用与上述相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及改变所述参考光的入射方向的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r3：转动光头以改变参考光的入射方向，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
22.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，利用与上述相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及转动读取装置来接收不同出射方向的再现光的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：在一个方向上设置读取装置，移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r3：转动读取装置以接收其他出射方向的再现光，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
23.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，利用与上述相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及设置多个读取装置同时接收不同出射方向再现光的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的再现；r2：在多个方向上设置读取装置，同时接收多个交叉全息光栅的再现光，进行并行数据读取；r3：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
24.具体的，步骤r2中，移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取具体为：
25.当存储介质为圆形时，先使存储介质沿径向平移，使其在该径向方向上进行移位复用读取，然后再将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿经向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用读取。
26.当存储介质为圆形时，先使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用读取，然后再将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用读取。
27.当存储介质为矩形时，将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用读取，然后将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用读取。
28.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，包括光源、参考光路、信号光路、读取装置和介质平台；所述光源分为两束，其中经参考光路传播至存储介质且不携带数据信息的为参考光，经信号光路传播并携带数据信息的为信号光；所述参考光
和所述信号光在介质平台所支撑的存储介质上发生干涉，并通过曝光将干涉条纹记录到存储介质中形成全息图；当所述参考光照射在所述存储介质记录有全息图像的位置上可再现出所述携带数据信息的信号光；所述读取装置用于读取所述参考光再现的数据信息；所述介质平台还包括介质移动装置，所述介质移动装置用于平移和/或旋转所述介质平台所支持的存储介质。
29.本发明提供的其中一种交叉-移位复用中提高全息图读写速度的记录及再现装置：
30.(1)若入射信号光的光轴方向垂直于存储介质，则可以将信号光的光轴作为参考光的旋转轴，参考光路中的参考光物镜、半波片和偏振分束棱镜组装为一个可绕所述信号光的光轴旋转的整体。
31.(2)若入射参考光的光轴方向垂直于存储介质，则可以将参考光的光轴作为信号光的旋转轴，信号光路中的半波片、偏振分束棱镜和傅里叶透镜组装为一个可绕所述参考光的光轴旋转的整体。
32.进一步，当所述信号光路中的半波片、偏振分束棱镜和傅里叶透镜绕参考光的光轴旋转时，所述读取装置也随所述信号光路中的半波片、偏振分束棱镜和傅里叶透镜旋转，这样读取装置才能够准确检测到参考光再现出来的数据信息。
33.(3)若信号光和参考光的入射方向均不垂直于存储介质，则以垂直于存储介质方向的轴为旋转轴，信号光路中的半波片、反射棱镜和傅里叶透镜，以及所述参考光路中的参考光物镜和偏振分束棱镜共同组装成一个可绕垂直于存储介质方向的轴旋转的整体。
34.进一步，当所述信号光路中的半波片、反射棱镜和傅里叶透镜绕垂直于存储介质方向的轴旋转时，所述读取装置也随所述信号光路中的反射棱镜和傅里叶透镜旋转，这样读取装置才能够准确检测到参考光再现出来的数据信息。
35.也就是说，可以通过旋转参考光路、信号光路这一整体来改变入射面方位角，使记录的全息图的光栅矢量方向发生改变，从而能够在同一记录位置上复用记录若干个光栅矢量方向不同的全息图，这一记录过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。
36.进一步，所述参考光路与所述信号光路共用一段光路，所共用的一段光路包括：可调半导体激光器、若干个反射镜、变形棱镜、光隔离器、若干个半波片、声光调制器、扩束器、偏振分束棱镜、若干个傅里叶透镜，以及奈奎斯特小孔。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的方法通过转动光头改变干涉形成的光栅矢量方向，实现交叉复用记录全息图。这一过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。
附图说明
38.图1为本发明的背景技术中球面波移位复用记录的原理图。
39.图2为本发明的背景技术中参考光、信号光和全息图光栅矢量方向的示意图。
40.图3为本发明的背景技术中方形介质中的交叉-移位复用记录方法。
41.图4为本发明的背景技术中在圆形光盘介质中的交叉-移位复用示意图。
42.图5为本发明的背景技术中在圆形光盘介质中的交叉-移位复用示意图。
43.图6为本发明的实施例1的步骤s1～s4的流程示意图。
44.图7为本发明的实施例1、2中在圆形光盘介质中的交叉-移位复用示意图。
45.图8为本发明的实施例1、2中在圆形光盘介质中的交叉-移位复用示意图。
46.图9为本发明的实施例1、2中在方形介质中的交叉-移位复用示意图。
47.图10为本发明的实施例3中参考光、信号光和全息图光栅矢量方向的示意图。
48.图11为本发明的实施例3中交叉-移位复用记录的光栅矢量方向分布示意图。
49.图12为本发明的实施例3中交叉-移位复用记录及再现装置的结构示意图。
50.图13为本发明的实施例3中交叉-移位复用记录及再现装置的结构示意图。
51.图14为本发明的实施例3中交叉-移位复用记录及再现装置的结构示意图。
具体实施方式
52.本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
53.实施例1
54.如图6所示，本实施例提供一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，步骤包括：
55.固定光头相对于存储介质的位置。
56.执行步骤s1：利用一束参考光和一束携带输入信息的信号光在存储介质中的光头记录位置处干涉曝光形成全息图，用于记录数据信息。
57.执行步骤s2：利用移位复用的方法，在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录。
58.如图7所示，存储介质为圆盘，第一步使存储介质沿径向方向平移，使其在该径向方向上进行移位复用记录，第二步将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿径向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用记录。
59.如图8所示，存储介质为圆盘，第一步使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用记录，第二步将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用记录。
60.如图9所示，存储介质为正方形板，第一步将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用记录；第二步将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用记录。
61.执行步骤s3：转动光头以改变光栅矢量的方向，并重复步骤s1-s2，在整个存储介质上记录光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用记录；通过将所述光头围绕一旋转轴进行旋转改变入射面方位角，从而改变所记录全息光栅在介质内部的方位角。
62.当所述入射信号光的光轴方向垂直于存储介质时，以所述信号光的光轴为旋转轴，将所述参考光围绕所述信号光的光轴进行旋转。
63.当所述入射参考光和信号光的光轴方向都不垂直于存储介质时，将所述参考光与信号光组成的光学系统围绕一旋转轴进行旋转，所述旋转轴垂直于存储介质。
64.当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，以所述参考光的光轴为旋转轴，将所述信号光围绕所述参考光的光轴进行旋转。
65.执行步骤s4：重复步骤s3完成整个存储介质上的交叉-移位复用记录。
66.优选的，参考光为球面波。
67.本实施例提供提高全息图记录速度的方法，通过步骤s3转动光头改变干涉形成的光栅矢量方向，实现交叉复用记录全息图。这一过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。
68.实施例2
69.本实施例提供一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射信号光的光轴方向垂直于存储介质或当所述入射参考光和信号光的光轴方向都不垂直于存储介质时，利用与记录时相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及改变入射平面方位角的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r3：转动光头以改变参考光的入射方向，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
70.本实施例还提供了另一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，利用与上述相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及转动读取装置来接收其他出射方向再现光的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：在一个方向上设置读取装置，移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r3：转动读取装置以接收其他出射方向的再现光，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
71.本实施例还提供了另外一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，利用与上述相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及设置多个读取装置来同时接收所有出射方向再现光的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：在多个方向上设置读取装置，同时接收多个交叉全息光栅的再现光，进行并行数据读取；r3：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。
72.具体的，步骤r2中，移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取具体为：
73.如图7所示，当存储介质为圆形时，先使存储介质沿径向平移，使其在该径向方向上进行移位复用读取，然后再将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿径向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用读取。
74.如图8所示，当存储介质为圆形时，先使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用读取，然后再将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用读取。
75.如图9所示，当存储介质为矩形时，将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用读取，然后将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用读取。
76.实施例3
77.如图12所示，本实施例提供一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，包括光源、参考光路、信号光路、读取装置和介质平台。
78.其中，光源分为两束，经参考光路传播至存储介质且不携带数据信息的为参考光，经信号光路传播并携带数据信息的为信号光。
79.参考光和信号光在介质平台所支撑的存储介质150上发生干涉，并通过曝光将干涉条纹记录到存储介质中形成全息图；当参考光照射在存储介质150记录有全息图的位置上，且与记录时具有相同的波前时可再现出携带数据信息的信号光。
80.读取装置用于读取参考光再现的数据信息，读取装置具体为cmos相机140。携带数据信息的信号光经第四傅里叶透镜114之后，其投射出的二维图像信息被读取装置cmos相机140所采集并进行解码读取。
81.介质平台还包括介质移动装置，介质移动装置用于平移和/或旋转介质平台所支持的存储介质150。
82.如图12所示，入射信号光的光轴方向垂直于存储介质150，也就是信号光的光轴在垂直方向上，参考光路中的参考光物镜130、半波片54和第二偏振分束棱镜92组装为一个可绕信号光的光轴旋转的整体。
83.当参考光路中的参考光物镜130、第四半波片54和第二偏振分束棱镜92组装为一个可绕信号光的光轴旋转的整体时，可以通过控制该整体的旋转控制参考光入射到存储介质150上的方位角，如图10、11所示，通过改变参考光入射到存储介质150上的方位角以改变所记录全息图光栅矢量方向，则可在存储介质150的同一记录位置上记录若干个光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用。
84.具体地，如图12所示，本实施例提供的装置的参考光路和信号光路共用一段光路，所共用的该一段光路包括：可调半导体激光器10、第一反射镜21、第二反射镜22、第三反射镜23、变形棱镜30、光隔离器40、第一半波片51、第二半波片52、声光调制器60、扩束器70、小孔滤波器80、第一偏振分束棱镜91、第一傅里叶透镜111、第二傅里叶透镜112、奈奎斯特小孔120。
85.具体地，该记录及再现装置的工作过程如下：可调半导体激光器10将一束光输出，光束依次经过第二反射镜22、第一反射镜21、变形棱镜30、光隔离器40、第一半波片51、声光调制器60、第三反射镜23、第二半波片52、扩束器70和小孔滤波器80，光束经过第一偏振分
束棱镜91分离为参考光束和信号光束，信号光束入射至第四反射镜24，再经第四反射镜24反射至空间光调制器100加载信号后与经过第一偏振分束棱镜91反射后与参考光合束，参考光束和信号光束共同经过第一傅里叶透镜111、奈奎斯特小孔120和第二傅里叶透镜112，参考光束和信号光束经过第二偏振分束棱镜92分离，参考光束入射第四半波片54，经参考光物镜130入射存储介质150，信号光束入射第三傅里叶透镜(信号光物镜)113后入射存储介质150，与参考光束在介质平台所支撑的存储介质150上发生干涉曝光生成全息图。
86.如需对同一记录位置进行交叉复用，将参考光物镜130、第四半波片54和第二偏振分束棱镜92组装的整体绕信号光的光轴进行旋转，通过控制该整体的旋转控制参考光入射到存储介质150上的方位角，通过改变参考光入射到存储介质150上的方位角以改变其与信号光干涉曝光所记录全息图光栅矢量方向，从而在存储介质150的同一记录位置上能够记录若干个光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用。
87.如需在存储介质上进行全息图的移位复用记录，则通过介质移动装置对介质平台所支持的存储介质150进行平移和/或旋转，以实现全息图的移位复用记录。
88.如需再现存储介质上记录的全息图，则利用同一束参考光，经过同一光路在存储介质150上照射全息图再现出携带数据信息的信号光，携带数据信息的信号光经第四傅里叶透镜114之后，在读取装置cmos相机140上投射出二维图像数据信息。如需对同一记录位置交叉复用记录的全息图进行再现，则通过控制上述可绕信号光的光轴旋转的整体旋转，从而改变参考光入射到存储介质150上的方位角以再现交叉复用的多个全息图。
89.本实施例提供的提高全息图记录速度的记录及再现装置通过上述可绕信号光的光轴旋转的整体改变参考光的入射方向，使全息图的光栅矢量方向改变，从而能够在同一位置上复用记录若干个光栅矢量方向不同的全息图，这一记录过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。
90.如图13所示，本实施例还提供另一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，参考光的入射方向垂直于存储介质150，也就是参考光的光轴在垂直方向上。同时在偏振分束棱镜92的前方增加了一个半波片53，用于改变参考光和信号光的偏振方向，使参考光被偏振分束棱镜92透射，信号光被偏振分束棱镜92反射。信号光路中的第三傅里叶透镜(信号光物镜)113、半波片54和偏振分束棱镜92组装为一个可绕信号光的光轴旋转的整体。
91.通过上述可绕参考光的光轴旋转的整体改变入射面方位角，以改变全息图的光栅矢量的方位角，从而能够在同一位置上复用记录若干个光栅矢量方向不同的全息图。
92.如图14所示，本实施例还提供了另一种交叉-移位复用中提高全息图读写速度的记录及再现装置。信号光和参考光的入射方向均不垂直于存储介质150。同时在偏振分束棱镜92的后方增加了一个半波片53，用于改变信号光的偏振方向。移去半波片54，使参考光和信号光的偏振方向相同。信号光路中的半波片53、反射棱镜160和第三傅里叶透镜(信号光物镜)113，以及参考光路中的参考光物镜130和第二偏振分束棱镜92共同组装成一个可绕垂直方向旋转的整体；垂直方向为垂直于存储介质150的方向。
93.通过上述可绕垂直方向旋转的整体改变参考光和信号光的入射方位角，以改变全息图的光栅矢量方位角，从而能够在同一全息图行的同一记录位置上复用记录若干个光栅
矢量方向不同的全息图。
94.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，其特征在于，步骤包括：s1：利用一束参考光和一束携带数据信息的信号光在存储介质中的记录位置干涉曝光形成全息图，用于记录数据信息；s2：利用移位复用的方法，在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录；s3：转动光头以改变光栅矢量的方向，并重复步骤s1-s2，在整个存储介质上记录光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用记录；s4：重复步骤s3完成整个存储介质上的交叉-移位复用记录。2.根据权利要求1所述的交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，其特征在于，步骤s2中在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录，具体为：当存储介质为圆形时，先使存储介质沿径向平移，使其在该径向方向上进行移位复用记录，然后再将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿经向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用记录；当存储介质为圆形时，先使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用记录，然后再将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用记录；当存储介质为矩形时，将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用记录，然后将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用记录。3.根据权利要求2所述的交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，其特征在于，步骤s3中转动光头以改变光栅矢量的方向，是通过将所述光头围绕一旋转轴进行旋转改变入射面方位角，从而改变所记录全息光栅在介质内部的方位角，具体为：当所述入射信号光的光轴方向垂直于存储介质时，以所述信号光的光轴为旋转轴，将所述参考光围绕所述信号光的光轴进行旋转；当所述入射参考光和信号光的光轴方向都不垂直于存储介质时，将所述参考光与信号光组成的光学系统围绕一旋转轴进行旋转，所述旋转轴垂直于存储介质。4.根据权利要求2所述的交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，其特征在于，步骤s3中转动光头以改变光栅矢量的方向，是通过将所述光头围绕一旋转轴进行旋转改变入射面方位角，从而改变所记录全息光栅在介质内部的方位角，具体为：当所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质时，以所述参考光的光轴为旋转轴，将所述信号光围绕所述参考光的光轴进行旋转。5.一种如权利要求1-4任一项所述的交叉-移位复用中提高全息图记录速度的方法，其特征在于，参考光为球面波。6.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，其特征在于，利用与权利要求1、2、3任一项相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及改变所述参考光的入射方向的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质
的移位复用读取；r3：转动光头以改变参考光的入射方向，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。7.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，其特征在于，利用与权利要求1、2、4任一项相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及转动读取装置来接收其他出射方向再现光的方法，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：在一个方向上设置读取装置，移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r3：转动读取装置以接收其他出射方向的再现光，并重复步骤r1-r2，在整个存储介质上读取光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。8.一种交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，其特征在于，利用与权利要求1、2、4任一项相同的一束参考光，在所述存储介质上通过线性移位复用以及设置多个读取装置来同时接收所有出射方向的再现光，在所述存储介质上的任一记录位置再现所记录的全息图，具体包括如下步骤：r1：光头输出一束特定的参考光照射在存储介质中全息图的记录位置处，进行全息图的读取；r2：在多个方向上设置读取装置，同时接收多个交叉全息光栅的再现光，进行并行数据读取；r3：移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取；r4：重复步骤r3完成整个存储介质上的交叉-移位复用读取。9.一种如权利要求6-8所述的交叉-移位复用中提高全息图读取速度的方法，其特征在于，步骤r2中移动光盘，使光头依次对准所有以移位复用方式记录的全息图进行整个存储介质的移位复用读取包括：当存储介质为圆形时，先使存储介质沿径向平移，使其在该径向方向上进行移位复用读取，然后再将存储介质绕圆心转动一定角度后再沿经向平移，使其在另一径向方向上进行移位复用读取；当存储介质为圆形时，先使存储介质绕圆心转动，使其在该圆形光道上进行移位复用读取，然后再将存储介质沿径向移动一段距离后再绕圆心转动存储介质，使其在另一条圆形光道上进行移位复用读取；当存储介质为矩形时，将存储介质在沿其第一条边方向上平移，使其在该轨道上进行移位复用读取，然后将存储介质返回原位置，并沿其第二条边方向上移动一段距离后，再将存储介质沿其第一条边的方向上平移，使其在另一条轨道上进行移位复用读取。10.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，包括光源、参考光
路、信号光路、读取装置和介质平台；所述光源分为两束，其中经参考光路传播至存储介质且不携带数据信息的为参考光，经信号光路传播并携带数据信息的为信号光；所述参考光和所述信号光在介质平台所支撑的存储介质上发生干涉，并通过曝光将干涉条纹记录到存储介质中形成全息图；当所述参考光照射在所述存储介质记录有全息图的位置上可再现出所述携带数据信息的信号光；所述读取装置用于读取所述参考光再现的数据信息；所述介质平台还包括介质移动装置，所述介质移动装置用于平移和/或旋转所述介质平台所支持的存储介质，其特征在于，所述入射信号光的光轴方向垂直于存储介质；所述参考光路中的参考光物镜、半波片和偏振分束棱镜组装为一个可绕所述信号光的光轴旋转的整体。11.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，包括光源、参考光路、信号光路、介质平台和读取装置；所述光源分为两束，其中经参考光路传播至存储介质并不携带数据信息的为参考光，经信号光路传播并携带数据信息的为信号光；所述参考光和所述信号光在介质平台所支撑的存储介质上发生干涉，并通过曝光将干涉条纹记录到存储介质中形成全息图；当所述参考光入射在所述存储介质记录有全息的位置上可再现所述携带数据信息的信号光；所述读取装置用于读取所述参考光再现的数据信息；所述介质平台还包括介质移动装置，所述介质移动装置用于平移和/或旋转所述介质平台所支持的存储介质，其特征在于，所述入射参考光的光轴方向垂直于存储介质；所述信号光路中的半波片、傅里叶透镜和偏振分束棱镜组装为一个可绕所述参考光的光轴旋转的整体。12.根据权利要求11所述的记录及再现装置，其特征在于，当所述信号光路中的半波片、傅里叶透镜和偏振分束棱镜绕参考光的光轴旋转时，所述读取装置也随所述信号光路中的半波片、傅里叶透镜和偏振分束棱镜旋转。13.一种交叉-移位复用中提高全息图记录速度的记录及再现装置，包括光源、参考光路、信号光路、介质平台和读取装置；所述光源分为两束，其中经参考光路传播至存储介质并不携带数据信息的为参考光，经信号光路传播并携带数据信息的为信号光；所述参考光和所述信号光在介质平台所支撑的存储介质上发生干涉，并通过曝光将干涉条纹记录到存储介质中形成全息图；当所述参考光入射在所述存储介质记录有全息的位置上可再现所述携带数据信息的信号光；所述读取装置用于读取所述参考光再现的数据信息；所述介质平台还包括介质移动装置，所述介质移动装置用于平移和/或旋转所述介质平台所支持的存储介质，其特征在于，所述入射信号光和参考光的光轴方向均不垂直于存储介质；
所述信号光路中的半波片、反射棱镜和傅里叶透镜，以及所述参考光路中的参考光物镜和偏振分束棱镜共同组装成一个可绕垂直于存储介质方向的轴旋转的整体。14.根据权利要求13所述的记录及再现装置，其特征在于，当所述信号光路中的半波片、反射棱镜和傅里叶透镜绕垂直于存储介质方向的轴旋转时，所述读取装置也随所述信号光路中的半波片、反射棱镜和傅里叶透镜旋转。15.根据权利要求10-14任一项所述的记录及再现装置，其特征在于，所述参考光路与所述信号光路共用一段光路，所共用的一段光路包括：可调半导体激光器、若干个反射镜、变形棱镜、光隔离器、若干个半波片、声光调制器、扩束器、偏振分束棱镜、若干个傅里叶透镜，以及奈奎斯特小孔。

技术总结

本发明提供交叉-移位复用中简化光盘移动，提高全息图记录速度的方法及装置，方法步骤包括：S1：利用一束参考光和一束携带输入信息的信号光在存储介质中的记录位置干涉曝光形成全息图，用于记录数据信息；S2：利用移位复用的方法，在整个存储介质上进行全息图的移位复用记录；S3：转动光头以改变光栅矢量的方向，并重复步骤S1-S2，在整个存储介质上记录光栅矢量方向不同的全息图，实现全息图的交叉复用记录；S4：重复步骤S3完成整个存储介质上的交叉-移位复用记录。本发明提供的方法通过转动光头改变干涉形成的光栅矢量方向，实现交叉复用记录全息图。这一过程采用光头的转动代替介质复杂的位置移动，减少了存储介质的位置控制需求，使得存储介质的移动机构得以简化，并且体积相对较小，访问速度更快。访问速度更快。访问速度更快。