Holographic memory optical system based on computer-generated Fourier holograms

Abstract

Holography is known to be a prospective tool for storing large amounts of digital information, providing long lasting safety and high speed data access. In this paper, we present a new approach to holographic memory system design. Our method is based on an application of discrete Fourier-transform calculations to encode two-dimensional binary data pages as computer-generated amplitude Fourier holograms (CGFHs). These CGFHs, represented as grayscale raster images, can be displayed with the use of a high resolution amplitude spatial light modulator (SLM) in an optical projection system and exposed on holographic medium with multiple reduction. The optical scheme required for the technical realization of this method appears significantly simpler compared with known holographic memory recording devices; moreover, it can be built using either coherent or incoherent light sources. Coding of data pages by precise pseudorandom phase masks during CGFH synthesis allows us to achieve about 3% of the recorded microholograms diffraction efficiency. The experimental results of CGFH projection recorded with a 20× reduction on photosensitive holographic medium and its reconstruction are presented.

Problems of Digital Holograms Synthesis Due to Mass Data

“…Для интегральных преобразований предложено и опробовано использование симметрий, существующих в их ядрах. При работе с большими данными при создании цифрового образа голограммы предложено контролировать глубину голографируемого объекта так, чтобы не возникало биений, приводящих к появлению на голограмме полос, отсутствовавших в аналитическом выражении (7).…”

“…сти голограмм для хранения информации. В работах [2,3] были предложены первые оптические схемы предназначенных для этого голографических запоминающих устройств (ГЗУ), что дало сильный импульс к широким исследованиям в этой области [4][5][6][7], продолжающимся и сегодня [6,7].…”

“…Однако, с появлением в голографии цифровых технологий [7][8][9][10][11] стало ясно, что большие данные, хранящиеся в физических голограммах, являются источником другой проблемы, связанной с созданием виртуальных аналогов таких голограмм и их передачей по каналам связи.…”

“…Слева направо: образ Френеля при увеличении количества (1 %, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %, 100 %) просуммированных ядер (7) в сумме (Следующим шагом (рис. 3) является использование симметрий в ядре(7). Видно, что в нем выражения в показателе экспоненты стоят в квадрате.…”

Optical memory system based on incoherent recorder and coherent reader of multiplexed computer generated one-dimensional Fourier transform holograms

“…14,15) According to our idea, a Fourier hologram pattern of data page can be synthesized digitally on computer, displayed by spatial light modulator (SLM) or other type of microdisplays, for example OLED-display, and optically projected onto the holographic carrier surface with required reduction. [16][17][18] Application of the method of one-dimensional (1D) Fourier transformation holograms synthesis allows multiplexed record and selective restoration of several holograms onto the photosensitive medium by the use of anamorphic optical elements in the read-out scheme. This feature allows to increase the value of data density of the proposed method.…”