CN111033613A - 用于在玻璃上快速写入数据的多光束光学系统 - Google Patents

Abstract

一种光学数据记录系统包括激光器、动态数字全息图、电子控制器和扫描机构。动态数字全息图包括多个全息区域，并且被配置为将在其上所接收的辐照引导到光学记录介质。电子控制器被操作上耦合到动态数字全息图，并且被配置为控制从每个全息区域引导的辐照。扫描机构被配置为改变激光器相对于动态数字全息图的相对定位，以使得每个全息区域被激光器依次照射。

Description

用于在玻璃上快速写入数据的多光束光学系统

背景技术

高功率短脉冲激光辐照可以用于将数据写入和存储到玻璃基质上。辐照在其焦点处引起由介质的非线性(例如，双光子)吸收产生的基质介质内的长寿命或永久性结构和光学变化。在某些情况下，在辐照的焦点处会形成具有类似光栅的光学特性的纳米级3D结构。本文中使用的术语“体素(voxel)”是指在基质介质内这种或引起的另一种结构或光学变化的个体位点，其可用于存储数据。

体素可以以很多不同的形式存储数据。原则上，介质的任何穆勒矩阵系数都可以被操纵并且用于编码数据。在一些示例中，可以将写到基质上的体素建模为具有特定延迟δd(以纳米(nm)为单位)和角取向

(以度为单位)的波片。延迟和取向二者都可以用于编码数据。当通过偏振激光束写入体素时，偏振角决定波片光栅的取向

而光束的强度(即，光束功率或累积能量)决定光栅的强度并且因此决定延迟δd。

发明内容

本文中公开的示例涉及一种光学数据记录系统，该光学数据记录系统包括激光器、动态数字全息图(DDH)、电子控制器和扫描机构。动态数字全息图包括多个全息区域，并且被配置为将在其上接收的辐照引导到光学记录介质。电子控制器在操作上耦合到动态数字全息图，并且被配置为控制从每个全息区域引导的辐照。扫描机构被配置为改变激光器相对于动态数字全息图的相对定位，以使得每个全息区域被激光器依次照射。

提供本“发明内容”以便以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的“具体实施方式”中进一步描述。本“发明内容”既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于能够解决在本公开的任何部分中指出的任何或所有缺点的实现。

附图说明

图1A和图1B示意性地示出了将光学记录介质基质的单次曝光分成多次曝光以增加每个体素的瞬时激光功率的效果。

图2-图7示出了示例光学数据记录系统的各方面。

图8示出了示例光学数据记录方法的各方面。

图9示出了另一示例光学数据记录系统的各方面。

图10示出了适用于本文中的方法的示例计算系统的各方面。

具体实施方式

现在将通过示例的方式并且参考上面列出的附图来呈现本公开。在附图中的一个或多个附图中可以基本相同的组件、过程步骤和其他元素将被协调地标识并且以最少的重复进行描述。但是，应当注意，协调地标识的元素也可以有所不同。还应当注意，这些图是示意性的并且通常没有按比例绘制。相反，图中所示的各种绘图比例、纵横比和组件数目可能被故意扭曲以使某些特征或关系更易于查看。

如上所述，可以使用诸如偏振飞秒激光器(FSL)等高功率短脉冲激光器将数据写入玻璃或其他固体基质上。结果是感应的局部双折射，其中双折射的角度由偏振取向确定，而延迟由积分强度确定。通过独立地设置每个局部体素的双折射，对于一系列偏振角中的每个，每个体素可以潜在地存储一些位的信息，例如，指定Q个不同偏振角之一和在每个偏振角下的R个不同的延迟态之一。然而，辐照引起的基质介质的折射率变化是一种高度非线性的光学现象。为了实现这一点，激光束的瞬时功率密度必须高于临界值，这可以在脉冲激光实现中表示为临界能量密度ε_crit。低于临界能量密度，基质介质的折射率将不会改变。应当注意，在玻璃上发生任何永久且有用的变化之前，可能需要施加N个ε_crit能量的脉冲。

因此，为了使用该技术实现可接受的高写入速度，要满足两个条件。首先，必须将激光束分成多个独立调制的体素大小的子光束，使得对应的多个体素可以同时被写入。其次，每个子光束的功率密度必须保持在临界功率密度之上。

将高功率激光束分为S个独立调制的子光束的一种方法是使用动态数字全息图(DDH)。实际上可以实现的子光束数目约为DDH上的像素数目的四分之一。例如，在DDH上大约有1000万个像素，可以形成一百万或更多的子光束。采用向列型液晶的DDH器件往往具有每秒100帧(fps)数量级的刷新率。

在一些实现中，DDH可以采取空间光调制器(SLM)的形式。但是，能够在空间上调制高功率激光束的相位和/或幅度的任何DDH都可以用于产生衍射图案，该衍射图案在经由适当的物镜被引导到基质上时将以独立可控的方式同时照射基质上的S个体素。在一些实现中，可以使用声光元件代替或补充SLM。

对于某些显示应用，将激光束分成一百万个子光束是可行的并且可能是期望的。但是，在依赖于非线性光学过程(例如，光与玻璃交互)的应用中，将光束分开几个数量级的效果可以将可用功率密度降低到临界值以下，其中非线性过程中将停止。此外，取决于激光束的功率输出和每个激光脉冲的能量，用于可接受的写入操作带宽所需要的曝光率E可以为很多kHz的数量级。注意，术语“暴露”以其一般形式来使用。在一次曝光中，会产生很多体素(此处为S个)。曝光率被描述为在一秒钟内发生的独特光学重新配置的次数，其中每个配置将一组体素压印在玻璃上。曝光可能不是时间上的单个事件(即，关-开-关)，而是相同的光学配置的多次的序列或扫描，正如脉冲激光或扫描系统(即，关-开-关-开-关-开-关等)。多次曝光可能会同时发生或时间复用，即，第一次曝光发生在时隙1、3、5中，第二次曝光发生在时隙2、4、6中。使用常规SLM获取千赫兹的曝光率可能会很困难，因为常规SLM通常在几十到几百fps的范围内运行。虽然最先进的铁电液晶(FLC)和数字微镜器件(DMD)阵列速度更快，但这些技术在光通量方面效率相对较低。例如，FLC DDH可以以约2000fps的速度更新，但效率约为40％。MEMS DMD的刷新率约为20,000fps，但效率约为10％。本公开探讨了使用高曝光率但通过相对较低的帧频DDH(诸如常规LC SLM)介导将数据写入基质的问题。

可以如下估计对写入操作带宽的限制。假定写在光学基质上的每个体素(在本文中也称为“光学记录介质”)包含K个位。为了达到期望带宽B(以字节/秒为单位)，写入频率为V＝8*B/K(以体素每秒为单位)。令S为通过将高功率激光束分成S子光束同时写入的体素数，并且令E为光束的曝光率或重新配置。假定可以在N个激光脉冲之后写入体素，N>＝1。因此，每秒写入的体素数(最多)为V＝S×E，并且带宽B由下式给出

B＝S×E×K/8 (1)

上面的估计没有考虑由于物镜或其他组件的运动而引起的任何机械延迟。应用能量守恒定律，

P_L＝ε_crit×S×E×N＝ε_crit×N×(K/8)×B，

其中ε_crit是发生非线性效应所需要的最小能量密度。

另一限制是每个脉冲所需要的最小脉冲能量密度(ε_P)。这设置了光束可以分离的次数的上限，

P_L＝f_Lε_P

S＜P_L/(f_L×ε_P) (2)

其中f_L是激光器的重复频率，P_L是激光器的功率。

基于等式(1)和(2)，当以下等式成立时，获取了给定激光系统的最大写入操作带宽：

E_opt＝f_L/N

S＝ε_p/ε_crit (3)

E_opt给出了系统达到最大带宽的最佳曝光率(即，所需要的重新配置次数)。对于f_L＝1MHz并且N＝10的示例，E_opt的值为100kHz。由于很少有光学技术能够以这些速度进行重新配置，因此下面介绍了一些示例，这些示例通过提供来自同一重新配置帧的不同部分的连续曝光序列来减少这样做的需要。然后将空间调制的光引导到光学记录介质的对应的不同部分。

一种在整个基质(无论大小如何)上提供超临界功率(即，>ε_crit)密度的方法是将高功率激光束分成最大数目的独立调制的子光束(仍然将提供超临界功率密度)，并且一次一个部分地使基质暴露于这些子光束。例如，基质可以沿着平移台移动，使得不同部分在不同时间被暴露。图1A和图1B示意性地示出了将单个曝光分成多个曝光以增加每个体素的瞬时激光功率的效果。在这些附图中，每个体素由箭头表示，其方向指示该体素的双折射状态。图1A示出了8×8矩形体素阵列的单次曝光Δt。如果激光功率P被无损地划分，并且一个子光束被引导到每个体素，则每个体素的瞬时功率为P/64。图1B示出了图1A所示的相同体素的4×4矩形子阵列的四次曝光。现在，每个体素的瞬时功率为P/16。在此，每次曝光的持续时间可以减少为Δt/4，使得总写入时间与单次曝光情况相同。

对于给定的写入操作带宽，如果光束仅被分为几个子光束，则划分元件的速度(例如，DDH帧速率)必须很大。另外，可能优选的是，同时写入物镜的视场(FOV)可访问的所有体素，以便最小化写入头相对于基质的机械运动。如果这是通过移动写入头或基质来物理地实现，则由于头和/或写入介质的惯性，可能会引入其他限制。另一方面，如果S很大，则辐照的瞬时功率密度可能会降至临界水平以下，并且写入过程可能会失败。在极值——不划分高功率激光束(S＝1)并且为介质上的每个体素产生不同子光束——之间的某个位置是超出临界功率水平同时且限制了对机械运动的需求的期望的S值或范围。

本发明的其余部分描述了根据上述分析来实现高写入操作带宽的一系列方法。所公开的方法采用DDH和至少一个光束扫描器，DDH用于产生多个独立调制(就幅度和/或相位和/或偏振而言)的子光束，至少一个光束扫描器通过扫描DDH来帮助减少或避免基质的所需要的物理运动。通过以不同的间隔照射DDH的不同部分，可以将高功率激光束分成更少的子光束，每个子光束提供临界功率密度。此外，显示在全息图上的基质的多个非重叠区域或边缘重叠区域的像素图案可以在一次写入操作期间被锁定到DDH中；然后，快速连续地曝光每个区域(例如，比DDH的帧速率快一个或多个数量级)。实际上，这个特征会增加DDH的时间带宽，但会牺牲一些空间分辨率。在写入操作期间，基质相对于写入光束的机械运动被最小化并且(例如，通过利用光学扫描)被精确地控制。例如，可以使用具有宽观察(即，写入)区域的物镜系统来限制DDH与基质之间的相对机械运动。

图2示出了描绘示例光学数据记录系统210的各方面的示意图。数据记录系统210被配置为将数据写入和存储在光学记录介质212上。光学记录介质212在各个示例中可以不同，但是通常包括固体电介质基质。在一些示例中，基质可以是聚合物。在其他示例中，基质可以是无机玻璃，诸如二氧化硅玻璃。此外，在一些示例中，基质可以采取耦合到机械稳定的支撑层的相对薄的层(例如，30至300微米厚)的形式。另外，在一些示例中，基质可以采用光盘的形式。

在图2中继续，光学数据记录系统210包括DDH 214，其在操作上耦合到电子控制器216。电子控制器216向DDH提供电信号，该电信号数字地定义由多个子光束组成的全息投影。全息投影对试图写入光学记录介质212的数据进行编码。更具体地，电子控制器216可以被配置为控制从DDH的每个全息区域219(例如，219A、219B、219C、219D等)引导的辐照。这样定义的全息投影可以包括子光束位置的阵列，每个子光束具有可控制的相位和强度。因此，电子控制器216可以被配置为通过分别寻址多个全息区域中的每个全息区域中的多个全息像素的每个全息像素来控制子光束的辐照，每个子光束被映射到光学记录介质的对应体素。应当注意，全息像素与子光束(因此体素)数的比率不一定是1：1的映射，而是可以包括2：1、4：1和10：1以及其他合适的映射。

DDH 214被配置为通过可控地空间地调制在其上接收的非成像激光辐照，并且将空间调制的辐照引导到光学记录介质212来产生全息投影。尽管在一些示例中，DDH 214可以包括电子可寻址的SLM，但是还设想其他技术。例如，DDH可以备选地包括光学可寻址的SLM或声光调制器。在一些实现中，声光调制器可以与其他光调制技术一起使用以产生全息投影。

在图2的配置中，用于DDH的辐照源是FSL 218形式的高功率激光器。在一些实现中，FSL 218可以是Q开关和锁模中的一个或多个，以提供非常短的非常高能量的脉冲。来自FSL 218的辐照可以包括亚纳秒光子脉冲的重复脉冲串，例如，持续时间为数十飞秒至数百飞秒。还可以设想其他形式的激光辐照。

如上所述，DDH 214的像素位置的阵列可以被分组为依次暴露于激光束的多个非重叠或边缘重叠的全息区域219。尽管在图2中示意性地和一维地示出了全息区域，但是应当理解，每个全息区域实际上是二维区域，其可以具有任何期望形状，例如矩形、楔形、环形等。因此，光学数据记录系统210包括被配置为改变FSL 218相对于DDH 214的相对位置的扫描机构，使得每个全息区域被激光依次照射。特别地，电子控制器可以被配置为使扫描机构前进以改变激光器相对于动态数字全息图的相对定位。每次寻址DDH时，扫描机构都可以被前进多次(4、9、16次等)。

在图2所示的示例中，扫描机构采取束扫描器(SCA)220的形式。束扫描器220被配置为从FSL 218接收辐照，并且将辐照依次引导到每个全息区域219，使得辐照由DDH 214引导到光学记录介质212的对应数据区域221(例如，221A、221B、221C、221D等)。

在图2的配置中，来自FSL 218的高功率光束被SCA 220偏转，使得其连续地照射DDH 214的多个全息区域219中的每个。该动作在每个照射区域中产生具有独立控制的强度和/或极化状态的子光束阵列。子光束入射在光学记录介质212上，从而将在DDH中编码的数据写入到基质上。如上所述，对于基质的每一次E曝光，仅需要刷新一次DDH，并且可以将E设置为较大的值以增加DDH的瞬时辐照和有效带宽。在图2中，示意性地示出了DDH的当前照射区域，其从光束扫描器接收固体射线；其他区域被示出为接收虚线射线。

在本公开的各种示例中，光束扫描器220的性质可以不同。光束扫描器220可以包括一个或多个可变偏转的反射镜，该可变偏转由电子控制器控制。通常，可变偏转可以包括可变仰角和与可变仰角正交的可变方位角中的一者或两者。在本文中设想的配置中，一个或多个反射镜中的每个可以是谐振镜、旋转镜或数字微镜器件(DMD)。备选地，光束扫描器可以包括旋转多面镜，其小平面角度相对于反射镜的旋转轴而变化。在其他实现中，光束扫描器可以包括声光元件。

在一些示例中，光学数据记录系统210可以包括(在图2中未示出)可选的偏振控制元件(PCE)，其在DDH之前或之后被集成在FSL内或光学地布置在FSL下游。PCE可以被配置为设置激光辐照的偏振状态。在一些实现中，光学数据记录系统还可以包括(图2中未示出)用于物镜瞳孔的物镜系统和物镜扫描机构。物镜扫描机构可以帮助确保全息投影的空间和角度位置保持不变，而与DDH 214的照射区域无关。某些实现还可以包括被配置为倾斜由DDH形成的图像的附加扫描机构，使得数据被写入记录介质基质上的适当体素。这些可选特征如下图所示。

图3示意性地示出了另一示例光学数据记录系统310的各方面。在这种实现中，上游光束扫描器320在DDH 314的照射之前向激光束添加位置或角度偏移。下游光束扫描器322可以被配置为取消全息投影上的该位置或角度移位。物镜扫描器324可以用于赋予光学记录介质312的照射角度的足够大的变化以照射基质的不同部分。如在先前的示例中，电子控制器316在操作上被耦合到FSL 318、DDH 314以及每个光束扫描器。

图4示意性地示出了另一示例光学数据记录系统410的各方面。这种配置包括一对平行或几乎平行的可调节反射镜426A和426B，反射镜426A和426B从FSL 418接收辐照并且从“反射”DDH 414向全息投影赋予位置偏移。每个反射镜的偏转可以经由适当的反射镜安装技术(旋转、共振、DMD等)在一个或两个正交方向上调节。可调节反射镜可以被布置为使得当从DDH反射辐照时，消除了在反射镜上的“走动(walk off)”(即，位置位移)。两个(近乎平行)反射镜的角度与DDH的法线照射之间的小变化量可以用于控制来自扫描镜的出耦合光束相对于入射光束的位移。在该示例中，如上所述，经由偏振调制元件(PME)425来调节全息图像的偏振状态。另一扫描镜426C改变光束的倾斜度或尖端，使得可以写入由于DDH的有限分辨率而不可访问的光学记录介质412的部分。中继光学器件428A和428B被配置为分别引导全息投影去往和来自最终扫描镜。物镜系统430用于将全息投影聚焦到光学记录介质412上。

图5示出了另一示例记录系统510的各方面，其与以上示例相似，但是采用透射式DDH 514。FSL 418、扫描镜526A、526B和526C、PME 525、中继光学器件528A和528B以及物镜系统530的布置类似于图4所示。然而，在系统510中，可以利用附加的扫描镜526D和526E来消除光束在DDH的两侧的位移。

图6示出了另一示例光学数据记录系统610的各方面。在这种配置中，扫描机构是一维或二维的角射束扫描器626。透镜632A使来自FSL 618的辐照聚焦在角射束扫描器的表面上或附近。透镜632B将角射束扫描器的角度范围映射到DDH 614的像素位置范围(位置位移)。利用图中所示的反射式DDH，该位移随后被通过相同路径返回的光抵消。特别地，透镜632A不仅从FSL 618接收辐照，而且还将全息图像投影到光学记录介质612上；透镜632B在DDH的焦平面处完成角度/位置平移。在该示例的透射式变体中，使用附加的镜头和附加的扫描器以消除光束的位置/角度位移。最后，可以使用物镜扫描器将全息投影移动到光学记录介质上的不同位置。此外，在一些实现中，透镜632A和632B可以被组合。在一些实现中，光学系统可以倾斜适当的角度，从而不需要任何透镜。

图7示出了另一示例光学数据记录系统710的各方面，其中FSL718、光学记录介质712和透镜系统732A/732B的布置如上所述。然而，在该示例中，光束扫描器包括旋转多面镜734。这种扫描器可以被配置为以一维或二维进行扫描。对于二维扫描，旋转多面镜可以包括多个小平面，每个小平面以相对于旋转多面镜的旋转轴的不同角度被定向(就其法线矢量而言)。

如本文所述，包括DDH以及用于扫描DDH的不同部分的光束扫描器的配置与脉冲激光和可选的偏振调制机制一起可以使数据以诱人的高带宽被写入到玻璃上。光束扫描器将DDH的较大空间带宽“转换”为较大的时间带宽。此外，高效物镜扫描器的使用允许相对少目的斑点在基质的表面上移动，从而覆盖潜在的较大基质区域，而不必移动基质。然而，应当注意，在一些实现中，可以诸如通过旋转来移动基质。

图8示出了用于在光学记录介质上记录数据的示例方法800。方法800可以使用本文中公开的任何光学数据记录系统等来实施。

在方法800的810处，寻址DDH以控制在照射DDH时从DDH的多个全息区域中的每个全系区域引导辐照。在820处，经由扫描机构用激光器照射DDH的一个全息区域。在830处，使扫描机构前进，从而改变激光器相对于DDH的相对定位。这样做，用来自激光器的空间调制光依次照射每个全息区域。在840处，调节DDH相对于光学记录介质的相对定位，以便将辐照从多个全息区域中的每个全息区域准确地引导到光学记录介质的对应的多个数据区域中的每个数据区域。如上所述，每次寻址DDH时，扫描机构可以被前进多次，例如，对于DDH的每个不同的全息区域或光学记录介质的数据区域，扫描机构可以被前进一次。在850处，可以从光学数据记录系统中移除所写入的光学记录介质，并且提供新的光学记录介质。然后，该方法的执行在810处继续，在此再次寻址DDH。

前面的描述和附图不应当被认为是限制性的，因为也可以想到很多变化、扩展和省略。例如，尽管以上强调了电子可寻址的DDH，但是在一些示例中，可以使用光学可寻址的DDH。例如，该组件可以采用光学可寻址SLM(OASLM)的形式。光学可寻址DDH可以以模拟光学图像的形式接收其调制信号，并且可以用于将模拟数据或数字数据写入光学记录介质。这种方法的一种实现是采用旋转OASLM，其中全息投影在一个位置被光学编码，并且在另一位置被回放。通过增加OASLM的物理半径，可以相应地增加系统的“带宽”。在其他实现中，可以包括旋转OASLM的堆叠，每个旋转OASLM提供不同的功能，诸如将光束分成子光束或调制光束的偏振。

为了说明，图9示出了结合有OASLM 936的另一示例光学数据记录系统910的各方面。经由投影仪938提供用于OASLM 936的调制图像，该投影仪938投影到OASLM 936上以光学地寻址OASLM 936，并且从而控制要在曝光期间从OASLM 936的每个全息区域引导的辐照。电子控制器916在操作上耦合到图像投影仪，并且被配置为提供调制图像。尽管OASLM936是模拟器件，但是可以对投影仪进行调制(在空间上和/或在时间上旋转)以在OASLM936上产生数字控制的照射图案。这使得OASLM 936可以用作DDH。如在先前的示例中，来自每个全息区域的调制辐照被引导到光学记录介质912的对应数据区域上。系统910包括旋转扫描机构，其被配置为改变激光器相对于OASLM 936的相对位置，使得激光依次照射每个全息区域。在其他实施例中，扫描机构可以是平移的。在以上实现中，通过保持光学系统(包括FSL 918)固定并且旋转OASLM 936来实现光束扫描，而扫描中继物镜(SRO)940将全息投影引导到光学记录介质912的适当体素。

在一些实施例中，本文中描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统联系在一起。特别地，这样的方法和过程可以被实现为计算机应用程序或服务、应用程序编程接口(API)、库和/或其他计算机程序产品。

图10示意性地示出了可以实施上述方法和过程中的一个或多个的计算系统1016的非限制性实施例。以简化形式示出了计算系统1016。计算系统1016可以采用一个或多个台式或服务器计算机和/或专用电子控制器的形式。控制器216、316和916是计算系统1016的示例。

计算系统1016包括逻辑处理器1042、易失性存储器1044和非易失性存储设备1046。计算系统1016可以可选地包括显示子系统1048、输入子系统1050、通信子系统1052和/或图10中未示出的其他组件。

逻辑处理器1042包括被配置为执行指令的一个或多个物理器件。例如，逻辑处理器可以被配置为执行作为一个或多个应用、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其他逻辑构造的一部分的指令。可以实现这样的指令以执行任务，实现数据类型，转换一个或多个组件的状态，实现技术效果，或者以其他方式实现期望结果。

逻辑处理器可以包括被配置为执行软件指令的一个或多个物理处理器(硬件)。附加地或备选地，逻辑处理器可以包括被配置为执行硬件实现的逻辑或固件指令的一个或多个硬件逻辑电路或固件器件。逻辑处理器1042的处理器可以是单核或多核的，并且在其上执行的指令可以被配置用于顺序、并行和/或分布式处理。逻辑处理器的各个组件可选地可以分布在两个或更多个单独的器件中，这些切换可以位于远程和/或被配置用于协调处理。逻辑处理器的各方面可以由以云计算配置而配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。在这种情况下，应当理解，这些虚拟化方面在各种不同机器的不同物理逻辑处理器上运行。

非易失性存储设备1046包括被配置为保存由逻辑处理器可执行以实现本文中描述的方法和过程的指令的一个或多个物理设备。当实现这样的方法和过程时，非易失性存储设备1044的状态可以被变换，例如以保存不同的数据。

非易失性存储设备1046可以包括可移动和/或内置的物理设备。非易失性存储设备1046可以包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，ROM、EPROM、EEPROM、FLASH存储器等)、和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)或其他大容量存储设备技术。非易失性存储设备1046可以包括非易失性、动态、静态、读/写、只读、顺序访问、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。将意识到，非易失性存储设备1046被配置为即使当非易失性存储设备1046断电时也保持指令。

易失性存储器1044可以包括物理设备，包括随机存取存储器。易失性存储器1044通常被逻辑处理器1042用来在软件指令的处理期间临时存储信息。将意识到，当易失性存储器1044断电时，易失性存储器1044通常不继续存储指令。

逻辑处理器1042、易失性存储器1044和非易失性存储设备1046的各方面可以在一起被集成为一个或多个硬件逻辑组件。这样的硬件逻辑组件可以包括现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用特定的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用特定的标准产品(PSSP/ASSP)、系统级芯片(SOC)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

当被包括时，显示子系统1048可以用于呈现由非易失性存储设备1046保存的数据的视觉表示。该视觉表示可以采用图形用户界面(GUI)的形式。当本文中描述的方法和过程改变由非易失性存储设备保存的数据并且因此变换非易失性存储设备的状态时，显示子系统1048的状态同样可以被变换为可视地表示基础数据的变化。显示子系统1048可以包括实际上利用任何类型的技术的一个或多个显示设备。这样的显示设备可以在共享外壳中与逻辑处理器1042、易失性存储器1044和/或非易失性存储设备1046组合，或者这样的显示设备可以是外围显示设备。

当被包括时，输入子系统1050可以包括一个或多个用户输入设备或与之交互，诸如键盘、鼠标、触摸屏等。当被包括时，通信子系统1052可以被配置为将本文中描述的各种计算设备彼此以及与其他设备通信地耦合。通信子系统1052可以包括与一种或多种不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可以被配置用于经由无线电话网络、或有线或无线局域网或广域网(诸如通过Wi-Fi的HDMI)的通信。在一些实施例中，通信子系统可以允许计算系统1016经由诸如因特网等网络向其他设备发送消息和/或从其他设备接收消息。

本公开的一个方面涉及一种光学数据记录系统，该光学数据记录系统包括：激光器；包括多个全息区域的动态数字全息图，动态数字全息图被配置为将在其上接收的辐照引导到光学记录介质；电子控制器，被操作上耦合到动态数字全息图以控制从全息区域中的每个全息区域引导的辐照；以及扫描机构，被配置为改变激光器相对于动态数字全息图的相对定位，使得全息区域中的每个全息区域被激光器依次照射。

在一些实现中，激光器包括脉冲激光器，并且辐照是亚纳秒光子脉冲的重复脉冲串。在一些实现中，电子控制器被配置为通过单独寻址多个全息区域中的每个全息区域的多个像素中的每个像素来控制各个子光束的辐照，每个子光束被映射到光学记录介质的对应体素。在一些实现中，扫描机构包括光束扫描器，光束扫描器被配置为：从激光器接收辐照，以及将辐照依次引导到全息区域中的每个全息区域，使得辐照被动态数字全息图引导到光学记录介质的对应数据区域。在一些实现中，光束扫描器包括一个或多个可变偏转的反射镜，并且可变偏转由电子控制器控制。在一些实现中，可变偏转包括可变仰角和与可变仰角正交的可变方位角中的一者或两者。在一些实现中，一个或多个反射镜中的每个反射镜包括谐振镜、旋转镜和数字微镜器件中的一个或多个。在一些实现中，光束扫描器包括具有多个小平面的旋转多面镜，每个小平面以相对于旋转多面镜的旋转轴的不同角度被定向。在一些实现中，动态数字全息图包括电子可寻址空间光调制器。在一些实现中，动态数字全息图包括光学可寻址空间光调制器。在一些实现中，扫描机构和动态数字全息图中的一个或多个包括声光调制器。在一些实现中，光学数据记录系统还包括物镜和物镜扫描器。在一些实现中，电子控制器被配置为：在动态数字全息图每次被寻址时，使扫描机构前进多次。在一些实现中，扫描机构包括角射束扫描器和被配置为将角射束扫描器的角度范围映射到动态数字全息图的像素范围的透镜系统。

本公开的另一方面涉及一种在光学记录介质上记录数据的方法，该方法包括：寻址动态数字全息图，以便在全息图被照射时控制辐照从全息图的多个全息区域中的每个全息区域被引导；经由扫描机构以利用激光器照射动态数字全息图的第一全息区域；以及使扫描机构前进，以改变激光器相对于动态数字全息图的相对定位，使得全息区域中的每个全息区域被激光器依次照射。

在一些实现中，动态数字全息图每次被寻址时，扫描机构被前进多次。在一些实现中，该方法还包括调节动态数字全息图相对于光学记录介质的相对定位，以将来自多个全息区域中的每个全息区域的辐照准确地引导到光学记录介质中的对应的多个数据区域中的每个数据区域。

本公开的另一方面涉及一种光学数据记录系统，该光学数据记录系统包括：激光器；包括多个全息区域的多个可寻址空间光调制器(OASLM)，OASLM被配置为将在其上接收的辐照引导到光学记录介质；图像投影仪，被配置为将图像投影到OASLM上以光学地寻址OASLM，并且从而控制从每个全息区域引导的辐照；以及扫描机构，被配置为改变激光器相对于OASLM的相对定位，以使得每个全息区域被激光器依次照射。

在一些实现中，扫描机构包括旋转扫描机构。在一些实现中，光学数据记录系统还包括在操作上耦合到图像投影仪，并且被配置为数字地控制投影到OASLM上的图像以光学地寻址OASLM的电子控制器。

应当理解，本文中描述的配置和/或方法本质上是示例性的，并且这些具体示例不应当被认为是限制性的，因为很多变型是可能的。本文中描述的特定例程或方法可以代表任何数目的处理策略中的一个或多个。这样，所示出和/或所描述的各种动作可以以所示出和/或所描述的顺序执行，以其他顺序执行，并行地执行，或者省略。同样，可以改变上述处理的顺序。

本公开的主题包括本文中公开的各种过程、系统和配置以及其他特征、功能、作用和/或特性的所有新颖且非明显的组合和子组合及其任何和所有等效项。

Claims (15)

1.一种光学数据记录系统，包括：

激光器；

动态数字全息图，包括多个全息区域，所述动态数字全息图被配置为将在所述动态数字全息图上接收的辐照引导到光学记录介质；

电子控制器，被操作上耦合到所述动态数字全息图以控制从所述全息区域中的每个全息区域引导的所述辐照；以及

扫描机构，被配置为改变所述激光器相对于所述动态数字全息图的相对定位，使得所述全息区域中的每个全息区域被所述激光器依次照射。

2.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述激光器包括脉冲激光器，并且其中所述辐照是亚纳秒光子脉冲的重复脉冲串。

3.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述电子控制器被配置为：通过单独寻址所述多个全息区域中的每个全息区域的多个像素中的每个像素来控制各个子光束的所述辐照，每个子光束被映射到所述光学记录介质的对应体素。

4.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述扫描机构包括光束扫描器，所述光束扫描器被配置为：从所述激光器接收所述辐照，以及将所述辐照依次引导到所述全息区域中的每个全息区域，使得所述辐照被所述动态数字全息图引导到所述光学记录介质的对应数据区域。

5.根据权利要求4所述的光学数据记录系统，其中所述光束扫描器包括一个或多个可变偏转的反射镜，并且其中所述可变偏转由所述电子控制器控制。

6.根据权利要求5所述的光学数据记录系统，其中所述可变偏转包括可变仰角和与所述可变仰角正交的可变方位角中的一者或两者。

7.根据权利要求5所述的光学数据记录系统，其中所述一个或多个反射镜中的每个反射镜包括谐振镜、旋转镜和数字微镜器件中的一个或多个。

8.根据权利要求5所述的光学数据记录系统，其中所述光束扫描器包括具有多个小平面的旋转多面镜，每个小平面以相对于所述旋转多面镜的旋转轴的不同角度被定向。

9.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述动态数字全息图包括电子可寻址空间光调制器。

10.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述动态数字全息图包括光学可寻址空间光调制器。

11.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述扫描机构和所述动态数字全息图中的一个或多个包括声光调制器。

12.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，还包括物镜和物镜扫描器。

13.根据权利要求1所述的光学数据记录系统，其中所述电子控制器被配置为：在所述动态数字全息图每次被寻址时，使所述扫描机构前进多次。

14.一种用于在光学记录介质上记录数据的方法，所述方法包括：

寻址动态数字全息图，以便在所述全息图被照射时控制辐照从所述全息图的多个全息区域中的每个全息区域被引导；

经由扫描机构以利用激光器照射所述动态数字全息图的第一全息区域；以及

使所述扫描机构前进，以改变所述激光器相对于所述动态数字全息图的相对定位，使得所述全息区域中的每个全息区域被所述激光器依次照射。

15.根据权利要求14所述的方法，其中在所述动态数字全息图每次被寻址时，所述扫描机构被前进多次。

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