ВЫСОКОПЛОТНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ ДАННЫХ Российский патент 2024 года по МПК G11B7/45 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Мощное, короткоимпульсное лазерное излучение может быть использовано для оптической записи и хранения данных в твердой диэлектрической подложке, такой как стекло. Это излучение создает в его фокусе длительное искажение решетки, вызванное нелинейным, многофотонным поглощением подложки. В некоторых случаях, искажение решетки имеет оптические свойства очень малой дифракционной решетки, встроенной в подложку в точке, где фокусируется излучение. Данные, записанные на подложку таким образом, могут быть считаны с использованием поляризационного отображения для опрашивания различных решеткообразных искажений, образованных в подложке.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Примеры, раскрытые здесь, относятся к способу записи данных в твердой подложке. Способ содержит этапы, на которых модулируют угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, и, в то время как модулируют угол поляризации, фокусируют когерентную оптическую импульсную последовательность на геометрическое место, перемещающееся через твердую подложку с относительной скоростью. В этом способе, относительная скорость, ширина геометрического места в направлении относительной скорости, и скорость модуляции угла поляризации таковы, что подложка принимает, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов оптической импульсной последовательности, которые отличаются по углу поляризации. Таким образом, эти два или более импульсов записывают, в разных частях подложки в пределах ширины геометрического места, два или более разных символов.

[0003] Другие примеры относятся к твердой подложке, содержащей по меньшей мере одну последовательность соседних воксельных объемов, зондируемых посредством поляризационного отображения, причем упомянутая по меньшей мере одна последовательность включает в себя смежные первые и вторые двулучепреломляющие воксельные объемы, причем двулучепреломление первого воксельного объема кодирует первый записанный символ, и двулучепреломление второго воксельного объема кодирует второй записанный символ.

[0004] Другие примеры относятся к системе записи данных, содержащей систему модуляции, твердую подложку, исполнительный механизм, и кодер. Система модуляции выполнена с возможностью модулировать угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, фокусируемой на геометрическое место, и твердая подложка выполнена с возможностью принимать когерентную оптическую импульсную последовательность в геометрическом месте. Исполнительный механизм выполнен с возможностью изменять, с относительной скоростью и в то время, как угол поляризации модулируется, относительное положение геометрического места в твердой подложке. Кодер выполнен с возможностью управлять относительной скоростью и скоростью модуляции угла поляризации таким образом, чтобы подложка принимала в пределах ширины геометрического места два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации и кодирующих два или более разных символов.

[0005] Этот раздел «Сущность изобретения» обеспечен для ознакомления в упрощенной форме с выбором идей изобретения, которые будут подробно описаны ниже в разделе «Подробное описание». Этот раздел «Сущность изобретения» не предназначен для идентификации ключевых признаков или существенных признаков заявленного объекта изобретения, а также не предназначен для использования в качестве ограничения объема заявленного объекта изобретения. Дополнительно, заявленный объект изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо или все недостатки, отмеченные в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0006] Фиг. 1А и 1В показывают аспекты иллюстративных оптических систем записи данных со встроенным извлечением данных.

[0007] Фиг. 2 показывает аспекты иллюстративной записывающей головки иллюстративной оптической системы записи данных.

[0008] Фиг. 3 показывает аспекты сравнительного способа оптической записи данных в подложке.

[0009] Фиг. 4 показывает дополняющие друг друга отображения двулучепреломления слоя подложки, модифицированного посредством иллюстративного осуществления сравнительного способа фиг. 3.

[0010] Фиг. 5 показывает аспекты иллюстративного способа оптической записи данных в подложке.

[0011] Фиг. 6 и 7 показывают дополняющие друг друга отображения двулучепреломления слоя подложки, модифицированного посредством иллюстративного осуществления сравнительного способа фиг. 5.

[0012] Фиг. 8 и 9 показывают аспекты других иллюстративных записывающих головок иллюстративных оптических систем записи данных.

[0013] Фиг. 10 показывает аспекты иллюстративной считывающей головки иллюстративной оптической системы записи данных со встроенным извлечением данных.

[0014] Фиг. 11 показывает аспекты иллюстративной компьютерной системы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0015] Как отмечено выше, данные могут быть записаны в стеклянной или другой твердой подложке с использованием мощного, когерентного излучения. Термин «воксел», используемый здесь, относится к любому дискретному объему подложки, где может храниться отдельное значение данных (т.е., символ). Данные, хранимые в вокселе, могут иметь различные формы. В принципе, любыми коэффициентами матрицы Мюллера решетки подложки можно управлять для кодирования данных. В примерах, использующих подложки из кварцевого стекла, искажение решетки от сфокусированного поляризованного излучения принимает форму неестественного двулучепреломления, локализованного в фокусе. Соответственно, каждый воксел подложки может быть смоделирован как очень малая волновая пластинка с величиной δd фазового сдвига и азимутальным углом φ. Этими параметрами модели можно независимо управлять для записи требуемого символа в данный воксел, причем угол поляризации записывающего луча определяет азимутальный угол φ, и энергия записывающего луча определяет, в некоторых примерах, силу дифракционной решетки волновой пластинки и, таким образом, величину δd фазового сдвига.

[0016] Посредством разделения непрерывного пространства достижимых азимутальных углов и/или величин фазового сдвига на дискретные интервалы, многобитовые значения данных могут быть закодированы в каждом вокселе, а именно, посредством удержания двулучепреломления этого воксела в пределах одного из дискретных интервалов. Таким образом, каждый воксел может кодировать одну из R ≥ 1 разных величин фазового сдвига для каждого из Q ≥ 1 разных азимутальных углов. В некоторых примерах, многие параллельные слои воксельных структур могут быть записаны на одну и ту же подложку посредством фокусировки лазерного излучения на заданные глубины ниже облучаемой поверхности подложки. Этот режим оптической записи данных называется «пятимерным (5D) оптическим хранением данных».

[0017] Для записи данных с высокой плотностью может быть желательным расположить соседние вокселы смежно или почти смежно и сократить каждый воксельный объем до предела надежной записываемости и считываемости. Эта стратегия может также увеличить производительность записи данных в реализациях, в которых записывающий луч растрируется через подложку. В современных подходах, однако, воксельный объем ограничен размером геометрического места, в которое записывающий луч может быть сфокусирован. Хотя минимальный размер геометрического места может приближаться к дифракционному пределу в идеальном случае, он может быть значительно большим на практике вследствие оптических неидеальностей.

[0018] Для разрешения этих проблем и обеспечения других преимуществ, здесь раскрыты примеры, которые используют многофотонный механизм оптической записи данных. В подходе, раскрытом здесь, данные записываются в подложку в по существу непрерывные строки, когда фокус лазера перемещается через подложку. Накопление импульсов, принимаемых в фокусе, подготавливает облучаемый объем подложки, делая его все более податливым процессу записи. В этом сценарии, только конечные импульсы, принимаемые в данном объеме, устанавливают волновую пластинку в конечную ориентацию, передавая, таким образом, символ вокселу. Соответственно, непрерывная или почти непрерывная строка или последовательность записанных вокселов образуется в подложке, обеспечивая высокую плотность и производительность хранения данных.

[0019] В примерах, описанных ниже, компоненты, этапы процесса, и другие элементы, которые могут быть по существу одинаковыми на одной или нескольких фигурах, идентифицированы скоординированно и описаны с минимальными повторениями. Следует однако отметить, что элементы, идентифицированные скоординированно, могут также в некоторой степени отличаться. Следует дополнительно отметить, что фигуры являются схематичными и обычно вычерчены не в масштабе. Напротив, различные масштабы чертежей, отношения размеров, и количества компонентов, показанных на фигурах, могут быть преднамеренно искажены, чтобы сделать некоторые признаки или соотношения лучше заметными.

[0020] Фиг. 1А показывает аспекты иллюстративной оптической системы 10А записи данных со встроенным извлечением данных. Система 10А записи данных выполнена с возможностью записывать и хранить данные в твердой диэлектрической подложке 12А. Подложки могут отличаться в разных реализациях, но, в общем, являются прозрачными в первом приближении, по меньшей мере в диапазоне длин волн излучения, используемого для записи и считывания данных. В некоторых реализациях, подложка может быть полимером. В некоторых реализациях, подложка может быть неорганическим стеклом, таким как кварцевое стекло, плавленый кварц, или плавленый диоксид кремния. В некоторых реализациях, подложка может иметь форму относительно тонкого оптического слоя (например, от 30 до 300 мкм), соединенного с механически стабильным опорным слоем.

[0021] Буфер 14 системы 10А записи данных выполнен с возможностью буферизовать входной поток 16 данных, подлежащий записи на подложку 12А. В некоторых реализациях, входной поток данных может включать в себя цифровые данные. Кодер 18 выполнен с возможностью подвергать синтаксическому анализу данные из буфера и обеспечивать соответствующий управляющий сигнал для записывающей головки 20, чтобы данные записывались согласно заданной схеме кодирования в соответствии со способами, описанными здесь. Дополнительными аспектами процесса кодирования и записи управляет контроллер 22 записи.

[0022] Подложка 12А показана на фиг. 1А в форме прямоугольной пластины, расположенной на XY-поступательной платформе 24. Фиг. 1В показывает аспекты другой оптической системы 10В записи данных, в которой подложка 12В имеет форму вращающегося диска. В других примерах, подложка может иметь другую форму, например, форму вращающегося цилиндра. В других примерах, записывающая головка 20 может быть выполнена с возможностью перемещаться в одном или нескольких направлениях и/или поворачиваться, и подложка может быть стационарной. В других примерах, подложка может быть стационарной относительно записывающей головки, которая может включать в себя соответствующие компоненты управления лучом для направления записи в заданные области подложки. В любой реализации, в которой подложка и записывающая головка перемещаются друг относительно друга, относительным движением, в том числе мгновенной относительной скоростью, может управлять кодер 18.

[0023] Фиг. 2 показывает аспекты иллюстративной записывающей головки 20А оптической системы 10 записи данных. Записывающая головка 20А включает в себя мощный лазер 26 и систему 28А модуляции. Система модуляции включает в себя электронно адресуемый модулятор 30 поляризации (polarization modulator - PM) и фокальную систему 32.

[0024] Лазер 26 выполнен с возможностью излучать когерентную оптическую импульсную последовательность с фиксированной фазой и поляризацией. В некоторых реализациях, лазер может быть фемтосекундным лазером, излучающим фиксированный диапазон длин волн. В зависимости от деталей реализации, вполне можно предположить ультрафиолетовый, видимый, ближний инфракрасный, и средний инфракрасный диапазоны длин волн. В некоторых реализациях, лазер может быть лазером с модуляцией добротности и/или с синхронизацией мод для обеспечения очень коротких импульсов с очень высокой энергией. В зависимости от деталей реализации, могут быть использованы энергии импульсов в диапазоне от пикоджоулей до микроджоулей. В некоторых примерах, излучение лазера может содержать повторяющуюся последовательность фотонных импульсов длительностью от десятков до тысяч фемтосекунд. Частоты повторения импульсов от 1 до 100 МГц могут быть использованы в некоторых примерах, хотя также можно предположить и большие и меньшие частоты повторения. В зависимости от деталей реализации, длительность отдельных импульсов может изменяться, например, от 10 фемтосекунд до 10 пикосекунд. В некоторых реализациях, более короткие длины волн света могут быть образованы с использованием генераторов оптических гармоник, использующих нелинейные оптические процессы. Также можно предположить другие формы лазерного излучения. В примерах, в которых амплитуда когерентной оптической импульсной последовательности модулируется, кодер 18 может быть выполнен с возможностью управлять этой модуляцией.

[0025] В записывающей головке 20А фиг. 2, система 28А модуляции расположена оптически ниже по ходу от лазера 26, так что когерентная оптическая импульсная последовательность из лазера 26 проходит через PM 30. Также можно предположить отражательный и дифракционный варианты PM. PM является неотображающим оптическим элементом, выполненным с возможностью поворачивать на управляемый переменный угол состояние поляризации когерентной оптической импульсной последовательности. В примерах, в которых когерентная оптическая импульсная последовательность является линейно-поляризованной, модуляция состояния поляризации включает в себя синхронный поворот плоскости колебаний вектора напряженности электрического поля когерентной оптической импульсной последовательности на ряд предварительно выбранных углов. В записывающей головке 20А, PM 30 оперативно соединен с кодером 18. Кодер обеспечивает для PM электронный сигнал, который определяет переменный поворот, применяемый к состоянию поляризации.

[0026] Таким образом, система модуляции выполнена с возможностью модулировать угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, фокусируемой на геометрическое место 34 фокальной системой 32. Термин «геометрическое место» относится здесь к области пространства, в которую когерентная оптическая импульсная последовательность (т.е., записывающий луч) фокусируется с энергией, достаточной для модификации двулучепреломления подложки. В некоторых примерах, геометрическое место может содержать весь фокальный объем записывающего луча. В других примерах, геометрическое место может соответствовать «горячей точке» внутри фокального объема. Как показано на фиг. 2, подложка 12 выполнена с возможностью принимать когерентную оптическую импульсную последовательность, сфокусированную на геометрическое место 34. В примерах, в которых данные должны быть записаны на множество глубинных слоев подложки 12, фокальная система 32 может иметь настраиваемое фокусное расстояние, управляемое кодером 18, чтобы излучение записывающего луча могло быть сфокусировано на любой выбранный глубинный слой подложки. В других примерах, расстояние между записывающей головкой 20А и подложкой 12 может быть изменено, с тем чтобы выбрать глубинный слой подложки для приема когерентной оптической импульсной последовательности. Хотя записывающая головка 20А использует единственный записывающий луч с модулируемым углом поляризации, это раскрытие также включает в себя конфигурации, в которых требуемая переменная поляризация обеспечивается соединением множественных записывающих лучей с фиксированной или переменной поляризацией. В конфигурациях с соединением лучей, когерентная оптическая импульсная последовательность определяется с точки зрения облучаемого геометрического места. Другими словами, импульсная последовательность может содержать импульсы из единственного записывающего луча или из двух или более разных записывающих лучей.

[0027] Кратко возвращаясь к фиг. 1А, подложка 12А поддерживается платформой 24, которая механически соединена с исполнительным механизмом 36. Посредством перемещения подложки в одном или нескольких направлениях, исполнительный механизм изменяет относительное положение геометрического места 34 относительно подложки. В результате, исполнительный механизм сообщает относительную скорость геометрическому месту, даже когда угол поляризации записывающего луча модулируется. Естественно, аналогичный эффект может быть также обеспечен поворотом подложки относительно записывающей головки (как показано на фиг. 1В), перемещением записывающей головки, в то время как подложка остается неподвижной, или одновременным перемещением как подложки, так и записывающей головки. В некоторых примерах, записывающая головка 20 может включать в себя чувствительные компоненты (не показаны на чертежах), выполненные с возможностью воспринимать относительное перемещение между записывающей головкой и подложкой. Это относительное перемещение может быть воспринято в направлениях X, Y, и/или Z. В некоторых примерах, это относительное перемещение может быть загружено в качестве выходных данных в кодер 18 и/или контроллер 22 записи и использовано для управления исполнительным механизмом 36 и/или фокальной системой 32 в режиме обратной связи. Схема управления общим перемещением может использовать заданные траектории и установочные точки, с тем чтобы точно управлять перемещением геометрического места внутри подложки и обеспечить требуемую функцию.

[0028] На основе конфигураций, описанных здесь, записывающая головка 20 может быть выполнена с возможностью записывать символ S_i в каждый воксел i подложки, кодируемый свойствами двулучепреломления этого воксела. Этот символ может быть выражен в виде цифрового значения или последовательности битов, например, 00, 01, 10, 11. Это может быть обеспечено, например, посредством кодирования любого из двух возможных азимутальных углов и любой из двух возможных величин фазового сдвига для каждого азимутального угла. Другое иллюстративное кодирование может включать в себя три возможных угла поляризации при единственной величине фазового сдвига. В общем, каждый воксел может кодировать одну из R ≥ 1 разных величин фазового сдвига для каждого из Q ≥ 1 разных азимутальных углов, где Q и R являются целыми. Использование большего набора возможных углов поляризации и/или величин фазового сдвига может соответствовать более длинной последовательности битов, записываемой в каждый воксел.

[0029] Фиг. 3 показывает аспекты сравнительного способа 38 оптической записи данных в подложке. Для облегчения описания, способы здесь описываются с продолжающейся ссылкой на вышеупомянутые конфигурации. Следует однако понимать, что другие конфигурации могут также поддерживать эти способы.

[0030] Под ссылочной позицией 40 способа 38, лазер 26 запитывают для обеспечения амплитудно-модулированной когерентной оптической импульсной последовательности. График 42 фиг. 3 представляет мгновенную мощность когерентной импульсной последовательности из лазера 26 во время осуществления способа 38. Как показано на этом графике, амплитуда импульсной последовательности модулируется таким образом, чтобы она совпадала с записью отдельных вокселов 44 в подложке 12. Под ссылочной позицией 46, когерентную оптическую импульсную последовательность из лазера фокусируют в заданный глубинный слой подложки. Более конкретно, когерентную оптическую импульсную последовательность фокусируют на геометрическое место 34. Под ссылочной позицией 48, исполнительный механизм 36 запитывают для сообщения относительной скорости геометрическому месту относительно подложки, через которую оно перемещается. В некоторых примерах, кодер 18 может управлять исполнительным механизмом 36 и фокальной системой 32, с тем чтобы заставить геометрическое место растрироваться по каждому из множества глубинных слоев подложки, причем исполнительный механизм сообщает по существу постоянную относительную скорость во время записи каждой строки. Следует отметить, что термин «строка» относится здесь к последовательности объемов подложки, имеющих размер геометрического места, независимо от того, находятся ли эти объемы или нет на прямой линии. Соответственно, термин «строка» и «последовательность» используются в этом контексте взаимозаменяемо. В реализациях, в которых подложка является вращающимся диском, например, последовательность объемов подложки может находиться на дуге окружности, а не в строке. Дополнительно, в некоторых примерах строка может быть расположена вдоль ряда глубин в материале.

[0031] Снова со ссылкой на фиг. 3, под ссылочной позицией 50, угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности модулируют для обеспечения заданного азимутального угла двулучепреломления для воксела, подлежащего записи в текущем геометрическом месте, когда геометрическое место продолжает перемещаться через подложку с относительной скоростью. График 52 фиг. 3 представляет угол поляризации, управляемый PM 30, и график 54 представляет величину фазового сдвига двулучепреломления, кодируемую в подложке в текущем геометрическом месте. В этом способе, все импульсы, направленные в данный объем, имеющий размер геометрического места, имеют одинаковый угол поляризации. Это приводит к записи трех отдельных вокселов 44А, 44В, и 44С с разными символами. В этом способе, каждый воксел шире в направлении сканирования, чем геометрическое место 34, поскольку каждый воксел является суперпозицией двух или более объемов, имеющих размер геометрического места.

[0032] Фиг. 4 показывает дополняющие друг друга отображения двулучепреломления слоя подложки, модифицированного посредством осуществления сравнительного способа 38, в одном примере. Левая панель фиг. 4 является отображением 56 азимутального угла в зависимости от положения XY на слое подложки после записи нескольких строк вокселов. Правая панель фиг. 4 является соответствующим отображением 58 величины фазового сдвига. Оба отображения показывают регулярный массив вокселов со значительным незаписанным пространством между вокселами, причем каждый воксел имеет детектируемую величину фазового сдвига.

[0033] В некоторых сценариях, плотность данных и величина фазового сдвига могут быть увеличены посредством применения сравнительного способа 38 с уменьшенной скоростью сканирования. Эта мера, однако, не предполагает никакого соответствующего увеличения производительности записи данных. Кроме того, плотность данных была бы, в конечном счете, ограничена минимальным размером геометрического места 34, в которое может быть сфокусирован записывающий луч. Как отмечено выше, минимальный размер геометрического места может приближаться в идеальном случае к дифракционному пределу, но может быть значительно большим на практике вследствие оптических неидеальностей.

[0034] Ввиду этих проблем, фиг. 5 показывает аспекты улучшенного способа 60 оптической записи данных в подложке. Под ссылочной позицией 62 способа 60, лазер 26 запитывают для обеспечения когерентной оптической импульсной последовательности. График 64 фиг. 5 представляет мгновенную мощность когерентной импульсной последовательности из лазера 26 во время осуществления способа 60. Вместо модуляции амплитуды импульсной последовательности из лазера, как в сравнительном способе 38, амплитуду в способе 60 поддерживают выше порога, например, порога для обеспечения энергии, достаточной для модификации двулучепреломления подложки. В некоторых примерах, амплитуда может поддерживаться постоянной. Под ссылочной позицией 46’, когерентную оптическую импульсную последовательность из лазера фокусируют в заданный глубинный слой подложки. Более конкретно, когерентную оптическую импульсную последовательность фокусируют на геометрическое место 34. Под ссылочной позицией 48’, исполнительный механизм 36 запитывают для сообщения геометрическому месту относительной скорости относительно подложки, через которую оно перемещается. В примерах, в которых данные должны быть записаны на множественные глубинные слои подложки, фокальной системой 32 можно управлять соответствующим образом для настройки глубины фокуса, как это описано выше.

[0035] Под ссылочной позицией 50’, угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности модулируют для обеспечения заданного азимутального угла двулучепреломления для воксела, подлежащего записи в текущем геометрическом месте, когда геометрическое место продолжает перемещаться через подложку с относительной скоростью. График 72 фиг. 5 представляет, в одном примере, угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, управляемой PM 30, и график 74 представляет величину двулучепреломления, кодируемую в подложке в текущем геометрическом месте. В этом способе, относительная скорость, ширина геометрического места в направлении относительной скорости, и скорость модуляции угла поляризации таковы, что подложка может принимать, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации. Другими словами, в то время как угол поляризации модулируется, когерентная оптическая импульсная последовательность остается сфокусированной на геометрическое место 34, которое перемещается через подложку с относительной скоростью. Это действие доставляет, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов, отличающихся по углу поляризации. Эти два или более импульсов записывают, в разных частях подложки, полностью в пределах ширины геометрического места, два или более разных символов. В некоторых реализациях, угол поляризации может быть изменен по меньшей мере один раз в течение периода T=W/V, где V является относительной скоростью, и W является шириной геометрического места в направлении относительной скорости.

[0036] Как показано на фиг. 5, два или более импульсов, отличающихся по углу поляризации, принимаются в пределах объема подложки, имеющего размер геометрического места, когда угол поляризации модулируется, и когда геометрическое место продолжает перемещаться через подложку. Естественно, объем, имеющий размер геометрического места, в котором принимаются два или более импульсов, может быть одним из последовательности (например, строки) последовательных, конгруэнтных объемов твердой подложки. В некоторых примерах, угол поляризации продолжает модулироваться, и амплитуда когерентной оптической импульсной последовательности продолжает поддерживаться, когда геометрическое место перемещается от одного объема к другому в этой последовательности.

[0037] Прием двух или более импульсов образует два или более вокселов 44’ в пределах ширины геометрического места. В общем, каждый из двух или более вокселов (например, вокселы 44A’, 44B’, 44C’) может обеспечивать отличное двулучепреломление зондирующего света во время последующего считывания с подложки. Другими словами, два или более импульсом могут записывать, в разных частях подложки в пределах ширины геометрического места, два или более разных символов.

[0038] Способ фиг. 5 основан на многофотонном механизме оптического хранения данных в диэлектрических подложках. В частности, накопление высокоэнергетических импульсов в геометрическом месте облучения подготавливает облучаемый объем подложки, делая его все более податливым процессу записи. В этом сценарии, только конечные импульсы, принимаемые в данном объеме, устанавливают конечное значение ориентации волновой пластинки, передавая, таким образом, символ вокселу. Соответственно, непрерывная или почти непрерывная строка записанных вокселов 44’ может быть образована в подложке. Это позволяет записывать данные с высокой плотностью и высокой производительностью.

[0039] С точки зрения данного воксела 44’, два или более импульсов, принимаемых в пределах геометрического места 34, включают в себя один или несколько ранних импульсов и один или несколько поздних импульсов (т.е., импульсов, принимаемых позже любого из ранних импульсов). Ранние импульсы делают весь объем под геометрическим местом более податливым записи данных; поздние импульсы устанавливают двулучепреломление самого левого воксела в этом объеме непосредственно перед прохождением геометрического места дальше. Например, с точки зрения воксела 44C’, импульсы 76A являются ранними импульсами, а импульсы 76В являются поздними импульсами. Импульсы 76А подготавливают объем под геометрическим местом, в том числе объем, соответствующий вокселу 44C’. Поздние импульсы 76В затем устанавливают двулучепреломление воксела 44C’ в соответствии с его конечным значением. Непосредственно после доставки поздних импульсов, геометрическое место проходит дальше и отходит от воксела 44C’, оставляя обеспеченное закодированное двулучепреломление, и, в частности, азимутальный угол двулучепреломления, определяемый углом поляризации поздних импульсов. В результате, один или несколько ранних импульсов заранее увеличивают величину фазового сдвига двулучепреломления каждого воксела для азимутального угла, которая, в конце концов, устанавливается посредством приема одного или нескольких поздних импульсов. Это увеличение обеспечивается относительно гипотетического случая, в котором никакие ранние импульсы не принимаются, причем в этом случае величина фазового сдвига может быть довольно малой.

[0040] Фиг. 6 показывает дополняющие друг друга отображения двулучепреломления слоя подложки, модифицированного посредством осуществления иллюстративного способа 60, в одном примере. Левая панель фиг. 6 является отображением 78 азимутального угла в зависимости от положения XY на слое подложки после записи нескольких строк вокселов. Правая панель фиг. 6 является соответствующим отображением 80 величины фазового сдвига. Оба отображения показывают регулярный массив вокселов с малым или отсутствующим пространством между вокселами, причем каждый воксел имеет значительную величину фазового сдвига.

[0041] Снова со ссылкой на чертежи, отображение 82 фиг. 7 является экспериментальным отображением азимутального угла, изображенным в виде зависимости от положения XY на одном слое подложки 12 после записи нескольких строк вокселов. Эти данные, полученные посредством поляризационного отображения, показывают, что модифицированная подложка, образованная согласно способу фиг. 5, включает в себя по меньшей мере одну последовательность соседних воксельных объемов, имеющих смежные первые и вторые двулучепреломляющие воксельные объемы. В многочисленных примерах в отображении 82, двулучепреломление первого воксельного объема кодирует первый записываемый символ, и двулучепреломление второго воксельного объема кодирует второй записываемый символ, отличный от первого записываемого символа. В частности, двулучепреломление первого воксельного объема может отличаться по азимутальному углу от двулучепреломления второго воксельного объема. График 84 фиг. 7 показывает одномерный (1D) срез по сечению указанной линии сканирования отображения 82. Этот график показывает очень резкие переходы между символами, указывающие на то, что подготовленный материал подложки очень быстро реагирует на изменение поляризации записывающего луча.

[0042] Кратко возвращаясь к фиг. 5, график 74 показывает, что может быть необходимым направить многие импульсы в данное геометрическое место для обеспечения достаточно высокого значения величины фазового сдвига, т.е., значения, при котором двулучепреломление воксела может быть измерено доступными считывающими компонентами (см. ниже) с разрешением, достаточным для отличения каждого символа от других возможных символов. Это условие может создавать трудности в записи первых вокселов строки, в том числе вокселов на границе сектора данных, которые не подготовлены посредством записи более ранних данных. Даже эта проблема, однако, может быть разрешена посредством обеспечения последовательности ранних и поздних импульсов через перемещающееся геометрическое место. В частности, угол поляризации записывающего луча может модулироваться в широком диапазоне углов, когда геометрическое место перемещается через граничную область, с тем чтобы предотвратить передачу какого-либо конкретного символа этой области, но все же подготовить область в пределах геометрического места. Затем, после полного выхода геометрического места из граничной области и его нахождения в пределах части подложки, где должен быть записан первый воксел, угол поляризации модулируют, с тем чтобы обеспечить требуемый азимутальный угол для первого воксела.

[0043] В результате, импульсы с изменяющимся углом поляризации, доставляемые в то время, когда геометрическое место все еще частично находится в граничной области, являются «ранними» импульсами с точки зрения первого записываемого воксела, в то время как импульсы с заданным углом поляризации, доставляемые после выхода геометрического места из граничной области, являются «поздними» импульсами с точки зрения этого воксела. В этом примере, угол поляризации ранних импульсов может изменяться таким образом, чтобы величина фазового сдвига за пределами вокселов, подлежащих записи, но в пределах ширины геометрического места, оставалась ниже порога кодирования символа. Другие способы предварительного использования затравки или подготовки начальных вокселов строки или другой последовательности вокселов также предполагаются. Например, такая подготовка может быть обеспечена посредством модуляции состояния поляризации записывающего луча до состояния, которое не соответствует никакому символу в текущей реализации. В некоторых неограничивающих примерах, в реализациях, в которых линейно поляризованный свет используется для записи каждого символа, состояние поляризации записывающего луча может модулироваться до круговой или же эллиптической поляризации.

[0044] Кратко возвращаясь к фиг. 2, записывающая головка 20А с системой 28А модуляции может быть выполнена с возможностью записывать каждый воксел подложки последовательно. Однако, другие записывающие головки, полностью соответствующие этому раскрытию, поддерживают параллельную или массово-параллельную запись данных для увеличения производительности. Для параллельной записи данных, выходной луч мощного лазера может быть разделен на множество независимо модулируемых дочерних лучей, чтобы множество вокселов могло записываться одновременно. Каждый дочерний луч, однако, должен быть повернут в конкретное состояние поляризации, соответствующее записываемому символу.

[0045] Фиг. 8 показывает аспекты иллюстративной записывающей головки 20В оптической системы 10В записи данных. Записывающая головка 20В включает в себя мощный лазер 26 и систему 28В модуляции. Система модуляции включает в себя электронно адресуемый модулятор 30 поляризации (PM) и фокальную систему 32. Для обеспечения параллельной записи, записывающая головка 20В также включает в себя электронно адресуемый жидкокристаллический пространственный модулятор 86В света (liquid-crystal spatial light modulator - LCSLM).

[0046] LCSLM 86B выполнен в виде динамической цифровой голограммы. LCSLM включает в себя массив пиксельных элементов, которые принимают когерентный волновой фронт лазера 26. Жидкий кристалл (liquid crystal - LC) внутри каждого пиксельного элемента сообщает переменную фазовую задержку излучению, проходящему через этот элемент. В LCSLM предшествующего уровня техники, фазовая задержка обеспечивается в уникальном направлении, общем для всех пиксельных элементов массива. Поскольку каждый пиксельный элемент является независимо адресуемым, величиной переменной фазовой задержки можно управлять вплоть до пиксельного уровня. Как и в случае любой дифракционной решетки, фазовая задержка, сообщаемая в ближнем поле LCSLM, создает интерференционную структуру в дальнем поле, где расположена подложка 12. Посредством управления ближнепольной фазовой задержкой от каждого пиксельного элемента LCSLM, можно управлять дальнепольной интерференционной структурой, с тем чтобы облучать каждый воксел любого слоя подложки с требуемой интенсивностью.

[0047] В записывающей головке 20В фиг. 8, голографическая проекция от LCSLM 86B проходит через PM 30, неотображающий активный оптический элемент, выполненный с возможностью поворачивать на управляемый переменный угол состояние поляризации голографической проекции. Для подложки, голографическая проекция «кажется» параллельным двумерным (2D) массивом записывающих лучей, каждый из которых имеет управляемую поляризацию и интенсивность, и каждый из которых отображается в соответствующем вокселе подложки 12. Следует отметить, что отображение LCSLM-пикселов для записи лучей (т.е., вокселов) не обязательно является отображением 1:1, а может быть отображением 2:1, 4:1, или 10:1, среди других пригодных отображений. В некоторых примерах, число записывающих лучей, достижимое на практике, составляет около одной четвертой числа пикселов на LCSLM.

[0048] В записывающей головке 20В, каждый из LCSLM 86B и PM 30 оперативно соединен с кодером 18. Для LCSLM, кодер обеспечивает электронный сигнал, который цифровым способом определяет голографическую проекцию; для PM, кодер обеспечивает электронный сигнал, который определяет переменный поворот, применяемый к состоянию поляризации голографической проекции.

[0049] В некоторых реализациях, массив положений пикселов LCSLM 86B может быть сгруппирован в множество неперекрывающихся или незначительно перекрывающихся голографических зон, которые последовательно подвергаются воздействию волнового фронта лазера 26. Каждая голографическая зона может быть двумерной областью любой требуемой формы, например, прямоугольной, клиновидной, кольцеобразной, и т.д. Соответственно, LCSLM 86B может быть механически соединен с платформой сканирования, выполненной с возможностью изменять относительное положение LCSLM относительно лазера. Таким образом, каждая из голографических зон LCSLM может облучаться последовательно. Платформа сканирования может быть поступательной и/или вращательной и может продвигаться много раз (4, 9, 16 раз, и т.д.) каждый раз, когда адресуется LCSLM. Этот подход эффективно увеличивает временную производительность LCSLM за пределы ее максимальной скорости обновления. Тем не менее, лазер, LCSLM, PM, и подложка могут быть закреплены неподвижно в некоторых примерах. В примерах, в которых данные должны быть записаны во множество глубинных слоев подложки 12, фокальная система 32 с настраиваемыми объективами выполнена с возможностью фокусировать излучение записывающих лучей из LCSLM на любой выбранный глубинный слой подложки.

[0050] В конфигурации, описанной выше, LCSLM 86B используется, главным образом, для разделения волнового фронта лазера на требуемое число дочерних лучей, в то время как PM 30 устанавливает поворот дальнепольной поляризации на основе данных, подлежащих записи. В других примерах, единственный LCSLM используется для управления как фазой, так и поляризацией, вплоть до пиксельного уровня. Эта операция находится в пределах возможностей соответствующим образом сконфигурированного LCSLM и обеспечивается записывающей головкой 20С фиг. 9.

[0051] Массив пиксельных элементов LCSLM 86С фиг. 9 выполнен с возможностью модулировать фазу и поляризацию разных частей волнового фронта на разные величины и дифрагировать свет от разных частей подложки с записываемыми оптическими свойствами. В частности, LCSLM выполнен с возможностью модулировать разные части волнового фронта разными ближнепольными поляризациями и отображать свет на массив вокселов подложки с разными ближнепольными поляризациями. Для этой цели, логические схемы кодера выполнены с возможностью принимать данные и управлять модуляцией фазы и поляризации таким образом, чтобы свет, дифрагируемый от отображающего оптического элемента, записывал данные в подложку. Такие данные могут включать в себя неэквивалентные первые и вторые значения данных, записываемые одновременно светом, дифрагируемым от отображающего оптического элемента. Управление двумя разными параметрами может осуществляться независимо или с корреляцией.

[0052] Концептуально, более прямым режимом управления как фазой, так и поляризацией, является независимое управление каждым параметром. Это может быть обеспечено посредством LCSLM, в котором различные пиксельные элементы являются адресуемыми для модуляции фазы и независимо адресуемыми для модуляции поляризации. Другими словами, LCSLM выполнен с возможностью обеспечивать две независимые степени свободы в нематическом направляющем устройстве. Поворот в одном направлении влияет на фазу, а в другом - на поляризацию. В результате, конфигурация пикселов LCSLM 86С может позволить каждому пикселу модулировать фазу волнового фронта для X- и Y-компонентов поляризации независимо. Таким образом, если падающий волновой фронт является линейно поляризованным, то модифицированный LCSLM может переменно поворачивать, а также переменно задерживать по фазе каждую часть волнового фронта независимо, управляя напряжениями V_ij и U_ij, подаваемыми на независимо адресуемые электроды.

[0053] Коррелируемое управление фазой и поляризацией является основой другого полезного режима записи данных. Кроме того, коррелируемое управление может быть обеспечено с использованием LCSLM, который обеспечивает только одну глубину резкости для каждого пиксела. Для этой цели, LCSLM 86С может быть запрограммирован одновременно проецировать две разные, но взаимосвязанные голограммы: одну голограмму, представляющую фазовый сдвиг для горизонтальной поляризации, и другую голограмму, представляющую фазовый сдвиг для вертикальной поляризации.

[0054] Кратко возвращаясь к фиг. 1А, считывающая головка 90 оптической системы 10А записи данных выполнена с возможностью считывать данные, которые были сохранены на подложке 12А, согласно параметрам, обеспечиваемым контроллером 92 считывания. Считанные данные затем передаются в декодер 94, который декодирует и выдает данные в буфер 96 считывания, из которого доступен выходной поток 98.

[0055] Фиг. 10 показывает аспекты иллюстративной считывающей головки 90. Эта считывающая головка включает в себя поляризованный оптический зонд 100 и анализирующую камеру 102. Поляризованный оптический зонд может включать в себя маломощный диодный лазер или другой источник поляризованного света. Контроллер 92 считывания оперативно соединен с поляризованным оптическим зондом и выполнен с возможностью управлять углом плоскости поляризации излучения поляризованного оптического зонда.

[0056] Анализирующая камера 102 может включать в себя CMOS с высоким разрешением/ высокой частотой кадров или другой пригодный массив фотодетекторов. Анализирующая камера выполнена с возможностью отображать свет из поляризованного оптического зонда 100 после взаимодействия этого света с вокселами подложки 12А. В других примерах, один или несколько дискретных фотодиодов или других детекторов могут быть использованы вместо анализирующей камеры. Хотя фиг. 10 показывает прохождение поляризованных световых лучей через среду в камеру, световые лучи могут в альтернативных конфигурациях достигать камеры посредством отражения от среды.

[0057] Каждый кадр изображения, получаемый анализирующей камерой 102, может включать в себя множество составляющих изображений, захваченных одновременно или в быстрой последовательности. Анализирующая камера может разрешать, в соответствующих массивах пикселов составляющих изображений, локализованную интенсивность в разных плоскостях поляризации. Для этой цели, анализирующая камера может включать в себя переключаемое или настраиваемое средство управления поляризацией, например, в форме жидкокристаллической фазовой пластинки или ячейки Поккельса. В одном конкретном примере, четыре изображения каждой целевой части подложки 12 получают последовательно анализирующей камерой, в то время как поляризованный оптический зонд 100 поворачивают через четыре разных угла поляризации. Этот процесс похож на измерение базисных векторов многомерного вектора, причем здесь «вектор» захватывает двулучепреломляющие свойства вокселов отображаемой целевой части. В некоторых примерах также получают изображение фона, которое захватывает распределение независимого от образца шума поляризации в составляющих изображениях.

[0058] В примерах, в которых данные должны быть считаны с множества слоев подложки 12, считывающая головка 90 может включать в себя настраиваемую фокальную систему 104 сбора. Эта настраиваемая фокальная система сбора может собирать световые лучи, дифрагируемые из выбранного глубинного слоя оптического носителя данных и отражать другие световые лучи. В других реализациях может быть использовано безлинзовое отображение на основе интерферометрии. В других реализациях, расстояние между считывающей головкой и подложкой может изменяться, с тем чтобы выбрать глубинный слой подложки, отображаемый анализирующей камерой или другим детектором.

[0059] На фиг. 10, декодер 94 данных выполнен с возможностью принимать составляющие изображения от анализирующей камеры 102 и обеспечивать обработку изображений, необходимую для извлечения данных, хранимых в подложке 12. Такие данные могут быть декодированы согласно способу машинного обучения и/или каноническому способу, в котором наблюдаемое физическое свойство связано через одну или несколько промежуточных величин с данными, считываемыми с подложки.

[0060] Приведенное выше описание и чертежи не следует рассматривать в ограничивающем смысле, поскольку также предполагаются многочисленные изменения, расширения, и исключения. Например, в то время как фиг. 5 показывает сценарий записи данных, в котором азимутальный угол изменяется, но амплитуда импульсной последовательности сохраняется постоянной на протяжении последовательности вокселов, этот аспект не является обязательным. В других примерах, амплитуда импульсной последовательности может модулироваться выше пороговой амплитуды, например, минимальной амплитуды для обеспечения эффекта подготовки вокселов, раскрытого здесь. Этот подход может допускать схему кодирования, в которой волновые пластинки, представляющие одинаковый азимутальный угол, отличаются относительной силой волновых пластинок для удлинения доступной последовательности битов для каждого записываемого символа.

[0061] Хотя описание, приведенное выше, указывает на то, что фокальное геометрическое место 34 когерентной оптической импульсной последовательности может перемещаться через подложку 12 с постоянной относительной скоростью, в других примерах механизмом, управляющим движением записывающей головки, записывающего луча, и/или подложки, можно управлять таким образом, чтобы относительная скорость изменялась в процессе записи. Например, геометрическое место может останавливаться поверх конкретных объемов подложки для облегчения записи в них данных.

[0062] Описание, приведенное выше, указывает на то, что для создания фиксированного множества азимутальных углов в пространстве символов когерентная оптическая импульсная последовательность может модулироваться соответствующим фиксированным множеством состояний поляризации. В некоторых примерах, однако, динамическое выравнивание и предварительное искажение могут быть применены к создаваемым состояниям поляризации, чтобы на практике использовался непрерывный диапазон состояний поляризации. Этот подход может обеспечивать оптимальный переход двулучепреломления от одного воксела к другому в случаях, когда вокселы записываются с очень высокой плотностью.

[0063] Дополнительно, в то время как фиг. 8 и 9 показывают параллельную запись данных с использованием технологии LCSLM, также предполагаются многочисленные другие подходы параллельной записи. Они включают в себя, например, пространственную модуляцию света посредством цифровых массивов микрозеркал и других структур MEMS-массивов, фиксированных фазовых пластинок, и светоделителей.

[0064] В некоторых вариантах осуществления, способы и процессы, описанные здесь, могут быть связаны с компьютерной системой одного или нескольких вычислительных устройств. В частности, такие способы и процессы могут быть реализованы в виде компьютерной прикладной программы или услуги, интерфейса прикладного программирования (application-programming interface - API), библиотеки, и/или другого компьютерного программного продукта.

[0065] Фиг. 11 схематично показывает неограничивающий вариант осуществления компьютерной системы 106, которая может обеспечивать один или несколько способов и процессов, описанных выше. Компьютерная система 106 показана в упрощенной форме. Компьютерная система 106 может иметь форму одного или нескольких настольных или серверных компьютеров и/или специальных электронных контроллеров. Кодер 18, контроллеры 22 и 92, и декодер 94 являются примерами компьютерной системы 106.

[0066] Компьютерная система 106 включает в себя логический процессор 108, энергозависимую память 112, и энергонезависимое запоминающее устройство 110. Компьютерная система 106 может, но не обязательно, включать в себя подсистему 114 отображения, подсистему 116 ввода, подсистему 118 связи, и/или другие компоненты, не показанные на фиг. 10.

[0067] Логический процессор 108 включает в себя одно или несколько физических устройств, выполненных с возможностью выполнять команды. Например, логический процессор может быть выполнен с возможностью выполнять команды, которые являются частью одного или нескольких приложений, программ, подпрограмм, библиотек, объектов, компонентов, структур данных, или других логических конструкций. Такие команды могут быть реализованы для выполнения задачи, реализации типа данных, преобразования состояния одного или нескольких компонентов, достижения технического эффекта, или же получения требуемого результата.

[0068] Логический процессор может включать в себя один или несколько физических процессоров (аппаратных средств), выполненных с возможностью выполнять программные команды. Дополнительно или альтернативно, логический процессор может включать в себя одну или несколько аппаратных логических схем или аппаратно-программных устройств, выполненных с возможностью выполнять аппаратно-реализованные логические или аппаратно-программные команды. Процессоры логического процессора 108 могут быть одноядерными или многоядерными, и команды, выполняемые на нем, могут быть выполнены с возможностью последовательной, параллельной, и/или распределенной обработки. Отдельные компоненты логического процессора могут быть, но не обязательно, распределены среди двух или более отдельных устройств, которые могут быть расположены удаленно и/или выполнены с возможностью координируемой обработки. Аспекты логического процессора могут быть виртуализированы и выполнены удаленно-доступными, сетевыми вычислительными устройствами в конфигурации облачных вычислений. В таком случае понятно, что эти виртуализированные аспекты выполняются на разных физических логических процессорах различных разных машин.

[0069] Энергонезависимое запоминающее устройство 110 включает в себя одно или несколько физических устройств, выполненных с возможностью хранить команды, выполняемые логическими процессорами для реализации способов и процессов, описанных здесь. Когда такие способы и процессы реализуются, состояние энергонезависимого запоминающего устройства 110 может быть преобразовано, например, для хранения разных данных.

[0070] Энергонезависимое запоминающее устройство 110 может включать в себя физические устройства, которые являются съемными и/или встроенными. Энергонезависимое запоминающее устройство 110 может включать в себя оптическую память (например, CD, DVD, HD-DVD, Blu-Ray-диск, и т.д.), полупроводниковую память (например, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH-память, и т.д.), и/или магнитную память (например, накопитель на жестких дисках, накопитель на гибких дисках, накопитель на ленте, MRAM, и т.д.), или другую технологию массовых запоминающих устройств. Энергонезависимое запоминающее устройство 110 может включать в себя энергонезависимые, динамические, статические, считывающие/записывающие, только считывающие, последовательно доступные, адресуемые по местоположению, адресуемые по файлам, и/или адресуемые по контенту устройства. Следует понимать, что энергонезависимое запоминающее устройство 110 выполнено с возможностью хранить команды даже при прерывании электропитания энергонезависимого запоминающего устройства 110.

[0071] Энергозависимая память 112 может включать в себя физические устройства, которые включают в себя память с произвольным доступом. Энергозависимая память 112 обычно используется логическим процессором 108 для временного хранения информации во время обработки программных команд. Следует понимать, что энергозависимая память 112 обычно не продолжает хранить команды при прерывании электропитания энергозависимой памяти 112.

[0072] Аспекты логического процессора 108, энергозависимой памяти 112, и энергонезависимого запоминающего устройства 110 могут быть объединены вместе в одном или нескольких аппаратных логических компонентах. Такие аппаратные логические компоненты могут включать в себя, например, матрицы программируемых логических вентилей (field-programmable gate array - FPGA), специализированные интегральные схемы (program- and application-specific integrated circuit - PASIC/ASIC), специализированные стандартные продукты (program- and application-specific standard product - PSSP/ASSP), систему на кристалле (system-on-a-chip - SOC), и сложные программируемые логические устройства (complex programmable logic device - CPLD).

[0073] Если подсистема 114 отображения включена в состав, то она может быть использована для представления визуального изображения данных, хранимых энергонезависимым запоминающим устройством 110. Визуальное изображение может иметь форму графического пользовательского интерфейса (graphical user interface - GUI). Когда описанные здесь способы и процессы изменяют данные, хранимые энергонезависимым запоминающим устройством, и, таким образом, преобразуют состояние энергонезависимого запоминающего устройства, состояние подсистемы 114 отображения может также преобразовываться для визуального представления изменений в соответствующих данных. Подсистема 114 отображения может включать в себя одно или несколько устройств отображения, использующих по существу технологии любых типов. Такие устройства отображения могут быть объединены с логическим процессором 108, энергозависимой памятью 112, и/или энергонезависимым запоминающим устройством 110 в совместно используемом корпусе, или такие устройства отображения могут быть периферическими устройствами отображения.

[0074] Если подсистема 116 ввода включена в состав, то она может содержать или взаимодействовать с одним или несколькими пользовательскими устройствами ввода, такими как клавиатура, компьютерная мышь, сенсорный экран, и т.д. Если подсистема 118 связи включена в состав, то она может быть выполнена с возможностью коммуникационно связывать различные вычислительные устройства, описанные здесь, друг с другом и с другими устройствами. Подсистема 118 связи может включать в себя проводные и/или беспроводные устройства связи, совместимые с одним или несколькими разными протоколами связи. В качестве неограничивающих примеров, подсистема связи может быть выполнена с возможностью связываться через беспроводную телефонную сеть или проводную или беспроводную локальную или глобальную сеть, такую как HDMI, посредством Wi-Fi-соединения. В некоторых вариантах осуществления, подсистема связи может позволять компьютерной системе 106 отправлять сообщения другим устройствам и/или принимать сообщения от них через сеть, такую как Интернет.

[0075] В заключение, один аспект этого раскрытия направлен на способ записи данных в твердой подложке. Этот способ содержит этапы, на которых модулируют угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности; и, в то время как модулируют угол поляризации, фокусируют когерентную оптическую импульсную последовательность на геометрическое место, перемещающееся через твердую подложку с относительной скоростью, причем относительная скорость, ширина геометрического места в направлении относительной скорости, и скорость модуляции угла поляризации таковы, что подложка принимает, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации, и причем эти два или более импульсов записывают, в разных частях подложки в пределах ширины геометрического места, два или более разных символов.

[0076] В некоторых реализациях, эти два или более импульсов принимаются в пределах первого объема строки конгруэнтных объемов твердой подложки; здесь, способ дополнительно содержит этап, на котором сохраняют амплитуду когерентной оптической импульсной последовательности и продолжают модулировать угол поляризации, когда геометрическое место перемещается от первого объема ко второму объему строки. В некоторых реализациях, прием двух или более импульсов образует два или более вокселов в пределах ширины геометрического места, и каждый из двух или более вокселов обеспечивает отличное двулучепреломление зондирующего света. В некоторых реализациях, два или более импульсов включают в себя один или несколько ранних импульсов и один или несколько поздних импульсов, принятых позже любого из одного или нескольких ранних импульсов, и прием одного или нескольких поздних импульсов устанавливает двулучепреломление по меньшей мере одного из вокселов. В некоторых реализациях, азимутальный угол двулучепреломления, установленный посредством приема одного или нескольких поздних импульсов, определяется углом поляризации одного или нескольких поздних импульсов. В некоторых реализациях, прием одного или нескольких ранних импульсов увеличивает величину фазового сдвига двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов для азимутального угла, установленного посредством приема одного или нескольких поздних импульсов. В некоторых реализациях, угол поляризации одного или нескольких ранних импульсов изменяется таким образом, что величина фазового сдвига за пределами двух или более вокселов, но в пределах ширины геометрического места, остается ниже порога кодирования символа. В некоторых реализациях, модуляция угла поляризации включает в себя синхронный поворот плоскости колебаний вектора напряженности электрического поля когерентной оптической импульсной последовательности на ряд предварительно выбранных углов. В некоторых реализациях, когерентная оптическая импульсная последовательность включает в себя последовательность оптических импульсов, каждый из которых имеет длительность 10 пикосекунд или менее.

[0077] Другой аспект этого раскрытия направлен на твердую подложку, содержащую: по меньшей мере одну последовательность соседних воксельных объемов, зондируемых посредством поляризационного отображения, причем упомянутая по меньшей мере одна последовательность включает в себя смежные первые и вторые двулучепреломляющие воксельные объемы, причем двулучепреломление первого воксельного объема кодирует первый записанный символ, и двулучепреломление второго воксельного объема кодирует второй записанный символ.

[0078] В некоторых реализациях, первый записанный символ отличается от второго записанного символа. В некоторых реализациях, двулучепреломление первого воксельного объема отличается по азимутальному углу от двулучепреломления второго воксельного объема. В некоторых реализациях, подложка содержит кварцевое стекло.

[0079] Другой аспект этого раскрытия направлен на систему записи данных, содержащую: систему модуляции, выполненную с возможностью модулировать угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, фокусируемой на геометрическое место; твердую подложку, выполненную с возможностью принимать когерентную оптическую импульсную последовательность в геометрическом месте; исполнительный механизм, выполненный с возможностью изменять относительное положение геометрического места в твердой подложке с относительной скоростью, в то время как угол поляризации модулируется; и кодер. Кодер выполнен с возможностью управлять относительной скоростью и скоростью модуляции угла поляризации таким образом, чтобы подложка принимала в пределах ширины геометрического места два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации и кодирующих два или более разных символов.

[0080] В некоторых реализациях, два или более импульсов принимаются в пределах первого объема из последовательности следующих друг за другом конгруэнтных объемов твердой подложки, и кодер выполнен с возможностью сохранять амплитуду оптической импульсной последовательности, когда геометрическое место перемещается от первого объема ко второму объему этой последовательности. В некоторых реализациях, прием двух или более импульсов образует два или более вокселов в пределах ширины геометрического места, и каждый из двух или более вокселов обеспечивает отличное двулучепреломление зондирующего света. В некоторых реализациях, два или более импульсов включают в себя один или несколько ранних импульсов и один или несколько поздних импульсов, принимаемых позже одного или нескольких ранних импульсов, прием одного или нескольких поздних импульсов устанавливает азимутальный угол двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов, и азимутальный угол, установленный посредством приема одного или нескольких поздних импульсов, определяется углом поляризации одного или нескольких поздних импульсов. В некоторых реализациях, прием одного или нескольких ранних импульсов увеличивает величину фазового сдвига двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов для азимутального угла, установленного посредством приема одного или нескольких поздних импульсов. В некоторых реализациях, система записи данных дополнительно содержит лазер, выполненный с возможностью излучать когерентную оптическую импульсную последовательность, и система модуляции включает в себя один или несколько из модулятора поляризации и пространственного модулятора света. В некоторых реализациях, исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещать твердую подложку относительно геометрического места.

[0081] Следует понимать, что конфигурации и/или подходы, описанные здесь, являются иллюстративными по своей природе, и что эти конкретные примеры не следует рассматривать в ограничивающем смысле, поскольку возможны многочисленные изменения. Конкретные алгоритмы и способы, описанные здесь, могут представлять одну или несколько из любого числа стратегий обработки. По существу, различные показанные и/или описанные действия могут быть выполнены в показанной и/или описанной последовательности, в других последовательностях, параллельно, или они могут быть исключены. Подобным образом, порядок описанных выше процессов может быть изменен.

[0082] Объект изобретения настоящего раскрытия включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных процессов, систем и конфигураций, и другие признаки, функции, действия, и/или свойства, раскрытые здесь, а также любые и все их эквиваленты.

Изобретение относится к способам записи данных в твердой подложке. Способ содержит этапы, на которых модулируют угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, и, в то время как модулируют угол поляризации, фокусируют когерентную оптическую импульсную последовательность на геометрическое место, относящееся к области пространства, в которую когерентная оптическая импульсная последовательность фокусируется с энергией, достаточной для модификации двулучепреломления подложки, перемещающееся через твердую подложку с относительной скоростью. Относительная скорость, ширина геометрического места в направлении относительной скорости, и скорость модуляции угла поляризации таковы, что подложка принимает, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации. Указанные два или более импульсов записывают в разных частях подложки в пределах ширины геометрического места два или более разных символов. Технический результат – повышение плотности записи и производительности хранения данных. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ записи данных в твердой подложке, причем способ содержит этапы, на которых:

модулируют угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности; и,

в то время как модулируют угол поляризации, фокусируют когерентную оптическую импульсную последовательность на геометрическое место, относящееся к области пространства, в которую когерентная оптическая импульсная последовательность фокусируется с энергией, достаточной для модификации двулучепреломления подложки, перемещающееся через твердую подложку с относительной скоростью,

причем относительная скорость, ширина геометрического места в направлении относительной скорости, и скорость модуляции угла поляризации таковы, что подложка принимает, в пределах ширины геометрического места, два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации, и

причем эти два или более импульсов записывают, в разных частях подложки в пределах ширины геометрического места, два или более разных символов.

2. Способ по п. 1, в котором два или более импульсов принимают в пределах первого объема строки конгруэнтных объемов твердой подложки; и причем способ дополнительно содержит этап, на котором сохраняют амплитуду когерентной оптической импульсной последовательности и продолжают модулировать угол поляризации, когда геометрическое место перемещается от первого объема ко второму объему строки.

3. Способ по п. 1, в котором прием двух или более импульсов образует два или более вокселов в пределах ширины геометрического места, и в котором каждый из двух или более вокселов обеспечивает отличное двулучепреломление зондирующего света.

4. Способ по п. 3, в котором два или более импульсов включают в себя один или несколько ранних импульсов и один или несколько поздних импульсов, принимаемых позже любого из одного или нескольких ранних импульсов, и в котором прием одного или нескольких поздних импульсов устанавливает двулучепреломление по меньшей мере одного из вокселов.

5. Способ по п. 4, в котором азимутальный угол двулучепреломления, установленный посредством приема одного или нескольких поздних импульсов, определяется углом поляризации одного или нескольких поздних импульсов.

6. Способ по п. 4, в котором прием одного или нескольких ранних импульсов увеличивает величину фазового сдвига двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов для азимутального угла, установленного посредством приема одного или нескольких поздних импульсов.

7. Способ по п. 4, в котором угол поляризации одного или нескольких ранних импульсов изменяется таким образом, что величина фазового сдвига за пределами двух или более вокселов, но в пределах ширины геометрического места, остается ниже порога кодирования символа.

8. Способ по п. 1, в котором этап, на котором модулируют угол поляризации, включает в себя этап, на котором синхронно поворачивают плоскость колебаний вектора напряженности электрического поля когерентной оптической импульсной последовательности на ряд предварительно выбранных углов.

9. Способ по п. 1, в котором когерентная оптическая импульсная последовательность включает в себя последовательность оптических импульсов, каждый из которых имеет длительность 10 пикосекунд или менее.

10. Система записи данных, содержащая:

систему модуляции, выполненную с возможностью модулировать угол поляризации когерентной оптической импульсной последовательности, фокусируемой на геометрическое место, относящееся к области пространства, в которую когерентная оптическая импульсная последовательность фокусируется с энергией, достаточной для модификации двулучепреломления подложки;

твердую подложку, выполненную с возможностью принимать когерентную оптическую импульсную последовательность в геометрическом месте;

исполнительный механизм, выполненный с возможностью изменять относительное положение геометрического места в твердой подложке с относительной скоростью, в то время как угол поляризации модулируется; и

кодер, выполненный с возможностью управлять относительной скоростью и скоростью модуляции угла поляризации таким образом, чтобы подложка принимала в пределах ширины геометрического места два или более импульсов оптической импульсной последовательности, отличающихся по углу поляризации и кодирующих два или более разных символов.

11. Система записи данных по п. 10, в которой два или более импульсов принимаются в пределах первого объема из последовательности следующих друг за другом конгруэнтных объемов твердой подложки, и в которой кодер выполнен с возможностью сохранять амплитуду когерентной оптической импульсной последовательности, когда геометрическое место перемещается от первого объема ко второму объему этой последовательности.

12. Система записи данных по п. 10, в которой прием двух или более импульсов образует два или более вокселов в пределах ширины геометрического места, и в которой каждый из двух или более вокселов обеспечивает отличное двулучепреломление зондирующего света.

13. Система записи данных по п. 12, в которой два или более импульсов включают в себя один или несколько ранних импульсов и один или несколько поздних импульсов, принимаемых позже одного или нескольких ранних импульсов, в которой прием одного или нескольких поздних импульсов устанавливает азимутальный угол двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов, и в которой азимутальный угол, установленный посредством приема одного или нескольких поздних импульсов, определяется углом поляризации одного или нескольких поздних импульсов.

14. Система записи данных по п. 13, в которой прием одного или нескольких ранних импульсов увеличивает величину фазового сдвига двулучепреломления по меньшей мере одного из вокселов для азимутального угла, установленного посредством приема одного или нескольких поздних импульсов.

15. Система записи данных по п. 10, дополнительно содержащая лазер, выполненный с возможностью излучать когерентную оптическую импульсную последовательность, причем система модуляции включает в себя один или несколько из модулятора поляризации и пространственного модулятора света.