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公開番号2025093947
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2025026484,2022549326
出願日2025-02-21,2021-02-22
発明の名称ホログラフィック記憶装置
出願人マイクロソフトテクノロジーライセンシング,エルエルシー
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G11B 7/0065 20060101AFI20250617BHJP(情報記憶)
要約【課題】十分な持続時間(ビームの出力に依存する)にわたって領域をパターンに露光するホログラフィックデータ記憶システム及び方法を提供する。
【解決手段】ホログラフィックデータ記憶システムにおいて、書き込み動作を行う方法であって、スケジューラは、複数の不連続書き込み区間にわたって少なくとも1つの書き込み動作をスケジュールし、不連続書き込み区間の各々において、ホログラフィック記録媒体の領域を、参照ビームと、データのセットを運ぶ入力ビームとの間の干渉によって生じる干渉パターンに露光する複数の不連続書き込み区間は、露光領域における持続的な状態変化を生じさせるために十分な長さの総計持続時間を有し、それにより、データのセットは、複数の不連続書き込み区間の最後の書き込み区間の終了までにその領域から復元可能である。
【選択図】図8A
特許請求の範囲【請求項１】
ホログラフィックデータ記憶システムにおいて書き込み動作を行う方法であって、
スケジューラにより、複数の不連続書き込み区間にわたって少なくとも１つの書き込み動作をスケジュールすることであって、前記書き込み動作は、ホログラフィック記録媒体の領域に記憶されるデータのセットに関する、スケジュールすることと、
前記不連続書き込み区間の各々において、前記ホログラフィック記録媒体の前記領域を、参照ビームと、前記データのセットを運ぶ入力ビームとの間の干渉によって生じる干渉パターンに露光することと
を含み、前記複数の不連続書き込み区間は、前記露光領域における持続的な状態変化を生じさせるために十分な長さの総計持続時間を有し、それにより、前記データのセットは、前記複数の不連続書き込み区間の最後の書き込み区間の終了までに前記領域から復元可能である、方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記スケジュールするステップは、前記スケジューラが、前記複数の不連続書き込み区間とインタリーブされた少なくとも１つの区間において、少なくとも１つのさらなる動作をスケジュールすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのさらなる動作は、少なくとも１つの読み取り動作を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つのさらなる動作は、前記複数の不連続書き込み区間とインタリーブされたさらなる複数の不連続書き込み区間にわたってスケジュールされる少なくとも１つのさらなる書き込み動作を含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記スケジューラは、エネルギー推定関数を使用して前記スケジューリングを行い、前記エネルギー推定関数は、前記少なくとも１つの書き込み動作を完了するために必要なエネルギー量を推定するためのものである、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記スケジューラは、前記少なくとも１つの書き込み動作を完了するために必要な前記推定エネルギー量の増加にペナルティを課すコスト関数を実質的に最適化することにより、前記スケジューリングを行う、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コスト関数は、前記少なくとも１つの書き込み動作についての推定レイテンシの増加にもペナルティを課す、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記コスト関数は、
前記少なくとも１つの読み取り動作についての推定レイテンシの増加、及び／又は
前記少なくとも１つのさらなる書き込み動作についての推定レイテンシの増加及び前記少なくとも１つのさらなる書き込み動作を完了するために必要な推定エネルギー量の増加
にもペナルティを課す、請求項３及び／又は４に従属する場合の請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記スケジューラは、前記複数の不連続時間区間のうちの先のものの間又はその後に、前記読み取り動作に応答して、前記複数の不連続時間区間のうちの少なくとも後のものを動的にスケジュールする、請求項３又はそれに従属する請求項４～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ホログラフィックデータ記憶システムであって、
スケジューラを実装するように構成された少なくとも１つのプロセッサであって、前記スケジューラは、複数の不連続書き込み区間にわたって少なくとも１つの書き込み動作をスケジュールするように構成され、前記書き込み動作は、ホログラフィック記録媒体の領域に記憶されるデータのセットに関する、少なくとも１つのプロセッサと、
前記複数の不連続書き込み区間の各々において、参照ビームと、前記データのセットが埋め込まれている入力ビームとを放出するように構成されたエミッタシステムと、
ホログラフィック記録媒体と
を含み、前記複数の不連続書き込み区間の各々において、前記ホログラフィック記録媒体の領域を、前記入力ビームと前記参照ビームとの間の干渉によって生じる干渉パターンに露光し、それにより、前記スケジュールされた書き込み動作を実施するように配置される、ホログラフィックデータ記憶システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
技術分野
[001] 本開示は、概して、ホログラフィック記憶装置に関する。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
背景
[002] ホログラフィック記憶装置は、コンピュータ記憶装置の形態であり、媒体を光パターンに露光することによって感光性ホログラフィック記録媒体に情報が記録される。例えば、媒体の領域（サブボリューム）は、データのセットが埋め込まれている入力ビームと参照ビームとの干渉によって生じる光干渉パターンに露光することができる。ビームは、例えば、単一のレーザ及びビームスプリッタを使用して生成されるレーザビームであり得る。入力ビームにデータのセットを埋め込むため、空間光変調（ＳＬＭ）を使用することができる（例えば、データのセットを符号化した画像を空間変調して入力ビームに埋め込むことができる）。誤解を避けるため、本明細書では、「光」、「光学」及び同様の用語は、可視光に限定されない。ホログラフィック記憶装置は、例えば、電磁スペクトルの非可視部分内の赤外線又は紫外線ビームを使用して実装することができる。
【０００３】
[003] 十分なビーム出力及び露光時間により、光干渉パターンは、サブボリューム内において持続的な状態変化を生じさせる（この時点では、干渉パターンは、本明細書において、サブボリュームに持続的に記録されるか又は書き込まれると言われる）。サブボリュームの状態変化は、その後の時点において、実質的に整合する参照ビームにサブボリュームが露光され次第、整合する参照ビームとサブボリュームとの間の相互作用により、入力ビームに元々埋め込まれたデータのセットを出力ビームから復元できる（これは、本明細書では、記録されたパターンを読み取ることと呼ばれ得る）という意味において、オリジナル入力ビームと本質的に整合する出力ビームが生成されるようなものである。
【０００４】
[004] 個々のビットを離散単位として記憶するのではなく、単一の干渉パターンは、多く（例えば、数百万）のビットを符号化することができる。例えば、データのセットは、入力ビームに埋め込まれたメガピクセル画像であり得る。その上、ホログラフィック記録媒体のある形態の感度を参照ビームの角度の小さい変化に利用することにより、多く（例えば、数百又は数千）のそのようなパターンを同じサブボリュームに記録することが可能である。そのような媒体の場合、所定の角度の参照ビームで干渉パターンが生成されると、記録されたパターンは、それを生成するために元々使用された参照ビームと厳密に整合する参照ビームを使用することによってのみ読み取ることができる。この効果は、異なる参照ビーム角度で同じサブボリュームに複数のパターンを記録する（異なるデータセットを符号化する）ために利用することができる。理論的には、データ記憶容量は、ビームの波長によってのみ制限され、潜在的には赤色光の場合には１立方ミリメートルあたり数百メガバイトであり、紫外線の場合には数十ギガバイトである。実際には、他の制限要因があり得るが、それにもかかわらず、高密度データ記憶の大きい可能性がある。
【発明の概要】
【０００５】
概要
[005] この概要は、選択された概念を簡略化して紹介するために提供され、それらの概念は、以下の詳細な説明でさらに説明される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図するものでも、特許請求される主題の範囲を限定するために使用することを意図するものでもない。また、特許請求される主題は、本明細書で記述される欠点のいずれか又はすべてを解決する実装形態に限定されるものでもない。
【０００６】
[006] 本開示は、エネルギー効率のよい方法でのホログラフィックデータ記憶システムにおける書き込み動作のスケジューリングに関する。本明細書では、書き込み動作は、入力ビームによって運ばれ、入力ビームと参照ビームとの間の干渉によって生じる干渉パターンとしてホログラフィック記録領域に記録される、画像などのデータのセットに関する。復元可能な形式でデータを記憶するため、すなわち後の時間にホログラフィック記録領域から読み取れられ得るようにするために、十分な持続時間（ビームの出力に依存する）にわたって領域をパターンに露光する必要がある。
【０００７】
[007] 意外にも、複数の不連続書き込み区間にわたって書き込み動作を「スタガリングする」ことにより、すなわち不連続書き込み区間を分離する介在時間区間を除いて、不連続書き込み区間の各々において、上述のようにホログラフィック記録媒体を干渉パターンに露光することにより（「パルス状」書き込み）、パターンの記録に必要な総計露光時間は、代わりに単一の連続書き込み区間において領域をパターンに露光した場合（「連続」書き込み）に必要となるであろう総時間より少ないことが発見された。
【０００８】
[008] 本明細書の第１の態様は、ホログラフィックデータ記憶システムにおいて書き込み動作を行う方法を提供する。スケジュールは、複数の不連続書き込み区間にわたって少なくとも１つの書き込み動作をスケジュールし、書き込み動作は、ホログラフィック記録媒体の領域に記憶されるデータのセットに関する。不連続書き込み区間の各々において、ホログラフィック記録媒体の領域は、参照ビームと、データのセットを運ぶ入力ビームとの間の干渉によって生じる干渉パターンに露光される。複数の不連続書き込み区間は、露光領域における持続的な状態変化を生じさせるために十分な長さの総計持続時間を有し、それにより、データのセットは、複数の不連続書き込み区間の最後の書き込み区間の終了までにその領域から復元可能である。
【０００９】
図の簡単な説明
[009] 本開示のよりよい理解のため及び本開示の実施形態がどのように実施され得るかを示すため、単なる例として以下の図を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
[010]ホログラフィック記録媒体の概略斜視図を示す。
[010]ホログラフィック記録媒体の概略斜視図を示す。
[011]媒体にわたる空間多重化を提供するため、ホログラフィック記録媒体の異なるサブボリュームに／異なるサブボリュームからビームを誘導するために使用することができる導波路の組を含むホログラフィック記憶システムの概略斜視図を示す。
[011]書き込み区間中のシステムの平面図を示す。
[011]書き込み区間中のシステムの一方側の側面図を示す。
[011]書き込み区間中のシステムの一方側の側面図を示す。
[011]読み取り区間中の平面図を示す。
[011]読み取り区間中の一方側の側面図を示す。
[011]読み取り区間中の一方側の側面図を示す。
[012]ある構成のアクティブライトパイプの概略側面図を示す。
[012]ある構成のアクティブライトパイプの概略側面図を示す。
[012]ある構成のアクティブライトパイプの概略側面図を示す。
[012]ある構成のアクティブライトパイプの概略側面図を示す。
[012]アクティブライトパイプの平面（断面）図を示す。
[012]アクティブライトパイプの平面（断面）図を示す。
[013]光導波路ネットワーク（その一部）の一方側の側面図を示す。
[013]光導波路ネットワーク（その一部）の一方側の側面図を示す。
[014]ホログラフィック記憶媒体の複数のピースにわたって多重化するために使用される多重導波路ネットワークの例の概略図を示す。
[015]ホログラフィック記憶システムにおいて入力及び参照ビームを提供するための放出システムの例を示す。
[015]光学系が簡略化された放出システムの変形形態を示す。
[016]空間コヒーレント検出を使用して出力ビームの光場を測定し、信号処理を使用して測定光場における導波路歪みを軽減するデータ回収システムの例を示す。
[017]ホログラフィック記憶システム内で行われる機能を示す機能ブロック図を示す。
[018]書き込み動作を段階的に行うためのスケジューリングスキームを概略的に示す。
[019]少なくとも１つの導波路ネットワークを使用して、ホログラフィック記録媒体のスラブにわたって二次元で空間多重化する、代替のホログラフィック記憶システムを示す。
[020]パッシブ誘導要素を用いて空間多重化がどのように達成され得るかを示し、空間多重化は、ビーム特性を変調することによって達成される。
[020]パッシブ誘導要素を用いて空間多重化がどのように達成され得るかを示し、空間多重化は、ビーム特性を変調することによって達成される。
[021]異なる周波数応答を有するパッシブ光フィルタを備えたライトパイプを示す。
[021]異なる周波数応答を有するパッシブ光フィルタを備えたライトパイプを示す。
[022]３つの階層レベルを有する導波路ネットワークの例を示す。
[023]パルス状及び連続書き込みモードにおける書き込み時間に関する回折効率結果のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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