4.2 光學實驗
4.2.3 記錄單一頁面
，其中，λ 為 雷射光波長，f 為透鏡焦距，b 為像素間距。假設 λ0= 473nm，f = 50mm，b = 8.1μm x 8 則可得全像半徑Δ x=0.36mm。以本實驗為例， Fresnel 全像的記錄位置在光軸上往-z 軸方向平移 2mm，成像透鏡的直徑 D 為 35mm，由[11]中得知偏移焦平面記錄的尺寸估 計公式
f x z xdefocus D
2 。 (35)
由式(35)我們以Δ xdefocus=1.06mm 來估計全像片的尺寸。
4.2.3 記錄單一頁面
在儲存多工記錄頁面之前，我們需先記錄單一全像資訊頁面於材料當中，藉由觀察 此頁面的繞射光來評估光學系統不完美所造成的雜訊。在全像儲存實驗之前，我們首先 進行曝光參數實驗。第一個參數是資訊的光學編碼與解碼方式，第二則是訊號光與參考 光的能量比例。我們由下列三次實驗挑選適當的實驗參數。
表 7 中的實驗目的為：找出最佳的編碼/解碼邏輯。由於繞射光的影像對比度不佳，
導致解碼時無論哪一種解碼邏輯都存在誤碼率。在表 7 中以取中心 6x6 的解碼邏輯可以 得到最低的誤碼率與最高的儲存容量，但仍不符合儲存系統的效能要求，需要進一步改 善編碼的邏輯。推測主要造成影像對比度不佳的原因為：代表 1 的訊號位元容易對鄰近 的位元產生干擾，需要將訊號 1 與 0 位元的距離拉遠，以減少干擾，此干擾造成的誤碼 率與多工頁面雜訊無關。
表 7.實驗 1 記錄單一全像
輸入資訊 二位元電子資 訊
資訊頁面 SLM 光學編碼
(1bit 為 8x8 pixel) 訊號光
SLM -> CCD
繞射光 材料 -> CCD
38
辨識方法 解碼圖案 PDF 誤碼率 儲存容
量
取中心 2x2
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0379 0.872
取中心 4x4
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0198 0.942
取中心 6x6
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0167 0.947
取 8x8
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0429 0.856
表 8 中的實驗將資訊位元的距離拉遠，並找出最佳的編碼/解碼邏輯，我們採用表 8 中的編碼與取中心 4x4 的解碼方式來進行全像資訊的儲存與讀取，可有效降的位元間
灰階值 機
率
灰階值 機
率
灰階值 機
率
灰階值 機
率
39
的干擾，並利用表中的 PDF 來代表光學系統不完美所造成的雜訊分布。
表 8.實驗 2 記錄單一全像
輸入資訊 SLM 資訊頁面編碼
(1bit 為 8x8 pixel)
訊號光
SLM -> CCD
繞射光 材料 -> CCD
辨識方法 解碼圖案 PDF 誤碼率
BER
儲存容量 CN
取中心 2x2
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0125 0.955
取中心 4x4
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0063 0.976
取中心 6x6
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.0085 0.972
灰階值 機
率
灰階值 機
率
灰階值 機
率
40
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
表 9 中的實驗為調變訊號光與參考光的輝度值比例來找出最加的記錄條件，根據實 驗的結果 Is/Ir = 0.013 的輝度值比例得到最高的繞射強度與最低的誤碼率，我們採用此 能量比例作為全像記錄時的條件。Is 與 Ir 之輝度值比例不為 1:1 的原因在於：訊號光為 一道聚焦的光源照射在全像材料上，能量較為集中，相較之下，參考光則為一道平面波，
能量平均分散在照射的面積上，如圖 18 所示，因此，兩道光束輝度值的比例不為 1:1。
由另外一個觀點討論之，在材料干涉記錄區域的截面積上，訊號光與參考光的能量確實 為 1:1（同為 35μW）。
表 9.實驗 3 記錄單一全像，改變輝度值比例
能量比例 Is/Ir
（Ir=4.84mW/c m2）
繞射能量
(nW) PDF 誤碼率
BER
儲存容 量 CN
0.013 14.2 0.0063 0.976
0.016 13.4 0.0301 0.903
0.018 13 0.1079 0.667
灰階值 機
率
灰階值 機
率
灰階值 機
率
41
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0 50 100 150 200 250 300
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09
0.021 12.2 0.0158 0.949
0.023 11 0.1777 0.476
0.026 11 0.0646 0.779
總結上述三個光學實驗結果，所使用的頁面記錄條件為：
1. 編碼採實驗 2 方式，將資訊位元間的距離拉遠 2. 取中心 4x4 像素來解碼辨識位元資訊
3. 輝度值比例：Is/Ir = 0.013
得到單一頁面的各項記錄參數後，我們可以進一步探討單張全像的記錄能量以得到 儲存系統所需使用的能量，以上述的實驗架構而言，訊號光與參考光的光束能量為 35μW，記錄時間為 0.4 秒，計算出每一頁所消耗的能量為 28μJ，其中，每一頁的儲存 位元數為 4,800 位元，則每儲存一位元所消耗的能量為 6nJ。
由單位面積的觀點來計算曝光能量，參考光為平行光，其輝度值為 4.8 mW/cm2， 則兩道光干涉所需的能量為：4.8 mW/cm2 x 0.4s x 2 = 3.84 mJ/cm2。
灰階值 機
率
灰階值 機
率
灰階值 機
率