全息数据存储系统包括发射器系统、全息记录介质和由一个或多个多模光波导形成的输入波导网络。全息记录介质具有多个记录区域，每个记录区域光学耦合到输入波导网络的多个出耦区域中的对应出耦区域，全息数据存储系统被布置为将在任何一个输出耦合区域接收到的输入光束的数据持久写入对应的记录区域。控制器被耦合到以下至少一个：发射器系统以及输入波导网络的至少一个可控引导元件，并控制输入光束的至少一个光学特性或至少一个引导元件，以便将输入光束从入耦区域引导到多个出耦区域中的任何选择的出耦区域。提供了类似的波导网络来承载参考光束和输出光束。