ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Трехмерные дисплеи (М. Леман) из "Оптическая голография Том1,2 " Сравнение различных гипов памяти по времени поиска и стоимосги на бит хранимой информации. [c.415] Потребности в памяти с высокой емкостью можрго разделить на несколько категорий в зависимости от требуемых характеристик поиска. Возможно, наиболее мягкие требования предъявляются к категории архивной памяти, или к системе поиска документов. В этой категории большой объем информации должен храниться в центральной памяти, а поиск носит эгтизодический характер. В качестве примеров можно привести библиотеки, архивы страховых, медицинских, сейсмологических, криминалистических данных, патентных документов, акционерных сведений, стандартных программ ЭВМ, оборонной и почтовой информации. Множество государственных и частных организаций постоянно пользуются библиотеками магнитных записей, содержащих свыше 200 ООО катушек магнитных пленок. Такой способ хранения информации обходится недешево, а поиск информации является слишком долгим. Эта категория хранения требует главным образом памяти только со считыванием (без записи в процессе эксплуатации). [c.416] Другая категория систем хранения, аналогичная первой, включает такое хранение информации, при котором она время от времени может изменяться. Это требует памяти с преимущественным считыванием. В памяти такого рода данные добавляются или изменяются по типу ЭВМ, но происходит это весьма редко. Примерами информации, которую необходимо хранить в таких системах памяти, являются кредитная информация, списки личного состава, информация о ценах, номера телефонов, акционерные сведения, большие инвентаризационные описи, данные о погоде для долгосрочных прогнозов и большие информационные массивы. [c.416] Основные конструктивные решения для создания голографической памяти в общих чертах были разработаны к 1970 г. (см., например, [3, 24, 27, 28, 31, 33]). Именно эти основы мы и обсудим в данном разделе. В разд. 10.1.4 мы подробно рассмотрим количественные аспекты технического воплощения этих конструктивных решений. Обширные обзоры по устройствам голографической памяти выполнили Хилл [16], Хаекол и Чен [13], а также Вандер Люгт 140]. [c.417] В случае пропускающих голограмм с синусоидальной модуляцией дифракционная эффективность в первом порядке при падении входного пучка под первым углом Брэгга обозначается буквой т). [c.419] Таким образом, толстые фазовые голограммы характеризуются наибольшей потенциальной емкостью хранения информации. [c.420] Оптические голографические системы памяти можно классифицировать по толщине среды для записи голограммы, используемой в процессах хранения и восстановления. В двумерной системе хранения используются тонкие (поверхностные) голограммы, тогда как в трехмерной — толстые (объемные). [c.420] На рис. 5 показано, как работает сложная двумерная голографическая система хранения информации, приведенная на рис. 4. На рис. 5, а иллюстрируется процесс записи для регистрации страницы данных, и.меющей координаты ху в среде для записи голограммы. В материале для записи голограмм регистрируется распределение амплитуд объектного пучка, которое представляет собой фурье-образ (приближенно) страницы данных из составителя страниц. Это амплитудное распределение интерферирует с опорным пучком в плоскости записи. Оптические элементы системы заставляют объектный и опорный пучки пересекаться (посредством дефлекторов пучка) в любой выбранной плоскости памяти ху, принадлежащей среде для хранения информации. Таким образом объектный и опорный пучки автоматически следят друг за другом. Процесс считывания при восстановлении страницы данных показан на рис. 5, б. При этом считываемая страница находится в той же плоскости с координатами ху, что и страница, записанная на рис. 5, а. Но теперь присутствует лишь опорный пучок. Ол проходит через сРеду для записи голограммы так, как это показано на рис. 5, б. Но на решетке голограммы часть опорного пучка дифрагирует, образуя комплексный волновой фронт, копирующий амплитуду, фазу и направление распространения волнового фронта исходного объектного пучка, используемого при записи. Падающее на нее распределение световых пятен (цифровые данные) считывается матрицей фото детекторов. [c.424] Одной и ТОЙ же плоскости с координатами ху внутри толстой среды для записи, причем для различных голограмм опорный пучок имеет разные направления. Эти голограммы обнаруживают очень сильную угловую селективность, обусловленную их объемной природой [22] таким образом, для считывания голограммы необходимо, чтобы опорный пучок падал на нее внутри узкого углового коридора относительно угла Брэгга для данной голограммы. Освещение вне этого углового коридора вызывает быстрое падение интенсивности в восстановленном изображении. Кроме того, чем толще голограмма, тем уже становится угловой коридор, в котором возможно восстановление (см. п. 10.1.4.6). Суперпозиция многих голограмм в одном месте влечет за собой дополнительную проблему записи новых голограмм таким образом, чтобы последние не оказывали влияния на записанные ранее. Например, если в качестве трехмерной среды для записи голограммы использовать электроопти-ческий кристалл ниобата лития, то данную проблему можно решить с помощью внешнего электрического поля [2]. При этом значительно возрастает чувствительность при записи, тогда как чувствительность при стирании остается неизменной и составляет меньшую величину. Таким образом, когда записывается новая голограмма, другие голограммы, расположенные в том же месте, стираются лишь незначительно. Кроме того, осуществлялось хранение множества голограмм на ниобате лития с помощью метода градиента температуры [32]. При этом благодаря возникающей асимметрии свойств удалось получить селекцию по записи и стиранию, требуемую для хранения наложенной голограммы. Данный метод позволил записать на ниобате лития, легированном 0,01% железа, 500 голограмм, каждую с дифракционной эффективностью более чем 2,5%. Проблема селективного стирания отдельной голограммы среди множества наложенных голограмм была решена путем записи добавочной голограммы, в которой показатель преломления изменяется таким образом, что нейтрализует голограмму-оригинал [17]. [c.428] В голографической системе памяти для обеспечения интенсивного коллимированного когерентного света требуется лазер. Он должен быть импульсным (возможно, с синхронизацией мод) или управляться внешним затвором с частотой порядка 10 импульсов в секунду, причем каждый импульс используется с целью записи или считывания. Кроме того, в зависимости от среды для записи голограммы и от того, какие применяются процессы записи и считывания, лазер должен обеспечивать среднюю оптическую мощность в одномодовом режиме около 1 Вт. Большинство материалов для записи голограмм и фотодетекторов наиболее чувствительны в сине-зеленой области спектра. Поэтому в качестве источника света предпочтительно использовать аргоновый лазер, поскольку он дает интенсивные синюю (А=0,488 мкм) и зеленую (Я=0,5145 мкм) линии излучения. Он также удовлетворяет необходимым требованиям к стабильности частоты и амплитуды, длине когерентности и надежности. Недостатками аргонового газового лазера являются его высокая стоимость (около 15 ООО долл.) и низкий КПД преобразования электрической мощности в оптическую (порядка 0,1%). Из твердотельных лазеров для систем голографической памяти наиболее приемлемым является Nd YAG-лазер с удвоением частоты (Я=0,530 мкм). В импульсном режиме работы такой лазер может обеспечить очень высокую пиковую мощность (до 10 Вт). [c.429] Относительно короткие длины волн желательны также и потому, что плотность хранения информации пропорциональна или (см. п. 10.1.4.1). Однако в фиолетовом и ультрафиолетовом диапазонах возникает фоновый шум, ухудшающий восстановленные изображения это связано с неизбежным хаотическим (рэлеевским) рассеянием, интенсивность которого пропорциональна 1 . [c.429] Более подробная информация о лазерах дается в 8.1 и 8.2, а о материалах для голографии — в 8.3. [c.429] В системе оптической памяти для точного направления лазерных пучков при записи, считывании и стирании применяют целый набор дефлекторов, которые должны быстро и безошибочно управлять положением светового пучка. [c.429] Движение акустической решетки приводит к доплеровскому сдвигу частоты дифрагированного оптического пучка. Поэтому акустооптические дефлекторы следует использовать до светоделителя, расщепляющего пучок на опорный и объектный. При этом необходимо, чтобы оба пучка имели одинаковую длину волны и давали стабильные интерференционные полосы. Наличие допле-ровского сдвига частоты хотя бы у одного из пучков (объектного или опорного) приводит к ухудшению интерференционной картины в точках пересечения этих пучков. [c.432] Существует два типа электрооптических дефлекторов аналоговые и цифровые. В аналоговом дефлекторе к электрооптической призме прикладывается электрическое поле, вызывающее изменение показателя преломления, что влечет за собой изменение угла прохождения лазерного пучка через призму таким образом, данное устройство представляет собой угловой дефлектор пучка света. Однако практически электрооптические коэффициенты известных материалов слишком малы, чтобы давать большие углы отклонения при приемлемых значениях электрического поля. Поэтому с целью увеличения угла отклонения, а следовательно, и числа разрешимых точек применяют последовательные каскады призм. [c.432] Ввод информации в оптическую голографическую память осуществляется составителем страниц, или составителем блока данных, который преобразует цифровые электрические сигналы непосредственно в двумерную оптическую матрицу двоичных знаков. В двулучевой голографической схеме составитель страниц помещается на пути объектного пучка. При восстановлении информации голограмма будет давать изображение в плоскости матрицы фотодетекторов, которая будет копировать образуемую составителем страниц матрицу, состоящую из единиц и нулей (светлые и темные точки). [c.433] Среды для записи (регистрации) голограмм детально рассмотрены в 8.3. Однако, поскольку материал для записи имеет решающее значение для голографической памяти, мы здесь еще раз рассмотрим его характеристики, необходимые для конкретных применений. [c.435] Матрица фотодетекторов необходима для преобразования восстановленной с голограммы информации в электрический сигнал. Эта фоточувствительная матрица считывания должна включать в себя один чувствительный фотодиод или фототранзистор и один или два переключающих (адресующих) прибора на каждый бит информации восстановленной страницы (см., например, [4]). Каждый чувствительный элемент матрицы должен играть роль порогового детектора, указывающего на наличие или отсутствие света (двоичные 1 или 0). Одна и та же матрица фотодетекторов должна считывать все записанные голограммы. [c.436] В идеальном случае фотодетекторы должны обладать высокой обнаружительной способностью, чтобы отличать О от 1 в присутствии шумов. В п. 10.1.4.3 обсуждается вопрос о необходимой обнаружительной способности для получения заданного отношения сигнал/шум. [c.436] Вернуться к основной статье