15.3. Голографические запоминающие устройства
Голографические ЗУ могут быть двух типов:
в голографических ЗУ первого последовательного типа производится последовательная запись запоминаемых данных (чисел или изображений) на одну и ту же голограмму;
в голографических ЗУ второго типа информация записывается на голограмму сразу большими массивами.
Голографические зу с последовательной записью
В основе действия голографического устройства с последовательной записью лежит возможность съемки на одну и ту же голограмму большого числа изображений, которые восстанавливаются независимо друг от друга, если при их записи использовались опорные пучки, различающиеся между собой.
Голографическое устройство записи страницы двоичных данных
Б
ольшие
массивы информации
записываются либо в
виде изображения, либо в двоичном коде.
В последнем случае массив представляет
собой матрицу ярких точек, которые
записываются на голограмму. При считывании
информации восстановленное голографическое
изображение
проецируется на матрицу фотоприемников
и выборка
нужного элемента осуществляется путем
коммутации
напряжений, питающих фотоприемники.
При записи информации массивом емкость
ЗУ существенно больше, чем
при последовательной записи, и близка
к пределу, определяемому
разрешением голограммы.
На рис. 15.2, а показана схема голографической записи страницы двоичных данных. Голографическую запись обычно осуществляют в виде голограммы Фурье, которая представляет собой результат интерференции опорного пучка ОП и предметного пучка ПП от Фурье-образа страницы С с записанной двоичной информацией, поэтому в схеме используется линза Л, фокусирующая предметный пучок ПП на поверхность голограммы. Благодаря тому, что информация в голограмме содержится в распределенной форме, она защищена от потерь, связанных с дефектами материала и пылью на поверхности. Голограмма Фурье обладает и еще одним важным достоинством: она дает воспроизводимое изображение даже тогда, когда смещена на некоторое расстояние от оси опорного пучка. Кроме того, Фурье-голограмма получается в сходящемся предметном пучке, поэтому она имеет малые размеры.
На рис. 15.2, б показана схема восстановления страницы с двоичными данными. За линзой формируется восстановленное изображение страницы, которое представляет собой совокупность светлых и темных пятен, соответствующих единицам и нулям данных.
Зу с запоминающей голографической матрицей
Для записи больших объемов информации используются запоминающие голографические матрицы. Они состоят из большого числа голограмм диаметром 2...5 мм каждая. На одной голограмме можно записать до 104 бит информации.
Рассмотрим запись информация на элементах голографической матрицы. Для заполнения каждого элемента надо, чтобы в его плоскости возникла картина интерференции опорного и предметного пучка, несущего полезную информацию.
О
птическая
схема такого запоминающего
устройства показана на рис. 15.3, а.
В этом устройстве для расщепления лазерного луча на опорный и предметный используется вспомогательная голографическая матрица. Луч лазера отклоняется дефлектором 1 (например, электрооптическим) в направлении одной из голограмм вспомогательной матрицы 2. За вспомогательной голограммой возникает расходящаяся световая волна. Эта волна линзой 4 фокусируется на одном из элементов запоминающей голографической матрицы 6. За линзой 4 установлен управляемый транспарант 5, поэтому световая волна, проходящая сквозь него, становится носителем соответствующего пространственного сигнала. Роль опорного в этой схеме играет пучок нулевого порядка, который проходит через вспомогательную матрицу, не отклоняясь. Сфокусированный линзой 3, этот пучок проходит через центр линзы 4, расположенной в задней фокальной плоскости линзы 3, и попадает на соответствующую запоминающую голограмму. На рис. 15.3, а одной и двумя стрелками отмечен ход лучей для случаев, когда исходный лазерный луч отклоняется дефлектором соответственно в положение А и В. Меняя с помощью дефлектора положение лазерного луча и одновременно заменяя управляющий транспарант, заполняют информацией все голограммы запоминающей матрицы.
Схема считывания информации показана на рис. 15.3, б. По соответствующей команде дефлектор 1 направляет луч лазера на одну из голограмм запоминающей матрицы 2. Восстановленное изображение проецируется линзой на матрицу фотоприемников 3, которая преобразует записанный на данной голограмме пространственный оптический сигнал в совокупность электрических сигналов. По следующей команде считывается информация, записанная на другой голограмме.