10.2 Элементы оптической памяти оптических и электронных процессоров.
10.2.1. Одним из основных элементов когерентного оптического процессора являются управляемые транспаранты. Электрически управляемые транспаранты работают на основе электрооптического эффекта Поккельса в жидких кристаллах иPLZI– керамике, могут работать как на проходящий, так и на отраженный свет. Один из вариантов имеет 128х128 элементов, обеспечивает контраст 100:1 и скорость записи – 1000 стр/с.(см. рис. 4.5)
Оптически управляемые транспаранты работают на основе эффекта фотопроводимости в сегнетоэлектриках,PLZI-керамике, жидких кристаллах и термопластиках. Эти транспаранты также могут работать как на просвет, так и на отражение. Активная площадь может составлять от 2,5х2,5 см до 10х10 см и от 50 до 2000 линий на мм, контраст от 100:1 до 5000:1. Изменением полярности управляющего напряжения можно получить как позитив, так и негатив.
10.2.2. Регистрирующие материалы подразделяются наобратимые и необратимые.
Обратимые материалы используются для голографических ОЗУ. К ним относятся: магнитооптические пленки, термопластики, фотохромные материалы, ЭО – кристаллы (LiNbO3позволяет наложение нескольких голограмм). Их разрешающая способность достигает 1000 лин./мм, время стирания и записи ниже 0,1 мс, количество циклов записи до 108.
Для реверсивной записи используются также аморфные пленки TeOx(x= 1,11,2). Под действием лазерного луча происходит фототермический переход в результате чего заметно изменяются оптическое пропускание и отражение пленки. Работающие на таком принципе диски позволяют производить многократную перезапись – до 106циклов.
К необратимым материалам, которые используются в ПЗУ, относятся: термопластические с фотопроводимостью, фотоматериалы и металлические пленки с высоким поглощением света для прожига.
На термопластических материалах сначала образуется потенциальный рельеф оптического изображения, затем подается тепловой импульс (600С). Электростатические силы формируют рельеф пластика, а закрепление его происходит при комнатной температуре. Эти материалы обладают высокой фоточувствительностью.
10.2.3. Большое распространение получили оптические дисковые запоминающие устройства. Простейший оптический диск имеет подложку из пластика толщиной 300 мкм с тонкой металлической пленкой с высоким поглощением света, в которой при записи прожигаются метки размером 1-2 мкм, что приводит к амплитудной модуляции отраженного сигнала. При этом энергия лазерного импульса записи 0,75 нДж, плотность записи до 106бит/мм2. Глубина рельефа при записи/8, имеются также концентрические дорожки для синхроимпульсов и контроля скорости вращения глубиной/4 с амплитудой/20 (рис. 10.2, а). Для записи используется лазер с мощностью в импульсе 15-30 мВт с диаметром пятна1 мкм. Запись производится от центра к краям.
Рис. 10.2. Оптический диск.
В режиме считывания используются более дешевые ППЛ с мощностью 1 мВт. И при записи и при считывании основной проблемой является позиционирование. Точность плоскости фокусировки 0,5 мкм, радиального положения луча0,1 мкм. На рис. 10.2, б показан один из вариантов системы позиционирования. Если дорожка в фокусе , сигналыI(r)в ФП 14 примерно одинаковы. При расфокусировке увеличивается сигнал в ФП1 и ФП4 или ФП2 и ФП3. Эти сигналы на входе следящего устройства приводят к осевому перемещению всей лазерной головки при помощи управляющего соленоида. Аналогично регистрируется и радиальное положение лазерной головки или объектива массой 0,6 г относительно дорожки по сравнению сигналов ФП1,2 и ФП3,4. (это координатный фотоприемник).
10.2.4. Основой магнитооптических дисков является пленка магнитного материала, первоначально намагниченная перпендикулярно плоскости диска. При записи на диск действует магнитное поле смещения параллельно плоскости диска. При нагреве слоя импульсом лазера выше температуры Кюри точка на диске перемагничивается и при считывании меняется угол поворота плоскости поляризации отраженного сигнала на 0,5 - 80, что и является сигналом для поляризационно чувствительного фотоприемника.
В качестве материала используется, например, сплав Mn – Cu – Biс температурой Кюри 2000С. Разрешение достигает 103лин/мм, время цикла запись-стирание около 10-8с.
Используются как обычные оптические диски, так и магнитооптические со следующими параметрами: 304,8 мм – 1,45 Гбайт; 203,3 мм – 0,75 Гбайт; 355,6 мм – 4 Гбайт; 133 мм – 0,2 Гбайт. Техника записи и считывания непрерывно совершенствуется, и уже имеются оптические диски меньшего диаметра, например, 89 мм с большим объемом памяти.