Способ записи и воспроизведения оптической информации

 

Изобретение относится к спектрометрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использовано в вычислительной технике для оперативной обработки оптической информации . Целью изобретения является увеличение объема записьшаемой и воспроизводимой информации, а также увеличение времени ее хранения в накопителе информации. Изобретение позволяет записывать, хранить и воспроизводить оптическую информацию в виде оптических импульсов сложной временной и пространственной формы за счет того, что для оптической записи используется эффект фотонного эха. Воздействие на резонансную среду осуществляют тремя импульсами с неплоскими фронтами и временными контурами сложной .формы. При этом, спустя строго заданные интервалы времени, генерируется серия сигналов эха, воспроизводящих пространственно-временную форму кодирующего сигнала. Причем трехимпульсный режим возбуждения позволяет использовать для целей хранения и преобразования оптической информации аномально длительное время жизни стимулированного эха. Согласно изобретению временные интервалы между импульсами 1 и tj должны удовлетворять неравенствам Tj : т Tj ; Т «Tj .,, где Т.,, Т. и Tj - соответственно : ..- времена продольной, поперечной к чэбратимой релаксации поляризации (Т., . Л Т,). 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.. W со СлЭ О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 G ll С 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ я

ые ь ь

°

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 3956607/24-24 (22) 12,08,85 (46) 07,09.87. Бюл. 9 33 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С. О. Елютин, С. M. Захаров и Э. А. Маныкин (53) 681.327 ° 66(088.8) (56) Патент США В 3638025, кл. 365-119, 1969.

Авторское свидетельство СССР

l1 895836, кл, G 11 С ll/42, 1978. (54) СПОСОБ ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к спектрометрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использовано в вычислительной технике для оперативной обработки оптической информации. Целью изобретения является увеличение объема записываемой и воспроизводимой информации, а также увеличение времени ее хранения в накопителе информации. Изобретение позволяет записывать, хранить и воспроизводить

SU» 1336114 А1 оптическую информацию в виде оптических импульсов сложной временной и пространственной формы за счет того, что для оптической записи используется эффект фотонного эха. Воздействие на резонансную среду осуществляют тремя импульсами с неплоскими фронтами и временными контурами сложной ,формы. При этом, спустя строго заданные интервалы времени, генерируется серия сигналов эха, воспроизводящих пространственно-временную форму кодирующего сигнала. Причем трехимпульсный режим возбуждения позволяет использовать для целей хранения и преобразования оптической информации и 11 аномально длительное время жизни стимулированного эха. Согласно изобретению временные интервалы между имлульовын, н должны удовлетворять

HepaaeHCTBGM где Т,, Т и Т " — соответственно времена продольной, поперечной и ъб- >д р атимой релаксации поляризации (T <»

» Т ) . .1 з.п. ф-лы, 1 ил,, 1 табл.. !

1336114

Изобретение относится к спектро-.. метрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использоваНо в вычислительной технике для оперативной обработки оптической информации.

Цель изобретения — увеличение объема записываемой и воспроизводимой

Информации, а также увеличение вре,мени ее хранения в резонансной среде.

На чертеже показан график для . иллюстрации предлагаемого способа.

Увеличение объема записанной и воспроизводимой информации, увеличение времени ее хранения достигается за счет того, что при импульсном многоволновом воздействии на резонансную среду полей разной интенсивности интерференция чистых и смешанных со.стояний резонансных атомов приводит к генерации целой серии эхооткликов.

При этом, помещая оптическую информацию в форму временной огибающей и пространственную конфигурацию волнового фронта слабых импульсов, можно добиться прямого или зеркального воспроизведения пространственно-временной структуры импульса-кода в форме фотонного эха. При многократном возбуждении возникают импульсы. эха- как от всевозможных пар внешних импульсов, так и специфические: стимулированное и восстановленное эхо.

Причем время осуществления эффекта стимулированного эха ограничено лишь временем Т продольной релаксации,.

1 которое для некоторых типов веществ составляет десятки минут. Следовательно, такое же время может храниться в резонансной среде и оптический код.

Пусть на кристалл подают последовательно три световых импульса, действующие в моменты t,, t u t и обладающие соответственно длительностями а „, о" и с/в.Причем первый из них является импульсом с заданной формой (импульс-код). В общем случае все три импульса представляют собой сферические волны,. сходящегося или расходящегося типа с центром в точках с ф

Радиус:aexторами RО,„, Тогда моменты прихода фронтов световых волн в точку с координатой Й

3 могут быть записаны следующим образом:

ct„(K,.) - y,(R,, Й,„); где „ и с — временные интервалы между импульсами, Мб(а1, К..) = (-1)""(Кч IR>-Ä,.-И..)фазовый пространственный множитель, при этом = О соответствует расходящейся сферической волйе, à c(= 1— сходящейся, k =и /с.

Пасчет показывает, что макроскопический дипольный момент содержит. восемь слагаемых, определяющих коге.рентное спонтанное излучение образца. Три импульса возникают одновременно с внешними. Оставшиеся пять

20 откликов среды представляют собой импульсы фотонного эха. эхо от первого и второго импульсов (12), эхо от первого и третьего (13) и второго и третьего (23) импульеов, стимулиро25 ванное (se) и восстановленное (re) . эхо.

Время формирования когерентных откликов определяются следующими выражениями:

Зо „= -Ey "-27I- ",-,: "„,=t-Q u) -2(t„ c

2() — 4 (.I О ) + "„+ ) 3(1 ) 4 (Q э 03)+" + + + . л „- () +г ) 11

se ве т з

"-(2""2 С )- „- d --4; ш 2i -d -g -d Е Ie г В где фазы определяют пространств венную структуру волнового фронта эха.

Отличительным свойством эффекта. ФЭ является корреляция временной формы импульса-кода и эха. Причем перестановкой во времени сильного и кодирующего сигналов можно осуществить "считывание формы импульса как в прямом, II так и в обратном направлении. Физи ческая причина этого явления заключается в возможности создания усло- . вий, при которых сигнал стимулированного фотонного эха будет линейным по полю любого из трех возбуждающих импульсов света. Именно поэтому как для обычного режима возбуждения эха, так и для восстановленного ФЭ роль кодирующего импульса может играть только первый импульс света. Затуха-. ние откликов с индексами (se) не зависит от интервала между вторым и третьим импульсом. Это связано с тем, 1336114 что под действием поля второго сигнала изменяется время релаксации кван-. товой когерентности (околодиагональ-. ных элементов матрицы плотности).

Второй импульс переводит часть фазовой памяти" среды в диагональные элементы матрицы плотности, т.е. в населенность, которая затухает с характерным временем продольной релаксации.

Пространственные корреляции волновых фронтов возбуждающих импульсов и эха следует из фазовых соотношений для величин, причем считается, что R « R или иначе L « R где

L — - длина образца.

В этом случае универсальное выражение для формы волнового фронта ФЭ любого типа имеет вид

Р „(Р, й) ехр1х )й)(-i х

1 e х IR + n>r>l-(nâl rq)), 20

25 где величина r > связана с параметрами я дающих ол 1и (- ) Rа,м ° Параметр г е -Ф О при R „(м представ.ляет собой радиус кривизны врлнового

Ф

30 фронта ФЭ. Радиус-вектор Re, задаюИ tl щий положение центра волны эха, выражается через величину re по фор)Р

Ф муле Re + rene °

Очевидно, что тип сферической волны ФЭ (сходящаяся или расходящаяся) в общем случае может быть точно установлен толъко при заданном соотношении между радиусами кривизны R волновых фронтов внешних импульсов в месте расположения образца. В этом случае знак величины re определяет тип сферической волны. Однако существуют ситуации, когда тип волны ФЭ однозначно определяется лишь последовательностью волн различной формы независимо от соотношения между R „.

Таким образом стимулированное эхо в данном случае представляет собой расходящуюся сферическую волну с

R>< -nз т,, В то же время комбинация d = (0, 1 11 задает сходящуюся волну стимулированного ФЭ с центром в точке, определяемой радиус-вектоpoM R 5e nse Гse °

В таблице кодирующий импульс имеет форму волнового фронта, отличную от формы фронта для двух других импульсов. Так, для столбца с 1 по 3 сигнал-код имеет сферическую форму волнового фронта, а в столбцах с 4 по

6 — плоскую. Строка с номером 1 задает последовательность действия импульсов с разной пространственной конфигурацией, строка 2 указывает тип сферической волны возбуждения: знак + соответствует. расходящейся сферической волне, знак — соответствует сходящейся волне. Строки с номерами с 3 по 7 соответствуют набору из пяти импульсов фртонного эха.

Здесь символ "О" используется из пяти для обозначения плоской волны, + стоит там, где тип сферической волны не определен по указанным причинам.

1336114

1+

1«

1«

"+1

1336114

8,.0 йг

1 2

Составитель С. Самуцевич

Редактор А. Козориз Техред И.Попович Корректор H. Король

Заказ 4051/50

Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Из таблицы следует возможность использования эффекта ФЭ для обращения волнового фронта светового импульса (импульсы ФЭ (12), (13), .(23) и (se) столбе 1J если ко имеет е ичесу д сф р кий фронт. Импульс ФЭ с индексом (re) восстанавливает фронт кодирующего сигнала с тем же знаком кривизны.

В случае, когда кодирующий импульс представляет собой плоскую волну (стблбцы 4-6) появляется возможность путем подбора собирающих и рассеивающих линз соответствующей оптической 15

1 силы получать сферическую волну эха заданного типа.

Формула изобретения.

1. Способ записи и воспроизведения оптической информации, заключающийся в том, что при записи на резо.— нансную. среду воздействуют последова- 25 тельностью из трех когерентных оптических импульсов, амплитуду первого из которых — импульса-кода модулируют в соответствии с записываемой информацией, причем амплитуда импульса-кода f„ « ti/с(+, а амплитуда других импульсов E2 »3 /dT+, длительность

I импульса-кода /,» Т», длительность других импульсов 2 g > T2 G временной интервал 2 и между когерент2 ными оптическими импульсами T2 с 1, с<

«Т,, Т," «7, (Т2, где Т„и Т", 1,2 соответственно времена продольной поперечной и обратимой релаксации, причем Т >> Т, — постоянная планка, d — приведенный матричный элемент, а при воспроизведении информации после третьего когерентного опти- ческого импульса регистрируют эхосигнал резонансной среды, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уве-. личения объема записываемой и воспроизводимой.информации, а также увеличения времени хранения информации, осуществляют пространственную модуляцию волнового фронта второго когерентного оптического импульса.

2, Способ по и. I, .о т л и ч а - . ю шийся тем, что при заниси осуществляют пространственную модуля-. цию волнового фронта третьего когерентного оптического импульса.