Оптическое запоминающее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам оптической памяти, и может быть использовано в оптическом процессоре, в устройствах оптической обработки информации и т.д. Цель изобретения - увеличение информационной емкости и быстродействия оптического запоминающего устройства. Оптическое запоминающее устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, блок 3 сканирования лазерного луча, запоминающую среду 6, приемный блок 7, выполненный в виде матрицы 8 фотодетекторов, и блок контроля 9. Блок 3 выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо и модулятора 5 тока накачки лазера, запоминающая среда и матрица фотодетекторов установлены в области локализации интерференционных полос указанного интерферометра. Блок 3 может содержать второй многолучевой интерферометр Физо, установленный так, чтобы ребра клина обоих интерферометров были перпендикулярны друг другу. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (t I) (s()s 6 11 С 11/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4484309/24-24 (22) 01.08.88 (46) 30.06.90. Бюл. ¹ 24 (75) А.А»Жмудь (53) 681.327.66 (088,8) (56) Фотоника. M., 1978, с. 178 — 221, Вуль В.А. Оптические запоминающие устройства., Л.: Энергия, 1979, с. 152, рис.

5 — 2, - (54) ОПТИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам оптической памяти, и может быть использовано в оптическом процессоре, в устройствах оптической обработки информации и т,д. Цель изобретения — увеличение информационной емкости и быстродействия оптического запоминающего устройства, Оптическое запоминающее устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, блок 3 сканирования лазерного луча, запоминающую среду б, приемный блок 7, выполненный в виде матрицы 8 фотодетекторов, и блок

9 контроля, Блок 3 выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо и модулятора 5 тока накачки лазера, запоминающая среда и матрица фотодетекторов установлены в области локализации интерференционных полос укаэанного интерферометра, Блок 3 может содержать второй многолучевой интерферометр Физо, установленный так, чтобы ребра клина обоих интерферометров были перпендикулярны друг другу, 5 ил.

1575235

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам оптической памяти, и может быть использовано в устройствах оптической обработки информации, оптическом процессоре и т.д.

Цель изобретения — увеличение информационной емкости и быстродействия устройства, На фиг,1 изображена функциональная схема оптического запоминающего устройства с одним многолучевым интерферометром Физо в блоке сканирования лазерного луча; на фиг,2 — диаграммы, поясняющие его работу; на фиг,3 — функциональная схема оптического запоминающего устройства с двумя интерферометрами Физо в блоке сканирования лазерного луча; на фиг.4— диаl роммы, поясняющие его работу; на фиг. 5 — варианты пыполнения многолучевых ин ерферометров Физо в виде матриц резонагорзв Фабри — Перо.

Оптическое запоминающее устройство (фиг.1) содержит одночастотный перестраиваемый по длине волны (частоте) полупроводн.-.v.àâü é инжекционный лазер 1, коллиматор 2, блок 3 сканирования лазерного луча 3, выполненный в виде многолучевога интерферометра Физо и модулятора

5 тока накачки лазера, запоминающую среду б и приемный блок 7, содержащий матрицу 8 фотодекторов и блоком 9 контроля, к которому подключены сигнальные выходы фотоэлементов 10 матрицы 8 (фиг.2).

Блок 3 сканирования лазерного луча содержит в.горой многолучевой интерферометр 11 Физо (фиг.3).

Приемный блок 7 содержит коммутаторы 12 входов (фиг.3), Многолучевые интерферометры 4 и/или

11 Физо блока 3 сканирования лазерного луча выполнены e M ;ðèö 13, состоящих из резонаторов 14 Фабри — Перо (фиг.б), Оптическое запоминающее устройство (ОЗУ) работает следующим образом, Излучение одночастотного перестраиваемого по длине волны полупроводникового инжекционного лазера 1 коллимируется коллиматором 2 и поступает в блок 3 сканирования лазерного луча, в частности на многолучевой интерферометр 4 Физо (фиг,1), на выходе которого образуется система эквидистантных интерференционных полос, положение которых по оси, перпендикулярной ребру клина данного интерферометра и направлению распространения лазерного луча зависит от длины волны лазера, В частности, при изменении модулятором 5 длины волны лазера 1 положение интерференционных полос на выходе интерферо5

55 метра изменится, т.е. происходит пространственное сканирование данных полос по запоминающей среде 6, пропускание которой в различных точках различно в соответствии с записанной информацией, В результате интенсивность света, поступающего в приемный блок 7, будет промодулирована по амплитуде в соответствии с информацией, записанной на запоминающей среде

6. Матрица 8 фотодетекторов преобразует падающий на нее световой сигнал в электрический, который поступает в блок 9 контроля, который передает сигналы с фотоэлементов 10 на выход ОЗУ и управляет работой модулятора 5, Из фиг.2 видно, что, например, если информация представлена в виде отверстий в запоминающей среде 6, то при сканировании интерференционной полосы по запоминающей среде на сигнальных выходах фотоэлементов 10 появится электрический сигнал в виде меандра, характер которого будет определяться законом сканирования и информацией, записанной на запоминающей среде 6.

Если в блок 3 сканирования лазерного луча ввести второй многолучевой интерферометр 11. Физо (фиг.3), установленный так, чтобы ребра клина обоих интерферометров будут перпендикулярны друг другу в плоскости, перпендикулярной направлению распространения лазерного луча, то на выходе блока 3 сканирования лазерного луча будет наблюдаться система. точек, положение которых будет соответствовать положениям пересечений интерференционных полос, образуемых каждым интерферометром отдельно (фиг.4). При изменении длины волны лазера положение точки будет изменяться, причем, если базы интерферометров Физо не равны, то скорость перемещения точек по осям х1 и xz (фиг.4) будут различны. Например, если базы первого и второго интерферометров выбраны так, что h>lhz = Fz, где

М и hz — базы первого и второго интерферометров соответственно, а Š— острота второго интерферометра, то при изменении длины волны лазера на величину, равную области дисперсии второго интерферометра, световые точки на выходе блока 3 сканирования лазерного луча несколько раз пробегут по оси х1 от точки а к точке Ь, пробежав только один раз по оси xz от точки а к точке с (фиг.3). В результате за один период изменения длины волны лазера можно считать Fz строк информации с запоминающей среды 6 используя только один фотодетектор 10 матрицы 8 (фиг,4).

При выполнении лазера 1 в виде полупроводникового инжекционного лазера, из1575235 менение длины волны такого лазера ооуществляется изменением тока накачки лазера.

Если количество выходов памяти меньше количества фотоэлементов матрицы 8, то в электронную часть приемного блока необходимо ввести коммутаторы 12 входов, к входам которого подключают сигнальные электродф фотодетекторов 10 матрицы 8 (фиг.3). В этом случае блок 9 контроля задает очередность объема информации, управляя работой коммутаторов 12 входов.

Для увеличения емкости оптической памяти многолучевые интерферометры 4 и/или 11 Физо блока 3 сканирования лазерного луча выполнены в виде матриц 13, состоящих из резонаторов 14 Фабри — Перо (фиr.5), Количество информации, снимаемое при помощи одного фотодетектора 10 определяется остротой используемого интерферометра (интерферометров). В частности, количество элементарных ячеек памяти в одной строке запоминающей среды над одним фотодетектором равно K> = F>. Соответственно при использовании двух интерферометров в системе сканирования лазерного луча (фиг.3 и фиг.4). к -г1г2, (1) или при F> = F2 80 получим К 6400 бит.

Скорость Vg считывания информации определяется перестроечными характеристиками лазера, временем срабатывания фотоприемников, характеристиками интерферометра и количеством выходов ОЗУ.

Постоянная времени тф срабатывания фотоприемников в настоящее время достигает тф 10 9 с, Постоянная времени тф интерферометра определяется временем установления интерференционной картины, равным т и F 2h/с, При h 10 м, F 100 и с = — 3 10 м/с получим т и8

10 с. Скорость перестройки длины волны полупроводникового лазера также может быть осуществлена с постоянной времени хg 10 с. Таким образом, полная скорость выдачи информации на один выход в данном оптическом запоминающем устройстве равна

V< 1/(танк + тф) 10 бит /с. (2) При количестве выходов, равном 32, получим

Чи -3. 101о бит/с.

Плотность записи, а следовательно, и емкость предлагаемой оптической памяти при заданных размерах, определяется шириной интерференционных полос и расстоянием между ними. Ширина полос равна:

55! п 2 F а h, (3) а расстояние между ними равно

L - Л /2 а, (4) где а — угол клина; Л вЂ” длина волны лазера.

Из уравнений (1) и (4) видно, что для увеличения плотности записи информации (при заданных базе интерферометра и длины волны лазера) необходимо увеличивать остроту F и угол а клина, а из уравнения (3) видно, что данные параметры необходимо уменьшать. Для устранения данного противоречия многолучевые интерферометры

Физо блока 3 сканирования выполнены в виде матриц 13. состоящих из резонаторов

14 Фабри — Перо (фиг.4), В этом случае увеличение остроты F и/ или угла а клина не приведет к увеличению ширин интерференционных полос, которые в данном случае определяются только размерами торцов единичных резонаторов. Поскольку минимальные размеры торцов единичных резонаторов могут быть равны 1 /2, то плотность информации может достигать величины 2,5 10 бит/мм (при Л

04 м..м).

Формула изобретения

1. Оп гическое запоминающее устройство, содержащее оптически связанные и последовательно расположенные лазер. коллиматср, блок сканирования лазерного пуча, згпсмина,сщую среду v, фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотодетекторов выходы которой под Yлю ены к ссстветствующим входам слска контроля, информационные выходы которого являю1ся информационными выходами устройства, управляющий выход блока контроля подключен к входу блока сканирования лазерного луча, отл и ч а ю щеес я тем, что, с целью увеличения информационной емкости и быстродействия устройства, лазер выполнен в виде однсчастотного и перестраиваемого по длине волны полупроводникового инжекционного лазера. блок сканирования лазерного луча выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо и модулятора тока накачки лазера, выход которогс подключен к управляющему входу сдночастотного и перестраиваемого пс длине волны полупроводникового инжекционного лазера, запоминающая среда и матрица фотодетекторов размещены в области локализации интерференционных полос многолучевого интерферометра Физо, размеры единичного элемента матрицы фотодекторов на оси, перпендикулярной ребру клина многолучевого интерферометра

1575235

Фаг. 2

Физо и направлению распространения лазерного луча, меньше расстояния между интерференционными полосами интерферометра Физо.

2. Устройство поп.1, отл и чающее- 5 с я тем, что в блок сканирования лазерного луча введен второй многолучевой интерферометр Физо, ребро клина которого перпендикулярно ребру клина первого многолучевого интерферометра Физо в 10 плоскости, перпендикулярной направлению распространения лазерного луча,. размеры элементов матрицы фотодекторов по оси, перпендикулярной ребру клина второго многолучевого интерферометра Физо и 15 . направлению распространения лазерного луча, меньше расстояния между интерференционными полосами, базы первого и второго интерферометров Физо выбраны так, что 2 < h>/Ьг Гг, где h) и hz — базы первого и второго интерферометров Физо соответственно, Fz — острота второго интерферометра Физо.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что в блоке сканирования лазерного луча первый и второй интерферометры Физо выполнены в виде матриц резонаторов Фабри — Перо, длины которых 4 в направлении распространения лазерного луча удовлетворяет соотношению ц = ах, где а — угол клина многолучевого интерферометра Физо.

V2.

ПОЯОи/ Фюь7

Фиг.4

1575235

Составитель С.Самуцевич

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор А.Ревин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1788 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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