Оптическое резонансное устройство

 

Изобретение относится к оптическим логическим элементам, в частности к многостабильным нелинейным резонансным устройствам с долговременным хранением информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет получения по крайней мере двух термически стабильных состояний устройства. Устройство содержит резонансную полость с фотохромной средой, по крайней мере один источник первого светового потока, оптическая ось которого параллельна оптической оси резонансной полости, по крайней мере один источник второго светового потока, оптическая ось которого пересекается с оптической осью первого светового потока в объеме фотохромной среды. Длина волны первого светового потока равна длине волны резонанса полости и соответствует длине волны обесцвечивания фотохромной среды. Длина волны второго светового потока соответствует длине волны окрашивания фотохромной среды. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.(ИАЛИСТИЧЕСК ИХ

РЕСПУБЛИН (191 (11> (g1)g G 02 F 3/00

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К flATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4028011/24-25 (22) 05,08.86 (31) 8519711 (32) 06.08.85 (33) (46) 23. 10.90. Бюп. Р 39 (71) Плесси Оверсиз Лимитед (GB) (72) Ян Беннион, Роузмэри Каш, Кристофер-Джон Гроувз-Нирби (GB)

? (53) 62 1.375 ° 8 (088 .8) (56) Garmire Е. Signal precessing

with à nonlinear Fabry-Pегоt-Proc.

SPIE, 198 1, р, 69-74.

Walker А. et al. InSb devices

fransfasors with high gain, bistable

swithches and bequential logic gates.

Philos. Trand. R. Soc. London, 1984, ser А. 313, р. 249. (54) ОПТИЧЕСКОЕ РЕЗОНАНСНОЕ УСТРОЙСТВ0 (57) Изобретение относится к оптическим л огич ес ким элементам, в час тиос ти к многостабильным нелинейным резонанИзобретение относится к оптическим логическим эл еме нта м, в частности к многостабильным нелинейным резонансным устройствам с долговременным. хранением информации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей sa счет получения по крайней мере двух термически стабильных состояний устройства.

На фиг.1 представлена функциональная оптическая схема устройства; на фиг.2 и 3 — графики зависимостей коэффициента лропускания резонансной

2 сным устройствам с долговременным хранением информации. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет получения по крайней мере двух термически стабильных состояний устройства. Устройство содержит резонансную полость с фотохромной средой, по крайней мере один источник первого светового потока,оптическая ось которого параллельна оптической оси резонансной полости, по крайней мере один источник второго светового потока, оптическая ось которого пересекается с оптической осью первого светового потока в объеме фотохромной среды, Длина волны первого светового потока равна длине волны резонанса полости и соответствует длине волны обесцвечивания фотохромной среды. Длина волны второго светового потока соответствует длине волны ок рашивания фотохромной среды. 4 з.п. флы 3 нл, полости с фотохромной средой с двумя стабильными состояниями и с множеством стабильных состояний соответственно.

Оптическое резонансное устройство (фиг. 1) содержит резонансную полость, выполченную в виде резонатора ФабриПеро 1, который состоит из полупрозрачных зеркал 2 и 3, фотохромную среду 4, нанесенную в виде слоя на прозрачную подложку. Оптическая ось 5 первого светового потока (источники не показаны), длина волны которого соответствует длине волны обесцвечи1602406 вания фотохромной среды 4, параллельна оптической оси 6 резонатора ФабриПеро 1. Длина волны обесцвечивающего светового потока равна длине волйы резонанса резонатора Фабри-Перо

Детектор 7 оптически связан с выходом источника обесцвечивающего светового потока через полупрозрачное зеркало 8.

Детектор 9 оптически связан с выходом 10 резонатора Фабри-Перо 1. Оптическая ось 10 второго светового потока пересекается с оптической осью 5 первого светового потока в объеме фотохр омной среды 4. Длина волны второго светово- 1g го потока соответствует длине волны окрашнвания фотохромной среды 4.

Участки кривых 11-13 (фиг.2) и

14, 15 (фиг.3) описывают зависимость коэффициента пропускания резонансной полости от отношения сил обесцвечивающего и окрашивающего световых потоков

Устройство работает следующим об-. разом. 25

Для случая двух стабильных состоя- ний устройства (фиг.2) при окрашенном исходном состоянии фотохромной среды (малом отношении силы обесцвечивающего светового потока к силе окрашиваю- 0 щего светового потока) коэффициент пропускания фотохромной среды 4 onpet деляется пересечением прямой АА с участком кривой 11. При увеличении силы обесцвечивающего светового потока относительно силы окрашивающего светового потока коэффициент пропускания резонансной полости быстро увеличивается после точки В в соответствии с участком кривой 11. Обычно си- 40 ла первого из указанных световых потоков увеличивается при постоянной силе второго потока (близкой к нулю).

При достижении коэффициента Пропускания, соответствующего точке С участка кривой 12, фотохромная среда переходит в обесцвеченное состояние.

При уменьшении отношения сил обесцвечивающего и окрашивающего световых потоков гроизойдет уменьшение коэффициента пропускания резонансной по50 лости в соответствии с участком кривой 13. Практически увеличивают силу окрашивающего светового потока в данном случае при силе обесцвечивающего светового потока около нуля.

У устройства есть два стабильных состояния. Первое из них определяется

1 пересечением прямой АА с участком кривой 1 1 . Друг ое стабильное с остояние определяется пересечением прямой

I АА с участком кривой .13.

Логическое состояние устройства определяется по сравнению показаний детекторов 7 и 9 при нормальном отношении сил обесцвечивающего и окрашивающего световых потоков, соответствующего прямой АА (на фиг.2) .

Для случая многих стабильных состояний устройства (фиг.З) первая пара состояний стабильных состояний находится на пересечении прямых YY c

I кривыми 14 и 15, а вторая пара стабильных состояний находится на пересечении прямой ZZ с кривыми 14 и 15.

Для данного случая изменение оптической длины резонансной полости при изменении состояния фотохромной среды

4 больше, чем для случая двух стабильных состояний устройства. Для случая многих стабильных состояний толщина слоя фотохромной среды 4 (или концентрация центров окраски в последней) выбирается больше, чем для случая двух стабильных состояний.

Фотохромная среда, имеющая большую постоянную времени тепловой релаксации, позволяет получить термически стабильные состояния устройства, которые являются устойчивыми. даже при снятии управляющих световых потоков. ,Информацию можно хранить длительное время без постоянного освещения.

Для получения логического устройства И обесцвечиваюрий световой поток (для участка кривой 11) либо окрашивающий световой поток (для участка кривой 13) получают сложением световых потоков от двух. источников. По отдельности сила светового потока от каждого источника выбирается недостаточной для переключения устройства, однако их сумма переключает последнее.

Высокая разрешающая способность фотохромных сред позволяет запоминать большое количество логической информации в предлагаемом устройстве.

Получение многих логических разрядов можно получить за счет использования всей площади фотохромной среды.

Первый частный вариант - источники первого и второго световых потоков оптически связаны с резонансной полостью с возможностью перемещения оптической оси обесцвечивакщего свето- вого потока параллельно оптической

5 160 оси резонансной полости. Оптическая ось окрашивающего светового потока при этом перемещается синхронно с перемещением оптической оси обесцвечивающего светового потока, чтобы постоянно обеспечивалось пересечение указанных осей в объеме фотохромной среды. Второй частный вариант - резонансная полость выполнена с возможностью перемещения последней перпендикулярно оптической оси первого светового потока.

Примерами выполнения фотохромной среды являются Ех-2, 5-диметил-3-фурилэтилиден (изопр опилиден) сукцииангидрид в толуоле или Ех-2,5-диметил3-фурил этилиде н (адментилид ен) сукцинангидрид в толуоле.

Формула изобр етения

1. Оптическое резонансное устройство, аодержащее резонансную полость с нелинейной средой, по крайней мере один источник первого светового потока, оптическая ось которого по существу параллельна оптической оси резонансной полости, по крайней мере один источник второг светового потока, оптическая ось которого пересекается с оптической осью первого светового потока в объеме нелинейной среды, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет получения

2406 6 по крайней мере двух термически стабильных состояний устройства, нелинейная среда выполнена фотохромной, при этом длина волны первого светового потока равна длине волны резонанса полости и соответствует длине волны обесцвечивания фотохромной среды, а длина волны второго светового потока соответствует длине волны окрашивания фотохр омной среды.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что резонансная полость выполнена в виде резонатора

1> Фабри-Перо.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т— личающееея тем, чтоисточники первого и второго световых потоков оптически связаны с резонансной

20 полостью с возможностью перемещения оптической оси первого светового потока параллельно оптической оси резонансной полости.

4. Устройство по пп.1 и 2, о т—

25 л и ч а ю щ е е с я тем, что резонансная полость выполнена с возможностью перемещения последней перпендикулярно оптической оси первого светового потока.

5. Устройство по п. 1-4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фотохромная среда выполнена в виде Ех-2,5-диметил -3-фурил этилиде н (изопр опилиде н)— сукцинангидрида в толуоле либо в виде

Ех-2, 5-диметил-3-фурилэтилиден(адмен35

5 тилиден)сукцинангидрида в толуоле. !

0.6

Составитель В.Ежов

Техред Л.Олийнык

Корректор T-Иалец

Редактор Е.Бобкова

Заказ 3281 Тираж 455 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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