Устройство для записи и считывания голограмм

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ЗАЦйСИ Й.СЧИТЬШАНЙЯ ГОЛОГРАММ, содержащее лазер, оптически сёязаннбй с дефлектором, . . п рвЬ1й бтражатбль, оптически связан- : через второй .и отр1ажателй с HOCHteneti информации, первый сбёто:дёлитёль , первый вьпсод которого .-опти чески связан, через первый с . носйтейем информа:ций,: а второй выход Через Последовательно располЬ енные Четвертый отрая атёль, коллиматор и блок формирования страниц со вторым светоделителем,.первый вьКод которого . оптически связан с сЬотоприемным блоком , а втор.ой со вторым , объектив записи/считывания, оптически связанный с носителем информации. фокуснруюпгий блок, оптически связанный с контрольным фотойриемником, подключенным к блоку управления за,тво рами, который соединен с первым и вторым затворами и блоком управления, подключенным к блоку сравнения, блоку перемещения носителя информации; и блоку кодирования, который соединен с блоком, сравнения, блоком формирования .страниц и фотоприёмным блоКоН блок перемещения носителя информации механически связ.ан с носителем информации , о т л и ч а йэ щ вес я тем, что, с целью Повышения надежности устройства, в него введены переключатель поляриза ции, первый и второй коммутаоры световых пучков, иVформи (Л рователь высоковольтных импульсов, . соединенный с дефлектором, фотоприемрым блоком, блоком управления, формиi рователем страниц и переключателем поляризации, который оптически связан со с дефлектором и через первый коммутаО5 ел тор световых пучков - с пёрвым;отражатёлем , первым светоделителем и фог кусирующим .блоком, второй коммутатор световых пучков оптически связан со JBTOpbM затвором, фотоприемным блоком 00 {и .объектив.ом записи/считывания.

союз советсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111. а ll С 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и

И. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 ЖРЫТИЯМ

ПРИ ГННт СССР (21) 2918679/24 (22) 29.04.80 (46) 15.02,91. Бюл;.11р (71) Институт. электроники АН Белорусской ССР (72) В.А . Пилипович, С.Г. Йматин, В.К. Кулешов и A;K. Есман (53) 681.327,66(088.8) (56} Патент .СИА 11р 3755677,, кл. 340-174,опублик. 1974, Авторское свидетельство СССР

Р 741668, кл. 6 03 Н 1/04, 1979 ° (54) (571 УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ЗАПИСИ И.СЧИТМВАНИЯ ГОЛОГРАМИр содержащее лазер, оптически связанньпЪ с дефлектором, цервый отражатель, оптически связанный через второй и третий отражатели с носителем информацйир первый свето.делитель, первый выход которого оптически связан через первый затвор с

1 носителем информации,: а второй выходчерез последовательно расположенные четвертый отражатель, коллиматор и .блок формирования страниц со вторым светаделителем,. первый выход которого оптически связан с: фотоприемным блоком, а второй со вторым затвором, объектив записи/считывания, оптически связанный с носителем информации,.

Предлагаемое изобретение- относится к области вычислительной техники.и

) .может быть использовано в системах. .накопления, обработки цифровых данных, в частности.в 3ВМ .с внешним голографичебким накоиителем.

Известно устройство для записи голограмм, состоящее из лазера, .плоских

2 фокусирующий. блок, оптически связанный с контрольным фотойриемникомр подключенным к блоку управления затворами, который соединен с первым и вторым затворами:и блоком управления, подключенным к блоку сравнения, блоку перемещения носителя информации и блоку кодирования, который соединен с блоком сравнения, блоком формирования страниц и фотоприемным блокаь1, блок перемещения носителя информации механически связан с носителем информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены. переключатель поляризации, первый и второй ком- мута оры световых пучков, и,формирователь высоковольтных импульсов, соединенный с дефлектором, фотоприемнмм блоком, блоком улракленик, форин- С рователем страниц и переключателем l поляризации, которйй оптически связан с дефлектором и через первый коммута- (ф тор световых пучков - с .первым атра- ф 1 жателем, первым светоделителем и фо-. куеирующим блоком, второй коммутатор световых пучков оптически связан со

1. вторым затвором, фотоприемным блоком у) и .объективом записи/считывания. и сФерических зеркал, голографируемо.го объекта, нейтрального оптического,Ь клина, фотоносителя, 2-х фотоприемни- й, ков, 2«х логарифмических усилителей, решающего устройства, индикаторного блока и затвора.

В указанном устройстве, лазер оп.тически связан с .зеркалами, голографи»

8650 I 8

50 руемым объектом, оптическим клином, фотоносителем и фотоприемниками, которые электрически соединены с логарифмическими усилителями решающим уст- . ройством, которое связано с индикаторным блоком и затвором.

Недостатки устройства заключаются s низком быстродействии, сложности конструкции, недостаточно высокой 10 надежности. повышение надежности записываемых. голограмм в устройстве достигается усложнением конструкции и снижением быстродействия, т.к. процесс записи голограмм кроме известных операций включает дополнительно измерение интенсивностей. опорного и предметного пучков, вычисление интенсивности опорного луча, вычисление времени экспозиции, регулирова-20

we интенсивности опорного луча путем перемещения нейтрального оптического клина. При малых интенсивностях предметного луча в описанном устройстве существенно увеличивается g5 время экспозиции;, снижая быстродействие устройства. Кроме того конструкция рассматриваемого устройства исключает возможность контроля качества записываемых голограмм. 30

Из известных устройств наиболее близким по техническому решению является устройство, которое содержит оптически последовательно связанные лазеры дефлектор светоделитель первый затвор, регистрирующую средув опорном канале, коллиматор, блок формирования страниц, светоделнтель, фотоприемный блок (ФБ), объектив, затвор - в предметном канале., блок 40 управления экспонированием, содержа щий второй затвор, контрольный фотоприемник, блок управления затвором, блок сравнения, блок кодирования, блок управления (БУ).

В указанном устройстве лазер оптически связан с дефпектором светоде-.лителем, первым затвором, регистрирующей средой, контрольным фотоприемником — в опорном канале, в предметном канале светоделитель связан с коллиматором, блоком формирования страниц, светоделителеи, фотоприемным блоком и объективом. БУ электрически соединен с дефлектором, ФБ, . блоком формирования. страниц, блоком

55 перемещения регистрирующей среды, . блоком. управления затвором, блоком кодирования .и блоком сравнения, .причем последний связан с БФ и блоком кодирования, который подключен к блоку формирования страниц.

Недостаток описанного устройства - недостаточно высокая надежность записи, вызванная отсутствием контро-. ля качества записанных голограмм.

В указанном устройстве случайные сбои,,- вибрации, которые резко ухудшают качество голограмм, не выявля-. ются, поэтому возможна потеря отдельных страниц информации. В прототипе отсутствует считывание записанных голограмм, а ФБ используется только для проверки работы формирователя страниц.

Цель изобретения - увеличение надежности работы устройства за счет осуществления контроля качества записанных голограмм, исключения потерь информации путем выявления в процессе контроля сбоев, имевших. место при записи.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для записи и считывания голограмм, содержащее лазер, оптически связанный с дефлектором, первый отражатель, оптически последовательно связанный через второй и третий отражатели с носителем информации, первый светоделитель,.первый выход которого оптически связан через первый затвор с носителем . информации, а второй выход — через последовательно расположенные четвертый отражатель, коллиматор и блок формирования страниц со вторым светоделителем, первый выход которого оптически связан с фотоприемным блоком,.а.второй - со вторым затвором, объектив записи / считывания, оптически .связанный с носителем информации, фокусирующий блок, оптически связанный с контрольным фотоприем.. ником, подключенным к блоку управления затворами, который .соединен с первым и вторьм затворами и блоком управления, подключенным к блоку сравнения, блоку перемещения носителя информации и блоку кодирования, который соединен с блоком сравнения, блоком формирования страниц и фотоприемным блоком, причем блок переме щения носителя информации механически связан с.носителем информации, введены переключатель поляризации, первый и второй коммутаторы световых пучкой и формирователь вйсоковольт865018

° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ных импульсов,. Последний соединен с блоком формирования страниц, дефлектором, фотоприемным блоком управ ления и переключателем поляризации.

Переключатель поляризации оптически связан с.дефлектором и через первый коимутатор световых пучков — с первым отражателем, первым светоделителем и фокусирующим блоком. Второй коммутатор световых пучков.оптически связан со вторым затвором, фотоприемным блоком и объективом зайиси/ считывания, На чертеже изображено устройство.

- Устройство .содержит лазер I, дефлектор 2, переключатель поляризации (ПП) 3, формирователь высоковольтйых импульсов 4,отражатели. 5,8,18,19. выполненные в виде зеркал, первый коммутатор световых пучков 6,.первый . светоделитель 7, коллиматор 9, блок

: формирования страниц 10 второй све- тоделитель 11, фотоприемный блок .2 (ФБ) 12, первый и второй затворы 13 и 16, второй коммутатор световых . пучков 14,.объектив записи/считыва-. ния 15, носитель: информации -17, фо- кусирующий блок 20, контрольный фото- 30 приемник 21,.блок управления затво+ ром 22, .блок перемещения носителя 23, блок сравнения 24, блок кодирования 25, блок управления (БУ) 26.

Переключатель поляризаций 3 может быть электрооптическим с,-входной . апертурой, соответствующей выходному . растру дефлектора 2,:При использова., нии дефлектора 2, работоспособность которого..не зависит.от поляризации . 40 входного излучения, НП 3 может быть расположен перед дефлектором 2, при этом требования к величине апертуры.

ПП 3 резко уменьшаются.

: Коммутаторы световых пучков 6,14 « это призмы Глана без поглощающих покрытий с апертурой, соответствующей выходному растру дефпектора 2»

Формирователь высоковольтных им- . пульсов (ФВИ) 4 — это электронное 50 устройство, реализующее высокбвольт-» ный. выходной каскад для управления состоянием ПП 3.

Затворы могут быть выполнены в виде переключателей поляризации с по ляризаторами» Если в позиции. ° Б© де фпектора свет лазера не попадает на, носитель информации (дефлектор опре деленной конструкций может это .обес

b печить), то предлагаемое устройство может работать без затворов. Однако указанные варианты являются частными случаями реализации описанного выше устройства. !

Работает устройство для записи и считывания голограмм следующим об-. разом.

Страница накапливаемых данных пословно поступает из БУ 26 в блок кодирования 25,. в котором страница входных данных а, преобразуется в страницу перекодированных данных

b s соответствии с алгоритмом:

b | а, (++.

Ь =Ь,1®аа) Ь„ =Ь„.„C++ „ (1)

Д Э где х, - кодовое слово данного алго .1 ритма, задающее распределение логичес-. ких страниц в перекодированной странице. Преобразованные данныепослов- . но из блока кодирования 25 поступают на вход блока формирования странйц .10 и блока сравнения 24.. Одновременно из

БУ 26 подается кодовое слово в дейлектор 2 и команда "запись" в ФВИ 4, После окончании переходных процессов в блоке Формирования страниц 10 из последнего в формирователь высоко вольтных импульсов 4 поступает сигнал .

"ГОТОВ" и ПП 3 пропускает лазерный луч на светбделитель 7, объектный луч освещает блок .формирования страниц 10 так, что страницы формируемых данных совмещаются при отражении от.светоделителя 11 с матрицей фотоприемных элементов ФБ 12. Из БУ 26 поступают синхроимпульсы как в блок

10 для последовательного размещения слов, так и на ФБ 12 для последовательного считывания слов в форми-. рованной странице. Информация из

ФБ 12 поступает в блок сравнения 24 и пословно .проверяется в нем на совпадение е данными, .передаваемыми.в блок формирования страниц 10.. Если, быстродействие блока 10 не позволяет укаэанную проверку правильности его

Функционирования осуществлять в процессе передачи информации, .то сравнение переданных электрических и сфор мированных оптических сигналов осу", ществляется после передачи сигнала

"ГОТОВ". Для этого передается из БУ ."

26 серия синхроимпульсов в ФБ 12

865018 и повторно поступает входная страница данйых из БУ 26 через блок кодирования 25 на вход блока сравнения

24 (без передачи в блок формирования страниц 10). Если блок формирования страниц 10 правильно промодулировал объектйый пучок, из блока сравнения ,24 подается .сигнал об зтам в БУ 26, и из БУ 26 передается кодовая комбинация в дефлектор 2, тем самым выбирается канал:записи и по сигналу из

БУ 26 блок управления затвором 22 открывает затворы 13 и 16. Объектный и опорный лучи, интерферируя, воздействуют иа регистрирующую среду и часть опорного луча, проходя через носитель информации !7., отражаясь .от зеркал 19,18,5 и .прсходя коммутатор 6, блоком 20 фокусируется <> на контрольный фотоприемник 21, сигнал с которого, пропорциональный интенсивности засветки, поступает в блок управления затвором 22. В соответствии с интенсивностью опорного 25 луча выбирается длительность экспонирования носителя информации так, чтобы энергия засветки соответствовала линейной регистрации голограмм.

Сигнал конца экспонирования вырабать1- 30 вается в устройстве управления зат вором 22, передается в БУ 26..и определяет момент запйрания затворов 13 и 1 6. Тем самым заканчйвается цикл записи голограмм и начинается цикл контроля качества записанной голо

:граммы. Для этого из БУ 26 ФВИ 4 и в ФБ 12 поступает. команда "считыва" ние" по которой изменяется состояние

:НП 3 и-поляризация лУча лазера про- 4О ходящего через IIII 3 изменяется на нро-, тивоположную. Поэтому лазерный пучок в режиме считывания в коммутаторе световых пучков 6 испытывает полное внутреннее отражение, откланяется на зеркала 5,18,19 и освещает на носителе информации 17 только что записанную голограмму, восстановленное изображение которой, проходя через объектив 15 и испытывая полное внутреннее отражение на коммутаторе 14, совмещается матрицей фотоприемных, элементов ФБ 1.2. Так как изображение восстановленной страницы посту- пает на ФБ 12 зеркально перевернутым по отношению к расположению информа-;

; 55 ционных точек, полученных после формирователя страниц 10, то ФВИ 4 переключает ФБ .12 на реверсивное считывание слов, передает в БУ 26 .сигнал готовности считывания и из БУ 26 поступают синхроимпульсы считывания слов на ВУ 12 и соответствующие слова записанной страницы - в блок кодирования 25. При.этом аналогично проверке работоспособности формирователя страниц из ФБ 12 поступают слова в блок сравнения 24 и из блока кодирования 25— тоже. Результат сравнения (правильно

Ф записана голограмма или нет ) - поступает в БУ 26, которая в соответствии" с заданным алгоритмом работы либо продолжает дальнейший анализ записан" ной голограммы, либо переходит к записи следующей страницы данных. Дальнейший анализ голограммы включает еще несколько циклов считывания с изме-. нением параметров считывания (времени накопления ФВ 12, или уровней усиления фотосигналов в ФБ 12 ), что позволяет определить средний значения указанных параметров, при которых произ» водится. правильное, надежное считывание. Цифровые значения данных параметров записываются,в БУ 26 в список идентификаторов и адресов соответствующих голограмм. При рабочем считывании ранее записанных голограмм ад-. рес голограммы в виде кодовой комбинации подается из БУ 26 в дефлектор

2,-параметры считывания — в ФБ .12;

ПП 3 формирователем 4 переводится в состояние считывания и луч лазера 1 через дефлектор 2, ПП 3, коммутатор

6, зеркала 5,18,19 освещает голограмму на носителе информации 17, восста- . новленное изображение которой через объектив 15 и коммутатор: 14 поступает на ФБ 12. На ФБ 12 подаются из БУ 26 синхроимпульсы считывания разряды считываемых слов из ФВ 12 поступают на вход блока кодирования 25, преобразуются к исходному виду и поступают в БУ ?6 для обработки .

Устройство позволяет увеличить надежность работы за счет контроля ка чества записанных голограмм, исключения потерь информации путем выявления в процессе контроля сбоев, имевших место при записи..

В современных архивах-банках обще+ го пользования емкостью О -10 бит ценность информации резко возрастает, так как восстановление утерянной ин-. формации, необходимой нескольким: пользователям, требует больших временных материальных .затрат и зачастук

86501 8

10 (при работе в реальном масштабе времени) невозможно.

В описанной конструкции, устройства после записи каждой голограммы осуще5 ствляется контрольное считывание при переключении ПП 3 и прохождении луча лазера 1 по каналу считывания.

Контрольное считывание производится при номинальных параметрах и после сравнения считанной информации с исходной в блоке сравнения 24, происходит фиксация сбоя (если он имел место) и повторяется экспонирование

Регистрирующей среды, или (при от- f5 сутствии сбоя) производится дальнейший контроль качества голограммы, который включает 3-4 цикла контрольного считывания с изменением параметров работы ФБ. В результате оценивается отношение сигнал/шум в записанной голограмме и в ЭВМ-фиксируется среднее значение параметров считыванИя, прн . которых отсутствуют ошибки, Тем самым контролйруется параметр голо- 25 грамм — отношение сигнал/шум, который в основном определяет надежность работы .и в данном устройстве поддерживается в заданных пределах. Средние значения параметров считывания записываются в память БУ в списке идентификаторов,и адресов (4 разряда на каждую голограмму) и исйользуются в рабочих циклах считывания, поэтому ошибки практически исключаются, надежность работы устройства существен35 но увеличивается.

Кроме того, в устройстве наряду с конТрольным считыванием организовано рабочее считывание, которое позволило расширить. функциональные возможности устройства.

Опрос матрицы фотоприемников ФБ осуществляется быстрее,. чем сброс ячеек блока формирования страниц в исходное состояние поэтому конт- рольное считывание и определение средних значений параметров считывания может происходить параллельно с подготовкой. записи новой голограммы, т.е. быстродействие устройства остается прежним. 4 разряда, хранящих . информацию о средних параметрах считывания при емкости голограммы 10 бит на 0,4 снижа..1т эффективную ем- кость устройства т.е. практически не изменяют ее, В предлагаемом устройстве исключаются потери. информации, поэтому отсутствуют временные и материальные затраты, связанные с восстановлением утерянной информации, ошибками в вычислениях, моделировании и т.д.

Использование предлагемого.устройства в современных архивах большой емкости по сравнению с прототипом, экономически более выгодно.

Предпагае1чое изобретение можно использовать для построения высоконадежного устройства записи и считывания цифровых голограмм. Поэтому предлагаемое устройство целесообразно использовать как в составе ЭВМ с голографической, памятью, так и для построения специализированных архивов, банков данных общего пользования.

865018

Редактор М. Ленина Техред Л.Олийнык

Корректор Т. Палий

Заказ 770 Тираж 340 Подписное

ВНИКЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,103