УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК G11B7/08 

Изобретение относится к технике накопления информации оптическими средствами и может быть использовано в вычислительной технике при создании архивов длительного хранения/ когда сфокусированный лазерный пучок используется для записи информации путем нагрева информационного слоя.

Известен способ побитовой записи информации и устройство/ его реализующее/ в котором лазерный пучок модулируется по интенсивности/ проходит оптическую систему/ фокусируется линзой и формируется в дифракционно-ограниченный пучок на регистрирующей среде. Устройство содержит осветитель/ выполненный в виде полупроводникового лазера/ оптическую трансформирующую систему/ состоящую из коллиматора/ поляризационного делителя/ микрообъектива/ механизма перемещения носителя информации.

При записи диаметр пятна в плоскости регистрирующей среды составляет ~ 1 мкм/ источник излучения - GaAlAs лазер с длиной волны 780-830 мм. Недостатком способа и устройства записи является невысокая плотность записи информации на ленточный носитель/ которая зависит от режима работы лазера/ характеристик оптической системы/ модулятора и скорости движения ленточного носителя информации.

Известно также устройство для регистрации электрических сигналов на ленточном носителе/ содержащее прямоугольную информационную матрицу (ИМ) из N × M светоизлучающих элементов в столбце и строке соответственно.

Однако это устройство обеспечивает высокую плотность записи информации/ поскольку современный уровень развития технологии определяет весьма значительные расстояния между полупроводниковыми лазерами в матрице. Плотность записи информации не может составлять более 6 × 10⁴ бит/мм².

Наиболее близким является устройство для записи построчной информации на движущемся фотоносителе/ содержащее источник излучения/ оптически связанный с входными торцами оптических волокон/ выходные торцы которых объединены пластикой-держателем в выходную линейку.

Недостатком этого устройства является невысокая плотность записи/ что связано с невозможностью перемещения пластины держателя относительно носителя и поворота пластины держателя на некоторый угол/ что позволяет повысить плотность записи информации на носителе информации/ а также использование единственного типа носителя информации - движущегося ленточного.

Целью изобретения является повышение плотности записи информации и расширение диапазона типов используемых носителей информации.

Это достигается тем/ что в устройство для записи информации на оптический носитель/ содержащее источник излучения/ оптически связанный с входными торцами N оптических волокон/ выходные торцы которых объединены пластиной-держателем в выходную линейку/ введена каретка с приводом возвратно-поступательного перемещения/ на которой установлена пластина-держатель с выходными торцами оптических волокон/ источник излучения выполнен в виде N полупроводниковых лазеров/ каждый из которых оптически связан с соответствующим входным торцем оптического волокна/ пластина-держатель выполнена параллельно расположенными на одной поверхности V-образными углублениями/ в которых жестко укреплены оптические волокна/ при этом пластина-держатель установлена на каретке с возможностью регулируемого поворота вокруг оси/ параллельной направлению V-образных углублений пластины-держателя; оптические волокна выполнены одномодовыми/ в устройство введен оптический фокусирующий элемент/ с которым оптически связаны выходные торцы оптических волокон; V-образные углубления на пластине-держателе выполнены с нерегулярным шагом.

На фиг.1 приведена схема устройства.

Устройство содержит источник когерентного излучения 1/ выполненный/ например/ в виде произвольно расположенных излучающих элементов - полупроводниковых лазеров 1...N. Возможны также варианты расположения полупроводниковых лазеров в виде информационной матрицы М×N и в виде информационной линейки (из N - полупроводниковых лазеров).

Пластина-держатель 2 выполнена/ например/ из кремния. Указанная пластина-держатель используется в устройстве для крепежа оптических волокон и обеспечивает удобство перемещения относительно носителя. Оптические волокна 3 служат для формирования излучающих площадок/ например/ в заданной плоскости полированного торца пластины с достаточно малым диаметром (D = 50 мкм/ шаг ~ 125 мкм).

На каретку 4 с приводом возвратно-поступательного перемещения устанавливают пластину - держатель 2 с возможностью регулируемого поворота вокруг оси/ параллельной направлению V-образных углублений пластины-держателя. Оптический фокусирующий элемент/ оптически связанный с выходными торцами оптических волокон/ может быть выполнен/ например/ в виде цилиндрического объектива. Оптический фокусирующий элемент формирует сфокусированное изображение в плоскости носителя информации диаметром ~ 1 мкм. носитель информации 5 может быть выполнен/ например/ в виде ленточного носителя информации/ который состоит из лавсановой подложки ПЭТФ с нанесенным на нее металлизированным покрытием/ чувствительным к ИК-области. Длина и ширина ленты зависит от требуемой информационной емкости устройства. Носитель информации может быть выполнен также в виде запоминающего диска или карты.

Оптические волокна могут быть выполнены как одномодовыми/ так и многомодовыми. Каждый из N полупроводниковых лазеров оптически связан с соответствующим входным торцем оптических волокон/ выходные торцы которых установлены на каретке 4/ и могут быть оптически связаны через оптический фокусирующий элемент с носителем информации 5.

На фиг. 2 показана конструкция пластины-держателя/ разрез. Конструкция содержит выходной торец 6 волокна/ полированную поверхность 7; оптический клей 8/ V-образное углубление 9/ крышку 10. Пластина-держатель выполнена с параллельно расположенными на одной поверхности V-образными углублениями 9 (фотолитографическая точность ~ 1 мкм)/ в которых жестко укреплены оптические волокна. Пластина-держатель установлена на каретке с возможностью регулируемого поворота вокруг оси/ параллельной направлению V-образных углублений пластины-держателя. V-образные углубления на пластине-держателе могут быть частично выполнены с нерегулярным шагом для компенсации нелинейности оптической системы и для слежения за взаимным положением пластины и оптического носителя.

На фиг. 3 приведено расположение сфокусированных оптических пятен (информационных элементов) на ленточном носителе информации.

Устройство работает следующим образом.

Электрическими сигналами/ подлежащими записи/ модулируется излучение N полупроводниковых лазеров 1 (фиг.1). Излучение попадает во входные торцы оптических волокон 3/ с которыми оптически связан каждый из N полупроводниковых лазеров. Оптические волокна жестко закреплены на пластине-держателе 2/ в параллельно расположенных V-образных углублениях 9 (фиг.2).

Выходные торцы оптических волокон оптически связаны с носителем информации 5 через воздушный зазор либо через фокусирующий элемент (не показан). В последнем случае в плоскости оптического носителя формируется сфокусированное изображение (оптическое пятно) диаметром ~ 1 мкм.

При записи информации возможны различные варианты ориентации каретки 4.

1. Каретка устанавливается в положение/ соответствующее первому каналу и выполняется запись по первому каналу/ затем перемещается в положение/ соответствующее второму каналу (фиг.3).

Это последовательный способ записи.

Аналогично производится запись по второму каналу/ затем по третьему каналу и т.д.

II. Каретка для увеличения плотности записи информации на носитель произвольной ширины может быть перемещена на шаг (r)/ соответствующий расстоянию между каналами в направлении Х.

Использование поворота пластины-держателя 2 на угол α вокруг оси/ параллельной направлению V-образных углублений пластины в сочетании с выбором шага перемещения каретки/ дает возможность оптимизировать процесс записи/ т. е. обеспечить достаточно высокую плотность записи информации при высокой скорости записи. Значения параметров α и шага r перемещения каретки могут быть оптимизированы с учетом размещения носителя информации.

Второй способ записи информации требует увеличения числа источников излучения. При ширине носителя (l) и угле поворота α можно вычислить требуемое количество источников.

С помощью подвижной каретки можно также выполнять и покадровую запись информации на неподвижном носителе. При этом положение каретки может изменяться вдоль направления движения ленты; параллельно направлению движения ленты; поворачиваться вокруг вертикальной оси. Кроме того/ каретка может иметь все шесть степеней свободы. Такая подвижность позволяет добиться максимально малого размера пятна.

Например/ на фиг.3 показано расположение сфокусированных оптических пятен на плоскости ленточного оптического носителя информации 5 для случая/ когда число полупроводниковых лазеров N = 256. При этом запись строки на ленте идет по первому каналу/ соответствующему исходному положению каретки с пластиной-держателем.

Расстояние между информационными элементами на носителе 5 определяется расстоянием между оптическими волокнами 3 в пластине-держателе 2 и коэффициентом β увеличения оптического фокусирующего элемента. Например/ для расстояния между выходными излучающими площадками на торцах волокон в 120 мкм/ диаметра излучающей площадки на торцах волокон 5 мкм; β = 5/ расстояние между точками на оптическом носителе соответствует 24 мкм/ размер пятна = 1 мкм.

Для записи по второму каналу пластину-держатель 2 перемещают вдоль строки изображений на расстояние 40-100 мкм/ что соответствует смещению относительно положения оптического фокусирующего элемента 5. Например/ смещение пластины-держателя 2 на 40 мкм соответствует смещению на носителе информации 5 на 8 мкм. Для записи информации по третьему каналу снова перемещает пластину-держатель 2 на расстояние/ равное шагу и т.д.

На поверхности носителя информации 5 формируются точечные информационные элементы с диаметром/ ограниченным дифракционными характеристиками оптического фокусирующего элемента и длиной волны полупроводникового лазера/ с расстояниями/ определенными шагом перемещения пластины-держателя и значением β оптического фокусирующего элемента. Значение β = 5÷10.

Использование: в технике накопления информации оптическими средствами, вычислительной технике. Сущность изобретения: излучение полупроводниковых лазеров попадает во входные торцы оптических волокон, с которыми оптически связан каждый из N полупроводниковых лазеров. Оптические волокна жестко закреплены на пластине-держателе в параллельно расположенных V-образных углублениях. Выходные торцы волокон оптически связаны с носителем информации, в плоскости которого формируется сфокусированное оптическое пятно, создаваемое оптическим фокусирующим элементом. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА ОПТИЧЕСКИЙ НОСИТЕЛЬ, содержащее источник излучения, оптически связанный с входными торцами N оптических волокон, выходные торцы которых объединены пластиной-держателем в выходную линейку, отличающееся тем, что, с целью повышения плотности записи информации и расширения диапазона типов используемых носителей информации, в него введена каретка с приводом возвратно-поступательного перемещения, на которой установлена пластина-держатель с выходными торцами оптических волокон, источник излучения выполнен в виде N полупроводниковых лазеров, каждый из которых оптически связан с входным торцом соответствующего оптического волокна, пластина-держатель с параллельно расположенными на одной поверхности V-образными углублениями, в которых жестко закреплены оптические волокна, при этом пластина-держатель установлена на каретке с возможностью регулируемого поворота вокруг оси, параллельной направлению V-образных углублений пластины-держателя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптические волокна выполнены одномодовыми. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен оптический фокусирующий элемент, с которым оптически связаны выходные торцы оптических волокон. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что V-образные углубления на пластине-держателе выполнены с нерегулярным шагом.