Способ записи и воспроизведения оптической информации Советский патент 1987 года по МПК G11C13/04 

1

Изобретение относится к спектре-- метрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использо- ваНо 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, увеличе- ние 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 вол- нового фронта слабых импульсов, мож- но добиться прямого или зеркального воспроизведения пространственно-временной структуры импульса-кода в форме фотонного эха. При многократ- ном 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, которое для некоторых типов веществ составляет десятки минут. Следовательно, такое же время может хранить ся в резонансной среде и оптический .код.

Пусть на кристалл подают последовательно три светов ых импульса, дей- ст;в.ующие в моменты t , t и t и об- ладающие соответственно длительностями (/ , (Ли c j.Причем первый иэ них является импульсом с заданной формой (импульс-код). В общем случае всё три импульса представляют собой сфе- рические волны,, сходящегося или расходящегося типа с центром в точках с радиус-векторами RO, , R и R. Тогда моменты прихода фронтов световьйс волн в точку с координатой ё. могут быть записаны следующим образом:

a.t,(ir.) - у, (R, t,);

5 0 5 0 5 0

5 0

5

142

u)tj(R.) ., ROZ) + г, + c, ,

Wtj(Rj) (j, Oi) + , + 2+ + C/ 2-.

где i: и C - временные интервалы между импульсами, ,

V«(), О (-ir«(k,,«-kR,,). фазовый пространственный множитель, при этом dg- О соответствует расходящейся сферической волне, а о(„ 1 - сходящейся, k w/c.

Пасчет показывает, то макроскопический дипольный момент содержит.восемь слагаемых, определяющих коге.рентное спонтанное излучение образца. Три импульса возникают одновременно с внешними. Осф.авшиеся пять 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) импульсов, стимулированное (se) и восстановленное (re) эхо.

Время формирования когерентных откликов определяются следующими выражениями:V - n -2i;,-c,-c/ j -, C, t-V,5 co- -2(Vfi).bc/.-d .-c/, ;

(2,)- ,

e . , где фазы v определяют пространственную структуру волнового фронта эха.

Отл|1чительным 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, 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.

что под действием поля второго сигнала изменяется время релаксации квантовой когерентности (околодиагонапь-; 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 релакса-

ЦИИ,

Пространственные корреляции волновых фронтов возбуждающих импульсов и эха следует из фазовых соотношений для величин VQ причем считается, что R RP или иначе L f-f R, где L - длина образца.

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

P,(R, S,).exp(i||Sj |

X IR + Й ге1-|Йв1 в 5,

где величина гJ связана с параметрами падающих волн A (-1 ) R ,, . Параметр г g - О при R о « представ.- ляет собой радиус кривизны врлнового фронта ФЭ. Радиус-вектор Rg, задающий положение центра волны эха, выражается через величину г по формуле Rg i

Очевидно, что тип сферической вол- ны ФЭ (сходящаяся или расходящаяся) в общем сл учае может быть точно установлен только при заданном соотношении между радиусами кривизны RQ

5

0

волновых фронтов внешних импульсов в месте расположения, образца. В этом случае знак величины rg определяет тип сферической волны. Однако существуют ситуации, когда тип волны ФЭ однозначно определяется лишь последовательностью волн различной формы независимо от соотношения между .

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

5

5

se

-ngjTgj , в то же время комбинация (i fO, 1 1} задает сходящуюся волну стимулированного ФЭ с центром в точке, определяемой радиус-вектором Rge njjTsg.

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 на пяти для обозначения плоской волны, + стоит там, где тип сферической волны не определен по указанным причинам.

713361

Из таблицы следует возможность использования эффекта ФЭ для обращения волнового фроита светового импульса Симпульсы ФЭ (12), (13), .(23) и (se) столбец 1 , если код имеет сферический фронт. Импульс ФЭ с индексом (re) восстанавливает фронт кодирующего сигнала с тем же знаком кривизны.

В случае, когда кодирующий импульс представляет собой плоскую волну (столбцы 4-6) пoявляeтc возможность путем подбора собирающих и рассеивающих линз соответствующей оптической силы получать сферическую волну эха заданного типа.

Формула изобретения.

1. Способ записи и воспроизведе-- ния оптической информации, заключающийся в том, что при записи на резонансную- среду воздействуют последова- 25 тельностью из трех когерентных оптических импульсов, амплитуду первого v - из которых - импульса-кода модулируют в соответствии с записываемой инфорА

« f

А

Составитель С. Самуцевич Редактор А. Козориз Техред И.Попович Корректор Н. 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, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

8

0

5

0

25

мацией, причем амплитуда импульса-кода . « Ъ / d Z , а амплитуда других импульсов е, J 7 -h/dT, длительность импульса-кода , длительность других импульсов ,з Т, а временной интервал , и t между когерентными оптическими импульсами Т :, « «1, Т , где Т, и Т - соответственно времена продольной поперечной и обратимой релаксации, причем Т 77 Tj , ti - постоянная планка, d - приведенный матричный элемент, а при воспроизведении информации после третьего когерентного опти- чеекого импульса регистрируют эхосиг- нал резонансной среды, отличающийся тем, что, с целью уве-г личения объема записьгоаемой и воспроизводимой, информации, а также увеличения времени хранения информации, осуществляют пространственную модуляцию волнового фронта второго когерентного оптического импульса.

2. Способ по п. 1, .о т л и ч а - . ю щ и и с я тем, что при записи осуществляют пространственную модулят цию волнового фронта третьего когерентного оптического импульса.

Л

.23 О Л Л

ДГ К

Л

se

Д о М Л

(е

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 трехимпульс- ный режим возбуждения позволяет использовать для целей хранения и преобразования оптической информации аномально длительное время жизни стимулированного эха. Согласно изоб- ретению 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 чэб- ратимой релаксации поляризации (Т., . Л Т,). 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.. W со СлЭ О5