Способ изготовления элементов памяти частотно-селективного запоминающего устройства Советский патент 1992 года по МПК G11C13/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических запоминающих устройствах вычислительных машин.

Известны оптические способы записи информации, включающие выжигание в специальных фотохромных веществах (чувствительных к фотовыжиганию), охлажденных до гелиевых температур, устойчивых спектральных провалов, т.е. узких интервалов в спектре поглощения, в которых поглощение понижено.

Однако изготовление пространственно-спектральной памяти указанным способом является технологически сложным процессом и требует много времени. Если достигнута теоретически предельно возможная плотность 10 бит/см2, то процесс становится чрезвычайно длительным. Например, при скорости выжи гания одного спектрального провала в

одну секунду заполнение 1 см2 памяти требует несколько тысяч лет. Чрезвычайно трудно обеспечить запись большого числа провалов (до 10000), что требует большой точности сканирования по спектру, на малой площадке чувствительного к фотовыжиганию вещества (теоретический предел на наименьшие размеры площади поверхности пленки накладывает диффракция света: при длине волны света Д минимальная величина пятна фокусированного луча равна Ъ 1, т.е. см2 для видимого света, максимально возможная плотность записи по спектру составляет 10000 независи- мых провалов).

Целью изобретения является повышение пространственной (поверхностной) плотности записи информации.

Согласно способу, включающему выжигание в специальных фотохромныхвещест -

(Л

с

4ь

ю

00

о

вах (чувствительных к фотовыжиганию) устойчивых спектральных провалов и пространственное сканирование выжигающего луча, запись информации произво- , дят в два этапа. Вначале информация записывается в частотном измерении (отсутствие провала при данной частоте - нуль, наличие провала - единица) на сравнительно большой площади, напри- JQ мер соответствующей сечению лазерного луча выжигания (0,5x0,5 см ). Изготов- ленный таким образом первичный элемент (или их совокупность, например 100

пространственно-спектральных элементов ,5 на вторичном элементе повышается в на 1 см2 чувствительной к фотовыжигарам пропускания и синтезу пространственно-временных голограмм, основанных на явлении фотовыжи гания спектральных провалов. Однако случае этих изделий возникает треб вание достаточно точного сохранени спектрального контура провалов. Пр ставляет интерес и пространственно увеличение этих элементов. В случа голограмм возникают теоретические дачи о голограммах с деформированными пространственными размерами. Пространственная плотность запи

нию пленки) проекцируют в проходящем через элемент (или их совокупность) луче (например, лазером) в уменьшенном изображении на вторую чувствительную 20 к фотовыжиганию пленку. При этом не требуется специальная система стабилизации сканируемого по частоте направления луча в пространстве и местонахождения цели (чувствительной к фото- 25 выжиганию пленки). Может быть использовано также и спектрально широкополосное излучение нелазерного источника света.

Предельное уменьшение одного элемента определяется принципиально дифракционным пределом, практически аберрациями оптической системы. Уменьшение до х не должно быть трудным, пределом является 10 см х х . Так как прошедший через пер- 35

такое число раз, в какое уменьшено изображение. Процесс уменьшения из ражения элемента с записанной инфо мацией (или их совокупность) можно вести также и многоступенчато, при этом коэффициент пространственного уплотнения равен произведению коэфф циентов уменьшения на всех ступенях процесса.

Способ применим независимо от пространственной формы заполненного информацией участка на первичной пл ке. Материалы пленок могут быть любыми, требуется чувствительность к 30 фотовыжиганию на достаточно широком участке поглощения. Пленки могут бы и многослойными, их поглощение може быть обеспечено одновременным введе нием примесей разной природы.

На фиг. t изображена схема экспе риментальной установки; На фиг. 2 - спектр пропускания первого элемента после записи изображения.

На фиг. t изображена схема экспериментальной установки; На фиг. 2 - спектр пропускания первого элемента после записи изображения.

Пример. В качестве носителей

вичныи элемент свет имеет спектральное распределение интенсивностей, повторяющее спектральную структуру пропускания этого элемента, то выжигающее дей- информации (фотохромных сред) исполь- ствие прошедшего света на вторичный Зуют плоскопараллельные пластинки из элемент (чувствительная к фотовыжигэ- нию пленка) таково, что на вторичном элементе формируются провалы (единицы) и остаются нетронутые участки (нули)

45

полистирола, активированные молекулами октаэтилпорфина (концентрация примесных молекул 5- Ю моль/л).

Источником света служит перестраиваемый лазер 2 на красителе (модель фирмы Coherent, краситель ДСМ, ширина линии генерации 0,01 им, накачиваемый аргоновым лазером 1 Innota-70). Лазерное излучение пропускается через оптическую систему 3 для расширения луча на первой фотохромной пластинке 01 круглого пятна равномерной освещенности диаметром 0,7 см. С помощью линзы L диаметр луча на второй фотохромной пластинке 02 уменьшается до . Обе пластинки находятся в оптических криоста- тах типа Утрекс при Т k,2 К.

в точности при тех же самых частотах, которые фиксировали информацию на первичном элементе (или их совокупности) Пока речь идет об упаковке, записанной в двоичной системе информации, значение имеет именно наличие или отсутствие провалов при данной частоте, их глубина и форма могут колебаться в заметных пределах, лишь бы сохранилась возможность установления существования или отсутствия провала. II

Указанная процедура изготовления

элементов плотной упаковки информации точно также применима и к светофильтна вторичном элементе повышается в

рам пропускания и синтезу пространственно-временных голограмм, основанных на явлении фотовыжигания спектральных провалов. Однако в случае этих изделий возникает требование достаточно точного сохранения спектрального контура провалов. Представляет интерес и пространственное увеличение этих элементов. В случае голограмм возникают теоретические задачи о голограммах с деформированными пространственными размерами. Пространственная плотность записи

на вторичном элементе повышается в

5

5

такое число раз, в какое уменьшено изображение. Процесс уменьшения изображения элемента с записанной информацией (или их совокупность) можно вести также и многоступенчато, при этом коэффициент пространственного уплотнения равен произведению коэффициентов уменьшения на всех ступенях процесса.

Способ применим независимо от пространственной формы заполненного информацией участка на первичной пленке. Материалы пленок могут быть любыми, требуется чувствительность к 0 фотовыжиганию на достаточно широком участке поглощения. Пленки могут быть и многослойными, их поглощение может быть обеспечено одновременным введением примесей разной природы.

На фиг. t изображена схема экспериментальной установки; На фиг. 2 - спектр пропускания первого элемента после записи изображения.

Пример. В качестве носителей

информации (фотохромных сред) исполь- Зуют плоскопараллельные пластинки из

информации (фотохромных сред) исполь- Зуют плоскопараллельные пластинки из

5

0

5

полистирола, активированные молекулами октаэтилпорфина (концентрация примесных молекул 5- Ю моль/л).

Источником света служит перестраиваемый лазер 2 на красителе (модель фирмы Coherent, краситель ДСМ, ширина линии генерации 0,01 им, накачиваемый аргоновым лазером 1 Innota-70). Лазерное излучение пропускается через оптическую систему 3 для расширения луча на первой фотохромной пластинке 01 круглого пятна равномерной освещенности диаметром 0,7 см. С помощью линзы L диаметр луча на второй фотохромной пластинке 02 уменьшается до . Обе пластинки находятся в оптических криоста- тах типа Утрекс при Т k,2 К.

При длине волны ft 619,5 нм (в середине спектрального интервала, использованного для записи информации) оптическая плотность пластинки 01 D 3,0 и оптическая плотность пластинэлемент

второй пластинки (площадь ,2

S 0,03 мм2-), а длина волны излучеки 02 DЈ 1,8. При измерении спектра пропускания пластинок регистрация осуществляется с помощью фотоэлектронного

ния равномерно сканируется в пределах 62П,0 - 619,0 нм. Интенсивность излучения перед первой пластинкой 0,5 мкВт/см , полное время сканирования составляет 20 мин После этого измеряется спектр пропускания пластинумножителя Ц (ЕМ1 Д3 1/350р), импульсы JQ ки °2 (Фиг- 26). Сравнение двух которого накапливаются в многоканаль- спектров (фиг. 2) показывает, что при Йый импульсный анализатор 6 (). пространственном (поверхностном) уп- Сканирование длийы волны лазера на лотнении информации в 84/5гл103 раз

указанным образом точность информации в спектральном измерении сохраняется. Появление относительно большого фона (уменьшение контрастности провалов) (фиг. 26) связано с меньшей дозой обкрасит еле осуществляется с помощью блока 5 управления, состояние которого (скорость и направление сканирования) определяется внешними командами от анализатора 6.

На первом этапе эксперимента осу15

лучения при выжигании провалов в ходе

ществляют запись информации в двоичной 20 сканирования (по сравнению с дозой системе (отсутствие спектрального про- выжигания на первом этапе эксперимен- вала при данной длине волны - нуль, та), а также меньшей оптической плот- наличие провала - единица) на первую фотохромную пластинку 01 (площадь записи S 4 40 мм). Координаты для записи одного байта информации в шкале длин волн определяются выражением

- fti-fto-iM,

ностью пластинки 02. При необходимости контрастность провалов может быть 25 увеличена использованием более интенсивного излучения при сканировании длины волны на втором этапе эксперимента „

элемент

второй пластинки (площадь ,2

S 0,03 мм2-), а длина волны излуче15

лучения при выжигании провалов в ходе

сканирования (по сравнению с дозой выжигания на первом этапе эксперимен- та), а также меньшей оптической плот-

ностью пластинки 02. При необходимости контрастность провалов может быть увеличена использованием более интенсивного излучения при сканировании длины волны на втором этапе эксперимента „

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических запоминающих устройствах вычислительных машин. Целью изобретения является повышение плотности записи информации.Поставленная цель достигается тем, что проецируют первичную запись с помощью лазерного или широкополосного излучения в уменьшенном изображении на другой светочувствительный материал с неоднородно уширенной полосой поглощения, способный к фотоиндуцированному образованию спектральных провалов в полосе поглощения. 2 ил.

30

где i,...,8 - номер бита в байте; fto 6l9,95 нм; д/Л 0,1 нм.

Для записи байта 00110110 выжига- ются четыре провала на длинах волны (,3,5,6). Время облучения плас- 3 тинки при выжигании одного провала составляет в среднем 300 с, интенсивность излучения перед пластинкой 55 мкВт/см2-. Спектр пропускания перФормула изобретения

Способ изготовления элементов памяти частотно-селективного запоминающего устройства, заключающийся в том, что освецают светочувствительный материал с неоднородно уширенной полосой поглощения, способный к обратимому фотоиндуцированному образованию спектральных провалов в полосе поглощения лазерным излучением, спектральвого элемента после записи изображения ° ная ширина которого меньше ширины непоказан на фиг о 2а. Некоторая неравномерность в величинах максимального пропускания провалов связана с зависимостью эффективности фотовыжигания от длины волны и с некоторым изменением оптической плотности пластинки в данном спектральном интервале. В процессе считывания информации эта неравномерность не является существеноднородно уширенной полосы поглощения светочувствительного материала, осуществляют частотное сканирование лазерного излучения в соответствии с за писываемой информацией, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности записи информации, проецируют первичную запись с помощью лазерного или широкополосного излученой, так как может быть исключена вве- 0 ния в уменьшенном изображении на дру- дением подходящего уровня дискриминации.

На втором этапе эксперимента в установку добавляется пластинка 02, Лазерное излучение, проходящее через

гои светочувствительный материал с неоднородно уширенной полосой поглощения, способный к фотоиндуцированному образованию спектральных провалов в 55 полосе поглощения. i

пластинку 01, проецируют на маленький

Формула изобретения

Способ изготовления элементов памяти частотно-селективного запоминающего устройства, заключающийся в том, что освецают светочувствительный материал с неоднородно уширенной полосой поглощения, способный к обратимому фотоиндуцированному образованию спектральных провалов в полосе поглощения лазерным излучением, спектральная ширина которого меньше ширины неоднородно уширенной полосы поглощения светочувствительного материала, осуществляют частотное сканирование лазерного излучения в соответствии с за- писываемой информацией, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности записи информации, проецируют первичную запись с помощью азерного или широкополосного излучения в уменьшенном изображении на дру-

0 ния в уменьшенном изображении на дру-

гои светочувствительный материал с неоднородно уширенной полосой поглощения, способный к фотоиндуцированному образованию спектральных провалов в 55 полосе поглощения. i

1

Яхг /

Т

ними

001101 1 О

r-IIIJiiUf