Устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов Советский патент 1980 года по МПК G11C11/16 G06F7/00 

I

Изобретение относится к эапо.минающим устройствам и может быть . использовано для запоминания, задержки и сжатия электрических сигналов.

Известны устройства для запоминания и сжатия электических сигналов. Одно из них основано на эффекте ядерного и электронного спинового эха в жидких и твердых веществах 1.

Однако для работы этого устройства необходимы мощные поляризующие магнитные поля (до 10 000 Э) и сложная криогенная техника.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов, содержащее рабочую ячейку, приемную катушку, источник переменного магнитного поля резонансной частоты, подключенный к формирователю и генератору, усилитель, выход которого соединен с входом индикатора Г 21

Однако это устройство не нашло широкого применения,так как необходимость использования сильного магнитного поля для поляризации рабочего вещества, находящегося в рабочей ячейке,не позволяет создать компактное и экономическое устройство для запоминания и

обработки информации, Кроме того,в этом устройстве слабый задержанный сигнал спинового эха наводится в приемной катушке, охватывающей рабочую ячейку, а это требует сложной радиотехнической развязки, необходимой для исключения влияния мощных сигнальных импульсов на приемный канал устройства.

Цель изобретения - упрощение устро ства и расширение области его применения .

Для этого в устройство введны фитодетектор, соединенный с усилителем, источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации и прозрачная камера,заполненная парами щелочного металла, например Цезия, или газом, например гелием, размещенная между фотодетектором и источниками оптического резонансного излучения накачки и регистрации и помещенная в поле источника переменного магнитного поля резонансной частоты.

На фиг. 1 приведена структурная оптико-электрическая схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма уровней энергии основного состояния атомов ; на фиг. 3 упрощенный вариант устройства. Устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов содержит спектральную лампу 1 накачки, линзы 2, поляроиды 3, четвертьволновые пластинки 4, лампу 5 для регистрации задержанного сигнала спинового эха f высокочастотные генераторы 6 для возбуждения ламп 1 и 5. Перечисленные узлы устройства образуют источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации Кроме того, устройство содержит источник переменного магнитного поля резонансной частоты, например радиочастотную ка тушку 7, фотодетектор 8, кольца 9 для создания постоянного магнитного поля, источник 10 Для питания колец 9, формирователь 11, генератор 12, усилитель 13, индикатор 14, прозрачную камеру 15, заполненную парами «елочного металла, например цезия, или газом, например гелием, линзу 16 Камера 15 размещена между фотодетекто ром 8 с линзой 16 и источниками оптического резонансного излучения накачки и регистрации, образуемыми уз- лами (1-6), и помещена в поле катушки 7, соединенной с формирователем 11 и генератором 12. Выход фотодетек тора 8 соединен с входом усилителя 1 Устройство работает следующим образом, В лампе 1 накачки, содержащей тот же газ .или пар, что и камера 15,с помощью генератора 6 возбуждается высокочастотный безэлектродный разря для создания резонансного излучения. Это излучение, пройдя через поляроид 3 и четвертьволновую пластинку 4, становится циркулярно поляризованным и попадает в камеру 15. В результате резонансного поглощения и последующе излучения света в камере 15 происход оптическа ориентация магнитных f моментов атомов. При поступлении рег стрируемого радиоимпульса на вход устройства формирователь 11 преобразует этот импульс в сигнальный радио импульс, параметры которого удовлетворяют условию . где ir - длительность сигнального ра диоймпульса; И - средняя полуамплитуда сигна ного радиоимпульса; Т - гидромагнитиоё отношение дл атомов в камере 15; -Частота заполнения регистри руемого и сигнальногоимпуль сов; н - величина постоянного магнит го ПОЛЯ. Под действием сигнального радиоим пульса, поступающего в радиочастотную атушку 7,суммарный магнитный момент птически ориентированных атомов отлоняется от оси Z в плоскость xj. После окончания этого импульса магнитный момент, прецессируя с частотой в плоскости х , будет затухать по амплитуде как вследствие релаксации, так и из-за неоднородности постоянного магнитного поля Hjj. Интенсивность резонансного излучения лампы 5, прошедшего через камеру 15, будет модулирована по амплитуде пропорцион альнОХ -сое тавляюшей суммарного магнитного момента с часготойии. Это изменение излучения регистрируется с помощью фотодетектора 8.Если через время после начала сигнального радиоимп ьса,где ТзлА требуемое время задержки, генератор 12 вырабатывает считывающий импульс, для которого выполняется соотношение tlTH-fr; V HO. то момент времени ,дд фотодетектор 8 зарегистрирует сигнал спинового эха, который затем усиливается усилителем 13 и подается на индикатор 14, например широкополосный осциллограф. Изменяя j I можно просто и в широких пределах регулировать время задержки. Выше было дано описание устройства для работы в радиочастотном диапазоне. Например, для атомов щелочного металла Cl гидромагнитное отношение равно: 350 кГц/Э, поэтому в магнитном поле Э :несущая-частота радиоимпульсов равнаУяЗЗО кГц, для атомов Ru соответственно кГц/Э, а кГц в поле . Однако предлагаемое устройство может работать и в СВЧ-диапазоне. Для этого используется сверхтонкое расщепление основного состояния атомов рабочего вещества камер 15. В качестве примера на фиг. 2 приведена диаграмма уровней энергии Е основного состояния Rft, где.буквой F обозначен полный момент количества движения атома, буквой Мр обозначена проекция этого момента на направление внешнего магнитного поля Не,а стрелками обозначены возможные частоты заполнения радиоимпульса. Частота колебаний в слабом магнитном поле удовлетворяет условию где М - частота сверхтонкого щепления (для Кй®Уст« 6834,.7 МГц, . 9192,6 МГц), К - коэффициент, зависяишй от выбранной пары энергетических уровней основного состояния. Отличие устройства, работающего в СВЧ-диапазоне, заключается я исполь:зовании вместо радиочастотной катушки 7 СВЧ-антенны или объемного резонатора, а также в использовании фото, детектора, усилителя и индикатора пригодных для регистрации и усиления СВЧ«сигналов

Упрощенный вариант устройства, представленный на фиг. 3, позволяет уменьшить габариты, вес и энергопотребление предлагаемого устройства. Отличие от схемы, приведенной на фиг. 1 состоит в том, что вместо двух лучей (накачки и регистрации) используется один луч, а магнитное поле ориентировано под 45 к оптической оси устройства. Работает такое устройство аналогично первому вследствие того, что световой луч, направленный по осиХ, как известно, можно разложить на две компоненты, одна из которых совпадает с направлением магнитного поля Но, а другая перпендикуляр- . на к нему, причем составляющая светового излучения, направле ная вдоль поля HO, выполняет роль луча накачки, а перпендикулярная составляющая играет роль регистрирующего луча.

Таким образом, предлагаемое устройство может работать в различных диапазонах частот, не требует сильных магнитных полей для поляризации вещества, а регистрация задержанного импульса по изменению интенсивности света, проходящего через камеру, поз воляет упростить задачу развязки ввода информации. Предлагаемое устройство позволяет получить большие времена задержки в радиочастотном и СВЧдиапазонах. Например, для паров щелочных металлов время задержки может составлять десятки кс.

Формула изобретения

Устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов, содержащее

источник переменного магнитного поля резонансной частоты, подключенный к формирователю и генератору, усилитель, выход которого соединен с входом индикатора, отличаюшееся

f тем, что, с целью упрощения устройства и расширения области его применеНИН, оно содержит фотодетектор, соединенный с усилителем, источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации и прозрачную ка0меру, заполненную парами щелочного металла, например цезия, или газом, например гелием, размещенную между фотодетектором и источниками оптического резонансного излучения накачки.

5 и регистрации и помещенную в поле источника переменного магнитного поля резонансной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Зарубежная радиоэлектроника ,

0 1970, 11, с. 118.

2. Патент США i 2887673, кл. 340-173, 19ЬЬ.

3

15

Рш. 3