Голографическое запоминающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации. Известны голографические заломииакедие устройства (ЗУ), содержащие источник излучения, адресную систему регистрирующую среду, формирующую оп тику матрицы фотоприемников в точечные источники сферических волн, осве щающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезно информации, так и ассоциативных при наков и признаков опроса . Основным недостатком этих устройств, затрудняющих их реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании бол ших площадей регистрирующей среды. Это приводит к повышенным требованиям к чувствительности реверсивных регистрирующих сред, фотоприемников и их характеристикам, резкому снижению быстродействия устройств и плоткости записи, а также возможности ассоциативного поиска только страниц информации. Известно голографическое запоминающее устройство 21 с записью, C4i тыванием и стиранием.информации, со держащее,источник излучения, адресную систему, формирующую оптику, управляемый транспарант, фотоприемную матрицу, реверсивную регистрирующую среду и устройство управления. Недостатком данной системы являет ся возможность только адресной обработки информации. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации и обеспечение одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации. Указанная цель достигается тем, что в голографическое .запоминающее устройство, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, пер вый управляемый транспарант, диафраг мирующую маску, первый блок фокусировки луча и реверсивный носитель информации с оптическим блоком считы вания, второй выход первого светоделительного элемента оптически связан через первый коллиматор, поворотную призму и первую диффракционную ре шетку с реверсивным носителем информации, первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которог о подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой фотоприемной матрице, введены второй светоделительный элемент, второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант, второй блок фокусировки-луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом и вторым светоделительным элементом. Кроме того, в устройство введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, второй коллиматор, вторая дифракцион-;. ная решетка, третий блок фокусировки . луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излучения оптически связан через последовательно расположенные второй блок адресации луча, второй коллиматор, реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьзй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым блоком адресации луча. На чертеже представлена оптическая схема предложенного устройства. Устройство содержит источник когерентного излучения 1, блок адресации луча 2, дающий на выходе световые пучки на длинах волн записи (ian), считывания ( Я счит ) стирания Я стер ) г обеспечивакадие как произвольную заданную адресацию свето-вых пучков при записи, считывании и сти- рании, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке .информации (когерентными источниками излучения могут быть, например, лазеры,.а в качестве адресных систем могут использоваться, например, электрооптическая система, сканлазер); светоделительный элемент 3, осуществляющий разделение адресных пучков на сигнальный канал и канал опорного пучка, а также способный переключать весь световой пучок только в канал . сигнального пучка при ассоциативной обработке информации или в опорного пучка при считывании, коллиматор 4, поворотную призму 5 и диффракционную решетку 6, первый блок формирования луча 7; рэндомиэирующую маску 8, осуществляющую равномерное распределение света по полю голограм мы; .управляемый транспарант 9, осуществляющий пространственно-временную модуляцию проходящего светового пучка в соответствии с кодом, предна наченным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации диафрагмирующую маску 10, осуществля ющую фиксацию положения входной стра ницы информации и определяющую разме голограммы на реверсивном носителе информации 11; носитель 11, например на основе фотоэлектрического кристал ла (например, силиката висмута), на котором хранится информация в виде отдельных страниц-голограмм, например, в парафазном коде (в качестве носителя может быть использована любая подходящая среда, допускающая за пись, считывание и стирание голограм блок фокусировки луча 12 и оптический блок считывания 13; матрицы 14, 15 и 16 фотоприемников. Причем матрица 14 осуществляет регистрацию вос становленной страницы полезной инфор мации, матрица 15 - определение адре са страницы - голограммы на регистрирующей среде при ассоциативном поиске страницы информации, матрица 1 определение адреса ассоциативновыбранных слов (блоков слов). Светоделительный элемент 17, например светоделительная призма, чув ствительная к плоскости поляризации или полупрозрачное зеркало, разделя ет оптическую схему на канал (I) ад ресного и ассоциативного считывания страницы информации, в котором расположена матрица фотоприемников 14 и канал (II) ассоциативного поиска слова (блока слов) в странице, в ко тором расположены зеркало 18, второ блок формирования луча 19, второй управляемый транспарант 20, зторой блок фокусировки луча 21 и вторая ф топриемная матрица 16. Этот элемент 17 или разделяет св товой пучок на два канала, или пере ключает весь световой пучок .с одног канала на другой. Управляемый транспарант 20 осуще ствляет пространственно-временную модуляцию светового пучка в соответствии с кодом признака опроса ел ва (блока слов). Блок управления 22 управляет записью, считыванием, стиранием- при адресной и ассоциативной обработке информации. При адресной обработке информаци устройство работает следующим образом1. В режиме записи работает источник излучения 1 на длине волны . По команде с блока 22 светово пучок блоком 2 устанавливается в положение, соответствующее адресу голограммы на носителе, на котором ; должна записываться информация. С помощью светоделительного элемента 3 световой пучок расщепляется на сигнальный и опорный пучки. Опорный пучок оптической системой, состоящей из коллиматора 4, дифракционной решетки 6 и поворотной призмы 5, направляется на носитель 11 в место записи голограммы. На управляемом транспаранте 9 отображается код записываемой информации, поступаемый по команде с блока 22 из любого внещнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.). Сигнальный пучок с помощью блока формирования луча 7 расширяется до размеров транспаранта 9 и затем с помощью блока фокусировки луча 12 освещает участок носителя, соответствующий адресу голограммы, заданному блоком 2. Интерференционная картина сигнального и опорного пучков представляет собой Фурье-голограмму изображения кода, отображенного на управляемом транспаранте 9. 2.В режиме считывания информации работает источник 1 на длине волны ЯсШ.По команде с блока 22 сигнальный пучок блокируется, а весь световой пучок элементом 3 направляется в канал опорного пучка. Световой пучок освещает участок носителя, соответствующий адресу считываемой голограммы. Восстановленное изображение с помощью блока 13 и светоделительного элемента 17 направляется на матрицу фотоприемников 14 и по команде с блока22 считывается ею. 3.В режиме стирания голограммы работает источник 1 на длине волны , сигнальный пучок с блока 22 блокируется, а стира ние осуществляется опорным пучком. При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом. 1. В режиме ассоциативного поиска страницы информации источник 1 работает на длине волны . при этом блок 22 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока 2, например, на все ячейки электрооптической системы подаются полуволновые напряжения. Блок 22 блокирует канал опорного пучка, а весь световой пучок элементом 3 направляется в канал сигнального пучка. В ячейках управляемого транспаранта 9, предназначенных для ассоциативного признака голограммы, блок 22 отображает, например, обратный код признака опроса, остальные ячейки маскируются. Поскольку блок 22 высвечивает все адресные положения блока 2, то код признака опроса страницы проецирует сяна все голограммы - страницы носителя 11. Угол (ji между любыми пучками признаков опроса должен быть в ран таким, чтобы выполнялось услови (Я (1) ().COS20, где Я - длина волны света; t - то щина реверсивного носителя; б - уго между опорным пучком и пучками приз нака опроса; Г - показатель преломления. Это значит, что каждый пучок при нака опроса может восстановить опор ный пучок только при условии совпадения его направления падения лограмму с направлением пучка ассоц ативного признака при записи. Если направления опрашивающих- световых пучков.полностью не совпадут с угла ми Брегга для некоторой голограммы, «т.е. если пучки кода признака опрос , не совпсщут с пучками ассоциативного признака голограммы при записи, то опорный пучок не восстановится; Следовательно, местонахождение нужной информации определяется по отсутствию изображения восстановительного опорного пучка иа ячейке (группе ячеек) матрицы 15 фотоприем ников. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) в матрице. 1 соответствует искомому адресу голограммы на. носителе. По команде блока 22, устройство переводится в режим адресного считывания по найденному адресу, описанному 2. В режиме ассоциативного поиска слова (блока слов) в странице информации блок 2 работает в режиме адресного считывания. По команде блока 22 светоДелительным элементом 17 во становленный световой пучок направл ется в канал II. С помощью второго блока формирования луча 19 все восстановленные ассоциативные признаки слов (блоков слов) проектируются и совмещаются на управляемом транспаранте. 20. На.транспаранте 20 блок 22 отображает, например обратный код признака опроса слова (блока слов). Производится оптическое умножение признака опроса на ассоциативные признаки всех слов (блоков слов) одной страницы информации. Полученное световое распределение проектируется вторым блоком фокусировки луча 21 в плоскость матрицы фотоприемников 16. Если один (или несколько) и кодов ассоциативных признаков слова (блока слов) с.овпал с кодом признака опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы фотоприемников) 16 будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) соответствует искомому адресу слова (блока слов) в странице информации. Считывание Iполезной информации поэтому адресу может производиться по команде блока 22 матрицей фотоприемников 14 в. режиме адресного считывания слова (блока слов) в странице информации. 3.Запись информации в ЗУ может производиться одним из следующих способов: по адресу, по признаку, с шаговым распределением, с сортировкой информации. 4.Стирание страницы информации производится только опорным пучком, при этом блок 22 .блокирует сигнальный пучок. Стирание информации производится по команде блока 22либо по адресу страницы, либо по ее ассоциативному признаку, при этом голограмма, подлежащая стиранию, отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска. Для обеспечения считывания информации на длине волны счш 51 эап используются второй источник.когерентного излучения 23, второй блок адресации луча 24 у второй коллиматор 25, состоящий из объективов, формирующих считывающие пучки, и диф акционная решетка 26/ обеспечивающая падение считывающих пучков на носитель 11 под углом считывания, отличным от угла падения опорного пучка при записи в Ясчит / -гап.ра. Стирание информации в этом случае может осуществляться или опорным пучком или считывающим пучком. Устройство работает следующим образом,. Запись и ассоциативный поиск страницы осуществляется вышеописанными способами, а считывание, стирание и ассоциативный поиск слов (блоков слов) производится способами, описанными ниже. При адресном считывании или стирании по команде с блока 22 световой пучок блоком 24 устанавливается в положение, соответствующее адресу голограммы, предназначенной Лля считывания или стирания. Сформированный коллиматором 25 световой пучок дифракционной решеткой 26 направляется на голограмму и либо сти-рает ее, либо восстанавливает ее, и элементом 17 восстановленное изображение направляется на матрицу фо топриемников 14 и по команде с блока 22 считывается ею. При ассоциативном поиске слова (блока слов) изображение с выбранной голограммы направляется элементом 17 (при этом на элемент 17, например подается напряжение) в канал (II) ассоциативного поиска слова (блока слов). Работа.канала (II) описана выше. При использовании для считывания информации блока 24 запись и считывание могут производиться одновре

1. ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ЗАПОМИ- . НАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник когерентного излучения, оптически тсвязанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, первый управляемый транспарант, диафрагмирующую маску, первый блок фокусировки луча и реверсивный носитель кнформации с оптическим блоком считывания, второй выход первого свето- делительного элемента оптически связан через первый коллиматор, поворотную призму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации, . первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой фотоприемной матрице, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации, в него введены второй светоделительный элемент, второй блок формирования луча,/второй управляемый транспарант, вто-^ рой блок фокусировки луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку уп- •равления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом и вторым светоделительным элементом.. 2. Голографическое запоминающее устройство по п. 1, отличающее с я тем, что, с целью обеспечения одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации^ в него введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, вто- 'рой коллиматор, вторая диффракцион- ная решётка, третий блок фокусировки луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излучения оптически связан через последова,- тельно расположенные второй блок адресации луча, второй коллиматор, реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьей фотоприемной матрицей, выход конторой подключен к блоку управления, .выходы которого соединены с вторым блоком ё1дресации луча.•3(Лсо ^ оо