Голографическое запоминающее устройство Советский патент 1991 года по МПК G11C11/42 

Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, в электронных вычислительных машинах с голографической памятью.

Известно устройство, содержащее оптически связанные лазер, дефлектор, матрицы голограмм и фотоприемников, а также электрически соединенные усилители, формирователи, блоки управления и стробирования.

Недостатком устройства является также низкая надежность рабоК, и достоверность считьюания информации. Это вызвано тем, что компенсация разброса пороговой чувствительности происходит поразрядно сразу для всех слоев матрицы фотоприемников. Вследствие этого не учитьшается разброс в разрядах каждого слова как чувствительности фотоячеек матрицы фотоприеМников, так и градаций интенсивности восстановленной оптической информации из матрицы голограмм. Более того, отсутствует контроль работоспособности фотоячеек матрицы фотоприемников. Наиболее близким техническим решением является голографическое запоминающее устройство. Устройство содержит последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фото приемный блок, выполненньш в виде матрицы фотоприемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору, и блокам стробирования и управля емых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывани подключены к блоку стробирования, а выходы - к входам блока управляемых элементов задержки и блока формирова телей импульсов, выходы блока управля емых элементов задержки соединены с входами блока формирователей импульсов, блок стробирования подключен к дефлектору. Недостатками устройства являются как недостаточная надежность работы, так и недостаточная достоверность считывания информации, вызванные отсутствием контроля работоспособности фотоячеек матрицы фотоприемников, Действительно, современные голографи ческке запоминающие устройства (ГЗУ) имеют емкость порядка 10в бит и более, иначе они будут не конкурентоспособными, А это значит, что матриц фотоприёмников должна иметь 10 и более фотоячеек. Надежность работы устройства определяется работоспособ ностью фотоячеек. Допустим, что во время сеанса передачи информации, т,е, ввода ее в электронную машину, отказали две фотоячейки. Обычно матрица голограмм содержит Ю субголоРрамм, каждая из которых емкостью 10 бит, следовательно, при вводе информации в машину потеряно 2Г10 би (одной субголограммы - 2 бита, а ТО субголограмм - 2-10 бит). Целью изоб)етения является повышение надежности работы устройства и достоверности считывания информации за счет контроля работоспособности фотоячеек матрицы фотоприемников перед каждым циклом считывания и восстановления отказавших фотоячеек. Цель Достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотоприемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходы к входам блока управляемых элементов задержки и блока формирователей импульсов, выходы блока управляемых элементов задержки соединены с входами блока формирователей импульсов, блок стробирования подключен к дефлектору, введены светоделительный элемент, поляризатор, резервный фотоприемный блок, первый и второй коммутаторы и блок контроля, подключенный к выходам блока формирования импульсов, первому коммутатору, подключенному к вторым входам блока усилителей считывания и к рабочему и резервному фотоприемным блокам, и к второму коммутатору, включенному между блоком управления и рабочим фотоприемным блоком, фотоприемные блоки оптически связаны через поляризатор со светоделительным элементом, размещенным между лазером и дефлектороми оптически с ними связанным, резервный фотоприемный блок оптически связан с накопителем, а поляризатор подключен к блоку управления, На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит лазер 1, светоделительный элемент 2, поляризатор 3, дефлектор 4, накопитель в виде матрицы голограмм 5, резервный фотоприемный блок 6, рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотоприемников 7, первый коммутатор 8, блок усилителей считывания 9, блок управляемых элементов задержки 10, блок формирователей импульсов 11, второй коммутатор 12, блок стробирования 13, блок управления 14, блок контроля 15, 57 В ГЗУ лазер 1, светоделительный элемент 2, поляризатор 3, подключенный к блоку управления 14, и дефлектор 4 связаны оптически. Резервный фотоприемный блок 6 и рабочий блок 7 подключены через первый коммутатор 8 с одними из входов блока усилителей 9 и через второй коммутатор 12 - к ;блоку управления 14, Другие входы .блока усилителей 9 соединены с блоко стробирования 13, причем выходы блок усилителей 9 подключены к одним из входов блока управляемых элементов задержки 10 и блоку формирователей импульсов 11. Другие входы блока управляемых элементов задержки 10 соединены с блоком управления 14, а дру гие входы бдока формирователей им-; пульсов 11 - с выходами блока управляемых элементов задержки 10. Выходы блока формирователей импульсов 11 подключены к блоку контроля 15, соединенному с первым 8 ,и вторым 12 ком мутаторами. Блок управления 14 соеди нен с дефпектром 4, блоком стробирования 13 и блоком управляемых элемен тов задержки.. В указанном устройстве введенные светоделительный элемент 2 и поляриз§тор 3 представляют собой известные из физической оптики оптические элементы. Первый 8 и второй 12 коммутаторы выполнены на базе серийно выпус каемых микросхем серии К155 со стробированием и предназначенных для се, лективного подключения пин считывани рабочего и резервного фотоприемных блоков 7, 6 к блоку усиления, 9, а шин выборки информации - к блоку управле ния 14. Блок контроля 15 выполнен на базе серийно выпускаемых микросхем серии К155 и предназначен для контроля работоспособности ячеек блоков фотопри емных 7 и 6. Устройство работает следующим образом. Часть света луча лазера 1 отделяется светоделительным элементом 2 и направляется через поляризатор 3 на рабочий фотоприемный блок 7. По коду адреса из блока управления 14, дефлектром 4 выбирается в накопителе 5 заданная субгояограмма. В этот же момент (т.е. за время переключения Дефлектора 4 с одной позиции на другую), по команде блока управления 14 осуществляется контроль работоспособ кости ячеек рабочего фотоприемного блока 7 следующим образом, Поляризатор 3 устанавливается на пропускание, при этом свет от лазера 1 освещает весь рабочий фотоприемный блок 7. Электрические сигналы с рабочего фотоприемного блока 7 поступают через первый коммутатор 8 и через блок усилителей считывания 9 и блок форми-, рователей импульсов 11 в блок контроля 15. В случае работоспособности всех фотоячеек из блока контроля 15 сигналы на первый и второй коммутаторы 8, 12 не поступают и работа устройства осуществляется с рабочим фотоприемным блоком 7, соединенным через последнее с блоком усилителей считьшания 9 и блоком управления 14, Который подает сигнал на поляризатор 3 для прекращения засветки. В рабочем фотоприемном блоке 7 по коду адреса блока управления 14 выбирается нужное слово. Шумы, поступающие с разрядом выбранн ого слова и усиленные блоком усилителей считывания 9, поступают на входы блока управляемых элементов задержки 10 и соответственно на входы блока формирователей импульсов 11 для установления порогов из срабатывания, В момент максимума нарастание интенсивности из блока стробирования t3 прступает сигнал на блок усилителей считывания 9 для разрешения считывания полезной информации и на дефлектор 4 для обеспеченная восстановления изображения лучом лазера 1 выбранной субголограммы. Усиленные сигналы блоком усилителей считывания поступают на элементы задержки 10, где задерживается на время, необходимое для установления порогов срабатывания блока формирователей импульсов 11. Если же в результате проверки работоспособности фотоячеек рабочего фотоприемного блока 7 некоторые из них были вьмвлены блоком контроля 15 как неработающие, то из последнего поступает сигнал на первый и второй коммутаторы 8, 12. По этому сигналу коммутатор 8, 12 отключает рабочий фотоприемный блок 7 от блока усилителей считывания 9 и блока управления 14 и соответственно подкЛ очают резервный фотоприемный блок 6. Дальше работа осуществляется аналогично как с рабочим фотоприемным блоком 7. Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу повьшгения

надежности работы ГЗУ и достоверности считывания информации.

Известно, что надежность и Достоверность считьшания информации определяется работоспособностью ячеек фотоприемного блока (ФБ), Неработоспособность фотоячеек заключается как во внезапных их отказах, составляющих до 20%, так и в постепенных отказах порядка 80%. Внезапные отказы вызваны пробоем р-п перехода, обрывами и перегреванием выводов, наружным пробоем между выводами, короткими замыканиями в структуре. Постепенные отказы вызваны возрастание обратных токов переходов, снижением коэффициён тов передачи тока, дрейфом параметров и характеристик, возрастанием уровня собственных шумов. Кроме того, работбспособность фотоячеек зависит от технологического разброса параметров ,температуры р-п перехода, кратковременных перегрузок-по напряжению и току, рассеиваемой мощности и т.д.

В случае выхода из строя одной из фотоячеек ФБ при вводе информации в ЭВМ будет потеряно информации порядка 1 бит (с каадой субголограммы по одной бите, а таких субголограмм в матрице 10).

Таким образом, р устройстве поставленная задача достигается следующим образом.

Осуществляется контроль работоспособности фотоячеек ФБ в начале каждого цикла считывания.-Следует отметить что контроль осуществляется ,за время церё1слючения дефлектора, fie. не накладывает ограничения на быстродействие работы ГЗУ. Одновременно с приходом сигнала на дефлектор для выборки нужного адреса (нужной субголограммы поступает сигнал на поляризатор. По этому сигналу поляризатор пропускает свет на ФБ, где оптические сигналы преобразук тся в электрические и через . блок усилителей считывания поступают

в блок контроля, в котором по этим сигналам осуществляется контроль работоспособности фотоячеек ФБ следующим образом.I

Если число электрических сигналов поступиввих в него, соответствует числу фотоячеек ФБ, то работа ГЗУ осуществляется с рабочим ФБ 7.

Если число электрических сигналов поступивш1х в него не соответствует числу фотоячеёк ФБ. т.е. в случае выхода из строя фотоячеек ФБ,то автоматически работа ГЗУ осуществляетс с резервным ФБ 6.

На основании изложенного можно сделать вьшод о том,что предлагаемое устройство по сравнению с известным является наиболее эффективным, так как улучшаются основные определяющие характеристики устройства, таки как надежность работы ГЗУ и достовер ность считывания информации, и может полностью его заменить.

Изобретение представляет значительньш интерес для народного хозяйства, так как способствует как решению проблем, связанных с непрерывно продолжающимся ростом объема перерабатываемой информации, так и новым подходом к хранению больщих информащюнных массивов, связанным с организахщей банков данных, обслуживающих широкий круг потребителей и представляющих собой автономные системы с математическим и информационным обеспечением, щирокой сетью каналов связи и терминальных устройств, указанных в директивах по плану развития народного хозяйства СССР.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать в вычислительной технике, вчастности в ЭВМ с голографической памятью. Устройство может найти широкое применение в оптоэлектронных системах ввода информации в ЦШ, специализированных системах сбора предварительной обработки и хранения информации. .

ГОЛОГРАВДЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фо .топриемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходы - к входам блока управляемых элементов задержки и блока формирователей импульсов, выходы блока управляемых элементов задержки соединены с входами блока формирователей им- . пульсов, блок стробирования подключен к дефлектору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены светоделительный элемент, поляризатор, резервный фотоприемный блок, первый и второй комму таторы и блок контроля, подключенный к выходам блока формирования импульсов, первому коммутатору, подключен-. ному к вторым входам блока усилителей считывания и к рабочему и резервному фотоприемным блокам, и к второму коммутатору, включенному между блоком а S управления и рабочим фотоприемным блоком, фотоприемные блоки оптически (Л связаны через поляризатор со светоделительным элементом, размещенным между лазером и дефлектором и оптически с ними связанным, резервный фотоприемный блок оптически связан с накопи телем, а поляризатор подключен к 00 блоку управления.

,a:ilifj i f ff. Kf.-;. - г ;.