Способ динамической записи,хранения и воспроизведения временной формы импульса электромагнитного излучения Советский патент 1987 года по МПК G11C11/42 

00

о ел

00

оо

05 Изобретение относится к области спектрометрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использовано для оперативной обработ ки оптической информации. Известен способ записи, хранения и воспроизведения формы импульсов радиочастотного поля с помощью спино вого эха в условиях ядерного магнитного резонанса,. Этот способ заключается в том, что образец вещества, обогащенный протонами, возбуждают по следовательностью из,двух импульсов радиочастотного поля. Первый из них несет закодированную информацию, второй - считываюп;ий. Спустя время, равное удвоенному интервалу между импульсами, регистрируют сигнал спинового эха, временная форма которого воспроизводит кодирующий импульс. Однако существующий способ не позволяет запоминать и воспроизводить временную форму импульсов заданной конфигурации, отлич ной от прямоугольной. Кроме этого, указанный способ не учитывает возмож

ность отстройки частоты внещнего поля от центральной частоты неоднородно-уширенной линии, а также не может быть применен в оптическом диапазоне частот. Наконец,- данный способ не дает возможности управлять направленностью сигнала, т.к. радиочастотное излучение эхо-отклика изотропно.

Наиболее близким техническим решением является способ записи и воспроизведения временного распределени фаз электромагнитного излучения, основанный на воздействии на, носитель информации когерентными оптическими импульсами. Этот способ заключается в том, что вещество, которое способно поглощать и запасать энергию облучаюпщх импульсов, возбуждают последовательно первым и вторым высокоинтенсивными импульсами оптического диапазона. Если процессы необратимой -релаксации достаточно длительны по сравнению с временем, разделяющим импульсы, фотонное эхо излучается из образца в момент времени посде второго импульса, равный временному интервалу между первым и вторым импульсами. Однако, даннь:й способ в силу высокой интенсивности и малой длительности импульсов возбуждения позволяет запоминать и воспроизводит лишь временное распределение фаз электромагнитного излучения и не позвощественным образом зависит от услоВИЙ возбуждения. Так, если амплитуда .

Q первого импульса велика (i h/dT|, а длительность - мала ( с/,-гТ), то уширение спектра прохожящего излучения приводит к эквивалентному возбуждению всех резонансных частиц (излучателей) в пределах неоднородноуширенной линии, В связи с этим в момент формирования когерентного отклика возникает сигнал, огибающая которого воспроизводит временное распределение фаз излучателей по всей линии. В результате контур эхо-импульса определяется лишь распределением излучателей по частотам и не зависит от формы импульсов возбуждения. Уменьшение амплитуды и увеличение длительности первого импульса приводит к неэквивалентному возбуждению излучателей, что вызьшает возникновение когерентных откликов сложной временной структуры. Однако, и в этом случае, при условии что импульсная площадь 0 F , временная форма фотонного эха также не связана с формой импульса и определяется более сложным процессом синхронизации фаз

5 излучателей. Воспроизведение формы первого импульса с помощью сигнала фотонного эха возможно при условии: а) амплитуда входного сигнала мала { : h/dTJ); б) длительность сигнала ляет запоминать и воспроизводить исследуемь1Й контур первого импульса при генерации фотонного эха. Кроме того, указанная в данном способе возможность кодирования большого объема информации с помощью последовательности нескольких импульсов трудно реализуема, вследствие возникаюЕЦИХ в этих условиях импуль- , сов стимулированного, восстановленного и т.п. эха. Целью настоящего изобретения является увеличение объема записанной и воспроизводимой информации. Цель достигается тем, что воздействие осуществляют когерентными оптическими импульсами с временным интервалом между ними Tj :Т Т - соответственно время продольной, поперечной и обратимой релаксации поляризации, при амплитуде импульсов , Sj h/dTf, где d - приведенный матричный элемент дипольно о перехода, h - постоянная Планка, и при длительностях (У, . Временная форма зхо-отклика сувелика по сравнению с временем обратимой релаксации Т ; в ) выполнено дополнительное условие ( 0 1), Возбуждаемая оптическим импульсо с указанными параметрами система .резонансных частиц переводится,вслед ствие интерференции атомных состояний; в когерентное сверхизлучающие состояние и запоминает временную структуру первого импульса. Спустя промежуток времени Т резонансную среду подвергают действию второго, произвольного по форме, но сильного и короткого импульса. Возбуждение сильным полем соответствует отражению времени и система резонансных частиц в своей эволюции проходит состояния, созданные первым сигналом. Через время, равное Т+ о , после начала действия второго импульса производят регистрацию когерентного спонтанного излучения светового (фотонного) эха. Огибающая эхо сигнала при возбуждении указанной последовательностью и импульсов будет воспроизводить временную форму первого импульса при обратном ходе времени. Считая спектр первого импульса достаточно узким и распределение излучателей по спектру постоянным, можно получить выражение, описывающее форму светового эха ); -А g(,),sin |iexp, к(- L(t- 15 -Т-с/,))К/2Т+сУ + . ). где К - модуль волнового вектора Z - направление распространения g(дш) - функция распределения, описывающая контур неоднородно уширенной линии перехода; со - частота внешнего поля; иОр - центральная частота неоднородно-уширенной линии; R.(t) - временная форма первого импульса, На графике представлены результаты численного решения, которое было получено для системы уравнений, опре деляющих поляризацию и инверсную заселенность резонансной среды с учетом всей неоднородно-уширенной линии. Кривые 1 и 2 представляют соответственно кодирующий и считывающий сигналы, изображенные на графике в единицах h/dT кривые 3 и 4 - поляризация, наводимая в среде первым и вторым импульсами, кривая 5 - поляризация в момент возникновения эха. Кривые 3, 4 и 5 изображены на рисунке в единицах , где N - концентрация резонансных частиц. Связь между полем и поляризацией в момент возникновения эха устанавливается соотношением Pe(t), e(2,t) где N - число резонансных частиц в единице объема; V - фазовая скорость света в среде. Из приведенного графика видно, что при выполнении условий е7 h/dTt и с/, , а также (f. - ..} временная форма кодирующего сигнала может быть запомнена, сохранена и воспроизведена в момент возникновения эха. Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, при резонансном возбуждении перехода А(-1/2)-г 2Е(Е)(-1/2) ионов Сг в кристалле рубина с концентрацией ионов хрома около 0,1% и толщиной порядка нескольких сотых долей сантиметра.При этом амплитуды электрического поля первого и второго импульса должны лежать.в интервалах 500-10 -В/см и 0,5 -10-10 В/см соответственно, а длительности - 5-10 не и 100-500 НС соответственно. Интервал мевду импульсами должен составлять 50-100 НС при температуре образца около 4°К, Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить объем запоминаемой и воспроизводимой информации, содержащейся во временной форме оптических импульсов.

СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ, ХРАНЕНИЯ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ФОРМЫ ИМПУЛЬСА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО" ИЗЛУЧЕНИЯ, основанный на воздействии на носитель информации, когерентными оптическими импульсами, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема записанной и воспроизводимой информации, воздействие осуществляют когерентными оптическими импульсами с временным интервалом между ними Т*<^-^Т <?'Т^^,^, где Т^^^ " Т* - соответственно время продольной, поперечной и обратимой релаксации поляризации, при амплитуде импуль- . сов ?, «Ь/

32

Иг

96

60

«