Голографическое запоминающее устройство Советский патент 1985 года по МПК G11C11/42 

Предлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации.

Известно голографическое оперативное запоминающее устройство (ГОЗУ) lj , содержащее источник излучения, (5лок .адресации луча, муль- типликатор изображения, оптические системы, носители информации, управляемые транспаранты, матрицы гололинз, фотоприемные блоки. Основнь1ми недостатк.ами данного устройства являются невысокая его надежность, связанная с наличием большого количества (равного коэффициенту мультипликации) управляемых транспарантов фотоприемных блоков и матриц гололинз, а также относительно небольшая его информационная емкость.

Наиболее близким техническим решением является многоканальное ассоциативно-адресное оптическое запоминанлцее устройство f , содержащее источник излучения, оптический выход которого через блок адресации луча связан с входом первого блока формирования луча, второй блок формирования луча, выход которого через последовательно расположенные управляемый транспарант, блок рандомизации и первый блок фокусировки лучей связан с оптическим входом управляемого мультиплицируницего блока, каждый оптический выход которого через третий блок формирования лучей связан с оптическимвходом носителя информации, вторые блоки фокусировки луча по числу оптических выходов мультиплицирующего блока, выход каждого из которых через соответствукмций блок оптической связи и проекционный блок связан с соответствующим оптическим входом блока обработки информации, и блок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, блоку адресации луча, управ ляемому транспаранту, управляемому мультиплицирующему блоку, к каждому носителю информации, блоку обработки информации. Основным недостатком этого устройства является относительно невысокая его надежность, связанная с точечным методом хранения информации .

Цель изобретения - повьшение надежности устройства за счет хранения информации на голограммах.

Цель достигается тем, что в голографическое оперативное запоминаннцее устройство введены управляемый светоделитель, четвертьй блок формирования луча, блок формирования опорного луча, блок сведения лучей, блок переключателя поляризации, пятые блоки формирования луча по числу оптически выходов управляемого мультиплицирующего блока, блоки блокировки опорного луча по числу оптических выходов мультиплицирукнцего блока, формирователь управляклщх сигналов, причем выход первого блока формирования луча связан с оптическим входом управляемого светоделителя, первый оптический выход которого через четвертый блок формирования луча связан с первым входом блока сведения лучей, второй оптический выход управляемого светоделителя через блок формирования опорного луча связан с вторым входом блока сведения лучей, выход которого через последовательно расположенные второй блок формирования лучей, блок переключателя поляризации и-первый блок фокусировки луча связан с оптическим входом управляемого мультиплицирующего блока, оптический выход каждого носителя информации через соответствующий пятьй блок формирования луча и блок блокировки опорного луча связан с соответствующим входом второго блока фокусировки луча, выход блока управления через формирователь управлянмцих сигналов подключен к управляемому светоделителю.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства.

В состав голографического оперативного запоминающего устройства входят источник излучения 1, блок адресации луча 2, блок формирования луча 3,управляемый светоделитель 4, блок формирования луча 5, блок формирования опорного луча 6, блок сведения лучей 7, блок формирования лучей 8, управляемьй транспарант (УТ) 9, блок переключателя поляризации 10, блок рэндомизации 11, первьй блок фокусировки лучей 12, управляемьй мультиплицирунщий блок (УМБ) 13, блоки формирования лучей

14, носители информации.15, блоки формирования лучей 16, блоки блокировки опорного луча 17, вторые блоки фокусировки луча 18, блоки оптической связи 19, проекционные блоки 20, блок обработки инАормации (БОИ) 21, блок управления (БУ) 22,. формирователь управляющих сигналов (ФУС) 23.

. Источниками излучения 1 могут быть, например, лазеры, а в качестве блока адресации луча 2 могут использоваться, например, электрические де(екторы.

Блок формирования луча 3 может быть выполнен, например, в виде объектива.

Управляемый светоделитель 4 или расщепляет световой пучок на сигнальный и опорный, или направляет весь световой пучок только в канал опорного пучка. Блок 4 может состоят1с, например, из поляризационного светоделительного куба, пропускающего или отражающего световые пучки в завися мости от ориентации плоскости поляризации света, перед входной плоскостью которого расположен переключатель поляризации. Переключатель поляризации, при подаче на него напряжения, может поворачивать плоскость поляризации проходящего света или на 90 , или создавать эллиптическую поляризацию.

Блок формирования луча 5 обеспечи вает освещение управляемого транспаранта 9 под разными углами. Елок 5 может бьггь вьшолнен, например, на основе линзо-растровой оптики или расщепителя светового луча, например на основе двулучепреломляющих элементов или голографического, расщепляющего луч на множество пучков, число которых равно полному числу рабочих ячеек управляемого транспаранта 9.

Блок формирования опорного луча 6 обеспечивает совмещение опорного и сигнального пучков по всей поверхности каждого носителя информации 15 Блок 6 направляет все опорные пучки через блок 7 в блок 8 под разными углами так, что они проходят через один и тот же входной зрачок блока переключателя поляризации 10. Блок 6 может быть выполнен, например, на основе объективов и поворотных элементов.

Блок сведения лучей 7 обеспечивает направление сигнальных и опорных пучков на блок формирования лучей 8. Блок 7 может быть вьшолнен, например в виде светоделительного поляризованного куба, а блок 8 - в виде объектива.

Управляемьй транспарант 9 осуществляет пространственно-временную модуляцию проходящих световых пучков в соответствии с кодом, предназначенны для записи информации.

Блок переключателя поляризации 10 ориентирует плоскость поляризации опорного пучка параллельно сигнальному. Он может быть вьтолнен, например, на основе электрооптических или жидкокристаллических элементов.

Блок рэндомизаций 11 обеспечивает равномерное распределение света по полю голограммы. Блок 11 может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов.

Первый блок фокусировки лучей 12 осуществляет фурье-преобразование входной страницы информации (УТ-9) и может быть выполнен а виде объектива.

Управляемый мультиплигцсрующий блок 13 осуществляет, например., направление изображения УТ-9 на любой носитель информации 15 и может быть вы-, полнен на основе управляемых полукубических систем 2j .

Каждый блок формирования луча 14 обеспечивает направление сигнального пучка по нормали к соответствующему носителю 15 и может быть выполнен, например, в виде объектива.

Каждьй носитель -информации 15 выполнен, например, на основе магнитооптических материалов или любой подходящей среды, допускающей оптическую оперативную запись, считьгоание и стирание голограмм.

Блоки формирования лучей 16 предназначены для совмещения считывакяцих пучков на соответствукицих блоках 17. Блок 16 может состоять, например, из двух объективов, находящихся взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Каждый блок фокусировки луча 18 выполнен, например, в виде объектива.

Каждый блок оптической связи 19 вьэтолнен, например, в виде матрицы волоконных световодов. Проекционные блоки 20 выполнены, например, в виде колл ективных объективов. Блок 21 осуществляет обработку ий формации, считанной с любой голограм мы. Блок управления 22 управляет различньпчи режимами обработки информации. Толографическое оперативное запоминающее устройство работает следующим образом. В режиме записи источник излучения 1 направляет световой пучок на блок адресации луча 2, который по ко .манде БУг22 устанавливает его в положение, соответствующее адресу участка на соответствующем носителе информации 15, на которьй должна записываться голограмма. Световой пучо в-ыходящий из блока адресации луча 2, формируется блоком 3 и поступает на управляемый светоделитель 4. Управляемый светоделитель 4 расщепляет световой пучок на сигнальньй и опорный ... Сигнальный пучок формируется блоком формирования луча 5 и освещает через блоки 7 и 8 управляемый транспарант 9. На УТ-9 отображается код записываемой информации-, поступающий по команде БУ-22 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.).. По команде БУ-22 блок 11 формирует для отображенного на УТ-9 кода рэндомизирующую маску случайной фазы. Опорньм пучок, пройдя блок формирования опорного луча 6, через блоки 7 и 8 поступает на блок переключателя поляризации 10. Блок 10 поворачивает плоскость поляризации опорного пучка, например, на 90 , уста. навливая ее параллельно плоскости поляризации сигнального пучка. I Сигнальный и опорный пучки одновременно через первый блок фокусиров ки лучей 12 поступают на вход управляемого мультиплицируннцего блока 13. По команде БУ-22 на УМБ-13 подается код адреса соответствующего носителя 15, на которьй должна записьшаться информация. Этот код открьпвает соответствующий канал в УМБ-13, по которому сигнальньй и опорньй поступают с входа УМБ-13 на выбранньй выход. Через соответствуищий четвертьй блок формирования лучей сигнальньй и опорньй пучки освещают участок выбранного носителя информации 15, соответствующий адресу, заданному блоком адресации луча 2. Интерференционная картина сигнальногои опорного пучков представляет собой фурье-голограмму изображения кода, отображенного На УТ-9. На выбранньй носитель информации 15 по команде БУ-22, например, подается сигнал, разрешающий запись. По окончании записи голограммы сигнал, разрешающий запись, снимается. В режиме считывания блок адресации луча 2 по команде БУ-22 устанавливает световой пучок в положение, соответствующее адресу голограммы на выбранном носителе 15, с которой должна считываться информа1Ц1я. Управляемый светоделитель 4 по команде БУ-22 направляет весь световой пучок только в канал опорного пучка. Считывающий пучок проходит оптическую систему опорного канала и освещает вь1бранную голограмму на носителе информации, адрес которого определяется кодом, поданным с БУ-22 на УМБ-13. Восстановленное с голограммы изображение поступает через блоки 16-20 в выходной.блок, где обрабатывается известными схемами. Считывающий пучок, прошедщий сквозь голограмму без дифракции,.каждым пятым блоком формирования лучей 16 проецируется на соответсгвующий блок блокировки считывающего луча 17, блокируется им и не мешает обработке восстановленного с голограммы изоб--ражения. В режиме стирания голограммы управляемьй светоделитель 4 направляет стиракяций пучок только в канал опорного пучка, а на носитель информации 15 по команде ВУ-22, например, подается сигнал, разрешающий стирание. По окончании стирания голограммы сигнал, разрешающий стирание, например, снимается. Использование предлагаемого устройства в вычислительной технике позволит осуществлять обработку информации по массиву 10 .зн., и более чем в 100 раз увеличить надеж ность запоминающих устройств. 7 Создание электронного аналога такой памяти не представляется возмож9672078ньм из-за сложности,технических трудностей и слишком высокой стоимости.

ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНАЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник излучения, оптический выход которого через блок адресации луча связан с входом первого блока формирования луча, второй блок фop шpoвaния луча, выход которого через последовательно расположенные управляемьй транспарант, блок рэндомизации и первьй блок фокусировки луча оптически связан с входом управляемого мультиплицирукяцего блока, на каждом оптическом выходе которого установлен третий блок формирования луча, оптически связаиньй с носителем информа ции, вторые блоки фокусировки по числу оптических выходов управляемого мультиплицирующегоблока, выход каждого из которых через блок оптической связи и проекционный-0лок связан с соответствуиицим входом блока обработки информации, блок управления, выходы которого подключены к источнику излучения, блоку адресации луча, управляемому тра:нспаранту, управляемому мультиплицируннцему блоку, носителям информации, блок обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены управляемый светоделитель, четвертый блок формирования луча, блок формирования опорного луча, блок сведения лучей, переключатель поляризации, пятые блоки формирования.луча по числу оптических вькодов управляемого мультиплицируннцего блока, блоки блокировки опорного луча по числу оптических выходов управляемого мультиплицирующего блока, формирователь управляющих сигналов, причем выход первого блока формирования луча связан с входом управляемого светоделителя, первый оптический выход которого через четверт ый. блок формирования луча оптически связан с первым входом блока сведения лучей, второй оп- тический вьрсод управляемого светоделителя через блок формирования опорного луча связан с вторым входом блока сведения лучей, выход которого через последовательно расположенные второй блок формирования лучей и переключатель поляризации оптически связан с первым блоком фокусировки луча, оптический выход каждого носителя информации через соответствующие пятый блок формирования луча и блок блокировка опорного луча связан с входом соответствукщего второго блока фокусировки луча, выхЬд блока управления через формирователь управляющих сигналов подключен к управляющему светоделителю.

L::IZ