SU1575235A1 - Оптическое запоминающее устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к устройствам оптической пам ти, и может быть использовано в оптическом процессоре, в устройствах оптической обработки информации и т.д. Цель изобретени  - увеличение информационной емкости и быстродействи  оптического запоминающего устройства. Оптическое запоминающее устройство содержит лазер 1, коллиматор 2, блок 3 сканировани  лазерного луча, запоминающую среду 6, приемный блок 7, выполненный в виде матрицы 8 фотодетекторов, и блок контрол  9. Блок 3 выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо и модул тора 5 тока накачки лазера, запоминающа  среда и матрица фотодетекторов установлены в области локализации интерференционных полос указанного интерферометра. Блок 3 может содержать второй многолучевой интерферометр Физо, установленный так, чтобы ребра клина обоих интерферометров были перпендикул рны друг другу. 5 ил.

Description

Фаг. 1

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности, к устройствам оптической пам ти, и может быть использовано в устройствах оптической обработки информации, оптическом процессоре и т.д.

Цель изобретени  - увеличение информационной емкости и быстродействи  устройства ,

На фиг. 1 изображена функциональна  схема оптического запоминающего устройства с одним многолучевым интерферометром Физо в блоке сканировани  лазерного луча; на фиг.2 - диаграммы, по сн ющие его работу; на фиг.З - функциональна  схема оптического запоминающего устройства с даум  интерферометрами Физо в блоке сканировани  лазерного луча; на фиг.4 - диагрчкмы, по сн ющие его работу; на фиг. 5 варианты выполнени  многолучевых интерферометров Физо в виде матриц ре: онагооов Фабри - Перо.

Оптическое запоминающее устройство (фи .1) содержат одночастотный перестраиваемый по длине волны (частоте) полупроводниковый инжекционный лазер 1, коллиматор 2, блок 3 сканировани  лазерного луча 3, выполненный в виде многолучевого интерферометра 4 Физо и модул тора 5 тока накачки лазера, запоминающую среду 6 и приемный блок 7, содержащий матрицу 3 фотодекторов и блоком 9 контрол , к которому подключены сигнальные выходы фотоэлементов 10 матрицы 8 (фиг.2).

Блок 3 сканировани  лазерного луча содержит второй многолучевой интерферометр 11 Физо (фиг.З).

Приемный блок 7 содержит коммутаторы 12 входов (фиг.З),

Многолучевые интерферометры 4 и/или 11 Физо блока 3 сканировани  лазерного луча выполнены в виде матриц 13, состо щих из резонаторов 14 Фабри - Перо (фиг.5).

Оптическое запоминающее устройство (ОЗУ) работает следующим образом,

Излучение одночастотного перестраиваемого подлине волны полупроводникового инжекционного лазера 1 коллимируетс  коллиматором 2 и поступает в блок 3 сканировани  лазерного луча, в частности на многолучевой интерферометр 4 Физо (фиг.1), на выходе которого образуетс  система эквидистантных интерференционных полос, положение которых по оси, перпендикул рной ребру клина данного интерферометра и направлению распространени  лазерного луча зависит от длины волны лазера, В частности, при изменении модул тором 5 длины волны лазера 1 положение интерференционных полос на выходе интерферометра изменитс , т.е. происходит пространственное сканирование данных полос по запоминающей среде 6, пропускание которой в различных точках различно в соответствии с записанной информацией. В результате интенсивность света, поступающего в приемный блок 7, будет промодулирована по амплитуде в соответствии с информацией , записанной на запоминающей среде

0 6. Матрица 8 фотодетекторов преобразует падающий на нее световой сигнал в электрический , который поступает в блок 9 контрол , который передает сигналы с фотоэлементов 10 на выход ОЗУ и управл ет

5 работой модул тора 5.

Из фиг.2 видно, что, например, если информаци  представлена в виде отверстий в запоминающей среде б, то при сканировании интерференционной полосы по запоми0 нающей среде на сигнальных выходах фотоэлементов 10 по витс  электрический сигнал в виде меандра, характер которого будет определ тьс  законом сканировани  и информацией, записанной на запоминаю5 щей среде 6.

Если в блок 3 сканировани  лазерного луча ввести второй многолучевой интерферометр 11 Физо (фиг.З), установленный так, чтобы ребра клина обоих интерферометров

0 будут перпендикул рны друг другу в плоскости , перпендикул рной направлению распространени  лазерного луча, то на выходе блока 3 сканировани  лазерного луча будет наблюдатьс  система .точек, положение ко5 торых будет соответствовать положени м пересечений интерференционных полос, образуемых каждым интерферометром отдельно (фиг.4). При изменении длины волны лазера положение точки будет измен тьс ,

0 причем, если базы интерферометров Физо не равны, то скорость перемещени  точек по ос м xi и Х2 (фиг.4) будут различны. Например , если базы первого и второго интерферометров выбраны так, что hi/h2 F2, где

5 hi и П2 - базы первого и второго интерферометров соответственно, a F2 - острота второго интерферометра, то при изменении длины волны лазера на величину, равную области дисперсии второго интерферомет0 ра, световые точки на выходе блока 3 сканировани  лазерного луча несколько раз пробегут по оси xi от точки а к точке Ь, пробежав только один раз по оси Х2 от точки а к точке с (фиг.З). В результате за один

5 период изменени  длины волны лазера можно считать PZ строк информации с запоминающей среды 6 использу  только один фотодетектор 10 матрицы 8 (фиг.4).

При выполнении лазера 1 в виде полупроводникового инжекционного лазера, изменение длины волны такого лазера осуществл етс  изменением тока накачки лазера.

Если количество выходов пам ти меньше количества фотоэлементов матрицы 8, то в электронную часть приемного блока необходимо ввести коммутаторы 12 входов, к входам которого подключают сигнальные электродф фотодетекторов 10 матрицы 8 (фиг.З). В этом случае блок 9 контрол  задает очередность объема информации, управл   работой коммутаторов 12 входов.

Дл  увеличени  емкости оптической пам ти многолучевые интерферометры 4 и/или 11 Физо блока 3 сканировани  лазерного луча выполнены в виде матриц 13, состо щих из резонаторов 14 Фабри - Перо (фиг.5).

Количество информации, снимаемое при помощи одного фотодетектора 10 определ етс  остротой используемого интерферометра (интерферометров). В частности, количество элементарных  чеек пам ти в одной строке запоминающей среды над од- . ним фотодетектором равно Ki «Fi. Соответственно при использовании двух интерферометров в системе сканировани  лазерного луча (фиг.З и фиг.4).

К FiF2, О) или при Fi F2 80 получим К 6400 бит.

Скорость VH считывани  информации определ етс  перестроечными характеристиками лазера, временем срабатывани  фотоприемников, характеристиками интерферометра и количеством выходов ОЗУ. Посто нна  времени Гф срабатывани  фотоприемников в насто щее врем  достигает Тф 10 9 с. Посто нна  времени Гф интерферометра определ етс  временем установлени  интерференционной картины, равным -2h/c. При h 10 м, F 100 и с 3- 108м/с получим ги . Скорость перестройки длины волны полупроводникового лазера также может быть осуществлена с посто нной времени т Ю 9 с. Таким образом, полна  скорость выдачи информации на один выход в данном оптическом запоминающем устройстве равна

VM 1/(r;i«i, + гф) 109бит /с. (2)

При количестве выходов, равном 32, получим

Уи 3- 1010 бит/с.

Плотность записи, а следовательно, и емкость предлагаемой оптической пам ти при заданных размерах, определ етс  шириной интерференционных полос и рассто нием между ними. Ширина полос равна:

In 2- F2 a- h, (3) а рассто ние между ними равно

L Я /2 а (4) где а - угол клина; Я - длина волны

5 лазера.

Из уравнений (1) и (4) видно, что дл  увеличени  плотности записи информации (при заданных базе интерферометра и длины волны лазера) необходимо увеличивать

0 остроту F и угол а клина, а из уравнени  (3) видно, что данные параметры необходимо уменьшать. Дл  устранени  данного противоречи  многолучевые интерферометры Физо блока 3 сканировани  выполнены в

5 виде матриц 13, состо щих из резонаторов 14 Фабри - Перо (фиг.4). В этом случае увеличение остроты F и/ или угла а клина не приведет к увеличению ширин интерференционных полос, которые в дан0 ном случае определ ютс  только размерами торцов единичных резонаторов. Поскольку минимальные размеры торцов единичных резонаторов могут быть равны Я /2, то плотность информации может достигать

5 величины 2,5- 10 бит/мм (при Я 0,4 мкм).

Claims (1)

1. Оп гическое запоминающее устройст0 во, содержащее оптически св занные и последовательно расположенные лазер, коллиматор, блок сканировани  лазерного луча, з поммнающую среду и фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фо5 тодетекторов выходы которой подключены к соответствующим вход м блока контрол , информационные выходы которого  вл ютс  информационными выходами устройства , управл ющий выход блока контрол 

0 подключен к входу блока сканировани  лазерного луча, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  информационной емкости и быстродействи  устройства, лазер выполнен в виде одночастотного и пере5 страиваемого по длине волны полупроводникового инжекционного лазера, блок сканировани  лазерного луча выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо и модул тора тока накачки лазера, выход

0 которого подключен к управл ющему входу одночастотного и перестраиваемого по длине волны полупроводникового инжекционного лазера, запоминающа  среда и матрица фотодетекторов размещены в об5 ласти локализации интерференционных полос многолучевого интерферометра Физо, размеры единичного элемента матрицы фо- тодекторов на оси, перпендикул рной ребру клина многолучевого интерферометра

Физо и направлению распространени  лазерного луча, меньше рассто ни  между интерференционными полосами интерферометра Физо.

2, Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что в блок сканировани  лазерного луча введен второй многолучевой интерферометр Физо, ребро клина которого пер- пендикул рно ребру клина первого многолучевого интерферометра Физо в плоскости, перпендикул рной направлению распространени  лазерного луча, размеры элементов матрицы фотодекторов по оси, перпендикул рной ребру клина второго многолучевого интерферометра Физо и направлению распространени  лазерного луча, меньше рассто ни  между интерференционными полосами, базы первого и второго интерферометров Физо выбраны так, что 2 hi/h2 S F2, где hi и h2 - базы первого и второго интерферометров Физо соответственно, F2 - острота второго интерферометра Физо.

3, Устройство по пп.1 и 2, о т ли чающеес  тем, что в блоке сканировани 

лазерного луча первый и второй интерферометры Физо выполнены в виде матриц резонаторов Фабри - Перо, длины которых LI в направлении распространени  лазерного луча удовлетвор ет соотношению U «xit

где а-угол клина многолучевого интерферометра Физо.

10

t,

Выход j

отверсти 

-полосы Физо

Фаг. 1

Ъ

СбетоВые точки

ft

о о о о о о о О О Оа о о о о

о о в о |

6

оос в о I

Хг

5

,- X

и

ФигЛ

Фиг.З

ft

о

|

Полосы Физо

у

Положение с8ети8ш точек

&

- XI

-f

Положение световых точек

+-1

r/

v s

7 Ј7to