DE2010509B2 - Anordnung zum Speichern von Daten - Google Patents

Anordnung zum Speichern von Daten

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DE2010509B2 DE2010509A DE2010509A DE2010509B2 DE 2010509 B2 DE2010509 B2 DE 2010509B2 DE 2010509 A DE2010509 A DE 2010509A DE 2010509 A DE2010509 A DE 2010509A DE 2010509 B2 DE2010509 B2 DE 2010509B2
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Description

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie die Belichtung eines fotografischen Speicherfilmes von einem praktisch punktförmigen Datenmuster aus ermöglicht und damit eine hologra-
gendcn fotografischen Film (5) eine hintere Sam- 55 phische Datenspeicherung mit hoher Speicherkapazimellinse (20') mit den Film enthaltender hinterer tat gestattet.
Brennebene eingefügt sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge
löst, daß in den Lichtweg zwischen einem vorderen Polarisator und einem dazu parallelen hinteren PoIa-
60 risator zwei Z-Platten, zwischen diesen ein gegen den
vorderen und den hinteren Polarisator gekreuzter Polarisator und zwischen jeder der Z-Platten und je-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung weils einem der ihnen benachbarten Polarisatoren zum Speichern von Daten, bei der in den Weg eines eine λ/4-Platte eingefügt sind, daß die Elektrode auf kohärenten Lichtstrahls von einer Lichtquelle zu ei- 65 der einen Z-Fläche jeder Z-Platte aus mehreren mit nem fotografischen Film zwischen zwei gekreuzten gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlau-Polarisatoren mindestens eine Z-Platte aus einem fer- fenden Streifen besteht, während die Elektrode auf roelektrisch-ferroelastischen Kristall eingefügt ist, der anderen Z-Fläche jeder Z-Platte eine diese in vol-
3 4
ler Größe überdeckende Schicht ist, daß die Streifen ihrer der Lichtquelle 1 zugewandten Vorderseite mit
der einen Elektrode auf der einen Z-Platte senkrecht einer aus zueinander parallelen Streifen 13 bestehen-
zu denen auf der anderen Z-Platte verlaufen und daß den transparenten Elektrode belegt, während auf ih-
die Z-Platten selbst eine Dicke aufweisen, die für rer dem fotografischen Film 5 zugewandten Rückseite
Licht der verwendeten Wellenlänge λ zwischen dem 5 eine weitere transparente Elektrode in Form einer die
ordentlichen und dem außerordentlichen Strahl eine gesamte Z-Fläche der Z-Platten 21 bzw. 21' übcrdek-
Verzögerung um λ (2 + l)/4 bewirkt, wobei η eine kenden Schicht 14 aufgebracht ist. Dabei verlaufen
beliebige ganze positive Zahl oder Null ist. die Streifen 13 der vorderen Elektrode auf der Z-
Mit Hilfe einer erfindungsgemäß ausgebildeten Platte 21 in der Darstellung in F i g. 1 a vertikal, wäh-Anordnung läßt sich eine Speicherdichte erreichen, i° rend die Streifen 13 auf der Vorderseite der Z-Platte
die den Bau von Speichern mit einer Gesamtkapazität 21' in der Darstellung in lig. la horizontal, also
von bis zu 10'" Bits ermöglicht. Ferroelektrisch-fer- senkrecht zu den Streifen 13 auf der Vorderseite der
roeleastische Kristalle wie z. B. Kaliumdihydrogen- Z-Platte 21 verlaufen.
phosphat, Gadoliniummolybdat und Borazid zeichnen Zur Veranschaulichung der Ausbildung der Z-sich dadurch aus, daß bei ihnen im Gegensatz zu den 15 Platten und der darauf aufgebrachten Elektroden ist normalen Ferroelektrika durch Anlage eines oberhalb in Fi g. 2 die Z-Platte 21' in größerem Maßstab wieeines Koerzitivwertes liegenden elektrischen Feldes dergegeben. Sie besteht beispielsweise aus einem Ein- oder einer entsprechenden mechanischen Belastung kristall aus Gadoliniummolybdat mit den Abmessuneine Umkehr der spontanen Polarisation in diesen gen 12 mm · 0,387 mm, der zwei zur 001-Ebene Kristallen erzielt wird, die einer Drehung des Kristalls 20 parallele Endflächen und zwei weitere zur 110-Ebene um 90° um seine z- Achse mit anschließender Spiegel- parallele Flächen aufweist. Auf die vordere der Z-Fläreflexion äquivalent ist. Dabei bietet die erfindungs- chen sind mehrere transparente Streifen 13 parallel gemäße Ausbildung der Datenspeicheranordnung zur 110-Richtung aufgebracht, die beispielsweise aus noch den weiteren Vorteil, daß sich in den als Daten- Zinnoxyd SnO2 oder Indiumoxyd In2O3 bestehen mustererzeuger dienenden Kristallplatten eine kon- 25 können. Diese Streifen 13 naben jeweils eine Breite zentrierte Polarisationsumkehr bereits mit äußeren von 0,5 mm und einen gegenseitigen Abstand von Feldstärken erzielen läßt, die der Koerzitivfeldstärke 0,5 mm, und sie sind einzeln mit elektrischen Andes Kristallmaterials gleich sind, während beispiels- schlußdrähten 15 verbunden. Auf die zweite Z-Fläche weise bei der obenerwähnten bekannten Anordnung des Einkristalls ist eine diese ganz überdeckende für diesen Zweck äußere Feldstärken erforderlich 30 transparente Schicht 14 aufgebracht, die mit einem sind, die mindestens das Doppelte der Koerzitivfeld- elektrischen Anschlußdraht 16 verbunden ist.
stärke des betreffenden Kristallmaterials erreichen. Die Z-Platte 21 in F ig. la zeigt den gleichen Auf-Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen bau, wie er oben für die Z-Platte 21' beschrieben worder Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeich- den ist, wobei lediglich die Streifen 13 auf ihrer Vornet. 35 dcrseite nicht horizontal, sondern vertikal verlaufen.
Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird Damit fällt die Richtung der Streifen 13 auf der Z-
nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Platte 21 mit der der Jt-Achse und die Richtung der
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfin- Streifen 13 auf der Z-Platte 21' mit der der _y-Achse
dungsgemäß ausgebildete Anordnung veranschaulicht zusammen, so daß in F i g. 1 a die Enden der entspre-
ist; dabei zeigen in der Zeichnung 40 chenden Anschlußdrähte 15 mit ΑΊ bis XS bzw. mit
Fig. la den Strahlengang des Lichtes der der Da- Yl bis YS bezeichnet sind. Die Enden der Anschluß-
tenspeicherung dienenden Lichtquelle von dieser drähte 16 für den elektrischen Anschluß der durchge-
durch die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung henden Schichten 14 auf den jeweils anderen Z-Flä-
hindurch bis zum speichernden fotografischen Film; chen der Z-Platten 21 und 2Γ sind in Fig. la mit
Fig. Ib und Ic Schaltbilder zur Veranschauli- 45 AO bzw. mit YO bzeichnet. Zur Ansteuerung der ver-
chung der Zuführung der Steuersignale zu den Elek- schiedenen Anschlußdrähte 15 geeignete Steuer-
troden der Kristallplatten in der Anordnung von schaltungen sind für die Z-Platte 21 in Fig. 1 b und
Fig. la und Ic dargestellt.
Fig. 2 eine einzelne Kristallplatte mit den aufge- Wird beim Betrieb der in Fig. la dargestellten
brachten Elektroden in größerem Maßstab. 50 Anordnung an die Anschlußdrähte 15 der Z-Platte
Die in Fig. 1 a wiedergegebene Anordnung besteht 2! eine negative Spannung angelegt, so wird deren
aus zwei Teilanordnungen A und B, die hintereinan- Polarisation gleichmäßig in die negative Richtung ge-
dcr in den Strahlengang des Lichtes von einer Licht- dreht, so daß sich für das von der Lichtquelle 1, die
quelle 1 zu einem fotografischen Film 5 zwischen ei- beispielsweise ein Helium-Neon-Gaslaser sein kann,
ner vorderen Sammellinse 20 und einer hinteren 55 ausgesandte Licht in der Z-Platte 21 eine Verzöge-
Sammellinse 20' angeordnet sind. Dabei umfaßt die rung R = λ,,/4 ergibt, die zusammen mit der durch
Teiianordnung A anschließend an die vordere Sam- die λ/4-Platte 18 hervorgerufenen Verzögerung zu ei-
mellinse 20 einen ersten Polarisator 7, eine A/4-Platte ner Sperrung des Lichtdurchgangs führt. Wird dann
18, eine Schattenmaske 17 und eine Z-Platte 21 aus an einen der Anschlußdrähte 15 der Z-Platte 21 eine
einem ferroelektrisch-ferroelastischen Material. Die 60 positive Spannung angelegt, die zu einer Umkehrung
Teilanordnung B setzt sich zusammen aus einem Po- der spontanen Polarisation führt, so ergibt sich eine
larisator 19 mit gegenüber dem Polarisator 7 gekreuz- Verzögerung R=+ λο/4, und die durch die Z-Platte
ter Durchlaßrichtung, einer λ/4-Platte 18', einer 21 und die λ/4-Platte 18 hervorgerufene Verzögerung
Schattenmaske 17', einer zweiten Z-Platte 21' aus ei- ergibt sich zu An/2, die Z-Platte 21 und die λ/4-Platte
nem ferroelektrisch-ferroelastischen Material und ei- 65 18 wirken also zusammen als eine λ/2-Platte. Auf
nem Polarisator 8, der wieder eine zum Polarisator 7 diese Weise kann das durch den mit dem an positiver
parallele Durchlaßrichtung zeigt. Spannung liegenden Anschlußdraht 15 verbundenen
Die beiden Z-Platten 21 und 2Γ sind jeweils auf Streifen 13 auftreffende Licht den Polarisator 19 er-
reichen und durchstrahlen, u.id es gelangt auf diese Weise zur zweiten Z-Platte 21'. Da die Streifen 13 auf deren Vorderseite senkrecht zu den Streifen 13 auf der Vorderseite der Z-Platte 21 verlaufen, werden sie nur auf ihren dem einen Lichtdurchgang ermöglichenden Streifen 13 auf der Vorderseite der Z-Platte 21 entsprechenden Teilstücken von Licht getroffen. An der Z-Platte 21' vollzieht sich die Steuerung der Lichtdurchlässigkeit in der gleichen Weise durch Anlage entsprechender Potentiale an die Steuerdrähte 15, so daß sich bei dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel mit je fünf Streifen 13 auf der Z-Platte 21 und der Z-Platte 21' insgesamt 25 unabhängig voneinander ansteuerbare lichtdurchlässige Stellen erhalten lassen. Bei einem praktisch gebauten Ausführungsbeispiel wurden den Anschlußdrähten 15 der Z-Platten 21 und 21' sowohl für die positiven als auch für die negativen Potentiale Spannungen von jeweils 150 Volt zugeführt. Die Schaltzeit betrug eine Millisekunde, und die Spannungsimpulsbreite belief sich auf 2 Millisekunden. Die durch die Spannungsanlage erzielte spontane Polarisation bleibt in ihrer Richtung auch nach Abklingen der angelegten Impulsspannung erhalten, so daß das entsprechende optische Muster gespeichert bleibt. Auf diese Weise läßt sich über die hintere Sammellinse 20', in deren hinterer Brennebene der fotografische Film 5 liegt, während di Lichtquelle 1 in der vorderen Brennebene der vorde ren Sammellinse 20 angeordnet ist, in dem fotografi sehen Film 5 ein Hologramm erhalten, in dem jeder Punkt eine Speicherfläche von 1 mm Durchmesser zu geordnet ist.
Bei einer praktischen Erprobung der beschriebene! Anordnung wurde mit einem wenig empfindlichen fo tografischen Film 5 gearbeitet, so daß eine Beiich
ίο tungszeit von 100 Millisekunden gewählt wurde. Di< Z-Platten 21 und 2Γ wurden mit einem elektrische! Schaltrhythmus von 100 Millisekunden betrieben, unc nach fünfmaliger Wiederholung der Schaltvorgäng« konnte eine Information von 5 · 5 = 25 Bits auf einen Punkt fokussiert und eingeschrieben werden. Die ent sprechenden Schritte wurden für andere Punkte de: fotografischen Films wiederholt. Auf diese Weise lief: sich eine Information von etwa 104 Bits auf einer Speicherfläche von 2 · 2 cm auf dem fotografischen Filrr
speichern. Die Dichte der Information konnte also im Vergleich zu bekannten Speichern erheblich gesteigert werden. Außerdem zeichnete sich die Anordnung durch ein sehr hohes Verhältnis zwischen Nutzsignal und Störsignal aus, da der zur Speicherung verwendete
»5 Lichtstrahl immer nur auf die gewünschten Speicherstellen auftraf.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Anordnung zum Speichern von Daten, bei der in den Weg eines kohärenten Lichtstrahls von einer Lichtquelle zu einem fotografischen Film zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren mindestens eine Z-Platte aus einem ferroelektrisch-ferroelastischen Kristall eingefügt ist, dessen beide Z-Flächen lichtdurchlässige Elektroden tragen, zwischen denen ein die Koerzitivfeldstärke des Kristalls mindestens erreichendes elektrisches Feld anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lichtweg zwischen einem vorderen Polarisator (7) und einem dazu parallelen hinteren Polarisator (8) zwei Z-Platten (21 und 21'), zwischen diesen ein gegen den vorderen und den hinteren Polarisator gekreuzter Polarisator (19) und zwischen jeder der Z-Platten und jeweils einem der ihnen benachbarten Polarisatoren eine Xl 4-Platte (18,18') eingefügt sind, daß die Elektrode auf der einen Z-Fläche jeder Z-Platte aus mehreren mit gegenseitigem Abstand parallel zueinander verlaufenden Streifen (13) besteht, während die Elektrode auf der anderen Z-Päche jeder Z-Platte eine diese in voller Größe überdeckende Schicht (14) ist, daß die Streifen der einen Elektrode auf der einen Z-Platte senkrecht zu denen auf der anderen Z-Platte verlaufen und daß die Z-Platten selbst eine Dicke aufweisen, die für Licht der verwendeten Wellenlänge λ zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Strahl eine Verzögerung um λ (2 η + l)/4 bewirkt, wobei η eine beliebige ganze positive Zahl oder Null ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Z-Fläche der Z-Platten (21 und 21') in voller Größe überdeckenden Schichten (14) auf die der Lichtquelle (1) abgewandten Z-Flächen der Kristalle aufgebracht sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lichtweg zwischen den λ/4-Platten (18,18') und den ihnen zugeordneten Z-Plaiten (21 und 21') je eine Schattenmaske (17 bzw. 17') mit kreisförmigen Öffnungen eingefügt ist, die mit den Streifen (13) der einen Elektrode auf den Z-Platten fluchten.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lichtweg anschließend an die Lichtquelle (1) eine vordere so Sammellinse (20) mit die Lichtquelle enthaltender vorderer Brennebene und unmittelbar vor dem zum Zwecke der holographischen Datenaufzeichnung im Leuchtfeld einer Bezugslichtquelle lie* dessen beide Z-Flächen lichtdurchlässige Elektroden tragen, zwischen denen ein die Koerzitivfeldstärke des Kristalls mindestens erreichendes elektrisches Feld anlegbar ist.
Eine Anordnung dieser Art ist in der USA.-Patentschrift 2 928 075 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung beleuchtet eine Lichtquelle einen Lichtdetektor durch zwei Polarisatoren hindurch, zwischen denen eine Kristallplatte angeordnet ist, die aus einem ίο unter Bildung einer Z-Platte geschnittenen Kristall aus ferroelektrisch-ferroelastischem Material besteht. Sowohl aut ihrer Vorderseite als auch auf ihrer Rückseite ist diese Kristallplatte mit lichtdurchlässigen Elektroden belegt, die jeweils streifenförmig ausgeis bildet sind, wobei die Elektrodenstreifen auf jeder Plattenseite zueinander parallel, aber senkrecht zu den Elektrode.nstreifen auf der jeweils anderen P!attenseite verlaufen. Alle diese Elektrodenstreifen sind jeweils einzeln an eine von zwei Spannungsquelien anschaltbar, von denen die eine den Elektrodenstreifen auf der Vorderseite der Kristallplatte und die andere den Elektrodenstreifen auf der Rückseite der Kristallplatte zugeordnet ist.
Beim praktischen Betrieb einer solchen Anordnung ergeben sich insofern erhebliche Schwierigkeiten, als die durch die Anlage des elektrischen Feldes zwischen einander gegenüberliegenden Elektroden durch deren streifentörmige Ausbildung sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Kristalls erzielbare Polarisationsumkehr im Kristall bei einer der Koerzitivfeldstärke dieses Kristalls entsprechenden äußeren Feldstärke nicht auf die jeweiligen Kreuzungspunkte zweier Elektrodenstreifen auf Vorderseite und Rückseite der Kristallplatte beschränkt bleibt, sondern sich vielmehr auch entlang der streifenförmigen Elektroden erstreckt. Dadurch wird es jedoch unmöglich, mit Hilfe der bekannten Anordnung einen Speicher mit holier Speicherdichte zu realisieren, wie er für moderne Datenverarbeitungsanlagen verlangt wird. In der deutschen Offenlegungsschrift 1 916025 ist ein Lichtsteuergerät mit einem unregelmäßig ferroelektrischen (und somit ferroelektrisch-ferroelastischen) Kristall (z. B. Gadoliniummolybdat) vorgeschlagen worden, bei dem sich wie bei der Anordnung nach der USA.-Patentschrift 2928075 auf der Vorder- und Rückfläche der Kristallplatte Elektrodensysteme mit zueinander senkrechten Elektrodenstreifen befinden. Dieses Gerät weist daher ebenfalls die im vorigen Abschnitt aufgeführten Nachteile auf.
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