DE2635753A1 - Durch licht zugaengliche transistormatrix fuer optische daten verarbeitende systeme - Google Patents

Description

Η^Λ V^V⁴M-Vr [N^HeERE₁CHT]

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Die Er'"'Inclv^g betrifft eir-s m:^: --. Hilfe -on J.--..cat 31? gängliche Tränst- - iorrnarrix- die ^on eiriöM opt: ^chen £^:sJ. tsnsetzgerät- mi!; einzelnen .Dcmänenwänder:~ a^so Blarr-on Xn s--<:-e?^r Schicht ans e^nera ^;iiagnetxsierbaven Material als opt.i---c^:ie BA«Lde oder Lichtventil benut-st wird,

B.ir; opt-iscliee Seiften*--etzgsrät stellt sine rtip.trixart-Ige Anordnung aas Kellen dar , die je al.".. Lichtventil wirken₉ das in Abhängigkeit vom binären Zustand das Licht hindurchgehen läßt oder· nicht... und wird am -/orteilhafte^ten in einem holographischen Speichersystem angewendet. Zum Einschreiben in das Speichermediuni tritt ein kohärenter Lichtstrahl als Objektstrahl, der eine optische Äquivalente der im Seitensetsgerät unterzubringenden Information mit sich führt, in einem modulierten Muster aus einem Laser aus und trifft auf dem Seitensetzgerät auf. Dieser Objektstrahl wird mit einem Schreibbesugsstrahl an einer Stelle des SpeichermediiaaSj z. B. eines thermoplastischen Filmes zur Interferenz gebracht, an der die Informationen in holographischer· Form als einzelne Seite gespei~ chert werden.

Die auf allen Seiten des Speiehemediums untergebrachten Informationen können aus dem Speichersystem dadurch ausgelesen werden, daß die betreffende Seite von einem Lesebezugsstrahl beleuchtet wird. Wenn die Richtung des Lesebeaugsstrahls mit der des kohärenten Lichtstrahls, also des Schreibbezugsstrahles konjugiert, entsteht ein reelles Bild auf dem Seitensetzgerät oder in· einer symmetrischen Lage su beiden Seiten des Speichermediums infolge einer

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BAD ORfOfNAL

Beflexioiiserscheinung« Sine Anordnung au-3 Lichttastgeräten, aas Speicherzellen und. aus Lichtventälen, al ro Seitensetzgeräten kann übereinanderliegend eine durch Licht zugängliche Transistorraatrix bilden,, wie av.*3 einer Veröffentlichung von J. A* Rajchman mit dem Titels "Promise of Optical Memories", abgedruckt im "Journal of Applied Physics", Band U₅ Mr. 3j 1. Mars 1970, Seiten 1376 bis 1383₅ hervorgeht. Biese Transistormatrix ist dann ein Hauptspeicher, a'-»^cjsen Inhalt von einer zentralen Rechenanlage gehandhabt wird; wenn dann Daten ausätslich gespeichert werden müssen, kann dieser Inhalt in eine holographische Aufzeichnung unmittelbar überführt und darauf eine neue Information in die Matrix eingebracht werden, v.de man aus der USA-Patentschrift Nr. 3-761.155 von D. S» Lo u. a. erfährt, die sich auf ein holographisches Speichersystem mit einem elektrisch abändarbaren Seitensetzgerät bezieht, in dem Blasen als Lichtventil© zur Anwendung kommen.

Das optische Seitensetzgerät gemäß der Erfindung ist aus einer magnetisierbaren Schicht aufgebaut, in der Domänen mit einer einzigen Wand oder Blasen aufrechterhalten und bewegt werden, mit denen eine Bitleitung und senkrecht dazu eine Wortleitung induktiv gekoppelt sind; ihr Schnittpunkt bildet vier Quadranten, die von einem Speicherbereich in der Schicht begrenzt werden, in eiern ein undurchsichtiger Schirm derart orientiert ist, daß eine Blase optisch abgedeckt wird, ausgenommen wenn sie sich im ersten Quadranten innerhalb des Speicherbereiches befindet. Um eine binäre Eins oder Null in einen einsigen vollgewählten Speicherbereich einzuschreiben, werden koinzidierende, also gleichzeitige Ströme von halber Stärke als Halbwahlschreibaignale entsprechender Polung auf eine Bitlei·* tung und eine Wortleitung gelegt, während beim rollen Anwählen auf einer Wortleitung gleichzeitig alle längs dieser Wortleitung angeordneten Speicherbereiche ausgelesen werden.

Vorzugsweise sind der magnetisierbaren Schicht zueinander orthogonale Sätze von D parallelen Bitleitungen und W parallelen Wortleitungen zugeordnet; wie bereits gesagt, bilden ihre Schnittpunkte

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vier den zugehörigen Speicherbereich festlegende Quadranten mit einem undurchsichtigen Schirm, der in dreien von ihnen orientiert ist. Zum Schreiben einer binären Eins werden Halbwahlschreibaigna-Ie der einen Polung und sun» Schreiben einer binären Null Halbwahlschreibisignale der entgegengesetzten·Polung benötigt, damit die zugehörige Blase entweder in den ersten Quadranten (binäre Sins) oder den dritten Quadranten (binäi^e Hull; eingestellt wird, ohne daß die Blasen in den übrigen Speicherbereichen längs den halbangewählten Bit- und Wortleitmigen wesentlich beeinflußt werden. Mit Hilfe eines Stromes von voller Stärke als Vollwahlspeichersignal auf einer Wurtleitung v/erden dann die Blasen in den dieser Wbrtleitung zugeordneten Speicherbereichen nach dem Schreiben einer binären Eins vom ersten Quadranten sum zweiten Quadranten Über·* führt, während die eingeschriebene Hull im dritten Quadranten verbleibt.

Beim Lesevorgang werden die Blasen durch ein Vollwahllesesignal als Strom von voller Stärke auf einer einzigen Wortleitung aus dem zweiten Quadranten aum ersten Quadranten zurückbefördert_} falls eine binäre Eins gespeichert war, bsrw. vom dritten Quadranten zum vierten Quadranten Übertragen, falls eine binäre Hull vorlag. Nachdem die längs der einen vollgewählten Wortleitung gespeicherten Daten gleichseitig ausgelesen sind, wird diese Wortleitung von einem Vollwahlrüekstelleignal von derselben Polung wie das VoIlwahlspeichersignal, aber entgegengesetzt gepolt zu dem Vollwahlleeesignal, erneut voll angewählt.

Dieses zweidimensional Seitensetzgerät wird dann mit einer eindimensionalen Anordnung aus Lichttastseräten und Bit einem Speichermedium kombiniert, das als zweidimensional Anordnung von Speicherzellen gestaltet ist. Die Anwendung der eindimensionalen Anordnung aus D Lichttastgeräten erbringt gegenüber der bisherigen zweidimensionalen Anordnung eine wesentliche Einsparung an solchen Geräten mit der zugehörigen Elektronik und deren Steuerung.

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Das Sextensetzgerät gemäß der Erfindung wird in einem holographischen Speichersystem zur Ausführung der folgenden drei Funktionen benutzt;

1. zum Zusammensetzen von Daten für eine anschließende Unterbringung in einem zweidrimensionalen Speichermedium als Seitensetzgerät,

ο aura Auslesen der in dem sweidimensionalen Speichermedium gespeicherten Daten als Lichtventil; von dem nur gewähltes Licht aus dem zweidimensionalen Speichermedium zu einer eindimensionalen Anordnung aus Lichttastgeräten hindurchgelassen wi2*d,

3» zum Auslesen der im Seitsnsetzgerät aufbewahrten Daten als elektrisch veränderbare zweidimensional Speicherebene«

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und v/erden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein holographisches Speichersystem, in dem die Erfindung angewendet wird,

Figur 2 eine Schicht aus einem magnetisierbaren Material, die im Seitensetzgerät gemäß der Erfindung enthalten ist,

Figur 3 die Rotation eines einfallenden Laserstrahles durch die zweite Richtung des Magnetisierungsvektors einer wahlweise geschalteten Blase oder Domäne mit einer einzigen Wand in der Schicht der Figur 2,

Figur 4 die auf dem Faraday-Effekt beruhende Rotation eines einfallenden Laserstrahles durch die erste Richtung des Magnetisierungsvektors in der Schicht der Figur 2,

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r S ein holographisches Speiehermedium, xn dem mehrere Hologramme als Seiten gespeichert, ednd,

Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Speicherbereiches xxi Seitensetsgerät ge^äß der Erfindung-,

die Fig>-v?."i '&. \:'·.Λ "'b die stabilen Positionen einer Blase um «jii'e bandförmige Leitung fcermaj wenn sie ^!ron einem Magnetfeld beaufschlagt ist₅ das von dem durch die Leitung fließenden Strom hervorgerufen ist.

Figur 8 die stabilen Positionen einer Blase bezüglich einer bandförmigen Leitung als Funktion der Amplitude des durch diese Leitung fließenden Stromes,

Figur 9 eine Blasenspeicheranordnung zur Positionierung der Blasen innerhalb der Speicherbereiche des Seitensetzgerätes gemäß der Erfindung,

Figur 10 aeitliche Auftragungen, tür die Erläuterung der Blasenspeicheranordnung gemäß der Figur 9»

Figur 11 die stabilen Positionen einer Blase innerhalb des Speicherbereiches gemäß der Figur 6, wenn diese den ifahlstromsignalen der Figur 10 unterworfen wird, und

Figur 12 die Art; und Weise, wie die eine gewählte Wortleitung der Blasenspeicheranordnung der Figur 9 optisch von einer eindimensionalen Anordnung der Lichttastgeräte nach der Figur 1 ausgelesen wird.

In der Figur 1 ist ein holographisches Speiehersystem schematisch wiedergegeben, das ein Seitensetzger&t 10 der Erfindung aufweist. Vor der Erläuterung seiner Arbeitsweise sei ein elektrisch abänderbares Seitensetzgerät von der Theorie her betrachtet, in dem

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beispielsweise ein Plättchen oder eine dünne Schicht eines magnetisierbaren Materials aus Orthoferrite hexagonalen Ferriten oder Granaten als Medium angewendet wird, wie aus der bereits erwähnten USA-Patentschrift Mr. 3.761.155 hervorgeht.

In der Figur 2 ist nur ein ebenes Plättchen als Schicht 12 aus dem magnet!sierbaren Material abgebildet, in dem mehrere Domänen mit einer einzigen Wand in Form von Blasen 14₃ deren Magnetisierungsvektor 35 vertikal, also aus der Zeichenebene heraus gerichtet ist, in einer sweidimensionalen Anordnung längs den orthogonalen X- und !-'Achsen von Treibleitern vxiö. »St euer schaltungen aufgebaut sind; im einzelnen, sex hierau auf den Aufsatz von A. H. Bobeck u. a. mit dem Titel: "A New Approach to Memory and Logic-Cylindrical Domain Device" in der Druckschrift: ^5f Proceedings of the Fall Joint Computer Conference"j (1969), Seiten 489 bis 498, verwiesen. Zu Anfang ist der Magnetisiarungsvektor der Schicht 12 gleichförmig in einer ersten, zn ihrer ebenen Breitseite senkrechten Richtung, z. B. nach unten in das Papier hinein gerichtet, während die Magnetisierung der wahlweise mit Informationen belegten Blasen 14 entgegengesetzt zur ersten Richtung vertikal aus der Papierebene heraus gerichtet ist. Folglich sind ausgewählte Abschnitte 14 des magnetisierbaren Materials der Schicht 12 in die sweite Magnetisierungsrichtung (aus der Papierebene heraus) geschaltet, während die übrigen Abschnitte 16 in ihrer anfänglichen Magnetisierungsrichtung (vertikal in die Papierebene hinein) verharren·

In der Figur 3 wird die auf dem Faraday-Effekt beruhende Rotation in der Richtung 20 des Magnetisierungsvektors M

durch eine Blase 14 der Schicht 12 an einem einfallenden Objektstrahl veranschaulicht, der in seiner Ebene von einem Polarisator 9 der Figur 1 längs dessen Polarisationsachse 22 polarisiert ist. Der Objektstrahl fällt auf die ebene Breitseite der Blase 14 in der Schicht 12 längs einer optischen Achse 24 ein, die senkrecht auf dieser ebenen Breitseite steht. Während der Objektstrahl die Blase 14 durchsetzt, wird er einer Drehung im ühr-

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zeigersinn um einen Winkel +0 unterzogen, der zwischen der Polarisationsachse 22 der ersten Ebene und einer Polarisationsachse 26 der zweiten Ebene gebildet ist.

Die auf dem Faraday-Effekt beruhende Rotation in der

Richtung 21 für den Magnetisierungsvektor M der Abschnitte 16 der Schicht 12,. die keine Blasen enthalten, ist in der Figur 4 bei einem einfallenden Objektstrahl veranschaulicht, der vom Polarisator 9 der Figur 1 längs der Polarisationsachse 22 polarisiert ist. Der Objektstrahl fällt längs seiner optischen Achse 24 auf die ebene Breitseite des Abschnittes 16 ein. Beim Durchgang durch diesen Abschnitt l6 unterliegt er einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn um einen Winkel -0, der aus der Polarisationsachse 22 der ersten Ebene in die Polarisationsachse 27 einer dritten Ebene gedreht ist.

In einem holographischen Speichermedium 30 sind mehrere Seiten 32, längs orthogonalen X₃Y-Bereichen organisiert, gespeichert. Jede Seite 32 der Figur 5 ist ein Hologramm der Daten, die in der entsprechend zugeordneten Seite der Schicht 12 bei der Zusammenstellung durch das Seitensetzgerät 10 der Figur 1 festgehalten sind; diese Daten werden dort durch die vereinigte Wirkung eines Objektstrahles 98 und eines Schreibbezugsstrahles 96c gespeichert. Der Schreibbezugsstrahl 96c und der Objektstrahl 98 werden digital von einem !»ichtablenkgerät 94 gesteuert, um mit Hilfe einer passenden optischen Fokussierung auf eine der matrixartig angeordneten Seiten 32 zuzugreifen, die im holographischen Speichermedium 30 gespeichert sind·

Figur 6 gibt eine längentreue Ansicht eines einzigen Speicherbereiches 40 in dem Seitensetisgerät 10 der Erfindung wieder. Eine ebene Schicht 36 aus einem magnetisiepbaren Material lält Domänen mit einer einzigen Wand oder Blasen 50 aufrecht, die bewegt werden können, während sie einem Vorraagnetisierungsfeld HL in senkrechter Richtung zur Schicht 36 unterworfen sind. Der

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Schicht 36 sind parallel zu ihrer Ebene eine Bitsleitung 42 und senkrecht zu dieser eine Wortleitung 44 überlagert, danit der Speicherbereich 40 mit vier Quadranten 1 bis 4 ausgebildet werden kann, die von den sich schneidenden Leitungen begrenzt sind. Innerhalb dieses Speicherbereiches 40 befindet sich ein undurchsichtiger Schirm 46, der sich in die Quadranten 2 bis 4, aber nicht in den ersten Quadranten erstreckt»

In Verbindung mit den Figuren 7a und 7b sei nun die Arbeitsweise im Speicherbereich 40 der Figur 6 theoretisch erläutert. Sie beruht auf dem Prinzip, daß die Blase 50 von dem Gradienten eines Magnetfeldes bewegt werden kann_s das senkrecht zur ebenen Breitseite der tnagnetisierbaren Schicht gerichtet ist, während sich die Blase 50 zu demjenigen Punkt in der Schicht verschiebt, an dem dieses senkrechte Magnetfeld seine größte Intensität aufweist und in der Magnetisierungsrichtung innerhalb der Blase liegt. Die Figur 7a veranschaulicht den Zustand, bei dem ein Stromsignal an einer bandförmigen Leitung 52 angelegt wird und einem Vektor 54 folgt, wodurch das zugehörige Magnetfeld gegen den Uhrzeigersinn eraeugt wird, das durch einen Vektor 56 in ümfangsrichtung angedeutet ist. Da das senkrecht aur magnetisierbaren Schicht stehende Magnetfeld gerade außerhalb des Bandes der bandförmigen Leitung 52 seine größte Stärke besitzt, kommt die Blase 50 unmittelbar neben der Leitung 52 zur Ruhe. Wenn dagegen gemäß der Figur 7b der Strom durch die Leitung 52 in der Gegenrichtung fließt, nimmt die Blase 50 eine Lage an der gegenüberliegenden Seite der Leitung 52 ein. Somit kann die Blase zwischen zwei stabilen Lagen längs der bandförmigen Leitung 52 von deren einem Rand zum anderen dadurch hin und her geschoben werden, daß die Richtung des Stromflusses in der Leitung 52 umgekehrt wird» Da der Blase 50 wie allen magnetischen Domänen eine Koerzitivkraft zugeordnet werden muß, verbleibt sie nach dem Ende des Stromflusses in der Leitung 52 in einer dieser beiden stabilen Lagen.

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In der Figur 8 sind experimentell gewonnene Daten aufgetragen, wenn sich in Gegenwart von Impulsen mit einer Datier von 20 juaec die Blase 550 hin und her verschiebt. Wie man erkennt, ist die stabile Lage der Blase 50 längs der bandförmigen Leitung 52 eine Funktion der Amplitude des durch sie hiixinrchf ließenden Stromes. Die rechtwinklige Hysteresis*-»Schleife aeigt dabei an, daß die Blase 50 als mit koinzEdierenden Strömen betreibbares Speicherelement bronchbor ist. Vteup. e5n ?ϊοΧο?:αη1 strom von 10 mA der Wortleitung Lk der Figvtr 6. aber nicht der Bitleitung k'^?- zugeführt wird, wird die Blaee ^K>0 nicht bewegt« Xm -umgekehrten FaIl₅ wenn ein Halbv/ahlfi'-irom nur der Bitlei tang angeleitet wird, gilt dasselbe. Wenn jedoch die Halbwah.ls tröme gleichzeitig der Wortleitung 44 und der Bit.Leitang 42 zugeführt werden, wird die Blase 50 im Speicherbereich 40, der durch die erregten, sich schneidenden Wort- und Bitleitungen 44 und 42 festgelegt ist, von der oberen_s rechten Ecke3 also dem Quadranten 1 zur unteren, linken Ecke, also dem Quadranten 3 oder umgekehrt verschoben. In der oberen, linken Ecke, dem Quadranten Z, in der unteren, linken Ecke, dem Quadranten 3 und J.n der unteren, rechten Ecke, dem Quadranten 4 ist die Blase 50 von einem Schirm 46 aus einem aufgedampften ₃ undurchsichtigen Material überdeckt, so daß sie effektiv nicht dem Licht ausgesetzt ist, das auf die Ebene der Schicht 36 auffällt. Wenn somit die Blase 50 ita Quadranten 3 positioniert und optisch vom undurchsichtigen. Schirm 46 abgedeckt ist, möge sie den Zustand einer eingeschriebenen Hull definieren, während ihre freie Lage ohne Schirm im Quadranten 1 den Zustand einer eingeschriebenen Eins bedeutet; vergleiche die Figur» Ii t

Bei einem SchreibVorgang des Blasenspeiehersystems gemäß der Erfindung wird eine der Blasen 50 an den Schnittpunkten der Bitleitungen D und Wortleitungen W (Figur 9) wahlweise von einem Halbwahltreibstrom in der betreffenden Bitleitung und von einem Halbwahltreibstrom in der betreffenden Wortleitung derart beeinflußt, daß sie zui· Darstellung einer binären Eins in den ersten Quadranten oder zur Darstellung einer binären Null in den dritten Quadranten

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gebracht wird., Danach wird auf die zugehörige Wortleitung ein Vollwahlspeichersignal gelegt, von dem die Blase 50 im Falle einer eingeschriebenen Eins aus dem ersten Quadranten in den zweiten Quadranten überführt; wird, während im Falle einer eingeschriebenen Null die Blase im dritten Quadranten verbleibt. Aus den Figuren und 11 geht die '/,eitliche Beziehung swischen den genannten Signalen mit den zugeordneten Positionen der Blase 50 hervore In Gegenwart eines Vormagnetisierungsfeldes H₃₅ das in der Figur 9 als Kreis mit einem Punkt angegeben ist, und das senkrecht nach oben aus der Ebene einer Schicht 6l aus dem magnetisierbaren Material austritt, können die Blasen 50 als Domänen mit einer einzigen V/and aufrechterhalten und hin und her verschoben werden; das Vormagnetisierungsfeld Hg kann von einer Zusammenstellung Helmholtz* scher Spulen aufgebaut werden* wie sie in der USA-Patentschrift Nr. 3ο534.347 gezeigt ist.

Zu Beginn des Betriebes können an allen Schnittpunkten von Bit- und Wortleitungen Blasen 50 mit Hilfe eines anfänglichen Schaltsignals in einer Leitung 63 erseugt werden, von dem über eine Steuerschaltung 62 und deren Ausgangsleitungen 68 und 69 Bittreiber 70-1, 70-2_{s β}...70-D₅ sowie Worttreiber 72-1, 72-2,......72-W erregt werden, die gleichzeitig je ein Anfangsatronisignal_s dessen Amplitude um den Faktor von etwa I₅₁5 größer als die des Vollwahlstromsignals ist, auf die ihnen jeweils zugeordnete Bitleitung 74-1, 74-2, 74-D bzw. Wortleitung 76-1, 76-2,... .76-W legen.

Nachdem an jedem Schnittpunkt su Anfang eine Blase 50 eingebracht ist, kann sie wahlweise in den freiliegenden, rechten, oberen Quadranten zur Angabe einer binären Eins oder in den von der undurchsichtigen Schicht 46 bedeckten, linken, unteren Quadranten geschoben werden. Dieser Schreibvorgang für Einsen und Nullen ist typiscn für einen bitorganisierten Speicher, bei dem mit koinaidierenden Strömen ein einzelnes Bit angewählt wird. Die einzugebenden Daten werden als X-Adressen einem Decodierer zugeleitete, der eine der W Leitungen erregt_s die in den jeweiligen

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Worttreiber 72-1* 72-2,.....72-W eintreten. Gleichzeitig werden die einzugebenden Daten als Y-Adressen in einen weiteren Decodierer 82 eingelassen, der eine der D Leitungen erregt, die in je einen Bittreiber 70-1, 70-2,.....70-D eintreten. Während der Erregung beispielsweise des Worttreibers 72-2 und des Bittreibers 70-2 empfangt die Steuerschaltung 62 ein Schreibschaltsignal auf einer Leitung 64, von dem je ein HalbwahlStromsignal zum Schreiben einer Sins oder Null auf die Ausgangsleitungen 68 und 69 gelegt wird, wodurch der angewählte Worttreiber 72-2 und der angewählte Bittreiber 70-2 das jeweilige Halbwahlstromsignal passender Polung auf die Wortleitung 76-2 und die Bitleitung 74-2 legen.

Wenn mit Hilfe der auf der Schicht 61 übereinander liegenden Wort- und Bitleitungen 76-2 und 74-2 in den Speicherbereich 40a an deren Schnittpunkt eine binäre Bins eingeschrieben werden soll, muß bei Anwendung der bekannten Rechte-Hand-Regel an der Wortleitung 76-2 ein negativer Halbwahlstromimpuls und zugleich an der Bitleitung 74-2 ein positiver Halbwahletromimpuls angelegt werden. Zum Einschreiben einer binären Null muß der Worttreiber 72-2 dementsprechend einen positiven Halbwahlstromimpuls und der Bittreiber 70-2 einen negativen Halbwahlstromxmpuls liefern.

Wie man bei Beachtung derselben Regel erkennen kann, kann sin beliebiger Speicherbereich 40 an allen Schnittpunkten der Wort- und Bitleitungen infolge der gleichzeitigen Wirkung der Treibströme von halber Stärke angewählt und in derselben Weise beeinflußt werden. Diese Arbeitsweise beruht darauf, daß die Halbwahlstromsignale in den Bitleitungen und die Halbwahlstromsignale in den Wortleitungen einzeln eine zu geringe Amplitude aufweisen, ale dad sie in den augegehörigen Speicherbereichen 40 die Lage der Blasen 50 wesentlich verändern könnten, daß aber die beiden Halbwahlstromsignale geneinsam eine solche Amplitude erreichen, daß sie die Blase 50 in dem von ihnen zugleich beeinflußten Speicherbereich 40 zwischen dem freiliegenden, ersten Quadranten (zur Darstellung der Bins) und dem abgedeckten dritten Quadranten (zur

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Darstellung der Null} übertragen.

Nachdem die Blase 5Ö im angewählten Speicherbereich in den freiliegenden ersten Quadranten oder abgedeckten dritten Quadranten gebracht ist, wird sie mit Hilfe eines Speicherschaltsignals in einer Leitung 65 bedingungslos einem VollwsblStromsignal längs der einen angewählten Wortleitung 76-2 unterworfen.Dieses überträgt dann die Blase 50 aus dem ersten Quadranten in den zweiten» während im Falle einer gespeicherten Null sie im dritten Quadranten verbleibt. Auf Grund dieser Folge eines Schreib- und Speichervorganges wird der Schreibvorgang vervollständigt.

Beim Lesevorgang wird die Blase 50 durch ein VollwahlStromsignal über die eine adressierte Wortleitung 76-2 und durch ein Leseschaltsignal in einer Leitung 66 aus dem zweiten Quadranten im Falle einer Eins zum ersten Quadranten bzw. aus dem dritten Quadranten im Falle einer Null in den vierten Quadranten überführt. Zu diesem Zeitpunkt werden nur die Blasen 50 längs der angewählten Wortleitung 76-2 in ihren Lesezustand gebracht, wobei nur die den Zustand einer binären Eins angebende Blase 50 den auf sie einfallenden Lichtstrahl durch den Analysator 11, das Seitensetzgerät 10 und den Polarisator 9 hindurchgehen läßt, damit er über einen halbdurchlässigen Spiegel 128 und eine zylindrische Linse 123 auf eine Anordnung 122 von Lichttastgeräten (Figur 1) fokussiert wird. Nach diesem optischen Auslesevorgang der in den 0 Speicherbereichen 40 längs der angewählten itfortleitung 76-2 gespeicherten Daten wird mit Hilfe eines Hückstellschaltsignals in einer Leitung 67 ein Vollwahlstromsignal auf die eine angewählte Wortleitung 76-2 gelegt, damit die Blasen 50 im Falle einer ausgelesenen Eins aus dem ersten Quadranten in den zweiten bzw« im Falle einer ausgelesenen Null aus dem vierten Quadranten in den dritten rückübertragen wer« den. Mit diesem Lese-/Rückstellzyklus wird der LeseVorgang vervollständigt, der sich an Hand der Figuren 10 und 11 verfolgen läßt.

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Die so weit erläuterte Arbeitsweise de3 Seitensetagerätes 10 wird zur Ausführung verschiedener Funktionen innerhalb dea holographischen Speichersystems der Figur 1 ausgenutzt.

1» Datenvergleich aur Speicherung im Speichermediura

Um das Seitensetageräb 10 als Hilfsmittel zum Einschreiben von Daten in das Speichermediura. 30 ku benutzen, bringt ein Laser 90 eine» kohärenten monochromatischen Lichtstrahl als Laserstrahl 92 hervor, der längs einer optischen Achse 13 auf das Lichtablenkgerät 94 geworfen und von diesem als Strahl 96 längs den X- und Y-Achsen einer Matrix abgelenkt wird, damit er als Objektstrahl 98 auf eine gewünschte Seite 32a des Speiehermediums 30 fokussiert wird. Der aus dem Lichtablenkgerät 94 austretende Strahl 96 fällt zunächst auf einen Strahlteiler IQu₁ von dem der eine Teilstrahl auf einen Modulator 102 und der andere Teilstrahl über einen Spiegel 104 auf einen weiteren Modulator 106 geworfen wird·

Beim anfänglichen Schreibvorgang» während die im Seitensetzger&t 10 gespeicherte Information auf die eine ausgewählte Seite 32a des Speichermediums geschrieben werden soll, wird der Modulator 102 in seinen Einschaltzustand gebracht, in dem er den einen Teilstrahl 96a hindurchtreten läßt; zugleich ist der Modulator 106 abgeschaltet^ damit der andere Teilstrahl 96b von ihm abgefangen wird. An einem weiteren Strahlteiler 108 wird der Teilstrahl 96a in den Schreibbesugsstrahl 96c aufgeteilt, der über einen Spiegel 110 auf die Seite 32a fokussiert wird, sowie als Teilstrahl 96d über einen Spiegel 112 auf eine HoloXinse 114 geworfen, die zahlreiche

Eeilstrahlen 118 hervorbringt_t die Jeweils gesondert auf einen ihnen in. der X- und !-Richtung zugeordneten Speicherbereich im Seitensetzgerät 10 fokussiert werden. Die Teilstrahlen gehen dabei durch den Polarisator 9 hindurch; da sie den ausgelesenen binären Einsen in den Speicherbereichen des Seitensetzgerätes 10 entsprechen, bilden sie nach ihrem Barchgang durch den Analysator 11 den Objektstrahl 98, der von der Linse 120 auf die gewählte Seite 32a

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des Speichermediiims 30 fokussiert wird, auf der die zuvor in das Seitenset zgerät 10 eingeschriebenen Informationen aufgezeichnet werden sollen.»

Gemäß dem oben erläuterten Schreibvorgang sind diese zuvor eingeschriebenen Informationen die in die Speicherbereiche 40 geschriebenen Einsen oder Nullen« Andererseits kann nur die eine angewählte Wortleitung der W Wortleitungen zum Einschreiben von Baten in das Speichermedittm benutzt werden. Unter einer beliebigen der oben bezeichneten Bedingungen können kein, ein einziger, mehrere oder alle Speicherbereiche längs der angewählten Wbrtleitung(en) dem bereits erwähnten Lesevorgang unterworfen werden» damit die Blasen 50 in den ausgewählten Speicherbereichen 40 im Falle einer abgelesenen Bins in den ersten Quadranten oder im Falle einer ausgelesenen Null in den vierten Quadranten übertragen werden, so daß nur diejenigen Blasen 50, die den tatsächlichen !-Zustand angebe^ die Teilstrahlen 118 hindurchgehen und auf die eine ausgewählte Seite 32a des Speichermediums 30 auf treffen lassen. Auf Grund der gemeinsamen Wirkung des Schreibbezugsstrahles 96c und des Gbjekfcstrahles 98₃ der die vom Seitensetzgerät 10 erzeugten oder zusammengesetzten Informationen enthält, erfolgt die Speicherung der aus dem Seitenset zgerät 10 ausgelesenen und vom Objektstrahl 98 mitgeführten Daten auf der gewählten Seite 32a.

2„ Auslesen der im Speichermedium untergebrachten Baten -

Lichtventil

Um das Seiuensetzgerät 10 als Hilfsmittel sieb Auslesen der im Speiehiermedium 30 aufbewahrten Daten zu benutzen., wird der Modulator 102 in seinen Abschaltzustand gebracht, wodurch der Teilstrahl 96a von ihm abgefangen wird; zugleich wird der Hodulator 106 eingeschaltet, damit ein Lesebezugsstrahl als Teilstrahl 96b durch den Modulator 106 hindurchlaufen und über Spiegel 124 und 126 auf die eine gewählte Seite 32a des Speicherraediuas 30 fokussiert werden kann« Das von diesem reflektierte Licht wird von der Linse

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120 durch den Analysator 11, das Seitensetzgerät 10 und den Polarisator 9 zum teildurchlässigen Spiegel 128 als Strahlteiler geworfen, von dem es mit Hilfe der zylindrischen Linse 123 auf die Anordnung 122 von Lichttastgeräten fokussiert wird, die sich in einer einzigen Dimension erstreckt.

Wie bereits erläutert_$ ist jedem Lichttastgerät der Anordnung 122 einer der D Speicherbereiche 40 zugeordnet, die längs der gewählten Wortleitung des Seibensetzgerätes 10 vorgesehen sind, wie auch aus der Figur 12 hervorgeht« Bei diesem Vorgang, bei dem das Seitensetzgerät 10 nur als Lichtventil wirksam ist, damit von ihm nur diejenigen Daten hindurchgelassen werden, die auf der Seite 32a untergebracht und nur einer angewählten Wbrtleitung W des Seitensetzgerätes 10 zugeordnet sind, werden nur die D Speicherbereiche 40 längs der einen gewählten Wortleitung W des Seitenset zgerätes 10 geschrieben, wenn sich alle Blasen 50 im 1-Zustand des ersten Quadranten befinden, während die Blasen 50 aller übrigen W(D - 1} Speicherbereiche 40 sich im Falle der Eins im zweiten Quadranten oder im Falle der Null im dritten Quadranten befinden, so daß diese (also ausgenommen die, die längs der einen gewählten Wortleitung liegen) das auf sie einfallende Licht blockieren. Somit werden bei Anwendung von nur einer angewählten Wortleitung unter den W Wortleitungen die D freiliegenden Blasen 50 in den D zugehörigen Speicherbereichen 40 zum Auslesen der zuvor auf der Seite 32a des Speichermediums 30 aufbewahrten Daten von der Anordnung 122 der Lichttastgeräte benötigt,

3. Auslesen der im Seitensetzgerät gespeicherten Daten -

Speicher

Zum Auslesen der zuvor im Seitensetzgerät 10 gespeicherten Informationen lenkt das Lichtablenkgerät 94 den Strahl 92 in den X- und I-Richtungen derart ab, daß ein Strahl 130 auf einen Spiegel 134 fallen kann, der am Speichermedium 30 angebracht sein kann. Zu diesem Zweck wird der Modulator 102 abgeschaltet und der Modu-

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labor 1O6 eingeschaltet, damit der* Teilßtrahl 96b durch ihn hindurchgehen und nach seiner Ablenkung an den Spiegeln 124 und 126 als Strahl 1.30 auf den Spiegel 134 am Speichermedium 30 fokussiert werden kann. Dieser auf den Spiegel 134 fallende Strahl 130 wird als Lesebesugsstrahl gleichförmig auf die Linse 120 zurückgeworfen, die ihn zum Analysator 11 hindurchgehen läßt, der eine Polarisierung in der Ebene bewirkt. Das Seitensetzgerät 10 und der Polarisator 9 übertragen nur diejenigen TeiXstrehlen 118, die dem 1-Zustand beim Lesen längs der einen angewählten Wortleitung zugeordnet sind; diese werden dann, von dsm teildurchlässigen Spiegel als Strehlteiler 128 reflektiert und mit Hilfe der zylindrischen Linse 123 auf die Anordnung 122 der Lichttastgeräte fokussiert·

Bei diesem Vorgang arbeitet das Seitensetzgerät als Speicher, damit nur diejenigen Daten hindurchtreten, die in ihm gespeichert und nur einer angewählten Wortleitung der W Wortleitungen augeordnet sind. Nur in den D Speicherbereichen 40 längs dieser angewählten Wortleitung des Seitensetzgerätes 10 sind die Blasen 50 im Falle einer binären Eins im ersten Quadranten oder im Falle einer Null im dritten Quadranten positioniert, während In allen anderen W(D-l) Speicherbereichen 40 sich die Blasen 50 im Falle einer Eins im aweiten Quadranten bzw« im Falle einer Null im dritten Quadranten befinden; daher sperren alle Speicherbereiche 40 mit Ausnahme derjenigen5 die längs der einen angewählten Wortleitung liegen und den 1-Zustand anzeigen, das auf sie auftreffende Licht, Somit werden bei Anwendung nur einer gewählten Wortleitung W nur die freiliegenden Blasen 50 der Speicherbereiche 40 zum Auslesen der augehörigen, bereits gespeicherten Daten benötigt.

Zusammenfassend betrachtet, ist eine durch Licht zugängliche Matrix in einem, holographischen Speichersystem eingebaut. Das optische Seitensetzgerät enthält eine magnetisierbare Schicht mit zueinander orthogonalen Sätzen von D parallelen Bitleitungen und W parallelen Wortleitungen, an deren Schnittpunkten die Speicherbereiche ausgebildet sind, die je vier von der sich schneidenden

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Bit- und Wortleitung begrenzte Quadranten aufweisen,, In jedem Speicherbereich ist ein Schirm derart orientiert angebracht, daß er eine Blase optisch abdecitv*_; wenn man davon absieht₉ daß sie bei ihrer Anordnung im ersten Quadranten des Speicherbereiches £reiliegt■, Auf G-runa s:lner Wahl fcorlnaxdierender Ströme, wenn also S₀ B< die eine Bitleitung durch einen Strom "von halber Stärke als Halbwahlscfereibsignal und. die eine Wortlleitung durch einen Strom Ίϋΐ'ϊ halber· Stärke als -weiteres Haibwahlechrelbaignal 2Ugleich erregt werden j kann beim Schreibvorgang der eins vollgexfählte Speicherbereich gesondert angewählt v/erden.· Das Anwählen einer V/ortleitiing mit einem rollen Strom ermöglicht öen Le se Vorgang _s bei dem alle Spei.cföerböreifthß läags der einen voll angewählten Wortleitung gleichzeitig ausgelesen werden. Ein optisches Auslesen der gespei~ cherten Daten längs einer gewählten Wortleitomg durch eine eindimensionale Anordnung von Lichttastgeräten erfolgt mit Hilfe einer ifshlweisen. Positionierung der zugehörigen Blasen entweder im ersten oder im vierten Qxiadran'cen der Speicherbereiche in Abhängigkeit davon_s ob gerade eine gespeicherte Eins oder· Null ausgelesen wird β

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE # ·⁷ " ^

   Magneto-optischer"Speicher für binäre Informationen mit einer- ebenen Schicht aus einem inegnetisierbaren Materials in dem an Speicherplätzen mit Hilfe stromführender Treibleitungen zylindrische Domänen herstellbar sind, die das durchfallende polarisierte Licht in entgegengesetzter Richtung su den von den Domänen freien Abschnitten des magnetlsierbaren Materials ablenken, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Treibleitungen mehrere aur- Sbene der Schicht (36; 61} parallele Bitleitungen (42; 74-1.. Ik-Z..... .?4-D) und senkrecht au diesen

   ■verlaufende Wortleitungen \kh] ?6~1, 76-2, 76-W) aufweisen,

   die an ihren Schnittpunkten je einen mit einer Blase (50) besetzten Speicherbereich C40a; aus vier Quadranten (1 bis 4) festlegen, zwischen denen die Blase (50) in Abhängigkeit von den in den Bit- und Wortleitungen (4?.; 74-1, 74-2......?4~D und 44i 76-1, 76-2,.·* 76-W) auftretenden Stromimpulsen verschiebbar ist, und daß ein undurchsichtiger, sich über drei Quadranten (2 bis 4) des Speicherbereiches (40a) erstreckender Sehirm (46) die Blase optisch verdeckt,
2. 2. Speicher nach, dem Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß den Bit- und Wortleitungen (74-1»

   74-2, .74-D und 76-1, 76-2,,....76-W) je ein Treiber (70-1,

   70-2, 70-D und 72-1, 72-2,*;..72-tf) zugeordnet ist, von dem

   ihnen Stromimpulse von einer gegebenen Stärke und Richtung zuführbar sind*
3. 3 β Speisher nach dem Anspruch 2_S dadurch g e -

   kennseichnet, daß den Treibern (70-1, 70-2, 70-D)

   an den Bitleitungen (74-1, 74-2 ₉....74-D), sowie den Treibern

   (72-1, 72-2, 72-W) an den Wortleitungen (76-1, 76-2, 76-W)

   je ein Decodierer (82 bsw. 80) vorgeschaltet ist, der in Abhängigkeit von der ihm zugeleiteten Adresse (Y bzw. X) einen unter den zugehörigen Treibern {70-1, 70-2, ....70-D bzw. 72-1» 72-2,....

   72-W) einschaltet, und daß die Stärke der von ihnen abgegebenen Stromimpulse derart einstellbar ist, daß sie einzeln die im Speicherbereich (40a) befindliche Blase (50) nicht beeinflussen, gemeinsam jedoch von einem Quadranten (1 oder 3) zu einem anderen (2 oder 4) verschieben.
4. 4» Speicher nach dem Anspruch 2₅dadurch gekennzeichnet., daß die Treiber (70-1, 70-2, 70-D)

   an den Bitleitungen (74-lj 74-2_s«...74-D) über eine gemeinsame Leitung (68) und die Treiber (72-1, 72-2,....72-W) an den Wortleitungen (76-1j 76-2,....76-W) über eine weitere geraeinsame Leitung

   (69) an einer Steuerschaltung (62) angeschlossen sind, die in Abhängigkeit von den ihr zugeleiteten SehaltSignalen über die gemeinsamen Leitungen (68 und 69) den Treibern. (70-1, 70-2,«,.. .70-D und 72-1, 72-2,....72-W) Steuersignale zuführt, die die Stärke und Richtung der von den Treibern (70-1, 70-2,......70-D und 72-1, 72-2, ....72-W) auf die zugeordneten Bit- und Wortleitungen (74-1, 74-2, ....74-D und 76-1, 76-2j....76-W) gelegten Stromimpulse festlegen.
5. 5 ο Speicher nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß von einem der an den Wortleitungen

   (76-1, 76-2, 76-Wi angeschlossenen Treiber (72-1, 72-2,

   72-W) Halbwahlstromimpulse einer einzigen Wortleitung und von allen an den Bitleitungen (74-1, 74-2,....74-D) angeschlossenen Treibern (70-1, 70-2,.....70-D) Halbwahlstromimpulse den Bitleitungen zuführbar sind, und daß dem Speicher (10) optisch eine Zylinderlinse (123) und eine eindimensionale Anordnung (122) von Lichttastgeräten nachgeschaltet sind, von denen die längs der einen Wortleitung eingeschriebenen binären Informationen elektrisch weiterleitbar sind.

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