RU2172028C2 - Устройство для многослойной оптической записи и воспроизведения информации - Google Patents
Устройство для многослойной оптической записи и воспроизведения информацииInfo
- Publication number
- RU2172028C2 RU2172028C2 RU99102199A RU99102199A RU2172028C2 RU 2172028 C2 RU2172028 C2 RU 2172028C2 RU 99102199 A RU99102199 A RU 99102199A RU 99102199 A RU99102199 A RU 99102199A RU 2172028 C2 RU2172028 C2 RU 2172028C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deflector
- acousto
- frequency
- lens
- modulator
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims abstract description 54
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001646071 Prioneris Species 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000011012 sanitization Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к оптической записи и может быть использовано для скоростной записи, воспроизведения и хранения больших объемов информации. В устройстве реализовано фазоразностное представление информации в интерференционной решетке-пите и быстродействующая развертка световых пучков. Для этого выход фазоразностного модулятора присоединен к электрическому входу акустооптического модулятора и установлен акустооптический сканер. Сканер содержит дефлектор сопровождения и дефлектор "бегущей линзы". Электрические входы дефлекторов соединены с выходами генераторов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Запуск генераторов производится через элементы задержки запускающих импульсов. Для оптико-электронного слежения за треком данных цепь управления ЛЧМ-генератора сопровождения соединена с выходом блока сдвига частоты, а задержка запуска ЛЧМ-генератора "бегущей линзы" выполнена управляемой. Входы управления этой задержкой и блоком сдвига частоты объединены. Режим сопровождения "бегущей линзы" позволяет реализовать высокую скорость записи-воспроизведения, оптическую эффективность и равномерность растра. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области информационной и вычислительной техники и может быть использовано для скоростной записи, воспроизведения и хранения больших объемов информации.
Известно устройство для многослойной оптической записи и считывания информации [1], содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемником через последовательно расположенные и оптически связанные электромеханическую систему слежения за дорожкой (треком) данных, вращающийся сканер и объемную многослойную светочувствительную регистрирующую среду.
Недостаточными характеристиками такого устройства являются недостаточная скорость записи/воспроизведения информации, ограниченная быстродействием механического сканера и электромеханических систем слежения за дорожкой, а также недостаточная разрешающая способность по глубине материала (125 мкм), что при заданной толщине среды уменьшает емкость памяти.
Известно также устройство, реализующее способ многослойной оптической записи и воспроизведения информации [2]. Устройство содержит лазер, оптически связанный через последовательно расположенные и оптически связанные акустооптический модулятор и объемную (однородную или многослойную) светочувствительную регистрирующую среду.
Акустооптический модулятор позволяет улучшить разрешающую способность по глубине светочувствительной среды до 10 мкм благодаря двухпучковой объемной локализации интерференционной структуры пита.
Недостаточной характеристикой такого устройства является не достаточная скорость записи/воспроизведения информации, которая ограничена линейной скоростью механического перемещения светочувствительной среды.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для многослойной оптической записи и считывания информации [3] , содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемником через последовательно расположенные и оптически связанные акустооптический модулятор и объемную регистрирующую среду; генератор ВЧ-напряжения, соединенный с электрическим входом акустооптического модулятора, а также через блок фазоразностной модуляции - с источником света; блок анализа считанного сигнала, соединенный с выходом фотоприемника.
Наличие блока фазоразностной модуляции позволяет записывать в одном пите несколько (2-3) разряда двоичных данных, что позволяет увеличить во столько же раз скорость и плотность записи информации.
Однако данное устройство принципиально не позволяет существенно (на порядок и более) повысить скорость записи/воспроизведения информации.
Целью настоящего изобретения является радикальное повышение скорости многослойной оптической записи и воспроизведения информации путем введения скоростной развертки светового луча и быстродействующего оптико-электронного слежения за дорожкой (треком) данных с помощью акустооптических дефлектора "бегущей линзы" и дефлектора сопровождения.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для многослойной оптической записи и воспроизведения информации, содержащем источник света, оптически связанный с фотоприемником через последовательно расположенные и оптически связанные акустооптический модулятор и объемную регистрирующую среду; генератор ВЧ-напряжения, соединенный с электрическим входом акустооптического модулятора, блок анализа считанного сигнала, соединенный с выходом фотоприемника; установлены между акустооптическим модулятором и регистрирующей средой оптически связанные дефлектор сопровождения и дефлектор "бегущей линзы", причем дефлекторы расположены последовательно (друг за другом) и оптически связаны, соответственно, с акустооптическим модулятором и регистрирующей средой, электрические входы дефлектора сопровождения и дефлектора "бегущей линзы" подключены к выходам соответственно, первого и второго генераторов напряжения с линейной частотной модуляцией; выход генератора ВЧ-напряжения соединен со входом делителя частоты и через блок фазоразностной модуляции - с электрическим входом акустооптического модулятора; выход делителя частоты подключен через элемент задержки и блок сдвига частоты - ко входу управления первого генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через второй элемент задержки - ко входу запуска второго генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через ключ - ко входу управления блока фазоразностной модуляции и далее через третий элемент задержки - к источнику света; второй элемент задержки выполнен с управляемой задержкой, а входы управления этой задержкой и блоком сдвига частоты объединены.
Новые предложенные признаки: между акустооптическим модулятором и регистрирующей средой установлены оптически связанные дефлектор сопровождения и дефлектор "бегущей линзы", причем дефлекторы расположены последовательно (друг за другом) и оптически связаны, соответственно, с акустооптическим модулятором и регистрирующей средой. Электрические входы дефлектора сопровождения и дефлектора "бегущей линзы" подключены к выходам, соответственно, первого и второго генераторов напряжения с линейной частотной модуляцией. Выход генератора ВЧ-напряжения соединен со входом делителя частоты и через блок фазоразностной модуляции - с электрическим входом акустооптического модулятора. Выход делителя частоты подключен через элемент задержки и блок сдвига частоты - ко входу управления первого генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через второй элемент задержки - ко входу запуска второго генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через ключ - ко входу управления блока фазоразностной модуляции и далее через третий элемент задержки - к источнику света. Второй элемент задержки выполнен с переменной задержкой, а входы управления этой задержкой и блоком сдвига частоты объединены.
Предложенное решение иллюстрируется следующим графическим материалом.
Фиг. 1 - функциональная схема устройства.
Фиг. 2 - структура фрагмента радиально-ориентированной строки.
Фиг. 3, а, б, в, г, д, е - функциональная схема сканера.
Фиг. 3, а - принцип действия сканера на основе бегущей дифракционной линзы с сопровождением.
Фиг. 3, б - крайние положения акустического цуга в апертуре дефлектора "бегущей линзы" при сканировании растра с 1-ой по 134-ю позиции.
Фиг. 3, в - начальное положение акустических цугов при сдвиге начала растра (строки) с первой на семнадцатую позицию.
Фиг. 3, г - крайние положения акустического цуга при сканировании растра с 17-ой по 150-ю позиции.
Фиг. 3, д - начальное положение акустических цугов при сдвиге начала растра с семнадцатой на первую позицию (возвращение в состояние, изображенное на фиг. 3, а).
Фиг. 3, e - крайние положения акустического цуга при санировании растра с 1-ой по 134-ю позиции.
На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства.
Устройство содержит оптический канал, который образуют последовательно (друг за другом) расположенные и оптически связанные источник света 1, элемент оптической связи (объектив) 2, акустооптический модулятор 3, элемент оптической связи (линзы) 4, акустооптический дефлектор сопровождения 5, элемент оптической связи (линзы) 6, акустооптический дефлектор "бегущей линзы" 7, элемент оптической связи (объектив) 8, светочувствительную регистрирующую среду (носитель информации) 9 и фотоприемник 10.
Выход блока фазоразностной модуляции 11 соединен с электрическим входом акустооптического модулятора, выходы генераторов напряжений с линейной модуляцией частоты 12, 13 соединены с электрическими входами, соответственно, дефлектора сопровождения и дефлектора "бегущей линзы", блок анализа считанного сигнала 14 соединен с фотоприемником. Выход генератора ВЧ-напряжения 15 соединен со входом делителя частоты 18, выход которого подключен: через элемент задержки 19 - к входу запуска блока сдвига частоты 16, через элемент с переменной (управляемой) задержкой 17 - ко входу запуска генератора 13, через ключ 21 и элемент задержки 20 - ко входу запуска источника света.
Входы управления сдвигом частоты блока 16 и величиной задержки элемента 17 объединены и на них подается сигнал "Слежение за дорожкой".
Блок сдвига частоты 16 формирует пилообразное напряжение для управления частотой напряжения генератора 12. Амплитуда (размах) этого напряжения неизменна, а начальное значение изменяется по команде "Слежение за дорожкой". Такой блок может быть выполнен на базе счетчика импульсов, выходы разрядов которого соединены со входами цифроаналогового преобразователя. Количество импульсов, поступающих за время развертки на счетный вход счетчика, фиксировано, однако начальная установка его изменяется в соответствии с кодом команды "Слежение за дорожкой".
Устройство работает следующим образом.
Луч от источника света 1 формируется оптической схемой 2 в виде перетяжки в зоне акустооптического взаимодействия модулятора 3. Полученные в результате дифракции световые пучки совмещаются в адресуемом слое объемной регистрирующей среды 9 и записывается образовавшаяся в зоне пересечения лучей Л1 и Л2 (фиг. 2) интерференционная решетка-пит. С целью увеличения плотности записи размер пита в направлении вектора решетки выбирается минимально допустимым, равным примерно двум периодам решетки; а толщина регистрирующей среды выбирается больше размера решетки-пита по глубине. Вектор решетки перпендикулярен направлению развертки. Развертка (сканирование) питов производится поперек движения регистрирующей среды (в нашем примере, представленном на фиг. 2, - по радиусу диска). На фиг. 2 показана также структура фрагмента одной радиально-ориентированной строки. Рисунок поясняет сущность метода многоуровневого кодирования информации путем использования фазоразностной модуляции [4]. Информационным параметром при фазоразностной модуляции является разность фаз пространственной решетки двух соседних пит. Сдвиг фазы происходит в направлении перпендикулярном развертке, так как показано на фиг. 2.
Запись информации начинается после замыкания ключа 21 и производится путем импульсной подсветки ультразвуковой решетки, движущейся в зоне акустооптического взаимодействия модулятора 3. С приходом тактового импульса на вход блока фазоразностной модуляции 11 происходит изменение фазы напряжения, поступающего на пьезоизлучатель акустооптического модулятора 3. На выходе элемента задержки 20 появляется серия задержанных во времени импульсов запуска источника света 1.
Задержка необходима для компенсации времени пробега звука от пьезопреобразователя до световой апертуры модулятора 3. Величина задержки устанавливается такой, чтобы первый импульс света совпал с моментом заполнения световой апертуры модулятора 3 первым цугом фазомодулированной ультразвуковой волны.
В отличие от прототипа выход блока фазоразиостной модуляции 11 подключен не к источнику света 1, а ко входу модулятора 3. Такое решение является важным для обеспечения высокой скорости развертки, поскольку позволяет устранить неравномерность расстановки питов в строке, снизить уровень межсимвольных помех и увеличить в итоге скорость без снижения плотности записи.
Схема сканера приведена на фиг. 3.
Оптическая схема 4 формирует световой луч в виде перетяжки в зоне акустооптического взаимодействия дефлектора сопровождения 5. На электрический вход дефлектора сопровождения подается напряжение с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Апертурное время - время пробега акустической волны через световую апертуру дефлектора - выбирается значительно меньшим длительности развертки. Тогда ЛЧМ-напряжение вызывает изменение угла отклонения дифрагированного луча. Согласующая линза 6 преобразует это угловое перемещение в поступательное движение луча. Скорость поступательного движения выбирается равной скорости звука в дефлекторе "бегущей линзы" 7. При этом в процессе сканирования луч света движется синхронно с "бегущей линзой" (сопровождает ее).
Когда "бегущая линза" достигнет крайнего положения (обозначено на фиг. 3, а пунктиром), частота ЛЧМ-напряжения управления дефлектором сопровождения принимает начальное значение и световой луч быстро переключается в исходное положение, где к этому времени уже сформировалась следующая ЛЧМ-линза. Длительность переключения в начальную точку развертки (время обратного хода) определяется, в основном, значением апертурного времени дефлектора сопровождения. Чем меньше это время, тем выше средняя скорость сканирования. Длительность обратного хода удается уменьшить до 50 - 70 нс, тогда при времени сканирования 1 мкс снижение средней скорости сканирования по сравнению с предельной не превышает 5-7%.
Режим сопровождения "бегущей линзы" позволяет реализовать параметры сканера, близкие к максимально возможным не только по быстродействию, но также и по оптической эффективности и равномерности растра.
Кроме развертки светового луча сканер дополнительно выполняет функцию исполнительного механизма системы слежения за дорожкой. Для этого длительность ЛЧМ-напряжения "бегущей линзы" необходимо выбрать меньше продолжительности одного цикла сканирования. В нашем примере время сканирования равно примерно 1 мкс, а длительность ЛЧМ-напряжения выбрана равной 0,64 мкс.
Величина задержки элемента 19 устанавливается такой, чтобы момент записи первого в строке пита совпал с началом ЛЧМ-цуга ультразвуковой волны в световой апертуре дефлектора сопровождения 5. При этом начальное значение пространственной частоты этой волны должно отслеживать текущее положение "бегущей линзы". Изменение задержки момента запуска "бегущей линзы" и соответствующего ему значения начальной частоты напряжения управления дефлектором сопровождения производится командой "Слежение за дорожкой".
На фиг. 3, б показан условно дефлектор "бегущей линзы" в режиме сканирования растра с 1-й по 134-ю позиции. Для того чтобы переместить начало развертки с первой позиции на семнадцатую, например, нужно уменьшить интервал между ЛЧМ-цугами настолько, чтобы к моменту завершения развертки следующий, уже сдвинутый, ЛЧМ-цуг ультразвука занял начальную, семнадцатую позицию (см. фиг. 3, в). Кроме этого, начальное значение частоты сигнала управления дефлектором сопровождения необходимо изменить так, чтобы после завершения обратного хода, лазерный луч оказался бы в 17-й позиции и совпал со сдвинутым в эту позицию ЛЧМ-цугом "бегущей линзы". Последующая работа сканера со сдвинутой начальной позицией показана на фиг. 3, г. Процесс возвращения растра в исходную несдвинутую позицию происходит так, как условно показано на фиг. 3, д и фиг. 3, е.
При воспроизведении информации ключ 21 размыкается, а источник света переключается в режим непрерывного излучения. Блок фазоразностной модуляции 11 выключается и на модулятор 3 подается немодулированное ВЧ-напряжение от генератора 15.
Работа акустооптического сканера при воспроизведении не отличается от функционирования его в режиме записи. При непрерывном освещении в зоне пересечения лучей Л1 и Л2 (фиг. 2) возникает бегущая интерференционная решетка, которая взаимодействует с записанными решетками-питами и образует на входе фотоприемника 10 промодулированный по интенсивности световой пучок. Фотоприемник преобразует его в модулированное по фазе ВЧ-напряжение, которое демодулируется далее в блоке анализа считанного сигнала 14. Из этого сигнала выделяется также признак начала дорожки, который используется для формирования команды "Слежение за дорожкой".
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. США, N 4219704, G 11 B 21/04, 1980.
1. Пат. США, N 4219704, G 11 B 21/04, 1980.
2. Авторское свидетельство SU N1769233 G 11 В 7/00, 1992, Бюл. N 38.
3. И. Б. Рудаков, И.Ш. Штейнберг, Ю.А. Щепеткин. Метод многослойной оптической записи информации. Автометрия, 1991, N 3.
4. А. М. Заездный, Ю.Б. Окунев, Л.М. Рахович. Фазоразностная модуляция. "Связь", М., 1967.
Claims (1)
- Устройство для многослойной оптической записи и воспроизведения информации, содержащее источник света, оптически связанный с фотоприемником через последовательно расположенные и оптически связанные акустооптический модулятор и объемную регистрирующую среду, генератор ВЧ-напряжения, соединенный с электрическим входом акустооптического модулятора, блок анализа считанного сигнала, соединенный с выходом фотоприемника, отличающееся тем, что между акустооптическим модулятором и регистрирующей средой установлены оптически связанные дефлектор сопровождения и дефлектор "бегущей линзы", причем дефлекторы расположены последовательно (друг за другом) и оптически связаны соответственно с акустооптическим модулятором и регистрирующей средой, электрические входы дефлектора сопровождения и дефлектора "бегущей линзы" соединены с выходами соответственно первого и второго генераторов напряжения с линейной частотной модуляцией, выход генератора ВЧ-напряжения соединен со входом делителя частоты и через блок фазоразностной модуляции - с электрическим входом акустооптического модулятора, выход делителя частоты подключен: через элемент задержки и блок сдвига частоты - ко входу управления первого генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через второй элемент задержки - ко входу запуска второго генератора напряжения с линейной частотной модуляцией, через ключ - ко входу управления блока фазоразностной модуляции и далее через третий элемент задержки - к источнику света, второй элемент задержки выполнен с управляемой задержкой, а входы управления этой задержкой и блоком сдвига частоты объединены.
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99102199A RU99102199A (ru) | 2000-12-20 |
RU2172028C2 true RU2172028C2 (ru) | 2001-08-10 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РУДАКОВ И.Б. и др. Метод многослойной оптической записи информации// Автометрия, 1991, № 3, с.76. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5399461A (en) | Optical disk for use in optical memory devices | |
EP0511023A1 (en) | Three dimensional optical recording medium and recording apparatus using same | |
KR20030019468A (ko) | 광정보 기록 장치 및 방법,광정보 재생 장치 및 방법,및광정보 기록 재생 장치 및 방법 | |
CN100403409C (zh) | 用于记录和再现全息数据的方法以及全息记录介质 | |
JPS6155659B2 (ru) | ||
US5396480A (en) | Method and apparatus for recording information using an energy beam of power levels changed stepwise | |
JPH10198966A (ja) | 可動データ媒体 | |
US5065377A (en) | Method of and apparatus for writing and reading a magneto-optical record carrier with an information density greater than that corresponding to the size of the scanning spot | |
US5157650A (en) | Optical recording apparatus | |
JP2002508531A (ja) | スペックル平均化によるホログラフ記憶システムにおける散乱雑音の低減 | |
JP2000285457A (ja) | 体積ホログラフィックメモリ光情報記録再生装置 | |
US3998521A (en) | Linear data input transducer | |
CN100538831C (zh) | 信息处理装置及信息记录介质 | |
KR100205840B1 (ko) | 광 기록 장치 및 광 재생 장치 | |
JPWO2004012016A1 (ja) | 記録装置、再生装置及び記録再生装置 | |
RU2172028C2 (ru) | Устройство для многослойной оптической записи и воспроизведения информации | |
JPH0547897B2 (ru) | ||
JPH04265534A (ja) | 光導波路記録媒体再生装置 | |
JPS61216128A (ja) | 光デイスク装置 | |
JPH03207042A (ja) | 磁気光学書込―読取方法及び装置 | |
JP2528822B2 (ja) | 情報記録媒体およびその記録再生装置 | |
RU2161827C2 (ru) | Способ многослойной оптической записи и воспроизведения двоичной информации | |
JPH01204220A (ja) | 記録再生方法 | |
KR100288479B1 (ko) | 공간중첩을 이용한 홀로그래픽 데이터 저장 시스템 | |
JP2812849B2 (ja) | 光記憶装置 |