SU1735906A1 - Устройство дл записи и считывани информации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам накоплени  информации и предназначено дл  использовани  в вычислительной технике при организации банков данных. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и увеличение надежности устройства . Сканирование излучени  на носителе информации осуществл ют в направлении, перпендикул рном информационным и опорным дорожкам. Мощность излучени  и параметры регистрирующего покрыти  носител  информации выбираютс  таким образом , что в отсутствие поперечного (указанного) сканировани  луча происходит запись (например, путем прожигани  регистрирующего покрыти ) логической единицы , а при наличии сканировани  луча - запись логического нул  (т.е. регистрирующее покрытие не прожигаетс ). 3 з.п.ф-лы, 13 ил. со

Description

Изобретение относитс  к области записи и воспроизведени  информации оптическими средствами и может быть использовано в вычислительной технике при организации банков данных.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и увеличение надежности устройства .

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2 - блок формировани  и фокусировки пучков; на фиг.З - то же, вариант исполнени ; на фиг.4 - отражающий элемент, примеры выполнени ; на фиг.5 - блок формировани  радиоимпульсов; на фиг.6 - функциональна  схема блока формировани  опорных частот; на фиг.7 - функциональна  схема блока позиционировани ; на фиг.З - схема синхронного детектора; на фиг.9 - фрагмент дискового носител  с записанной на нем информацией; на фиг.10 - фрагмент записи с наложенным на нее сканирующим пучком излучени ; на фиг.11 - график, иллюстрирующий процесс образовани  сигнала слежени ; на фиг. 12 - временные диаграммы работы устройства , режим записи; на фиг. 13 - то же, режим считывани  информации.

Устройство (фиг.1) содержит источник 1 излучени  (например, лазер), блок 2 формировани  и фокусировки пучков, подвижный носитель 3 инфоомации (например, работающий на отрахение оптический диск с электроприводом), фотоприемник 4 (выполненный , например, на базе ФЭУ), блок 5 формировани  опорных частот, блок 6 формировани  радиоимпульсов, первый и второй синхронные детекторы 7 и 8 и блок 9 позиционировани .

Блок 2 формировани  и фокусировки пучков (фиг.2) включает в себ  последова;vj

CJ

с  чэ о о

тельно расположенные вдоль оптической оси входную линзу 10, дефлектор 11, пол ризационный светоделитель 12, четвертьволновую пластинку 13, отражающий элемент 14, фокусирующую линзу 15, а также выходную линзу 16. Дефлектор 11 расположен на рассто нии, равном фокусному рассто нию входной линзы 10, оптический отражающий элемент 14 и линза 15 механически св заны с блоком 9 позиционировани , дефлектор 11 подключен к выходу блока 6 формировани  радиоимпульсов (фиг.1).

Оптический блок 2 также может содержать последовательно расположенные пол ризационный светоделитель 12 (фиг.З), дефлектор 11, четвертьволновую пластинку 13, отражающий элемент 14, фокусирующую линзу 15, а также выходную линзу 16, Оптическа  ось дефлектора расположена под углом к плоскости колебаний электрического вектора на выходе пол ризационного светоделител  12.

Оптический отражающий элемент 14 (фиг.4) состоит из подложки 141, зеркального отражающего покрыти  14 и расположенного перед ним фазосдвигающего элемента 1411.

Блок 6 формировани  радиоимпульсов содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ 17 (фиг.5) и амплитудный модул тор 18, причем элемент ИЛИ 17 соединен с источником сигнала команды режима работы и источником информации, а амплитудный модул тор 18 св зан с первым выходом блока 5 формировани  опорных частот (фиг.1), выход его подключен к электрическому входу блока 2.

Блок 5 формировани  частот формирует синусоидальные колебани  кратных частот и включает в себ  последовательно соединенные задающий генератор 19, двусторонний ограничитель 20, Т-триггер 21 и резонансный усилитель 22.

Блок 9 позиционировани  включает в себ  последовательно соединенные блок 23 управлени  позиционером (фиг 7) и позиционер 24.

Синхронные детекторы 7 и 8, схемы которых аналогичны, включают в себ  резонансный усилитель информационного сигнала на транзисторе 25 (фиг.З), снимаемого с фотоприемника 4, резонансный уси- литель на транзисторе 26 опорных колебаний, кольцевой перемножитель на четырех диодах 27-30, фильтр нижних частот на резисторе 31, конденсаторе 32, а также повторитель, выполненный на операционном усилителе 33.

Носитель 3 (фиг.1) содержит информационные дорожки 34 и опорные дорожки 35 (фиг.9 и 10).

В режиме записи информации устройство работает следующим образом.

Излучение источника (фиг.1) плоскопол ризованного оптического излучени  в дефлекторе 11 (фиг.2) блока 2 отклон етс  таким образом, что его смещение на по0 движном носителе информации 3 происходит в направлении, перпендикул рном информационным и опорным дорожкам (фиг.9). Подаваемые на дефлектор 11 радиоимпульсы (фиг.12д) формируютс  в блоке 6

5 формировани  радиоимпульсов, на входы которого подаютс  записываемый сигнал (фиг. 126), сигнал логического нул , соответствующий режиму записи (фиг.12а) и синусоидальные колебани  первой опорной

0 частоты (пор дка нескольких дес тков или сотен мегагерц), снимаемые с выхода блока 5 формировани  опорных частот (фиг.12г). Мощность излучени  источника 1 излучени  и параметры регистрирующего покрыти  в

5 носителе 3 информации выбираютс  таким образом, что в отсутствие поперечного смещени  излучени  происходит запись (например , путем прожигани  регистрирующего покрыти ) логической единицы исход0 ного сообщени  (фиг.126), а при наличии сканировани  излучени  - запись логического нул , т.е. регистрирующее покрытие не прожигаетс . В результате на носителе 3 информации (фиг.9) на концентрических ин5 формационных дорожках 34, расположенных между опорными дорожками 35, в соответствующем коде записываетс  информаци . При этом отраженное от носител  информации 3 излучение через блок 2

0 поступает на фотоприемник 4 и преобразуетс  в нем в электрический сигнал (фиг.12е). Огибающа  этого сигнала повтор ет в про- тивофазе исходный записываемый сигнал (фиг. 126) и может быть использована дл 

5 контрол  верности записи. Высокочастотное заполнение сигнала на выходе фотоприемника 4 (фиг. 12е) содержит помимо первой опорной частоты и вторую ее гармонику. Ее по вление обусловлено наличием в оптиче0 ском блоке 2 виньетировани  пучка записывающего излучени , которое введено с целью уменьшени  амплитуды приложенных к дефлектору 11 радиоимпульсов (фиг 12д). Виньетирование записывающего

5 пучка на входном зрачке фокусирующей линзы 15 обусловлено размещением дефлектора 11 в точке сопр женной фокальной плоскости линзы 15, благодар  чему в плоскости регистрирующего покрыти  на носителе 3 информации поперечное сечение пучка записывающего излучени  в последовательные моменты времени принимает форму, условно показанную на фиг. 10 (на самом деле скорость перемещени  пучка излучени  вдоль информационной дорожки значительно меньше скорости его сканировани  поперек информационной дорожки, в силу чего заштрихованные сечени  пучка излучени  в существенной степени накладываютс  друг на друга).

Дифракционный расчет виньетировани  в блоке 2 показывает, что помимо изменени  формы поперечного сечени  записывающего пучка излучени  (фиг. 10) в процессе его сканировани  поперек информационной дорожки 34 также имеет место изменение его  ркости. Поэтому в первом приближении такой пучок излучени  можно представить в виде суммы двух пучков: первого , который сканируетс  поперек информационной дорожки на первой опорной частоте и  ркость которого посто нна (на фиг. 11 показан соответствующий ему в фотоприемнике 4 фототек 1ф1 , и второго, который не сканируетс , но  ркость которого измен етс  с частотой вдвое большей первой опорной частоты (на фиг.11 показан соответствующий ему в фотоприемнике 4 фототек 1ф2). На фиг.11 показано, как при уходе центра сканирующего пучка (показаны три последовательных положени  А, Б, В сканирующего пучка излучени ) относительно центра информационной дорожки 34 измен етс  форма фототоков 1ф1 и 1ф2 , а также равного их сумме фототока ф на выходе фотоприемника 4. Очевидно, что при уходе сканирующего пучка излучени  с центра информационной дорожки 34 возрастает амплитуда составл ющей на первой опорной частоте, фаза этой составл ющей измен етс  на л: при изменении знака ухода . Поэтому на первый синхронный детектор 7 помимо выходного сигнала с фотопрмемника 4 (фиг. 10е) с блока 5 формировани  опорных синусоидальных колебаний кратных частот подаютс  колебани  на первой опорной частоте (фиг.12г). Снимаемый с его выхода сигнал (фиг.12ж) характеризует величину и знак ухода сканирующего пучка излучени  с информационной дорожки 34. Он поступает на блок 9 позиционировани , который при посредстве механической св зи с блоком 2 возвращает сканирующий пучок к центру информационной дорожки 34.

В режиме считывани  информации устройство работает следующим образом.

На вход блока б формировани  радиоимпульсов подаютс  синусоидальные колебани  первой опорной частоты (фиг.13г) и сигнал логической единицы (фиг.1 За), соответствующий режиму считывани . Следовательно , сигнал на выходе блока 6

формировани  радиоимпульсов (фиг.13д) представл ет собой синусоидальные колебани  на первой опорной частоте с посто нной амплитудой, в силу чего считывающий пучок излучени  непрерывно сканируетс 

0 поперек информационных дорожек 34 (фиг.9) на носителе 3 информации. При этом слежение за центром информационных дорожек осуществл етс  таким же образом, как и в режиме записи. Однако, поскольку в

5 режиме воспроизведени   ркость отраженного от информационной дорожки пучка из- лучени  измен етс  соответственно записанной информации, на выходе фотоприемника 4 образуетс  информационный

0 сигнал (фиг.13е), содержащий помимо первой вторую гармонику опорной частоты, амплитуда которой в несколько раз (примерно в 3-7 раз) превышает амплитуду составл ющей на первой гармонике опорной частоты,

5 причем амплитуда второй гармоники принимает максимальное значение (фиг.11), когда пучок излучени  находитс  точно над центром информационной дорожки 34, и уменьшаетс  при уходе пучка с информационной

0 дорожки 34. В режиме записи перва  гармоника , наоборот, имела нулевую амплитуду при совпадении центра сканировани  с центром информационной дорожки 34 и увеличивалась при уходе пучка излучени  с

5 информационной дорожки 34.

Следовательно, дл  извлечени  записанной информации на второй синхронный детектор 8 помимо сигнала, снимаемого с фотоприемника 4 (фиг. 13е), с блока 5 форми0 ровани  опорных частот подаетс  втора  опорна  частота, вдвое больша  первой. Использование синхронного детектировани  и дл  целей выделени  записанной информации , и дл  целей слежени  за информаци5 онными дорожками обеспечивает высокую надежность функционировани  устройства. Блок 2 формировани  и фокусировки пучков (фиг.2) работает следующим образом .

0 При отсутствии напр жени  на дефлекторе 11 излучение, излучаемое лазером 1, проходит через входную линзу 10, дефлектор 11, пол ризационный светоделитель 12, не измен   своей плоскости пол ризации.

5 После четвертьволновой пластинки 13, оптического отражающего элемента 14 и фокусирующей линзы 15 излучение формируетс  на носителе 3 информации в пучок требуемых размеров. Отразившеес  от носител  3 информации излучение проходит через линзу 15, отражаетс  от отражающего элемента

14и через четвертьволновую пластинку 13 попадает на пол ризационный светоделитель 12. За счет двукратного прохождени  излучени  через четвертьволновую пластинку 13 плоскость пол ризации отраженного излучени  относительно исходного поворачиваетс  на ж/2. Поэтому пол ризационный светоделитель 12 направл ет отраженное излучение через выходную линзу 16 на фотоприемник 4. При поступлении на дефлектор 11 радиоимпульсов (фиг. 12д) излучение проходит пол ризационный светоделитель 12, четвертьволновую пластинку 13 и, отразившись от отражающего элемента 14, периодически смещаетс  с частотой следовани  радиоимпульсов в плоскости входного зрачка фокусирующей линзы 15. В результате дифракции излучени  на входном зрачке линзы 15 поперечное сечение записывающего пучка в последовательные моменты времени имеет форму, условно показанную на фиг. 10.

Асимметри  дифракционной картины в фокальной плоскости фокусирующей линзы

15достигаетс  посредством специального исполнени  отражающего элемента 14 (фиг.4). Элемент состоит из подложки 141, отражающего покрыти  14м и фазосдвигаю- щего элемента 141, При этом подложка 141 и фазосдвигающий элемент 141 могут быть изготовлены как из материалов с одинаковым показателем преломлени  (фиг.46, в), так и из материалов с различным показателем преломлени  (фиг.4а, б, в). Отражающее покрытие может быть нанесено как на переднюю грань подложки (фиг.4б, в), так и на заднюю грань (фиг.4а, б, в). Область А-А1, изображенна  на фиг.4, соответствует диаметру пучка излучени  при отсутствии управл ющего сигнала на дефлекторе 11.

Блок 2, вариант исполнени  которого представлен на фиг.З, работает следующим образом.

При отсутствии напр жени  на дефлекторе 11 излучение лазера 1 проходит через пол ризационный светоделитель 12 и направл етс  на электрооптический дефлектор 11. Оптическа  ось дефлектора 11 установлена под углом а к плоскости пол ризации электрического вектора излучени , выход щего из пол ризационного светоделител  12. При этом излучение в дефлекторе расщепл етс  на обыкновенный и необыкновенный лучи, интенсивности которых  вл ютс  функцией угла аи пол ризованные, соответственно, вдоль кристаллографической и оптической оси дефлектора 11. При приложении управл ющего пол  к электрооптическому дефлектору 11 на его выходе один луч будет сканировать (е луч, если дефлектор изготовлен на основе кристалла группы 3), а второй луч о практически не

изменит направлени  своего распространени .

После четвертьволновой пластинки 13, отражающего элемента 14 и линзы 15 пучок излучени  формируетс  на носителе 3 ин0 формации до требуемых размеров. Отразившеес  от носител  3 информации излучение проходит через линзу 15, отражаетс  от отражающего элемента 14 и через четвертьволновую пластинку попадает на вход

5 электрооптического дефлектора 11. За счет двукратного прохождени  излучени  через четвертьволновую пластинку 13, плоскость пол ризации отраженного излучени  относительно исходного поворачиваетс  на  /2.

0 Поэтому вдоль оптической оси электрооптического дефлектора в этом случае будет направлена плоскость колебаний обыкновенного луча, что приведет к изменению показател  преломлени  дл  данного луча.

5 После прохождени  дефлектора 11 излучение направл етс  пол ризационным светоделителем 12 через линзу 16 на фотоприемник 4.

Блок 6 формировани  радиоимпульсов

0 (фиг.5) работает следующим образом.

В режиме записи на логический элемент ИЛИ 17 поступает сигнал логического нул  (фиг.12а) и записываемый импульсный сигнал (фиг. 126). Поэтому сигнал на его выходе

5 (фиг. 12в) повтор ет входной записываемый сигнал. В амплитудном модул торе 18 этот сигнал преобразуетс  в радиоимпульсы (фиг,12д). В режиме считывани  на вход элемента ИЛИ 17 подаетс  сигнал логической

0 единицы (фиг.13а), поэтому напр жение на ее выходе (фиг.13в)  вл етс  посто нным, в силу чего сигнал на выходе амплитудного модул тора 18 (фиг. 13д) повтор ет по форме подаваемые на второй его вход синусои5 дальные колебани  первой опорной частоты с посто нной амплитудой (фиг.13г).

Блок 5 формировани  опорных частот (фиг.6) работает следующим образом.

Задающий генератор 19 формирует

0 синусоидальные колебани  удвоенной частоты . Эти колебани  поступают на двусто- ронний ограничитель 20 и второй синхронный детектор 8. Снимаемые с выхода двустороннего ограничител  20 пр мо5 угольные импульсы поступают на Т-триггер 21, с выхода которого снимаютс  пр моугольные импульсы с вдвое меньшей частотой следовани . Из этих импульсов в резонансном усиу|ителе 22 выдел етс  перва  гармоника. Снимаемые с выхода резонансного усилител  22 синусоидальные колебани  подаютс  на входы первого синхронного детектора 7 и блок 6 формировани  радиоимпульсов. Сформировать опорные колебани  кратных частот можно также с использованием умножителей частоты, однако в этом случае имеет место относитель- но больша  нестабильность частот выходных колебаний.

Блок позиционировани  9 (фиг.7) работает следующим образом.

На вход блока 23 управлени  позиционером с первого синхронного детектора 7 поступает управл ющий сигнал, содержащий в себе информацию о величине и знаке ухода пучка излучени  с информационной дорожки 34. Снимаемое с выхода блока 23 управлени  позиционером управл ющее воздействие обеспечивает перемещение подвижной части позиционера 24, обеспечивающее возврат пучка излучени  на информационную дорожку 34.

Первый и второй синхронные детекторы 7 и 8, схемы которых аналогичны (фиг.8) работают следующим образом.

В резонансных усилител х на транзисторах 25 и 26 происходит усиление информационного сигнала и опорных колебаний. В кольцевом перемножителе на диодах 27- 30 эти сигналы перемножаютс , в результате чего выдел етс  огибающа  колебаний на входе транзистора 25. С помощью фильтра нижних частот на резисторе 31 и конденсаторе 32 этот сигнал окончательно очищаетс  от следов несущих колебаний и поступает на вход повторител  на операционном усилителе 33, с которого и снимаетс  продетектированный сигнал.

Claims (4)

1. Устройство дл  записи и считывани  информации, содержащее источник плоскопол ризованного электромагнитного излучени , оптически св занный с блоком формировани  и фокусировки пучков, первый оптический выход которого св зан с фотоприемником, выход которого подключен к первому входу первого синхронного детектора, выход которого подключен к управл ющему входу блока позиционировани , механически св занного с блоком формировани  и фокусировки пучков, второй оптический выход которого св зан с подвижным носителем информации, блок формировани  радиоимпульсов, выход которого подключен к электрическому входу блока формировани  и фокусировки пучков, о т личающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и увеличени  надежности устройства, в него введены блок формировани  опорных частот и второй синхронный детектор, причем первый выход блока формировани  опорных частот подключен к первому входу второго синхронного детектора, к второму входу которого подключен выход фотоприемника, второй выход блока формировани  опорных частот

подключен к второму входу первого синхронного детектора и первому входу блока формировани  радиоимпульсов, второй и третий входы которого  вл ютс  соответственно информационным входом и входом

команд режима записи устройства, выход второго синхронного детектора  вл етс  информационным выходом устройства.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что блок формировани  и фокусировки пучков содержит последовательно расположенные и оптически св занные входную линзу, дефлектор, пол ризационный светоделитель, первый выход которого оптически св зан с выходной линзой, второй выход пол ризационного светоделител  оптически св зан через последовательно расположенные четвертьволновую пластинку и отражающий элемент с фокусирующей линзой.

3.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что блок формировани  и фокусировки пучков содержит пол ризационный светоделитель, первый выход которого оптически св зан с выходной линзой, второй выход пол ризационного светоделител  оптически св зан через последовательно расположенные электрооптический дефлектор, четвертьволновую пластинку и отражающий

элемент с фокусирующей линзой.

4.Устройство по пп.1-3, о т л и ч а ю - щ е е с   тем, что отражающий элемент содержит стекл нную подложку, на поверхности которой размещены отражающий

слой и фазосдвигающий элемент, смещенный от оптической оси на рассто ние, превышающее радиус пучка излучени .

СО

О О)

ю

СГ

гOsl

/ Ш0

%

а

д

Фиг. 7

От фото- приемника

I

От $лчка Фор- И пиромани  опорц.

28

31

Фиг,8

35

35

Фиг. 9

Л/

/

/

10

34

/

9 I

/

м

л

J

N

в

/

/

Фиг. Л

Фиг. №

U

ФигЛ

Редактор Е.Папп

Составитель С.Самуцевич

Техред М.МоргенталКорректор А.Осауленко

1735906

Фиг.13