Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Во всех рассмотренных выше случаях предполагалось, что при восстановлении отсутствие света в адресуемом положении соответствует логическому нулю, а присутствие — логической единице. Следовательно, на составителе страниц непрозрачное адресуемое
Таблица 6
Соответствие логических операций при изменении определений логического нуля и логической единицы
О—темно 0 — светло
1 —светло 1 —темно
И 1-э. ИЛИ ИЛИ и
ИСКЛЮЧАЮ- і-» СОВПАДЕНИЕ ЩЕЕ ИЛИ
ДОПОЛНЕНИЕ ДОПОЛНЕНИЕ tO.l- NХранение цифровой информации
449
положение также соответствует нулю, а прозрачное — единице. Эти определения, однако, являются произвольными. Интерпретация единиц и нулей может быть и обратной. При обратном определении меняются ' логические операции. В табл. 6 показано соответствие логических операций при обоих определениях. При этом, хотя каждая операция в отдельности изменяется, общая вычислительная способность в обоих случаях остается одной и той же.
Ранее основное внимание уделялось обработке цифровых данных с голографической записью и последующим считыванием в непрерывно изменяемой фоточувствительной среде. Были продемонстрированы также некоторые логические операции между страницами данных без непрерывной голографической записи. Например, операция сравнения ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ может быть осуществлена с использованием предварительно записанной постоянной голограммы на тестовой странице. Если искомая согласованная страница находится в составителе страниц и при этом фаза опорного пучка сдвинута на 180° по отношению к фазе при записи тестовой страницы, а амплитуды равны, то для прошедшей объектной волны можно получить нулевой результат (темный участок, или логический нуль). Этот принцип используется в интегрированном оптическом компараторе Баттелла (см., например, статью Кенана и др. [20]). В этом интегрированном оптическом приборе на основе ниобата лития две управляемые волны интерферируют в фоточувствительной области, легированной железом, в результате чего записывается, а затем фиксируется (из-за процессов миграции ионов) голограмма. Один из управляемых волновых фронтов уже претерпел дифракцию на распределении показателя преломления, созданном последовательностью поверхностных электродов. После того как записана и зафиксирована тестовая голограмма, на последовательность электродов можно наложить другой сигнал. При соответствующей амплитуде опорного пучка и сдвиге его фазы на 180° относительно фазы при записи нуль на выходе получается только при совпадении входного сигнала и сигнала, использованного при исходной записи. Применяя регистратор нуля, на выходе получим сигнал только в случае, когда исследуемые данные согласованы с предварительно записанным сигналом. На рис. 10 показана схема другого прибора такого типа. В этой системе канал двоичных данных непрерывно исследует сегменты m-битовых слов, которые путем осуществления операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ сравниваются с п словами, заранее записаннымк на основной голограмме Фурье. Амплитуду опорного пучка необходимо все время регулировать в соответствии с пропусканием слова по ходу составителя страниц. Если слово на входе системы соответствует любому из записанных ранее слов, то на выходе появляется нуль для любых адресных положений этого слова в 450 Гл. , 10. Области применения
выходной плоскости. Цилиндрическая линза, находящаяся за изображением, полученным после операции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, фокусирует его на цепочку из детекторов. Нуль на выходе любого детектора указывает на то, что все биты соответствующего слова представляют собой логические нули (темно=0), и, таким
составитель строчек слов емкостью т бит
Рис. 10. Двоичная система обнаружения слов, использующая операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
образом, на странице обнаружено соответствующее слово. Следовательно, сравнение, или ассоциативный поиск, осуществляется без записи слова на исследуемую страницу. Более того, результаты параллельной логической операции не регистрируются и при дальнейшей обработке. Этот последний случай имеет место, когда требуется осуществление последовательности операций, например арифметических (сложение, вычитание, умножение, деление).
Нами были описаны различные операции голографической обработки с точки зрения цифровой логики и страниц двоичных данных. Те же самые операции могут быть выполнены и на страницах двумерных аналоговых данных (например, изображений). При этом совершаются те же операции, но они уже не двоичные, а линейные (с динамическим диапазоном, равным динамическому диапазону материала). Страницы аналоговых и цифровых данных можно совместно хранить записанными на одном электрооптическом кристалле.
Описанная выше обработка данных является строго параллельной. Вместо использования схем логических затворов, как в электронной логике, все логические операции выполнены внутри памяти (запоминающий кристалл) в одной и той же оптической системе. Логические операции произвольной сложности можно синтезиро-
tO.l- NХранение цифровой информации
451
вать таким же способом, как и в электронном цифровом устройстве (используя метод составления страниц Карно и т. п.). И хотя в принципе выполнимы и общие арифметические операции, однако они все же играют второстепенную роль по сравнению с параллельными ассоциативными операциями, такими, как поиск данных (последовательные и параллельные битовые операции поиска), детектирование изменений, определение наилучшего соответствия деталей, корреляция и распознавание образов.
