Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
538
ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
ГЛ. 16.
§ 4. Голографическая система памяти с бегущим пятном
Вслед за анализом системы, потенциальные возможности которой еще не реализованы, мы дадим описание голографической системы памяти, в которой успешно сочетается большая емкость и высокое быстродействие. Это — система постраничного считывания с бегущим пятном [16.10, 16.11]. Любая страница в произвольной последовательности может быть считана и введена в центральный процессор вычислительной машины в течение микросекунд. В противоположность системе памяти на объемных голограммах, описанных в § 3, основные элементы этой памяти, показанные на фиг. 16.9, изготовляются из существующих материалов
Лазер
Плоскость Плоскость
голографической изображения
памяти и фотоприемников
ФИГ. 16.9. Элементы постраничной голографиче-
ской системы памяти с бегущим пятном.
с помощью уже разработанной технологии. Сравнение фиг. 16.9 и фиг. 16.1 показывает, что эта система представляет собой голо-графический аналог линзовой растровой оптической системы памяти с микроизображениями. Страницы с информацией отдельно регистрируются в форме малых голограмм, пространственно разделенных и регулярно расположенных в плоскости голографической памяти. Каждой голограмме соответствуют определенный участок плоскости памяти и своя страница как объект регистрации, однако для всех голограмм используется один и тот же кол-лимированный опорный пучок.
1. Емкость и быстродействие
Страница с информацией, предназначенная для ввода в машину, должна быть закодирована двоичным кодом. В § 3, п. 4, было указано, что параметры системы памяти определяются количе-
§ 4. ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПАМЯТИ 539
ством энергии, поступающей на фотоприемники. Чтобы иллюстрировать это положение, предположим, что лазер на фиг. 16.9 имеет выходную мощность излучения 1 Вт. При прохождении луча через два отклоняющих устройства (для отклонения во взаимно перпендикулярных направлениях) и оптическую систему и при дифракции на голограмме эта мощность снижается на 20 дБ. Предположим, что мы хотим разместить 104 бит на странице. Разделение луча на 104 изображений приводит к тому, что мощность, падающая на фотоприемник, уменьшается до 1 мкВт. Скорость ввода информации на матрицу приемников у быстродействующего запоминающего устройства может составлять 1 страницу в 1 мс. За этот интервал времени при такой мощности на фотоприемник попадает 3•1O6 фотонов. Диаметр чувствительной площади фотоприемников, способных обнаружить столь малые потоки, составляет 100 мкм.
В соответствии с этим подсчитаем диаметр голограммы, которая создает пятно диаметром 100 мкм в плоскости изображения, отстоящей от голограммы на 10 см. Общее выражение для определяемого дифракцией диаметра А пятна, которое можно получить при помощи отображающей системы с апертурой D на расстоянии d2, приведено в гл. 6, §4,п. 3. Его можно представить в виде
А = 0,61 = 1,22 -^L <4?.23)
Это пятно представляет собой функцию рассеяния, определяемую выражением (6.74); А — расстояние от центрального максимума функции до первого нуля с любой стороны, которое принимается за номинальную величину диаметра пятна. Более строгим является требование, чтобы диаметр пятна равнялся 2А, т. е. соответствовал расстоянию между нулевыми значениями функции рассеяния.
Если положить d2 = 10 см, X = 0,5 мкм, 2А = 100 мкм, то мы получим D = 1,22-10"1 см. Таким образом, голограмма диаметром 1,2 мм при освещении лазерным лучом доступной в настоящее время мощности может восстановить детектируемое изображение страницы, содержащей 104 бит.
Расстояние между пятнами (битами) определяет размеры страницы. Это расстояние должно быть достаточно большим, чтобы свет, предназначенный для одного фотоприемника, не попадал на чувствительную площадь другого и чтобы уменьшить токи утечки между приемниками. С другой стороны, из соображений экономичного использования пластинки кремния, на которой технологией интегральных схем получают матрицу фотоприемников, это расстояние не должно превышать минимально необходимого. Если расстояние между центрами пятен диаметром 100 мкм составляет 300 мкм, мы получаем страницу 3x3 см2. Теперь
540
ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
ГЛ. 16.
подсчитаем количество страниц, которое можно записать методом, обеспечивающим быстрое считывание.
Количество страниц и, следовательно, емкость памяти определяются свойствами отклоняющего устройства, используемого
ФИГ. 16.10а.
Акустические отклоняющие устройства с водяными ячейками. (По Пинноу и Вильямсопу.)
для запроса информации. Для этих целей очень удобны акустические отклоняющие устройства. Два таких последовательно стоящих устройства в сочетании с оптической системой в состоянии направить луч лазера по любому из многих адресов на плоскости ху. На фиг. 16.10а показаны два взаимно перпендикулярно располоя^енных акустических устройства, отклоняющие луч по осям X и у. В качестве оптико акустической среды используется вода. На фиг. 16.106 представлена матрица из 32 X 32 раздельных положений луча, получаемая с помощью таких отклоняющих устройств. В приложении III показано, что распространяющаяся звуковая волна создает в среде дифракционную решетку, которая
