Фоторефрактивные кристаллы в когерентной оптике - Петров М.П.
Скачать (прямая ссылка):
N = (N.A.)Ly j ^ _V_ 2п sjn 0 А )2 б0,_ (920)
Здесь N.A.— числовая апертура проектирующей оптики, Д0'—¦ угловая ширина брэгговского максимума, 69' — допустимый диапазон изменения угла падения считывающего пучка. Для типичных величин N. А., 60' да 0.1 и 2п sin 0 ~ 1 информационная емкость объемной среды может достигать 10® пиксел/см-3.
9.6.1. Особенности постоянных ГЗУ
В экспериментальной работе [9.80] была продемонстрирована возможность голографической записи большого числа голограмм в одном и том же объеме кристалла LiNb03 : Fe. Запись осуществлялась на длине волны аргонового лазера (X = 488 нм). После
239
записи данной голограммы кристалл поворачивался на некоторый угол (» 0.1°), затем производилась запись следующей голограммы и т. д. Подобным образом в образце толщиной d ж 1 см была осуществлена запись серии из 500 голограмм с окончательной дифракционной эффективностью 2.5ч-25%.
В литературе (см., например, [9.1, 9.81—9.83]) достаточна подробно обсуждаются различные причины, ограничивающие реальную информационную емкость ФРК. К ним относятся ограничения динамического диапазона фоторефрактивной среды (как по максимальной величине Ап, так и по концентрации ловушечных центров), перекрестные искажения между различными голограммами и т. д. Однако в первую очередь практическое использование подобных постоянных объемных ГЗУ на основе ФРК сдерживается деградацией голограмм в процессе их считывания.
В отношении ФРК были предложены различные методики фиксирования голограмм — «термическое» фиксирование в LiNb03 [9.80, 9.84—9.86] или «электрическое» в SBN [9.87],—обеспечивающие долгое хранение голограмм и их неразрушающее считывание на исходной длине волны. Также были разработаны различные методики, позволяющие осуществлять считывание голограмм на существенно измененной длине волны, к которой данный ФРК нечувствителен. К ним относятся: считывание расходящимся пучком [9.881, запись на основе двухфотонного [9.891 или ступенчатого [9.90] поглощения, считывание на основе анизотропной дифракции [9.91, 9.92], а также нелинейная запись комбинационных голограмм [9.93—9.95]. Каждая из перечисленных методик, однако, обладает достаточно ограниченной областью применения, а также своими характерными недостатками.
Другой важной проблемой, связанной с разработкой фоторефрактивных ГЗУ, является запись информации. Все голограммы в каждый ФРК должны быть записаны последовательно на голографической установке. В частности, при записи упомянутой серии из 500 голограмм в LiNb03 : Fe [9.80] полная энергия экспозиции составила примерно 1400 Дж. При использовании лазера со средней мощностью Р0 л; 1 Вт для этого потребуется по крайней мере 1 ч.
9.6.2. Оперативные ГЗУ
Г Возможность реверсивной (т. е. многократной) записи, считывания и оптического стирания голограмм особенно привлекательна с точки зрения оперативных голографических запоминающих устройств. В литературе (см., например, [9.961) организация такого типа ГЗУ, как правило, связывается со схемой с «бегущим пятном» [9.1, 9.97] (рис. 9.15), в которой адресация световых пучков (считывающих и записывающих) осуществляется с помощью двухкоординатных акустооптических дефлекторов. Легко видеть, что подобное устройство, помимо реверсивной голографической среды и дефлектора, содержит ряд других весьма сложных элементов: достаточно мощный записывающий лазер, формирователь страниц, ма-
240
Рис. 9.15. Упрощенная схема дефлекторной выборки информации из голографической памяти (схема с «бегущим пятном»).
1 — лазер, 2 — двухкоординатный дефлектор, 3 — матрица голограмм, 4 — матрица фотодетекторов.
трицу фотоприемников, специальную оптику (в том числе растр голографических линз) и т. д.
При существующей элементной базе и достигнутой чувствительности ФРК подобные оперативные ГЗУ могут обеспечить достаточно высокую среднюю скорость постраничной записи и выборки информации (~Ю10 бит-с-1). Их основным и достаточно серьезным недостатком, по-видимому, является малый общий объем памяти, к которой может быть обеспечен оперативный доступ. Он, очевидно, равен емкости отдельной страницы информации, умноженной на общее число разрешаемых точек дефлектора, и, как правило, не превышает 107—10s бит [9.96]. Возможность дальнейшего расширения объема ГЗУ за счет механической смены кассет приводит к значительному увеличению времени выборки [9.98].
9.6.3. Ассоциативные ЗУ
В отличие от двух традиционных типов ГЗУ, рассмотренных выше, в ассоциативных системах памяти на основе ФРК [9.99—
101 ] существенным образом используется динамическая природа-голограмм, формируемых в этих средах. Подобные предложения появились лишь в самое последнее время, и мы отсылаем читателя, к текущей литературе.
9.7. Модуляция и сканирование лазерных пучков
К настоящему времени в литературе рассмотрен ряд методов,, позволяющих осуществлять эффективную модуляцию, сканирование или переключение лазерных световых пучков с помощью объемных фазовых голограмм в ФРК. Основные принципы, лежащие в их основе, будут кратко изложены в этом разделе.
