Голографическое устройство записи и воспроизведения электрических сигналов

 

ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО . ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее источник когерентного света, делитель, расположенные последовательно, опорный и предметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразо вателем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьшения надежности и качества работы устройства, модулятор выполнен в виде линейного многоканального модулятора света, а фотоэлектрический преобразователь в виде линейного многоэлементного фотоприемника, при этом в устройство дополнительно введены оптическая многоканальная система формирования сигнальных пучков,, коммутатор, запоминающие ячейки и блок формирования считанного сигнала, причем каждый из выходов коммутатора подсоединен к управляющему входу одной из запоминающих ячеек, которые выходами подеое:динены к входам линейного многока;нального модулятора света.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 2734406/ 18-25 (22) 01.03.79 ,(46) 07,02.88. Бюл. Р 5 (72) А.Л.Иикаэлян, В.В.Корчагин, В.И.Бобринев и Э.Х.Гуланян (53) 772.99 (088.8) (56) Налимов И.П., Колобродов Г.Н.

Применение голографии для записи те-, левизионной информации на дисках.

Зарубежная радиоэлектроника, 1975, 9 9, с.125.

Патент Франции 1Ф 2137817, МКИ G 11 В 7/00, опублик. 1976. (54) (57) ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО .

ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее источник когерентного света, делитель, расположенные последовательно, опорный ипредметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель

„„SU„„1043584 (1) 4 G 03 Н 1/04, G 11 B 7/00 записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразователем, о т. л и ч а ю. щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности и качества работы устройства, модулятор выполнен в виде линейного многоканального модулятора света, а фотоэлектрический преобразователь в виде линейного многоэлементного фотоприемника, при этом в устройство дополнительно введены оптическая многоканальная система формирования сигнальных пучков,. коммутатор, запоминающие ячейки и блок формирования считанного сигнала, причем каждый иэ Е выходов коммутатора подсоединен к, управляющему входу одной,.из запомина ющих ячеек, которые выходами подсое: динены к входам линейного многока:нального модулятора света.

least

1043584

Изобретение относится к области голографической записи информации и предназначено для записи и воспроизведения изменяющихся во времени электрических сигналов, а также для хранения записей этих сигналов и может быть использовано в телевизионной технике для создания устройств записи, хранения и воспроизведения теле- 1р

/ визионных цветных программ (сигналов), в технике звукозаписи, в геологоразведочных и других комплексах для записи данных сейсмодатчиков, в вычислительной технике в качестве 15 устройств памяти большого объема и т.д.

Известно "покадровое" голографирование электрических сигналов. В устройствах покадровой записи теле- 20 визионных сигналов телевизионный электрический сигнал записывается в виде кадров на транспарантах, которые голографируются по схеме Фраунгофера.

При воспроизведении информации с таких голограмм над поверхностью носителя создается неподвижное изображение в виде сетки из равноудаленных светящихся дорожек, каждая из которых образует одномерное распределение амплитуд. Информация считывается фотоприемником, который .следует за дорожкой, увеличенной через микро-. скоп.

Основным недостатком покадровой голографической записи электрических сигналов является сложность устройства слежения за дорожкой при считывании информации.

Наиболее близким к изобретению 4р является голографическое устройство записи и воспроизведения голографических сигналов, содержащее источник когерентного света, делитель, расположенные последовательно, опорный и 45 предметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель. записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразователем. Устройство основано на принципе поэлементной записи, при этом электрический сигнал управляет модулятором, который установлен в сигнальном луче гологра ического устрои 55 ства. Картина интерференции когерентных сигнального и опорного лучей,. изменяющаяся как функция электрического сигнала, регистрируется в виде голограммы на движущемся относительно этих лучей фоточувствительном носителе.

При считывании информации с двй- жущегося носителя восстановленное светом изображение с помощью фотоэлектрического преобразователя оказывается представленным в виде электрического сигнала, идентичного.исходному.

Недостатком такого устройства является необходимость при записи и воспроизведении в реальном масштабе времени высокочастотных электрических сигналов, например телевизионных, перемещать носитель с высокой скоростью, соответствующей максимальной частоте спектра сигнала, а также необходимость высокой стабильности скорости перемещения носителя. Кроме того, сложной является система уп- . равления оптического модулятора изза высокой частоты его переключений и высоки требования к быстродействию фотоприемного устройства.

Целью изобретения является повышение надежности и качества работы устройства путем уменьшения скорости относительного движения носителя, ослабления требований к стабильности ! скорости движения, быстродействию модулятора и фотоприемника и его чувствительности.

Это достигается тем, что в голографическом устройстве записи и воспроизведения электрических сигналов,. содержащем источник-излучения, делитель, расположенные последовательно, опорный и предметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразователем, модулятор выполнен в виде линейного многоканального модулятора. света, а фотоэлектрический преобразователь — в виде линейного многоэлементного фотоприемника, при этом в устройство. дополнительно введены оптическая многоканальная система формирования сигнальных пучков, коммутатор, запоминающие ячейки и блок формирования считанного сигнала, причем каждый из выходов коммутатора подсоединен к управляющему входу одной из запоминающих ячеек, которые своими выходами

1 .043584 подсоединены к входам линейного мно-. гоканального модулятора света.

В качестве модулятора света ис-. пользуется линейный многоканальный . имеющий N каналов модулятор света и дополнительно используется коммутатор и запоминающие ячейки. Коммутатор распределяет исходный. электрический сигнал последовательно на И запомина- 1р ющих ячеек через определенные проме-, жутки. времени, равные половине периода максимальной частоты спектра электрического сигнала. Эти промежутки времени можно назвать временем суще15 ствования элементарных сигналов, из которых складывается исходный элек-" трический сигнал. Запоминающие ячейки сохраняют исходную величину моду- лирующего сигнала на соответствующих 2р элементах модулятора в течение времени, большего, чем интервал между переключениями коммутатора, но меньше--. го, чем общее время переключения всех N каналов модулятора..Это позво- 25 ляет,увеличить время записи элементарного сигнала, уменьшить скорость и частоту переключений отдельных ка-, налив модулятора по сравнению с обычной одноканальной схемой записи элек трических сигналов.

При воспроизведении записи с движущегося с той же скоростью, что и при записи, носителя используется линейный многоэлементный фотоприем- ..: ник. имеюшйй М приемных элементов, на которые последовательно с часто. той переключения коммутатора при записи попадают изображения, восстанов- 4р ленные с голограммы. Они освещают каждый элемент фотоприемника в тече-" ние времени, равного времени запоми-: нания сигнала в соответствующей запо- . минающей ячейке при записи. Так как. это время больше времени- существова.ния элементарного сигнала, то, сле-, довательно, имеется дополнительное время для .накопления сигнала в фото- приемнике и есть возможность исподь- зовать фотоприемник с меньшей чувствительностью или уменьшить мощность источника света для считывания голо- граммы. Для формирования считанного электрического сигнала при воспроиз-, ведении используется блок, который осуществляет последовательный опрос: элементов фотоприемника с частотой переключения коммутатора при записи.:

В качестве фотопреобразователя для воспроизведения может быть использовано также устройство типа телевизионной передающей трубки, например видикон. Тогда оно заменит линейный многоэлементный фотоприемник и блок формирования выходного сигнала и будет выполнять их функции.

На фиг.1 показана схема записи электрических сигналов в голографическом устройстве записи и воспроизведения; на фиг.2:показан один из вариантов временной диаграммы работы оптического модулятора (а. --распределение амплитуды исходного электрического сигнала; Ь вЂ” амплитуда сигнала в первом канале модулятора, с— амплитуда сигнала во втором канале модулятора, Й вЂ” амплитуда сигнала в

i-o ; е — амплитуда сигнала в N-ом канале модулятора), на фиг..3 дана схема воспроизведения электрических сигналов в голографическом устройстве записи и воспроизведения.

Схема записи электрических сигналов состоит из источника когерентного света — лазера 1, делителя 2, канала опорного луча 3, фоточувствительного носителя записи 4, канала сигнального луча 5, зеркала 6, цилиндрических линз 7 и 8, линейного многоканального модулятора света 9, цилиндрической линзы 10, голограммной дорожки

11, коммутатора 12 и запоминающих ячеек 13. Запись осуществляется следующим.. образом. Свет, излучаемый лазером 1, делится на зеркале 2 на два луча.

Один из них, отраженный зеркалом 2;образует опорный луч 3, который направляется на фоточувствительный носитель 4. Другой.луч 5, прошедший через зеркало 2, является сигнальным

Отразившись от зеркала 6, сигнальный луч.расширяется телескопической сис. темой цилиндрических линз 7 и 8 и ос- вещает линейный многоканальный моду- лятор света, а затем сводится цилиндрической линзой 10 на поверхности носителя 4 в .месте падения опорного луча 3. Линзы 7,.8,10 и модулятор 9. расположены так, что сигнальный луч 5 расширяется в одной плоскости с опор-. ным лучом 3. При перемещении носителя

4 на его фоточувствительном -слое записывается голограммная дорожка 11;

5 - 1 0435

Необходимая для записи скорость перемещения носителя 4 определяется шириной (размером) засвечиваемого в момент съемки пятна на поверхности фотослоя вдоль направления движения и частотой переключений отдельного

/канала модулятора. Скорость Ч перемещения тем меньше, чем меньше ширина пятна и частота переключений. Злектричес- 10 кий сигнал F(t) подается на вход коммутатора 12, который через определенные промежутки времени; равные периоду мак-. симальной частоты спектра электрического сигнала, последовательно распре- 15 деляет сигнал на N запоминающих ячеек

13. Запоминающие ячейки сохраняют исходную величину модулирующего сигнала для управления соответствующими каналами модулятора света 9 в течение 20 времени, которое может быть больше половины периода максимальной частоты сигнала, но не больше сбщего вре мени переключения всех N каналов модулятора. 25

Как коммутируется сигнал в различные каналы модулятора и какова длительность управляющих сигналов в каналах модулятора света, представлено на фиг.2.

Схема воспроизведения электрических сигналов с голограммы, которая состоит из считывающего луча 14, голограммной дорожки 11, носителя записи 4, восстановленных лучей 15, линейного многоэлементного фотоприемника 16 и блока 17 формирования считанного сигнала,.показана на фиг.3.

Воспроизведение осуществляется следующим образом.

Считывающий лазерный луч 14 осве- 40 щает голограммную дорожку 11, расположенную на носителе 4, который пе" ремещается вдоль дорожки со скоростью, равной скорости движения носителя при записи. Восстановленные с .голограммы лучи 15 попадают на многоэлементный фотоприемник, имеющий Н ячеек (элементов). Считывание электрических сигналов с элементов фотоприемника осуществляется с помощью 50

84 6 блока, который последовательно опрашивает все элементы .фотоприемника и формирует на выходе исходный. электрический сигнал, который был записан на-носителе. Скорость или частота опроса элементов фотоприемника ripe этом равна частоте переключений коммутатора при записи.

Время существования элементарного светового сигнала на элементе фотоприемника .равно времени, в течение которого запоминающая ячейка сохраняет управляющий сигнал на модуляторе. Временная диаграмма работы элементов фотоприемника аналогична диаграмме работы соответствующих каналов модулятора:при записи (фиг.2, Ье), а на выходе будет наблюдаться электрический сигнал, аналогичный показанному на фиг.2,а.

Для воспроизведения вместо многоэлементного фотоприемника и блока опроса и формирования выходного сигнала можно также использовать оптоэлек- тронный преобразователь с последовательным считыванием, например видикон, в котором объединены функции многоэлементного фотоприемника и блока формирования выходного сигнала..

Предлагаемое устройство сохраняет такие .достоинства голографического метода, как повышенная надежность и высокая плотность записи информации.

Вместе с тем, предлагаемое устройство позволяет снизить скорость движения носителя при записи и воспроизведении и снизить требования к стабильности движения, что особенно важно при записи и воспроизведении высокочастотных электрических сигналов.

Так, при регистрации цветных телевизионных программ на дисках стандартных pasMepos диаметром до 30 см скорость вращения диска может быть доведена до 78, 33 и менее об/мин. Это позволит использовать s видеопроигрывателях .соответствующие узлы, двигатели и электронные блоки управления существующих электрофонов нли магнитофонов.

1043584... L... N 42".Е

Редактор Н.Сильнягина

Техред М.Дидык

Корректор О. Кравцова

Заказ 744

Тираж 442

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4