Голографическое запоминающее устройство

 

1. ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ЗАПОМИ- . НАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник когерентного излучения, оптически тсвязанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, первый управляемый транспарант, диафрагмирующую маску, первый блок фокусировки луча и реверсивный носитель кнформации с оптическим блоком считывания, второй выход первого светоделительного элемента оптически связан через первый коллиматор, поворотную призму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации, . первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой фотоприемной матрице, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации, в него введены второй светоделительный элемент, второй блок формирования луча,/второй управляемый транспарант, вто-^ рой блок фокусировки луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку уп- •равления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом и вторым светоделительным элементом.. 2. Голографическое запоминающее устройство по п. 1, отличающее с я тем, что, с целью обеспечения одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации^ в него введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, вто- 'рой коллиматор, вторая диффракционная решётка, третий блок фокусировки луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излучения оптически связан через последова,- тельно расположенные второй блок адресации луча, второй коллиматор, реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьей фотоприемной матрицей, выход конторой подключен к блоку управления, .выходы которого соединены с вторым блоком ё1дресации луча.•3(Лсо ^ оо

н%я

"--- Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3 (51) G 1 1 С 1 1 /4 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2558655/18-24

I (22) 21.12.77 (46) 15.04.83, Бюл. Р 14 (72) A.A. Вербовецкий (53) 681.327.066(088.8) (56) 1 ° IEEE, Trauc on Computer, 1970, С-19, М 12, р. 1174-1181 .

2. Applied Optics, 1972, 11 )) 1, р. 182-192 (прототип). (54)(57) 1. ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оп-тически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, первый управляемый транспарант, диафрагмирующую маску, первый блок фоку.сировки луча и реверсивный носитель информации с оптическим блоком считывания, второй выход первого свето,целительного элемента оптически связан через первый коллиматор, поворот. ную призму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации,.первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой фотоприемной мат. рице, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации, в него введены второй светоделительный элемент, второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант, вто-) рой блок фокусировки луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транс" парант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом Я и вторым светоделительным элементом. . 2. Голографическое запоминающее уотроиотво ио п. 1, о т и в ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации) в него введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, вто- рой коллиматор, вторая диффракционная решетка, третий блок фокусиРовки луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излуче- (ф ния оптически связан через последова- . тельно расположенные второй блок адресации луча, второй коллиматор, (,А,) реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьей фотоприемной матрицей, выход конторой подключен к блоку управления, Ь .выходы которого соединены с вторым блоком адресации луча.

701343

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации.

Известны голографические запоминанщие устройства (Зу), содержащие источник излучения, адресную систему регистрирующую среду, формирующую onтику матрицы фотоприемников в точечные источники сферических волн, освещающие всю или значительную площадь регистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса (1J .

Основным недостатком этих устройств, затрудняющих их реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании боль ших площадей регистрирующей среды.

Это приводит к повышенным требованиям к чувствительности реверсивных регистрирующих сред, фотоприемников и их характеристикам, резкому снижению быстродействия устройств и плотности записи, а также воэможности ассоциативного поиска только страниц информации.

Известно голографическое запоминающее устройство (2 ) с записью, считыванием и стиранием информации, содержащее источник излучения, адресную систему, формирующую оптику, управляемый транспарант, фотоприемную матрицу, реверсивную регистрирующую среду и устройство управления.

Недостатком данной системы является возможность только адресной обработки информации.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой" ства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации и обеспечение одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации.

Указанная цель достигается тем, что в голографическое запоминающее устройство, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, пер вый управляемый транспарант, диафраг мирующую маску, первый блок фокусировки луча и реверсивный носитель информации с оптическим блоком считы вания, второй выход первого светоделительного элемента оптически связан

3 через первый коллиматор, поворотную призму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации, первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информа. ции и первой фотоприемной матрице, введены второй светоделительный элемент, второй блок формирования луча, . второй управляемый транспарант, второй блок фокусировки луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента 0 оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход опти35 чески связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, 20 выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом и вторым светоделительным элементом .

Кроме того, в устройство введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, второй коллиматор, вторая дифракцион-„: ная решетка, третий блок фокусировки . луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излучения оптически связан через последовательно расположенные второй блок адресации луча, второй коллиматор, реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьей фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым блоком адресации луча.

На чертеже представлена оптичес40 кая схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник когерентного излучения 1, блок адресации луча 2, дающий на выходе световые пучки на длинах волн записи

45 (З ап ), считывания (Я ц„т ) и стирания (Я рр ) обеспечивающие как произвольную заданную адресацию световых гучков при записи, считывании и сти-» рании, так и одновременное высвечивание всего адресного растра световых пучков при ассоциативной обработке .информации (когерентными источниками излучения могут быть, например, лазеры,,а в качестве адресных систем могут использоваться, например, электрооптическая система, сканлазер); светоделительный элемент 3, осуществляющий разделение адресных пучков на сигнальный канал и канал опорного пучка, а также способный переключать весь световой пучок только в канал сигнального пучка при ассоциативной обработке информации или в ка."ыл опорного пучка при считывании, колли матор 4, поворотную призму 5 и дифб5 фракционную решетку б, первый блок

701343 формирования луча 7; рэндомиэирующую маску 8, осуществляющую равномерное распределение света по полю голограммы; управляемый трансг:арант 9, осуществляющий пространственно-временную модуляцию проходящего cBeToBorc пучка в соответствии с кодом, преднаэ. наченным для записи информации, или в соответствии с признаком опроса при ассоциативном поиске информации; диафрагмирующую маску 10, осуществля- 1О ющую фиксацию положения входной страницы информации и определяющую размер голограммы на реверсивном носителе информации 11; носитель 11, например, на основе фотоэлектрического кристал-15 ла (например, силиката висмута), на котором хранится информация в виде отдельных страниц-голограмм, например, в парафазном коде (в качестве носителя может быть использована лю- gg бая подходящая среда, допускающая запись, считывание и стирание голограмм) блок фокусировки луча 12 и оптический блок считывания 13; матрицы 14, 15 и 16 фотоприемников. Причем матрица 14 осуществляет регистрацию восстановленной страницы полезной информации, матрица 15 — определение адреса страницы — голограммы на регистрирующей среде при ассоциативном поиске страницы информации, матрица 16определение адреса ассоциативно выбранных слов (блоков слов).

Светоделительный элемент 17, например светоделительная призма, чувствительная к плоскости поляризации, или полупрозрачное зеркало, разделяет оптическую схему на канал (I) адресного и ассоциативного считывания страницы информации, в котором расположена матрица фотоприемников 14 40 и канал (II) ассоциативного поиска слова (блока слов) в странице, в котором расположены зеркало 18, второй блок формирования луча 19, второй управляемый транспарант 20, зторой блок фокусировки луча 21 и вторая фотоприемная матрица 16.

Этот элемент 17 или разделяет световой пучок на два канала, или переключает весь световой пучок,с одного канала на другой.

Управляемый транспарант 20 осуществляет пространственно-временную модуляцию светового пучка н соответствии с кодом признака опроса сло ва (блока слон).

Блок управления 22 управляет записью, считыванием, стиранием.при адресной и ассоциативной обработке информации.

При адресной обработке информации устройство работает следующим образом!

1. В режиме записи работает источник излучения 1 на длине волны

% а(1 ° По команде с блока 22 световой 65 пучок блоком 2 устанавливается н положение, соответствующее адресу голограммы на носителе, на котором должна записываться информация. С помощью снетоде,HTBJIbHQIQ элемента

3 световой пучок расщепляется на сигнальный и опорный пучки. Опорный пучок оптической системой, состоящей иэ коллиматора 4, дифракционной- решетки

6 и поворотной призмы 5, направляется на носитель 11 в место записи голограммы.

На управляемом транспаранте 9 отображается код записываемой информации, поступаемый по команде с блока

22 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа, процессора и т.д.).

Сигнальный пучок с помощью блока формирования луча 7 расширяется до размеров транспаранта 9 и затем с помощью блока фокусировки луча 12 освещает участок носителя, соответствующий адресу голограммы, заданному блоком 2. Интерференционная картина сигнального и опорного пучков представляет собой фурье-голограмму изображения кода, отображенного на управляемом транспаранте 9.

2. В режиме считывания информации работает источник 1 на длине волны cLINI . По команде с блока 22 сигнальный пучок блокируется, а весь снетоной пучок элементом 3 направляется в канал опорного пучка. Световой пучок освещает участок носителя, соответствующий адресу считываемой голограммы. Восстановленное иэображение с помощью блока 13 и снетоделительного элемента 17 направляется на матрицу фотоприемников 14 и по команде с блока 22 считывается ею.

3. В режиме стирания голограммы работает источник 1 на длине волны

„р, сигнальный пучок с блока 22 блокируется, а стирание осуществляется опорным пучком.

При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом .

1. В режиме ассоциативного поиска страницы информации источник 1 работает на длине волны Я цд и при этом блок 22 высвечивает весь адресный растр световых пучков блока 2, например, на все ячейки электрооптической системы подаются полуволновые

;напряжения. Блок 22 блокирует канал опорного пучка, а весь световой пучок элементом 3 направляется в канал сигнального пучка. В ячейках управляемого транспаранта 9, предназначенных для ассоциативного признака голограммы, блок 22 отображает, например, обратный код признака опроса, остальные ячейки маскируются.

Поскольку блок 22 высвечивает все адресные положения блока 2, то код

701343

Считывание полезной информации по. этому адресу может производиться по команде блока 22 матрицей фотоприем ников 14 в режиме адресного считы вания слова (блока слов) в странице информации.

3. Запись информации в Зу может производиться одним иэ следующих способов: по адресу, по признаку, с шаговым распределением, с сортировкой информации.

4. Стирание1страницы информации производится только опорным пучком, при этом блок 22 блокирует сигнальный пучок. Стирание информации производится по команде блока 22 либо по адресу страницы, либо по ее ассоциативному признаку, при этом голограмма, подлежащая стиранию, отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска.

Для обеспечения считывания информации на длине волны h öù = Aэап используются второй источник.когерентного излучения 23, второй блок адре сации луча 24, второй коллиматор 25, состоящий из объективов, формирующих считывающие пучки, и диффакционная решетка 26, обеспечивающая падение считывающих пучков на носитель 11 под углом считывания, отличным от угла падения опорного пучка при записи в Лсчит / h ая.ра .

Стирание информации в этом случае может осуществляться или опорным пучком или считывающим пучком.

Устройство работает следующим образом,, Запись и ассоциативный поиск страницы осуществляется вышеописанными способами, а считывание, стирание и ассоциативный поиск слов (блоков слов) производится способами, описанными ниже. При адресном считывании или стирании по команде с блока 22 световой пучок блоком 24 устанавливается в положение, соответствующее адресу голограммы, предназначенной для считывания или стирания. Сформированный коллиматором 25 световой пучок дифракционной решеткой 26 направляется на голограмму и либо сти-. рает ее, либо восстанавливает ее, и элементом 17 восстановленное изображение направляется на матрицу фотоприемников 14 и по команде с блока

22 считывается ею.

При ассоциативном поиске слова (блока слов) изображение с выбранной голограммы направляется элементом

17 (при этом на элемент 17, например подается напряжение) в канал (II) ассоциативного поиска слова (блока слов). Работа. канала (II) описана выше.

При использовании для считывания информации блока 24 запись и считывание могут производиться одноврепризнака опроса страницы проецирует- ся на все голограммы — страницы носителя 11. Угол у между любыми пучками признаков опроса должен быть выбран таким, чтобы выполнялось условие

g "- (A (t ) (пй -бiп б)/sin 6 coo 8, где Я â€” ; (— тол щина реверсивного носителя; 6 — угол между опорным пучком и пучками признака опроса; И вЂ” показатель преломления.

Это значит, что каждый пучок признака опроса может восстановить опорный пучок только при условии совпа4 дения его направления падения íà голограмму с направлением пучка ассоциативного признака при записи. Если направления спрашивающих. световых пучков. полностью не совпадут с углами Брегга для некоторой голограммы, т.е. если пучки кода признака опроса 20, не совпадут с пучками ассоциативного признака голограммы при записи, то опорный пучок не восстановится.

Следовательно, местонахождение нужной информации определяется по 25 отсутствию изображения восстановительного опорного пучка на ячейке (группе ячеек) матрицы 15 фотоприемников. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) в матрице 15 30 соответствует искомому адресу голограммы на, носителе. По команде блока

22, устройство переводится в режим адресного считывания по найденному адресу, описанному выше ° 35

2. В режиме ассоциативного поиска слова (блока слов) в странице информации блок 2 работает в режиме адресного считывания. По команде блока

22 светоделительным элементом 17 вос"4 становленный световой пучок направляется в канал II. С помощью второго блока формирования луча 19 все восстановленные ассоциативные признаки слов (блоков слов) проектируются и совмещаются на управляемом транспаранте 20. На.транспаранте 20 блок 22 отображает, например обратный код признака опроса слова (блока слов) .

Производится оптическое умножение признака опроса на ассоциативные 50 признаки всех слов (блоков слов) одной страницы информации. Полученное световое распределение проектируется вторым блоком фокусировки луча

21 в плоскость матрицы фотоприемников 16. Если один (или несколько) из кодов ассоциативных признаков слова (блока слов) совпал с кодом признака опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотопри- 6() емника (группы фотоприемников) 16 будет равен нулю. Адрес этого фотоприемника (группы фотоприемников) соответствует искомому адресу слова (блока слов) в странице информации.

701343

ВНИИПИ Заказ 6980/4 Тираж 592 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 менно по разным адресам в качестве носителя могут использоваться среды более широкого класса; легче осуществлять контроль во время записи информации и за стиранием информации в процессе многократных циклов считывания или в режиме перезаписи информации.

Применение предлагаемого устройст. ва в вычислительной технике позволяет создавать ассоциативно-ацресные оптические памяти емкостью 10 —

109 дв. зн °

Использование предлагаемого устройства позволяет осуществить параллельный ассоциативный поиск по массиву 10 -10 дв.зн. и в несколько раз увеличить быстродействие запоминающих устройств.