Голографическое запоминающее устройство

 

ГОЛОГРАВДЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фо .топриемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходы - к входам блока управляемых элементов задержки и блока формирователей импульсов, выходы блока управляемых элементов задержки соединены с входами блока формирователей им- . пульсов, блок стробирования подключен к дефлектору, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности , в него введены светоделительный элемент, поляризатор, резервный фотоприемный блок, первый и второй комму таторы и блок контроля, подключенный к выходам блока формирования импульсов , первому коммутатору, подключен-. ному к вторым входам блока усилителей считывания и к рабочему и резервному фотоприемным блокам, и к второму коммутатору, включенному между блоком а S управления и рабочим фотоприемным блоком, фотоприемные блоки оптически (Л связаны через поляризатор со светоделительным элементом, размещенным между лазером и дефлектором и оптически с ними связанным, резервный фотоприемный блок оптически связан с накопи телем, а поляризатор подключен к 00 блоку управления.

„,Я0„„780711

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 11 С 11 42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2776825/24 (22) 30.05.79 (46) 23.02.91. Бюл, У 7 (71) Институт электроники AH БССР (72) В.А.Пилипович, С.Г.Шматин и A.Ê.Есман (53) 681.327.66 (088,8) (54) (57) ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фо топриемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходы - к входам блока управляемых элементов задержки и блока формироваПредлагаемое изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано, например, в электронных вычислительных машинах с голографической памятью.

Известно устройство, содержащее ,оптически связанные лазер, дефлектор, матрицы голограмм и фотоприемников, а также электрически соединенные усилители, формирователи, блоки управления и стробирования.

2 телей импульсов, выходы блока управляемых элементов задержки соединены с входами блока формирователей им- . пульсов, блок стробирования подключен к дефлектору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены светоделительный элемент, поляризатор, резервный фотоприемный блок, первый и второй коммутаторы и блок контроля, подключенный к выходам блока формирования импульсов, первому коммутатору, подключенному к вторым входам блока усилителей считывания и к рабочему и резервному фотоприемным блокам, и к второму коммутатору, включенному между блоком управления и рабочим фотоприемным 9 блоком, фотоприемные блоки оптически связаны через поляризатор со светоделительным элементом, размещенным между лазером и дефлектором и оптически с с ними связанным, резервный фотоприемный блок оптически связан с накопителем, а поляризатор подключен к

QO блоку управления .

Недостатком устройства является также низкая надежность работ,, и достоверность считывания информации.

Это вызвано тем, что компенсация разброса пороговой чувствительности происходит поразрядно сразу для всех слоев матрицы фотоприемников. Вследствие этого не учитывается разброс в разрядах каждого слова как чувствительности фотоячеек матрицы фотоприемников, так и градаций интенсив780711 ности восстановленной оптической информации из матрицы голограмм. Более того, отсутствует контроль работоспособности фотоячеек матрицы фотоприем"

5 ников.

Наиболее близким техническим решением является голографическое запоминающее устройство. Устройство содержит последовательно оптически связан- 10 ные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотоприемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, 15 блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору, и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходы — к входам блока управляемых элементов задержки и блока формирователей импульсов, выходы блока управля-25 емых элементов задержки соединены с входами блока формирователей импульсов, блок стробирования подключен к дефлектору.

Недостатками устройства являются как недостаточная надежность работы, так и недостаточная достоверность считывания информации, вызванные отсутствием контроля работоспособности фотоячеек матрицы фотоприемников, Действительно, современные голографи35 ческие запоминающие устройства (ГЗУ) имеют емкость порядка 10 бит и более, иначе они будут не конкурентоспособными, А это значит, что матрица фотоприемников должна иметь 10 и

4 40 более фотоячеек. Надежность работы устройства определяется работо спосо бностью фотоячеек. Допустим, что во время сеанса передачи информации, т.е. ввода ее в электронную машину, 45 отказали две фотоячейки. Обычно матрица голограмм содержит 10 субголо4. грамм, каждая из которых емкостью

10 бит следовательно, при вводе

Э Э

50 информации в машину потеряно 2 10 бит (одной субголограммы — 2 бита, а

$0 субголограмм — 2 104 бит).

Целью изобретения является повышение надежности работы устроиства 55 и достоверности считывания информации за счет контроля работоспособности фотоячеек матрицы фотоприемников перед каждым циклом считывания и восстановления отказавших фотоячеек.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно оптически связанные лазер, дефлектор, накопитель в виде матрицы голограмм и рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотоприемников, блок стробирования, блок усилителей считывания, блок формирователей импульсов, блок управляемых элементов задержки и блок управления, подключенный к дефлектору и блокам стробирования и управляемых элементов задержки, причем первые входы блока усилителей считывания подключены к блоку стробирования, а выходык входам блока управляемых элементов задержки и блока формирователей импульсов, выходы блока управляемых элементов задержки соединены с входами блока формирователей импульсов, блок стробирования подключен к дефлектору, введены светоделительный элемент, поляризатор, резервный фотоприемный блок, первый и второй коммутаторы и блок контроля, подключенный к выходам блока формирования импульсов, первому коммутатору, подключенному к вторым входам блока усилителей считывания и к рабочему и резервному фотоприемным блокам, и к второму коммутатору, включенному между блоком управления и рабочим фотоприемным блоком, фотоприемные блоки оптически связаны через поляризатор со светоделительным элементом, размещенным между лазером и дефлектороми оптически с ними связанным, резервный фотоприемный блок оптически связан с накопителем, а поляризатор подключен к блоку управления .

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, Устройство содержит лазер 1, светоделительный элемент 2, поляризатор 3, дефлектор 4, накопитель в виде матрицы голограмм 5, резервный . фотоприемный блок 6, рабочий фотоприемный блок, выполненный в виде матрицы фотоприемников 7, первый коммутатор 8, блок усилителей считывания

9, блок управляемых элементов задержки 10, блок формирователей импульсов

11, второй коммутатор 12, блок стробирования 13, блок управления 14, блок контроля 15.

780711 держивается на время, необходимое для установления порогов срабатывания блока формирователей импульсов 11, Если же в результате проверки работоспособности фотоячеек рабочего фотоприемного блока 7 некоторые из них быпи выявлены блоком контроля 15 как неработающие, то из последнего пос,тупает сигнал на первый и второй коммутаторы 8, 12. По этому сигналу коммутатор 8, 12 отключает рабочий фотоприемный блок 7 от блока усилителей считывания 9 и блока управления 14 и соответственно подключают резервный фотоприемный блок 6, Дальше работа осуществляется аналогично как с рабочим фотоприемным блоком 7.

Заявляемое устройство позволяет решить поставленную задачу повышения

В ГЗУ лазер 1, светоделительный элемент 2, поляризатор 3, подключенный к блоку управления 14, и дефлектор 4 связаны оптически. Резервный фотоприемный блок 6 и рабочий блок 7, подключены через первый коммутатор 8 с одними из входов блока усилителей

9 и через второй коммутатор 12 — к блоку управления 14. Другие входы блока усилителей 9 соединены с блоком стробирования 13, причем выходы блока усилителей 9 подключены к одним иэ входов блока управляемых элементов задержки 10 и блоку формирователей импульсов 11. Другие входы блока управляемых элементов задержки 10 соединены с блоком управления 14, а другие входы блока формирователей импульсов 11 - с выходами блока управ- 20 ляемых элементов задержки 10, Выходы блока формирователей импульсов 11 подключены к блоку контроля 15, соединенному с первым 8,.и вторым 12 коммутаторами. Блок управления 14 соеди- 25 нен с дефлектром 4, блоком стробирования t3 и блоком управляемых элементов задержки..

В указанном устройстве введенные светоделительный элемент 2 и поляри- 30 затор 3 представляют собой известные из физической оптики оптические элементы, Первый 8 и второй 12 коммутаторы выполнены на базе серийно выпускаемых микросхем серии К155 со стро35 бированием и предназначенных для се,лективного подключения шин считывания рабочего и резервного фотоприемных блоков 7, 6 к блоку усиления 9, а шин выборки информации — к блоку уп- 40 равления 14, Блок контроля 15 выполнен на базе серийно выпускаемых микросхем серии

К155 и предназначен для контроля ра- ботоспособности ячеек блоков фотопри- 45 емных 7 и 6.

Устройство работает следующим образом, Часть света луча лазера 1 отделяется светоделительным элементом 2 и направляется через поляризатор 3 на рабочий фотоприемный блок 7. По коду адреса из блока управления 14, дефлектром 4 выбирается в накопителе 5 заданная субголограмма. В этот же момент (т.е. за время переключения

55 дефпектора 4 с одной позиции на другую), по команде блока управления 14 осуществляется контроль работоспособ6 ности ячеек рабочего фотоприемного блока 7 следующим образом. Поляризатор 3 устанавливается на пропускание, при этом свет от лазера 1 освещает весь рабочий фотоприемный блок 7.

Электрические сигналы с рабочего фотоприемного блока 7 поступают через первый коммутатор 8 и через блок усилителей считывания 9 и блок форми-, рователей импульсов 11 в блок контроля 15. В случае работоспособности всех фотоячеек из блока контроля 15 сигналы на первый и второй коммутаторы 8, 12 не поступают и работа устройства осуществляется с рабочим фотоприемным блоком 7, соединенным через последнее с блоком усилителей считывания 9 и блоком управления 14, который подает сигнал на поляризатор

3 для прекращения засветки. В рабочем фотоприемном блоке 7 по коду адреса блока управления 14 выбирается нужное слово. Шумы, поступающие с разрядом выбранного слова и усиленные блоком усипителей считывания 9, поступают на входы блока управляемых элементов задержки 10 и соответственно на входы блока формирователей импульсов 11 для установления порогов их срабатывания, В момент максимума нарастание интен.сивности из блока стробирования 13 поступает сигнал на блок усилителей считывания 9 для разрешения считывания полезной информации и на дефлектор 4 для обеспечения восстановления изображения лучом лазера 1 выбранной субголограммы. Усиленные сигналы блоком усилителей считывания поступают на элементы задержки 10, где за780711 надежности работы ГЗУ и достоверности считывания информации, Известно, что надежность и достоверность считывания информации определяется работоспособностью ячеек фотоприемного блока (ФБ), Неработоспособность фотоячеек заключается как во внезапных их отказах, составляющих до 201, так и в постепенных отка- 10 зах порядка 80%, Внезапные отказы

1 вызваны пробоем р-п перехода обры9 вами и перегревайием выводов, наружным пробоем между выводами, короткими замыканиями в структуре. Постепенные отказы вызваны возрастание обрат,г ных токов переходов, снижением коэффициентов передачи тока, дрейфом параметров и характеристик, возрастанием уровня собственных шумов. Кроме того, работоспособность фотоячеек зависит от технологического разброса параметров температуры р-п перехода, кратковременных йерегрузок по-напряжению и току, рассеиваемой мощности и т.д.

В случае выхода из строя одной из фотоячеек ФБ при вводе информации в ЭВМ будет потеряно информации порядка 10 бит (с каждой субголограммы 0 по одной бите, а таких субголограмм в матрице 10 ).

Таким образом, в устройстве поставленная задача достигается следующим оЬразом.

Осуществляется контроль работоспо- З5 собности фотоячеек ФБ в начале каждого цикла считывания..Следует отметить, что контроль осуществляется за время переключения дефлектора, т.е. не накладывает ограничения на быстродействие раЬоты ГЗУ. Одновременно с приходом сигнала на дефлектор для выборки нужного адреса (нужной субголограммы) поступает сигнал на поляризатор. По этому сигналу поляризатор пропускает свет на ФБ, где оптические сигналы преобразуются в электрические и через блок усилителей считывания поступают

I в блок контроля, в котором по этим сигналам осуществляется контроль работоспособности фотоячеек ФБ следующим образом.

Если число электрических сигналов, поступивших в нег о с оот ветс твует числу фотоячеек ФБ, то работа ГЗУ осуществляется с рабочим ФБ 7, Если число эл ектрич ес ких сиг нало в, поступивших в него не соответствует числу фотоячеек ФЕ. т.е. в случае выхода из строя фотоячеек ФБ, то автоматически работа ГЗУ осуществляется с резервным ФБ 6.

На основании изложенного можно сделать вывод о том, что предлагаемое устройство по сравнению с известным является наиболее эффективным, так как улучшаются основные определяющие характеристики устройства, такие как надежность работы ГЗУ и достовер-. ность считывания информации, и может полностью его заменить.

Изобретение представляет значительный интерес для народного хозяйства, так как способствует как решению проблем, связанных с непрерывно продолжающимся ростом объема перерабатываемой информации, так и новым подходом к хранению больших информационных массивов, связанным с организацией банков данных, обслухмвающих широкий круг потребителей и представляющих собой автономные системы с математическим и информационным обеспечением, широкой сетью каналов связи и терминальных устройств, указанных в директивах по плану развития народного хозяйства СССР.

Предлагаемое устройство целесообразно использовать в вычислительной технике, в частности в ЭВМ с голографической памятью. Устройство может найти широкое применение в оптоэлектронных системах ввода информации в

ЦБМ, специализированных системах сбора предварительной обработки и хранения информации.

780711

Редактор О.Юркова Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Ренская

Заказ 872 Тираж 342 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР.

ff3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д» 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101