Способ динамической записи,хранения и воспроизведения временной формы импульса электромагнитного излучения

 

СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ, ХРАНЕНИЯ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ФОРМЫ ИМПУЛЬСА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО" ИЗЛУЧЕНИЯ, основанный на воздействии на носитель информации, когерентными оптическими импульсами, отличающийся тем, что, с целью увеличения объема записанной и воспроизводимой информации, воздействие осуществляют когерентными оптическими импульсами с временным интервалом между ними Т*<^-^Т <?'Т^^,^, где Т^^^ " Т* - соответственно время продольной, поперечной и обратимой релаксации поляризации, при амплитуде импуль- . сов ?, «Ь/

COt03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 805836

151) 4 6 11 С 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2686311/18-24 (22) 13.11.78 (46) 23.10.87. Бюл. М 39 (71) Московский инженерно-физический институт (72) Э.А.Маныкин, С.M.Çàõàðîâ и С.О.Елютин (53) 681.327.66(088.8) (56) 1 . Арр1. Phys. 26 (2), р. 170, 1955.

Патент США М 3638029, кл. 250-225 опублик. 1971. (54)(57) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ, ХРАНЕНИЯ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ

ФОРМЫ ИМПУЛЬСА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, основанный на воздействии на носитель информации.когерентными оптическими импульсами, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения объема записанной и воспроизводимой информации, воздействие осуществляют когерентными оптическими импульсами с временным интервалом между ними г сТ «Т,, где Т г

+ г

Т вЂ” соответственно время продольной, z поперечной и обратимой релаксации поляризации, при амплитуде импульсов E, c

80583á

Изобретение относится к области спектрометрии быстропротекающих релаксационных процессов и может быть использовано для оперативной обработки оптической информации.

Известен способ записи, хранения и воспроизведения формы импульсов радиочастотного поля с помощью спинового эха в условиях ядерного магнитного резонанса., Этот способ. заключается в том, что образец вещества, обогащенный протонами, возбуждают последовательностью из,двух импульсов радиочастотного поля. Первый из них несет закодированную информацию, второй — считывающий.

Спустя время, равное удвоенному интервалу между импульсами, регистрируют сигнал спинового эха, временная форма которого воспроизводит кодирующий импульс. Однако существующий способ не позволяет запоминать и воспроизводить временную форму импульсов заданной конфигурации, отлич- р5 ной от прямоугольной. Кроме этого, указанный способ не учитывает возможность отстройки частоты внешнего поля от центральной частоты неоднородно-уширенной линии, а также не может быть применен в оптическом диапазоне частот. Наконец,. данный способ не дает возможности управлять направленностью сигнала, т.к. радиочастотное излучение эхо-отклика изотропно.

Наиболее близким техническим ре- 35 шением является способ записи и воспроизведения временного распределенИя фаз электромагнитного излучения, основанный на воздействии на носитель информации когерентными оптическими 40 импульсами. Этот способ заключается в том, что вещество, которое способно поглощать и запасать энергию облучающих импульсов, возбуждают последовательно первым и вторым высокоин- 45 тенсивными импульсами оптического диапазона. Если процессы необратимой .релаксации достаточно длительны по сравнению с временем, разделяющим импульсы, фотонное эхо излучается иэ 5п образца в момент времени после второго импульса, равный временному интервалу между первым и вторым импульсами. Однако, данный способ в силу высокой интенсивности и малой длительности импульсов возбуждения позволяет запоминать и воспроизводить лишь временное распределение фаз электромагнитного излучения и не позволяет запоминать и воспроизводить исследуемый контур первого импульса при генерации фотонного эха.

Кроме того, укаэанная в данном способе возможность кодирования большого объема информации с помощью последовательности нескольких импульсов трудно реализуема, вследствие возникающих в этих условиях импульсов стимулированного, восстановленного и т.п..эха.

Целью настоящего изобретения является увеличение объема записанной и воспроизводимой информации. Цель достигается тем, что воздействие осу. ществляют когерентными оптическими импульсами с временным интервалом между ними Т c(T (($) q где Т1 и ф

3F

2 1г

Т вЂ” соответственно время продольной, поперечной и обратимой релаксации поляризации, при амплитуде импульсов „ ca h/ат, и >) h/dT+, где d — приведенный матричный элемент дипольного перехода, h — постоянная Планка, и при длительностях Ф, ) Т и 3 (с Т .

Временная форма эхо-отклика существенным образом зависит от усло-. вий возбуждения. Так, если амплитуда первого импульса велика (Е„) Ь/йТ „ а длительность — мала („cT <), то уширение спектра прохожящего излучения приводит к эквивалентному возбуждению всех резонансных частиц (излучателей) в пределах неоднородноуширенной линии. В связи с этим в момент формирования когерентного отклика возникает сигнал, огибающая которого воспроизводит временное распределение фаз излучателей по всей линии. В результате контур -эхо-импульса определяется лишь распределением излучателей по частотам и не зависит от формы импульсов возбуждения.

Уменьшение амплитуды и увеличение длительности первого импульса приводит к неэквивалентному возбуждению излучателей, что вызывает возникновение когерентных откликов сложной временной структуры. Однако, и в этом случае, при условии что "импульсная площадь" 8Ä о 7, временная форма фотонного эха также не связана с формой импульса и определяется более сложным процессом синхронизации фаз излучателей. Воспроизведение формы первого импульса с помощью сигнала фотонного эха возможно при условии: а) амллитуда входного сигнала мала (Е„ « h/ЙТ+); б) длительность сигнала

805836 велика по сравнению с временем обратимой релаксации Т ; в) выполнено дополнительное условие (8 <1).

Возбуждаемая оптическим импульсом с указанными параметрами система .резонансных частиц переводится, вследствие интерференции атомных состояний; в когерентное "сверхизлучающие" состояние и запоминает временную структуру первого импульса.

Спустя промежуток времени Т резонансную среду подвергают действию второго, произвольного по форме, но сильного и короткого импульса.

Возбуждение сильным. полем соответствует отражению времени и система резонансных частиц в своей эволюции проходит состояния, созданные первым сигналом. Через время, равное

Т+ д2, после начала действия второго импульса производят регистрацию когерентного спонтанного излучения— светового (фотонного) эха. Огибающая эхо сигнала при возбуждении указанной последовательностью и импульсов будет воспроизводить временную форму первого импульса при обратном ходе времени. Считая спектр первого импульса достаточно узким и распределение излучателей по спектру постоянным, можно получить выражение, описывающее форму светового эха

G lid. 4 2В2 ! q (t)) = — — - — g(pp) Я sin — ехр>

2 и g 2

«(- — (t- — — -T- g-g ) )Б (2T+d +

2 KeZ

Т2 с., 2 1 2

KeZ

+ -=- -t)

Ld

Э где К вЂ” модуль волнового вектора е эха;

Š— направление распространения; я(Л!!) — функция распределения, описывающая контур неоднородноуширенной линии перехода; и — частота внешнего поля; м — центральная частота неоднородно-уширенной линии;

a „(t) — временная форма первого импульса.

На графике представлены результаты численного решения, которое было получено для системы уравнений, определяющих поляризацию и инверсную заселенность резонансной среды с учетом всей неоднородно-уширенной ли 5 нии. Кривые 1 и 2 представляют соответственно кодирующий и считывающий сигналы, изображенные на графике в единицах h/йТ 2 кривые 3 и 4 — поляризация, наводимая в среде первым и вторым импульсами, кривая 5 — поляризация в момент возникновения эха.

Кривые 3, 4 и 5 изображены на рисунке в единицах Б й, где М вЂ” концентрация резонансных частиц.

Связь между полем и поляризацией в момент возникновения эха устанавливается соотношением

S (Z t)= — — — Ре(1), 20 где N — число резонаксных частиц в о единице объема;

v — фазовая скорость света в

25 среде.

Из приведенного графика видно, что h при выполнении условий Е са- —— ! м!!к . ДТ+

2 и d, Т2, а также „,кс»Ь/ДТПЛ и

30 4 Т, временная форма кодирующего

) сигнала может быть запомнена, сохранена и воспроизведена в момент возникновения эха. Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, при резонансном возбуждении перехоЗ5 да А (-1/2) 2Е(К)(-1/2) ионов

Cr в кристалле рубина с концентрацией ионов хрома около 0,17. и толщиной порядка нескольких сотых долей сантиметра. При этом амплитуды электрического поля первого и второго импульса должны лежать в интервалах

500-10 В/см и 0,5 -10 -10 В/см соответственно, а длительности — 5-10 нс и 100-500 нс соответственно. Интервал

45 междy импульсами должен составлять

50-100 нс при температуре образца около 4 К.

Таким образом, предлагаемый спо50 соб позволяет увеличить объем запоминаемой и воспроизводимой информации, содержащейся во временной форме оптических импульсов.

805836

Составитель 1О.Розенталь

Редактор Н.Сильнягина Техред А.Кравчук Корректор Л.Патай .

Заказ 5131Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

I

II

)1

Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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