Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА I.
ОПТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ,ПАРАМЕТРЫ,ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ЗУ
стр, 4
НОСТЙ ПОСТРОЕНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ЗУ
Составители страниц со световым управлением
Составители страниц с отражением света
ГЛАВА П. СОСТАВИТЕЛИ СТРАНИЦ,НЕКОТОРЫЕ ОСОЕЕН-
Применение концентрического объектива для составителей страниц с отражением света
Маска случайной фазы для составителя страниц с отражением света
Оптические схемы голографических ЗУ с отражающим свет составителями страниц
2.4. 2.5.
Выводы ГЛАВА Ш.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4. 3.5.
2.1. 2.2. 2.3.
ПОВЫШЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ. КОМПАКТНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДЛЯ ГОЛО-ГРАФИЧЕСКИХ ЗУ
Повышение плотности записи с помощью
размещения линзового растра на опти«
ческой оси опорных лучей
Запись информации с суженными голограммами
Оптическая схема голографического ЗУ с применением суженных голограмм
Плотное размещение голограмм
Компактные оптические схемы для голо-
графических ЗУ 76
стр.
-
Запись голограмм и восстановление светового поля в симметричных оптических схемах голографических ЗУ 94
-
Расчёт геометрических параметров и информационных характеристик голографических ЗУ с симметричными оптическими схемами 101
Выводы 117
ГЛАВА ІУ УПРАВЛЯЕМЫЕ ТРАНСПАРАНТЫ
(СОСТАВИТЕЛИ СТРАНИЦ, ЭКРАНЫ) 119
4.1. Матричный транспарант на жидком
кристалле 119
-
Поэлементно управляемый транспарант на жидком кристалле с ускорением переключения 133
-
Схемы управления для составителей
страниц и отображающих экранов 140
Выводы 149
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 150
Приложение I. 154
Приложение 2. 155
Приложение 3. 156
Приложение 4.Акты использования 160
ЛИТЕРАТУРА 163
_4-
Введение к работе
Быстрое развитие квантовой электроники создало реальные возможности развития голографии, среди многих применений которой можно отметить и голографические устройства запоминания информации. Они являются устройствами памяти с большой ёмкостью для электронных вычислительных машин (ЭВМ) [I,2jf. Голографические запоминающие устройства (ЗУ)) служат в основном в качестве архивной памяти ЭВМ [3J . На основе голографи-ческих ЗУ можно осуществить также высокопроизводительные процессоры с переменными операторами [4] .
Голографический способ хранения информации отличается большой надёжностью. Здесь по всей поверхности голограммы имеется информация о каждом бите (избыточность) и локальные дефекты носителя или наличие частиц пилы могут вызвать лишь ухудшение воспроизведения, но не потери информации.
Развитие получили голографические ЗУ с записью чисел мас-сивами (страницами), когда на участках "1мм записывается 10 бит и больше. На голографическом принципе разрабатываются как постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), так и оперативные ЗУ.
В настоящее время в научно-технической литературе уделяется большое внимание рассмотрению вопросов голографической памяти. Наряду с достигнутым отмечается несовершенность имею-щихся оперативных запоминающих сред, составителей страниц, де-флектров;. нуждаются в улучшении характеристики существующих лазеров. Обсуждаются вопросы оптических схем и их элементов.
Голографические ПЗУ в настоящее время более доступны для изготовления и присоединения к ЭВМ. Действительно, здесь не требуется оперативной (реверсивной) запоминающей среды (с возможностью стирания и перезаписи информации), процесс записи не является рабочим режимом, а при считывании (рабочий режим в составе ЭВМ) требования к лазеру сравнительно не жёсткие. Имеются работающие голографические ПЗУ [5,6,7J .
Оперативные голографические ЗУ находятся больше в стадии лабораторных макетов [8, 9J или имеются небольшие ЗУ с узкими применениями (см., например, [7J ). Такое отставание оперативных ЗУ в основном обусловлено отсутствием в настоящее время приемлемых оперативных запоминающих сред. По этому направлению ведутся работы. Одновременно ведутся усиленные исследования в направлении усовершенствования элементов, узлов и оптических схем голографических ЗУ.
Основная ЦЕЛЬ настоящей работы состоит: в выявлении возможностей повышения плотности записи информации и эффективности элементов, узлов, оптических схем голографических ЗУ, а также в разработке отмеченных компонентов; в предложении ряда схемных и конструктивных решений составителей страниц и их объективов; в получении аналитических выражений, оптимальных соотношений и формул для расчёта параметров, информацион-ных и шумовых характеристик голографических ЗУ с новыми узлами и оптическими схемами.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы представлена:
Новыми схемами управления для составителей страниц и отображающих экранов.
Новой комбинацией полусферического концентрического объектива с жидкокристаллическим отражающим свет составителем страниц и маской случайной фазы, вьшолненной в самом составителе с помощью разновысокого исполнения отражающих электродов. Предложением расчётных формул для концентрического объектива.
Новым предложением о сужении голограмм при записи с учётом запаса разрешающей способности носителя информации.
Новыми симметричными оптическими схемами голографических ЗУ, где оптическая ось опорного луча совмещена с главной осью объектива составителя страниц с помощью соответствующего расположения рабочих ячеек составителя страниц (и фотосчитываю-щей матрицы) на апертуре своего объектива.
Новыми симметричными оптическими схемами голографических ЗУ с растрами (двумя) сферических линз, расположенными до и после носителя информации.
Новым предложением оптимальных соотношений и расчётных формул для расчёта параметров, информационных и шумовых характеристик голографических ЗУ с симметричными оптическими схемами.
В главе I коротко описаны принципы работы голографических оперативных и постоянных ЗУ (что необходимо как для цельности изложения материала, так и для краткости изложения последующих глав) и существующее состояние основных элементов последних. Приведены имеющиеся в литературе некоторые соотношения и формулы для расчёта параметров, информационных и шумовых характеристик голографических ЗУ.
В главе П рассмотрены ряд новых схемных и конструктивных решений составителей страниц со световым управлением, с отражением света, фазовой маски, а также комбинации объектива с составителем страниц. Приведены результаты расчётов и конкретные оптические схемы, с применением отмеченных решений.
В главе Ш рассмотрены вопросы повышения плотности записи информации с помощью сужения голограмм, записи последних под разными углами опорного луча и их комбинации. Приведены новые оптические схемы, выполненные симметричными - оптическая ось опорного луча совмещена с главной осью объектива составителя страниц. Последние одновременно способствуют повышению плот- ности записи. Рассмотрены запись голограмм и восстановление светового поля в этих новых оптических схемах голографических ЗУ. Приведены соответствующие фотоснимки. Рассмотрены вопросы расчёта параметров, информационных и шумовых характеристиках голографических ЗУ с симметричными оптическими схемами. Получены оптимальные соотношения и формулы для такого расчёта. В главе ІУ показана возможность построения матричного транспаранта на жидком кристалле с накоплением (с "памятью"). Предложен способ оптимизации коэффициентов селекции при матричной выборке. Рассмотрены вопросы повышения быстродействия поэлементного управления транспарантов, а также вопросы уменьшения искажений при отображении информации большого объёма, например, видеоинформации. Приведены схемы управления и экспериментальные данные. Отмечены возможности применения полученных результатов для построения отображающих экранов и дисплеев.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ выносимые На защиту:
Расчитан и предложен полусферический концентрический объектив, который легко комбинируется с жидкокристаллическим, отражающим свет составителем страниц и маской случайной фазы, выполненной в самом составителе с помощью разновысокого исполнения отражающих свет электродов. В этом узле переходы показателя преломления, следовательно и потери на отражение, сведены к минимуму. Получены расчётные формулы для концентрического объектива.
Предложены симметричные оптические схемы голографических ЗУ, где оптическая ось опорного луча совмещена с главной осью объектива составителя страниц с помощью соответствующего расположения рабочих ячеек составителя страниц (и фото-считывающей матрицы) по апертуре своего объектива. Эти схемы отличаются простотой и компактностью исполнения, устойчиво- стью по отношению к механическим колебаниям, некритичностью к когерентности лазера, легкостью/ юстировки и надёжностью.
Предложены симметрично выполненные оптические схемы голографических ЗУ, в которых добавлены растры (два) сферических линз, расположенные до и после носителя информации. При этом носитель информации подвижный и имеет несколько, например четыре или пять, фиксированных положения по каждой из перпендикулярных осей X, У. Некоторое усложнение устройства выгодно окупается увеличением плотности записи и общего объёма информации памяти.
Предложены оптимальные соотношения и формулы для расчёта параметров, информационных и шумовых характеристик голо-графических ЗУ с симметричными оптическими схемами.
Симметричные оптические схемы с линзовыми растрами создают возможности для реализации записи информации с большими плотностями, примерно до 10 бит/мм , и ёмкости памяти ~10 бит и больше с небольшими габаритами последней (с диаметрами объективов<30 см).
Предложены составители страниц на динамических и статических триггерах с МОП-транзисторами и фотодиодами. Составитель страниц на статических триггерах представляет собой совмещённый фотодетектор-формирователь страниц, отличающийся надёжностью и компактностью.
Предложена схема управления на МОП-транзисторах для составителей страниц, которая может применяться также для отображающих экранов. В схему введена дополнительная строка, которая устраняет искажения информации при формировании и воспроизведении страниц. Показана возможность использования медленно переключающихся активных материалов, например, ЖК с динамическим рассеянием, для составителей страниц, а также больших отображающих или телевизионных экранов.
