Brevet FR2065683A1 — publié le 19710806

La présente invention concerne l'inscription ou écriture des informations sur un élément d'enregistrement constituant une mémoire holographique. Une solution au problème d'emmagasinage de quantités extrêmement importantes de données binaires consiste à utiliser un système à mémoire ho logra-5 phique.Le milieu ou élânait d'giregistrement peut être une pellicule photographique constituant une mémoire permettant seulement la lecture, un matériau de photo-chromie, ou un matériau magnétique ou autre pour une mémoire pouvant être effacée. Dans une telle mémoire, qu'elle soit permanente ou effaçable, un hologramme est emmagasiné dans chaque emplacement de mémoire et chaque emplace- 10 de mémoire peut occuper seulement une très faible superficie* chacune pouvant 2 être de 6,5 à 05ô5 mm ou même moins. Chaque hologramme peut comporter une 3 5 quantité importante de données, par exemple 10 à lO termes binaires ou même plus. Un exemple de mémoire holographique est décrit dans la publication 15 "Electronic Design" du 24 mai 1969 pages 59 à 63 dans un article intitulé "The Promise of Dense Data Storage",, un exemple particulier de mémoire holographique étant représenté sur la figure 11 de cet article. Cet exemple montre qu'il est connu de former un système dans lequel un faisceau d'une source de lumière cohérente est envoyé à travers un déflecteur pour éclairer un hologramme sélec-20 tionné dans une matrice d-hologrammes identiques pour que l'hologramme sélectionné simule plusieurs réflecteurs et lentilles divergentes simples pour la lumière. Cet exemple montre aussi qu'il est connu de projeter les faisceaux divergents résultants de lumière sur des zcnes particulières respectives d'un "cache d'objet" et sa "matrice d'obturateurs" associée5les matrices du cache 25 et d'obturateurs étant utilisées pour exprimer la donnée devant être inscrite sur le milieu d'enregistrement de la mémoire, Il est cennu aussi de projeter des faisceaux de lumière émergeant de la matrice de caehes et de la matrice d'obturateurs sur une zone particulière d'un milieu d'enregistrement p^ur créer des figures d'interférence (à l'aide d t..n faisceau de référence qui peut 30 aussi être dérivé du déflecteur mentionné ci-dessus et être prr.jeté sur la zone particulière du milieu d*enregistrement). Ces ligures d'interférence représentent holographiquement 1 • informât i-n. présentée auv matrices de cacfce-s et d'obturateurs et elles peuvent ensuite être irradiées par de la lumière eoné-rente pendant une opération de lecture par laquelle l'information emmagasinée 35 dans la zone particulière du milieu d'enregistrement est prélevée sélectivement par rapport à l'information emmagasinée sous la î:>rmê de figures ^interférence dans d'autres zones du milieu d'enregistrement. 70 322kk i 2065683 Il doit être noté que les faisceaux de lumière émergeant du groupe d!holographes sont divergents et que les ouvertures du cache et de l'obturateur sont nécessairement restreintes et ne laissent passer qu'une fraction seulement de l'énergie du faisceau divergent projeté. En conséquence,, la quantité 5 d'énergie lumineuse traversant la matrice de caches et la matrice d'obturateurs vers le milieu d'enregistrement est une faible fraction de l'énergie présente dans le faisceau appelé "faisceau d'objet". Par suite, le rendement est relativement faible pendant l'enregistrement ou inscription dans une telle mémoire. La présente invention a poxir objet un système ayant un rendement 10 relativement élevé pendant l'inscription des données sur un milieu d'enregistrement. Selon un mode de mise en oeuvre, l'invention concerne un système pour l'inscription d'informations contenues dans un certain nombre de pages sur un milieu d'enregistrement d'une mémoire holographique. Chacune de ces pages de 15 données comprend un groupe d'emplacements représentant optiquement la valeur de l'information emmagasinée dans ces emplacements. Le système comporte aussi une source de lumière cohérente et un déflecteur pour dériver de la source de lumière un faisceau de référence qui est dirigé vers un emplacement sélectionné sur le milieu d'enregistrement. Le directeur est aussi utilisé pour 20 dériver de la source de lumière un faisceau d'objet qui est dirigé sur un hologramme sélectionné, d'un groupe d'hologrammes pratiquement identiques. Le nombre d'hologrammes du groupe est égal au nombre d'emplacements sur les milieux d'enregistrement de la mémoire. Chaque hologramme du groupe fournit en présence du faisceau d'objet des faisceaux d.e lumière qui sont pio jetés 25 (par exemple à travers les emplacements respectifs d'une page sélectionnée de données) sur les emplacements correspondants du milieu d'enregistrement. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, chacun des hologrammes du groupe emmagasine l'image de plusieurs sources ponctuellesde lumière, le nombre de ces sources étant égal au nombre d'emplacements dans une 30 page de données. Chacun des hologrammes du groupe reconstruit, en présence de la lumière cohérente du faisceau d'objet qui le frappe, les différents faisceaux de lumière des sources ponctuelles provenant de l'image de l'holo-* gramme. Ces faisceaux de lumière des sources reconstruites respectives sont projetés sur des emplacements correspondants de la page sélectionnée de donnée. 35 Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée à titre dsexemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels î 70 32244 2065683 - la figure 1 représente schématiquement un. système holographique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 représente plusieurs pages d'informations, - la figure 3 représente l!image reconstruite de plusieurs sources 5 de lumière enregistrées sous la forme d'un des hologrammes du groupe représenté sur la'figure 1 et - la figure 4 représente schématiquement un système pour former le groupe d'hologrammes selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, chacun représentant plusieurs des sources de lumière représentées sur la figure 1. 10 Le système de la figure 1 comporte une source de lumière cohérente, telle qu'un laser 105 et un déflecteur de faisceau de lumière 12. Ce dernier peut être électromécanique ou électronique3 et sa fonction est de provoquer * 2 la déflexion du faisceau du laser vers n'importe laquelle de N positions, le terme représentant le nombre d'hologrammes du groupe 14 et représentant 15 aussi le nombre d'emplacements d'emmagasinage sur le milieu d'enregistrement 16. Le faisceau de lumière ayant subi la déflexion dans le déflecteur 12 est envoyé à un diviseur de faisceau 18. Une partie 17 de la lumière est réfléchie par le diviseur de faisceau et le miroir 20 vers un.emplacement du milieu d'enregistrement 16. Les lentilles 19 et 21 sont utilisées pour que les 20 faisceaux 18 subissent le même nombre de réfractions et de réflexions que l'autre partie 38 du faisceau de lumière. Cette partie 38 du faisceau de lumière traverse le diviseur de faisceau 18 vers le groupe d'hologrammes 14. Chaque hologramme du groupe 14 représente un nombre de sources de lumière égal au nombre de figures d'interférence enregistrées comme hologrammes. 25 Le milieu d'enregistrement 16 peut être une pellicule photographique pour un enregistrement permanent, c'est-à-dire pncr une mémoire ne permettant que la lecture. En variante, le milieu d'enregistrement peut Être un matériau de photochromie, un matériau magnétique ou une autre ferme de matériau effaçable. Pendant le fonctionnement du système de la figure 1 „..e page telle 30 que la page M de la figure 2 peut être initialement située dans la position de la page 24 de la figure 2. A ce moment, le déflecteur de faisceau pc\M dévier le faisceau du laser vers la pc-sition indiquée par la li^ne on rrsi* plein 30. Le faisceau de référence 32 qui en résulte tombe sur un emplacement 36 du milieu d'enregistrement 16 de la mémoire. Le faisceau d'objet 38 traverse 35 le diviseur de faisceau 18 et un hologramme du gr-upe 14 d'hologrammes. Il en résulte la reconstruction à l'emplacement de la page de l'image d'un griupe de sources de lumière cohérente tel que celui représenté sur la figure 3s i, - bad OFflGiNAL 70 32244 4 2065683 chaque source de lumière éclairant un terme binaire de l'information (un carré opaque ou transparent) de la page. La lentille 26 provoque la convergence de la lumière sur le même emplacement 36 que le faisceau de référence 32. Il en résulte la formation d'un hologramme dans une zone très petite pouvant 2 5 être un carré de 0,65 mm sur le milieu d'enregistrement. Pour enregistrer une secondé page d'information telle que la page M + 1, cette dernière est placée dans la position de la page 24 dans l'appareil représenté. Cela implique seulement fe déplacement du film au cadre d'image suivant. Le déflecteur de faisceau est alors réglé pour dévier le faisceau du 10 laser vers un autre emplacement du groupe d'hologrammes 14'et un autre emplacement 'du milieu d'enregistrement 16. Par exemple, le faisceau du laser peut être dévié de la façon indiquée par la ligne en tirets 40. Le faisceau de référence 42 frappe alors le milieu d'enregistrement sur un emplacement 46. Le faisceau d'objet 48 traverse alors un autre hologramme du groupe 14. Cet autre 15 hologramme contient la même information que les autres hologrammes du groupe 14, c'est-à-dire que tous les hologrammes sont identiques et représentent le même groupe de seize sources de lumière. Le système optique est tel que, quëL que soit l'emplacement de l'hologramme sélectionné dans le groupe 14, son image apparaisse à la même place à la position de la page 24. Cependant, la lentille 20 26 dirige cette lumière vers un nouvel emplacement, c'est-à-dire l'emplacement 46 du milieu d'enregistrement. Par suite, un second hologramme, c'est-à-dire celui de la page M + 1 est enregistré dans l'emplacement 46. Pendant l'opération d'inscription décrite ci-dessus, le milieu d'enregistrement est initialement dans le cas d'une pellicule photographique 25 une pellicule vierge. L'opération d'inscription pour chaque emplacement peut nécessiter dans le cas d'une pellicule photographique un temps d'exposition de l'ordre de la seconde ou moins, et dans le cas de certaines matières magnétiques, telles que le manganèse-bismuth, de l'ordre de quelques microsecondes ou moins. Dans le cas d'une pellicule photographique la pellicule est traitée, 30 c'est-à-dire développée et fixée après l'inscription dans tous les emplacements de la mémoire. Le procédé d'inscription décrit ci-dessus a un certain nombre d'avantages très importants. L'un des avantages est qu'il nrest pas nécessaire de placer un cache devant le milieu de l'enregistrement et que par suite aucun 35 organe mobile n'est nécessaire pourdç>lacer le cache vers les différentes positions. Dans de nombreux systèmes antérieurs un tel cache, c'est-à-dire un élément opaque comportant un petit trou, est nécessaire pour empêcher l'exposition des parties du milieu d'enregistrement autres que celle dans laquelle doit avoir lieu 1'inscription. 70 32244 5 2065683 Un autre avantage important est le rendement, élevé du système, Toute l'énergie du faisceau d'objet éclaire un hologramme particulier du groupe 14 et a peu près toute cette énergie est utilisée pour l'inscription. L'avantage ci-dessus apparaît plus clairement en considérant la figure 5 11 de l'article précité intitulé "The Promise of Dense Data Storage". Dans ce cas, le faisceau d'objet traverse un élément appelé "hologramme d'éclairage". Comme il a été indiqué, l'hologramme d:éclairage est un groupe d'hologrammes identiques mais dans lequel les hologrammes identiques simulent un réflecteur et une simple lentille divergente optique en séparant le faisceau d'objet de 10 la source de lumière cohérente (au moyen du déflecteur). Les faisceaux divergents de lumière traversant un de ces hologrammes sent projetés (éclairent) un "cache de sujet" et la "matrice, d'obturateurs" associée. La matrice d'obturateurs correspond à une page d'informations du dispositif selon la présente invention (cependant il sera noté que le cache de sujet est un élément qui 15 n'est pas utilisé et qui n'est, pas nécessaire selon la présente invention). Le cache de sujet est en fait un groupe de petits trous dans un milieu opaque. En raison de la caractéristique de divergence des faisceaux de lumière incidente projetés sur l'obturateur, celui-ci ne permet à une fraction de chaque faisceau de lumière (a) que de passer à travers les obturateurs ouverts 20 de la matrice, et en conséquence (b) que d'atteindre le milieu d'enregistrement. En remarquant que les trous du cache n'occupent qu'un très faible pourcentage de la superficie du cache de sujet, il apparaît que cette combinaison antérieure a un rendement très faible car elle ne permet qu'à un faible pourcentage seulement du faisceau d'objet d'atteindre le milieu d'enregistrement de la mé-25 moire, même quand tous les obturateurs de la matrice sont ouverts. Par suite, cette mémoire d'un type antérieur a par rapport à la présente mémoire des inconvénients tels que (a) la nécessité d'un temps plus long pour établir des figures d'interférence sur le milieu d'enregistrement, (b) de nécessiter une source de lumière cohérente d'une puissance supérieure, ou (c) les deux incon-30 vénients (a) et (b). Les avantages de la mémoire selon la présente invention par comparaison à une mémoire du type antérieur sont: décrits plus en détail ci-après. Comme il a été indiqué ci-dessus, la vitesse â laquelle les hologrammes peuvent être établis dans la pratique dans L>n système de mémoire, est 35 limitée par l'intensité, c'est-à-dire l'énergie, de la lumière du faisceau d'objet. Dans un dispositif selon la présente invention, le groupe d'hologrammes peut dévier jusqu'à 80 à 90% du faisceau d:objet. 38 vers la page 24. Comme 70 32244 6 2065683 les images des iiçlogrammes éclairent seulement les zones de la page comportant un emplacement de termes binaires possibles toute cette lumière déviée est disponible comme faisceau d'objet pour le milieu d'enregistrement final 16 de la mémoire. L'énergie disponible du faisceau d'objet est ainsi utilisée effica-5 cernent et pour une puissance donnée de laser 10 le temps nécessaire pour établir un hologramme de mémoire est réduit au minimum. Il peut être considéré que le dispositif selon, l'invention a un rendement environ cent fois supérieur à celui du dispositif antérieur considéré ci-dessus du point de vue de l'utilisation de la lumière, 10 La figure 4 représente un mode de formation du groupe d'hologrammes 14. La laser 10 peut être le même que celui de la figure 1. Ge laser dirige un faisceau de lumière cohérente à travers le diviseur de faisceau 18 vers le miroir 56. Ce même faisceau est réfléchi par le diviseur de faisceau 18 vers le miroir 20. Il sera noté que le diviseur de faisceau: et le miroir 15 peuvent être les mêmes que ceux utilisés suivant la figure 1, et aussi que le faisceau d'objet 38 et le faisceau de référence 17 forment par rapport au diviseur de faisceau les mêmes angles- relatifs que dans le cas des faisceaux correspondants de la figure 1. les autres éléments optiques sont aussi disposés de façon similaire suivant les deux figures. 20 Le faisceau réfléchi par le miroir 20 est élargi par les lentilles 19 et ce faisceau élargi traverse le cache 60 ( un élément opaque comportant un petit trou unique) pour frapper le milieu d'enregistrement 14. Ce dernier peut être une pellicule photographique vierge. Le faisceau réfléchi par le miroir 56 est élargi par les lentilles 25 62 et le faisceau élargi est envoyé à travers un écran opaque 66 comportant un groupe de petits trous, et il est focalisé sur le milieu d'enregistrement par une lentille 64. Suivant un exemple de réalisation pratique les trous ont un diamètre de 51 microns et sont distants de:400 microns d'axe en axe, bien qu'il soit possible d'augmenter la densité de trous. Suivant cet exemple, 30 la région de l'élément 66 comportant les trous a une dimension de 25,4 x 6,35 mm et comporte 256 trous. La lentille 64 focalise la lumière sur une petite zone du milieu d'enregistrement 14. Pendant le fonctionnement du système de la figure 4, le dispositif de positionnement 70 positionne la lentille 64 pour focaliser la lumière du 35 faisceau d'objet à partir du groupe de trous66 vers un emplacement du milieu d'enregistrement 14. Le dispositif de positionnement 70 positionne aussi le cache 60 pour que le petit trou du cache soit aligné avec le faisceau focalisé par la lentille 64. Le cache 60 est très près du milieu d'enregistrement 14 70 32244 2065683 et il ne permet le passage vers le milieu d'enregistrement 14 que de la partie élargie du faisceau de référence 72 traversant le trou du cache. Des figure d'interférence sont ainsi formées sur le milieu d'enregistrement en un emplacement particulier et ces figures d'interférence sont enregistrées en 5 tant qu'hologrammes. La durée d'exposition peut être suffisamment longue", par exemple de l'ordre de 10 secondes, pour assurer l'inscription d'un hologramme de haute qualité représentant des sources de lumière d'une intensité raisonnable, La technique décrite ci-dessus peut Être utilisée pour former les 10 autres holograim^es sur le milieu d'enregistrement 14. Après une exposition suffisante de la pellicule photographique, l'ouverture du cache 60 est fermée par un obturateur (non représenté) et la lentille 64 et le cache 60 sont déplacés par le dispositif de positionnement 70 pour positionner un nouvel emplacement. L'obturateur est ensuite ouvert pour permette à nouveau le passage de la lumière 15 à travers l'ouverture du cache, et une nouvelle zone du milieu d'enregistrement est exposée. Ce processus est poursuivi jusqu'à l'inscription du nombre voulu d'hologrammes sur le milieu d'enregistrement, après quoi celui-ci est développé et fixé. Comme il a été indiqué ci-dessus, pour la description de la présente 20 invention, chaque page d'informations est considérée comme contenant seize termes binaires et chaque hologramme du groupe 14 est considéré comme représentant seize sources de lumière. Dans la pratique, le nombre de termes binaires 3 5 et de sources de lumière peut être de l'ordre de 10 à 10 et le nombre d'hologrammes enregistrés dans le milieu d:enregistrement 16 peut être de 25 l'ordre de 155 ou plus par centimètre carré. Bien que l'invention soit décrite ci-dessus en considérant la formation d'un hologramme du type à transparence sur le milieu d'enregistrement, c'est-à-dire l'utilisation d'une page bloquant le passage de la lumière et permettant son passage d'après les valeurs des termes binaires emmagasinés, 30 d'autres modes d'utilisation de l'invention sont possibles. A titre d'exemple, le faisceau d'objet peut être réfléchi à partir de la page sur le milieu d'enregistrement. Bien entendu, la description qui précède n;est pas limitative, et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que 35 l'on sorte de son cadre. 70 32244 2065683 5 ?LV_E JL5 ISA .ï_ï 0 N„s 1„ Système pour inscrire des informations sur un milieu d'enregistrement de mémoire holographique à partir de différent es pages de données., chaque 5 page de données comportant un groupe d'un nombre donné d'emplacements et représentant optiquement la valeur de l'information emmagasinée dans cette page, le système comportant une source de lumière cohérente3 un déflecteur pour dériver de la source un faisceau de référence dirigé vers l'emplacement sélectionné du milieu d'enregistrement et peur dériver de la source un faisceau d'objet 10 pour le diriger sur un. hologramme sélectionné d'un groupe d'hologrammes pratiquement identiques, le nombre d'hologrammes du groupe étant, égal au nombre d'emplacements sur le milieu d'enregistrement de la mémoire;, et chaque hologramme établissant en présence du. faisceau d'objet des faisceauK.de lumière pour leur projection à travers les emplacements- recpectifs de la page sélectionnée 15 de données sur l'emplacement correspondant du milieu ^enregistrement., caractérisé en ce que chacun des hologrammes du groupe emmagasine les images de plusieurs sources ponctuelles de lumière en nombre égal au nombre d!emplacements dans la page de données, chaque hologramme du groupe reconstruisant en présence de lumière cohérente frappant le groupe ce nombre de faisceaux de lumière des 20 sources ponctuelles et les faisceaux de lumière résultants des sources „ respectives reconstruites étant projetés sur un emplacement correspondant de la page sélectionnée de données » 2. Article manufacturé pour être utilisé dans le système selon la revendication 1 caractérisé par un groupe d'hologrammes sur un milieu d'enregis-25 trement, tous les hologrammes représentant le même groupe de sources ponctuelles de lumière cohérente.