Brevet FR2132249A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne un procédé pour la mémorisation holographique d'informations, les informations à mémoriser étant disposées en forme de réseau dans un masque d'informations et étant enregistrées sur une plaque-mémoire holo-5 graphique au moyen d'un faisceau lumineux issu d'une multiplicité de sources lumineuses et d'un faisceau de référence. Si une lumière cohérente est modulée dans l'espace, on peut mémoriser holographiquement les informations transportées par cette onde lumineuse. Les informations à mémori-10 ser sont imprimées dans le masque d'informations sous la forme d'une disposition de petits trous en réseau bidimensionnels. Dans ce cas, il est possible d'attribuer à chaque fréquence spatiale, c'est-à-dire à chaque système de franges d'interférence, une unité d'information binaire (1 bit). Sa présence correspond au 15 "1" binaire, son absence au "0" binaire. Pour la réalisation de l'hologramme, le masque d'informations est éclairé par un faisceau lumineux, par exemple un faisceau de laser convergent, traversant un condenseur. La lumière du laser est alors modulée par les informations du masque, 20 l'onde objet ainsi produite est superposée à une onde de référence après son passage à travers le masque d'informations et le champ d'interférences qui en résulte est enregistré en intensité sur un matériel photosensible. Toutes les informations qui sont contenues dans le masque d ' informations- et _s.ont représenté.es sous 25 forme bidimensionnelle sont condensées optiquement dans un espace extrêmement réduit, mais avec une forte redondance, dans le plan focal du condenseur. . _ Il est ainsi formé, dans le plan focal du condenseur, une transformation de Fourier approximative du masque d'informations. Par interférence des ondes diffra-fctées qui sortent 30 des trous disposés régulièrement dans le masque d'informations, il se forme, dans le plan focal, une distribution d'intensité lumineuse dont la structure présente des crêtes accentuées, dite structure intraférentielle (interférences tridimensionnelles), la hauteur des maximums d'intensité étant proportionnelle au 35 carré du nombre total de trous dans le masque d'informations. Il s'agit là d'un effet de cohérence typique. S'agissant d'hologrammes à transformation de Fourier approximative, cette structure intraférentielle donne lieu, lorsque le nombre de bits à mémoriser augmente, à une ré— 40 " duetion de la surface effectivement utilisable de l'hologramme et, 72 11275 2 2132249 en conséquence, à une réduction du rendement de diffraction total qu'il est possible d'atteindre. Avec les matériels d'enregistrement actuels, la limite imposée aux hologrammes usuels à transformation de Fourier, qui sont mis en oeuvre dans des 3 5 mémoires digitales, se situe donc aux environs de 10 bits par masque d'informations. Mais les mémoires de données optiques exigent des capacités de mémorisation nettement plus grandes. La présente invention a donc pour but d'indiquer un procédé pour la mémorisation holographique d'in-10 formations, selon lequel les informations à mémoriser sont disposées en réseau dans un masque d'informations et sont enregistrées au moyen d'un faisceau lumineux issu d'une multiplicité de sources de lumière cohérente et d'un faisceau de référence, et avec lequel il soit possible de confectionner des hologrammes-15 mémoires à grande capacité. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que la totalité des sources lumineuses est subdivisée, par un maque de polarisation disposé sur le trajet des rayons lumineux, en plusieurs - de préférence deux - sous-20 groupes approximativement égaux, la direction de polarisation du rayonnement lumineux issu de l'un des sous-groupes formant un angle avec lu direction de polarisation du rayonnement lumineux issu de l'autre sous-groupe. L'angle délimité par les deux directions de 25 polarisation est compris, soit entre 80° et 100°, soit entre 170o et 190° et, de préférence, il mesure 90° ou 180°. Le masque de polarisation présente deux épaisseurs différentes en coupe transversale, de préférence en gradins. De préférence, le masque de polarisation est en j0 matériau optiquement actif qui présente des•perforâtions distribuées statistiquement en forme de réseau. Dans le champ éloigné des émetteurs d'onde sphérique, produisant un rayonnement cohérent et disposés à égale distance, tels que 'eprosentés par un. réseau de microlencill'es' ' 'J-5 .'claire par une lumière cohérente, on obtient des conditions .Analogues à celles que l'on observe dans le plan de transformation de Fourier d'un masque d'informations, c'est-à-dire qu'on obtient une structure intraférentielle marquée. Si alors on adjoint au réseau de sources lumineuses un masque de polarisa-^0 tion en une substance optiquement active, qui convient pour faire 72 11-275 3 2132249 tourner la dix-ection de polarisation de la lumière transmise, la distribution de la lanière dans le plan éloigné dures eaude . micro- " lentilles ne présente plus la structure intraférentielle marquée, mais elle devient semblable à celle d'un objet diffus. Pour des longueurs d'onde lumineuses prédéterminées et des températures maintenues constantes, l'angle de rotation de la direction de polarisation est proportionnel à l'épaisseur traversée de la substance optiquement active. Dans ces conditions, le masque de polarisation est ainsi fait qu'il subdivise statistiquement la totalité des sources lumineuses associées en deux sous-groupes ayant approximativement la même importance. La subdivision s'effectue de telle sorte que la direction de polarisation en ce qui concerne le rayonnement lumineux provenant des sources de l'un des sous-groupes subisse une rotation d'un angle fixe de 90° ou 180° par rapport à la direction de polarisation relative au rayonnement lumineux provenant des sources de l'autre sous-groupe. La plaque de polarisation présente, en coupe transversale, deux épaisseurs différentes en gradins. Dans le cas le plus simple, la substance adaptée à l'angle voulu pour une longueur d'onde déterminée est percée de trous distribués statistiquement en forme de réseau. Si l'on donne aux ondes objets des deux sous-groupes d'après ce procédé, des directions de polarisation qui sont perpendiculaires l'une à l'autre,.il faut aussi faire tourner la direction de polarisation du faisceau de référence à l'aide d'une plaque de polarisation, lors de la prise de l'hologramme. Dans ces conditions, la rotation de la direction de polarisation du faisceau de référence est telle qu'elle forme un angle de 45° avec chacune des deux directions de polarisation des ondes objets. Si pur contre on donne aux ondes objets des deux sous-groupes des directions dé polarisation opposées, aucune plaque de polarisation et, par suite, aucune rotation du plan de polarisation n'est nécessaire pour le faisceau de référence. En tant que substances solides qui présentent une activité optique et qui conviennent pour la fabrication d'un masque de polarisation selon l'invention, on mentionnera toute une série de cristaux à uxi seul axe optique, tels que le cinabre, la periodate de sodium, le quartz, 1'hyposulfite de potassium et le chlorate de sodium. L'invention est ci-après expliquée de façon 72 11275 2132249 plus détaillée en référence aux figures annexées. La figure 1 représente un dispositif pour la mémorisation holographique avec un masque de polarisation. La figure 2 représente les structures intra-5 férentielles de cinq émetteurs d'onde sphérique avec et sans masque de polarisation. Sur la figure 1, 1 désigne une onde de lumière cohérente, polarisée, plane qui frappe un masque de polarisation 2. Ce masque de polarisation présente des orifices 3 distribués 10 statistiquement en forme de réseau, par lesquels une partie de l'onde lumineuse 1 atteint, sans modification de sa dirooti aa "de po la.-isation, le- réseau de microlentille s La partie de l'onde lumi neuse 1 qui traverse la substance optiquement active du masque de polarisation 2 subit une rotation de sa direction de polarisation, 15 l'angle de rotation, à température constante, étant proportionnel à l'épaisseur traversée de la substance optiquement active. Le réseau de micrcientilios k représente une multiplicité d'émetteurs d'onde sphérique disposés à égale distance. La référence 5 dési- -gne le masque d'informations dont les données doivent être enre— 20 gistrées dans la plaque-mémoire holographique 8. 6 désigne une optique de formation d'image, 7 un diaphragme mobile et 9 le faisceau de référence nécessaire pour la prise de vue holographique. Grâce à la disposition choisie, on parvient à 25 ce que l'ensemble des trous du masque d'informations est divisé en deux sous-groupes approximativement égaux. La direction de polarisation des ondes lumineuses qui parviennent aux trous de l'un des sous-groupes subit une rotation, de 180° dans le cas illustré par la figure 1, par rapport à la direction de polari-30 sation des ondes lumineuses qui parviennent aux trous de l'autre sous-groupe. Si par contre on choisit un angle d-e rotation de 90°, la direction de polarisation du faisceau de référence 9 doit être dirigée de façon à former un angle de 45° avec chacune des deux directions de polarisation des ondes objets. A cette fin, 35 une plaque de polarisation est placée dans le trajet du faisceau de référence 9. Sur la figure 2 est représenté l'effet du masque de polarisation, dans l'exemple de cinq émetteurs d'onde sphérique disposés en chaîne linéaire. On a représenté la distrà— ko bution de l'intensité lumineuse dans le champ éloigné. Soit F une COPY 72 11275 5 21i224V fonction intraférentielle et"fune coordonnée normalisée, parallèle "i la chaîne des sources de rayonnement. La ligne (a) en traits pleins sur lu figure H se rapporte au cas où les cinq sources de rayonnement émettent toutes de la lumière cohérente avec la 5 même direction de polarisation. Les- maxima d'interférence ont 2 alors la hauteur 5"~ = 25. La courbe en trait interrompu (b) représente la structure interférentielle dans le cas où la direction de polarisation du rayonnement des deuxième et troisième sources 10 lumineuses subit une rotation de 90° par rapport à la direction de polarisation du rayonnement provenant de la première, de la quatrième et de la cinquième source lumineuse, l'angle de rotation étant, à température constante, proportionnel à l'épaisseur traversée de la substance optiquement active. Dans le cas de la 15 structure interférentielle tracée en trait mixte (c), la direction de polarisation du rayonnement provenant de la deuxième et de la troisième source lumineuse subit une rotation de 180° par rapport à la direction de polarisation du rayonnement issu de la première, de la quatrième et de la cinquième sources lumineuses. 20 Dans les deux cas avec rotation de la polarisation, les maxima d'interférence n'ont plus la hauteur 25, mais seulement la hau— 2 2 teur 2 +3 =13» Avec un nombre croissant de sources lumineuses et une distribution statistique correspondante des directions de polarisation, le caractère du'chariïp- des _andes objets devient 25 de plus en plus semblable à celui d'un objet diffus. Pour la rotation commandée du plan de polarisation, on peut utiliser, outre les cristaux à deux axes optiques mentionnés, des liquides qui manifestent une activité optique, ainsi que des matériaux qui présentent l'effet Faraday ou l'ef-30 fet Kerr magnéto-optique. eopv 72 11275 6 2132249 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la mémorisation holographique d'informations, les informations à mémoriser étant disposées en forme de réseau dans un masque d'informations et étant enregis- 5 trées sur une plaque-mémoire holographique au moyen d'un faisceau lumineux issu d'une multiplicité de sources lumineuses et d'un faisceau de référence, caractérisé par le fait que la totalité des sources lumineuses est subdivisée, par un masque de polarisation disposé dans le trajet des rayons lumineux, en plusieurs — 10 de préférence deux - sous-groupes approximativement égaux, la direction de polarisation du rayonnement lumineux issu de l'un des sous-groupes formant un angle avec la direction de polarisation du rayonnement lumineux issu de l'autre sous-groupe. 2. Procédé selon la revendication î, caracté- 15 risé par le fait que l'angle formé par les deux directions de polarisation est compris entre 80° et 100° et est de préférence égal à 90°. 3. Procédé selon la revendication. 1, caractérisé par le fait que l'angle formé par les deux directions de 20 polarisation est compris entre 170° et 190° et s lève de préférence à 180°. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3» caractérisé par le fait qu'on utilise un maéque de polarisation qui présente, en coupe transversale, des épaisseurs dif- 25 férentes en gradins. 5* Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'on utilise un masque de polarisation qui est percé de trous de réseau distribués statistiquement en forme de réseau. 30 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, ca ractérisé par le fait qu'on utilise un masque de polarisation qui est en une substance.optiquement active. ..•4