Brevet FR2116505A1 — publié le 19720713

L'invention concerne un appareil effectuant la fonction d'un réseau de valves de lumière. L'appareil conforme à l'invention est du type utilisé dans un dispositif de composition de pages à l'intérieur d'une mémoire optique. 5 Un système de mémoire de calculateur a déjà été proposé, qui comporte un réseau de pages de valves de lumière sensible à l'électricité, une source lumineuse de laser, un déflecteur lumineux et des systèmes optiques holographiques créent, sur un support d'enregistrement, un hologramme du réseau de valves de lumière à commande électrique, en l'une quelconque 10 de nombreuses petites régions d'une partie sélectionnée du support d'enregistrement. L'hologramme peut ensuite être éclairé pour recréer et projeter l'image du réseau de valves de lumière sur un réseau de photodétecteurs, pour transformer l'information sous forme électrique à l'aide d'un calculateur. Le réseau de pages mentionné ci-dessus des valves de lumière et 15 des photodétecteurs constitue une partie d'un dispositif d'entrée électrique d'une page à la fois utilisé pour engendrer de nombreuses pages d'information enregistrées optiquement sur des parties correspondantes du support d'enregistrement. Cependant, la construction du réseau de valves de lumière et les dispositifs de commande (utilisés à l'intérieur de la structure comme les 20 valves de lumière) présentent des problèmes mécaniques et électriques difficiles à surmonter. Par conséquent, l'invention propose un dispositif nouveau et perfectionné effectuant la fonction d'un réseau de valves de lumière séparées mais qui ne nécessite pas par exemple un grand nombre de composants de dimen-25 sions et de tolérances de caractéristiques électriques critiques. L'invention peut être mise en pratique dans un dispositif de composition de pages qui transforme plusieurs signaux d'information binaire électriques en série, provenant d'une source de signaux dans un échantillon de lumière. Chaque signal à l'intérieur de la série de signaux commande un 30 oscillateur dont la sortie est appliquée à un transducteur. Le transducteur est couplé à son tour à l'extrémité d'une colonne acoustique et optique. Lorsque l'oscillateur est excité par chaque signal d'une valeur particulière (par exemple les signaux représentant les "0" binaires), il est excité et fait engendrer par le transducteur un signal bref acoustique qui représente 35 l'information binaire de la valeur particulière, et qui se propage depuis le transducteur le long de la colonne. De cette façon, chaque bit d'information binaire représenté dans la série de signaux d'information est également 71 lt33?0 2 2116505 représenté sous la forme d'une cellule d'information. Lorsque la colonne est remplie par des cellules d'information acoustique appliquées en série, un circuit de synchronisation est actionné pour diriger la lumière depuis une source à travers la colonne, cette lumière faisant un angle avec les 5 fronts d'ondœ acoustiques, de manière que lorsque cette lumière rencontre les parties de la colonne contenant des signaux acoustiques brefs, elle soit diffractée. La lumière ainsi diffractée peut être diffusée. Au contraire, la lumière restante, qui ne rencontre pas de signaux acoustiques brefs à l'intérieur de la colonne peut passer directement à travers cette 10 colonne, puis vers un dispositif d'utilisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : - la figure 1 est un schéma d'un dispositif de composition de 15 pages pour transformer des signaux d'information binaire électriques en un échantillon de lumière de sortie; - la figure 2 est une vue latérale d'une partie du dispositif de composition de pages de la figure 1; - la figure 3 est un graphique da signaux électriques permettant 20 de décrire le fonctionnement du dispositif de composition de pages des figures 1 et 2; et - la figure 4 est un schéma d'un système de mémoire holographique utilisant le dispositif de composition de pages des figures 1 et 2. Les figures 1 et 2 représentent un dispositif de composition de 25 pages 30 comportant plusieurs colonnes 40 en matériau photoélastique, acoustique et optique. Ce matériau est transparent à la lumière incidente utilisée, et constitue un support efficace pour la transmission d'ondes de contrainte acoustiques. Chaque colonne 40 comporte à thie extrémité un transducteur électromécanique 42, et à l'extrémité opposée, une borne acoustique 44. Les colonnes 40 30 en matériau photoélastique peuvent Être constituées par exemple par de l'eau, du verre, du quartz, ou du molybdate de plomb. Les transducteurs électromécaniques peuvent être par exemple ea,ntobate de lithium ou en sulfure de cadmium. Chaque oscillateur électrique haute fréquence 46 a une sortie 35 électrique reliée à une sortie respective de transducteur 42, sur une colonne acoustique et optique 40. Chaque oscillateur 46 est commandé à partir d'une source 48 de séries de signaux d'information. Chacun des signaux d'information 71 'i33?Q 3 2116505 en série, dans chaque série, sont des signaux binaires. Chaque signal d'information binaire en série appliqué par la source 48 pour commander 1'un des oscillateurs 46 peut être tel que représenté sur la figure 3a, où chaque bit d'information s'exprime sous la forme d'une série de cellules 5 d'information se produisant en série dans le temps. Chacune de ces cellules peut contenir un "1" ou un "0" binaire. Le signal de commande de la figure 3ji a pour résultat que l'oscillateur respectif 46 laisse passer des signaux brefs d'énergie haute fréquence, comme représenté sur la figure 3b, en direction du transducteur respectif 42, lorsque le signal de commande a 10 un niveau représenté arbitrairement sur la figure 3a_, comme un "0" binaire. Les signaux brefs électriques haute fréquence appliqués en série à un transducteur respectif 42 font propager des impulsions d'énergie acoustique depuis le transducteur 42 (vers le bas) à travers la colonne respective 40 en matériau acoustique et optique, vers la borne 44. 15 Dans l'exemple représenté, il existe cinq positions espacées dans le temps, représentant cinq bits d'information binaire, qui peuvent être présents sous la forme de conditions acoustiques, à tout instant donné dans chaque colonne acoustique 40. Lorsque les six colonnes acoustiques sont remplies par .cinq cellules d'information acoustiques, comportant chacune 20 une impulsion ou une absence, "ïes trente bits d'information présents peuvent être lus en éclairant les colonnes. Une unité de synchronisation 50 agit sur la ligne 49 pour commander la synchronisation des cellules d'information "1" et "0" des signaux de commande appliqués par la source 48. L'unité de synchronisation 50 comporte également une sortie 51 qui délivre une impulsion 25 comme représenté sur la figure 3_ç, à la fin de chaque cycle 47, lorsque les colonnes sont chargées par cinq cellules d'information acoustique. Un côté des colonnes 40 en matériau électro-optique comporte une lentille 28 (figure 2), l'autre côté comportant un masque optique 39 muni d'ouvertures 31 placées le long de chaque colonne, et espacé d'une 30 distance égale à l'espace compris entre les cellules d'information acoustique successives qui se propagent dans les colonnes. Les positions de la lentille 28 et du masque 39 peuvent être inversées, ou peuvent se trouver d'un mSme côté des colonnes 40. Les ouvertures dans le masque 39 définissent un réseau de pages de colonnes et de rangées de bits d'information binaire, représentés 35 par les conditions acoustiques dans les colonnes 40. La page d'information binaire est transférée à un dispositif d'utilisation, par une impulsion lumineuse appliquée au réseau de pages 30, sous la commande de l'unité de synchronisation 50. 71 k3330 4 2116505 Le dispositif de composition de pages étant représenté avec cin q cellules de mémoire dans chacune des six colonnes,il peut par exemple comporter cent cellules dans chacune des cent colonnes, chaque ouverture 31 ayant une dimension de 0,127 mm environ, et étant espacée d'environ 5 0,254 mm de centre à centre. Si le transducteur électromécanique est en niobate de lithium, et fonctionne à une fréquence de 100 MHz, et si le matériau acoustique et optique est di molybdate de plomb dans lequel le son se propage à la vitesse de 3,75 km/s, les colonnes acoustique et optique peuvent avoir une longueur d'environ 25 mm, le son traversant cette distance 10 en 6,6 microsecondes. Un signal acoustique bref prend 0,033 microsecondes pour passer par une ouverture 31 du masque 39, et ceci limite la durée de l'impulsion lumineuse laser utilisée pour la lecture de l'information acoustique à partir du dispositif de composition de pages. Si le temps nécessaire est supérieur, la longueur physique des cellules et la durée des 15 signaux acoustiques brefs peuvent Stre accrues en conséquence. La figure 4 représente un système de mémoire biographique comportant le dispositif de composition de pages des figures 1 et 2. La mémoire représentée comporte un laser 10 et un dispositif de déviation de faisceau 12, constitué d'un dispositif de déviation X dans la direction x, et d'un dispo-20 sitif de déviation Y dans la direction y. Le laser 10 peut Stre un laser classique puisé à l'état solide fonctionnant selon un mode monotransversal pour produire un faisceau polarisé et bien collLmaté. Le faisceau lumineux provenant du laser 10 peut Être dévié selon l'un des trajets 14, 14' et 14", ou selon un trajet intermédiaire. Après avoir été réfléchi par un miroir 15 25 à trajet replié, le faisceau dévié est dirigé à travers une lentille collimatrice 16 d'où émergent les faisceaux déviés angulairement, parallèlement au trajet optique 14 d'un faisceau non dévié. Un faisceau lumineux sortant de la lentille collimatrice 16 est dirigé vers un séparateur de faisceau 17 qui transmet une partie du faisceau 30 lumineux incident le long d'un trajet de référence R,et réfléchit le reste de ce faisceau le long d'un trajet de faisceau objet 0.le trajet de faisceau objet comporte, dans l'ordre, une lentille 20, un miroir plan 22, une lentille 24, un hologramme d'éclairement 27, une lentille 28 et un dispositif de composition de pages 30 avec un masque 39, comme représenté sur las figures 1 35 et 2. Le miroir 22 est nécessaire pour diriger à nouveau le faisceau vers l'hologramme d'éclairement 27,et de là, vers le support d'enregistrement 26. Les lentilles 20 et 24 peuvent avoir les mÈmes distances focales F 71 43330 5 2116505 et être espacées l'une de l'autre d'une distance égale à 2F. Les lentilles 20 et 24 sont des lentilles d'inversion utilisées pour supprimer les inversions d'image dues à la lentille 38. La construction représentée assure que le faisceau lumineux 14' par exemple, est réfléchi par le séparateur de faisceau 5 17 pour suivre un trajet 14' vers le même point 32' du support d'enregistrement 26 que le faisceau 14' transmis directement à travers le séparateur de faisceau 17 vers le support d'enregistrement 26. Il faut se souvenir qu'à tout instant, le faisceau lumineux suit un seul des trois trajets représentés, ou un seul trajet intermédiaire. En outre, ce faisceau étant dévié à la fois 10 dans les directions x et y, il peut suivre un trajet, situé au-dessus du plan du papier sur lequel la figure 1 est représentée, ou au-dessous de ce plan. La partie du faisceau lumineux suivant le trajet faisceau-objet est dirigée vers un hologramme d'éclairement dans un réseau 27 d'hologrammes d'éclairement. Chacun de ces hologrammes fait diverger ou diffuser un 15 faisceau étroit reçu pour éclairer un réseau de pages 30 d'unités de mémoires binaires. La partie de lumière des faisceaux-objets 14", 14 et 14' qui n'est pas diffractée par l'hologramme d'éclairement 27 quitte le système en passant directement le long des trajets 19", 19 et 19', vers, un absorbeur de lumière diffuse (non représenté ). Un lentille de page 28 est insérée 20 près du réseau de pages 30 pour faire converger ou pour concentrer la lumière diffractée et diffusée en une petite région du support d'enregistrement holographique 26. Comme représenté par exemple sur les figures 1 et 2, le faisceau central 14 frappant un hologramme d'éclairement .central 29 du réseau 27 est diffusé selon un volume solide, conique ou pyramidal vers la 25 lentille 28 et le réseau de pages 30 des unités de mémoire, à partir duquel la lumière est concentrée selon un volume solide conique ou .pyramidal, de manière à atteindre une petite régibn 32 sur le support d'enregistrement holographique 26. De manière similaire, lorsque le faisceau lumineux dévié 14" frappe un hologramme du réseau 27, le faisceau est diffusé selon un volume 30 conique ou pyramidal vers la lentille 28 et le réseau de pages 30, à partir duquel la lumière converge vers une petite région 32" du support d'enregistrement holographique 26. De manière similaire, le faisceau lumineux 14' éclaire le réseau de pages 30 et converge vers une petite région 32' du support d'enregistrement 26. La distance comprise entre l'hologramme d'éclai-35 rement 27 et le support d'enregistrement holographique 26 est de préférence égale à quatre fois la distance focale de la lentille 28 placée au centre, pour une image à la fois. 71 '(3330 6 2116505 Le réseau 27 des hologrammes d'éclairement est constitué d'un certain nombre d'hologrammes de phase individuels, éclairés un par un par un faisceau lumineux incident. Lorsque le faisceau lumineux incident n'est pas dévié et suit le trajet 14, l'hologramme 29 est éclairé, et la 5 lumière qui en sort éclaire toute la surface du réseau de pages 30 des unités de mémoire binaire. En fait, l'hologramme d'éclairement 29 est tel, que, lors de l'utilisation, il éclaire uniquement les ouvertures du masque 39, et ne disperse pas la lumière sur des espaces compris entre ces ouvertures. Lorsque le faisceau dirigé vers le réseau d'hologrammes 27 n'est pas dévié, 10 et éclaire un hologramme individuel différent 29", le réseau de pages 30 des unités de mémoire individuelles est éclairé de façon similaire. La lumière traversant des ouvertures du dispositif de composition de pages 30 est condensée sur une petite surface 32 du support d'enregistrement holographique 26. Un hologramme du réseau de pages des valves de lumière est créé dans la 15 région 32 par l'effet combiné du faisceau objet condensé et du faisceau lumineux de référence. Le support d'enregistrement holographique 26 effaçable, peut Être construit à partir d'une couche en bismuth et manganèse d'une épaisseur d'environ 50,8.10 mm, déposée sur un substrat orienté tel que du mica ou 20 du saphir, ou sur un substrat amorphe tel que du verre. L'ensemble est chauffé initialement pour former une pellicule de manganèse bismuth dans un seul cristal, puis est soumis à un champ magnétique intense qui force tous ses atomes magnétiques à s'aligner selon leurs pôles nord dans une direction normale à la surface de la pellicule. La direction de magnétisation pour des surfaces 25 élémentaires de la pellicule peut varier lorsque de l'énergie optique apparaît à partir d'un laser, et engendre de la chaleur.Ceci est appelé enregistrement au point de curie. L'échantillon optique ainsi enregistré dans la condition magnétique de la pellicule sous la forme d'un hologramme de phase, peut être lu par un faisceau de référence dirigé vers la pellicule pour recréer l'image 30 optique dans un plan d'utilisation comportant un réseau de photodiodes (non représenté). Lors du fonctionnement de la mémoire décrite, des signaux d'information binaire électriques provenant d'une source 48 commandent des oscillateurs haute fréquence 46 qui excitent des transducteurs électromécaniques 35 42, de manière à propager les signaux d'informations acoustiques en série à travers les colonnes 40. Lorsque le réseau de pages est rempli d'informations acoustiques, l'unité de synchronisation 50 applique un signal par la ligne 51 au laser 10, pour délivrer une impulsion lumineuse. 71 43330 7 2116505 La petite région particulière sélectionnée pour l'enregistrement de la page d'information est déterminée par la déviatian x et y donnée au faisceau lumineux du laser 10. Si la région, centrale 32 du support d'enregistrement biographique 26 reçoit l'image holographique du réseau de pages, 5 le déflecteur 12 fait suivre au faisceau laser les trajets 14. Le faisceau laser passe directement à travers le séparateur de faisceau 17,sous la forme de faisceau de référence,vers la région 32 du support d'enregistrement 26. La partie du faisceau lumineux réfléchie par le séparateur de faisceau 17 traverse u n polariseur, la lentille 20, le miroir 22, la lentille 24, et 10 vient frapper un hologramme d'éclairement dans le réseau 27. Le faisceau se diffuse selon un volume conique (ou pyramidal) qui éclaire le dispositif de composition de pages 30. La lumière pénétrant dans le réseau de pages 30 des colonnes 40 est diffractée lorsqu'elle rencontre un signal bref acoustique représentant 15 un bit d'information "0" , et le traverse directement, ainsi qu'une ouverture 31, en l'absence de signal bref acoustique représentant un bit d'information 1. L'échantillon des points lumineux constitué par la lumière non diffractée est projeté sur la petite région 32 du support d'enregistrement holographique 26. L'interférence du faisceau objet du réseau de pages 30 et 20 du faisceau de référence produit un hiogramme de pages dans la petite région 32 du support 26. L'hologramme de pages ainsi enregistré reste sur le support d'enregistrement en manga.ièse et bismuth jusqu'à ce qu'il soit effacé intentionnellement . L'hologramme du réseau de pagesqui a été décrit est formé dans 25 la petite région 32 du support d'enregistrement holographique 26 par la lumière provenant de 29 et frappant l'hologramme d'éclairement 27. L'image pourrait avoir été enregistrée en toute autre position du support 26, par commande appropriée de la déviation x et y imprinée au faisceau laser par le déflecteur 12. Par exemple, la lumière engendrée en 29' pourrait faire une 30 image en 32'. Le système est donc tel que la lumière est dirigée vers le réseau de pages 30 selon un certain nombre d'angles différents. La lumière engendrée en un point donné tel que 29 est diffusée pour éclairer tout le dispositif de composition de pages 30, et par conséquent, cette lumière frappe différentes parties de ce réseau selon des angles différents. 35 Normalement, un déflecteur acoustique tel que ceux représentés sur les figures 1 et 2 nécessite que la lumière incidente le frappe selon des angles très proches de l'angle de Bragg, pour un fonctionnement efficace. 71 43330 8 2116505 Cependant, la gamme des angles incidents permettant une diffraction efficace peut être accrue en utilisant un réseau de diffraction acoustique entre le transducteur électromécanique et le support acoustique et optique. Par conséquent, les déflecteurs lumineux acoustiques du dispositif de composition de pages 30 comportent de préférence un tel réseau. Il va de soi que l'invention décrite est susceptibles de nombreuses modification^ ou variantes sans pour autant sortir de son cadre. 71 43330 9 2115305 REVENDICATIONS 1 - Déflecteur lumineux acoustique caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs colonnes acoustiques et optiques, chaque colonne ayant à une extrémité un transducteur électromécarique; en combinaison avec 5 un ou plusieurs oscillateurs haute fréquence, chaque oscillateur ayant une entrée de commande couplée à une source correspondante d'une eu plusieurs séries de signaux d'Informations binaires en série, et une sertie couplée à une sortie correspondante des transducteurs, chaque oscillateur étant sensible aux signaux d'information reçus provenant de la source d'information, 10 pour la commande d'un transducteur correspondant, qui, à son tour, propage- une série de signaux brefs d'ondes de contrainte acoustiques dans i=s colonnes, l'information binaire représentée par le fonctionnement du transducteur se présentant sous la forme d'une série de cellules binaires : un signal bref acoustique représentant une valeur binaire, et aucun signal représentant 15 l'autre valeur binaire, et traversant la colonne; et un circuit de synchronisation fonctionnant en réponse à la production de chaque série d'informations provenant de la source, et le remplissage correspondant de la colonne par des cellules d'information acoustique appliquées en série, pc.ur diriger la lumière provenant d'une source dans la colonne, cette lumière faisant un 20 angle avec les fronts d'ondes acoustique^ de manière à diffracter la lumière rencontrant des parties de signaux brefs acoustiques contenus dans la colonne. 2 - Déflecteur lumineux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un masque près de la colonne, muni d'ouvertures espacées l'une de l'autre dans la direction du trajet des ondes.acoustiques, 25 des ouvertures respectives ayant des centres espacés l'un de l'autre d'une distance pratiquement égale à l'espace compris entre des cellules d'information acoustique successives. 3 - Déflecteur lumineux selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de synchronisation fonctionne pour puiser la source lumi- 30 neuse lorsque des cellules d'information en série à l'intérieur de la colonne correspondant aux ouvertures du masque.