Brevet FR2184990A1 — publié le 19731228

La présente invention concerne un dispositif pour la lecture d'informations mémorisées holographiquement, se composant d'une source d'éclairement, d'un support de mémorisation avec des informations mémorisées sous forme de soushologrammes et d'une matrice de détecteurs. Dans le traitement de l'information, le besoin de grandes mémoires ne cesse de croitre. Grace à la forte densité des informations qu'il est possible de loger dans la section transversale d'un faisceau lumineux, les mémoires optiques se révèlent particulièrement intéressantes. Si on soumet de la lumière cohérente à une modulation spatiale, on peut mémoriser holographiquement les informations transportées par cette onde lumineuse. Dans ce cas, il est possible d'affecter à chaque fréquence spatiale, c'està-dire à chaque système de franges d'interférence, une unité d'information binaire, c'est-à-dire un bit. Le "1" binaire correspond à sa présence et le "O" binaire à son absence. A chaque bit correspond un point sur une surface objet, dont le champ interférentiel correspondant est mémorisé uniformément sur toute la surface de l'hologramme. Dans ces conditions les points sont disposés sous forme de trame dans l'espace. Ainsi, lorsqu'unie trame de points est éclairé par un faisceau de lumière cohérente du coté opposé à la surface de l'hologramme, les nombres binaires sont inscrits en parallèle dans l'hologramme. Or, un photo-détecteur propre est nécessaire pour chaque bit des informations qui doivent être lues en parallèle. Si l'on doit limiter la mise en oeuvre de moyens techniques, il est exclu d'extraire en parallèle le contenu entier d'une grande mémoire. Par contre, on peut diviser la surface de mémorisation en petits sous-hologrammes dont la capacité cor respond à une fraction lisible en parallèle de la capacité totale et est ordinairement de l'ordre de grandeur de 103 à 105 bits. A la lecture, il n'est reconstitué qu'un seul sous-hologramme, l'éclairement étant effectué par un faisceau de reproauo tion dont la section correspond à la surface d t un sous-hologramme. Dans ces conditions, le faisceau est dirigé sur toute la surface de mémorisation au moyen d'une unité de déviation. La capacité de-mémorisation est le produit du nombre des sous-hologrammes - il détermine le nombre des directions du faisceau différenciables par l'unité de déviationet de la capacité d'un sous-hologramme. Pour pouvoir occuper une plaque-mémoire holographique avec des sous-hologrammes, le faisce#au d'éclairement doit etre dirigé sur le lieu de la plaque-mémoire où doit entre inscrit un sous-hologramme (voir par exemple le brevet français 72 21 815 du 16 juin 1972. L'orientation du faisceau s'effectue par exemple par déplacement de l'optique à lentilles dans son propre plan. Les fortes densités de mémorisation exigées dans la pratique nécessitent de grands angles solides sous lesquels est vue l'image par l'optique à lentilles.Or, des limites sont imposées à ltouverture relative et au diamètre du cercle d'image de l'optique à lentilles, limites qui réduisent la capacité de mémorisation de la plaque holographique, si bien que la capacité totale qu'il est possible d'atteindre avec un semblable dispositif est limitde à quelque 107 bits. les dimensions géométriques de la matrice de détecteurs sont liées à la capacité totale du support de données d'une mémoire holographique. De même qu'un microscope ou l'oeil, une matrice de détecteurs a un champ de vision limité. La conséquence en est qu'on ne peut atteindre de grandes capacités totales que si l'on donne de grandes dimensions, aussi bien à la surface de mémorisation qu'à la surface de la matrice de détecteurs. C'est ainsi par exemple que pour la lecture d'une mémoire plane de î010 bits ayant la forme géométrique optimale, une matrice carrée de détecteurs dont la diagonale mesure appro ximativement 1 m est nécessaire en cas d'utilisation des longueurs d'onde de la lumière rouge du laser à l'He-Ne et pour respecter des écarts de sécurité techniquement raisonnables entre les points lumineux reconstitués. Mais dans la mesure où l'on dirige le faisceau d'éclairement à l'aide d'éléments optiques classiques tels que lentilles et miroirs, on s'efforce de procéder avec des matrices de détecteurs intégrées aussi petites que possible. En effet, les masques de données de la mémoire holographique coincident, dans leurs dimensions géométriques, avec la matrice de détecteurs et ils doivent être éclairés, lors du processus d'écriture, par un faisceau objet qui est basculé et focalisé sur les différentes positions de sous-hologramme. La présente invention a pour but de créer un dispositif avec lequel la capacité de mémorisation d'une mésd- re holographique de ce genre puisse centre encore augmentée. A partir d'un dispositif pour lalecture d'informations mémorisées holographiquement du type défini ci-dessus, il est proposé, pour atteindre ce but, que la matrice de détecteurs soit composée de plusieurs matrices de détecteurs, de telle sorte qu'une surface partielle du support de mémorisation soit associée à chaque matrice de détecteurs et que des détecteurs correspondants des différentes matrices de détecteurs soient intis connectés par une ligne commune. De préférence, les différentes matrices de détecteurs présentent une forme polyédrique. Il est particulièrement favorable que les matrices de détecteurs polyédriques soient agencées en une matrice de détecteurs polyédrique. Dans un exemple de réalisation préféré, les matrices de détecteurs sont constituées par des pentagones et la matrice de détecteurs est constituée par un demi-dodécaèdre. De préférence, avec une semblable matrice de détecteurs, on utilise un support de mémorisation courbe. A titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention est décrite ci-après de façon plus détaillée et représentée au dessin annexé. La figure 1 est une coupe d'une mémoire holographique à surface de mémorisation courbe. la figure 2 illustre un exemple de réalisation d'une matrice de détecteurs individuelle. La figure 3 illustre un exemple de réalisation d'une matrice de détecteurs composée. La figure 4 représente schématiquement un dispositif pour la lecture d'informations mémorisées holographiquement, avec une surface de mémorisation courbe. Au dessin, 1 désigne le support de mémorisation courbe qui constitue un segment de sphère avec les coordonnées polaires R et 0. I1 porte des sous-hologrammes circulaires 2, 3, 4 de rayon a. La lecture s'effectue avec une matrice de détecteurs 5, plane et carrée, de diagonale Me le lieu et les dimensions de la matrice de détecteurs 5 sont définis par les coordonnées polaires r et t. Â partir du sous-hologramme central 3, la diagonale de la matrice de détecteurs 5 est vue sous l'angle 2 00. Soit N la capacité de mémorisation totale et soit 20 m . m = m le nombre des bits par sous-hologramme ou le nombre des détecteurs 6, 7, 8 sur la matrice de détecteurs. La surface de mémorisation effective, c'est-à- dire la surface du segment de sphère est Heff = 2 # R2 (1 - cos #) (1) et on obtient, pour la surface de mémorisation nette, c'est-àdire la somme des surfaces de tous les sous-hologrammes : H = #2 Heff avec 0 # # 2 # 1 (2) On désignera par b0 le diamètre du petit disque de diffraction au centre de la matrice de détecteurs lors de la reconstitution du modèle de bits à partir du soushologramme central 3 et on choisira le module de trame q des détecteurs de façon que la relation suivante soit satisfaite lors de la reconstitution à partir d'un sous-hologramme latéral 2, 4, il apparat des petits disques de diffraction déformés dans le plan des détecteurs.Pour les positions extrêmes indiquées sur la figure, ils ont les d ètres maximum b et b'. Soit rsto l'angle solide-nécessaire pour un bit, o vu à partir du sous-hologramme central 3. Pour des petits angles on ,ona alors : l'angle solide d'image GO étant donné par la relation 1 est ici la longueur d'onde de la lumière du laser. Afin que les petits disques de diffraction ne se recouvrent pas dans le plan des détecteurs, il faut que les conditions suivantes soient satisfaites les dimensions et la position de la matrice de détecteurs 5 sont liées pour ces relations à la surface de mémorisation 1 et, par suite, à la capacité de mémorisation N. Dans la pratique, tg2#0 est très petit , c'est-a-dire de l'ordre grandeur de 4 10-4. On a ainsi le rayon a du sous-hologramme et la densité de mémorisation effective est La densité de mémorisation n dans le soushologramme est Pour la capacité de mémorisation totale N, on a donc Dans ces formules, il convient d'introduire o~ - 1/0,61 fs1,64. Si l'on utilise la longueur d'onde de la lumière rouge du laser à l'He-Ne x = 6,33 . l0#5cm et les facteurs de remplissage P = 2 et r 2 = 1/2, le rapport des rayons r/R ne varie que légèrement entre r = 400 et sc = 1200, pour neff = 104 bits/mm2. On peut en conclure qu'il existe, pour la disposition dans l'espace de la matrice de détecteurs 5, une marge relativement grande, dans les limites de laquelle le rendement de la mémoire ne varie pas notablement. Dans le cas d'une mémoire holographique rapide qui est lue au moyen d'une matrice de détecteurs plane, la forte densité de mémorisation optique ne peut en principe pas etre réalisée sur des surfaces de mémorisation de n'importe quelle grandeur, même au cas où l'on dispose d'une matière d'enregistrement ayant un pouvoir de résolution idéal. En effet, les petits disques de diffraction captés sur la matrice de détecteurs, qui représentent les bits individuels, ont des grandeurs différentes. Le petit disque de diffraction au milieu de la matrice de détecteurs a un diamètse b et le plus grand diamètre d'un petit disque de diffraction déformé aux angles de la matrice de détecteurs carrée, de diagonale M, est égal à bo. Pour des blocs d'information intéressants dans la pratique, de l'ordre de grandeur de 104 bits par sous-hologramme, il résulte la relation suivante résultant de la géométrie et de la théorie de la diffraction Du fait de la nécessité que les petits disques de diffraction ne se recouvrent pas dans le plan de lecture et du fait du quadrillage prédéterminé de la matrice de détecteurs, c 'est-à-dire de la fixation du nombre p , l'angle maximal admissible 60 et, par suite, la limite supérieure de la densité de mémorisation sont fixés.Pour p = 2, ou a 8 = 380. En cas d'utilisation de la longueur d'onde de la lumière rouge du laser à l'He-Ne et d'un facteur de remplissage t = 1/2, on obtient la densité de mémorisation limite neff çS 8 . 104 bits/mm (12) La lecture fiable du bloc d'information à partir du sous-hologramme central 3 aboutit déjà à elle seule à cette densité de mémorisation limite. il apparat une réduction supplémentaire de la densité de mémorisation admissible Si l'on veut que tous les blocs d'information du support de données d'une mémoire holographique soient lus de manière fiable Une densité de mémorisation effective d'environ 104 bits/mm2 apparat t convenable dans la pratique. Pour une capacité de bloc de 2 . 104 bits et en cas d'utilisation de la longueur d'onde de la lumière du laser à l'He-Ne, cette densité de mémorisation correspond à un diamètre de sous-hologramme de t mm environ. Dans ces conditions, la matrice de détecteurs 5 peut être disposée à volonté, en avant, au niveau ou en arrière du centre de courbure de la surface de mémorisation 1. Par ailleurs, on obtient un rapport particulièrement favorable entre surface de mémorisation enregistrée et non enregistrée lorsque les sous-hologrammes circulaires 2, 3, 4 sont disposés en un agencement hexagonal très dense sur la surface de mémorisation courbe 1. Avec le dispositif proposé, il est donc possible d'agrandir le champ de vision d'une matrice de détecteurs donnée, de façon qu'elle puisse lire une capacité totale augmentée d'un facteur qui peut atteindre 10. le plus favorable est que la surface courbe de mémorisation présente la forme d'un segment de sphère, forme qui peut etre également approchée par celle d'un polyèdre. Des matrices de détecteurs de dimensions prédé- terminées pour des mémoires de données holographiques ne peuvent pas lire des surfaces de mémorisation de n'importe quelle grandeur, car chaque matrice de détecteurs ne présente qu'un champ de vision limité. Or, il a été découvert qu'on peut augmenter la capacité de mémorisation, qui peut être obtenue en accès aléatoire rapide, si l'on utilise plusieurs matrices de détecteurs. Dans ces conditions, chaque matrice de détecteurs sera affectée à une zone partielle, située dans son champ de vision, d'une plus grande surface de mémorisation. La figure 2 illustre un exemple de réalisation d'une matrice de détecteurs individuelles ll qui présente la forme d'un pentagone régulier. Cette forme offre l'avantage particulier que les matrices de détecteurs individuelles peuvent être réunies de manière particulièrement favorable en des systèmes polyédriques, comme on l'a représenté par exemple sur la figure 3, laquelle montre un demi-dodécaèdre qui est composé de plusieurs matrices de détecteurs pentagonales 11. Cette disposition dodécaèdrique est particulièrement favorable lorsque le dispositif détecteur est utilisé pour la lecture d'une surface courbe de mémorisation, comme cela est représenté sur la figure 4. Sur cette figure, 12 désigne la surface courbe de mémorisation et 13 le système demi-dodécaè dorique. le champ de vision de l'ensemble de la matrice de détecteurs est augmenté par le fait que les champs de vision appartenant aux différentes matrices de détecteurs s'additionnent. Pour la transmission électronique des données, les détecteurs correspondants des différentes matrices de détecteurs sont interconnectés. Dans l'exemple de réalisation choisi, le champ de vision est supérieur à 1800. Un semblable demi-dodécaèdre, qui est composé de six matrices de détecteurs pentagonales ayant chacune un périmètre de 10 cm, peut lire 4 ç 109 bits environ avec une longueur d'onde de laser X = 3,66 . lO 5 cl. dans ces conditions, le centre du demi-dodécaèdre peut être placé en avant, au niveau ou en arrière du centre de courbure de la surface courbe de mémorisation. - REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la lecture d'informations mémorisées holographiquement, se composant d'une source d'éclairement, d'un support de mémorisation avec des informations mémorisées sous forme de sous-hologrammes, et d'une matrice de détecteurs, caractérisé en ce que la matrice de détecteurs est composée de plusieurs matrices de détecteurs, de telle sorte qu une surface partielle du support de mémorisation soit associée à chaque matrice de détecteurs et que des détecteurs correspondants des différentes matrices de détecteurs soient interconnectés par une ligne commune. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matrices de détecteurs individuelles présentent une forme polyédrique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les matrices de détecteurs polyédriques sont disposées en une matrice de détecteurs polyédrique. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les matrices de détecteurs sont constituées par des pentagones et la matrice de détecteurs est constituée par un demi-dodécaèdre. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support de mémorisation est courbe. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support de mémorisation courbe est une partie d'une surface sphérique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la surface sphérique est remplacée de manière approchée par un polyèdre. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les sous-hologrammes circulaires sont disposés en forme d'hexagone sur le support de mémorisation courbe.