Brevet FR2589256A1 — publié le 19870430

Commutateur ou mémoire optique pour des informations. L'invention se rapporte à un commutateur ou une mémoire optique pour mémoriser des informations constitué d'un monocristal de prussiate de nitrosyle, d'une source lumineuse de production de rayonnement pour le pompage et la lecture des emplacements à irra- dier ou irradiés du monocristal, d'un dispositif d'orien- tation du rayonnement en vue d'irradier séparément les emplacements du monocristal, ainsi que d'un photodétec- teur pour compter les photons issus des emplacements du monocristal. Ce que l'on appelle "l'ordinateur optique" fait actuellement l'objet de recherches et de développements. Mais on n'est pas parvenu jusqu'ici à développer un ma- tériau convenant comme milieu de mémorisation qui aurait permis la percée de l'ordinateur optique. Par Physical Review Letters, Vol. 53, n 18, 29 Octobre 1984, il est connu que des monocristaux de Na2/Fe(CN).2H20 passent en un état métastable de longue durée de vie à des températures inférieures à 160 K, par exposition à une longueur d'onde de 400 à 540 nm. A des températures supérieures à 160 K et par irradia- tion avec de la lumière rouge, l'état métastable est détruit à nouveau. L'invention vise un commutateur ou mémoire optique pour des informations, qui comprend un mono- cristal pouvant être mis en oeuvre à cet effet à une température plus élevée que 160 K et qui, pour le moins, peut être utilisé dans des domaines partiels de la technique. Suivant l'invention, le commutateur ou mémoire optique, qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est caractérisé par le fait que: - le monocristal est un monocristal de Ba/Fe(CN) 5N0/nH20; - la source lumineuse produit un rayonnement ayant une longueur d'onde 1 de 430 à 510 nm pour le pompage; - la source lumineuse produit un rayonnement ayant une longueur d'onde 2 de 600 à 660 nm pour la lecture; et - il est prévu un dispositif de refroidisse- ment du monocristal à une température de l'ordre de 200 K. Il s'est avéré, d'une manière surprenante, que pour un monocristal de Ba/Fe(CN)5N0/nH20 une refroidis- sement jusqu'à 200 K suffit pour pouvoir le faire pas- ser à l'état métastable séparément suivant les empla- cements. Le passage ou le "pompage" du monocristal à l'état métastable s'effectue sélectivement pour le rayonnement ayant la longueur d'onde indiquée précé- demment. Le retour à l'état initial -état 0- ou la lecture s'effectue sélectivement par de la lumière rouge ayant la longueur d'onde mentionnée. Le passage entre les deux états (état 0 et état 1) est réversible et peut être répété souvent à volonté, la vitesse des processus étant selon toute probabilité de l'ordre de 10- 12 seconde (oscillations du noyau). L'emplacement irradié du monocristal, qui est passé à l'état 1, présente une transmission plus faible pour le rayonnement utilisé qu'à l'état initial, c'est- à-dire à l'état 0. Ceci donne la possibilité, au moyen du nombre des photons transmis ou également rétrodiffu- sés, de reconnaître séparément l'état des emplacements. Le dispositif suivant l'invention peut être mis en oeuvre au choix en tant que commutateur rapide ou en tant que mémoire d'informations ayant une durée de mémorisation choisie au hasard suivant que l'infor- mation mémorisée est lue par un ordinateur immédiatement après la mémorisation ou seulement après une durée assez longue. Les processus de passage à l'état métastable et de retour à l'état initial sont indépendants de la dimension du monocristal. Mais, pour le cas o le photo- détecteur est monté en aval du monocristal, le monocris- tal a avantageusement la forme d'un disque mince, l'é- paisseur de ce disque étant de 0,05 à 0,2 mm environ. Quand on utilise un monocristal de ce type, il est possible de mesurer l'état dumonocristal à l'emplacement au moyen de la transmission du rayonnement, c'est-à-dire le nombre des photons quittant l'emplace- ment du monocristal, au moyen du photodétecteur monté en aval du monocristal. Un mode de réalisation avantageux du commuta- teur ou de la mémoire pour mémoriser des informations selon l'invention, consiste en ce que la source lumi- neuse est constituée de deux lasers qui ont une puis- sance de quelques mW. L'un des lasers qui émet un rayon- nement ayant la longueur d'onde)1 sert alors pour le pompage des emplacements individuels du monocristal, tandis que l'autre qui émet le rayonnement ayant la longueur d'onde X2 est mis en oeuvre pour la lecture des emplacements individuels du monocristal. Il est en outre avantageux que les lasers soient des lasers à impulsion. Le passage à l'état métastable 1 s'effec- tue alors au moyen d'une impulsion, pendant laquelle le photodétecteur peut être mis hors circuit. L'effa- cement s'effectue également d'une manière correspon- dante au moyen d'une impulsion. Un mode de réalisation du dispositif est re- présenté schématiquement au dessin et est explicité dans ce qui suit d'une manière plus précise: Le commutateur ou la mémoire pour mémoriser des informations est constitué d'un monocristal 1 en Ba/Fe(CN)5N0/nH20 sur lequel sont dirigés, en passant par les miroirs de laser 2 et 3, les faisceaux d'un laser I et d'un laser II ayant une puissance de quel- ques nW chacun. Au moyen d'une commande par ordinateur, qui n'est pas représentée au dessin, on déplace les miroirs de lasers 2 et 3 de manière que les faisceaux atteignent la surface du monocristal suivant un program- me prescrit. Le rayonnement pulsé du laser I a la lon- gueur d'onde 1. A chaque emplacement du monocristal 1 qui subit l'incidence d'une impulsion, se produit l'état métastable 1. Le photodétecteur ou les diodes corres- pondantes à l'emplacement d'incidence du monocristal sont avantageusement mis hors circuit pendant l'impul- sion. Suivant l'intensité des impulsions laser, on mémorise des informations dans le monocristal. Pour lire les informations ou pour commuter, on dirige des impulsions du laser II ayant la longueur d'onde 2' en passant par le miroir de laser 3 qui peut être déplacé également d'une manière commandée par or- dinateur, sur les emplacements du monocristal. En fonc- tion de l'état des emplacements, on dirige, par le sys- tème de lentilles 4, des faisceaux de photons sur des diodes correspondantes du photodétecteur 5. Les états m6tastables 1 sont transformés en même temps en les états O. Les signaux obtenus par le photodétecteur 5 sont envoyés à un dispositif qui n'est pas représenté au dessin et qui est destiné au traitement des signaux (traitement des données, représentation des informations sous forme d'image et autres traitements semblables). REVENDICATIONS 1. Commutateur ou mémoire optique, constitué d'un monocristal, d'une source lumineuse de production de rayonnement pour le pompage et la lecture des empla- cements à irradier ou irradiés du monocristal, d'un dis- positif d'orientation du rayonnement en vue de l'irra- diation des emplacements individuels du monocristal, d'un photodétecteur pour compter les photons issus des emplacements du monocristal, caractérisé en ce que: - le monocristal est un monocristal de Ba/Fe(CN) 5N0/nH20 (1); - la source lumineuse produit un rayonnement ayant une longueur d'onde de 430 à 510 nm pour le pompage; - la source lumineuse produit un rayonnement ayant une longueur d'onde 2 de 600 à 660 nm pour la lecture; et - il est prévu un dispositif de refroidisse- ment du monocristal à une température de l'ordre de 200 K. 2. Commutateur suivant la revendication 1, caractérié en ce que l'épaisseur du monocristal (1) est comprise entre 0,05 et 0,25 mm. 3. Commutateur suivant l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que la source lumineu- se est constituée de deux lasers (laser I et laser II) et il est prévu, comme dispositif d'orientation du rayonnement des miroirs de laser (2 et 3). 4. Commutateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les lasers (laser I et laser II) sont des lasers à impulsions.