УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ МУЛЬТИПЛЕКСНЫХ ГОЛОГРАММ В СИСТЕМЕ ОПТИКО-ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ПАМЯТИ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Техническое решение относится к голографическим системам записи информации
Уровень техники
Известны устройства записи мультиплексных голограмм, работающие в составе систем голографической регистрации и воспроизведения информации. Эти устройства включают источник когерентного оптического излучения (лазер), светоделитель, разделяющий излучение лазера на две части, одна из которых используется для формирования предметного пучка и содержит по ходу лучей перед регистрирующей средой оптические элементы для расширения пучка излучения и записывающую головку в составе матричного устройства для ввода записываемой информации и фурье-преобразующего объектива, другая часть используется для формирования опорного пучка и содержит оптические элементы для обеспечения необходимой конфигурации опорного пучка в области записи информации на регистрирующей среде, при этом многократная запись (мультиплексирование) голограмм в области сведения пучков на одном участке регистрирующей среды производятся с использованием отклоняющих устройств, установленных в предметном (US №7, 209, 270 В2 of Apr. 24, 2007 [1]) или опорном пучках (Пат. 2007/0121184 США. МКИ G03H
1/26, заявлено 26.11.04; опубл. 31.05.07 [2]) и обеспечивающих изменение относительного углового положения предметного и опорного пучков для записи каждой из единичных голограмм (субголограмм) в составе мультиплексной голограммы. Недостатком этих устройств является необходимость использования в качестве регистрирующих материалов 3-х мерных (толстых) фоточувствительных сред, обеспечивающих необходимую высокую угловую селективность записанных субголограмм по отношению к считывающему пучку и, соответственно, их раздельное восстановление. Такие регистрирующие материалы в настоящее время являются относительно дефицитными и дорогими.
В качестве прототипа принято наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройство записи мультиплексных голограмм (US №6, 958, 967 В2 of Oct. 25, 2005 [3]), в котором опорный пучок направляется перпендикулярно поверхности регистрирующей среды, и при неизменном относительном положении предметного и опорного пучков мультиплексирование производится с применением устройства линейного смещения регистрирующей среды в плоскости, параллельной поверхности среды, на величину, существенно меньшую по сравнению с размерами записываемой голограммы. Этому устройству также присущ отмеченный выше недостаток. Свойством всех рассмотренных выше устройств записи мультиплексных голограмм является возможность на стадии воспроизведения информации только последовательного восстановления изображения с каждой из субголограмм путем изменения углового положения считывающего пучка относительно регистрирующей среды [1, 2], либо путем линейного смещения регистрирующей среды относительно считывающего пучка [3]. Это ограничивает скорости записи и воспроизведения информации.
Сущность полезной модели.
Задачей полезной модели является создание устройства записи мультиплексных голограмм в системе оптико-голографической памяти с устранением недостатков аналогов и прототипа.
Техническим результатом полезной модели является использование при записи регистрирующего материала с тонким фоточувствительным слоем, а также обеспечение на стадии регистрации информации возможности одновременной записи субголограмм, а на стадии воспроизведения информации в устройстве считывания одновременного восстановления изображения со всех субголограмм в составе мультиплексной голограммы.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве записи мультиплексных голограмм, содержащем лазер, светоделитель, разделяющий излучение лазера на две части, одна из которых используется для формирования предметного пучка и содержит по ходу лучей перед регистрирующей средой оптические элементы для расширения пучка излучения и записывающую головку в составе матричного устройства для ввода записываемой информации и фурье-преобразующего объектива, другая часть используется для формирования опорного пучка и содержит оптические элементы для обеспечения необходимой конфигурации опорного пучка в области записи информации на регистрирующей среде при перпендикулярном падении опорного пучка на поверхность регистрирующей среды, введено устройство, обеспечивающее для записи каждой субголограммы относительный поворот записывающей головки и регистрирующей среды, причем ось поворота совпадает с осью опорного пучка.
Описание полезной модели и фигур.
На фиг.1 представлен вариант оптической схемы устройства записи мультиплексных голограмм с использованием одноканальной записывающей
головки, когда мультиплексирование осуществляется путем поворота пластинки с фоточувствительным слоем.
На фиг.2 представлен вариант оптической схемы устройства записи мультиплексных голограмм с использованием многоканальной записывающей головки.
Излучение лазера 1 (фиг.1) после прохождения через окно затвора 2, обеспечивающего необходимое время экспонирования фоточувствительного слоя, светоделителем 3 (амплитудный светоделитель) делится на предметный и опорный пучки. Предметный пучок после отражения плоским зеркалом 4, обеспечивающим нужную конфигурацию оптической схемы, проходит через узел фильтрации и расширения в составе микрообъектива 5 и точечной диафрагмы 6 и поступает в записывающую головку в составе фурье-преобразующего объектива (ФПО) 7 и матричного пространственно-временного модулятора света (ПВМС) 8. При подаче на вход ПВМС массива информации в электронном виде в окне ПВМС образуется соответственно промодулированное поле излучения, частотный спектр которого формируется в плоскости изображения диафрагмы 6 ФПО 7 в непосредственной близости от поверхности фоточувствительного слоя на регистрирующей пластинке 13. Опорный пучок за светоделителем 3 после прохождения микрообъектива 9 и точечной диафрагмы 10 расширяется и фильтруется и затем коллимируется объективом 11. Голографическая запись информации осуществляется путем регистрации поля интерференции фоточувствительной средой на пластинке 13 в области пересечения предметного и опорного пучков на площади, ограниченной диафрагмой 12. Запись субголограмм, составляющих отдельную мультиплексную голограмму, осуществляется путем пошагового поворота фотопластинки с осью поворота, совпадающей с осью опорного пучка, с помощью трехкоординатного столика, на котором закрепляется фотопластинка. Нижняя часть столика 16, являющаяся поворотной, обеспечивает необходимую угловую координату φ субглограммы, две верхние части 14 и
15 обеспечивают смещение фотопластинки в плоскости, совпадающей с ее поверхностью по координатам Х и У, определяя таким образом положение мультиплексной голограммы в общем массиве мультиплексных голограмм на поверхности фотопластины.
В другом варианте устройства записи мультиплексных голограмм (фиг.2) записывающая головка является многоканальной с числом каналов, соответствующим числу субголограмм в мультиплексной голограмме (до 20-ти), при их концентрическом положении относительно оси опорного пучка, а фотопластинка не поворачивается. Здесь излучение лазера 1 после прохождения через окно затвора 2 и отражения плоским зеркалом 4 (на фигурах 1 и 2 элементы оптических схем, имеющие одинаковые порядковые номера, функционально тождественны) расширяется и фильтруется системой в составе микрообъектива 9 и точечной диафрагмы 10 и затем коллимируется объективом 11. В схеме осуществляется пространственное деление общего коллимированного пучка излучения на опорный и предметные пучки по числу каналов записывающей головки. Для простоты изображения на оптической схеме на фиг.2 представлены только два диаметрально противоположных канала многоканальной записывающей головки. Центральная часть коллимированного пучка используется в качестве опорного пучка, падающего на фоточувствительную среду перпендикулярно ее поверхности. Периферийная кольцевая часть коллимированного пучка системой зеркал 16 и 17 распределяется по каналам многоканальной записывающей головки, расположенных симметрично относительно оси опорного пучка. В каждом из каналов излучение фильтруется системой в составе объектива 5 и точечной диафрагмы 6 и после прохождения через окно затвора 18 поступает на ФПО 7 и ПВМС 8. Голографическая запись информации осуществляется путем регистрации поля интерференции на пластинке 13 в области пересечения предметных и опорного пучков на площади, ограниченной диафрагмой 12. Электронное управление работой затворов обеспечивает возможность записи субголограмм как одновременно
при синхронном открывании затвора 2 и затворов 18 во всех каналах записывающей головки, так и последовательную быструю запись субголограмм при поочередном открывании затворов 18. Для записи всего массива мультиплексных голограмм осуществляется перемещение регистрирующей пластинки фотопластинки в плоскости, совпадающей с ее поверхностью, по координатам Х и У с помощью двухкоординатного столика в составе частей 14 и 15.
При считывании информации с мультиплексной голограммы, записанной с помощью устройства записи, выполненного в любом из рассмотренных вариантов, пучки излучения со всех субголограмм, составляющих мультиплексную голограмму, восстанавливаются одновременно при том, что эти пучки являются пространственно разделенными. Считывание информации осуществляется с помощью многоканальной считывающей головки с числом каналов считывания, равным числу записанных субголограмм.
Реализация настоящей полезной модели обеспечивает возможность работы с применением тонких, в пределе 2-мерных, регистрирующих материалов, в частности материалов с галогенидосеребряными фоточувствительными слоями. Такие материалы серийно выпускаются и относительно не дорогие. Использование в устройстве многоканальной головки записи, а при последующем считывании многоканальной считывающей головки при одновременной работе каналов как на стадии записи, так и на стадии считывания, обеспечивает соответственно более высокие скорости записи и считывания информации.
Литература
1. Kevin R. Curtis. Method and apparatus for phase correlation holographic drive. Patent USA №US 7, 209, 270 B2 of Apr. 24, 2007.
2. Пат. 2007/0121184 США. МКИ G03H 1/26. Holographic storage device / Willem Marie Julia Marcel Coene (Нидерланды); KONINKLIJKE PHILIPS ELECTRONICS (Нидерланды). Заявлено 26.11.04; Опубл. 31.05.07.
3. Ken'ichi Kasazumi et al. Holographic optical information recording/reprodusing device. Patent USA №US 6, 958, 967 B2 of Oct. 25, 2005.