Устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов

ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскнк Соцналнстнчесннк Реснублнк(22) Заявлено 29,1275 (21)2 3058 э 5 у 18-24 (51) М. КЛ,с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 11 С 11/166 06 Р 7/00 Государственный комитет СССР ао делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30.1080(7) Заявитель Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ И СЖАТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к запоминающим устройствам и может быть использовано для запоминания, за держки и сжатия электрических сиг налов. 5Известны устройства для запоминания и сжатия электических сигналов. Одно из них основано на эффекте ядерного и электронного спииового эха в жидких и твердых веществах (1 10Однако для работы этого устройст ва необходимы мощные поляризующие магнитные поля (до 10 000 Э) и слож ная криогенная техника.Наиболее близким к предлагаемому 15 является устройство для запоминания и сжатия электрических сигналов, содержащее рабочую ячейку, приемную катушку; источник переменного магнитно го поля резонансной частоты, подклю 2 О ченный к формирователю и генератору, усилитель, выход которого соединен с входом индикатооа (21Однако это устройство не нашло широкого применения,так как необходи мость использования сильного магнитного поля для поляризации рабочего вещества,находящегося в рабочей ячейке,не позволяет создать компактное и экономическое устройство для запоминания иЗр обработки информации, Кроме того, в этом устройстве слабый задержанный сигнал спинового эха наводится в приемной катушке, охватывающей рабочую ячейку, а это требует сложной радиотехнической развязки, необходимой для исключения влияния мощных сигнальных импульсов на приемный канал устрой - ства.Цель изобретения - упрощение устрой ства и расширение области его применения.Для этого в устройство введны фото детектор, соединенный с усилителем, источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации и прозрачная камера, заполненная парами ще лочного металла, например цезия, или газом, например гелием, размещенная между фотодетектором и источниками оптического резонансного излучения накачки и регистрации и помещенная в поле источника переменного магнит ного поля резонансной частоты.На фиг. 1 приведена структурная оптико-электрическая схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма уровней энергии основного состояния атомов АФР ; на фиг. 3 упрощенный вариант устройства.Устройство для запоминания и сжа.тия электрических сигналов содержит спектральную лампу 1 накачки, линзы 2, поляроиды 3, четвертьволновыепластинки 4, лампу 5 для регистрации задержанного сигнала спинового эха, высокочастотные генераторы 6 для возбуждения ламп 1 и 5. Перечисленные узлы устройства образуют источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации. Кроме того, устройство содержит источник переменного магнитного поля резонансной частоты, например радиочастотную ка тушку 7, фотодетектор 8, кольца 9 для создания постоянного магнитного поля, источник 10;цля питания колец 15 9, Формирователь 11, генератор 12, усилитель 13, индикатор 14, прозрачную камеру 15, заполненную парами щелочного металла, например цезия, или газом, например гелием, линзу 16. 20 Камера 15 размещена между Фотодетекто ром 8 с линзой 16 и источниками оптического резонансного излучения накачки и регистрации, образуемыми узлами (1-6), и помещена в поле катушки 7, соединенной с формирователем 11 и генератором 12. Выход Фотодетеютора 8 соединен с входом усилителя 13.Устройство. работает следующим об разом.В лампе 1 накачки, содержащей тот же гаэ,или пар, что и камера 15,с помощью генератора 6 возбуждается высокочастотный беээлектродный Разряд 35 для создания резонансного излучения.Это излучение, пройдя через поляроид 3 и четвертьволновую пластинку 4, становится циркулярно поляризованным и попадает в камеру 15, В результате резонансного поглощения и последующего излучения света в камере 15 происходит оптическая ориентация магнитныхмоментов атомов. При поступлении регистрируемого радиоимпульса на вход устройства Формирователь 11 преобра зует этот импульс в сигнальный радио- импульс, параметры которого удовлетворяют условию14 ж , и)Ндлительность сигнального радиоимпульсаусредняя полуамплитуда сигнального радиоимпульса;- гидромагнитное отношение дляатомов в камере 151екатушку 7,суммарный магнитный моментоптически ориентированных атомов отклоняется от оси в плоскость х.После окончания этого импульса магнитный момент, прецессируя с частотой цо:Н в плоскости ху, будетзатухать по амплитуде как вследствие релаксации, так и иэ-эа неоднородности постоянного магнитногополя Нб. Интенсивность резонансногоизлучения лампы 5, прошедшего черезкамеру 15, будет модулирована по амплитуде пропорциональнох-составлякноейсуммарного магнитного момента с частотой и 1. Это изменение излучения регистрируется с помощью фотодетектора8.Если через время ЩЙ после началасигнального радиоимпУльса,где ЮЗяртребуемое время задержки, генератор12 вырабатывает считывающий импульс,для которого выполняется соотношениеИй:К; ч+нто в момент времени +=Т фотодетектор 8 зарегистрирует сигнал спинового эха, который затем усиливается усилителем 13 и подается на индикатор 14например широкополосный осциллограф.Изменяя Т, можно просто и вшироких пределах регулировать времязадержки,Выше было дано описание устройствадля работы в радиочастотном диапазонеНапример, для атомов щелочного металла С гидромагнитное отношение равяано:=350 кГц/Э, поэтому в магнитномполе Н :1 Э .йесущая"частота радноимпульсов равная=350 кГц, для атомовКбэ - соответственно Д=700 кГц/Э,а М:700 кГц в поле Н 13.Однако предлагаемое устройство может работать и в СВЧ-диапазоне. Дляэтого используется сверхтонкое расщепление основного состояния атомоврабочего вещества камеры 15. В качестве примера на фиг. 2 приведена диаграмма уровней энергии Е основногосостояния ЙЬ, где,буквой Г обозначен полный момент количества движения атома, буквой М обозначена про"екция этого момента на направлениевнешнего магнитного поля На стрелками обозначены возможные частотызаполнения радиоимпульса. Частота колбаний в слабом магнитном поле удовлетворяет условию"Ьф"огде М частота сверхтонкого расщепления (для йб Р а6834,.7 МГцф дляС Р гааста -в 9192,6 МГц)- коэффициент, зависящий отвыбранной пары энергетичес.ких уровней основного состояния.Отличие устройства, работающего вСВЧ диапазоне, заключается в использовании вместо радиочастотной катув 602095ки 7 СВЧ-антенны или объемного резонатора, а также в использовании фотодетектора, усилителя и андикатора, пригодных для регистрации и усиления СВЧфсигналовУпрощенный вариант устройства, представленный на фиг. 3, позволяет уменьшить габариты, вес и энергопотребление предлагаемого устройства. Отличие от схемы, приведенной на фиг. 1, состоит в том, что вместо двух лучей (накачки и регистрации) используется один луч, а магнитное поле ориентировано под 45 ф к оптической оси устройства. Работает такое устройство аналогично первому вследствие того, что световой луч, направленный по оси Ъ, как известно, можно разложить на две компоненты, одна из которых совпадает с направлением магнитного поля Н а другая перпендикуляр-. на к нему, причем составляющая све - тового излучения, направле ная вдоль поля Н, выполняет роль луча накачки, а перпендикулярная составляющая играет роль регистрирующего луча.Таким образом, предлагаемое устройство может работать в различных диапазонах частот, не требует сильных магнитных полей для поляризации ве щества, а регистрация задержанного импульса по изменению интенсивности света, проходящего через камеру, поэ воляет упростить задачу развязки ввода информации. Предлагаемое устройство позволяет получить большие времена задержки в радиочастотном и СВЧдиапазонах. Например, для паров щелочных металлов время задержки можетсоставлять десятки мс. Формула изобретенияУстройство для запоминания исжатияэлектрических сигналов, содержащееф источник переменного магнитного полярезонансной частоты, подключенный кформирователю и генератору, усилитель,выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю ш е е с я15 тем, чтО, с целью упрОщния устройства и расширения области его применения, оно содержит фотодетектор, со-единенный с усилителем, источники оптического резонансного излучения накачки и регистрации и прозрачную ка4 ф меру, заполненную парами щелочногометалла, например цезия, или газом,например гелием, размещенную междуфотодетектором и источниками оптического резонансного излучения накачки.25 и регистрации и помещенную в полеисточника переменного магнитного поля. резонансной частоты.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1." Зарубежная радиоэлектроника,1970, М 11, с . 118.2. Патент США У 2887 б 73, кл.340 -173,1955.602995 ставитель Ь. Рудаков.хред Н.Барадулина Ко орМ. Вигула едактор Т. Колодцев Заказ 7852/ Н АЗОЗ илиал ППП ффПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ти И Гос ударс тве делам изобре Москва, Ж 35аж 662 Подписноного комитета СССРений и открытийРаушскэя наб., д. 4/5