Голографическое запоминающее устройство

(19) (11) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, первый управляемый транспарант, диафрагмирующую маску, первый блок Фоку.сировки луча и реверсивный носитель информации с оптическим блоком считывания, второй выход первого свето- ,целительного элемента оптически связан через первый коллиматор, поворот ную призму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации,.первую фотоприемную матрицу и блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресации луча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой Фотоприемной мат рице, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации, в него введены второй светоделительный элемент, второй блок Формирования луча,второй управляемый транспарант, вто-) рой блок фокусировки луча и вторая фотоприемная матрица, причем вход второго светоделительного элемента оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выход второго светоделительного элемента оптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход оптически связан через последовательно расположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транс" парант и второй блок фокусировки луча со второй фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединены с вторым управляемым транспарантом 3 и вторым светоделительным элементом.. 2. Голографическое запоминающее уотровотво ио п. 1, о т и в ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации) в него введены второй источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, вто-рой коллиматор, вторая диффракцион- (юцр ная решетка, третий блок фокусиРовки луча и третья фотоприемная матрица, причем источник когерентного излучения оптически связан .через последова- .1 тельно расположенные второй блок ад- ф ресации луча, второй коллиматор, (,А) реверсивный носитель информации и третий блок фокусировки луча с третьей Фотоприемной матрицей, выход конторой подключен к блоку управления, фЬ ,выходы которого соединены с вторым блоком адресации луча.701343 вый управляемый транспарант, диафраг. пучка, а также способный переключать60 весь световой пучок только в канал сигнального пучка при ассоциативной обработке информации или в ка 3 ал Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах оперативной обработки больших массивов информации.Известны голографические запоминающие устройства (Зу), содержащие источник излучения, адресную систему регистрирующую среду, формирующую оптику матрицы фотоприемников в точечные источники сферических волн, освещающие всю или значительную площадьрегистрирующей среды, используемые при записи и считывании как полезной информации, так и ассоциативных признаков и признаков опроса 1) .Основным недостатком этих устройств, затрудняющих их реализацию, является необходимость освещения как при записи, так и при считывании боль ших площадей регистрирующей среды.Это приводит к повышенным требованиям к чувствительности реверсивныхрегистрирующих сред, фотоприемникови их характеристикам, резкому сниже"нию быстродействия устройств и плотности записи, а также воэможностиассоциативного поиска только страниц информации.Известно голографическое запоминающее устройство (.2 3 с записью, считыванием и стиранием информации, содержащее источник излучения, адресную систему, Формирующую оптику, управляемый транспарант, Фотоприемную матрицу, реверсивную регистрирующую среду и устройство управления.Недостатком данной системы является возможность только адресной обработки информации.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей устро 6" ства за счет обеспечения работы в ассоциативном режиме выборки информации и обеспечение одновременной работы устройства в режимах записи, считывания и стирания информации.Указанная цель достигается тем, что в голографическое запоминающее устройство, содержащее источник когерентного излучения, оптически связанный через первый блок адресации луча с первым светоделительным элементом, первый выход которого оптически связан через последовательно расположенные первый блок формирования луча, рэндомизирующую маску, пер мирующую маску, первый блок Фокусировки луча и реверсивный носительинФормации с оптическим блоком считывания, второй выход первого светоделительного элемента оптически связанчерез первый коллиматор, поворотнуюпризму и первую диффракционную решетку с реверсивным носителем информации, первую фотоприемную матрицуи блок управления, выходы которого подключены к первому блоку адресациилуча, первому управляемому транспаранту, реверсивному носителю информации и первой фотоприемной матрице,введены второй светоделительный элемент, второй блок Формирования луча,. второй управляемый транспарант, второй блок фокусировки луча и втораяфотоприемная матрица, причем входвторого светоделительного элемента 0 оптически связан с выходом оптического блока считывания, первый выходвторого светоделительного элементаоптически связан с первой фотоприемной матрицей, второй его выход опти чески связан через последовательнорасположенные второй блок формирования луча, второй управляемый транспарант и второй блок фокусировки луча со второй Фотоприемной матрицей, 20 выход которой подключен к блоку управления, выходы которого соединеныс вторым управляемым транспарантоми вторым светоделительным элементом.Кроме того, в устройство введенывторой источник когерентного излучения, второй блок адресации луча, второй коллиматор, вторая дифракцион-ная решетка, третий блок фокусировки,луча и третья фотоприемная матрица,причем источник когерентного излучения оптически связан через последовательно расположенные второй блокадресации луча, второй коллиматор,реверсивный носитель информации итретий блок фокусировки луча с третьей фотоприемной матрицей, выход которой подключен к блоку управления,выходы которого соединены с вторымблоком адресации луча.На чертеже представлена оптичес кая схема предложенного устройства.Устройство содержит источник когерентного излучения 1, блок адресации луча 2, дающий на выходе световые пучки на длинах волн записи 45 ( Яап ), считывания ( Я цт ) и стираният Ястер )обеспечивающие как произвольную заданную адресацию световых гучков при записи, считывании и стирании, так и одновременное высвечивание всего адРесного РастРа световых пучков при ассоциативной обработке .информации (когерентными источниками излучения могут быть, например, лазерыа в качестве адресных систем могут использоваться, например, электрооптическая система, сканлазер);светоделительный элемент 3, осуществляющий разделение адресных пучковна сигнальный канал и канал опорного опорного пучка при считывании, коллиматор 4, поворотную призму 5 и диф 65 фракционную решетку б, первый блокформирования луча 7; рэндомизирующуюмаску 8, осуществляющую равномерноераспределение света по полю голограммы; управляемый транспарант 9, осуществляющий пространственно-временную модуляцию проходящего световогопучка в соответствии с кодом, предназначенным для записи информации, илив соответствии с признаком опросапри ассоциативном поиске информации;диафрагмирующую маску 10, осуществля Оющую фиксацию положения входной страницы информации и определяющую размерголограммы на реверсивном носителеинформации 11; носитель 11, например,на основе Фотоэлектрического кристал ла (например, силиката висмута), накотором хранится информация в видеотдельных страниц-голограмм, например, в парафазном коде (в качественосителя может быть использована лю Обая подходящая среда, допускающая запись, считывание и стирание голограмм)блок фокусировки луча 12 и оптический блок считывания 13; матрицы 14,15 и 16 фотоприемников. Причем матрица 14 осуществляет регистрацию восстановленной страницы полезной информации, матрица 15 - определение адреса страницы - голограммы на регистрирующей среде при ассоциативном поиске страницы информации, матрица 16определение адреса ассоциативно выбранных слов (блоков слов).Светоделительный элемент 17, например светоделительная призма, чувствительная к плоскости поляризации,или полупрозрачное зеркало, разделяет оптическую схему на канал (1) адресного и ассоциативного считываниястраницы информации, в котором расположена матрица фотоприемников 14 40и канал (11) ассоциативного поискаслова (блока слов) в странице, в котором расположены зеркало 18, второйблок Формирования луча 19, второйуправляемый транспарант 20, зторой 45блок фокусировки луча 21 и вторая фотоприемная матрица 16.Этот элемент 17 или разделяет световой пучок на дна канала, или переключает весь световой пучок,с одногоканала на другой,Управляемый транспарант 20 осуществляет пространственно-временнуюмодуляцию светового пучка н соответствии с кодом признака опроса слова (блока слон) .Блок управления 22 управляет записью, считыванием, стиранием приадресной и ассоциативной обработкеинФормации.При адресной обработке информацииустройство работает следующим образом 31. В режиме записи работает источник излучения 1 на длине волны1 а(1По команде с блока 22 световой 65 пучок блоком 2 устанавливается н положение, соответствующее адресу голограммы на носителе, на которомдолжна записываться информация. Спомощью снетоделнтельного элемента3 световой пучок расщепляется на сигнальный и опорный пучки. Опорный пучок оптической системой, состоящей изколлиматора 4, дифракционной решетки6 и поворотной призмы 5, направляется на носитель 11 в место записи голограммы,На управляемом транспаранте 9 ото.бражается код записываемой информации, поступаемый по команде с блока22 из любого внешнего источника информации (например, ЗУ любого типа,процессора и т.д.).Сигнальный пучок с помощью блокаформирования луча 7 расширяется доразмеров транспаранта 9 и затем спомощью блока фокусировки луча 12освещает участок носителя, соответствующий адресу голограммы, заданномублоком 2. Интерференционная картинасигнального и опорного пучков представляет собой фурье-голограмму изображения кода, отображенного на управляемом транспаранте 9.2. В режиме считывания информацииработает источник 1 на длине волныЯснщ, По команде с блока 22 сигнальный пучок блокируется, а весь снетоной пучок элементом 3 направляется вканал опорного пучка. Световой пучок освещает участок носителя, соответствующий адресу считываемой голограммы. Восстановленное изображениес помощью блока 13 и снетоделительного элемента 17 направляется на матрицу фотоприемников 14 и по командес блока 22 считывается ею.3. В режиме стирания голограммыработает источник 1 на длине волныр, сигнальный пучок с блока 22блокируется, а стирание осуществляется опорным пучком.При ассоциативной обработке информации устройство работает следующим образом.1. В режиме ассоциативного поискастраницы информации источник 1 работает на длине волны Яцщ и при этомблок 22 высвечивает весь адресныйрастр световых пучков блока 2, например, на все ячейки электрооптической системы подаются полуволновые;напряжения. Блок 22 блокирует каналопорного пучка, а весь световойпучок элементом 3 направляется вканал сигнального пучка. В ячейкахуправляемого транспаранта 9, предназначенных для ассоциативного признака голограммы, блок 22 отображает,например, обратный код признака опроса, остальные ячейки маскируются.Поскольку блок 22 высвечивает всеадресные положения блока 2, то кодпризнака опроса страницы проецируется на все голограммы - страницы носителя 11. Угол с между любыми пучками признаков опроса должен быть выбран таким, чтобы выполнялось условие( "- (,Я ) п-Бпб)/.з(п 6 сово,где 3 - длина волны света; ( - толщина реверсивного носителя; 6 - уголмежду опорным пучком и пучками признака опроса 1 И - показатель преломления.Это значит, что каждый пучок признака опроса может восстановить опорный пучок только при условии совпадения его направления падения на голограмму с направлением пучка ассоциативного признака при записи. Еслинаправления спрашивающих световыхпучков. полностью не совпадут с углами Брегга для некоторой голограммы,е т.е. если пучки кода признака опроса 20, не совпадут с пучками ассоциативного признака голограммы при записи,то опорный пучок не восстановится.Следовательно, местонахождениенужной информации определяется по 25отсутствию изображения восстановительного опорного пучка на ячейке(группе ячеек) матрицы 15 фотоприемников. Адрес этого фотоприемника(группы фотоприемников) в матрице 15 30соотнетствует искомому адресу голограммы на, носителе. По команде блока22, устройство переводится в режимадресного считывания по найденномуадресу, описанному выше 352. В режиме ассоциативного поискаслова (блока слов) в странице информации блок 2 работает в режиме адресного считывания. По команде блока22 светоделительным элементом 17 восф 4становленный световой пучок направляется в канал 11. С помощью второгоблока формирования луча 19 все восстановленные ассоциативные признакислов (блоков слов) проектируются исовмещаются на управляемом транспаранте 20. На.транспаранте 20 блок 22отображает, например обратный кодпризнака опроса слова (блока слов) .Производится оптическое умножениепризнака опроса на ассоциативные 50признаки всех слов (блоков слов) одной страницы информации. Полученноесветовое распределение проектируется вторым блоком фокусировки луча21 в плоскость матрицы фотоприемников 16, Если один (или несколько) изкодов ассоциативных признаков слова(блока слов) совпал с кодом признака опроса, то суммарный сигнал, полученный с соответствующего фотоприемника (группы Фотоприемников) 16будет равен нулю. Адрес этого Фотоприемника (группы фотоприемников)соответствует искомому адресу слова(блока слов) в странице информации. 65 Считываниеполезной инФормации поэтому адресу может производиться покоманде блока 22 матрицей фотоприемников 14 в режиме адресного считывания слова (блока слов) в страницеинформации,3. Запись информации в ЗУ можетпроизводиться одним иэ следующих способов: по адресу, по признаку, с шаговым распределением, с сортировкойинформации.4, Стираниестраницы информациипроизводится только опорным пучком,при этом блок 22 блокирует сигнальныйпучок, Стирание информации производится по команде блока 22 либо поадресу страницы, либо по ее ассоциативному признаку, при этом голограмма, подлежащая стиранию, отыскивается при работе устройства в ассоциативном режиме поиска.Для обеспечения считывания информации на длине волны счщ =эап используются второй источник.когерентного излучения 23, второй блок адресации луча 24, второй коллиматор 25,состоящий из объективов, формирующихсчитывающие пучки, и диф 1 акционнаярешетка 26, обеспечивающая падениесчитывающих пучков на носитель 11под углом считывания, отличным отугла падения опорного пучка при запи.си в й счи т / Я ад,раз.Стирание информации в этом случаеможет осуществляться или опорнымпучком или считывающим пучком.Устройство работает следующим образомЗапись и ассоциативный поиск страницы осуществляется вышеописаннымиспособами, а считывание, стирание иассоциативный поиск слов (блоковслов) производится способами, описан.ными ниже. При адресном считыванииили стирании по команде с блока 22световой пучок блоком 24 устанавливается в положение, соответстнующееадресу голограммы, предназначеннойдля считынания или стирания. Сформированный коллиматором 25 световойпучок дифракционной решеткой 26 направляется на голограмму и либо стирает ее, либо восстанавливает ее,и элементом 17 восстановленное изображение направляется на матрицу Фотоприемников 14 и по команде с блока22 считывается ею.При ассоциативном поиске слова(блока слов) изображение с ныбраннойголограммы направляется элементом17 (при этом на элемент 17, напримерподается напряжение) в канал (11)ассоциативного поиска слова (блокаслов) . Работа. канала (11) описанавыше.При использовании для считыванияинформации блока 24 запись и считывание могут производиться одновре701343 ВНИИПИ Заказ 6980/4 Тираж 59 Подпис лиал ППП "Патент", г. Ужгород Про ная,менно по разным адресам в качестве носителя могут использоваться среды более широкого класса; легче осущест влять контроль во время записи информации и за стиранием информации в процессе многократных циклов считывания или в режиме перезаписи инФормации.Применение предлагаемого устройст ва в вычислительной технике позволяет создавать ассоциативно-адресныеоптические памяти емкостью10 -109 дв. знИспользование предлагаемого устройства позволяет осуществить параллельный ассоциативный поиск по массиву10 ф -109 дв.зн, и в несколько раз увеличить быстродействие запоминающих устройств.10