Оптические устройства хранения информации

Оптические устройства хранения информации (оптическая память) потенциально обладают весьма высокой информационной емкостью или объемной плотностью записи информации, благодаря малым размерам элементарной ячейки записи информации, исчисляемым в единицах - долях длины световой волны. Объемная плотность хранения информации на оптических носителях превышает 1014 бит/см³. Реализация оптических систем памяти требует использования специальных оптических регистрирующих сред и нередко сложных оптоэлектронных, оптических, электромагнитных и механических устройств. Наибольшие трудности здесь связаны с созданием быстродействующих оперативных (то есть допускающих быстрые запись и стирание информации) систем оптической памяти, применение которых обязательно для действия высокопроизводительной оптической вычислительной машины. Сегодня технически лучше освоены и находят широкое практическое применение архивные (длительного хранения) системы оптической памяти -видеодиски, магнитооптические диски и голографические запоминающие устройства.

Принцип действия видеодиска (лазерный или компакт-диск) поясняется на Рис. 29.

Рис. 29. Принцип действия видеодиска

Электронная информация в двоичном коде фиксируется на физическом носителе (оптическом диске) вдоль спиральной траектории записи в виде элементарных ячеек - областей высокого либо низкого коэффициентов отражения света - размерами около 0.5x3 мкм. Период спирали 1.5 мкм, скорость вращения диска до 2000 об/мин, типичный диаметр диска 120 мм. Запись информации производится экспонированием специального материала - фоторезиста, для считывания информации обычно используются полупроводниковые излучатели диапазона 0.8 - 0.9 мкм. Электромеханическая сервосистема (автотрекинг и автофокусировка) обеспечивает высокоточное радиальное бесконтактное сканирование диска световым лучом, при этом для уменьшения помех считывания информации в оптической приемной системе обычно используется поляризационная развязка световых сигналов. Информационная емкость современных компакт-дисков для архивного хранения информации достигает нескольких единиц - десятков Гбит.

Пример действия голографической системы хранения информации - голо-графическое запоминающее устройство (ЗУ) с бегущим пятном - показан на Рис. 30. Информация, предназначенная для ввода в ЭВМ, может быть кодирована в двоичном коде и зарегистрирована в виде решетки микроголограмм, расположенных в плоскости пластины ГОЭ.

Рис. 30. Принцип действия голографического ЗУ

Отдельная микроголограмма может содержать около бит информации, восстанавливаемой при освещении голограммы лучом лазера. Число микроголограмм в плоскости ГОЭ также достигает , а полный объем информации на одной пластине ГОЭ составляет около 100 Мбит. Для считывания информации в голографическом ЗУ используется дефлектор, направляющий восстанавливающий (бегущий) луч лазера на выбранную микроголограмму, и решетка фотоприемников для связи ЗУ с ЭВМ. Голограмма (ГОЭ) может быть записана на движущемся носителе, например диске, содержащем несколько десятков подобных ГОЭ. Общий объем памяти голо-графических ЗУ с бегущим пятном достигает нескольких десятков Гбит.

Система записи-считывания информации на магнитооптических (МО) дисках аналогична такой же системе для компакт-дисков, с той разницей, что в основе действия МО-диска лежит эффект Фарадея - вращение плоскости поляризации света в продольном магнитном поле, действующем на среду записи информации. Чувствительный слой МО-диска выполнен в виде тонкой (толщиной около 0.02 мкм) аморфной пленки из магнитооптического материала с высоким значением постоянной Верде (соединения гадолиния, тер­бия, кобальта и др.). Размеры элементарных ячеек МО-дисков около 1 мкм, плотность записи информации свыше 50 . Общий объем памяти со-временных модификаций МО-дисков достигает 100 Гбит.

Вследствие современной общей тенденции увеличения скорости передачи и обработки информации, технические характеристики разрабатываемых оп-тоэлектронных систем хранения информации улучшаются с каждым годом.

Дата добавления: 2017-01-14