Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
10.1.3.5. Матрица фотодетекторов
Матрица фотодетекторов необходима для преобразования восстановленной с голограммы информации в электрический сигнал. Эта фоточувствительная матрица считывания должна включать в себя один чувствительный фотодиод или фототранзистор и один или два переключающих (адресующих) прибора на каждый бит информации восстановленной страницы (см., например, [4]). Каждый чувствительный элемент матрицы должен играть роль порогового детектора, указывающего на наличие или отсутствие света (двоичные 1 или 0). Одна и та же матрица фото детекторов должна считывать все записанные голограммы.
В идеальном случае фотодетекторы должны обладать высокой обнаружительной способностью, чтобы отличать 0 от 1 в присутствии шумов. В п. 10.1.4.3 обсуждается вопрос о необходимой обнаружительной способности для получения заданного отношения сигнал/шум.
Второе основное требование к матрице фотодетекторов заключается в том, чтобы такую бездефектную матрицу можно было реализовать конструктивно при существующем уровне технологии. Современная полупроводниковая технология предоставляет нам такие возможности. В фирме «Bell Laboratories» разработана передающая трубка с матрицей, которая состоит из 525 000 отдельных дискретных кремниевых фотодиодов, укрепленных на одной пластине. Фирма «LSI» разработала матрицу, состоящую из 51 200 кремниевых фототраизисторов 125], используя метод многослойных соединений, в результате чего любой бит может быть считан примерно за микросекунду.
Третье полезное свойство матрицы фото детекторов — это способность запоминать входную световую энергию. Поскольку считываемая страница обычно содержит слова или блоки слов, то полезно было бы иметь кратковременное хранение восстановленной битовой картины. tO.l- NХранение цифровой информации
437
Наконец, четвертым требованием является то, чтобы матрица фотодетекторов в комбинации с электронным устройством обеспечивала полную произвольную выборку всех слов или блоков слов внутри восстановленной страницы.
10.1.3.6. Прочие оптические элементы
Помимо лазера, дефлекторов пучка, составителя страниц, среды для записи голограмм и матрицы фотодетекторов, для соединения главных элементов схемы необходимо множество других оптических элементов и электронных устройств. Некоторые из необходимых оптических элементов показаны на рис. 4—7. Как правило, приходится использовать большое число линз. Одни из них формируют пучок, другие осуществляют преобразование Фурье. При этом линзы должны быть высококачественными, чтобы не вносить больших искажений в волновой фронт. Если применяются акусто-оптические дефлекторы, то приходится использовать также цилиндрические линзы, причем их светосила должна быть больше, чем у сферических линз (см. рис. 8). Кроме простого светоделителя, расположенного под углом Брюстера, как показано на рис. 4—7, применяются светоделители, чувствительные к поляризации света.
Пластинчатый светоделитель
Рис. 9. Оптическое устройство для переключения между двухлучевой схемой записи и однолучевой схемой считывания, основанное на повороте плоскости поляризации пучка.
Для переключения между однолучевой схемой считывания и двухлучевой схемой записи можно использовать простой пластинчатый светоделитель совместно с поляризатором (рис. 9). Матрицу линз можно изготовить из отдельных короткофокусных стеклянных линз в виде монолитной матрицы спрессованных пластмассовых линз, или в виде матрицы оптических волокон с различными показателями преломления [36], либо е виде матрицы голографических 438 - Г л. 10. Области применения
оптических элементов. Например, в работе [19] в голографической памяти использовалась матрица линз, представляющая собой матрицу из 32x32 голографических бинарных фазовых зонных пластинок.
Применение тех или иных электронных устройств в значительной степени зависит от того, какими были выбраны главные элементы схемы. Например, если используются акустооптические дефлекторы, то для управления ими необходимы высокочастотные генераторы с линейно регулируемым напряжением. При использовании электрооптических дефлекторов возникает необходимость в программно-управляемом высоковольтном источнике питания.
10.1.4. Соотношения между конструктивными параметрами устройства голографической памяти и его информационной емкостью
10.1.4.1. Теоретическая битовая емкость
В случае двумерной записи теоретическим пределом емкости хранения является один бит на площадь величиной А2, а в случае трехмерной записи—один бит на объем размером Vt [41]. Этот теоретический предел справедлив как при хранении непосредственно записанной двоичной, так и голографической информации. Таким образом, теоретическая плотность хранения S2D для двух измерений записывается в виде
В случае трех измерений теоретическая плотность хранения равна
для материала с показателем преломления п. Таким образом, если и= 1,5, а длина волны света в воздухе X=O,5145 мкм, то теоретическая плотность хранения для двумерной (тонкой) голограммы равна S2D=3,78- IO6 бит/мма, а для трехмерной (толстой) голограммы S3D=2,48- IO10 бит/мм3. Эти значения являются теоретическими; на практике плотность хранения оказывается существенно меньше.
