Введение к работе
Актуальность работы.
С развитием современных информационных технологий возрастают требования к устройствам записи, хранения и воспроизведения информации. Так. в информационно-вычислительных и радиолокационных системах, в телевидении (в особенности. ТВЧ) необходимо регистрировать я воспроизводить цифровые h аналоговые информационные потоки со скоростями в сотки Мбит/с. Для нормального функционирования этих систем требуются запоминающие устройства емкостью в десятки - сотни ГОит при поверхностной плотности записи информации на носителе не менее 10* оит/мч*.
Технические средства поэлементной оптической и магнитной записи не в состоянии обеспечить скорость и плотность записи вше 30 Мбит/с (на канал) и 10е бит/мм", соответственно. Принципиальные ограничения здесь налагаются конечными размерами пишущего и считывакщего элементов и возможностями механического перемещения носителя, а также плоскостным характером семой записи и иумамл материала носителя; к тому же эти устройства весьма критичны к нестабільностям и неточностям позиционирования головки.
Эффективным способом дальнейшего наращивания скорости загаюй и емкости запоминающих устройств является использование методов голографии и вкустсюпткки (АО). Преимувества такого сочетания обусловлены пирокополосностыо АО устройств и интерференционно-объемной природой голографической регистрации; голография естественным образом обеспечивает параллельность и больиую по сравнению с поэлементным способом помехозащищенность написи.
Однако для импульсной голографической Фурье-записи в АО устройствах с пространственным интегрированием необходим,: мойные импульсные лазерні с высокой частотой повторения. Вследствие межэлементной интерференции голограммы с пространственным интегрированием создают перекрестные помехи, ограничивающие динамический диапазон воспроизведения сигналов.
Возможность эффективного использования энергии непрерывного излучения лазера и устранения перекрестной интерференции между элементами сигнала предоставляет метод временного синтезирования голограмм, заключапяийся в последовательной во времени регистрации отдельных элементов или небольших групп элементов сигнала в одной голограмме. Голография с временным синтезированием в принципе позволяет записывать двумерные массивы данных без проблематичных
оперативных двумерных транспарантов и достигать высокой плотности записи информации, не прибегая к острой фокусировке лучей на поверхности носителя.
Однако, до сих пор этот способ голографической регистрации не исследован в полной мере. Практически не изучены вопросы оптимизации условий записи, недостаточно разработана схемотехника ЛО устройств временного синтезирования голограмм радиосигналов и их воспроизведения. Известные способы формирования сканирующих лучей ("нестационарных полей"), необходимых в АО устройствах записи и обработки информации с использованием техники временного интегрирования и оптического гетородинировапия, сложны для практической реализации.
Поэтому тема диссертации, направленной на реиенио данных проблем, является актуальной.
Основной целью рвботы является разработка к исследование схемотехники акустооптическкх устройств временного синтезирования Фурье-голограмм широкополосных OIOO МГц) радиосигналов и их воспроизведения для создания долговременной памяти больной емкости (10" бит) с еысокой плотностью записи информации 010е бит/мм*).
Для достижения поставленной цели необходимо решить следушие задачи;
- теоретически и экспериментально исследовать способы
временного синтезирования Фурье-голограмм радиосигналов и их
гетеродинного воспроизведения в АО устройствах;
- на основе проведенного анализа разработать, оптимизировать
и експериментально исследовать оптические конфигурации АО
устройств голографической записи и воспроизведения радиосигналов;
разработать и экспериментально исследовать способ организации записи широкополосных радиосигналов и многоканальных потоков цифровой информации на движущемся носителе, обеспечивающий высокую плотность записи при низких скоростях движения носителя и умеренных требованиях к системам фокусировки и позиционирования лучей.
Научная новизна.
I. Впервые исследован способ голографической записи сигналов в АО устройствах с временным синтезированием со' встречно-сканирувдим освещением акустооптического модулятора (АОМ). Обоснована целесообразность применения этого способа.
: 2. Впервые предложено использовать повторную дифракцию света в акустооптическом дефлекторе (АОД) для получения сканирующих
лучей в голографяческих устройствах записи и воспроизведения ішформашаї.
3. На базе АОД с повторной дифракцией (АОДПД) разработаны и експериментально исследованы АО устройства гологрзфической записи сигналов с временным синтезированием.
5. Предложен и экспериментально опробован комбинированный метод пространственно-временного синтезе двумерных Фурье-гологрг:л массивов данных.
Практическая значимость. Результати диссертационной роботы могут быть непосредственно применены на практике для создания гологрефических устройств загшси п воспроизведения сигналов в телевидения (ТВЧ)С информационно-вычисля-гельных комплексах и других широкополосных радиотехнических системах. Их использование позволяет: а) повысить скорость и плотность записи информации; б) снизить требования к точности фокусировки и позиционирования лучой на поверхности носителя п в) записывать информацию о помодью маломоанкх непрерывных газовых н полупроводниковых лазеров.
Основные полоеєния, выносимые Н8 защиту
1. Метод дискретно-временного синтеза двумерных голограмм из
перекрывакзихся вдоль двинения носителя шфокпх одномерных
голограмм. Этот метод обеспечивает в построчных гологрофяческлх
устройствах больоую плотность записи пнфорглацил при более низких
требованиях к системен позиционирования п фокусировки лучей по
сравнению о катодом записи линейных (фокусированных) одномерных
голограмм.
2. Принцип ветре чно-скаиируизе го освещения. АОМ в
голографических устройствах с временным синтезированием, благодаря
которому достигается непрерывность регистрации информационного
потока, вдвое уменьяэется требуемое число позиций дефлектора и
расаиряется полоса частот записи (по сравнению с полосой
допплеровских частот в опорном поле).
3. Способ формирования сканирующие лучей (в том числе волны
типа "врашагаееся зеркало") не основе использования повторной
дифракции света в АОД. В результате повторной дифракции
достигается удвоение полосы частот сканирования и возрастает
разрешение дефлектора.
4. Эффект коррекции амплитудной неравномерности передачи
информации в АО устройствах голографической записи и воспроизведения сигналов при использовании АОДПД в качестве расщепителя лазерного луча.
Б. Принципы построения оптических схем АО устройств, обеспечивающие их высокую эффективность по свету:
использование АОДПД как основного структурного элемента;
использование светового потока О-го порядка дифракции в сигнальном ЛОМ для формирования опорной волны при записи аналоговых AM сигналов;
использование светового потока, прошедшего через регистрирующую среду, при записи СМ. ЧЫ и цифровых сигналов;
- использование 0-го порядка дифракции на голограмме для
формирования гетеродинного луча при воспроизведении радиосигналов.
Внедрение результатов исследований. Результаты диссертационной были получены в ходе НИР "Разработка и исследование акустооптиче-ской аппаратуры голографической записи, воспроизведения и обработки радиосигналов первичной информации'' в Московском НИИ приборостроения и использованы при выполнении ОКР "Дракон" в том же институте, а также при составлении технического задания на разработку системы голографической записи сигналов телевидения высокой четкости в Институте аналитического приборостроения РАН, г. Ст.-Петербург.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на Третьей Всесоюзной конференции по вычислительной оптоэлектронике (Ереван, 1987), Первой Всесоюзной и международной конференциях по оптической обработке информации (Ленинград. 1988; Ст-Петербург, 1993), а также на Всесоюзных совеианиях-семинарах по оптическим вычислениям (Тракай, 1988) и по оптическим модуляторам света (Славское. 1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статей и докладов, I отчет по НИР и получено 5 авторских свидетельств.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Содержание диссертации изложено на 170 страницах машинописного текста и иллюстрировано 31 рисунком. Список литературы включает 79 наименований.
