Голографические запоминающие устройства

ГОЛОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА, устройства, в которых используется голографический способ записи, хранения и воспроизведения информации. Информация в голограмме может храниться либо в виде полутонового изображения, либо в дискретном виде как набор данных в двоичном коде. Разработка и создание голографических запоминающих устройств ведутся с 1970-х годов во многих странах.

В голографических запоминающих устройствах обычно отдельно осуществляются две операции:

1) ввод информации в виде изображения объекта или набора данных и хранение её в виде голограмм;

2) выборка информации в виде изображения или отдельного светового сигнала.

Ввод и хранение могут быть однократными или многократными с полным или частичным стиранием ранее записанной информации. Выборка практически всегда многократна. Вследствие доступности осуществления наложения (мультиплексирования) голограмм при записи в плоских и особенно в объёмных средах в голографических запоминающих устройствах достигнута очень высокая плотность записи световой информации (порядка 4·10⁸ бит/мм² при выборке информации за время порядка 10^-3 с).

Основными компонентами голографических запоминающих устройств (рис.) являются лазер, блок ввода информации (как правило, пространственно-временной модулятор света, ПВМС), среда, содержащая матрицу голограмм (МГ), и блок вывода информации (например, матрица фотодетекторов, МФД). Кроме того, в голографических запоминающих устройствах используются дефлекторы (Д), обеспечивающие смещение пучков света по поверхности записывающей среды, расщепитель пучка (РП) на объектный и опорный пучки, дефлекторы, отклоняющие опорные пучки, и устройства, управляющие их структурой (УУОП) (при мультиплексировании), а также оптические и механические элементы.

Число пикселов N_p, содержащихся в изображении или в наборе данных и параллельно вводимых в голограммы через ПВМС, должно соответствовать числу пикселов, воспринимаемых МФД. Число голограмм N_h, хранящихся в блоке МГ, жёстко не связанное с числом пикселов в ПВМС и МФД, является произведением N_s - числа участков поверхности среды, на которых последовательно записываются голограммы, и N_M - числа мультиплексированных голограмм, последовательно записываемых на одном участке. Общее количество информации I, которую вводят одновременно и последовательно через ПВМС, определяется величиной  I = N_pN_hN_Mlog₂(m + 1), где m - число градаций в полутоновом изображении, если хранится набор изображений. В случае двоичной информации, когда m=1, имеем I = N_pN_hN_M. Скорость вывода данных определяется величиной v_out ⁼ N_pn, где n - число голограмм, которое можно считать в секунду. Большие величины N_p и N_м, достигаемые в голографических запоминающих устройствах, ставят их на более высокий уровень по сравнению с другими запоминающими устройствами.

На рисунке показана возможность последовательной мультиплексной записи голограмм за счёт изменения угла между объектным (О) и опорными (R₁, R₂, R₃) пучками. Мультиплексирование можно осуществить также за счёт изменения длины волны, фазового распределения опорного пучка и другими способами. Существенную роль в блоке хранения информации играет записывающая среда. Разработаны новые голографические среды (в частности, фотополимерные), позволяющие существенно расширить область применения голографических запоминающих устройств. Предлагают использовать голографические диски с объёмом информации порядка 1,6 Тбайт вместо существующих DVD, а также модернизованные голографические устройства в памяти мобильных телефонов.

Лит.: Акаев А. А., Гуревич С. Б., Жумалиев К. М. Ввод и хранение информации в голографической памяти. Бишкек; СПб., 2002.