в 5 раз выше, чем емкость слоя современного накопителя высокой четкости. Записать на такой диск можно 1 ТБ данных.

Активно ведутся работы по созданию ещё более компактных носителей информации с использованием нанотехнологий. Плотность упаковки элементов, собранных из атомов, в тысячи раз больше, чем в современной микроэлектронике. Такой компакт-диск может заменить тысячи лазерных дисков.

17.7. Голографические системы хранения и обработки информации

17.7.1. Принцип голографии

Попытайтесь, разглядывая фотографию, заглянуть за предметы, находящиеся на переднем плане. Это, конечно, не удастся, так как фотография – плоское изображение, полученное из определенной точки наблюдения. Голография же позволяет это сделать. Световые волны, записанные и восстановленные голограммой, создают полную иллюзию реальности наблюдаемых предметов – объемность, цвет, возможность изменения точки наблюдения. Голография это способ регистрации и последующего восстановления световых волн, получивший развитие благодаря оптоэлектронике и, прежде всего, лазерам.

Для записи информации об объекте необходимо каким-либо образом зафиксировать как амплитуду, так и фазу отраженной от объекта пространственной волны. Наблюдать изменение фазы волн можно только в результате интерференции данной волны с другой, когерентной ей волной.

В основе принципа голографии лежит интерференция когерентных волн: волны, отраженной от объекта, и некоторой вспомогательной (опорной) когерентной ей волны. Фиксируя на фотопластинке амплитуду результирующей волны, т. е. интерференционную картину, получающуюся при сложении двух когерентных волн, записывают полную информацию (амплитудно-фазовую) об отраженной от объекта волне. Полученную картину называют голограммой. Чтобы восстановить записанное на голограмме изображение объекта, надо осветить ее опорной световой волной. При этом происходит дифракция опорной волны на интерференционной картине, и исходная волна полностью восстанавливается. Это означает, что на стадии восстановления (считывания) голограмма обеспечивает формирование точно такой же световой волны, которая на стадии записи отражалась от объекта. Таким образом,

когерентные оптические сигналы позволяют осуществлять обработку многомерной информации, например анализ изображений, графиков, чертежей, или одновременную параллельную обработку информации – многоканальную обработку.

333

матрицы записывается двумерная картина интерференции двух световых волн: опорной волны и волны, промодулированной информационным сигналом.

17.7.3. Голографические схемы записи и считывания информации

Схема записи (рис. 17.12, а) содержит лазер 1, дефлектор 2, вспомогательную матрицу голограмм 3, собирающие линзы 4, пространственно-временной модулятор 5 и запоминающую матрицу голограмм 6.

а)

б)

Рис. 17.12. Голографическая схема записи (а) и считывания информации (б)

Пусть дефлектор 2 направляет лазерный луч (сплошная линия) на голограмму вспомогательной матрицы 3. После голограммы возникнут две волны: одна, пройдя через линзу 4, попадает на голограмму запоминающей матрицы 6 – это опорная волна; другая, пространственно-модулированная, также попадет на голограмму запоминающей матрицы – это сигнальная волна. Если отклоняющее устройство направит луч на другую голограмму вспомогательной матрицы, то информация будет записана соответственно в другой голограмме запоминающей матрицы (пунктир на рис. 17.12).

Рассмотренная схема используется для вывода информации из ЭВМ с последующей записью этой информации в оптическом запоминающем устройстве. Выводимая из ЭВМ информация поступает в пространственно- временной модулятор в виде управляющих электрических сигналов.

Голографическая схема считывания информации представлена на рис. 17.12, б. Она содержит лазер 1, дефлектор 2, систему линз 4, запоминающую матрицу 3 и матрицу фотоприемников 6. При считывании информации дефлектор 2 направляет луч на определенную голограмму в

335