ГОЛОГРАФИ́ЧЕСКИЕ ЗАПОМИНА́ЮЩИЕ УСТРО́ЙСТВА

ГОЛОГРАФИ́ЧЕСКИЕ ЗАПОМИ­НА́Ю­ЩИЕ УСТРО́ЙСТВА, уст­рой­ст­ва, в ко­то­рых ис­поль­зу­ет­ся го­ло­гра­фич. 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 Г. з. у. ве­дут­ся с 1970-х гг. во мно­гих стра­нах.

Схема голографического запоминающего устройства.

В Г. з. у. 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 Г. з. у. дос­тиг­ну­та очень вы­со­кая плот­ность за­пи­си све­то­вой ин­фор­ма­ции (по­ряд­ка 4·10⁸ бит/мм² при вы­бор­ке ин­фор­ма­ции за вре­мя по­ряд­ка 10^–3 с).

Осн. ком­по­нен­та­ми Г. з. у. (рис.) яв­ля­ют­ся ла­зер, блок вво­да ин­фор­ма­ции (как пра­ви­ло, про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ной мо­ду­ля­тор све­та, ПВМС), сре­да, со­дер­жа­щая мат­ри­цу го­ло­грамм (МГ), и блок вы­во­да ин­фор­ма­ции (напр., мат­ри­ца фо­то­де­тек­то­ров, МФД). Кро­ме то­го, в Г. з. у. 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 оп­тич. и ме­ха­нич. эле­мен­ты.

Чис­ло пик­се­лов $N_{\text p}$, со­дер­жа­щих­ся в изо­бра­же­нии или в на­бо­ре дан­ных и па­рал­лель­но вво­ди­мых в го­ло­грам­мы че­рез ПВМС, долж­но со­от­вет­ст­во­вать чис­лу пик­се­лов, вос­при­ни­мае­мых МФД. Чис­ло го­ло­грамм $N_{\text h}$, хра­ня­щих­ся в бло­ке МГ, жё­ст­ко не свя­зан­ное с чис­лом пик­се­лов в ПВМС и МФД, яв­ля­ет­ся про­из­ве­де­ни­ем $N_{\text s}$ – чис­ла уча­ст­ков по­верх­но­сти сре­ды, на ко­то­рых по­сле­до­ва­тель­но за­пи­сы­ва­ют­ся го­ло­грам­мы, и $N_{\text M}$ – чис­ла муль­ти­п­лек­си­ро­ван­ных го­ло­грамм, по­сле­до­ва­тель­но за­пи­сы­вае­мых на од­ном уча­ст­ке. Об­щее ко­ли­че­ство ин­фор­ма­ции $I$, ко­то­рую вво­дят од­но­вре­мен­но и по­сле­до­ва­тель­но че­рез ПВМС, оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ли­чи­ной $I=N_{\text p}N_{\text h}N_{\text M}\log_2(m+1)$, где $m$ – чис­ло гра­да­ций в по­лу­то­но­вом изо­бра­же­нии, ес­ли хра­нит­ся на­бор изо­бра­же­ний. В слу­чае дво­ич­ной ин­фор­мации, ко­гда $m=1$, име­ем $I=N_{\text p}N_{\text h}N_{\text M}$. Ско­рость вы­во­да дан­ных оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ли­чи­ной $v_{\text out}=N_{\text p}n$, где $n$ – чис­ло го­ло­грамм, ко­то­рое мож­но счи­тать в се­кун­ду. Боль­шие ве­ли­чи­ны $N_{\text p}$ и $N_{\text M}$, дос­ти­гае­мые в Г. з. у., ста­вят их на бо­лее вы­со­кий уро­вень по срав­не­нию с др. за­по­ми­наю­щи­ми уст­рой­ст­ва­ми.

На ри­сун­ке по­ка­за­на воз­мож­ность по­сле­до­ва­тель­ной муль­ти­п­лекс­ной за­пи­си го­ло­грамм за счёт из­ме­не­ния уг­ла ме­ж­ду объ­ект­ным ($O$) и опор­ны­ми ($R_1, R_2, R_3$) пуч­ка­ми. Муль­ти­п­лек­си­ро­ва­ние мож­но осу­ще­ст­вить так­же за счёт из­ме­не­ния дли­ны вол­ны, фа­зо­во­го рас­пре­де­ле­ния опор­но­го пуч­ка и др. спо­со­ба­ми. Су­ще­ст­вен­ную роль в бло­ке хра­не­ния ин­фор­ма­ции иг­ра­ет за­пи­сы­ваю­щая сре­да. Раз­ра­бо­та­ны но­вые го­ло­гра­фич. сре­ды (в ча­ст­но­сти, фо­то­по­ли­мер­ные), по­зво­ляю­щие су­ще­ст­вен­но рас­ши­рить об­ласть при­ме­не­ния Г. з. у. Пред­ла­га­ют ис­поль­зо­вать го­ло­гра­фич. дис­ки с объ­ё­мом ин­фор­ма­ции по­ряд­ка 1,6 Тбайт вме­сто су­ще­ст­вую­щих DVD, а так­же мо­дер­ни­зо­ван­ные го­ло­гра­фич. уст­рой­ст­ва в па­мя­ти мо­биль­ных те­ле­фо­нов.