Слаботочка Книги

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [110] 111 112 113 114 115 116 117 118 119

Стандартными носителями однократной записи для голографических ЗУ являются традиционные фотопластинки, в которых в качестве чувствительного материала используются галогенидосе-ребряные материалы (AgHal-фотоматериалы). Мелкодисперсность этих материалов, эффективность протекания в них фотохимической реакции (при экспозиции), действие механизма усиления первичного «скрытого» изображения (при проявлении), наконец, более чем 150-летний опыт все расширяющегося промышленного производства и применения обусловливают сочетание в фотопластинках необходимого комплекса свойств: высокой фоточувствительности в широком спектральном диапазоне (до 10° Дж-см-), высокой разрешающей способности (до 10 лин/мм), пригодности к передаче большого числа градаций серого (полутонов), простоты изготовления и низкой стоимости. Фотопластинки позволяют записывать амплитудные и фазовые голограммы, возможно использование как тонкой (пленочной), так и толстой (объемной) фотоэмульсий.

Фотопластинки имеют ряд существенных недостатков: сложность и медленность обработки, непригодность для перезаписи, подверженность фоновой засветке, значительный уровень шумов, обусловленных зернистостью эмульсии. Это создает очевидные ограничения для применения, тем не менее фотопластинки неизменно сохраняют свое положение наиболее универсального носителя однократной записи голографических ЗУ.

Дифракционный предел плотности записи голографической информации на фотопластинке несколько выше, чем у рассмотренных носителей ОДН при расчете по (10.3). Она ограничивается зернистостью фотоэмульсии Ns зр, см~, и объемом информации в одном транспаранте М, си~. Если в какой-то области фотопластинки одновременно записывается k голограмм (одна на другой), то

Лма.с = 1/7У,зрМ/(/?е/Рш); К.пс = У Т

где РсРш - отношение сигнал-шум, которое необходимо обеспечить для уверенного считывания (обычно 10), макс - максимальное число голограмм, которое может быть записано в одной области фотопластинки без опасения увеличить шум при считывании. Как видим, Ns макс растет с уменьшением зернистости эмульсии и с увеличением разрешающей способности транспаранта.

Практически предельная плотность записи голографической информации равна меньшему из ее значений, определяемых дифракционным пределом (10.3) или зернистостью эмульсии (10.5).

Для однократной записи используются и некоторые другие типы носителей: в поразрядных ЗУ это среды с фазовыми переходами (например, из кристаллической фазы в аморфную), фотохром-ные материалы, в голографических - термопластики.

В процессе изготовления постоянных носителей применяются рассмотренные методы однократной записи лишь для получения

исходного образца - оригинала (диска или фотопластинки). Диск оригинала служит основой для матрицы, с которой тиражируются в необходимых количествах копии. Такой способ имеет два очевидных достоинства. Во-первых, запись ведется на специализированных установках с использованием газовых лазеров, что позволяет получать высокое качество оригинала. Во-вторых, в процессе тиражирования применяются элементы хорошо отработанных технологий штамповки, фотолитографии, контактной печати, что обеспечивает низкую стоимость. Особенно четко это проявляется при массовом производстве копий, например для видеопроигрывателей, банков, справочных данных и т. п.

Наиболее сложной научно-технической проблемой является создание реверсивных носителей. К числу обычных требований (чувствительность, разрешающая способность « др.) в этом случае добавляется требование реверсивности - пригодности к перезаписи (причем требуемое число циклов запись - стирание достигает 10), а также малого времени перезаписи (до Ю"** с). В значительной мере развитие реверсивных оптических запоминающих сред опирается на те же физические эффекты и конструкторско-технологические решения, что и развитие оптических управляемых транспарантов. Нередко одно и то же изделие может эффективно выступать в обоих этих качествах.

По виду воздействия, вызывающего оптическое превращение реверсивной среды, выделяют термо-, электро-, и фотооптические среды.

В термооптических средах запись основана на тепловом разогреве материала лучом лазера. В ферромагнитных пленках (Мп- Bi, гранаты) в максимумах освещенности материал нагревается выше точки Кюри, вследствие чего происходит его превращение, сопровождающееся изменением оптических свойств. При считывании чаще всего используется магнитооптический эффект Керра или Фарадея, для стирания - воздействие сильного магнитного поля или равномерный нагрев. Магнитооптические диски имеют низкую дифракционную эффективность, обусловленную слабостью проявления магнитооптического эффекта, однако высокая скорость перезаписи (до 10* с), широкий диапазон рабочих температур (до --100°С), большое возможное число циклов перезаписи позволили им занять ведущее положение в работах по реверсивным дисковым накопителям.

В халькогенидных полупроводниковых стеклах (АзгЗсз, as15s35 и др.) разогрев вызывает локальную перестройку структуры, проявляющуюся в переходе вещества из аморфной фазы в кристаллическую и, как следствие, в резком изменении оптического поглощения. Эти носители дешевы, легко наносятся на большую площадь, имеют высокую разрешающую способность, но чувствительность их невелика.

Во многих соединениях переходных металлов при нагреве скачкообразно изменяется характер взаимодействия электронов с кристаллической решеткой - происходит электронный фазовый пере-

ход типа металл - полупроводник. Высокую чувствительность имеют окислы ванадия. Так, двуокись vo2 при температуре около 70°С изменяет проводимость на 5 порядков, а также коэффициенты поглощения и отражения света от 7 до 40%. Среда имеет высокую разрешающую способность (более 10 мм*), малое время записи голограмм (до 10"** с), но низкую дифракционную эффективность (менее 1 %) и невысокую чувствительность; носитель на vo2 требует термостатирования и непрерывной подсветки для сохранения записанного состояния.

Нагрев может использоваться и для чисто механического изменения структуры коллоидной среды и ее оптических свойств. В качестве таковой используется, например, гетерогенная диэлектрическая среда, состоящая из прозрачного диэлектрического связующего (полистирол и другие полимеры) и наполнителя непрозрачных частиц магнитного диэлектрика (Рез04, СгОг и др.). В начальном состоянии частицы наполнителя, располагаясь хаотически, обусловливают малую прозрачность среды. При облучении частицы нагреваются, связующее вблизи них размягчается и под действием внешнего магнитного поля частицы выстраиваются в строго ориентированные цепочки - прозрачность повышается (внешне процесс подобен перестройке нематического жидкого кристалла). После прекращения цикла записи связующее застывает, «замораживая» новое состояние частиц наполнителя. Считывание осуществляется потоком малой интенсивности, стирание - разогревом и изменением направления магнитного ноля.

В электрооптических средах запись основана на изменении первоначального равномерного зарядового рельефа поверхности под действием неоднородного освещения. Наиболее распространены структуры типов Фототитус, ПРОМ (см. § 10.2), использующие в качестве активной записывающей среды термопластики, ЖК, сег-нетокерамику, полупроводники. Термопластики обладают почти всеми свойствами, нужными для записи голограмм, однако им присущи «усталостные» эффекты, проявляющиеся в уменьшении отношения сигнал-шум при многократной перезаписи и при длительном хранении записанной информации.

Сегнетокерамика, ЖК, полупроводники требуют затрат мощности, поддерживающей записанное состояние; при отключении питания информация пропадает.

К фотооптическим средам относятся главным образом фото-хромные и фоторефрактивные вещества, изменяющие под действием света цвет или показатель преломления. Фотохромные ще-лочно-галлоидные соединения и неорганические стекла имеют очень высокое разрешение, приемлемую диф,ракционную эффективность (до нескольких процентов), просты в использовании. В то же время чувствительность их очень мала, поэтому они требуют большого времени записи.

Среди фоторефрактивных материалов известность получили ниобат лития, легированный железом, силикат и германат висмута, ниобат бария - стронция. Эти материалы позволяют получить

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 [110] 111 112 113 114 115 116 117 118 119