Использование лазеров в информационных технологиях

| Категория реферата: Рефераты по технологии
| Теги реферата: доклад на тему человек человек, бесплатные решебники скачать
| Добавил(а) на сайт: Feona.

Однократная запись информации. Этот принцип позволяет осуществить однократную запись и многократные считывания информации. Для этого на нижней стороне очень плоской стеклянной пластины наносится слой теллура.
Две круглые стеклянные пластины юстируются относительно друг друга таким образом, что слои теллура защищены снаружи стеклянными пластинами.

На слоях теллура, находящихся на внутренних сторонах пластин, записывается информация. Пластины снабжены спиральной дорожкой (спиральной канавкой глубиной примерно (/4), которая служит для юстировки считывающего или записывающего луча. При записи одного бита информации в слое теллура импульсно повышается мощность полупроводникового лазера за время 50 нс до
12 мВт, при этом в слое возникает отверстие диаметром примерно 1 мкм.
Запись и считывание осуществляются с помощью одинакового устройства, причем при считывании мощность полупроводникового лазера уменьшается до 1 мВт
(рис. 5).

С помощью таких методов записи и считывания достигаются емкости запоминающего устройства (диаметр диска 30 см) 1010 бит информации
(передняя и задняя сторона); свободно выбираемые времена доступа составляют
150 мс.
[pic]
Рис. 4. Схема оптической считывающей головки для лазерных пластинок:
1 - считывающее пятно; 2 - считывающий объектив; 3 - оптическая система для преобразования излучаемого полупроводниковым лазером волнового поля в плоское волновое поле; 4 - призма; 5 - полупрозрачное зеркало; 6 - полупроводниковый лазер; F1 - F4 - фотоприемники.

Применяемые лазеры:
- He-Ne-лазер;
- полупроводниковый лазер (все более часто).

Области применения: запоминающее устройство для хранения банка данных с частым доступом;
- запоминающее устройство для хранения архивных данных с отсроченным доступом;
- внешнее дополнительное запоминающее устройство со свободно выбираемой адресацией в ЭВМ;
- видеодиски для обучения;
- видеодиски для библиотек и архивов;
- запоминающие диски для управления и канцелярского дела;
- аудиодиски с высококачественным воспроизведением звука.

Оптическая цифровая запись информации в магнитных слоях. В качестве носителя информации используется тонкий магнитооптический слой
(преимущество: повторная запись данных).
[pic]
Рис. 5. Схема записывающей и считывающей головки для однократной записи:
- лазерный диск; 2 - считывающий объектив; 3 - пластинка (/4; 4 - зависящий от поляризации делитель пучка; 5 - цилиндрическая линза; 6 - полупроводниковый лазер; 7 - оптическая система; 8 - приемник для радиального контроля дорожки; 9 - призма Френеля; 10 - приемник для получения сигнала и контроля положения фокального пятна.

Принцип действия. Запись информации происходит благодаря тому, что маленькие области магнитного слоя нагреваются с помощью сфокусированного лазерного луча, причем одновременно накладывается магнитное поле, напряженность которого меньше, чем коэрцитивная сила. В нагретых таким образом при наложенном магнитном поле областях исчезает намагниченность
(запись точки Кюри). Считывание осуществляется таким же лазером при уменьшенной мощности, причем плоскость поляризации отраженного от диска света в зависимости от направления намагничивания маленьких областей поворачивается на величину 0,5 - 8 град (в зависимости от магнитооптического слоя) (магнитооптический эффект Керра).

Оптическое устройство записывающей и считывающей головки аналогично системам, используемым в описанных выше устройствах считывания и записи информации.

Дополнительно следует обратить внимание на рис. 6.

Свет, отраженный от маленьких перемагниченных областей, является эллиптически поляризованным и с помощью соответствующей фазовой пластинки преобразуется в линейно поляризованный. Линейно поляризованный свет разделяется на две составляющие, которые могут регистрироваться отдельно.
Оба принятых сигнала подаются на дифференциальный усилитель и усиливаются.
Усиленный сигнал прямо пропорционален поляризационному эффекту Керра.
[pic]
Рис. 6. Схема получения сигнала с помощью поляризационного эффекта Керра:
1 - магнитный диск; 2 - отраженный свет; 3 - микрообъектив; 4 - фазовая пластинка; 5 - делитель пучка; 6 - приемник Nr2; 7 - приемник Nr1; 8 - дифференциальный усилитель.

Магнитооптическая запись позволяет в настоящее время иметь:
- емкость памяти запоминающего устройства 105 бит/см2;
- число циклов (запись, считывание, стирание) 106;
- свободно выбираемые времена доступа 150 мс;
- применение в качестве оперативной памяти в ЭВМ.

Оптический цифровой метод записи требует максимальной оптической и механической точности, а также:
- предельно малого ограниченного дифракцией считывающего объектива;
- считывающего объектива (микрообъектива) очень малой массы (0,6 г и меньше)
- радиальных отклонений считывающего объектива с точностью ( 1 мкм;
- ширины распределения интенсивности считывающего пятна по половине интенсивности примерно 1 мкм.

Цифровое оптическое запоминающее устройство позволяет производить неразрушающее считывание накопленной информации.

ОптиЧескаЯ передаЧа информации

Применение света для передачи сообщения известно давно. Прежде всего в первой половине этого столетия были успешно применены инфракрасные устройства для передачи информации в специальных системах, однако вследствие некогерентности излучения и тем самым сильно ограниченной дальности действия (недостаточная направленность светового пучка) и модуляционной способности подобные системы передачи не получили широкого распространения. Лишь с разработкой лазера в распоряжении специалистов оказался источник света с отличными когерентными свойствами (большая длина когерентности), излучение которого при большой частоте ( (не более 1015 Гц) и тем самым большой возможной полосе модуляции и малой ширине линии подходит для оптической передачи информации.

Развитие в этой области в последние годы происходило интенсивно и привело к тому, что в настоящее время уже существует большое число линий с лазером в качестве источника света. Оптические системы передачи информации работают с несущими частотами 1013 - 1015 Гц, соответствующими длинам волн
(=33(0,33 мкм. Применяемая длина волны из этого диапазона для передачи информации зависит от:
- постановки задачи по передаче информации (требуемая полоса частот модуляции, расстояние, передающая среда);
- источники света, имеющегося в распоряжении (в основном полупроводниковые инжекционные лазеры и светодиоды, в отдельных случаях миниатюрные твердотельные лазеры, СО2 лазеры);
- модуляционной способности;
- системы передачи (через вакуум, воздух, специальные газы, стекловолокно);
- возможности демодуляции.

Принципиально система для оптической передачи информации состоит из шести компонентов (рис. 7).

[pic]

Рис. 7. Схема системы для оптической передачи информации:
1 - источник света; 2 - модулятор света; 3 - линия передач; 4 - фотоприемник; 5 - сигнал.

При использовании полупроводниковых лазеров в качестве источников света внешний модулятор может быть исключен (напосредственная модуляция лазера с помощью возбуждающего тока в этом случае имеет преимущество).

Задача оптической передачи информации является передача излучения от передатчика к приемнику, и тем самым решающее значение приобретает среда распространения сигнала. Свойства среды в основном определяют конструкцию и размеры всей системы передачи, включая выбор источника света и приемника.

Передающие среды

Следует различать передачу информации в следующих средах: земной атмосфере, линзовых световодах, оптических волноводах.

Передача информации в земной атмосфере. Из-за геометрических потерь, обусловленных расходимостью излучения, при оптической передаче сигнала в вакууме принимаемая мощность на расстоянии R на длине волны ( равна:

[pic] где PS и PE - излучаемая и принимаемая мощность; АS и АЕ - апертуры передающей и приемной систем.