Оптические системы записи

Прежде чем рассматривать возможность применения голографии для записи и считывания информации, остановимся кратко на принципах построения оптических запоминающих устройств, использующих лазеры. В последнее время такие устройства привлекают к себе все больший интерес, поскольку они позволяют резко повысить плотность записи информации по сравнению с существующими в настоящее время системами записи. Вместе с тем в связи с усложнением задач, решаемых вычислительными машинами, задача увеличения объема запоминаемой информации становится чрезвычайно важной.

Принципиальные возможности оптики для записи информации были известны давно, однако реализация их становится возможной лишь сейчас в связи с созданием лазеров, которые позволяют легко получать большие плотности световой энергии на малых площадках.

Простейшая схема оптической записи выглядит весьма просто. Луч лазера проходит через оптический модулятор и затем фокусируется на поверхность светочувствительного материала. Информация, которую необходимо записать, подается на модулятор в виде управляющего напряжения и меняет степень ослабления лазерного луча. Если запись ведется в двоичном коде, то модулятор работает как выключатель и либо отпирает, либо запирает лазерный канал. При открытом модуляторе на светочувствительном слое засвечивается небольшое пятно. Размер этого пятна легко может быть сделан порядка нескольких микрон, а при использовании лазеров, генерирующих один тип колебаний, еще меньшим. Это позволяет получить плотность записи около 10⁷-10⁸ двоичных единиц информации на квадратный сантиметр поверхности фотоматериала. Для сравнения можно указать, что применяемые в настоящее время системы записи, например на магнитной -ленте, обеспечивают плотность записи порядка 10⁶-10⁷ двоичных единиц информации на квадратный сантиметр.

Оценим возможную скорость записи информации с помощью гелий-неонового лазера (λ=0,53 мкм) с мощностью излучения 1 мвт на фотографической пластинке, чувствительность которой порядка 10³-10⁴дж/см². Если принять разрешающую способность этой пластинки равной 300 линий/мм, то число элементов на квадратном сантиметре будет равно 10⁷. Следовательно, на один элемент потребуется энергия 10^-11-10^-13дж/элемент. Скорость записи, то есть число элементов, которое можно записать в секунду, получается огромной. Она равна

В рассмотренной схеме запись ведется по точкам. Поэтому она должна содержать систему отклонения лазерного луча. В простейшем случае в фокальной плоскости линзы можно протягивать ленту, на которую нанесен светочувствительный слой.

Лазерные системы записи имеют преимущество по сравнению с обычными системами не только в вычислительных машинах, но и при создании чрезвычайно компактных и малогабаритных устройств хранения записанной информации. В этом направлении уже получены первые результаты. С помощью аргонового лазера большой мощности (порядка 1 вт) была, достигнута плотность записи около 10⁷ двоичных единиц на 1 см² поверхности при скорости записи 10⁷ двоичных единиц в секунду. Запись осуществлялась на специальной ленте, в которой сфокусированным лучом аргонового лазера прожигались микроскопические отверстия.

Реализация лазерных систем записи информации и область их применения во многом будет определяться успехами в разработке специальных светочувствительных материалов. Фотографические эмульсии не очень удобны, так как они требуют химической обработки и не пригодны для многократной записи. Более перспективными для создания постоянных запоминающих устройств являются материалы, которые, хотя и требуют некоторого времени для проявления, но допускают стирание информации и многократное их использование. Это различного типа термочувствительные слои, фототермопластики, магнитные и сегнетоэлектрические слои с мелкодоменной структурой и др.

Можно надеяться, что рассмотренные лазерные системы записи будут представлять некоторый интерес и как оперативные запоминающие устройства. В отношении материалов, пригодных для таких устройств, то есть не требующих проявления, в последнее время достигнуты заметные успехи. Это прежде всего относится к фотохромным материалам, о чем будет сказано ниже. Поэтому, хотя здесь сложностей еще больше, чем в области разработки постоянных запоминающих устройств, вопросы принципиального характера, по-видимому, можно считать решенными.

Таким образом, перспективы лазерных систем записи достаточно очевидны и целесообразность их быстрейшего создания не вызывает сомнений. Однако всегда возникает вопрос, а нельзя ли сделать системы записи еще лучше?

В следующем разделе мы попытаемся показать, что ответ на этот вопрос может быть положительным.