DE2006167A1

DE2006167A1 - Anordnung zum Lesen eines elektrooptischen Speichers

Info

Publication number: DE2006167A1
Application number: DE19702006167
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr. 8000 München Feldtkeller
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1970-02-11
Filing date: 1970-02-11
Publication date: 1971-08-19
Also published as: US3693172A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, den 1 1. FEB. 1970

Wittelsbacherplatz

Anordnung gum Lesen eines elektrooptischen Speichers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Lesen eines elektrooptischen Speichers, bei dem zur Speicherung einer Information die vom Materialzustand abhängige Doppelbrechung eines Speichermateriales verwendet wird und bei der zum Lesen linear polarisiertes Licht durch das Speichermaterial geleitet wird.

Es ist bekannt, daß bestimmte Materialien in einem statischen elektrischen Feld optisch doppelbrechend werden oder ihre Doppelbrechung unter dem Einfluß des Feldes ändern. Dieser Effekt wird als elektrooptischer Kerreffekt bezeichnet. Statt eines angelegten Feldes kann auch ein inneres Feld zur Doppelbrechung führen, das auf einer inhomogenen Ladungsverschiebung beruht. In ferroelektrischen Materialien ruft außerdem die remanente Polarisation auch ohne elektrisches Feld eine Doppelbrechung hervor. Eine Doppelbrechungsänderung kann zum Beispiel in Lithiumniobat durch Bestrahlung ("optical damaging") hervorgerufen werden.

Wird durch ein doppelbrechendes Material linear polarisiertes Licht hindurchgeschickt, so ist das Licht nach dem Durchlaufen des Materiales im allgemeinen elliptisch polarisiert. Eine Änderung der Doppelbrechung führt zu einer Änderung der Elliptizität der Polarisation des durchgegangenen Lichtes.

Linear polarisiertes Licht kann von einem entsprechend eingestellten Polarisator (im folgenden Analysator genannt) fast vollständig absorbiert werden, elliptisch polarisiertes Licht dagegen nicht.

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Diese Eigenschaften kann man in einem Informationsspeicher ausnutzen, indem man z.B. ein Material (Speichermaterial) mit künstlich verstellbarer Doppelbrechung mit polarisiertem Licht durchstrahlt, dem nichtdoppelbrechenden Zustand z.B. eine binäre "0" zuordnet und dem düppelbrechenden Zustand eine binäre "1". Um die Information auszulesen, wird das Speichermaterial mit polarisiertem Licht durchstrahlt, und ein dahinterstehender Analysator wird so eingestellt, daß er das linear polarisierte (z.B. einer binären "0" entsprechende) Licht auslöscht, das elliptisch polarisierte (z.B. einer binären "1" entsprechende) Licht dagegen großenteils durchläßt.

Wenn es sich um ein Speichermaterial mit änderbarer Doppelbrechung handelt, muß zwischen dem Speichermaterial und dem Analysator ein doppelbrechendes Korrekturplättchen angebracht werden, das die ursprüngliche, z.B. der binären "0" entsprechende Doppelbrechung gerade aufhebt. Das durch den Analysator hindurchgehende Licht wird von einem Lichtdetektor ausgewertet. Somit hängt das Ausgangssignal dee Lichtdetektors vom elektrischen Materialzustand des Speichermediums ab.

Ein solches Speichersystem hat jedoch den Nachteil, daß beim Lesen nur ein sehr geringer Signalpegel erreicht wird. Dieser unterliegt zudem noch erheblichen Schwankungen, die durch zeitliche Helligkeitsschwankungen der Beleuchtungssysteme, Inhomogenitäten des Speichermediums und durch Rauschen der Signalverstärker bedingt sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Lesen eines elektrooptischen Speichers zu schaffen, bei dem die obengenannte!Störungen eliminiert und nur

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die Nutzsignale verstärkt werden. Diese Aufgabe v/ird gelöst durch einen Strahlenteiler, der das vom Speicher kommende Licht in zwei Teilbündel aufteilt, durch ein erstes doppelbrechendes Korrekturplättchen, dessen optische W_eglängendifferenz so bemessen ist, daß beim Lesen einer binären "O¹* das Licht hinter dem Korrekturplättchen ungefähr linear polarisiert ist, durch einen ersten Analysator, dessen Polarisationsebene so orientiert ist, daß er das im Falle einer binären "0" vom ersten Korrekturplättchen kommende linear polarisierte Licht möglichst vollständig absorbiert, durch einen ersten Lichtdetektor, der das vom Strahlteiler durch das erste Korrekturplättchen und den ersten Analysator kommende Licht aufnimmt, durch ein zweites doppelbrechendes Korrekturplättchen, dessen optische Weglängendifferenz so bemessen ist, daß beim Lesen einer binären "1" das Licht hinter dem Korrekturplättchen ungefähr linear polarisiert ist, durch einen zweiten Analysator, dessen Polarisationsebene so orientiert ist, daß er das im Falle einer binären "1" vom zweiten Korrekturplättchen kommende linear polarisierte Licht möglichst vollständig absorbiert, durch einen zweiten Lichtdetektor, der das vom Strahlteiler durch das zweite Korrekturplättchen und den zweiten Analysator kommende Licht aufnimmt und durch eine Auswerteschaltung, der die Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren zugeleitet werden und die das Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignale weiter verarbeitet.

Durch die Anordnung wird erreicht, daß im Falle einer gespeicherten ¹¹O¹* auf den zweiten Analysator elliptisch polarisiertes Licht trifft, das dieser Analysator großenteils durchläßt, daß also im Falle einer gespeicherten "0" der zweite Detektor ein Nutzsignale empfängt, während der erste Detektor nur ein (kleineres) Störsignal empfängt. Es wird gleichzeitig erreicht, daß im Falle einer gespei-

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cherten "1" auf den ersten Analysator elliptisch polarisiertes Licht trifft, das dieser Analysator großenteils durchläßt, daß also im Falle einer gespeicherten ^H1ⁿ der erste Detektor ein Nutzsignal empfängt, während der zweite Detektor nur ein kleineres Störsignal empfängt. Die den Nutzsignalen überlagerten Störeignale bewirken zwar, daß auch dann hinter den Analysatoren Licht auftritt, wenn nach der Art der ausgelesenen Information kein Licht auftreten dürfte. Die Störsignale beeinflussen aber das auf die Analysatoren treffende Licht gleichermaßen, so daß die von den Lichtdetektoren abgegebenen S ignale einen etwa gleichen Störsignalpegel enthalten. Werden die AusgangssignaIe einer differenzbildenden Auswerteschaltung, z.B. einem Differenzverstärker, zugeführt, dann werden die in den Ausgangssignalen enthaltenen gleichen Störsignale eliminiert. Nur die Nutzsignale werden verstärkt, da die differenzbildende Auswerteschaltung beim Lesen einer Information der einen Art ein Signal der einen Polarität, beim Lesen einer Information der anderen Art ein Signal der anderen Polarität abgibt.

Es ist auch möglich, durch ein beiden Teilbündeln ge·*· meinsomes Korrekturplättchen zwischen Speichermedium und Strahlteiler das Licht im Fall einer gespeicherten "O" wieder linear polarisiert zu machen, und nur im zweiten Teilbündel durch ein zweites doppelbrechendes Korrekturplättchen die Doppelbrechungsänderung im Speicheraedium ■u kompensieren, so daß im Fall einer gespeicherten ^W1^M das Licht vor dem zweiten Analysator linear polarisiert ist.

In dem Fall, daß das Speichermedium in einem seiner beiden Zustände, zum Beispiel bei einer gespeicherten "0", nicht doppe]brechend 1st, läßt sich die Anordnung etwas verein-

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fachen: In diesem Fall kann man das erste Korrekturplättchen weglassen, wie es bei dem unten angeführten Ausführungsbeispiel und in der beigefügten Figur der Pail ist.

Die Erfindung soll anhand eines Ausfuhrungsbeispieles weiter erläutert werden. Mit S ist ein Speichermedium bezeichnet, das aus einem Material besteht, das z.B. durch geeignete Bestrahlung doppelbrechend wird, ohne diese Bestrahlung jedoch nicht doppelbrechend ist. Wenn eine binäre ¹M" in das Speichermedium S eingeschrieben werden soll, dann wird das entsprechende Speicherelement also bestrahlt, soll eine binäre "0" gespeichert werden, dann wird das entsprechende Speicherelement nicht bestrahlt. Zum Auslesen dieser Information in den Speicherelementen des Speichermediums S wird Licht von einer Lichtquelle L durch ein Linsensystem LS und durch einen Polarisator P, der das Licht linear polarisiert, auf das Speichermedium. S geleitet. Entsprechend der gespeicherten Information in dem Speichermedium S wird das Licht durch die Doppelbrechung elliptisch polarisiert oder nicht. Das durch das Speichermedium S hindurchtretende Licht wird auf einen Strahlenteiler G, z.B. ein Prisma, geführt und dort in zwei Teilbündel aufgespalten. Das eine Teilbündel trifft auf einen ersten Analysator A auf, das zweite Teilbündel wird über ein doppelbrechendes Korrekturplättchen C einem zweiten Analysator B zugeleitet. Das durch den ersten Analysator A hindurchtretende Licht wird von einem ersten Lichtdetektor D1, das durch den zweiten Analysator B hindurchtretende Licht von einem zweiten Lichtdetektor D2 ausgewertet. Die Polarisationsebenen der Analysatoren A und B stehen senkrecht auf der Polarisationsebene dee dem Speichermedium S zugeführten Lichtes.

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Ist das Speicherelement, das ausgelesen werden soll, doppelbrechend, dann wird das hindurchtretende Licht elliptisch polarisiert. Der Analysator A ist dann lichtdurchlässig, so daß der erste Lichtdetektor D1 ein Ausgangesignal abgibt. Das doppelbrechende Korrekturplättchen C macht jedoch aus dem elliptisch polarisierten Licht linear polarisiertes Licht, das von dem Analysator B nicht hindurchgelassen wird«: Da jedoch das Licht durch Störungen beeinflußt wird, wird auch der Analysator B etwas Licht hindurchlassen, so daß auch der Lichtdetektor D2 ein sehr schwaches Signal abgibt. Ist das ausgelesene Speicherelement nicht doppelbrechend, dann bleibt das Licht auch nach Durchgang durch das Speichermedium linear polarisiert, so daß der Analysator A nur noch sehr wenig Licht durchläßt, das durch die Störungen bedingt ist. Das dem zweiten Analysator B zugeführte Teilbündel wird durch das doppelbrechende Korrekturplättchen C elliptisch polarisiert, so daß der Analysator B für das Licht durchlässig ist und Lichtdetektor D? ein großes Ausgangssignal abgibt.

Da der Lichtstrahl durch die Störungen beeinflußt wird, ändert sich auch die LichtIntensität hinter den Analysatoren A und B entsprechend der Stärke dieser Störungen. Diese Änderung ^der Lichtintensität tritt aber bei beiden Analysatoren A und B gleichermaßen auf. Entsprechend werden auch die Ausgangssignale der Lichtdetektoren D1 und D2 im gleichen Sinne durch die Störungen beeinflußt. Da jedoch nur das Vorzeichen der Differenz der Ausgangseignale der Lichtdetektoren D1 und D2 welter verarbeitet wird, wird die durch die Störungen bedingte Änderung der Ausgangssignale eliminiert.

7 Patentansprüche

1 Figur

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Claims

- 7 Patentansprüche 21)06167

1. Anordnung zum Lesen eines elektrooptischen Speichers, bei dem zur Speicherung einer Information die vom Materialzustand abhängige Doppelbrechung eines Speichermateriales verwendet wird und bei der zum Lesen linear polarisiertes Licht durch das Speichermaterial geleitet wird, gekennzeichnet durch einen Strahlenteiler (G), der daß vom Speicher (S) kommende Licht in zwei Teilbündel aufteilt, durch ein erstes doppelbrechendes Korrekturplättchen, dessen optische Weglängendifferenz so bemessen ist, daß beim Lesen einer binären "O^M das Licht hinter dem Korrekturplättchen ungefähr linear polarisiert ist, durch einen ersten Analysator (A), dessen Polarisationsebene so orientiert ist, daß er das im Falle einer binären "O" vom ersten Korrekturplättchen kommende linear polarisierte Licht möglichst vollständig »bsorbiert, durch einen ersten Lichtdetektor (D1), der das von Strahlteiler (G) durch das erste Korrekturplättchen und den ersten Analysator (A) kommende Licht aufnimmt, durch ein zweites doppelbrechendes Korrekturplättchen, dessen optische Weglängendifferenz so bemessen ist, daß beim Lesen einer binären "1" das Licht hinter dem Korrekturplättchen ungefähr linear polarisiert ist, durch einen zweiten Analysator (B), dessen Polarisisationedbene so orientiert ist, daß er das im Falle einer binären "1ⁿ vom zweiten Korrekturplättchen kommende linear polarisierte Licht möglichst vollständig absorbiert, durch einen zweiten Lichtdetektor (D2), der das vom Strahlteiler (G) durch das zweite Korrekturplättchen und den zweiten Analysator (B) kommende Licht aufnimmt und durch eine Auswerteschaltung, der die Ausgangssignale der beiden Lichtdetektoren (D1, D2) zugeleitet werden und die das Vorzeichen der Differenz der Ausgangssignale weiter verarbeitet.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Differenzverstärker enthält.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Korrekturplättchen zwischen den Strahlteiler (G) und dem zweiten Analysator (B) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Korrekturplättchen zwischen Strahlteiler (Gr) und erstem Analysator

(A) angeordnet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3> da durch gekennzeichnet, daß das erste Korrekturplättchen zwischen dem Speichermedium (S) und dem Strahlteiler (G) angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Speichermaterial in einem der möglichen Zustände nicht doppelbrechend ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur das zweite Korrekturplättchen vorgesehen ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsebenen der Analysatoren (A, B) orthogonal zur Polarisationsebene des dem Speicher (S) zugeführten Lichtes ist.

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