Спосіб запису цифрової інформації на оптичні носії та оптичний елемент для його здійснення

1. Спосіб запису цифрової інформації на оптичні носії, що полягає у фокусуванні оптичного випромінювання в оптичне середовище носія, викликаючи упорядковані деформації, який відрізняється тим, що додатково вводять принаймні одне оптичне імпульсне випромінювання, що зчитує, при цьому одиницею інформації служить цифровий код, розрядність і значення якого залежить від часу перебування оптичного імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичному середовищі носія при відбитті від упорядкованих нерівностей, що виражається формулою Dr = t, де D - значення цифрового коду; r - основа системи числення; t час, с; час перебування оптичного імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичному середовищі носія обчисляють по формулі t=v.S, де v=c/n, де v - швидкість поширення оптичного випромінювання в оптичному середовищі, м/с; с - швидкість світла у вакуумі, м/с; n - показник заломлення оптичного середовища; S - сумарний шлях, пройдений падаючим і відбитим від упорядкованих деформацій оптичним імпульсним випромінюванням, що зчитує, через оптичне середовище носія і через середовища, що граничать із зазначеним оптичним середовищем, м; зазначене оптичне імпульсне випромінювання, що зчитує, в оптичне середовище носія вводять під заданим та/або постійним кутом падіння, відносно нормалі, із мінімально можливим перерізом потоку і з мінімально можливим кутовим розходженням потоку. 2 (19) 1 3 71206 Винахід відноситься до обчислювальної техніки, а саме до цифрових пристроїв, що записують, із застосуванням оптичних елементів, запис у яких виконується шляхом деформації носія немеханічними засобами, наприклад, лазером і може бути використаний в наукових дослідженнях, засобах телекомунікації, космічній навігації. Відомий спосіб запису двійкової інформації на оптичні носії [Г. Фролов. Тенденция развития оптических дисков. - журн. «Радио», №11, 1991. - М.: Патриот, 1991. - С.6-9.], [Диски DVD. В кн.: Гук М. Дисковая подсистема ПК. - СПб.: Питер, 2001. С.174-178.], який полягає у фокусуванні оптичного випромінювання в оптичне середовище носія, викликаючи контрастну оптичну анізотропію середовища. Хибою зазначеного способу є недовговічність, пов'язана зі старінням матеріалу оптичного середовища. Цих хиб позбавлений спосіб запису цифрової інформації на оптичні носії [Г. Фролов. Компакт диски - носители цифровой информации. - журн. «Радио», №3, 1991. - М.: Патриот, 1991. - С.6-8.], що полягає у фокусуванні оптичного випромінювання в оптичне середовище носія, викликаючи упорядковані деформації, кожна з яких подає одиницю інформації. Хибою зазначеного способу є низька щільність запису цифрової інформації. Відомий оптоелектронний логічний елемент [А.C. СССР №684484, МКИ-2 - G02F3/00, опубл. 05.09.1979., Бюл. №33.], що містить джерело світла, мембрани що проводять, діелектричну пластину, високорезистивний прошарок із вікнами, фоторезистивний прошарок, прозорий електрод, над відбивними мембранами встановлені нерухомі відбивачі: два над першим вікном, чотири над другим і 2n над n-м вікном, вікна у високорезистивному прошарку виконані прямокутними, відбивні мембрани над вікнами виконані по ширині менше ширини вікон з ослабленням по лінії, перпендикулярної до незакріплених країв мембран, причому джерело світла, відбивні мембрани, нерухомі відбивачі оптично послідовно зв'язані між собою. Хибою даного пристрою є неможливість його роботи при відсутності електричних керуючих сигналів і нездатність збереження інформації при відключенні електроживлення. Задачею винаходу є одержати спосіб, що підвищує щільність цифрового запису інформації на оптичні носії інформації й оптичний елемент для його здійснення. Поставлена задача вирішується тим, що, спосіб запису цифрової інформації на оптичні носії та оптичний елемент для його здійснення, що полягає у фокусуванні оптичного випромінювання в оптичне середовище носія, викликаючи упорядковані деформації, додатково вводять, принаймні, одне оптичне імпульсне випромінювання, що зчитує, при цьому одиницею інформації служить цифровий код, розрядність і значення якого залежить від часу перебування оптичного імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичному середовищі носія при відбитку від упорядкованих нерівностей, що виражається формулою Dr=t, де D - значення 4 цифрового коду; r - основа системи числення; t час, с; час перебування оптичного імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичному середовищі носія обчисляють по формулі t=n·S, де n=c/n, де n - швидкість поширення оптичного випромінювання в оптичному середовищі, м/с, c - швидкість світла у вакуумі, м/с, n - показник заломлення оптичного середовища; S - сумарний шлях, пройдений падаючим і відбитим від упорядкованих деформацій оптичним імпульсним випромінюванням, що зчитує, через оптичне середовище носія і через середовища, що граничать із зазначеним оптичним середовищем, м; зазначене оптичне імпульсне випромінювання, що зчитує, в оптичне середовище носія вводять під заданим та/або постійним кутом падіння, відносно нормалі, із мінімально можливим перетином потоку і з мінімально можливим кутовим розходженням потоку. Оптичний елемент, що містить джерело випромінювання у вигляді лазера, відбивні мембрани що деформуються, діелектричну пластину, прозорий елемент, нерухомі відбивачі, вікно, містить додаткове імпульсне джерело випромінювання, що зчитує, установлене із можливістю здійснення оптичного зв'язку через діелектричну пластину, через вікно, виконане у відбивній мембрані що деформується - з прозорим елементом, виконаним у вигляді оптичного середовища носія інформації куполоподібної форми, основа якої зосереджена на відбивній мембрані що деформується з вікном, приймач випромінювання, виконаний із можливістю здійснення оптичного зв'язку через діелектричну пластину з вікном, а нерухомі відбивачі виконані у вигляді прошарку, що відбиває, на куполоподібній частині оптичного середовища носія інформації, причому відбивні мембрани що деформуються в основі оптичного середовища носія інформації і прошарок, що відбиває, на куполоподібній частині виконані з можливістю забезпечення повного внутрішнього відбитку (ПВВ), джерело випромінювання у вигляді лазера оптично зв'язане через діелектричну пластину з відбивними мембранами що деформуються, причому відбивні мембрани що деформуються виконані з властивостями пластичної та/або пружної деформації, вікно виконане меншим відносно поперечних розмірів основи оптичного середовища носія інформації, оптична вісь імпульсного джерела випромінювання, що зчитує, відмінна від нормалі, виходом пристрою є вихід приймача випромінювання. Діелектрична пластина виконана з матеріалу з властивостями термопластичної деформації. Відбивні мембрани що деформуються виконані термочутливими з матеріалу, що має властивості пам'яті форми. Спосіб запису цифрової інформації на оптичні носії виконується таким чином Фокусуванням оптичного випромінювання, наприклад, лазера, в оптичне середовище носія, викликають упорядковані деформації оптичного середовища. Затримка додатково введеного, принаймні, одного оптичного імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичному середовищі носія буде залежати від конфігурації прошарку що деформується. При цьому одиницею інформації буде служити цифровий код, розрядність і значення 5 71206 6 якого залежатиме від часу перебування оптичного пластина 2 виконана з матеріалу з властивостями імпульсного випромінювання, що зчитує, в оптичтермопластичної деформації. Відбивні мембрани 3 ному середовищі носія при відбитку від упорядкощо деформуються виконані термочутливими з ваних нерівностей. Значення цифрового коду виматеріалу, що має властивості пам'яті форми. значається по формулі Джерело випромінювання у вигляді лазера 1 Dr=t, (1) (Фіг.1) призначене для створення упорядкованої де, D - значення цифрового коду; деформації конструктивних компонентів оптичного r - основа системи числення; елемента. Діелектрична пластина 2 є захисним t - час, с. прошарком оптичного середовища носія інформаЧас залежить від фізичних параметрів оптичції. Відбивні мембрани 3 що деформуються є акного середовища й обчислюється за формулою тивними компонентами оптичного середовища носія, і, разом із діелектричною пластиною 2 маt=n·S, (2) де, ють контрастний коефіцієнт температурного розширення (КТР) по відношенню одне до одного. Це n=c/n, (3) сприяє поліпшенню деформаційних характеристик де, n - швидкість поширення оптичного випро(див. напр., [А.C. СРСР №1726844, «Перистальтимінювання в оптичному середовищі, м/с, ческий насос», МКИ5 F04В43/12, 15.04.1992, Бюл. c - швидкість світла у вакуумі, м/с; №14.], [А.C. СРСР №1816057, «Привод», МКИ5 n - показник заломлення оптичного сереF03G7/06, зареєстр. 11.10.1992.], [А.C. СРСР довища; №1816058, «Привод», МКИ5 F03G7/06, зареєстр. S - сумарний шлях, пройдений падаючим і НЛО. 1992.].). Крім того, відбивні характеристики відбитим від упорядкованих деформацій оптичвідбивних мембран 3 що деформуються сприяють ним імпульсним випромінюванням, що зчитує, створенню ПВВ в оптичному середовищі носія через оптичне середовище носія і через сереінформації. Імпульсне джерело випромінювання 4, довища, що граничать із зазначеним оптичним що зчитує, призначене для генерації імпульсів, що середовищем, м. зчитують. Вікно 5 є оптичним входом і виходом Зазначене оптичне імпульсне випромінюваноптичного середовища носія інформації. Оптичне ня, що зчитує, в оптичне середовище носія ввосередовище 6 носія інформації куполоподібної дять під заданим та/або постійним кутом падіння, форми, основа якої зосереджена на відбивній відносно нормалі. При цьому необхідно, щоб перемембрані 3 що деформується із вікном 5 є оптичтин потоку оптичного імпульсного випромінюванним осередком для збереження інформації. Купоня, що зчитує, був вибраний мінімально можливим лоподібна форма перешкоджає дисипації енергії і кутове розходження потоку повинно бути мінімавипромінювання при багатократному відбитку вильно можливим. промінювання 4 що зчитує, усередині середовища. Оскільки зазначені відмітні ознаки відсутні в Приймач випромінювання 7 приймає випромінюпрототипі, запропонований спосіб цифрового завання, яке вийшло з оптичного середовища 6 носія пису відповідає критерію «новизна». інформації через вікно 5. Прошарок, що відбиває, Оптичний елемент зображений на Фіг.1 і Фіг.2. 8 на куполоподібній частині оптичного середовища Оптичний елемент містить джерело випромі6 носія інформації, як і відбивні мембрани 3 що нювання у вигляді лазера 1 оптично зв'язане через деформуються у основі оптичного середовища 6 діелектричну пластину 2 із відбивними мембрананосія інформації забезпечують повний внутрішній ми що деформуються 3, імпульсне джерело вивідбиток (ПВВ). Відбивні мембрани 3 що дефорпромінювання 4 що зчитує, установлене із можлимуються виконані з властивостями пластичної вістю здійснення оптичного зв'язку через та/або пружної деформації в першому випадку діелектричну пластину 2, через вікно 5, виконане в сприяють фіксованому запису, а в др угому - з мовідбивній мембрані 3 що деформується - з оптичжливістю перезаписування інформації. Вікно 5 ним середовищем 6 носія інформації куполоподібвиконано меншим відносно поперечних розмірів ної форми, основа якої зосереджена на відбивній основи оптичного середовища 6 носія інформації мембрані 3 що деформується із вікном 5, приймач для того, щоб як можна довше затримати випромівипромінювання 7, виконаний із можливістю здійснювання 4 що зчитує, в оптичному середовищі 6 нення оптичного зв'язку через діелектричну пласносія інформації. Оптична вісь імпульсного джеретину 2 із вікном 5, а нерухомі відбивачі виконані у ла випромінювання 4 що зчитує, відмінна від норвигляді прошарку 8, що відбиває, на куполоподібмалі. Виходом пристрою є вихід приймача випроній частині оптичного середовища 6 носія інформінювання 7. Для поліпшення експлуатаційних мації. Відбивні мембрани 3 що деформуються у характеристик носія інформації діелектрична плаоснові оптичного середовища 6 носія інформації і стина 2 виконана з матеріалу з властивостями прошарок 8, що відбиває, на куполоподібній частермопластичної деформації. Відбивні мембрани 3 тині виконані з можливістю забезпечення повного що деформуються виконані термочутливими з внутрішнього відбитка (ПВВ). Відбивні мембрани 3 матеріалу, що має властивості пам'яті форми. Ця що деформуються виконані з властивостями пласякість виведена за основний розділ формули витичної та/або пружної деформації. Вікно 5 виконанаходу, як варіант виконання, що розширює функно меншим відносно поперечних розмірів основи ціональні можливості пристрою, але який згадуоптичного середовища 6 носія інформації. Оптичється у винаході [А.C. СССР №1534207, МКИ5 на вісь імпульсного джерела випромінювання 4 що F03G7/06, «Мартенситный двигатель», опубл. зчитує, відмінна від нормалі. Виходом пристрою є 07.01.1990, Бюл. №1.]. вихід приймача випромінювання 7. Діелектрична 7 71206 8 Оптичний елемент працює таким чином. k = dокн / dреал , (5) Дія випромінювання від джерела випромінюде k - коефіцієнт пропорційності; вання 1 на діелектричну пластину 2 із відбивними dокн - діаметр вхідного/ви хідного вікна задамембранами 3 що деформуються викликає упорядковану деформацію, при якій порушується параного об'єму оптичного середовища, м, (Фіг.1); лельність їхніх площин. Ця обставина дозволяє dреал - реальний діаметр заданого об'єму опзатримуватися випромінюванню від імпульсного тичного середовища, м, джерела випромінювання 4 що зчитує, в оптичноDmax - максимальний розмах деформацій му середовищі 6, де за рахунок ПВВ (Фіг.2), що вийде з вікна 5, пройшовши багаторазово відбипрошарку, що відбиває, м (Фіг.2). ваючись від куполоподібної поверхні з прошарком У порівнянні з прототипом, у якому на одини8 що відбиває, і від деформованих відбивних мемцю площі оптичного середовища записується одибран 3. Цифрове значення D, інформації що запиниця інформації - біт, запропонований спосіб записується, буде залежати від часу затримки оптичносу ци фрової інформації на оптичні носії дозволяє го випромінювання в оптичному середовищі 6, що записати на ту ж площу оптичного середовища обчислюється по формулі (1). На приймач випроносія інформації - масив інформації. мінювання 7 випромінювання з вікна 5 потрапить Запропонований спосіб цифрового запису на через час t, витрачений випромінюванням на багаоптичні носії й оптичний елемент для його здійстократний відбиток від стінок оптичного середонення, - як за рахунок фізичних параметрів носія вища 6. Цей час обчислюється по формулі (2). При так і геометричного розташування компонентів, цьому значення S буде залежати від дозволяє одержати пристрій і носії інформації великої ємності при тих же фізичних розмірах носіїв, S = d cp × m × k + Dm ax , (4) що й у відомих рішеннях. де, S - шлях, пройдений оптичним випромінюЗастосування винаходу значно підвищить об'ванням в об'ємі оптичного середовища, м, єм цифрової інформації що записується. Дане d cp - середній поперечний розмір заданого технічне рішення відчиняє новий шлях розвитку інформаційних те хнологій. об'єму оптичного середовища, м; m - кількість відбитків оптичного випромінювання від стінок заданого об'єму оптичного середовища; Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун Підписне Тираж 37 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601