Пристрій для багаторазового запису та зчитування інформації

Пристрій для багаторазового запису та зчитування інформації Даний пристрій відноситься до техніки накопичення інформації і може використовуватись для багаторазового запису та зчитування інформації в складних технологічних умовах (на рухомих об'єктах, при підвищених температурах та рівнях радіаційного випромінювання). Широко відомі пристрої для багаторазового запису інформації на рухомі носії (див. М. Сиаккоу "Физические основы записи информации» М. «Связь», 1980, с. 191), який складаються з блоків формування сигналів запису, обробки сигналів зчитування, управління, живлення та блока запису, що складається з носія інформації (стрічка, дріт, диск і т. д.), вузла транспортування носія, головки запису (магнітної чи оптичної) та вузла управління головкою запису. Основним недоліком такого типу пристроїв є наявність кінематичних вузлів, які вимагають складних технологічних та конструкторських рішень для забезпечення високої швидкості запису та високого співвідношення сигнал/шум при зчитуванні інформації. Все це знижує надійність роботи в результаті механічного зношування деталей та обмежує функціональні можливості застосування пристрою (як правило великі габарити та малі прискорення). Цих недоліків немає в добре відомих пристроях для запису інформації в напівпровідникові комірки пам’яті (див. патенти США: №5303187, 5418733, МКВ G11В7/08). Такі пристрої складаються з аналогічних блоків, але блок запису складається з системи управляючих електродів і напівпровідникових комірок пам’яті. Проте при відсутності кінематичних вузлів, малих габаритах та високій швидкості запису недоліком таких пристроїв є невисока температурна, радіаційна та часова стабільність напівпровідникової пам’яті особливо при відсутності живлення, що знижує надійність роботи пристроїв. Найбільш близьким за технічною суттю та конструктивно-технологічними ознаками до винаходу є відомий пристрій (див. патент України UA22234A G11В7/08, 30.06.98.Бюл. №3), вибраний нами за прототип. Даний пристрій складається з електрично зв’язаних блоків: блоку формування сигналів запису, блока обробки сигналів зчитування, блока керування, блока живлення та блока запису, виконаного у вигляді єдиного моноблока, що складається з оптично зв’язаних лінійки m напівпровідникових лазерних джерел випромінювання, m поздовжніх ввідних планарних електрооптичних хвилеводів-світлопроводів з 1 парами полоскових електродів, додаткової прозорої фазової плівки, 1 поперечних планарних електрооптичних хвилеводів-світлопроводів з k парами полоскових електродів з прозорого матеріалу, прозорої магнітооптичної плівки з перпендикулярним намагніченням, реєструючого магнітооптичного шару, 2m поздовжніх вивідних планарних електрооптичних хвилеводів-світлопроводів з 21 парами полоскових електродів, лінійки 2m фотоприймачів та системи перемагнічування, зв’язаної з реєструючим магнітооптичним шаром. В даному пристрої запис інформації в аморфних магнітних плівках забезпечує її довготривале та надійне збереження і при відсутності живлення. Разом з тим даний пристрій має ряд недоліків. Основним з них є те, що прозора магнітооптична плівка, розміщена між поперечними планарними електрооптичними хвильоводами-світлопроводами та реєструючим магнітооптичним шаром, приводить до значного збільшення розміру пучка запису на реєструючому шарі. Величина такого збільшення Dа зв’язана з дифракцією світла і визначається виразом (1) Da=h/k2a2, де h - товщина магнітооптичної плівки, k - хвильовий вектор світла, а - діаметр вихідного пучка. Так як величина кута магнітооптичного повороту для прозорих матеріалів менша від 1град/мкм, то при необхідних товщинах плівки h=20мкм і довжині світлової хвилі l=0,8мкм та а=1мкм Dа³10мкм. Тому розмір інформаційного біту запису буде рівний сотні квадратних мікрон. При таких розмірах біта запису досягається мала поверхнева густина запису (менше 106біт/см 2) і для запису потрібна висока потужність напівпровідникових лазерів. Для магнітооптичних дисків запис інформації з частотою 10МГц при розмірі біта біля 0,5мкм 2 здійснюється випромінюванням потужністю більше 10міліватіт. Відповідно в даному пристрої потужність лазерного випромінювання повинна сягати до 1Вт, що для неперервних полоскових напівпровідникових лазерів важко одержати навіть при ефективному охолодженні рідким азотом. Це приводить до різкого зменшення швидкості запису інформації по одному каналу. Крім того напівпровідникові лазери мають невисоку температурну та радіаційну стабільність, що також звужує область застосування пристрою. Технічною задачею, на розв'язання якої направлений даний винахід, є створення малогабаритного безкінематичного пристрою для багаторазового запису та зчитування швидкісних потоків інформації, що міг би працювати в складних технологічних умовах (на рухомих об’єктах, при підвищених температурах, радіаційному випромінюванні і т.д.). Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в відомому пристрої для багаторазового запису та зчитування інформації, що складається з електрично зв’язаних блоків: блока формування сигналів запису, блока обробки сигналів зчитування, блока керування, блока живлення та блока запису, який виконаний у вигляді єдиного моноблока, що складається з лінійки m джерел випромінювання енергії, m планарних хвилеводів, m полоскових електродів та реєструючого шару, реєстр уючий шар суміщений з планарними хвилеводами, які виготовлені з дрібнодисперсного полікристалічного магнітострикційного фериту, а джерела випромінювання виконані в вигляді плівкових джерел ультразвуку, з'єднаних через акустичний контакт з відповідними планарними хвилеводами, а полоскові електроди виготовлені в вигляді котушки, яка охоплює відповідний хвилевід з кроком намотки h=2l0 і шириною полоски а=l0, де l0 - довжина хвилі ультразвукового випромінювання. Причому планарні хвилеводи виготовлені з ферит нікельової шпінелі з добавками 1-2% кобальту, а в блок формування сигналів зчитування введено генератор лінійно частотно модульованих імпульсів зчитування, електрично зв’язаний з джерелами ультразвуку, а в блок обробки сигналів зчитування введено відповідно узгоджену дисперсійну лінію затримки, яка електрично зв’язана з полосковими електродами, а реєстрація сигналів зчитування проводиться на подвоєній частоті несучої ультразвукової хвилі запису. Схема блока запису пристрою представлена на фігурі 1. Він складається з плівкових джерел ультразвуку 1, які зв’язані через акустичний контакт з відповідними планарними хвилеводами 2. На кожний хвилевід нанесені полоскові електроди 3 у вигляді котушки навколо відповідного хвилевода. Плівкові джерела ультразвуку 1 виготовляються в вигляді частини планарного хвилевода з п'єзоелектричного матеріалу (кристали ніобату чи танталату літію або кераміка) і їх поперечні розміри співпадають з розмірами планарних хвилеводів 2. На плоскі поверхні таких п'єзоелектричних хвилеводних елементів наносяться електроди збудження, які електрично зв’язані з блоком формування сигналів запису. Планарні хвилеводи 2 виготовляються з дрібнодисперсного полікристалічного магнітострикційного фериту (ферит-шпінелі або ферит-гранати, в які вводяться легуючі добавки для збільшення величини коефіцієнта магнітострикції - кобальт або титан у ферит-шпінелях і рідкісно-земельні елементи в ферит-гранатах). Товщина таких хвилеводів d=l0, а ширина b=(1,5-4) l0. Плівкові електроди 3 виготовлені з високопровідного матеріалу (Cu, Ag або Аu). Увесь блок запису розміщується на жорсткій несучій основі у вигляді плоскої плати. Працює даний пристрій таким чином. При записі закодований інформаційний сигнал вигляді високочастотного модульованого електричного імпульсу з несучою частотою w0 поступає з блоку формування сигналів запису (блок на малюнку не показаний) на m-те джерело ультразвуку 1 і далі поширюється у m-тому планарному хвилеводі 2 у вигляді промодульованої ультразвукової хвилі такої ж частоти. (2) F(t) = F0(t) cos (w0t+j 0), де Fo(t) - інформаційна складова сигналу, j0-фазова стала несучої хвилі, а величина тривалості імпульсу запису лежить в межах 0