ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОБЪЕМНЫХ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ СРЕД
ÃÎËÎÃÐÀÔÈß
ÓÄÊ 778.38
×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÎÑÒÜ ÎÁÚÅÌÍÛÕ ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÐÅÄ
© 2008 ã. © 2008 ã.
Á. Ñ. Ãóðåâè÷*, äîêòîð òåõí. íàóê; Ñ. Á. Ãóðåâè÷**, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ïåöêóñ***, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
*** ÎÀÎ “Íàó÷íûå ïðèáîðû”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã *** Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À.Ô. Èîôôå ÐÀÍ, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã *** Èíñòèòóò ôèçèêè, ã. Âèëüíþñ, Ëèòâà *** E-mail: bgurevich@mail.ru
Îáñóæäàåòñÿ èíôîðìàöèîííûé êðèòåðèé îïðåäåëåíèÿ íåîáõîäèìîé âõîäíîé ýíåðãèè äëÿ çàïèñè â îáúåìíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåäàõ. Äàåòñÿ îïðåäåëåíèå èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Îïðåäåëÿåòñÿ ïîðîãîâàÿ èíôîðìàöèîííàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü â ñëó÷àå áèíàðíîé è ïîëóòîíîâîé çàïèñè. Ó÷èòûâàåòñÿ ñâÿçü èíôîðìàöèîííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñ äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì ñðåäû â îáúåìíîé ñðåäå. Ïðîâîäèòñÿ ñðàâíåíèå èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé è îáû÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòåé äëÿ íåêîòîðûõ òîíêèõ è îáúåìíûõ ñðåä, èñïîëüçóåìûõ â ãîëîãðàôèè.
Êîäû OCIS: 090.0090.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 23.08.2007.
Ââåäåíèå
 ïðîöåññàõ çàïèñè è ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà, âêëþ÷àþùèõ ââîä äàííûõ, çàïèñü ãîëîãðàìì â ñðåäå, âîññòàíîâëåíèå ãîëîãðàìì è ðåãèñòðàöèþ âîññòàíîâëåííûõ äàííûõ, âàæíóþ ðîëü èãðàåò ÷óâñòâèòåëüíîñòü. Îò ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàôè÷åñêîãî óñòðîéñòâà çàâèñèò âåëè÷èíà ñâåòîâîé ýíåðãèè, êîòîðàÿ íóæíà äëÿ ââîäà è âûâîäà íåîáõîäèìîé èíôîðìàöèè.
Îáû÷íî ïîä ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ïîíèìàåòñÿ âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ âõîäíîé ýíåðãèè (èëè åå ïëîòíîñòè), ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûé óðîâåíü âûõîäíîãî ñèãíàëà. Ïîíÿòèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïîðàçíîìó òðàêòîâàëîñü ïðèìåíèòåëüíî ê ðàçíûì ñèñòåìàì.
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ òàêîå ðàçëè÷èå îáóñëîâëåíî ðàçëè÷íûìè òðàäèöèÿìè â îïèñàíèè îïòè÷åñêèõ, ôîòîãðàôè÷åñêèõ, òåëåâèçèîííûõ è äðóãèõ ñèñòåì. Ïðè ðåøåíèè ìíîãèõ çàäà÷ îêàçûâàëîñü íåîáõîäèìûì ïåðåñìîòðåòü òðàäèöèîííûå ïðåäñòàâëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè è âûäâèíóòü íîâûå îïðåäåëåíèÿ.  ÷àñòíîñòè, âî ìíîãèõ îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ñèñòåìàõ ÷àñòî ãëàâåíñòâóþùóþ ðîëü èãðàåò îáúåì çàïèñûâàåìîé èíôîðìàöèè.  ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèì èíôîðìàöèîííûé ïîäõîä ê îöåíêå ÷óâñòâèòåëüíîñòè [1, 2].
Ïîñêîëüêó â ãîëîãðàôèè íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ìàêñèìàëüíóþ ìîäóëÿöèþ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû ñ öåëüþ ñîçäàíèÿ ìàêñèìàëüíîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, òî êðèòåðèé äîëæåí áûòü ñâÿ-
çàí ñ ýòîé âåëè÷èíîé.  êà÷åñòâå âõîäíîé ýíåðãèè
ïðèíèìàëàñü, êàê è â ôîòîãðàôèè, ïëîòíîñòü ïàäà-
þùåé ýíåðãèè ñâåòà [3]. Îäíàêî òàêàÿ îöåíêà ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòè íåäîñòàòî÷íî îïðåäåëÿåò ýôôåêòèâ-
íîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè.
Ñîâñåì äðóãàÿ êàðòèíà ïîëó÷àåòñÿ, åñëè ÷óâñò-
âèòåëüíîñòü îïðåäåëÿòü íå ïî ïëîòíîñòè ýíåðãèè,
à ïî ýíåðãèè, ïðèõîäÿùåéñÿ íà åäèíèöó èíôîðìàöèè.
Åñëè äëÿ îöåíêè ñ÷èòàòü, ÷òî ôîòîãðàôè÷åñêèé
ìàòåðèàë, îáëàäàþùèé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ 5000 ëèí/ìì, ïîçâîëÿåò çàïèñàòü 1010 äâ. åä./ñì2, à ïðè 50 ëèí/ìì – ïðèáëèçèòåëüíî 106 äâ. åä./ñì2, òî
îäíà è òà æå èíôîðìàöèîííàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü 1014 äâ. åä./Äæ, ò. å. îêîëî 3,5×10–5 äâ. åä./êâàíò,
îáåñïå÷èâàåòñÿ â ïåðâîì ñëó÷àå ïðè ïëîòíîñòè ýíåðãèè 10–4 Äæ/ñì2, â ïîñëåäíåì – ïðè ïëîòíîñòè 10–8 Äæ/ñì2 (ñîîòâåòñòâåííî 0,005 è 50 åä. ïî ÃÎÑÒ).
Èíôîðìàöèîííàÿ îöåíêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ÿâ-
ëÿåòñÿ áîëåå ïðàâèëüíîé ïðè îöåíêå âîçìîæíîñòåé
çàïèñûâàþùåãî ìàòåðèàëà èëè âñåé èíôîðìàöèîí-
íîé ñèñòåìû. Îäíàêî â ëèòåðàòóðå ÷àñòî ÷óâñòâè-
òåëüíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä ïî èíåðöèè ïðî-
äîëæàþò îöåíèâàòü ôîòîãðàôè÷åñêèìè åäèíèöàìè
ëèáî ïðîñòî ïî íåîáõîäèìîé ïëîòíîñòè ýíåðãèè (íàïðèìåð, â Äæ/ñì2) [3]. Íàèáîëåå ïîëíî ñïåöè-
ôèêó îïòèêî-ýëåêòðîííîé èíôîðìàöèîííîé ñèñòåìû îòðàæàåò åäèíèöà, èìåþùàÿ ðàçìåðíîñòü Äæ– 1áèò [2]. Îíà æå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà è äëÿ
ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåä õðàíå-
íèÿ ãîëîãðàìì âàæíî ïîíèìàòü, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò
50 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
ñîáîé âåëè÷èíà âûõîäíîãî ñèãíàëà è êàêîå åãî çíà÷åíèå ìîæåò áûòü ïðèíÿòî â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ.
Ïîñêîëüêó â ñðåäå çàïèñûâàåòñÿ èíòåðôåðåíöèîííàÿ êàðòèíà, òî âûõîäíûì ñèãíàëîì öåëåñîîáðàçíî ñ÷èòàòü êîìïëåêñíóþ âåëè÷èíó àìïëèòóäíîãî êîýôôèöèåíòà ïðîïóñêàíèÿ, îïðåäåëÿåìóþ íå òîëüêî àìïëèòóäíûìè, íî è ôàçîâûìè èçìåíåíèÿìè. Îäíàêî íå âåñü ïðîøåäøèé ñâåò ñîçäàåò êîïèþ çàïèñàííîãî âîëíîâîãî ôðîíòà, à òîëüêî òà ÷àñòü, êîòîðàÿ ñîçäàíà åãî ìîäóëèðóþùèì ÷ëåíîì. Ýòà ÷àñòü è äîëæíà ñëóæèòü âûõîäíûì ñèãíàëîì.
Ìèíèìàëüíàÿ ýíåðãèÿ, òðåáóåìàÿ äëÿ çàïèñè íàáîðà áèíàðíûõ äàííûõ
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, êîòîðóþ íàäî îáåñïå÷èòü ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì, ñëåäóåò îïðåäåëèòü ïîðîãîâóþ ýíåðãèþ, íåîáõîäèìóþ äëÿ ðàçëè÷åíèÿ íà âûõîäå ìàòðèöû ôîòîïðèåìíèêîâ ñèãíàëà îò îäíîãî ïèêñåëà,
Wp = Ψ minWn.sys.p,
(1)
ãäå Wn.sys.ð – ýíåðãèÿ øóìîâ ñèñòåìû, îòíåñåííàÿ ê îäíîìó ïèêñåëó íà âûõîäå, à Ψmin – ìèíèìàëüíîå îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì, ïðè êîòîðîì ñèãíàë ðàçëè÷àåòñÿ ñ óäîâëåòâîðèòåëüíîé âåðîÿòíîñòüþ. Ýòó ýíåðãèþ ìîæíî ñâÿçàòü ñ ìîùíîñòüþ âîññòàíàâëèâàþùåãî ïó÷êà Prec, γ2 – êîýôôèöèåíòîì åãî ïîëåçíîãî èñïîëüçîâàíèÿ, ηh – äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ ãîëîãðàììû, tk – âðåìåíåì íàêîïëåíèÿ ñèãíàëà íà ìàòðèöå ôîòîïðèåìíèêîâ è Np – ÷èñëîì ïèêñåëîâ íà âûõîäå.
Wp
=
γ2 Precηhtk Np
.
(2)
Òîãäà äëÿ ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû èìååì
ηh min
=
Wp min N p γ2 Prectk
.
(3)
×óâñòâèòåëüíîñòü ñðåäû, â êîòîðîé çàïèñûâàåòñÿ òàêàÿ ãîëîãðàììà, äîëæíà áûòü òàêîâà, ÷òîáû èñïîëüçóåìûå äëÿ çàïèñè ñâåòîâûå ïó÷êè îáåñïå÷èâàëè ηhmin.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, âåëè÷èíó ÷óâñòâèòåëüíîñòè óäîáíåå ñâÿçûâàòü ñ η1/2. Îòíåñåííàÿ ê åäèíèöå ïëîùàäè âåëè÷èíà ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, åñëè ïðèíÿòü êîýôôèöèåíò V, îïðåäåëÿþùèé âèäíîñòü, ðàâíûì åäèíèöå, ñîãëàñíî [3]
Çäåñü ýêñïîçèöèÿ
G=
η. E0
(4)
E0
=
γ1te P sh
,
(5)
ãäå P – ìîùíîñòü çàïèñûâàþùåãî ëàçåðà, γ1 – êîýôôèöèåíò åãî èñïîëüçîâàíèÿ â äâóõ ïó÷êàõ (îïîðíîì
è îáúåêòíîì), te – âðåìÿ ýêñïîçèöèè ïðè çàïèñè ãîëîãðàììû, sh – ïëîùàäü ãîëîãðàììû.
Ïîäñòàâëÿÿ ηhmin èç (3) â (4), ïîëó÷àåì çíà÷åíèå ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, âûðàæåííóþ â ñì2/Äæ.
Òàáëèöû ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íåêîòîðûõ ñðåä,
îïðåäåëåííîé ïî âûðàæåíèþ (4)
 òàáëèöàõ 1 è 2 ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ íåèíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè (îòíåñåííûå ê åäèíèöå ïëîùàäè â ñîîòâåòñòâèè ñ âûðàæåíèåì (4)) äëÿ íåêîòîðûõ òîíêèõ è îáúåìíûõ ñðåä ñîîòâåòñòâåííî.
Ðàçëè÷èå â ÷óâñòâèòåëüíîñòè çäåñü ÷àñòè÷íî ñâÿçàíî ñ ðàçëè÷íîé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ ñðåä. Èçâåñòíî, ÷òî èíôîðìàöèîííàÿ åìêîñòü îïðåäåëÿåòñÿ êîìïëåêñîì ôèçèêî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê, òàêèõ, êàê äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ïîëíîå è óäåëüíîå ðàçðåøåíèå, óðîâåíü ñîáñòâåííûõ øóìîâ, êîòîðûìè õàðàêòåðèçóåòñÿ ñðåäà. Êàæäàÿ èç ýòèõ ñîñòàâëÿþùèõ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòè ìîæåò îêàçûâàòü âëèÿíèå íà âåëè÷èíû ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåä, óêàçàííûå â òàáëèöàõ.
Èíôîðìàöèîííàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü äëÿ îáúåìíûõ ñðåä
Ïîñêîëüêó îáúåìíûå ñðåäû ïîçâîëÿþò çàïèñûâàòü áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè, òî â îöåíêó ÷óâñòâèòåëüíîñòè òàêèõ ñðåä äîëæíû áûòü âíåñåíû èçìåíåíèÿ.
Òàáëèöà 1. ×óâñòâèòåëüíîñòü íåêîòîðûõ òîíêèõ ñðåä [4]
Ñðåäà
G, ñì2/Äæ Òîëùèíà, ìì
649F 649F, îòáåëåííàÿ Õðîìèðîâàííûé æåëàòèí
2,6×103 4×102 0,65×102
0,015 0,015 0,02
Òàáëèöà 2. ×óâñòâèòåëüíîñòü íåêîòîðûõ îáúåìíûõ ñðåä [5]
Ñðåäà
G, ñì2/Äæ Òîëùèíà, ìì
LiNbO3:Fe LiNbO3 (Two-color) Polaroid photopolymer
PQ/PMMA
0,02 0,02 20 0,2–0,3
10 10 0,5 2
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
51
 ðàáîòå [5] äëÿ îáúåìíûõ ñðåä èñïîëüçîâàëîñü âûðàæåíèå
(7) è (3), ìîæíî ïîëó÷èòü äëÿ èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåäû
G
=
η
ted
P sh
,
(ñì/Äæ).
(6)
Òàêîå îïðåäåëåíèå äëÿ çàïèñûâàþùèõ ñðåä îïðåäåëåííîãî ñîñòàâà ÿâëÿåòñÿ íåóäîáíûì, òàê êàê ðàçëè÷íûå ñëîè èìåþò ðàçíûå òîëùèíû d è ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò òî æå ñîîòíîøåíèå (4), ÷òî è äëÿ ïëîñêèõ ñðåä, íî ñ èçìåíåííûì çíà÷åíèåì Å0, êîòîðîå äîëæíî áûòü áîëüøå èç-çà áîëüøåãî îáúåìà ââîäèìîé èíôîðìàöèè. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè îáúåìíîé çàïèñè íåèíôîðìàöèîííàÿ îöåíêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèâåäåò ê íåïðàâèëüíûì ðåçóëüòàòàì: ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèíû ñðåäû, ÷òî ïîçâîëÿåò ââîäèòü áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè, ÷óâñòâèòåëüíîñòü îáúåìíîé ñðåäû, îïðåäåëåííàÿ ïî âûðàæåíèþ (4), îêàæåòñÿ íèæå.
Îöåíèì èíôîðìàöèîííóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä, áîëåå ïðèãîäíóþ äëÿ îáúåìíûõ ñðåä.
Ïîñêîëüêó îáû÷íî ïðèõîäèòñÿ èìåòü äåëî ñî ñðåäàìè íèçêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, òî æåëàòåëüíî, ÷òîáû â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ âûáèðàëàñü íàèìåíüøàÿ ïðèãîäíàÿ âåëè÷èíà η. Îíà îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì (3).
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàììû çàâèñèò êàê îò ÷èñëà ïèêñåëîâ Np, ñîäåðæàùèõñÿ â èçîáðàæåíèè, çàïèñàííîì â âèäå ãîëîãðàììû, òàê è îò ÷èñëà ìóëüòèïëåêñèðîâàííûõ ãîëîãðàìì NM íà îäíîé è òîé æå ïëîùàäêå.  ïåðâîì ñëó÷àå â èäåàëüíîì âàðèàíòå çàâèñèìîñòü îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì (3).  ðåàëüíîì âàðèàíòå çàâèñèìîñòü îò Np ìîæåò áûòü íåëèíåéíîé. Âî âòîðîì ñëó÷àå ñóììàðíàÿ äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü îò Ì íàëîæåííûõ ãîëîãðàìì íå ìîæåò ïðåâûøàòü íåñêîëüêèõ åäèíèö, à çàâèñèìîñòü îò NM – êâàäðàòè÷íàÿ [5].
Äëÿ òîãî ÷òîáû èíôîðìàöèîííóþ ãîëîãðàôè÷åñêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü G1 îïðåäåëèòü â åäèíèöàõ áèò/Äæ, íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýêñïîçèöèÿ Å0 îïðåäåëÿëàñü íå â Äæ/ñì2, à â Äæ/áèò (Å1). Âûðàæåíèÿ (5) è (4) ïðèìóò âèä
E1
=
γ1teP , Np
(7)
G1 =
η. E1
(8)
Åñëè âçÿòü çà êðèòåðèé ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå ηhmin, îáåñïå÷èâàþùåå íåîáõîäèìóþ íàäåæíîñòü âûõîäíûõ äàííûõ, è, èìåÿ â âèäó âûðàæåíèÿ (8),
G1min =
Wp min N p /γ2 Prectk γ1te P/N p
=
W
p
min
N
3/ p
2
.
γ2 Prectk γ1te P
(9)
Íèæå ïðèâîäÿòñÿ íåêîòîðûå îöåíêè. Â ðàáîòå
[6], ãäå ñîîáùàåòñÿ î ïîëó÷åíèè ñâåðõâûñîêîé ïëîò-
íîñòè õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè (ïðèìåðíî 400 áèò/ ìêì2) â êðèñòàëëå LiNbO3:Fe òîëùèíîé 8 ìì, ïðèâîäÿòñÿ ñëåäóþùèå äàííûå äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì
è âûáîðêè äàííûõ: Prec = 345 ìÂò, P = 21,6 ìÂò, Np = 106, sh ≈ 2,5×10–2 ñì2, V ≈ 0,8, te = 0,34 c, ηh = 1,1×10–6.
Çíà÷åíèå ηh = 10–6 ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî ïðè Wpmin = 3,3×10–16 Äæ (÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïðèìåðíî 1000 êâàíòîâ íà îäèí ýëåìåíò ÏÇÑ – çíà÷åíèå, ïðè-
âåäåííîå â ðàáîòå [7]), ò. å. äîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà, åñëè ïðèíÿòü tk = 10–3 ñ.
Èñïîëüçóÿ âûðàæåíèå (7), ìîæíî ñîãëàñíî (8)
ïîëó÷èòü
G1
=
η VE1
=
10−3 0,8 0,34 × 0, 021106
= 1,8 ×105
áèò/Äæ.
Äëÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè, îöåíèâàåìîé â ñì2/Äæ, ðàñ÷åòû äàþò
G0
=
0,8
10−3 0,34 × 0, 21 2,5 ×10−2
≈
0, 5 ×10−2
Äæ/ñì2,
÷òî áëèçêî ê òàáëè÷íûì äàííûì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäåòñÿ èíòåíñèâíàÿ ðàçðà-
áîòêà íîâûõ ÷óâñòâèòåëüíûõ è ìàëîøóìÿùèõ ñðåä äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè [8]. Ìîæíî íàäåÿòüñÿ, ÷òî ñðåäè íîâûõ ñðåä ïîÿâÿòñÿ òàêèå, êîòîðûå ïîçâîëÿò ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü ïëîòíîñòü çàïèñûâàåìîé èíôîðìàöèè è îäíîâðåìåííî ñîêðàòèòü âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå êàê íà çàïèñü ãîëîãðàìì, òàê è íà àäðåñàöèþ è âîññòàíîâëåíèå íåîáõîäèìîé èíôîðìàöèè.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ãóðåâè÷ Ñ.Á. Èíôîðìàöèîííûé ïîäõîä ê îöåíêå ÷óâñòâèòåëüíîñòè â ôîòîãðàôèè è òåëåâèäåíèè // Æóðí. íàó÷í. è ïðèêë. ôîòîãð. è êèíåìàòîãð. 1962. Ò. 7. Ñ. 3–11.
12. Ãóðåâè÷ Ñ.Á. Ýôôåêòèâíîñòü è ÷óâñòâèòåëüíîñòü òåëåâèçèîííûõ ñèñòåì. Ì.–Ë.: Ýíåðãèÿ, 1964.
13. Êîëüåð Ð., Áåðêõàðò Ê., Ëèí Ë. Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ / Ïåð. ñ àíãë. Ì.: Ìèð, 1973.
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
14. Ãëàääåí Äæ., Ëåéòè Ð.Ä. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ / Ïîä ðåä. Ã. Êîëôèëäà. Ì.: Ìèð. Ò. 1. Ñ. 294–314
15. Ashley J., Bernal M.P., Burr G.W., Coufal H., Guenther H., Hoffnagle J.A., Jefferson C.M., Macfarlane R.M., Shelby R.M., Sincerbox G.T. Holographic data storage // IBM J. Res. Develop. 2000. V. 44. ¹ 3. P. 341–368.
16. Burr G.W., Jefferson C.M., Coufal H., Jurich M., Hoffnagle J.A., Macfarlane R.M., Shelby R.M. Volume holo-
graphic data storage at an areal density of 250 gigapixels/ in2 // Opt. Lett. 2001. V. 26. ¹ 7. P. 444–447.
17. Pu A., Psaltis D. High-density recording in photopolymerbased holographic three-dimensional disks // Appl. Opt. 1996. V. 35. ¹ 14. P. 2389–2398.
18. Ãóðåâè÷ Á.Ñ., Ãóðåâè÷ Ñ.Á., Ïåöêóñ À.Ì. Ñðåäû äëÿ îáúåìíîé çàïèñè â ãîëîãðàôè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè // Íàó÷íîå ïðèáîðîñòðîåíèå. 2006. Ò. 16. ¹ 2. Ñ. 22–33.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
53
ÓÄÊ 778.38
×ÓÂÑÒÂÈÒÅËÜÍÎÑÒÜ ÎÁÚÅÌÍÛÕ ÃÎËÎÃÐÀÔÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÐÅÄ
© 2008 ã. © 2008 ã.
Á. Ñ. Ãóðåâè÷*, äîêòîð òåõí. íàóê; Ñ. Á. Ãóðåâè÷**, äîêòîð ôèç.-ìàò. íàóê; À. Ïåöêóñ***, êàíä. ôèç.-ìàò. íàóê
*** ÎÀÎ “Íàó÷íûå ïðèáîðû”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã *** Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À.Ô. Èîôôå ÐÀÍ, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã *** Èíñòèòóò ôèçèêè, ã. Âèëüíþñ, Ëèòâà *** E-mail: bgurevich@mail.ru
Îáñóæäàåòñÿ èíôîðìàöèîííûé êðèòåðèé îïðåäåëåíèÿ íåîáõîäèìîé âõîäíîé ýíåðãèè äëÿ çàïèñè â îáúåìíûõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåäàõ. Äàåòñÿ îïðåäåëåíèå èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè. Îïðåäåëÿåòñÿ ïîðîãîâàÿ èíôîðìàöèîííàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü â ñëó÷àå áèíàðíîé è ïîëóòîíîâîé çàïèñè. Ó÷èòûâàåòñÿ ñâÿçü èíôîðìàöèîííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñ äèíàìè÷åñêèì äèàïàçîíîì ñðåäû â îáúåìíîé ñðåäå. Ïðîâîäèòñÿ ñðàâíåíèå èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé è îáû÷íîé ÷óâñòâèòåëüíîñòåé äëÿ íåêîòîðûõ òîíêèõ è îáúåìíûõ ñðåä, èñïîëüçóåìûõ â ãîëîãðàôèè.
Êîäû OCIS: 090.0090.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 23.08.2007.
Ââåäåíèå
 ïðîöåññàõ çàïèñè è ïðåîáðàçîâàíèÿ ñèãíàëà, âêëþ÷àþùèõ ââîä äàííûõ, çàïèñü ãîëîãðàìì â ñðåäå, âîññòàíîâëåíèå ãîëîãðàìì è ðåãèñòðàöèþ âîññòàíîâëåííûõ äàííûõ, âàæíóþ ðîëü èãðàåò ÷óâñòâèòåëüíîñòü. Îò ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàôè÷åñêîãî óñòðîéñòâà çàâèñèò âåëè÷èíà ñâåòîâîé ýíåðãèè, êîòîðàÿ íóæíà äëÿ ââîäà è âûâîäà íåîáõîäèìîé èíôîðìàöèè.
Îáû÷íî ïîä ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ïîíèìàåòñÿ âåëè÷èíà, îáðàòíàÿ âõîäíîé ýíåðãèè (èëè åå ïëîòíîñòè), ïðè êîòîðîé ïîÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìûé óðîâåíü âûõîäíîãî ñèãíàëà. Ïîíÿòèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïîðàçíîìó òðàêòîâàëîñü ïðèìåíèòåëüíî ê ðàçíûì ñèñòåìàì.
 áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ òàêîå ðàçëè÷èå îáóñëîâëåíî ðàçëè÷íûìè òðàäèöèÿìè â îïèñàíèè îïòè÷åñêèõ, ôîòîãðàôè÷åñêèõ, òåëåâèçèîííûõ è äðóãèõ ñèñòåì. Ïðè ðåøåíèè ìíîãèõ çàäà÷ îêàçûâàëîñü íåîáõîäèìûì ïåðåñìîòðåòü òðàäèöèîííûå ïðåäñòàâëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè è âûäâèíóòü íîâûå îïðåäåëåíèÿ.  ÷àñòíîñòè, âî ìíîãèõ îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ñèñòåìàõ ÷àñòî ãëàâåíñòâóþùóþ ðîëü èãðàåò îáúåì çàïèñûâàåìîé èíôîðìàöèè.  ýòîì ñëó÷àå íåîáõîäèì èíôîðìàöèîííûé ïîäõîä ê îöåíêå ÷óâñòâèòåëüíîñòè [1, 2].
Ïîñêîëüêó â ãîëîãðàôèè íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ìàêñèìàëüíóþ ìîäóëÿöèþ èíòåðôåðåíöèîííîé êàðòèíû ñ öåëüþ ñîçäàíèÿ ìàêñèìàëüíîé äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, òî êðèòåðèé äîëæåí áûòü ñâÿ-
çàí ñ ýòîé âåëè÷èíîé.  êà÷åñòâå âõîäíîé ýíåðãèè
ïðèíèìàëàñü, êàê è â ôîòîãðàôèè, ïëîòíîñòü ïàäà-
þùåé ýíåðãèè ñâåòà [3]. Îäíàêî òàêàÿ îöåíêà ÷óâ-
ñòâèòåëüíîñòè íåäîñòàòî÷íî îïðåäåëÿåò ýôôåêòèâ-
íîñòü ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè.
Ñîâñåì äðóãàÿ êàðòèíà ïîëó÷àåòñÿ, åñëè ÷óâñò-
âèòåëüíîñòü îïðåäåëÿòü íå ïî ïëîòíîñòè ýíåðãèè,
à ïî ýíåðãèè, ïðèõîäÿùåéñÿ íà åäèíèöó èíôîðìàöèè.
Åñëè äëÿ îöåíêè ñ÷èòàòü, ÷òî ôîòîãðàôè÷åñêèé
ìàòåðèàë, îáëàäàþùèé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ 5000 ëèí/ìì, ïîçâîëÿåò çàïèñàòü 1010 äâ. åä./ñì2, à ïðè 50 ëèí/ìì – ïðèáëèçèòåëüíî 106 äâ. åä./ñì2, òî
îäíà è òà æå èíôîðìàöèîííàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü 1014 äâ. åä./Äæ, ò. å. îêîëî 3,5×10–5 äâ. åä./êâàíò,
îáåñïå÷èâàåòñÿ â ïåðâîì ñëó÷àå ïðè ïëîòíîñòè ýíåðãèè 10–4 Äæ/ñì2, â ïîñëåäíåì – ïðè ïëîòíîñòè 10–8 Äæ/ñì2 (ñîîòâåòñòâåííî 0,005 è 50 åä. ïî ÃÎÑÒ).
Èíôîðìàöèîííàÿ îöåíêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ÿâ-
ëÿåòñÿ áîëåå ïðàâèëüíîé ïðè îöåíêå âîçìîæíîñòåé
çàïèñûâàþùåãî ìàòåðèàëà èëè âñåé èíôîðìàöèîí-
íîé ñèñòåìû. Îäíàêî â ëèòåðàòóðå ÷àñòî ÷óâñòâè-
òåëüíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä ïî èíåðöèè ïðî-
äîëæàþò îöåíèâàòü ôîòîãðàôè÷åñêèìè åäèíèöàìè
ëèáî ïðîñòî ïî íåîáõîäèìîé ïëîòíîñòè ýíåðãèè (íàïðèìåð, â Äæ/ñì2) [3]. Íàèáîëåå ïîëíî ñïåöè-
ôèêó îïòèêî-ýëåêòðîííîé èíôîðìàöèîííîé ñèñòåìû îòðàæàåò åäèíèöà, èìåþùàÿ ðàçìåðíîñòü Äæ– 1áèò [2]. Îíà æå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà è äëÿ
ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè.
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåä õðàíå-
íèÿ ãîëîãðàìì âàæíî ïîíèìàòü, ÷òî ïðåäñòàâëÿåò
50 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
ñîáîé âåëè÷èíà âûõîäíîãî ñèãíàëà è êàêîå åãî çíà÷åíèå ìîæåò áûòü ïðèíÿòî â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ.
Ïîñêîëüêó â ñðåäå çàïèñûâàåòñÿ èíòåðôåðåíöèîííàÿ êàðòèíà, òî âûõîäíûì ñèãíàëîì öåëåñîîáðàçíî ñ÷èòàòü êîìïëåêñíóþ âåëè÷èíó àìïëèòóäíîãî êîýôôèöèåíòà ïðîïóñêàíèÿ, îïðåäåëÿåìóþ íå òîëüêî àìïëèòóäíûìè, íî è ôàçîâûìè èçìåíåíèÿìè. Îäíàêî íå âåñü ïðîøåäøèé ñâåò ñîçäàåò êîïèþ çàïèñàííîãî âîëíîâîãî ôðîíòà, à òîëüêî òà ÷àñòü, êîòîðàÿ ñîçäàíà åãî ìîäóëèðóþùèì ÷ëåíîì. Ýòà ÷àñòü è äîëæíà ñëóæèòü âûõîäíûì ñèãíàëîì.
Ìèíèìàëüíàÿ ýíåðãèÿ, òðåáóåìàÿ äëÿ çàïèñè íàáîðà áèíàðíûõ äàííûõ
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè, êîòîðóþ íàäî îáåñïå÷èòü ïðè çàïèñè ãîëîãðàìì, ñëåäóåò îïðåäåëèòü ïîðîãîâóþ ýíåðãèþ, íåîáõîäèìóþ äëÿ ðàçëè÷åíèÿ íà âûõîäå ìàòðèöû ôîòîïðèåìíèêîâ ñèãíàëà îò îäíîãî ïèêñåëà,
Wp = Ψ minWn.sys.p,
(1)
ãäå Wn.sys.ð – ýíåðãèÿ øóìîâ ñèñòåìû, îòíåñåííàÿ ê îäíîìó ïèêñåëó íà âûõîäå, à Ψmin – ìèíèìàëüíîå îòíîøåíèå ñèãíàë/øóì, ïðè êîòîðîì ñèãíàë ðàçëè÷àåòñÿ ñ óäîâëåòâîðèòåëüíîé âåðîÿòíîñòüþ. Ýòó ýíåðãèþ ìîæíî ñâÿçàòü ñ ìîùíîñòüþ âîññòàíàâëèâàþùåãî ïó÷êà Prec, γ2 – êîýôôèöèåíòîì åãî ïîëåçíîãî èñïîëüçîâàíèÿ, ηh – äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòüþ ãîëîãðàììû, tk – âðåìåíåì íàêîïëåíèÿ ñèãíàëà íà ìàòðèöå ôîòîïðèåìíèêîâ è Np – ÷èñëîì ïèêñåëîâ íà âûõîäå.
Wp
=
γ2 Precηhtk Np
.
(2)
Òîãäà äëÿ ìèíèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ äèôðàêöèîííîé ýôôåêòèâíîñòè ãîëîãðàììû èìååì
ηh min
=
Wp min N p γ2 Prectk
.
(3)
×óâñòâèòåëüíîñòü ñðåäû, â êîòîðîé çàïèñûâàåòñÿ òàêàÿ ãîëîãðàììà, äîëæíà áûòü òàêîâà, ÷òîáû èñïîëüçóåìûå äëÿ çàïèñè ñâåòîâûå ïó÷êè îáåñïå÷èâàëè ηhmin.
Êàê óæå îòìå÷àëîñü, âåëè÷èíó ÷óâñòâèòåëüíîñòè óäîáíåå ñâÿçûâàòü ñ η1/2. Îòíåñåííàÿ ê åäèíèöå ïëîùàäè âåëè÷èíà ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, åñëè ïðèíÿòü êîýôôèöèåíò V, îïðåäåëÿþùèé âèäíîñòü, ðàâíûì åäèíèöå, ñîãëàñíî [3]
Çäåñü ýêñïîçèöèÿ
G=
η. E0
(4)
E0
=
γ1te P sh
,
(5)
ãäå P – ìîùíîñòü çàïèñûâàþùåãî ëàçåðà, γ1 – êîýôôèöèåíò åãî èñïîëüçîâàíèÿ â äâóõ ïó÷êàõ (îïîðíîì
è îáúåêòíîì), te – âðåìÿ ýêñïîçèöèè ïðè çàïèñè ãîëîãðàììû, sh – ïëîùàäü ãîëîãðàììû.
Ïîäñòàâëÿÿ ηhmin èç (3) â (4), ïîëó÷àåì çíà÷åíèå ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, âûðàæåííóþ â ñì2/Äæ.
Òàáëèöû ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè íåêîòîðûõ ñðåä,
îïðåäåëåííîé ïî âûðàæåíèþ (4)
 òàáëèöàõ 1 è 2 ïðèâåäåíû çíà÷åíèÿ íåèíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè (îòíåñåííûå ê åäèíèöå ïëîùàäè â ñîîòâåòñòâèè ñ âûðàæåíèåì (4)) äëÿ íåêîòîðûõ òîíêèõ è îáúåìíûõ ñðåä ñîîòâåòñòâåííî.
Ðàçëè÷èå â ÷óâñòâèòåëüíîñòè çäåñü ÷àñòè÷íî ñâÿçàíî ñ ðàçëè÷íîé èíôîðìàöèîííîé åìêîñòüþ ñðåä. Èçâåñòíî, ÷òî èíôîðìàöèîííàÿ åìêîñòü îïðåäåëÿåòñÿ êîìïëåêñîì ôèçèêî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê, òàêèõ, êàê äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ïîëíîå è óäåëüíîå ðàçðåøåíèå, óðîâåíü ñîáñòâåííûõ øóìîâ, êîòîðûìè õàðàêòåðèçóåòñÿ ñðåäà. Êàæäàÿ èç ýòèõ ñîñòàâëÿþùèõ èíôîðìàöèîííîé åìêîñòè ìîæåò îêàçûâàòü âëèÿíèå íà âåëè÷èíû ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåä, óêàçàííûå â òàáëèöàõ.
Èíôîðìàöèîííàÿ ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü äëÿ îáúåìíûõ ñðåä
Ïîñêîëüêó îáúåìíûå ñðåäû ïîçâîëÿþò çàïèñûâàòü áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè, òî â îöåíêó ÷óâñòâèòåëüíîñòè òàêèõ ñðåä äîëæíû áûòü âíåñåíû èçìåíåíèÿ.
Òàáëèöà 1. ×óâñòâèòåëüíîñòü íåêîòîðûõ òîíêèõ ñðåä [4]
Ñðåäà
G, ñì2/Äæ Òîëùèíà, ìì
649F 649F, îòáåëåííàÿ Õðîìèðîâàííûé æåëàòèí
2,6×103 4×102 0,65×102
0,015 0,015 0,02
Òàáëèöà 2. ×óâñòâèòåëüíîñòü íåêîòîðûõ îáúåìíûõ ñðåä [5]
Ñðåäà
G, ñì2/Äæ Òîëùèíà, ìì
LiNbO3:Fe LiNbO3 (Two-color) Polaroid photopolymer
PQ/PMMA
0,02 0,02 20 0,2–0,3
10 10 0,5 2
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
51
 ðàáîòå [5] äëÿ îáúåìíûõ ñðåä èñïîëüçîâàëîñü âûðàæåíèå
(7) è (3), ìîæíî ïîëó÷èòü äëÿ èíôîðìàöèîííîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñðåäû
G
=
η
ted
P sh
,
(ñì/Äæ).
(6)
Òàêîå îïðåäåëåíèå äëÿ çàïèñûâàþùèõ ñðåä îïðåäåëåííîãî ñîñòàâà ÿâëÿåòñÿ íåóäîáíûì, òàê êàê ðàçëè÷íûå ñëîè èìåþò ðàçíûå òîëùèíû d è ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò òî æå ñîîòíîøåíèå (4), ÷òî è äëÿ ïëîñêèõ ñðåä, íî ñ èçìåíåííûì çíà÷åíèåì Å0, êîòîðîå äîëæíî áûòü áîëüøå èç-çà áîëüøåãî îáúåìà ââîäèìîé èíôîðìàöèè. Î÷åâèäíî, ÷òî ïðè îáúåìíîé çàïèñè íåèíôîðìàöèîííàÿ îöåíêà ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèâåäåò ê íåïðàâèëüíûì ðåçóëüòàòàì: ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèíû ñðåäû, ÷òî ïîçâîëÿåò ââîäèòü áîëüøèé îáúåì èíôîðìàöèè, ÷óâñòâèòåëüíîñòü îáúåìíîé ñðåäû, îïðåäåëåííàÿ ïî âûðàæåíèþ (4), îêàæåòñÿ íèæå.
Îöåíèì èíôîðìàöèîííóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ãîëîãðàôè÷åñêèõ ñðåä, áîëåå ïðèãîäíóþ äëÿ îáúåìíûõ ñðåä.
Ïîñêîëüêó îáû÷íî ïðèõîäèòñÿ èìåòü äåëî ñî ñðåäàìè íèçêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè, òî æåëàòåëüíî, ÷òîáû â êà÷åñòâå êðèòåðèÿ âûáèðàëàñü íàèìåíüøàÿ ïðèãîäíàÿ âåëè÷èíà η. Îíà îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì (3).
Äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü ãîëîãðàììû çàâèñèò êàê îò ÷èñëà ïèêñåëîâ Np, ñîäåðæàùèõñÿ â èçîáðàæåíèè, çàïèñàííîì â âèäå ãîëîãðàììû, òàê è îò ÷èñëà ìóëüòèïëåêñèðîâàííûõ ãîëîãðàìì NM íà îäíîé è òîé æå ïëîùàäêå.  ïåðâîì ñëó÷àå â èäåàëüíîì âàðèàíòå çàâèñèìîñòü îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì (3).  ðåàëüíîì âàðèàíòå çàâèñèìîñòü îò Np ìîæåò áûòü íåëèíåéíîé. Âî âòîðîì ñëó÷àå ñóììàðíàÿ äèôðàêöèîííàÿ ýôôåêòèâíîñòü îò Ì íàëîæåííûõ ãîëîãðàìì íå ìîæåò ïðåâûøàòü íåñêîëüêèõ åäèíèö, à çàâèñèìîñòü îò NM – êâàäðàòè÷íàÿ [5].
Äëÿ òîãî ÷òîáû èíôîðìàöèîííóþ ãîëîãðàôè÷åñêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü G1 îïðåäåëèòü â åäèíèöàõ áèò/Äæ, íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýêñïîçèöèÿ Å0 îïðåäåëÿëàñü íå â Äæ/ñì2, à â Äæ/áèò (Å1). Âûðàæåíèÿ (5) è (4) ïðèìóò âèä
E1
=
γ1teP , Np
(7)
G1 =
η. E1
(8)
Åñëè âçÿòü çà êðèòåðèé ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå ηhmin, îáåñïå÷èâàþùåå íåîáõîäèìóþ íàäåæíîñòü âûõîäíûõ äàííûõ, è, èìåÿ â âèäó âûðàæåíèÿ (8),
G1min =
Wp min N p /γ2 Prectk γ1te P/N p
=
W
p
min
N
3/ p
2
.
γ2 Prectk γ1te P
(9)
Íèæå ïðèâîäÿòñÿ íåêîòîðûå îöåíêè. Â ðàáîòå
[6], ãäå ñîîáùàåòñÿ î ïîëó÷åíèè ñâåðõâûñîêîé ïëîò-
íîñòè õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè (ïðèìåðíî 400 áèò/ ìêì2) â êðèñòàëëå LiNbO3:Fe òîëùèíîé 8 ìì, ïðèâîäÿòñÿ ñëåäóþùèå äàííûå äëÿ çàïèñè ãîëîãðàìì
è âûáîðêè äàííûõ: Prec = 345 ìÂò, P = 21,6 ìÂò, Np = 106, sh ≈ 2,5×10–2 ñì2, V ≈ 0,8, te = 0,34 c, ηh = 1,1×10–6.
Çíà÷åíèå ηh = 10–6 ìîæåò áûòü ïîëó÷åíî ïðè Wpmin = 3,3×10–16 Äæ (÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïðèìåðíî 1000 êâàíòîâ íà îäèí ýëåìåíò ÏÇÑ – çíà÷åíèå, ïðè-
âåäåííîå â ðàáîòå [7]), ò. å. äîñòàòî÷íàÿ âåëè÷èíà, åñëè ïðèíÿòü tk = 10–3 ñ.
Èñïîëüçóÿ âûðàæåíèå (7), ìîæíî ñîãëàñíî (8)
ïîëó÷èòü
G1
=
η VE1
=
10−3 0,8 0,34 × 0, 021106
= 1,8 ×105
áèò/Äæ.
Äëÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòè, îöåíèâàåìîé â ñì2/Äæ, ðàñ÷åòû äàþò
G0
=
0,8
10−3 0,34 × 0, 21 2,5 ×10−2
≈
0, 5 ×10−2
Äæ/ñì2,
÷òî áëèçêî ê òàáëè÷íûì äàííûì.  íàñòîÿùåå âðåìÿ âåäåòñÿ èíòåíñèâíàÿ ðàçðà-
áîòêà íîâûõ ÷óâñòâèòåëüíûõ è ìàëîøóìÿùèõ ñðåä äëÿ ãîëîãðàôè÷åñêîé çàïèñè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè [8]. Ìîæíî íàäåÿòüñÿ, ÷òî ñðåäè íîâûõ ñðåä ïîÿâÿòñÿ òàêèå, êîòîðûå ïîçâîëÿò ñóùåñòâåííî óâåëè÷èòü ïëîòíîñòü çàïèñûâàåìîé èíôîðìàöèè è îäíîâðåìåííî ñîêðàòèòü âðåìÿ, çàòðà÷èâàåìîå êàê íà çàïèñü ãîëîãðàìì, òàê è íà àäðåñàöèþ è âîññòàíîâëåíèå íåîáõîäèìîé èíôîðìàöèè.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Ãóðåâè÷ Ñ.Á. Èíôîðìàöèîííûé ïîäõîä ê îöåíêå ÷óâñòâèòåëüíîñòè â ôîòîãðàôèè è òåëåâèäåíèè // Æóðí. íàó÷í. è ïðèêë. ôîòîãð. è êèíåìàòîãð. 1962. Ò. 7. Ñ. 3–11.
12. Ãóðåâè÷ Ñ.Á. Ýôôåêòèâíîñòü è ÷óâñòâèòåëüíîñòü òåëåâèçèîííûõ ñèñòåì. Ì.–Ë.: Ýíåðãèÿ, 1964.
13. Êîëüåð Ð., Áåðêõàðò Ê., Ëèí Ë. Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ / Ïåð. ñ àíãë. Ì.: Ìèð, 1973.
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
14. Ãëàääåí Äæ., Ëåéòè Ð.Ä. Ðåãèñòðèðóþùèå ñðåäû // Îïòè÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ / Ïîä ðåä. Ã. Êîëôèëäà. Ì.: Ìèð. Ò. 1. Ñ. 294–314
15. Ashley J., Bernal M.P., Burr G.W., Coufal H., Guenther H., Hoffnagle J.A., Jefferson C.M., Macfarlane R.M., Shelby R.M., Sincerbox G.T. Holographic data storage // IBM J. Res. Develop. 2000. V. 44. ¹ 3. P. 341–368.
16. Burr G.W., Jefferson C.M., Coufal H., Jurich M., Hoffnagle J.A., Macfarlane R.M., Shelby R.M. Volume holo-
graphic data storage at an areal density of 250 gigapixels/ in2 // Opt. Lett. 2001. V. 26. ¹ 7. P. 444–447.
17. Pu A., Psaltis D. High-density recording in photopolymerbased holographic three-dimensional disks // Appl. Opt. 1996. V. 35. ¹ 14. P. 2389–2398.
18. Ãóðåâè÷ Á.Ñ., Ãóðåâè÷ Ñ.Á., Ïåöêóñ À.Ì. Ñðåäû äëÿ îáúåìíîé çàïèñè â ãîëîãðàôè÷åñêèõ óñòðîéñòâàõ õðàíåíèÿ è ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè // Íàó÷íîå ïðèáîðîñòðîåíèå. 2006. Ò. 16. ¹ 2. Ñ. 22–33.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 3, 2008
53