ОПТИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР Российский патент 1994 года по МПК G02F3/02 

Изобретение относится к оптической цифровой технике и может быть использовано при синтезе оптических вычислительных машин.

Известны различные оптические триггеры, построенные на основе использования оптических волноводов, управляемых электрическими сигналами [1]. Недостатками таких триггеров являются сложность исполнения и наличие электрических схем управления переключением волноводов с соответствующим быстродействием, определяемым временем переходных процессов в электрических схемах, что значительно снижает быстродействие триггера, не позволяя достичь потенциального быстродействия оптических переключающих устройств ( ≈ 10^-12 с).

Наиболее близкой по техническому исполнению к предложенному триггеру является группа оптических волноводов, связанных между собой оптически [2].

Недостатком данной схемы является отсутствие возможности выполнения функций логических элементов с памятью (конечных автоматов), в частности функций RS-триггера.

Изобретение направлено на решение задачи обеспечения выполнения функций RS-триггера только с помощью оптических сигналов, что позволяет добиться потенциального для оптических переключателей быстродействия триггера при его существенном упрощении.

Подобная задача возникает при проектировании и разработке чисто оптических ЦВМ, обладающих быстродействием, потенциально возможным для оптических устройств.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера.

На чертеже представлена функциональная схема RS-триггера.

RS-триггер содержит три оптических ответвления 1-3, попарно оптически связанных между собой: 1 и 2, 2 и 3. Первое 1 и третье 3 ответвления содержат кольцевые ответвления 1₁, 3₁, в тракте которых могут быть расположены транспаранты (на чертеже показаны пунктиром), уменьшающие коэффициент передачи сигнала в данных ответвлениях. Вход ответвления 2 является входом питания триггера, входы ответвлений 1, 3 - соответственно S и R-входами, а выходы ответвлений 1, 3 - единичным и нулевым выходами триггера.

Оптический триггер работает следующим образом.

В течение всего времени работы триггера на вход ответвления 2, оптически связанного с ответвлениями 1 и 3, подается постоянный оптический сигнал интенсивности I, величина которой обеспечивает возможность переключения излучения из ответвления 2 в оптически с ним связанное ответвление при подаче на вход последнего соответствующего управляющего сигнала.

При отсутствии управляющих сигналов на входах ответвлений 1, 3 переключение светового потока из ответвления 2 не происходит и на выходах ответвлений 1, 3 информационные сигналы отсутствуют.

При подаче управляющего сигнала заданной интенсивности U (0,01˙1 <U<<1) на вход одного из ответвлений, например 1, происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1. Переключенный световой поток, распространяясь по ответвлению 1, поступает в кольцевое ответвление 1, и далее на выход ответвления 1, где формируется оптический сигнал интенсивности ~ , соответствующий "1" на единичном выходе триггера. По окончании оптического импульса U на входе ответвления 1 участок переключения излучения смещается к кольцевому ответвлению 1₁, так как в этом случае управляющий оптический сигнал существует только на выходе кольцевого ответвления 1₁. Интенсивность этого сигнала можно оценить следующим образом.

Так как на вход кольцевого ответвления 1₁, в начальный момент времени поступает световой поток интенсивности (I+U) ≈ , который, проходя по кольцу, ослабляется в N раз (за счет выбора коэффициента затухания или постановки транспаранта), то на выходе кольцевого ответвления 1₁ последовательно формируются сигналы интенсивности I˙(2N)^-1 (который далее суммируется с сигналом I), (I ˙ (2N)^-1 + +1)(2N)^-1, ((I ˙ (2N)^-1 + I)(2N)^-1 + I)(2N)^-1 и т.д.

Таким образом, интенсивность сигнала на выходе кольцевого ответвления 1₁ по окончании переходного процесса определя- ется как I-I= I _ I=I , откуда из условия обеспечения равенства его значению U может быть определена величина N= +1.

Управляющий сигнал с выхода ответвления 1₁ обеспечивает переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1 (точнее, удержание переключенного потока в ответвлении 1), обеспечивая тем самым постоянное значение оптического сигнала, соответствующего "1", на единичном выходе триггера (выходе ответвления 1) и сигнала U на выходе кольцевого ответвления 1₁.

При поступлении управляющего сигнала на R-вход триггера (вход ответвления 3) происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 3 на его начальном участке. Тем самым прекращается поступление на соответствующем участке оптического сигнала в ответвление 1 - сигнал на единичном выходе триггера исчезает.

Формирование сигнала на выходе ответвления 3 - нулевом выходе триггера после переключения светового потока из ответвления 2 происходит аналогично вышеизложенному для ответвления 1.

Следует отметить, что использование предложенной схемы триггера наиболее целесообразно при синтезе чисто оптических ЦВМ.

Изобретение относится к оптической цифровой технике и может быть использовано при синтезе оптических ЦВМ. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера. 1 ил.

ОПТИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР, содержащий оптически связанные волноводы, отличающийся тем, что он содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера.