ОПТИЧЕСКИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР Российский патент 1995 года по МПК G06E3/00 

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

Известны оптические мультивибраторы, построенные на основе управляемых волноводных переключателей [1]
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический мультивибратор, содержащий электрооптические переключатели, группу волноводных ответвлений, источники напряжения, резисторы и фотодетекторы [2]
Недостатком данных оптических мультивибраторов (ОМ) является использование электронных схем управления коммутацией волноводов, что не позволяет достичь быстродействия ОМ, характерного для чисто оптических переключающих устройств (потенциально равного 10^-12 с).

Техническим результатом является уменьшение времени переключения ОМ из одного устойчивого состояния в другое, что обеспечивает повышение быстродействия данного устройства и возможность формирования оптических импульсов с частотой, потенциально возможной для оптических устройств. Подобная задача неизбежно возникает при проектировании и создании оптических ЦВМ с потенциально возможным быстродействием.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем неуправляемые направленные ответвители и оптические переключатели, вход постоянного оптического сигнала, являющийся входом устройства, объединен со входом первого ответвления, объединенным по выходу со вторым ответвлением в третье ответвление, выход которого подключен ко входу оптического бистабильного элемента (ОБЭ), оптически связанному по отраженному потоку с входом второго ответвления, а выход ОБЭ через четвертое ответвление подключен к выходу устройства.

На чертеже представлена функциональная схема оптического мультивибратора (ОМ).

Он содержит оптический бистабильный элемент (ОБЭ) 1 и неуправляемые направленные ответвители 2₁-2₄. ОБЭ может быть выполнен, например, в виде трансфазора или какого-либо другого бистабильного элемента, имеющего два устойчивых состояния, в которых наблюдается или полное пропускание входного оптического сигнала (при интенсивности большей порога срабатывания) или его отражение.

Вход подачи постоянного оптического сигнала, обозначенный на чертеже как 1/2 и являющийся входом ОМ, объединен с входом первого ответвления 2₁. Выход ответвления 2₁ через ответвление 2₃ подключен к входу ОБЭ 1, оптически связанному по отраженному потоку со входом ответвления 2₂, объединенного по выходу с ответвлением 2₁ в ответвление 2₃. Выход ОБЭ 1 через ответвление 2₄ подключен к выходу данного устройства.

Работа ОМ организована следующим образом.

На вход ОМ 1/2 подан постоянный оптический сигнал интенсивностью 1/2 усл. ед. который по ответвлению 2₁ поступает на вход ОБЭ 1. В начальный момент времени интенсивность входного сигнала меньше пороговой, что приводит к отражению светового потока, поступающего по ответвлению 2₂ вновь на вход ОБЭ и суммирующегося в ответвлении 2₃ с потоком из 2₁. Т.к. интенсивность суммарного потока на выходе ответвления 2₃ становится равной пороговой, то ОБЭ 1 срабатывает на входе ответвления 2₄ появляется оптический импульс, а световой поток (отраженный от ОБЭ) в ответвлении 2₂ исчезает. Пропадание сигнала в 2₂ приводит к снижению интенсивности сигнала на входе ОБЭ до уровня, меньше порогового оптический сигнал на выходе ОБЭ 1 исчезает, но вновь появляется отраженный поток в ответвлении 2₂ и т.д. работа ОМ повторяется аналогично описанному. Параметры формируемых на выходе ОМ импульсов определяются длиной ответвления 2₂ и для некоторых типов ОБЭ могут регулироваться за счет изменения времени срабатывания ОБЭ [1] В отличие от соответствующих схем ОМ, рассмотренное устройство, во-первых, управляется только оптическими сигналами, а, во-вторых, имеет чрезвычайно простую схему реализации, содержащую минимальное число составных оптических элементов и их связей.

Использование: в оптической цифровой технике при синтезе оптических вычислительных машин. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве пороговых переключающих элементов используются оптические бистабильные элементы (ОБЭ), а основное управление состоянием ОБЭ осуществляется чисто оптическим путем за счет соответствующего распределения световых потоков с помощью оптических волноводов. 1 ил.

ОПТИЧЕСКИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР, содержащий вход и выход, источник постоянного оптического сигнала, оптически связанный с входным ответвителем, оптический бистабильный элемент, отличающийся тем, что в него введены второй, третий и четвертый ответвители, при этом входной ответвитель соединен с выходом второго ответвителя, выход входного ответвителя объединен с входом второго ответвителя и выходом третьего ответвителя, выход которого соединен с входом оптического бистабильного элемента, оптически связанного по отраженному потоку с входом второго ответвителя, а выход оптического бистабильного элемента соединен с входом четвертого ответвителя, выход которого является выходом мультивибратора.