ОПТИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР Российский патент 2001 года по МПК G06E3/00 G02F3/00 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при разработке и создании оптических вычислительных машин.

Известны различные оптические триггеры, построенные на основе совместного использования оптических бистабильных элементов и оптических волноводов [Семенов А.С. и др. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. - М. : Радио и связь, 1990; А.С. N 1599989, СССР, 1987, H 03 K 23/78].

Недостатком данных устройств является низкое быстродействие.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический триггер, содержащий оптический бистабильный элемент и неуправляемый направленный ответвитель (далее - оптический волновод) [патент N 2040028, РФ, 1995 г., G 02 F 3/00, H 03 K 23/78].

Недостатком данного триггера является отсутствие возможности выполнения функций Т-триггера.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи формирования функций Т-триггера с быстродействием, потенциально возможным для оптических переключательных схем. Подобная задача возникает при разработке и создании чисто оптических ЦВМ, обладающих быстродействием, потенциально возможным для оптических устройств.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство введены оптический усилитель и оптический Y-разветвитель, вход оптического волновода является входом устройства, выход подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный подключен ко входу оптического усилителя, выход которого подключен ко входу оптического Y-разветвителя, выход первого оптического разветвления которого объединен с выходом оптического волновода, а выход второго оптического разветвления является выходом устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема оптического Т-триггера.

Устройство содержит оптический волновод 1, оптический бистабильный элемент (ОБЭ) 2, оптический усилитель 3, оптический Y-разветвитель 4 с оптическими разветвлениями 4₁, 4₂.

Далее под ОБЭ понимается оптическая схема, имеющая пороговую статическую характеристику, оптический вход и два оптических выхода - для прямого и "отраженного" световых потоков (т.н. инверсный выход - при интенсивности оптического сигнала меньше пороговой). Схема организации таких выходов зависит от типа ОБЭ - если это трансфазор, то инверсный выход формируется за счет выбора соответствующего угла падения входного потока к поверхности трансфазора [Акаев А.А. Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. - М.: ВШ, 1988 г., с. 176, 181]; если это гибридное бистабильное устройство безрезонаторного типа [Семенов А.С. и др. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. - М.: Радио и связь, 1990 г., с. 189, рисунок 7.14], то организация инверсного выхода осуществляется путем отвода большей части входного потока фотодетектора на инверсный выход; если это оптически связанные волноводы [Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. - М.: ВШ, 1988 г., с. 194], то в качестве инверсного выхода используется просто выход одного из волноводов и т.д.

Вход устройства объединен со входом оптического волновода 1, выход которого подключен ко входу ОБЭ 2, прямой выход которого является поглощающим. Инверсный выход ОБЭ 2 подключен через оптический усилитель 3 ко входу оптического Y-разветвителя 4, выход первого оптического разветвителя 4₁ которого объединен с выходом оптического волновода 1, а выход второго оптического разветвления 4₂ является выходом оптического Т-триггера.

Устройство реализует функцию Т-триггера - смену текущего состояния только при поступлении на вход устройства единичного входного импульса и работает следующим образом.

Входной оптический импульс с интенсивности 1 усл.(овная) ед.(иница) со входа устройства по оптическому волноводу 1 поступает на вход ОБЭ 2, порог срабатывания которого равен 2 усл.ед. Так как интенсивность импульса оказывается меньше порога срабатывания, то он проходит на инверсный выход ОБЭ 2, поступая далее на вход оптического усилителя 3, обеспечивающего усиление интенсивности оптического потока в 2 ε раз (где ε - коэффициент затухания оптического потока в тракте "выход оптического усилителя 3 - вход ОБЭ 2"). С выхода оптического усилителя 3 оптический сигнал интенсивности 2 ε усл.ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 4, где разветвляется на два потока равной интенсивности - первый поступает по оптическому разветвлению 4₁ вновь на вход ОБЭ 2, второй по оптическому разветвлению 4₂ - на выход устройства. При отсутствии последующих входных импульсов на входе ОБЭ 2 за счет оптического потока, существующего в тракте "выход оптического усилителя 3 - вход ОБЭ 2", оказывается постоянно сформированным оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед., дальнейший путь прохождения которого аналогичен вышеизложенному (длительность входного импульса при этом должна быть равной времени прохождения оптическим сигналом кольцевого тракта со входа на вход ОБЭ 2). Таким образом, в результате на выходе оптического Т-триггера сформирован единичный сигнал ("1"). При поступлении очередного входного импульса на входе ОБЭ 2 формируется суммарный оптический сигнал (за счет объединения оптических потоков из оптического разветвления 4₁ и оптического волновода 1) интенсивностью 2 усл.ед., в результате чего ОБЭ 2 срабатывает. При этом появляется сигнал на его прямом выходе (где далее поглощается), а на инверсном выходе и в оптическом разветвителе 4 оптический сигнал пропадает. Таким образом, нулевой сигнал формируется как на выходе устройства (смена состояния на нулевое "0"), так и на входе ОБЭ 2, что обеспечивает в последующем удержание данного состояния. Дальнейшая работа оптического Т-триггера при поступлении очередного входного импульса аналогична вышеизложенному. Так как быстродействие данного устройства определяется по существу лишь временем срабатывания ОБЭ 2, то, следовательно, оно позволяет реализовать функцию Т-триггера с быстродействием, потенциально возможным для оптических переключательных схем (10^-10 - 10^-11 с).

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке и создании оптических вычислительных машин. Техническим результатом является повышение быстродействия. Устройство содержит оптический бистабильный элемент, оптический волновод, оптический усилитель, оптический Y-разветвитель. 1 ил.

Оптический триггер, содержащий оптический бистабильный элемент и оптический волновод, отличающийся тем, что в него введены оптический усилитель и оптический Y-разветвитель, вход оптического волновода является входом устройства, выход подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный подключен ко входу оптического усилителя, выход которого подключен ко входу оптического Y-разветвителя, выход первого оптического разветвления которого объединен с выходом оптического волновода, а выход второго оптического разветвления является выходом устройства.