ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМЕРА ВХОДА УСТРОЙСТВА, НА КОТОРОМ ПРИСУТСТВУЕТ СИГНАЛ НУЛЕВОГО УРОВНЯ Российский патент 2011 года по МПК G06E3/00 

Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при решении нелинейных уравнений, определении точек экстремума функций и т.д.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, предназначенный для аппроксимации функции в виде полинома φ(x)=a₀+a₁x+a₂x²+…+a_nxⁿ, содержащий источник излучения, оптические Y-разветвители, оптический линейный модулятор, оптический транспарант, оптический объединитель [пат. RU 1644181 С1, 1991. Оптический функциональный преобразователь. С.В.Соколов].

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический объединитель.

Недостатками выше описанного устройства является высокая сложность и невозможность определения номера входа, на котором сформирован нулевой сигнал.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов, содержащее оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пара связанных оптических волновода и оптический бистабильный элемент [пат. RU 2103721 С1, 1998. Устройство для вычитания оптических сигналов. С.В.Соколов, А.А.Баранник].

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель.

Недостатками выше описанного устройства является высокая сложность и невозможность определения номера входа, на котором сформирован нулевой сигнал.

Известно оптическое устройство - оптический компаратор [пат. RU 2020501 С1. Оптический компаратор. С.В.Соколов], принятый за прототип и содержащий источник излучения, коллимирующую линзу, прямоугольную призму, два электрооптических дефлектора и оптические объединители.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник излучения, электрооптический дефлектор, оптический объединитель, выход второго электрооптического дефлектора подключен ко входам оптических объединителей.

Недостатками выше описанного прототипа является невозможность определения номера входа, на котором сформирован нулевой сигнал, а также невозможность применения этого устройства при наличии более двух входных сигналов.

Задачей изобретения является создание оптического устройства определения номера нулевого сигнала, позволяющего реализовать функцию идентификации номера входа устройства, на котором присутствует сигнал нулевого уровня, при обеспечении высокой производительности вычисления порядка 10¹² операций в секунду и одновременном упрощении конструкции устройства.

Технический результат достигается тем, что в него введены оптический n-выходной разъединитель, линейный оптический транспарант, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены к информационным входам соответствующих электрооптических дефлекторов, управляющие входы которых являются входами устройства, а выходы электрооптических дефлекторов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, выход которого является выходом устройства.

Для достижения технического результата в оптическое устройство определения номера нулевого сигнала, содержащее источник излучения, электрооптические дефлекторы, оптический объединитель, причем выход второго электрооптического дефлектора подключен ко входам оптических объединителей, введены n-выходной разъединитель, линейный оптический транспарант, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены к информационным входам соответствующих электрооптических дефлекторов, управляющие входы которых являются входами устройства, а выходы электрооптических дефлекторов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, выход которого является выходом устройства.

Оптическое устройство определения номера "нулевого сигнала (ОУОННС) - оптическое вычислительное устройство, предназначенное для определения номера входа (канала) устройства, на котором присутствует сигнал нулевого уровня.

Функциональная схема ОУОННС показана на чертеже.

ОУОННС содержит:

- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью К×n усл(овных) ед(иниц);

- 2 - оптический n-выходной разветвитель;

- 3 - линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, обеспечивающей при поступлении на все его входы постоянного потока с интенсивностью К усл.ед., интенсивность оптических потоков на его выходах, совпадающую с целочисленными значениями линейной функции (1, 2,…, n) усл.ед.;

- 4₁, 4₂, …, 4_n - n электрооптических дефлекторов (ЭОД);

- 5 - оптический n-входной объединитель.

Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 2, выходы которого 2₁, 2₂, …, 2_n подключены к соответствующим входам ЛОТ 3. Выходы ЛОТ 3 подключены к информационным входам соответствующих ЭОД 4₁, 4₂, …, 4_n, выходы которых подключены к соответствующим входам 5₁, 5₂, …, 5_n оптического n-входного объединителя 5. Управляющие входы ЭОД 4₁, 4₂, …, 4_n являются входами устройства. Выход оптического n-входного объединителя 5 является выходом устройства.

Работа устройства происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 световой поток интенсивностью К×n усл.ед. поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 2, на каждом выходе которого формируется оптический поток интенсивности К усл.ед. Эти n потоков интенсивности К усл.ед. поступают на соответствующие входы ЛОТ 3, формируя на его выходах световые потоки с интенсивностью, пропорциональной номеру своего входа (выхода) - 1, 2,… n усл.ед. Далее эти оптические потоки поступают на информационные входы соответствующих ЭОД 4₁, 4₂, …, 4_n. Каждый ЭОД 4₁, 4₂, …, 4_n будет изменять направление падающего на него оптического потока на угол, пропорциональный величине входного сигнала U_i на управляющем входе ЭОД 4_i. Только выходной оптический поток того ЭОД 4_M, в котором входной сигнал U_M=0 на его управляющем входе не изменит направления проходящего информационного оптического потока (с интенсивностью М усл.ед.), поступит на соответствующий вход оптического n-входного объединителя 5. (Остальные световые потоки, проходя через ЭОД, на управляющих входах которых ненулевые сигналы, отклонятся в пространстве и не попадут в соответствующие входы 5₁, 5₂, …, 5_M-1, 5_M+1, …, 5_n оптического n-входного объединителя 5).

Таким образом, на выходе оптического n-входного объединителя 5 будет сформирован оптический поток с интенсивностью, пропорциональной номеру входа ОУОННС, на который подан нулевой сигнал.

Быстродействие ОУОННС определяется, в основном, динамическими характеристиками электрооптических дефлекторов, которое может достигать 10^-12 с. Для существующих систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации. Оптическое устройство определения номера входа устройства, на котором присутствует сигнал нулевого уровня, содержит источник излучения, n-выходной разветвитель, линейный оптический транспарант, электрооптические дефлекторы, оптический объединитель. Линейный оптический транспарант выполнен с возможностью формирования световых потоков с интенсивностью, пропорциональной его номеру входа. Информационные входы электрооптических дефлекторов подключены к выходам линейного оптического транспаранта. Управляющие входы электрооптических дефлекторов являются входами устройства, а их выходы подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, выход которого является выходом устройства. Технический результат - обеспечение высокой производительности вычислений, упрощение конструкции. 1 ил.

Оптическое устройство определения номера входа устройства, на котором присутствует сигнал нулевого уровня, содержащее источник излучения, электрооптические дефлекторы, оптический объединитель, отличающееся тем, что в него введены n-выходной разветвитель и линейный оптический транспарант, выход источника излучения подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к соответствующим входам линейного оптического транспаранта, выполненного с возможностью формирования световых потоков с интенсивностью, пропорциональной его номеру входа, выходы которого подключены к информационным входам соответствующих электрооптических дефлекторов, управляющие входы которых являются входами устройства, а выходы электрооптических дефлекторов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, выход которого является выходом устройства.