ОПТИЧЕСКИЙ НАНОСЕЛЕКТОР МИНИМАЛЬНОГО СИГНАЛА Российский патент 2012 года по МПК G06E3/00 B82B3/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для выбора (селекции) минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, подаваемых на его вход.

Известно оптическое вычислительное устройство - оптический компаратор [патент РФ №2106063. Оптический компаратор / Соколов С.В., Баранник А.А., 1998 г.], предназначенный для сравнения двух оптических сигналов по величинам их интенсивностей. Оптический компаратор содержит оптический разветвитель, амплитудные модуляторы, фазовый модулятор, оптические объединители, оптические бистабильные элементы.

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

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и невозможность выбора минимального сигнала из двух оптических сигналов, подаваемых на его вход, а также невозможность реализации устройства в наноразмерном исполнении.

Наиболее близким по техническому исполнению к заявляемому устройству является оптическое вычитающее наноустройство [патент РФ №2364906. Оптическое вычитающее наноустройство / Соколов С.В., Каменский В.В., 2009 г., БИ №23], содержащее входной оптический нановолоконный Y-разветвитель, источник постоянного оптического сигнала, два оптических нановолоконных N-выходных разветвителя, два входных оптических нановолоконных Y-разветвителя, два входных оптических нановолоконных объединителя, два оптических нановолоконных N-входных объединителя, пару телескопических нанотрубок.

Прототип является существенным признаком заявляемого устройства.

Недостатком прототипа является невозможность выбора минимального сигнала из двух оптических сигналов, подаваемых на его вход.

Задачами изобретения являются создание оптического устройства, способного формировать на выходе устройства оптический сигнал с интенсивностью, равной интенсивности минимального сигнала из двух оптических сигналов, подаваемых на его входы, а также реализация устройства в наноразмерном исполнении.

Техническим результатом является расширение возможностей устройства за счет выполнения функции формирования на выходе устройства оптического сигнала с интенсивностью, равной интенсивности минимального сигнала из двух оптических сигналов, подаваемых на его входы, при реализации устройства в наноразмерном исполнении.

Сущность изобретения состоит в том, что в оптический наноселектор минимального сигнала, содержащий первый оптический вычитающий наноблок, введены второй оптический вычитающий наноблок, два оптических нановолноводных Y-разветвителя, два оптических нановолноводных Y-объединителя, первым входом устройства является вход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя, вторым входом устройства является вход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя, первый выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического вычитающего наноблока, первый выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен ко второму входу первого оптического вычитающего наноблока, второй выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя, второй выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен ко второму входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя, выход которого подключен к первому входу первого оптического вычитающего наноблока, первый выход которого подключен к первому входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя, второй выход первого оптического вычитающего наноблока подключен ко второму входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя, выход которого подключен ко второму входу второго оптического вычитающего наноблока, первый выход которого является выходом устройства.

Оптический наноселектор минимального сигнала - оптическое вычислительное устройство, предназначенное для формирования на его выходе оптического сигнала с интенсивностью z, наименьшей из интенсивностей двух оптических сигналов x, y, подаваемых на его входы, согласно известному выражению:

где x, y - величины интенсивностей оптических сигналов, подаваемых на входы оптического наноселектора минимального сигнала.

Функциональная схема оптического наноселектора минимального сигнала показана на фигуре 1.

Оптический наноселектор минимального сигнала содержит:

- 1₁, 1₂ - первый и второй оптические нановолноводные Y-разветвители;

- 2₁, 2₂ - первый и второй оптические вычитающие наноблоки, которые могут быть выполнены в виде [патент РФ №2364906. Оптическое вычитающее наноустройство / Соколов С.В., Каменский В.В., 2009 г., БИ №23];

- 3₁, 3₂ - первый и второй оптические нановолноводные Y-объединители.

Оптический наноселектор минимального сигнала имеет два входа, причем первым входом устройства (Вход 1) является вход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₁, а вторым входом (Вход 2) - вход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂.

Первый выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₁ подключен к первому входу первого оптического вычитающего наноблока 2₁.

Первый выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂ подключен ко второму входу первого оптического вычитающего наноблока 2₁.

Второй выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₁ подключен к первому входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя 3₁.

Второй выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂ подключен ко второму входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя 3₁, выход которого подключен к первому входу второго оптического вычитающего наноблока 2₂.

Первый выход первого оптического вычитающего наноблока 2₁ подключен к первому входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя 3₂. Второй выход первого оптического вычитающего наноблока 2₁ подключен ко второму входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя 3₂, выход которого подключен ко второму входу второго оптического вычитающего наноблока 2₂.

Первый выход второго оптического вычитающего наноблока 2₂ является выходом устройства.

Работа устройства при подаче на вход 1 и вход 2 оптического наноселектора минимального сигнала оптических сигналов с интенсивностями x и y усл(овных) ед(иниц), соответственно, протекает следующим образом.

Оптический сигнал с интенсивностью x усл. ед. поступает на вход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₁, с первого и второго 1 выходов которого снимаются оптические сигналы с интенсивностями усл. ед. каждый. Одновременно оптический сигнал с интенсивностью y усл. ед. поступает на вход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂, с первого и второго выходов которого снимаются оптические сигналы с интенсивностями усл. ед. каждый.

Далее с первого выхода первого оптического нановолноводпого Y-разветвителя 1₁ оптический сигнал с интенсивностью усл. ед. поступает на первый вход первого оптического вычитающего наноблока 2₁. С первого выхода второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂ оптический сигнал с интенсивностью усл. ед. поступает на второй вход первого оптического вычитающего наноблока 2₁.

Работа оптических вычитающих наноблоков 2₁, 2₂ описана в [патент РФ №2364906. Оптическое вычитающее наноустройство / Соколов С.В., Каменский В.В., 2009 г., БИ №23].

Так как для исключения знака разности сигналов x, y выходы первого оптического вычитающего наноблока 2₁ подключены к первому и второму входам второго оптического нановолноводного Y-объединителя 3₂, то на выходе последнего формируется оптический сигнал с интенсивностью, равной . Этот оптический сигнал подается на второй вход второго оптического вычитающего наноблока 2₂.

Так как со второго выхода первого оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₁ оптический сигнал с интенсивностью усл. ед. поступает на первый вход первого оптического нановолноводного Y-объединителя 3₁, а со второго выхода второго оптического нановолноводного Y-разветвителя 1₂ оптический сигнал с интенсивностью усл. ед. поступает на второй вход первого оптического нановолноводного Y-объединителя 3₁, то на выходе последнего формируется оптический сигнал с интенсивностью, равной . Этот оптический сигнал подается на первый вход второго оптического вычитающего наноблока 2₂.

Следовательно, на первом выходе второго оптического вычитающего наноблока 2₂ формируется оптический сигнал с интенсивностью, равной усл. ед., что соответствует интенсивности z, описываемой формулой (1), то есть интенсивности минимального сигнала.

Таким образом, оптический наноселектор минимального сигнала формирует на своем выходе оптический сигнал с интенсивностью, наименьшей из интенсивностей двух оптических сигналов, подаваемых на его входы.

Быстродействие оптического наноселектора минимального сигнала определяется динамическими характеристиками оптического вычитающего наноблока, быстродействие которого составляет ≈10^-9 с. Для существующих оптических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает его функционирование практически в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических наноустройствах обработки информации для выбора (селекции) минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, подаваемых на его вход. Техническим результатом является расширение возможностей устройства за счет выполнения функции формирования на выходе устройства оптического сигнала с интенсивностью, равной интенсивности минимального сигнала из двух оптических сигналов, подаваемых на его входы, при реализации устройства в наноразмерном исполнении. Результат достигается за счет того, что в оптический наноселектор минимального сигнала, содержащий первый оптический вычитающий наноблок, введены второй оптический вычитающий наноблок, два оптических нановолноводных Y-разветвителя, два оптических нановолноводных Y-объединителя. 1 ил.

Оптический наноселектор минимального сигнала, содержащий первый оптический вычитающий наноблок, отличающийся тем, что в него введены второй оптический вычитающий наноблок, два оптических нановолноводных Y-разветвителя, два оптических нановолноводных Y-объединителя, первым входом устройства является вход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя, вторым входом устройства является вход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя, первый выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического вычитающего наноблока, первый выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен ко второму входу первого оптического вычитающего наноблока, второй выход первого оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен к первому входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя, второй выход второго оптического нановолноводного Y-разветвителя подключен ко второму входу первого оптического нановолноводного Y-объединителя, выход которого подключен к первому входу первого оптического вычитающего наноблока, первый выход которого подключен к первому входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя, второй выход первого оптического вычитающего наноблока подключен ко второму входу второго оптического нановолноводного Y-объединителя, выход которого подключен ко второму входу второго оптического вычитающего наноблока, первый выход которого является выходом устройства.