Оптический цифро-аналоговый преобразователь Российский патент 2023 года по МПК G02F7/00 G06E3/00 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих устройств обработки информации и вычислительной техники.

Известны различные цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), обеспечивающие преобразование двоичного кода в аналоговый сигнал, построенные на основе использования электронных функциональных элементов [У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982]. Недостатками данных ЦАП являются низкое быстродействие, уменьшающееся с ростом разрядности ЦАП, большая сложность и невозможность цифроаналогового преобразования N-ичных кодов.

Известен оптический ЦАП [патент РФ N 2020550, 1990 г.], содержащий оптический разветвитель, выполненный в виде набора из N оптических волокон, входы которых являются входами преобразователя. Недостатками данного ЦАП являются невозможность цифроаналогового преобразования N-ичных кодов и невозможность обработки электронных сигналов.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический ЦАП [патент РФ N 2755596, 2021 г.], содержащий оптический сумматор и оптический транспарант, состоящий из (m+1) участков с постоянными функциями пропускания, равными , где i - номер участка при этом i-м входом оптического транспаранта является вход его i-го участка, i-м выходом - выход i-го участка, а i-м входом N-ичного (m+1)-разрядного оптического ЦАП является i-й вход оптического транспаранта, выходы которого подключены к соответствующим входам оптического сумматора, выход которого является выходом устройства.

Недостатками данного ЦАП являются сложность технологии изготовления и невозможность обработки электронных сигналов.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения технологии изготовления устройства и реализацию возможности обработки электронных сигналов.

Поставленная задача возникает при создании быстродействующих устройств обработки информации в системах управления и связи, обеспечивающих обработку информации в гига- и терагерцовом диапазонах.

Технический результат достигается тем, что в устройство введены оптический транспарант, выполненный путем послойного напыления m оптически прозрачных пленок, имеющих постоянную функцию пропускания, равную N^-1, при этом длина каждой верхней пленки меньше длины нижней пленки на пиксель одного разряда; линейка m источников излучения и фотоприемник, входами устройства являются входы линейки m источников излучения, выходы которых подключены к соответствующим входам оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам оптического сумматора, выход которого подключен ко входу фотоприемника, выход которого является выходом устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптического N-ичного m-разрядного ЦАП.

Оптический N-ичный m-разрядный ЦАП состоит из линейки m источников излучения 1 (выполненных, например, в виде светодиодов, полупроводниковых лазеров и др.), оптического транспаранта 2, оптического сумматора 3 и фотоприемника 4.

Входами N-ичного m-разрядного оптического ЦАП являются входы линейки m источников излучения 1, выходы которых подключены к соответствующим входам оптического транспаранта 2. Выходы оптического транспаранта 2 подключены к соответствующим входам оптического сумматора 3. Выход оптического сумматора 3 подключен ко входу фотоприемника 4, выход которого является выходом устройства.

Оптический транспарант 2 с функциональной точки зрения представляет собой m участков с постоянными функциями пропускания, равными , где i - номер участка i-м входом оптического транспаранта 2 является вход его i-го участка, i-м выходом - выход i-го участка.

С целью упрощения технологии изготовления устройства оптический транспарант 2 выполняется путем послойного напыления m оптически прозрачных пленок, имеющих постоянную функцию пропускания, равную

N^-1, при этом длина каждой верхней пленки меньше длины нижней пленки на пиксель одного разряда (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

На i-й вход N-ичного m-разрядного оптического ЦАП - т.е. на вход i-го источника излучения из состава линейки m источников излучения 1, поступает электронный сигнал с амплитудой усл(овных). ед(иниц)., где - значение i-го разряда N-ичного m-разрядного входного кода, подлежащего аналоговому преобразованию (). С выхода i-го источника излучения оптический сигнал с амплитудой усл. ед. поступает на i-й вход оптического транспаранта 2. Т.к. функция пропускания i-го участка оптического транспаранта 2 равна , то на его выходе - т.е. на i-м выходе оптического транспаранта 2, будет сформирован оптический сигнал с амплитудой усл. ед. Оптические сигналы со всех выходов оптического транспаранта 2 поступают на соответствующие входы оптического сумматора 3, на выходе которого формируется оптический сигнал с амплитудой S усл. ед., равной:

т.е. аналоговому выражению входного N-ичного m-разрядного кода

Далее оптический сигнал с амплитудой S усл. ед. поступает на вход фотоприемника 4, с выхода которого (т.е. с выхода устройства) снимается электронный сигнал, пропорциональный аналоговому выражению входного N-ичного m-разрядного кода.

Технологическая простота интегрально-оптического исполнения данного ЦАП и возможность обработки электронных сигналов в гига- и терагерцовом диапазонах обеспечивают возможность его широкого использования в современных и перспективных системах обработки информации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих устройств обработки информации. Оптический цифроаналоговый N-ичный m-разрядный преобразователь обеспечивает упрощение технологии изготовления и реализацию возможности обработки электронных сигналов. Технический результат достигается тем, что в устройство введены оптический транспарант, выполненный путем послойного напыления m оптически прозрачных пленок, имеющих постоянную функцию пропускания, равную N^-1, при этом длина каждой верхней пленки меньше длины нижней пленки на пиксель одного разряда; линейка m источников излучения и фотоприемник, входами устройства являются входы линейки m источников излучения, выходы которых подключены к соответствующим входам оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам оптического сумматора, выход которого подключен ко входу фотоприемника, выход которого является выходом устройства. 2 ил.

Оптический цифроаналоговый N-ичный m-разрядный преобразователь, содержащий оптический сумматор, отличающийся тем, что в него введены оптический транспарант, выполненный путем послойного напыления m оптически прозрачных пленок, имеющих постоянную функцию пропускания, равную N^-1, при этом длина каждой верхней пленки меньше длины нижней пленки на пиксель одного разряда; линейка m источников излучения и фотоприемник, входами устройства являются входы линейки m источников излучения, выходы которых подключены к соответствующим входам оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам оптического сумматора, выход которого подключен ко входу фотоприемника, выход которого является выходом устройства.