ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Советский патент 1995 года по МПК G11C11/42 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для преобразования чисел.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в режиме вычисления дополнительного кода страниц информации.

На фиг. 1 приведена блок-схема оптического страничного преобразователя для оптоэлектронного запоминающего устрой- ства; на фиг. 2 схема блока управления.

Оптический страничный преобразователь работает, например, совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством (ОЗУ) со страничной структурой. Информация на выходе ОЗУ представлена, например, в парафазном коде.

Оптический страничный преобразователь содержит входной согласующий блок 1, оптически управляемый модулирующий блок 2, светоделитель 3, блок 4 формирования пучков, поляризационный светоделитель 5, фокусирующий блок 6, оптический вентиль 7, фокусирующий блок 8, матричный переключатель 9 поляризации, коллективный объектив 10, поляризационный светоделитель 11, фокусирующий блок 12, светообъединитель 13, отражатель 14, фокусирующий блок 15, отражатель 16, блок 17 формирования пучков, матричный переключатель 18 поляризации, фокусирующий блок 19, поликубический мультипликатор 20 изображения, фотоприемный блок 21, коллективный объектив 22, маску 23 нулей, фокусирующий блок 24, блок 25 преобразования излучения, оптически управляемый мультипликатор 26, блок 27 формирования дополнительных единиц, блок оптической связи 28, фокусирующий блок 29, светообъединитель 30, блок 31 оптической связи, блок 32 формирования пучков, оптически управляемый транспарант 33, фокусирующий блок 34, поляризационный светоделитель 35, оптический вентиль 36, блок 37 формирования пучков, блок 38 смещения пучков, блок 39 формирования пучков, отражатель 40, фокусирующий блок 41, фотоприемный блок 42, блок 43 управления.

Входной согласующий блок 1 предназначен для преобразования пучков, отображающих страницу информации и поступающих с ОЗУ на вход блока 1 под разными углами, в пучки, параллельные оптической оси блока, и фокусировки каждого пучка, отображающего десятичный знак, на вход блока 2. Блок 1, например, состоит из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом блока 1, а второй вход через объектив связан с оптическим выходом лазера, на выходе куба последовательно расположены коллимирующий объектив, оптически управляемый транспарант, линзовый растр, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив и два объектива, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и коллективный объектив расположены взаимно в фокальных плоскостях друг друга. Оптически управляемый транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры.

Оптически управляемый модулирующий блок 2 предназначен для изменения ориентации плоскости поляризации световых пучков, поступающих на него с блока 1 в соответствии с кодом управляющих оптических сигналов, поступающих со светоделителя 3. Блок 2, например, состоит из поляризационного светообъединительного куба, на выходе которого последовательно расположены линзовый растр, в передней фокальной плоскости которого установлен коллективный объектив, и оптически управляемый поляризационный транспарант. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры. Транспарант, например, переключает на 90^о плоскость поляризации световых пучков, проходящих через те его ячейки, на которые поступают управляющие оптические сигналы. Информация на транспаранте отображается в парафазном коде.

Светоделитель 3 может быть выполнен, например, в виде светоделительного куба.

Блок 4 формирования пучков состоит, например, из линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Поляризационный светоделитель 5 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светоделительного куба.

Фокусирующий блок 6 может состоять, например, из двух объективов, имеющих общую главную плоскость.

Оптический вентиль 7 может быть выполнен, например, в виде светоделительного куба.

Фокусирующий блок 8 может состоять, например, из последовательно расположенных трех объективов, первый и второй из которых имеют общую главную плоскость, а второй и третий объективы установлены взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Матричный переключатель 9 поляризации предназначен для переключения на 90^о плоскости поляризации проходящих световых пучков, отображающих, например, парафазные "1" относительно световых пучков, отображающих парафазные "0". Матричный переключатель может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или из кварцевой пластины.

Поляризационный светоделитель 11 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светоделительного куба.

Фокусирующий блок 12 может состоять, например, из двух объективов, имеющих общую главную плоскость.

Светообъединитель 13 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светообъединительного куба.

Отражатель 14 может быть выполнен, например, в виде поворотной призмы.

Фокусирующий блок 15 может состоять, например, из двух объективов, имеющих общую главную плоскость.

Отражатель 16 аналогичен отражателю 14.

Блок 17 формирования пучков может быть выполнен, например, в виде объектива.

Матричный переключатель 18 поляризации предназначен для обеспечения одинаковой поляризации световых пучков, отображающих парафазные "0" и "1". Он например, переключает плоскость поляризации проходящих световых пучков, отображающих, например, парафазные "0" относительно световых пучков, отображающих парафазные "1". Матричный переключатель может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или из кварцевой пластины.

Фокусирующий блок 19 может состоять, например, из последовательно расположенных коллективного объектива и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и коллективный объектив находятся взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Поликубический мультипликатор 20 изображения может состоять, например, из двух светоделительных кубов.

Фотоприемный блок 21 служит для считывания обратного парафазного кода страницы информации и может быть выполнен, например, в виде наборных или интегральных фотоприемных матриц.

Маска 23 нулей предназначена для пропускания только световых пучков, отображающих парафазные нули. Она может быть выполнена в виде фототрафарета с прозрачными участками на непрозрачном фоне.

Фокусирующий блок 24 может состоять, например, из последовательно расположенных коллективного объекта и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и коллективный объектив расположены взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Блок 25 преобразования излучения служит для создания из входных пучков (за счет изменения их параметров, например длины волны) пучков, управляющих работой оптически управляемого мультипликатора 26. Блок 25, например, состоит из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом блока 25, а второй вход через первый объектив связан с оптическим выходом лазера, на выходе куба последовательно расположены второй объектив и оптически управляемый транспарант. Оптически управляемый транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры.

Оптически управляемый мультипликатор 26 предназначен для размножения пучков, отображающих дополнительные единицы, и может состоять, например, из расположенных в одной плоскости трех линейчатых растров: поликубического, поляроидного и растра оптически управляемых поляризационных транспарантов; и узла смещения пучков, расположенного после растров. Линейки этих растров чередуются между собой и располагаются так, что каждая пара, состоящая из рядом расположенных поликубической линейки и линейки оптически управляемых поляризационных транспарантов, образует линейку парафазных ячеек мультипликатора, соответствующую парафазным знакам одного разряда страницы информации. В каждой такой парафазной ячейке мультипликатора светоделительный кубик поликубического растра предназначен для расщепления поступающего на него светового пучка, отображающего дополнительную единицу, а транспарант, при наличии на его управляющем входе пучка, отображающего парафазный нуль, предназначен для переключения плоскости поляризации информационного пучка, проходящего через его боковую грань от кубика ближайшей парафазной ячейки младшего разряда мультипликатора на 90^о. Между торцевыми (боковыми) гранями парафазных линеек мультипликатора располагаются линейки поляроидного растра, предназначенные для блокирования пучков, распространяющихся между парафазными ячейками мультипликатора, в случае прихода на транспарант ближайшей парафазной ячейки младшего разряда управляющего пучка, отображающего парафазный нуль. Кубик в каждой парафазной ячейке мультипликатора ориентирован так, что его боковой выход через поляроид связан с транспарантом парафазной ячейки ближайшего старшего разряда. Узел смещения пучков служит для смещения пучков, отображающих старшие разряды парафазных единиц, из мультиплицированных групп в положения, в которых они отображают парафазные нули в этих же разрядах. Узел смещения пучков может состоять, например, из пластины двулучепреломляющего кристалла (например, исландского шпата) или плоской поликубической системы, за которой расположен матричный переключатель поляризации, переключающий на 90^оплоскость поляризации пучков, отображающих парафазные нули. Переключатель поляризации обеспечивает одинаковую поляризацию пучков на выходе мультипликатора и может быть выполнен на основе жидких кристаллов или кварцевой пластины.

Блок 27 формирования дополнительных единиц предназначен для формирования световых пучков, соответствующих тем словам входной информации, код которых должен быть преобразован. Блок 27 может состоять, например, из светообъединительного поляризационного куба, первый вход которого является входом блока, а второй вход через цилиндрический объектив связан с оптическим выходом лазера. На выходе светообъединительного куба последовательно установлены цилиндрический коллимирующий объектив и оптически управляемый транспарант.

Блок 28 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных коллективного линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, жгута волоконных световодов и цилиндрического объектива.

Фокусирующий блок 29 может состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и коллективный объектив расположены взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Светообъединитель 30 может быть выполнен, например, из поляризационного куба.

Блок 31 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных первого линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен первый коллективный объектив, жгута волоконных световодов, второго линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен второй коллективный объектив и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и второй коллективный объективы расположены взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Блок 32 формирования пучков может состоять, например, из линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Оптически управляемый поляризационный транспарант 33, например, переключает на 90^о плоскость поляризации световых пучков, проходящих через те ячейки транспаранта, на которые поступают управляющие световые пучки от мультипликатора 26. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры.

Фокусирующий блок 34 состоит например, из последовательно расположенных линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, причем первый из них и коллективный объектив находятся взаимно в фокальных плоскостях друг друга.

Поляризационный светоделитель 35 выполнен, например, в виде поляризационного светоделительного куба.

Оптический вентиль 36 может быть выполнен, например, в виде светообъединительного куба.

Блок 37 формирования пучков может состоять, например, из линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Блок 38 смещения пучков предназначен для смещения световых пучков, отображающих в каждом слове исходной информации первый парафазный нуль, в положения, в которых они отображают парафазные нули в ближайших старших разрядах. Блок 38 может состоять, например, из пластины двулучепреломляющего кристалла (например исландского шпата) или из плоской поликубической системы и двух матричных переключателей поляризации, первый из которых находится перед входной плоскостью кристалла, а второй после выходной. Первый матричный переключатель поворачивает, например, плоскость поляризации световых пучков, отображающих только парафазные нули, на 90^о, а второй только пучков, отображающих парафазные единицы. Переключатели поляризации могут быть выполнены, например, на основе жидких кристаллов или из кварцевых пластин.

Блок 39 формирования пучков может состоять, например, из линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив.

Отражатель 40 может быть выполнен, например, в виде поворотной призмы.

Фокусирующий блок 41 может состоять, например, из двух объективов, имеющих общую главную плоскость.

Фотоприемный блок 42 служит для считывания дополнительного парафазного кода информации и может быть выполнен, например, в виде наборных или интегральных фотоприемных матриц.

Блок 43 управления обеспечивает работу преобразователя. Блок 43 может состоять, например, из генератора синхроимпульсов 44, буферного накопителя 45, формирователей управляющих сигналов 46-53, буферного накопителя 54, канала 55 вывода.

Оптический страничный преобразователь кода работает следующим образом.

Световые пучки, несущие страницу информации, с выхода ОЗУ поступают на вход входного согласующего блока 1 и через его поляризационный светообъединительный куб и коллимирующий объектив на вход оптически управляемого транспаранта. По команде генератора 44 формирователь 47 подает управляющие напряжения на блок 1, и на транспаранте отображения страница входной информации. Световой пучок от лазера через объектив, поляризационный светообъединительный куб, коллимирующий объектив освещает транспарант и модулируется им. Этот световой пучок параллелен оптической оси блока 1 и через его оптическую систему поступает на вход оптически управляемого модулирующего блока 2.

В блоке 2 световые пучки, переносящие страницу информации, проходят поляризационный светообъединительный куб, коллективный объектив, линзовый растр и освещают оптически управляемый поляризационный транспарант. Управляющие световые пучки поступают на управляемый вход блока 2 через светоделитель 3, проходят поляризационный светообъединительный куб, коллективный объектив, линзовый растр, освещают транспарант и отображаются на нем (по команде генератора 44 формирователь 48 подает управляющие напряжения на блок 2). Транспарант модулирует световой пучок, поступивший на него с блока 1. Те ячейки транспаранта, соответствующие словам входной информации, в которых отображены управляющие оптические сигналы, например, переключают плоскость поляризации проходящих световых пучков, отображающих слова входной информации на 90^о. Остальные световые пучки проходят через транспарант без изменений.

Далее световые пучки проходят через блок 4 формирования пучков и расщепляются поляризационным светоделителем 5. Световые пучки, отображающие те слова, код которых не должен изменяться, через фокусирующий блок 6, вентиль 7, мультипликатор 20 поступают на оптический выход обратного кода преобразователя и на оптический вход фотоприемного блока 21. Световые пучки, несущие те слова входной страницы, которые подлежат преобразованию, через фокусирующий блок 8 поступают на матричный переключатель 9 поляризации. Матричный переключатель 9, например, переключает на 90^о плоскость поляризации световых пучков, отображающих парафазные "1", относительно световых пучков, отображающих парафазные "0".

Далее эти световые пучки проходят через коллективный объектив 10, разделяются поляризационным светоделителем 11 и направляются по двум каналам. Световые пучки, переносящие парафазные "1", направляются, например, через фокусирующий блок 12 на светообъединитель 13, а пучки, переносящие парафазные "0", направляются на другой вход светообъединителя 13 через фокусирующий блок 15 и отражатель 16. При этом светообъединитель 13 и отражатель 16 установлены таким образом, чтобы оптические сигналы, переносящие парафазные знаки, инвертировались.

Инвертированные таким образом оптические сигналы представляют обратный код соответствующих слов входной информации и через блок 17 формирования пучков, матричный переключатель 18 поляризации, фокусирующий блок 19, вентиль 7, мультипликатор 20 поступают на оптический выход обратного кода преобразователя и на оптический вход фотоприемного блока 21.

По команде генератора 44 формирователь 46 подает управляющие напряжения на фотоприемный блок 21 и он считывает инверсную информацию, которая поступает в накопитель 45. Из накопителя 45 по сигналу генератора 44 информация поступает в канал вывода 5.

С второго выхода вентиля 7 световые пучки, отображающие инверсную информацию, через коллективный блок 22, маску 23 нулей, фокусирующий блок 24 поступают на блок 25 преобразования излучения. По команде генератора 44 формирователь 49 подает управляющие напряжения на блок 25. Световые пучки, поступившие в блок 25 с блока 24 и отображающие парафазные нули, через первый вход поляризационного светообъединительного куба, второй объектив направляются на оптически управляемый транспарант и отображаются на нем. Световой пучок от лазера через первый объектив, второй вход поляризационного светообъединительного куба, второй объектив освещает транспарант и модулируется им. Этот световой пучок параллелен оптической оси блока 25 и направляется на оптически управляемый мультипликатор 26. Эти пучки служат управляющими сигналами для мультипликатора 26.

По командам генератора 44 формирователи 50 и 51 подают управляющие напряжения соответственно на блоки 26 и 27. Управляющие световые сигналы, соответствующие тем словам, код которых должен быть преобразован, поступают со светоделителя 3 через блок 28 оптической связи на блок 27 формирования дополнительных единиц и отображаются на его транспаранте. Световой пучок от лазера модулируется транспарантом и поступает в торец младших разрядов мультипликатора 26. Сигналы дополнительных единиц распространяются в мультипликаторе 26 от младшего разряда каждого слова до первого разряда (включительно), на который приходит управляющий сигнал с блока 23. На своем пути в мультипликаторе 26 эти сигналы размножаются и отображают на выходе мультипликатора 26 парафазный "0" в старшем разряде каждого слова, до которого распространился сигнал дополнительной "1", и парафазные "1" в остальных младших разрядах.

С выхода мультипликатора 26 световые пучки через фокусирующий блок 29, светообъединитель 30, блок 32 формирования пучков поступают на оптически управляемый транспарант 33 и отображаются на нем (по команде генератора 44 формирователь 52 подает на него управляющие напряжения). В это же время световые пучки с выхода мультипликатора 20 через блок 31 оптической связи, светообъединитель 30, блок 32 поступают на тот же транспарант 33. Те ячейки транспаранта 33, на которых присутствуют управляющие оптические сигналы, поворачивают плоскость поляризации световых пучков, поступающих с мультипликатора 20, на 90^о, остальные пучки проходят транспарант без изменений. Пройдя транспарант 33, световые пучки проходят фокусирующий блок 34 и разделяются на поляризационном светоделителе 35. Пучки, прошедшие транспарант 33 без изменений, через светоделитель 35, вентиль 36 поступают на оптический выход дополнительного кода преобразователя и на фотоприемный блок 42. Остальные пучки проходят блок 37 формирования пучков, блок 38 смещения пучков, блок 39 формирования пучков, отражатель 40, фокусирующий блок 41, вентиль 36 и поступают на оптический выход дополнительного кода преобразователя и на фотоприемный блок 42. При этом вентиль 36 установлен таким образом, чтобы он инвертировал парафазные знаки, отображаемые этими пучками.

По команде генератора 44 формирователь 53 подает управляющие напряжения на фотоприемный блок 42 и он считывает дополнительный код исходной информации, который поступает в накопитель 54. Из накопителя 54 по сигналу генератора 44 информация поступает в канал вывода 55.

Использование оптического страничного преобразователя в составе оптоэлектронного запоминающего устройства позволит расширить по сравнению с прототипом функциональные возможности по обработке хранимой в ОЗУ информации за счет вычисления дополнительного кода информации.

ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий входной согласующий блок, вход которого является оптическим входом оптического страничного преобразователя, выход входного согласующего блока связан с входом оптически управляемого модулирующего блока, оптически управляемый вход которого связан с первым выходом светоделителя, вход которого является оптически управляемым входом оптического страничного преобразователя, выход оптически управляемого модулирующего блока через первый блок формирования пучков связан с входом первого поляриззационного светоделителя, первый и второй выходы которого связаны с входами соответственно первого и второго фокусирующих блок, первый фотоприемный блок и блок управления, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к входам входного согласующего блока, оптически управляемого модулирующего блока, первого фотоприемного блока, выход которого подключен к первому входу блока управления, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения его работы в режиме вычисления дополнительного кода страниц информации, в преобразователь введены первый и второй матричные переключатели поляризации, первый и второй коллективные объективы, второй и третий поляризационные светоделители, первый и второй светообъединители, блоки формирования пучков с второго по пятый, первый, второй и третий отражатели, фокусирующие блоки с третьего по девятый, первый и второй оптические вентили, поликубический мультипликатор изображения, маска нулей, блок преобразования излучения, оптически управляемый мультипликатор, блок формирования дополнительных единиц, первый и второй блоки оптической связи, оптически управляемый транспарант, блок смещения пучков и второй фотоприемный блок, причем первый фокусирующий блок оптически связан через последовательно расположенные первый матричный переключатель поляризации и первый коллективный объектив с входов второго поляризационного светоделителя, первый выход которого через третий фокусирующий блок связан с первым входом первого светообъединителя, второй вход которого через последовательно расположенные первый отражатель, четвертый фокусирующий блок и второй отражатель оптически связан с вторым выходом второго поляризационного светоделителя, выход первого светообъединителя через последовательно расположенные второй блок формирования пучков, второй матричный переключатель поляризации и пятый фокусирующий блок оптически связан с первым входом первого оптического вентиля, второй вход которого связан с выходом второго фокусирующего блока, первый выход первого оптического вентиля связан с входом поликубического мультивибратора изображения, первый выход которого является первым оптическим выходом преобразователя, второй выход поликубического мультипликатора изображения оптически связан с первым фотоприемным блоком, второй выход первого оптического вентиля через последовательно расположенные второй коллективный объектив, маску нулей, шестой фокусирующий блок и блок преобразования излучения связан с управляемым входом оптически управляемого мультипликатора, вход которого связан с выходом блока формирования дополнительных единиц, вход которого через первый блок оптической связи связан с вторым выходом светоделителя, выход оптически управляемого мультипликатора через седьмой фокусирующий блок связан с первым входом второго светообъединителя, второй вход которого через второй блок оптической связи соединен с третьим выходом поликубического мультипликатора изображения, выход второго светообъединителя через последовательно расположенные третий блок и формирования пучков, оптически управляемый транспарант и восьмой фокусирующий блок связан с входом третьего поляризационного светоделителя, первый выход которого связан с первым входом второго оптического вентиля, второй вход которого через последовательно расположенные девятый фокусирующий блок, третий отражатель, четвертый блок формирования пучков, блок смещения пучков и пятый блок формирования пучков связаны с вторым выходом третьего поляризационного светоделителя, первый выход второго оптического вентиля является вторым оптическим выходом преобразователя, второй выход второго оптического вентиля оптически связан с входом второго фотоприемного блока, выходы блока управления с четвертого по восьмой подключены соответственно к блоку преобразования излучения, оптически управляемому мультипликатору, блоку формирования дополнительных единиц, оптически управляемому транспаранту, второму фотоприемному блоку, выход которого подключен к второму входу блока управления.