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

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для выполнения операции нормализации слов в странице информации.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей преобразователя за счет выполнения операции нормализации слов в странице информации.

На чертеже дана структурная схема оптического страничного преобразователя для оптоэлектронного запоминающего устройства.

Предлагаемый преобразователь работает, например, совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством со страничной структурой. Информация на выходе запоминающего устройства представлена, например, в парафазном коде.

Оптический страничный преобразователь содержит светоделитель 1, блок 2 многоканальной оптической связи, входной оптический регистр 3, блоки 4 выделения слов, узлы 5 формирования пучков, светообъединители 6, оптически управляемые поляризационные транспаранты 7, поляризационные светоделители 8, блоки 9 оптической связи, светоделители 10, блоки 11 оптической связи, блоки 12 формирования пучков, блоки 13 оптической связи, светоделитель 14, блоки 15 сдвига слов, отражатель 16, узел 17 формирования пучков, переключатель 18 поляризации, светообъединитель 19, узлы 20 формирования пучков, оптически управляемые поляризационные транспаранты 21, блок 22 формирования пучков, выходной оптический регистр 23, светодитель 24, блок 25 формирования пучков, оптически управляемый мультипликатор 26, блок 27 инвертирования, блок 28 оптической связи, оптический сумматор 29 и блок 30 управления.

Светодитель 1 может быть выполнен, например, в виде светоделительного куба.

Блок 2 многоканальной оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, маски "1" и жгута волоконных световодов. Маска "1" пропускает только световые пучки, отображающие парафазные единицы, и может быть выполнена в виде фототрафарета.

Входной оптический регистр 3 предназначен для преобразования пучков, отображающих входную информационную страницу в пучки, параллельные оптической оси регистра 3, и кратковременного хранения входной страницы информации. Регистр 3 может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом регистра 3, а второй вход куба через первый объектив связан с оптическим выходом лазера; на выходе куба последовательно установлены второй объектив и оптически управляемый транспарант, выход которого является выходом регистра 3. Информация на транспаранте может отображаться, например, с кратковременным запоминанием. Транспарант имеет, например, по сравнению с входной страницей удвоенное число парафазных ячеек для отображения каждого слова. Левая половина ячеек транспаранта является, например, управляемой и предназначена для модуляции светового пучка, поступающего на него от лазера регистра 3 в соответствии с входной информацией. Эти ячейки транспаранта создают на выходе регистра 3 старшие разряды страницы информации. Остальная половина транспаранта постоянно отображает парафазные нули и создает на выходе регистра 3 младшие разряды страницы. Управляемая часть транспаранта может быть выполнена, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры, остальная часть (постоянно отображающая парафазные нули) в виде фототрафарета.

Каждый блок 4 выделения слов предназначен для выделения из входной страницы информации тех слов, которые имеют единицу в соответствующем старшем разряде (например, соответствующем номеру блока 4). Блок 4 может состоять, например, из последовательно расположенных узла 5 формирования пучков, светообъединителя 6, оптически управляемого поляризационного транспаранта 7 и поляризационного светоделителя 8.

Узел 5 формирования пучков может состоять, например, в первом блоке 4 из линзового растра, а в остальных из двух линзовых растров.

Светообъединитель 6 может быть выполнен, например, в виде светообъединительного поляризационного куба.

Оптически управляемый поляризационный транспарант 7, например, переключает на 90^о плоскость поляризации информационных световых пучков, проходящих через те его ячейки, на которые поступают управляющие световые пучки. Транспарант 7 может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры.

Поляризационный светоделитель 8 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светоделительного куба.

Блок 9 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов и растра цилиндрических линз.

Светоделитель 10 может быть выполнен в виде светоделительного куба или волоконного разветвителя. Блок 11 оптической связи аналогичен блоку 9. Блок 12 формирования пучков может состоять, например, из двух линзовых растров.

Блок 13 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, маски "1" и жгута волоконных световодов. Маска "1" в каждом слове пропускает только тот пучок, который отображает первую (старшую) парафазную единицу, и остальные пучки блокирует. Маска "1" может быть выполнена в виде фототрафарета.

Светоделитель 14 может быть выполнен, например, в виде светоделительного куба.

Каждый блок 15 сдвига слов предназначен для дискретного смещения световых пучков, переносящих информацию, относительно начального положения в определенную позицию, отображающую сдвиг каждого слова на соответствующее число разрядов. Первый блок 15, например, задает начальное положение, а каждый последующий блок 15 осуществляет, например, сдвиг на один разряд влево. Первый блок 15 может состоять, например, из последовательно расположенных отражателя 16, узла 17 формирования пучков, переключателя 18 поляризации. Каждый последующий блок 15 может состоять, например, из светообъединителя 19, узла 20 формирования пучков, оптически управляемого поляризационного транспаранта 21.

Отражатель 16 может быть выполнен, например, в виде поворотной призмы.

Узел 17 формирования пучков может состоять, например, из двух линзовых растров.

Переключатель 18 поляризации поворачивает плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о и может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов.

Светообъединитель 19 может быть выполнен, например, в виде светообъединительного поляризационного куба.

Узел 20 формирования пучков аналогичен узлу 17.

Оптически управляемый поляризационный транспарант 21 аналогичен транспаранту 7.

Блок 22 формирования пучков может состоять, например, из одного или двух линзовых растров.

Выходной оптический регистр 23 предназначен для кратковременного хранения выходной информации и по конструкции аналогичен входному оптическому регистру 3, но в регистре 23 вместо маски, отображающей постоянные парафазные нули, установлена непрозрачная маска, блокирующая световые пучки.

Светодитель 24 может быть выполнен, например, в виде жгута волоконных разветвителей или светоделительного куба, на выходах которого установлены жгуты волоконных световодов.

Блок 25 формирования пучков аналогичен блоку 22.

Оптически управляемый мультипликатор 26 предназначен для размножения световых пучков, отображающих парафазные единицы, которые поступают на мультипликатор 26 с блока 13 таким образом, чтобы создать световые пучки во всех позициях, которые отображают парафазные единицы от исходного разряда до самого младшего.

Мультипликатор 26 может быть выполнен, например, в виде плоской поликубической системы, в которой светоделительные кубы расположены только в позициях, через которые проходят световые пучки, отображающие парафазные единицы. Светоделительные кубы, расположенные в позициях, отображающих младшие разряды страницы, выполнены в виде поляризационных светоделительных кубов, перед входными плоскостями которых расположен переключатель поляризации, а на выходе этих кубов расположен оптически управляемый поляризационный транспарант. Переключатель поляризации поворачивает плоскость поляризации проходящих световых пучков на 90^о и может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов. Оптически управляемый поляризационный транспарант переключает на 90^о плоскость только тех проходящих пучков, которые соответствуют младшим входным разрядам. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или PROM-структуры.

Блок 27 инвертирования предназначен для преобразования оптических сигналов парафазных единиц, поступающих на него с мультипликатора 26, в сигналы парафазных нулей и создания в остальных разрядах страницы оптических сигналов парафазных единиц. Блок 27 может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом блока 27, а второй вход через телескоп связан с оптическим выходом лазера; на выходе куба последовательно расположены оптически управляемый поляризационный транспарант и узел смещения пучков, выход которого является выходом блока 27. Транспарант выполнен, например, из оптически управляемых ячеек, расположенных в позициях, соответствующих оптическим сигналам только парафазных единиц, в остальных позициях расположены непрозрачные маски. Управляемые ячейки транспаранта могут быть выполнены на основе жидких кристаллов или PROM-структуры. Узел смещения пучков может быть выполнен, например, в виде пластины двулучепреломляющего кристалла, например исландского шпата.

Блок 28 оптической связи может состоять, например, из последовательно расположенных жгута волоконных световодов, 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.

Оптический сумматор 29 имеет, например, два оптических входа и один оптический выход.

Блок 30 управления обеспечивает работу оптического страничного преобразователя и может состоять, например, из генератора синхроимпульсов и формирователей управляющих сигналов.

Предположим, что слова в странице информации представлены числами с плавающей запятой. При фиксированном количестве разрядов мантиссы любая величина представляется с наибольшей возможной точностью нормализованным числом. В процессе вычислений может получаться ненормализованное число. В этом случае данный преобразователь автоматически нормализует его.

Пусть r старших разрядов мантиссы равны "0". Тогда нормализация заключается в сдвиге мантиссы на r разрядов влево и уменьшении порядка на r единиц. При этом в младшие r разрядов мантиссы записывается "0".

Оптический страничный преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства работает следующим образом.

По команде генератора синхроимпульсов блока 30 его формирователи управляющих сигналов подают, например, напряжения на все управляемые блоки преобразователя. Световые пучки, переносящие страницу мантисс информации, с выхода оптоэлектронного запоминающего устройства поступают на вход светоделителя 1. С первого выхода светоделителя 1 пучки, переносящие полную страницу мантисс, попадают на оптически управляемый транспарант входного оптического регистра 3 и отображаются в его старших (управляемых) ячейках. Световой пучок от лазера регистра 3 освещает оптически управляемый транспарант и модулируется им. При этом старшие ячейки транспаранта модулируют световой поток в соответствии с отображенной на них входной информацией, а младшие неуправляемые ячейки транспаранта создают на его выходе пучки, постоянно отображающие парафазные нули.

С выхода регистра 3 световые пучки, отображающие удвоенные основные разряды слов, поступают на информационный вход первого блока 4 выделения слов. С второго выхода светодителя 1 световые пучки, отображающие входную страницу мантисс, поступают на вход блока 2 многоканальной оптической связи, который разводит световые пучки, отображающие одноименные разряды (в простом коде) слой этой страницы, на соответствующие блоки 4 выделения слов. Эти световые пучки, являющиеся управляющими, через светоделители 10, блоки 9 оптической связи, светообъединители 6 освещают все ячейки транспарантов 7 соответствующих слов выходной страницы мантисс. Таким образом, присутствие управляющего светового пучка соответствует сигналу выделения в данном блоке 4 соответствующего слова в странице мантисс. В случае отсутствия управляющего оптического сигнала соответствующее слово не выделяется в этом блоке 4.

Информационные световые пучки в блоке 4 проходят узел 5 формирования пучков, светообъединитель 6 и освещает транспарант 7. Те ячейки транспаранта 7, которые освещены управляющими оптическими сигналами, например, переключают плоскость поляризации проходящих информационных пучков на 90^о. Эти информационные световые пучки направляются поляризационным светоделителем 8 через блоки 12 формирования пучков, светоделители 14 на соответствующие блоки 15 сдвига слов.

Световые пучки поступают в первом блоке 15 на отражатель 16, а в последующих блоках 15 на светообъединители 19, каждый из которых установлен таким образом (например, смещен относительно отражателя 16 в сторону падающих пучков), чтобы отраженные световые пучки отображали слова, сдвинутые на число разрядов, соответствующее, например, номеру каскада (например, равное номеру предыдущего каскада).

Далее световые пучки через узел 17 формирования пучков первого блока 15 (узел 20 последующих каскадов) освещают оптически управляемый переключатель 18 поляризации (21 последующих каскадов). Одновременно на переключатель 18 и транспаранты 21 со светоделителей 10 через блоки 11 оптической связи поступают управляющие оптические сигналы, которые поступают во все ячейки переключателя 18 и транспарантов 21 соответствующих слов страницы мантисс. Присутствие управляющего светового пучка на переключателе 18 (транспарантах 21) обеспечивает поворот плоскости поляризации соответствующих информационных пучков на 90^о и беспрепятственное их прохождение через последующие блоки 15. Таким образом, световые пучки, отображающие страницу нормализованных мантисс, поступают через блок 22 формирования пучков на выходной оптический регистр 23, в котором могут кратковременно храниться и передаваться на выход преобразователя для дальнейшей обработки.

С вторых выходов светоделителей 14 информационные оптические сигналы слов поступают на блоки 13 оптической связи, каждый из которых отфильтровывает световые пучки, отображающие разряд старшей единицы слов, и передает их через блок 25 (светоделитель 24 и блок 25 для самого младшего разряда) на оптически управляемый мультипликатор 26.

Мультипликатор 26 размножает эти пучки, создавая единичные оптические сигналы во всех разрядах от данного вплоть до самого младшего разряда этих слов. Далее эти оптические сигналы инвертируются блоком 27 и через блок 28 оптической связи поступают в оптический сумматор 29. Поступившие оптические сигналы отображают в обратном коде r-е единицы, на которые надо уменьшить порядки соответствующих слов.

На другой вход сумматора 29 поступает страница порядков. Таким образом, на выходе сумматора 29, являющемся вторым выходом преобразователя, появляются оптические сигналы, отображающие страницу порядков, соответствующую странице нормализованных мантисс.

ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий блоки выделения слов, каждый из которых содержит первый узел формирования пучков, выход которого оптически связан с первым входом первого светообъединителя, выход которого оптически связан с входом первого оптически управляемого поляризационного транспаранта, первую группу блоков оптической связи, каждый выход которой связан с вторым входом первого светообъединителя соответствующего блока выделения слов, блок управления, выходы первой группы которого подключены к первым оптически управляемым поляризационным транспарантам, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения выполнения нормализации слов в каждой странице информации, в него введены первый и второй светоделители, блок многоканальной оптической связи, блок оптической связи, входной и выходной оптические связи, группа блоков формирования пучков, первая и вторая группы светоделителей, первый и второй блоки формирования пучков, оптически управляемый мультипликатор, блок инвертирования, оптический сумматор, блоки сдвига слов, первый из которых содержит последовательно расположенные отражатель, второй узел формирования пучков и переключатель поляризации, каждый последующий блок сдвига слов содержит последовательно расположенные второй светообъединитель, третий узел формирования пучков, второй оптически управляемый поляризационный транспарант, в каждый блок выделения слов введен поляризационный светоделитель, причем в каждом блоке выделения слов выход первого оптически управляемого поляризационного транспаранта связан с входом поляризационного светоделителя, первый выход которого связан с входом первого узла формирования пучков последующего блока выделения слов, вход первого узла формирования пучков первого блока выделения слов через входной оптический регистр оптически связан с первым выходом первого светоделителя, вход которого является первым входом оптического страничного преобразователя, второй выход первого светоделителя связан с входом блока многоканальной оптической связи, первый выход которого оптически связан с входом первого блока оптической связи первой группы блоков оптической связи, каждый последующий выход блока многоканальной оптической связи оптически связан с входом соответствующего светоделителя первой группы светоделителей, первый выход которого связан с соответствующим блоком оптической связи первой группы блоков оптической связи, второй выход каждого светоделителя первой группы светоделителей через соответствующий блок оптической связи второй группы блоков оптической связи оптически связан с управляющим входом второго оптически управляемого транспаранта соответствующего блока сдвига слов, второй выход поляризационного светоделителя первого блока выделения слов через первый блок формирования пучков первой группы блоков формирования пучков связан с отражателем, второй выход поляризационного светоделителя каждого последующего блока выделения слов через соответствующий блок формирования пучков группы блоков формирования пучков связан с входом соответствующего светоделителя второй группы светоделителей, первый выход которого связан с первым входом второго светообъединителя соответствующего блока сдвига слов, второй вход каждого второго светообъединителя оптически связан с выходом оптически управляемого поляризационного транспаранта предыдущего сдвига слов, выход оптически управляемого поляризационного транспарата последнего блока сдвига слов оптически связан через первый блок формирования пучков с входом выходного оптического регистра, выход которого является первым выходом оптического страничного преобразователя, второй выход первого светоделителя второй группы светоделителей оптически связан через первый блок оптической связи третьей группы блоков оптической связи с входом второго светоделителя, первый выход которого оптически связан с управляемым входом оптически управляемого мультипликатора, второй выход второго светоделителя связан с первым входом второго блока формирования пучков, каждый последующий вход которого через соответствующий блок оптической связи третьей группы блоков оптической связи связан с вторым входом соответствующего светоделителя второй группы светоделителей, выходы второго блока формирования пучков связаны с соответствующими входами оптически управляемого мультипликатора, выход которого через последовательно расположенные блок инвертирования и второй блок оптической связи оптически связан с первым входом оптического сумматора, второй вход которого является вторым входом оптического страничного преобразователя, выход оптического сумматора является вторым выходом оптического страничного преобразователя, выходы второй группы блока управления подключены к вторым оптически управляемым поляризационным транспарантам, выходы блока управления с первого по пятый подключены соответственно к входному и выходному оптическим регистрам, оптически управляемому мультипликатору, блоку инвертирования и оптическому сумматору.