Оптический процессор Советский патент 1993 года по МПК G06E1/00 

fJ

О Ц0 ОИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронике и телевидении для обработки м преобразованияоптической информации.

Недостатками известных устройств являются отсутствие возможности выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала и низкая пороговая чувствительность.

Цель изобретения состоит в повышении пороговой чувствительности и расширении области применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала.

На чертеже представлена схема оптического процессора: записывающий свет сложного спектрального состава - 1, транспарант-2, промодулированный в пространстве и по длинам волн записывающий свет

спектрального состава ) AAi - 3, входной

прозрачный электрод - 4, слой диэлектрика

- 5, фоточувствительный элемент, состоящий из первого - 6, и второго - 7 полупроводниковых слоев, имеющих узкую спектральную фоточувствительность в диапазоне длин волн AAi и ДАа соответственно, слой электрооптического кристалла

- 8, выходной прозрачный электрод - 9, счи- тывающий свет спектрального состава ААсч - 10, анализатор -11, промодулированный по интенсивности считывающий свет А/Цч 12, источник внешнего напряжения - 13.

Оптический процессор работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии записывающего света 1 - напряжение U0 13, приложенное к структуре, делится на слоях полупроводников б, 7 фоточувствительного элемента и электрооптического кристалла - 8 прямо пропорционально их полным сопротивлениям: Uc; U6+U7+ USK. При этом один из слоев полупроводников (например 7), является высокоомным для согласования импедансов электрооптического кристалла и фоточувствительного элемента.

Запись транспаранта 2 осуществляется со стороны слоя фоточувствительного элемента светом 1. Транспарант представляет собой матрицу из материалов периодически расположенных совокупностей из двух цветных фильтров (количество фильтров в совокупности определяется числом полупроводниковых слоев в фоточувствительном элементе). Каждый фильтр прозрачен для определенной длины волны записывающего сала, к которой чувствителен один из полупроводниковых слоев. Пространственно промодулированный в соответствии с прозрачностью транспаранта свет 3 спектрального состава AAi и АА2 через входной прозрачный электрод 4 и слой диэлектрика 5 достигает поверхности фоточувствительного элемента (ФЭ), который выполнен в виде структуры из последовательно расположенных двух полупроводниковых слоев с узкой областью спектральной чувствительности: один - к AAi , другой - к АА2 . Активный свет вызывает в своем полупроводниковом слое генерацию инфор5 мационных носителей заряда. Концентрация генерированных носителей заряда в каждом полупроводниковом слое будет определяться интенсивностью пространственно модулированного записывающего

0 света и коэффициентами поглощения полупроводниковых слоев характерными для заданных длин волн AAi и ААа .

Под действием приложенного напряжения информационные носители заряда движутся к границам раздела ФЭ-диэлектрик и ФЭ-электрооптический кристалл, образуя зарядовый рельеф регистрируемого изображения транспаранта. Возникающие информационные носители заряда увеличивают проводимость на данном участке, что приводит к перераспределению (модуляции)падений напряжений на полупроводниковых слоях 6, 7 и слое электрооптического кристалла 8,

Для того, чтобы обеспечить выполнение логической функции, необходимо, чтобы падение напряжения на жидком кристалле за счет перераспределения напряжения с фоточувствительной структуры превышало пороговое. При этом требуется записывающий свет определенной мощности заданного спектрального состава AAi и ААг для уменьшения сопротивления фоточувствительной структуры за счет снижения сопротивления каждого полупроводникового слоя, входящего в ее состав. Величина этой мощности записывающего света, необходимая для выполнения логической функции, определяет чувствительность оптического процессора.

Для снижения этой величины мощности необходимо на один из полупроводниковых слоев (например, первый) постоянно воз- действовать светом в диапазоне AAi из области собственного поглощения для снижения сопротивления и уменьшения падения напряжения на нем. Тогда воздействие света в диапазоне АА2 уже малой интенсивности на второй слой полупроводника

5

0

0

5

0

приведет к такому снижению падения напряжения на фоточувствительной структуре, которое достаточно для превышения порогового напряжения жидкого кристалла.

Это позволит увеличить чувствительность оптического процессора.

Считывание скрытого изображения осуществляется постоянно действующим поля- ризованным светом 10, спектральный состав которого может быть как монохроматическим, так и не монохроматическим. Считывающий свет проходит через анализатор 11 (в качестве анализатора в этом случае может быть использована призма Глана), выходной прозрачный электрод 9, электрооптический кристалл 8 и отражаясь от границы раздела жидкий кристалл - ФЭ, выходит из структуры.

На выходе каждого участка структуры считывающий свет промодулирован по фазе в соответствии с распределением падений напряжения по участкам площади фоточувствительных полупроводниковых слоев, вызванных распределением концентраций информационных носителей заряда. Про- модулированный по фазе считывающий свет с помощью анализатора 11 преобразуется в модулированный по интенсивности свет 12 спектрального состава ДЛс ч . Регистрируемое и логически преобразованное изображение транспаранта 2 передается в дальнейшие каналы его обработки. Поскольку записывающий свет, промодулиро- ванный по интенсивности и спектру, дискретно различается совокупностью полупроводниковых слоев, обладающих узкой спектральной фоточувствительностыо, то по мере совпадения двух узких диапазонов длин волк записывающего света с краем собственного поглощения полупроводников на одном участке в плоскости иэображе- ния резко изменяется амплитуда перераспределяемых падений напряжений.

Формула изобретения Оптический процессор, содержащий расположенные последовательно по направлению распространения управляющего оптического сигнала входной прозрачный электрод, фоточувствительный элемент, слой электрооптического кристалла и выходной прозрачный электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности и расширения области применения путем выполнения лочто увеличивает и чувствительность устройства.

Такая совокупность дискретизации спектра записывающего света и приложен- 5 ного напряжения U0 позволяет реализовать основные логические функции. Варьируя разным сочетанием спектральной фоточувствительности полупроводниковых слоев и их количеством в ФЭ, можно реализовать

10 более сложные логические функции и арифметические вычисления.

Преимущество заявляемого устройства по сравнению с прототипом 2 заключается в следующем. Выполнение фоточувстви15 тельного элемента в виде структуры, состоящей из двух (и более) последовательно расположенных полупроводниковых слоев, каждый из которых обладает узкой спектральной фоточувствительностью, и пред0 ставляющей единое целое позволяет осуществить основные логические функции и арифметические операции с двумя (и более) переменными по спектру управляющего сигнала в дальнейшем сочетании со

5 сложными преобразованиями, Разложение спектра управляющего (записывающего) света приводит к генерации информационных носителей заряда в соответствующих полупроводниковых слоях, фотоактивных в

0 строго определенном диапазоне длин волн. При определенном сочетании активных для каждого фоточувствительного полупроводникового слоя длин волн и управляющих напряжений реализуется определенная ло5 гическая функция. Использование когерентного считывающего света дает возможность реализовать сложные преобразования типа Фурье. Воздействие постоянной засветки, к которой чувствителен

0 один из полупроводниковых слоев, входящих в состав фоточувствительного элемента, позволяет повысить пороговую чувствительность устройства.

5 гических операций по спектру управляющего оптического сигнала, фоточувствительный элемент выполнен в виде набора из п расположенных последовательно по направлению распространения управляюще0 го оптического сигнала полупроводниковых слоев (), спектральные чувствительности которых смещены одна относительно другой в пределах спектрального диапазона управляющего оптического сигнала.

5

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в системах обработки оптической информации позволяет повысить пороговую чувствительность и расширить область применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала. Процессор содержит входной прозрачный электрод 4, фоточувствительный элемент (состоит из полупроводниковых слоев 6, 7), слой 8 электрооптического сигнала и выходной прозрачный электрод 9. Благодаря выполнению фоточувствительного элемента в виде набора полупроводниковых слоев, спектральные чувствительности которых смещены друг относительно друга, в процессоре обеспечивается реализация различных логических функций. 1 ил.