Оптическое матричное вычислительное устройство Советский патент 1993 года по МПК G06E3/00 

Изобретение относится к специализи- ро}анной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при выполнении опера- ци 1 обращения матриц.

Цель изобретения - расширение функ- циЬнальных возможностей устройства за счет реализации обращения матриц.

; На чертеже представлена функциональ- на)( схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник излуче ни|я 1, оптический разветвитель 2 с ответвлениями 2i-2s, вычислительные транспаранты Si-Зз, три анаморфотных звена |41-4з, матричный (многоэлементный) фо- тофриемник 5, матричный усилитель б, матрицу управляемых источников света (УЙС)7.

Для удобства последующего описания введена условная система координат OXYZ. Отпетвления 2i-2s оптического разветвите- ля I представляют собой группы из N х N неуправляемых направленных ответвителей (оптических волокон), схема разветвления которых показана на чертеже.

Транспаранты Si-Зз выполнены неуправляемыми, например, из фотопластины или фотопленки с заданной функцией пропускания в плоскости OYX. На транспаранты 3i, Зз записаны изображения единичной матрицы 1, на транспарант 32 - изображение матрицы А.

Устройство и работа анаморфотных- звеньев (A3) 41-4з описаны.

Матричные фотоприемник 5jусилитель 6, а также матрица УЙС 7 представляют собой, соответственно, матрицы N х N фотоприемников, усилителей и световодов, расположенных в плоскости OXY.

Выход источника излучения 1 подключен ко входу оптического волокна, являющемуся входом оптического разветвителя 2, которое разветвляется далее на N х N оптических волокон, образую щихответвленйе 21. Выходы оптических волокон

ответвления 2i оптически связаны через транспарант со входами соответствующих оптических волокон, составляющих группу ответвлений 23i

ел

с

со

О

ю со о

s|

Выходы оптических волокон ответвления 2а через последовательно оптически соединенные А34з, транспарант 32, A3 42, транспарант Зз, A3 4з, матричный фотоприемник 5, установленный в задней фокальной пло- скости A3 4з, матричный усилитель 6, матрицу УИС 7, оптически связаны со входами соответствующих волокон ответвления 2ц. От группы олтических ответвлений 24 ответвляется группа ответвлений 2s, которая со- единяется далее с ответвлениями группы 22, образуя цепь оптической обратной связи, До места соединения ответвлений 22, 2s от ответвлений группы 22 ответвляется группа 2з, соединенная далее с ответвлением la, после участка ответвления группы 2s. Выходы оптических волокон ответвления 24 связываются выходами устройства.

Работа устройства организована следующим образом.

По сигналу включения ВКЛ с выхода источника излучения 1 интенсивности 2N (в условных единицах) формируется световой поток, поступающий на вход оптического волокна разветвителя 2 и разветвляющийся в ответвлении 2i на № N х N световых потоков с интенсивностью, равной 2 (уел/ ед.). Световые потоки с выходов оптических волокон ответвления 2 поступают на соот- ветствующие участки (ячейки) транспаранта 3i. где записаны изображения единичной матрицы 1. С выхода транспаранта 3i изображение матрицы 1 в плоскости OXY удвоенной интенсивности поступает на входы оптических волокон ответвления 22. В ответ- влении 22 св.етовой поток с изображением единичной матрицы разветвляется на два, поступающие через ответвление 2з в ответвление 24 и непосредственно на вход A3 4i. В цепи последовательно соединенных опти- ческих элементов 4-|-32-42-Зз-4з происходит последовательное умножение матричного изображения на входе A3 4i на матрицы, определяемые изображениями, записанными на транспарантах 32, Зз. Под- робно принцип работы цепи 4-|-32 42-Зз-4з и процесс умножения матриц в ней описаны Так как в начальный моме нт времени работы устройства на входе A3 4i сформировано изображение единичной матрицы 1, то в соответствии с записью описанных выше матричных изображений на транспаран- тах 32. Зз, на входе матричного фотоприемника 5 формируется в плоскости OYX световой поток с интенсивностью, про- порциональной матрице А. Выходные сигналы фотоприемника 5 через усилитель 6, коэффициент усиления которого равен (для каждого элемента матрицы) 2 к, где Ј/- коэффициент уменьшения светового потока

вследствие потерь в оптической цепи 24-2б- 41-32-42-Зз-4з, поступают на входы матрицы УИС 7. С выхода матрицы УИС 7 формируется световой поток с распределением интенсивности . в плоскости OYX, пропорциональной матрице А, который поступает далее на входы оптических волокон ответвления 2ц. В ответвлении 2ч данный световой поток разделяется на два - поток, поступающий на выход устройства и образующий за счет суммирования с потоком из ответвления 2з световой поток с интенсивностью в плоскости OYX, пропорциональной матрице (1 + А); - поток, поступающий через ответвление 25 на вход A3 4ч и образующий за счет суммирования с потоком из ответвления 22 на входе A3 4i световой поток с интенсивностью, пропорциональной матрице 1 + А.

Далее вновь происходит умножение матричного изображения на входе A3 4-| на матрицу А - на входе фотоприемника 5 формируется изображение матрицы А (1 + А), на выходе устройства - 1 + А (1 + А).

В последующем-работа устройства повторяется - на выходе устройства формируется ряд (2). Отсутствие изменения изображения на выходе устройства свидетельствует об окончании формирования матрицы.

Формула изобретения Оптическое матричное вычислительное устройство, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник излучения, три анаморфотных оптических звена, на входах которых установлены соответствующие транспаранты с записью изображения матрицы, а в задней плоскости третьего анаморфотного звена установлен матричный фотоприемник, отличают, е- е с я Тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет возможности реализации операции обращения матриц, в него введены расположенные на выходе матричного фотоприемника матричный усилитель, подключенный выходами к соответствующим входам матрицы управляемых источников света, и три оптических разветвителя, первый из которых выполнен в виде оптического волокна, разветвляющегося на N оптических волокон, и включен между выходом источника излучения и первым транспарантом с записью изображения матрицы, который через первое и второе .ответвления второго оптического разветвителя из N оптических волокон соединен соответственно с входом первого анаморфотного оптического звена и выходами соответствующих волокон первого

ответвления третьего оптического развет- вителя из N2 оптических волокон, являющихся выходом устройства, а второе ответвление третьего оптического разветвителя из N оптических волокон соединено с выходами соответствующих волокон первого отвода второго оптического разветви- теля из N оптических волокон.

Изобретение Относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при выполнении операции обращения матриц. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности реализации обращения матриц. Поставленная цель достигается путем охвата оптического уст-, ройства перемножения матриц оптической обратной связью, причем параллельное выполнение всех операций позволяет достичь высокого быстродействия. 1 ил.