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

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при решении интегральных уравнений.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет решения уравнений Фредгольма 1-го рода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены входной оптический разветвитель, два линейных оптических транспаранта, входы которых оптически связаны с выходами источника излучения, группа из N модуляторов света, два линейных фотоприемника, линейный блок вычитания, группа из N усилителей и группа из N светодиодов. выходы которых являются выходами устройства и оптически связаны с входами N оптических разветвителей первой группы, выходы N оптических разветвителей второй группы оптически связаны с входами первого линейного фотоприемника, выход которого подключен к первому входу линейного блока вычитания, второй

вход которого подключен к выходу второго линейного фотоприемника, а выходы N усилителей группы подключены выходами к входам N светодиодов группы, выходы первого линейного оптического транспаранта через группу из N модуляторов света оптически соединены с. входами оптических разветвителей первой группы и входами второго линейного фотоприемника, оптически связанными с выходами второго оптического транспаранта, вход устройства соединен с управляющими входами N модуляторов света группы.

В основу работы устройства положена возможность решения интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода

ЈK(S,t)p(t)dt f(S),(1)

где K(S,t)-симметричное положительно определенное ядро;

f(S) - известная функция.

с помощью метода последовательных приближений, приводящего к рекуррентной последовательности

С/

с

00

го 4 о со о

(S) (Sh ) fa K(S.t) ft,(t)

dt.(2)

где А - известное число.

p n n-e приближение,

которая сходится к решению (1).

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Для удобства последующего описания введена условная система координат OSt, а также принято в (2) А 1.

Устройство содержит источник излучения 1, входной оптический разветвитель 2 с разветвлениями 2i, 22; линейные оптические вычислительные транспаранты 3i, 32,

группу модуляторов света 4i4м. первую

группу оптических ответрителей 5i5м.

вторую группу ответвлений 6i6м, плоский вычислительный транспарант 7, третью группу оптических ответвителей

8i8ы, линейные фотоприемники 9i, 92,

линейный блок вычитания 10, линейку N усилителей 11, линейку N светодиодов 12, четвертую группу оптических разветвлений

13113N.

Выход источника излучения 1 подключен ко входу входного оптического развет- вителя 2. Выходы первого ответвления 2i, .разветвляющегося на N волокон, подключены ко входам первого транспаранта 3i, функция пропускания которого по оси Ot i

пропорциональна (t) (начальному приближению к решению (1)). Выходы второго ответвления 22, разветвляющегося на волокна, подключены ко входам второго транспаранта 3. функция пропускания которого по оси Ot пропорци1

опальна f2 (t) (записывается радикальное преобразование функции потому, что в предложенном устройстве информационным параметром является интенсивность светового потока, а на функцию пропускания умножается только амплитуда). Выход транспаранта 3i подключен к информационным входам модуляторов света 4i4м,

управляющие входы которых объединены со входом включения источника излучения 1 и входом устройства.

Выход модулятора 4| подключен ко входу ответвления 5i, разветвляющегося по оси OS на (N+1) волокон. Выходы N волокон такого ответвления подключены к соответствующим входам транспаранта 7 (стол бцу). (N+1)-e ответвление объединено по выходу с ответвлением 6i, вход которого соединен с выходом транспаранта 3, а выход подключен к соответствующему входу фотоприемника 9г Выходы транспаранта 7, функция

пропускания которого пропорциональна К (t,S) по оси Ot (строки) подключены ко входам N объединенных оптических волокон 8i8м, выходы которых подключены

ко входам фотоприемника 9i. Выходы фотоприемника 9i подключены ко входам вычитаемого блока вычитания 10, выходы фотоприемника 92 - ко входам уменьшаемого блока 10. Выходы блока вычитания 10

подключены ко входам усилителей 11, выходы которых подключены ко входам светодиодов 12. Выходы линейки светодиодов 12 подключены ко входам ответвлений 13i13N, каждое из которых разветвляет5 ся на два: 13и, и 13i2. Ответвления 13ц13м объединены по выходу с ответвлениями 5i5м; выходы ответвлений

13i213м2 являются выходами устройства.

Работа устройства организована следу0 ющим образом.

Импульсный сигнал включения Вкл. со входа устройства поступает одновременно на управляющий вход источника излучения 1, включая его, и управляющие входы

5 модуляторов света 4i4м, разрешая тем

самым прохождение светового потока с выхода источника излучения 1 через ответвление 2i, транспарант 3i и группу ответвлений 5i,5ы на вход транспаранта 7 (при отсут0 ствии управляющего сигнала модуляторы

4i4ы находятся в закрытом состоянии поглощения света). Т.к. распределение интенсивности светового потока по оси Ot на выходе транспаранта 3i пропорционально

5 PO(I), то после прохождения транспаранта 7 за счет объединения N волокон по оси Ot на выходе волокон 8i,...,8N формируется световой поток, распределение интенсивности которого по оси OS пропорционально

0 rb

(S.t) p (t)dt (число волокон выбирается,

исходя из требуемой точности представления функций, приведенных в (1). Данный поток поступает далее на линейный фото5 приемник 9i. На вход фотоприемника 92 поступает световой поток, образованный суммой потоков с выхода транспаранта 32 и оптических волокон 5,, SN (за счет объединения последних с соответствующими волок0 нами6i6м). Распределение

интенсивности такого потока по оси пропорционально сумме i(y- (t). С выходов фотоприемников 9i, 92 сигналы поступают на соответствующие входы блока вычитания

5 Ю, на выходе которого формируется согласно (2) совокупность сигналов, образующих Функцию р (t). Выходные сигналы блока 10, усиливаясь в усилителе 11(для компенсации потерь последующего разветвления световых потоков и их затухания), поступают на линейку светодиодов 12. На выходе блока 12 формируется световой поток с распределением интенсивности по оси OS, пропорциональной ф (S), который, разветвляясь в ответвлениях 13i13 поступает

на выход устройства (по ответвлениям 13i213N2J. а также - вновь на вход транспаранта 7 (по ответвлениям 13п13м1).

Процесс формирования 2-го приближения pi(S) к решению (1) аналогичен вышеизложенному (работа устройства повторяется).

По окончании итеративной процедуры (2) на выходе устройства формируется искомое решение р (S) уравнения (1). Формула изобретения Оптическое вычислительное устройство, содержащее источник излучения, вход управления которого является входом устройства, выходы N оптических разветвите- лей первой группы оптически связаны с входами соответствующих столбцов матричного оптического преобразователя, выходы строк которого объединены через N оптических разветвителей второй группы, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет решения интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода, в него введены

входной оптический раэветвитель. два ли нейных оптических транспаранта, входы которых оптически связаны с выходами

источника излучения, группа из N модуляторов света, два линейных фотоприемника, линейный блок вычитания, группа из N усилителей и группа из N светодиодов, выходы

которых являются выходами устройства и оптически связаны с входами N оптических разветвителей первой группы, выходы N оптических разветвителей второй группы оптически связаны с входами первого

линейного фотоприемника, выход которого подключен к первому входу линейного блока вычитания, второй вход которого подклю- чен к выходу второго линейного фотоприемника, а выходы N усилителей

группы подключены выходами к входам N светодиодов группы, выходы первого линейного оптического транспаранта через группу из N модуляторов света оптически соединены с входами N оптических разветвитедей первой группы и входами второго линейного фотоприемника, оптически связанными с выходами второго оптического транспаранта, вход устройства соединен с управляющими входами N, модуляторов

света группы.

о

я Јп

J

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при решении интегральных уравнений. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство дополнительно введены вычислительный транспарант, группа оптических ответвлений, два линейных фотоприемника, линейный блок вычитания, линейный усилитель и линейка светодиодов что дополнительно позволяет решать уравнения Фредгольма 1-го рода. 1 ил.

пг

д-JL