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

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при решении дифференциальных уравнений в частных производных (ДУЧП) в оптических вычислительных машинах.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет формирования решения одновременно по двум координатам.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник когерентного коллимированного излучения 1, плоский вычислительный транспарант 2, оптический разветвитель 3, группу плоских вычислительных транспарантов 4i.... 4м, N

групп изЭД объединенных оптических ответвлений 5ц,..., SNM (по k в каждом), N групп

из М оптическихх усилителей 6ц6NM, N

оптических интеграторов 7i,..., 7w, M линз

8.18м.

Для удобства последующего описания устройства на фиг. 1 введены условные системы координат OSt и О со I. Выход источника излучения 1 оптически связан со входом .двумерного вычислительного транспаранта 2, функция пропускания которого пропорциональна начальному приближению к решению уравнения (3) Po(S.t). Выход транспаранта 2 оптически связан со входом оптического разветвления 3. Оптический разветвитель 3 представляет собой свето- водный жгут из k х М оптических волокон.

00 OJ О СП

ГО

о

Каждое из этих волокон разветвляется далее на N волокон, причем, данные ответвления сгруппированы в соответствующие жгуты 3i,..., Зм (по k х М волокон в каждом), выходы которых оптически связаны со входами оптических транспарантов 4i4м.

Транспарант 4i, I 1,N, представляет комплексный пространственно-частотный фильтр, функция пропускания которого пропорциональна Ф (ад, S, т.), где ад - значение аргумента (У на 1-м интервале его дискретизации, выбираемом из условия обеспечения требуемой точности. При записи функции пропускания область определения аргументов (S, т.) разбивается на k х М участков, число которых выбирается, исходя из заданной точности описания функции Ф. К выходов транспаранта 4| на J-м участке по оси Ot подключены ко входам k оптических волокон, объединенных в волокно 5ij, выход которого через оптический усилитель 6ij подключен к j-му входу 1-го оптического интегратора 7i, i 1,N; J 1,M. Коэффициенты усиления в усилителях 6ij выбираются из условия компенсации потерь светового потока при разветвлении в оптическом развет- вителе 3 и затухания его при прохождении кольцевого тракта устройства. Интеграторы 7i 7ы выполняют операцию неопределенного интегрирования по оси Ot; выходы их подключены ко входу разветвителя 3. Выход рззветвитеяя 3 (Зм+ч) связан с его входом, а через группу линз 8i 8м - с

выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

По включении устройства источник излучения 1 формирует импульсный когерентный плоский поток света, поступающий на транспарант 2. С выхода транспаранта 2 снимается световой поток с комплексной амплитудой Ро (S, t), который с помощью разветвлений 3i SN ответвителя 3 размножается на N потоков, поступающих на входы транспарантов 4i,..., 4w. На выходе каждого транспаранта А за счет объединения оптических волокон происходит интегрирование выходного потока по оси OS и на входы усилителей 6ц,..., GIM поступает световой поток с распределением амплитуды по оси Ot, равным / Ф (ад, S, t) х Р0 (S, t)dS.

S

Усиленный световой поток с выходов усилителей 6м,.., 6iM поступает на вход интегратора 7t (где происходит неопределенное интегрирование по оси Ot), с выхода которого снимается световой поток с распределением амплитуды по оси Ot, равным PI (ад, t) (Pi - уже следующее приближение к решению (3)). С выходов интеграторов 71 7w

световой поток с распределением амплитуды в плоскости Ctot, равным Pi (СУ , t), через ответвление Зы+1 поступает вновь на вход устройства для формирования следующего приближения - Ра и т.д. (работа устройства повторяется аналогично вышеизложенному). Также через ответвитель 3 и группу линз

0 8i,..., 8м, каждая из которых осуществляет обратное преобразование Фурье по оси О (О (с разворотом изображения на 180°), световой поток с выходов интеграторов 7i7N

поступает на выход устройства, где по окончании переходного процесса в устройстве

с (т.е. формирования установившегося значения приближения к решению (3)) формируется искомое решение (1)-р(у, t).

0

Формула изобретения Оптическое вычислительное устройство, содержащее источник излучения через входной оптический разветвитель, оптически связанный с входами первого матричного оптического преобразователя, выходы которого оптически связаны с входами М оптических разветвителей первой группы и N оптических интеграторов, о т ли ч а ю щ е5 е с я тем, что в него введены (М-1)-й матричный оптический преобразователь, оптический разветвитель обратной связи, (М-1)-я группа оптических разветвителей, N оптических усилителей, М линз обратного преобразования Фурье, оптически связанных с

0 выходами устройства, и входной транспарант, расположенный между выходом источника излучения и входом входного оптического разветвителя, (М-1)-я группа дополнительных выходов которого оптически связана с входами соответствующих (N-1)

5 матричных оптических преобразователей, выходы которых аналогично первому связаны с входами соответствующей (М-1)-й группы оптических разветвителей. выход оптических разветвителей каждой из N групп оптически соединен через соответстQ вующие усилители с входом i-ro (где ) 1... N) оптического интегратора, выходы всех N оптических интеграторов „через оптический разветвитель обратной связи соединены с входами входного оптического разветвителя и линзами обратного преобразования

Фурье. 5.

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при решении дифференциальных уравнений в частных производных в оптических вычислительных машинах.Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем. что а устройство дополнительно введены(N-1) вычислительный транспарант, (N-1) группа оптических ответвителей, (N-1) группа оптических усилителей, N оптических интеграторов и М линз, причем, выход источника излучения через входной транспарант и входной оптический разветвитель подключен к входам всех транспарантов, а выход каждого транспаранта через группу оптических волокон, объединенных по каждому его столбцу, оптические усилители подключены к входу соответствующего оптического интегратора, выходы которых через ответвление входного разветвителя подключены к входу устройства, а также через входной разветвитель и группу линз - к выходу устройства. 1 ил.