Устройство содержит когереЕгтпый исто ник 1 света, коллиматор 2, дихроичное зеркало 3, вычнспительный транспарант 4, оптические сумматоры 5,6,7, оптический сумматор 8 по модулю два, пространственный фильтр 9, блок 1О управления, преобразователь 11 излучения, амплитудные модуляторы 12, 13 света, матрицу фотоприем ников 14. Источник 1 излучает когерентный монохроматический свет. Длина его волны соот ветствует длине волны считывающего излучения для фотохромного материала, из которого изготовлен вычислительный транспа рант 4. Излучение HCT04iiHKiai формируется в параллельный световой пучок коллиматора 2. Вычислительиьй транспарант 4 предста ляет собой плоский транспарант, изготовленный из фотохромпого сп-екла или фотохромной пленк1г, нанесенной но подложку, O6o3Ha4HN длины волн излучений записи, считывания н стирания информации для данного фотохромного материала через ст соответственно. Дихроичное зеркало 3 должно обладать способностью пропускать свет с длиной волны Л Я сч 1 отражать свет с , В основу работы устройства полойсен метод сеток или метод конечных разностей. Математическая сетка, аппроксимирую щая заданную область решения, отображает ся на вычислительном транспаранте следую щим образом: для каждого узла сетки от водится участок а х fc , где может быть записано по строке или столбцу значение функции в этом узле в виде булева вектора определенной размерности .Я . Двоичные символы О и 1 задаются в виде непрозрачных и прозрачных элементарных участков соответственно. На фиг, 2 показан вычислительный тран парант с нанесенными на него построкам значениями функции в узлах. Размер О определяется размером -и элементарного участка, изображающего бит информации, и выбранной величиной П , причем алгоритм решения задачи требует, чтобы Конечно- раЗЕЮспные уравнения в узлах .прямоугольной сетки (огут быть записаны следующим образом .,r2U.,rU..,,,; Hi.iii±V: b±i () -,- t где U-i I - зр1аче1)ия искомой функции в узле ) ll - шаг по строке; 2 - uiar по столбцу. Будем считать, что n t. , т.й. сетка квадратная. Несмотря на это, геометрические расстояния между участками, отображающими узлы математической сетки на вычислительном транспаранте, могут быть и не равны. Так здесь, в соответствии с принятыми обозначениями, одному шагу по строке ( Ъ ) соответствует, геометрическое расстояние а , а одному шагу по столбцу ( с ) геометрическое расстояние Ь . Поскольку фотохромный материал обладает высокой разрешающей способностью (до 2ООО лин/мм), то размер b ограничивается лишь возможностями фокусирующей опти ки и минимальным допустимым диаметром световодов. Указанные ограничивающие фак-- торы позволяют работать со световыми пятнами диаметромV5 мкм. Следовательно, на шаблоне площадью lOxlO MM прип 16 может быть размешено приблизительно 10 узлов сетки ( Ct ЮОмкм). Сис1«ма конечно-, разностных уравнений решается в устройстве интерационным методом усреднения Либмана, согласно кото- ц(К) рому последовательные приближения Uyу для внутренних узлов сеточной области определя отся по предыдущим значениям фун1шии в соседних узлах TI 1 .Ци. ..и..и. . td-j -tj -1 t+1,3 1-1,d -t.,j-n В качестве оптических сумматоров 5,6,7 и оптического сумматора 8 по модулю два целесообразно использовать сумматоры, действие которых основано на принципах картинной логики, т.е. параллельной, одновременной обработки больших массивов информации. Преобразователь 11 излучения служит для изменения спектрального состава светового пучка. Излучение с длиной волны преобразуется в излучение В качестве преобразователя излучения может Использоваться матрица оптронов оптической связью. Амплитудные модуляторы 12 и 13 мо,гут быть изготовлены из электрооптического материала, жидкого кристалла, фотохро тно- го aтepиaлa, и,т.д.. Прсх;т)анственный фильтр 9 представляет собой транспарант с переменной плотностью, которая имеет следующее распределение по поверхности транспаранта (фиг. З); ° /у«кс P- COKli X O., ° MhH приО)Г(а,, где 01 - участок, занимаемы V старшими разрядами булева вектора, индекс,-.. /:, относятся к узлам сетки. Блок 10 синхронизирует работу всего устройства, а именно управляет включением амплитудных модуляторсж 12, 13, переклкм чениам источника 1 света и т.д. Основным узлом блока управления является фотоприем ник, вход которого связан с пространствен ным фильтром 9, а выход - со.схемами управления, состав которых определяется характеристиками амплитудных модуляторо света, Матрица фотоприемниксж 14 должна ссм держать фотоприемники чувствительные к и лучению с Л Л -,,р, , Устройство работает след5юш.им образом Когерентное монохроматическое излучение источника 1 света с длиной волны формируется в параллельный светогвой пучок с помощью коллиматора 2. Пройдя дихрокчное зеркало 3, пучок света считы вает информацию с вычислительного транспаранта 4. На вынисяительный транспарант предварительно (вне устройства) записываются значения функции в граничных узлах заданной сеточной области, а когда это целесообразно и начальные приближения. Благодаря специальной разводке свето- водных жгутов, на первый вход оптическо-. го сумматора 5 на место каждого узла .{tj ) передается значение функции в союеднем левом узле (i-t, j ), на второй вход сумматора на место этого же узла (tj ) значение функции в соседнем правом узле (t). Они cyм iкp7Ютcя, и результат - вычислений на выходе оптического сумматора 5 оказывается в узле ( ), Аналогичным образом, для каждого узла (tj ) происходит суммирование в оптическом сум маторе 6 значений (|-ункции и соседних с ним сверху и снизу узлах (- 5 З ) Результаты сложения с оптических сумматоров 5 и 6 поступают на вход оптичес- кого сумматора 7, где подсчитывается в каждом узле , оаписаиная в квадратны скобках в выражении (2). Деление этих сумм на 4 проводится в процессе передачи результата сложения в последующие схемы благодаря сдвигу всех узловых пучков в световодных жгутах вправо по строке на два разряда. Таким образом, на nepsbiii вход оптического сумматора 8 по модуаю два и на преобразователь 11 излучения поступает изображение, ссстояюее из совокупности булевых векторов, предст«вляю лих собой новые значения VKOMOH cjiyH-Kinin (порвые приближения) в у.элах сетки, г одсч 1танные по выражению (2). В оптичесжом сумматоре 8 пг) модулю два сравпнваются notjie aii/iii.-i) функции во всех узлах сетки с предыдуи1ими ее значениями в одноименных узлах, которые подаются на второй вход этого же сумматора в виде изображения с вычислительного транспаранта 4, Булевы векторы сравниваются поразрядно путем сложения по модулю два значений одноименных разрядов. Ввиду того, что оптические сумматоры 5-8 построены на принципах картинной логики, подсчет суммы в узлах и сравнение булевых векторов проводится параллельнр, одновременно в каждом узле, Результат сравнения оценивается с пом лью пространственного фильтра Э.Распределение плотности пространственного фильтра определяется заданной точностью решения уравнений, которая задается количеством k совпадающих разрядов в булевых векторах, Соответхггвенно этому пространственный фильтр имеет вертикальные прозрачные полосы шириной О и непрозрачные полосы шириной а -а L,. Если в изображении на выходе оптического сумматора по модулю два присутствуют двоичные единицы в одном или «нескольких старших К разрядах любого числа, то световой поток проходит через прозрачную полосу фильтра на блок 1О управления. Здесь он воспринимается фотоприемником, после чего в блоке управления вырабатываются сигналы отключения источника 1 света очи-т сткн вычислительного транспаранта 4 и ключения амплитудного модулятора 12 света, Очистка вьчислительного трансформатора проводится нагревом или светом сл Х с по ioщью устройств, входяш;их в состав управления. Амплитудный модулятор 12, ставший прозрачным, пропускает изображение с выхода оптического сумматора 7 на вычисли- тельньй транспарант 4. Световой поток, переносящий это изображение, предварительно меняет свой спектральный состав наЛ --Л-зп в преобразова-теле 11 излучения Благодаря этому происходит запись первого приближения на вычислительный транспарант. Так как в процессе интерацнонного решения конечно-разностных уравнений для внутрен п-1Х узлов сетки, значения функции в граничных узлах долн-сны сютаваться неизменными, .то необходимо восстанавливать граничные значения после каждог-о шага итерации, Зту функцию можно возложить на преобразователь излучения, организовав логгику на входах источников спета, входящих в состав оптронов матрицы. Это peuieHiie дает еще тот положительный э(|н1,кзкт, что появляется BO; Nro iiHOCTb заисх-:11ть гранич/и-. условия и пачалыоле прибл1 ления пп fMiiiifлительный транспарант в состав устройства а не вне его. После записи первого приближения на блок управления вычислительный транспа.рант отключает амплитудный модулятор 12 и снсва включает источник света, Происх{ дит шаг итерации к т.д. Итерационный процесс продолжается до тех nopj псжа в двух послед{жательньк приближениях нв1сс«падает требуемое количество разряде во всех узлах сетки. То да светсизой сигнал не поступит в блок управления и последний выработает сигнал включения амплитудного модулятора 13 про пустить результат решения уравнения на матрицу фотоприемниксж. Формула изобретения Оптоэлектроняое устройство для решения диффере{шиальнь1х уравнений в част ных производных, содержащее источник све та, коллиматор и дихроичное зеркало, уста.нсжленные на одной оптической оси, оптиче кий сумматор по модулю два, оптически связанный с блоком управления, первый и второй оптические сумматоры, выходы которых связаны с входами третьего оптического сумматора, преобразователь, излучения, оптически связанный через первый амплитудный модулятор света с дихроичным зеркалом, а через второй амплитудный модулятор - с матрицей фотоприемников, причем другие входы амплитудных модуляторов света связаны с соответствующими выходами блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены вычислительный транспарант, устансжленный на оптической оси Между дихроичным зеркалом и сумматором по модулю два, оптический пространственньА фильтр, установленный между оптическим сумматором по модулю два и блсжом управления, и разветвленные нерегулярные световодные жгуты, первый из которых установлен между выходом вычислительного транспаранта и первыми и вторыми входами первого и второго оптических сумматоров и первым входом оптического сумматора по модулю два,второй разветвленный нерегулярный световодный жгут установлен между выходом третьего оптически го сумматора и вторым входом оптического сумматора по модулю два и входом преобразователя излучения.
. Фи9.3
