Оптоэлектронное вычислительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06F7/56 

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может найти применение в автоматике и вычислительной технике.

Известны онтоэлектронные вычислительные устройства. Одно из них выполняет функции регистра сдвига и представляет собой прозрачную подложку, на одну сторону которой нанесены светоизлучаюш,ие элементы 1. Особеиностью регистра является наличие шифратора, оптически связанного с элементами электролюминесцентного слоя. Шифратор выполнен в виде параллельно расположенных питающих и выходных проводящих щин, соединенных фоторезистивными перемычками в соответствии с принятой системой кодирования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптоэлектронное вычислительное устройство, содержащее световоды, плосконараллельный инвертирующий преобразователь и источники света, связанные со входом устройства 2. Недостатком такого устройства являются его ограниченные функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет выполнения операции суммирования чисел. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен дешифратор, выполненный на световодах, одни торцы которых объединены в три бинарных фоконных входа устройства, а другие - в основные фоконныа выходы, оптически связанные с соответствующими входами илосконараллельного инвертирующего преобразователя, причем плоскопараллельный инвертирующий преобразователь снабжен дополнительными фоконными входом и выходом, связанными световодами с бинарным выходом «перенос устройства, суммирующий выход которого световода.ми связаи с первой группой разрядных фоконных выходов, а дополнительный фоконный вход - со второй группой разрядных фоконных выходов плоскопараллельного инвертирующего преобразователя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Часть световодов / образует дешифратор 2. Одни торцы этих световодов, объединенные в фоконы, образуют бинарные фокоиные входы 3, 4 V 5 устройства. Каждый бинарный вход содержит два жгута, один из которых состоит из трех, а второй - из четырех световодов. Другие торцы световодов дешифратора объединены по три в семь основных фоконных выходов 6 дешифратора. Наряду с этими выходами имеются разрядные фоконные выходы 7. Часть этих выходов другой системой световодов объединены в фокон 8, который является суммирующим выходом устройства. Основные выходы 6 оптически связаны с соответствующими входами нлоскопараллельного инвертирующего иреобразователя 9, выходы которого соединены с разрядными фоконными выходами 7.

Плосконараллельный инвертирующий преобразователь 9 нредставляет собой многослойную структуру, заключенную между стеклянными пластинами W. На внутренние стороны пластин нанесены прозрачные электроды //. Один из этих электродов находится в контакте с электролюминесцентпым слоем 12, другая сторона которого закрыта светонепроннцаемой перегородкой 13. К другому электроду 11 примыкает тонкий слой прозрачного диэлектрика 44. Между перегородкой 13 и диэлектриком 14 расположен сплошной слой порошкового фотопроводника 15 толщиной 80 мк, внутри которого расположена управляющая сетка 16. Сетка 16 представляет собой систему вольфрамовых проволок диаметром около 10 мк п щагом 250-500 мк. Сетка 16 гальванически соединена с прозрачным электродом и, находящемся в контакте с электролюминесцентным слоем 12.

Оба прозрачных электрода // связаны с зажнмами источника питания /7, в качестве которого .использован генератор переменного напряжения. Инвертирующий преобразователь 9 имеет также дополнительный фоконный вход /5 и соответствующий ему дополнительный фоконный выход 19. Дополнительные вход и выход оптически связаны с бинарным выходом «перенос устройства, который состоит из фоконов 20 и 21. Кроме того, дополнительный фоконпый вход 18 оптически связан (например, световодами) с частью разрядных выходов 7. Регистры слагаемых представлены нсточниками света 22 и 23, связанными с бинарными входами 4 и 5 соответственно.

На одном инвертирующем нреобразователе 9 может быть смонтировано несколько однотипных вычислительных устройств, количество которых определяется количеством двоичных разрядов суммируемых чисел. При этом выход «перенос (фоконы 20 и 21) соединяют с бинарным выходом 5 следующего вычислительного устройства старшего разряда.

Единица кодируется путем освещения нечетного фокона бинарных входов 3, 4 и 5, а нуль - освещением четного фокона этих входов. На бинарный вход 3 переносится единица с младщего разряда, а на бннарные входы 4 и 5 поступают сигналы с соответствующих разрядов регистров слагаемых 22 и. 23. При любой комбинации нулей и единиц на трех бинарных входах один .из основных фоконных выходов 6 будет затемнен. Только в том случае, когда на всех бинарных входах единица отсутствует, все основные выходы 6 освеп1,ены. Номера затемненных фоконных выходов 6 определяются по формуле

Л 3Wi + 2W2 + V, + 2(-l)(2-C)(3-E).

где Л - номер затемненного выхода, считая

слева направо по чертежу: Wi - вес бинарного входа 3; Wz - вес бинарного входа 4; Wy - вес бинарного входа 5;

С Wi + Wz + Ws.

Переменное напрялсение, нриложенное к

прозрачным электродам // возбуждает емкостный ток смеп1,ення, протекающ 1Й через слои, заключенные между электродами //. Проходя через электролюминесцентный слой 12, ток вызывает излучение с его поверхностей, которое поступает на разрядные фокон ные выходы 7 и дополнительный фоконный выход 9. Есл,и какой-либо участок фотопроводящего слоя /5 освещается с основных фоконных выходов 6 или донолнительного входа М, то вследствие наведенной проводимости этот участок гальванически соединяется через сетку 16 с прозрачным электродом 11. Поэтому емкостный ток, ответвляясь на сетку il6, минует соответствующий участок

электролюминесцентного слоя 12. В результате против освещенного участка входа оказывается неизлучающий участок выхода инвертирующего преобразователя 9. Обранленное изображение обладает усиленной конграстностью, что благоприятно влияет на характеристики устройства в целом.

Рассмотрим как пример сложение следующих цифр: О, ,1, 1. При этом будут освещены четный фокон бинарного входа 3 и нечетные

фоконы бинарных входов 4 и 5, как это показано на чертеже. Подставляя в выражение (1) значення IF, 0, 2 1, Wz I. получим N 5, то есть затемненным окажется пятый нз основных выходов 6. Соответствующий ему один из разрядных выходов 7 будет излучающим. Излучение с помощью световодов направляется к дополнительному входу 18 п бинарному входу «перенос (фокон 20). Так как фокон 20 излучает свет, а фокон 21 затемнен, то согласно принятому кодированию регистрируется «1 для переноса в старший разряд. Ни один -ИЗ разрядных выходов 7; соединенных с фоконом 8, не излучает, что соответствует значению «О суммы.

Иивертируюн1.пй преобразователь 9 позволяет размещать 20-40 каналов на сантиметр в одном направлении и 100 каналов на сантиметр в другом ортогональном направлении. Таким образом, на преобразователе размером

10X10 см можно разместить 4-ЛО каналов. Для данного вычислительного устройства необходимо иметь 8 каналов. Следовательно с ломощью преобразователя 9 указанных размеров можно производить сложение двоичных

чисел, имеющих 5-10 разрядов. Число разрядов не ограничивается оптическими потерями, так как преобразователь 9, работающий в режиме обращения изображения, может осуществлять усиление световых с-игналов. Так как световой поток на бинарных