Электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06G9/00 

(54)

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ БРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналои овой вычислительной технике и может быть применено для построения оптических аналоговых вычислительных мешшн, в электронных вычислительных машинах, для моделирования с применением оптических сигналов, для распознавания образов и др.

Известны электронно-оптические время-импульсные вычислительные устройства.j

Одно из известных устройств решает в реальном масштабе времени задачу спектрального анализа и задачу моделирования диаграммы направленности для дальней области фазирования антенной решетки {l.

В этом электронно-оптическом вычислительном устройстве производится пространственная модуляция света при помощи матрицы из одинаковых модуляторов света, которые построены на принципе акустической линии задержки. При этом осуществляется многоканальная пространственная фазовая модуляция светового пучка за счет возбуждения модуляторов от внешнего генератор

Пе:дЬстатками такого устройства являются ограниченный класс решаемых задач и низкая точность вычислений.

Другое известное электронно-оптическое вычислительное устройство осу ществляет пространственную модуляцию света в реальном масштабе времени при помощи специальной трубки, работающей на основе эффекта Поккельса 2. В таком вычислительном устройстве кристалл в трубке работает как : мгновенный

транспарант, изменяя свое светопропускание под действием электрического напряжения, подаваемого извнд на кристалл. Устройство позволяет осуществлять операцию пространственного преобразования Фурье.

Недостатками этого устройства являются ограниченность класса решаемых задач и низкая точность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство, содержащее пространственный амплитудный модулятор света, входы .которого через последов тельно установленный блок оптической задержки и разделитель светового пучка связаны с выходами первого источника входного оптическогосигнала и входамифотоэлектрического преобразователя, выходы пространственного амплитудного модулятора света связаны с

выходным согласующим преобразователем а управляюший вход модулятора света подключен к выходу управляющего формирователя импульсов, к второй источник входного оптического сигнала З.

Управляющий формирователь импульсов представляет собой достаточно сложное многоканальное электронное устройство, а потому недостатком этого устройства f целом является сложность, а следовательно, и малая структурная и аппаратурная надежность.

Цель изобретения - создание оптического время-имПульсного вычислительного устройства, повышакяцего надежность вычислителей подобнго класса, работающих г реальном масштабе времени.

Это достигается тем, что в электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство введен функциональный генератор напряжения, блок сравнения и дополнительный фотоэлектрический преобразователь, вход которого связан со вторым источником входного оптического сигнала, а выход с одним входом-блока сравнения, выход основного фотоэлектрического преобразователя соединен через функциональный генератор напряжения с другим входом блока сравнения, который выходом связан со входом управляющего формирователя импульсов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, пояснякидие работу устройства.

Оно содержит первый источник 1 входного оптического сигнала, разделитель 2 светового пучка, блок 3 оптической задержки, пространственный амплитудный модулятор 4 света, фотоэлектрический преобразователь 5 функциональный генератор напряжения 6, блок сравнения 7, второй источник 8 входного оптического сигнала, дополнительный фотоэлектрический преобразователь 9, управляющий формирователь импульсов 10, выходной согласукмций преобразователь 11.

Устройство работает следующим образом.

Первый входной импульсный пучок света от первого источника 1 входного оптического сигнала падает на разделитель 2 светового пучка, где делится на две ча|Сти. Одна часть светового излучения проходит через последовательно установленные блок 3 оптической задержки и пространственный амплитудный модулятор 4 света.

Другая часть импульсного входного пучка света поступает на вход фотоэлектрического преобразователя 5, на выходе которого подключен функциональный генератор 6 напряжения, выход которого подключен к одному входу блока 7 сравнения.

Второй входной пучок света от второго источника 8 входного оптического сигнала поступает на вход дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9, выход которого подключен ко второму входу- блока 7 сравнения, выход которого подключен ко входу управляющего формирователя импульсов. 10, а выход последнего подсоединен к управляющему входу пространственного амплитудного модулятора 4 света, на выходе которого установлен согласующий преобразователь 11.

Первый входной импульсный пучок света от первого источника 1 входного оптического сигнала, состоящий из импульсов света с длительностью Cg и периодом Tj поступает на разделител светового пучка 2, где делится на две части. .

Среднее количество световой энергии, поступающей на разделитель светового пучка 2 в единицу времени в течение времени t в каждой точке поперечного сечения пучка света, равно Wg.p(X;,y-,i).

Одна часть Разделенного светового пучка проходит далее ,через блок 3 оптической задержки, где световые, импульсы задерживаются на постоянное i-Q , и через пространственный модулятор 4 света. При открытом полностью пространственном амплитудном модуляторе 4 света среднее количество световой энергии/Wcp(xi,у;,i)yi излучаемой в единицу времени в течение времени Т на оптическом выходе модулятора 4 света, равно

Wcp(,Уi,.,(,Уг,) U)

где PiiPiiPj постоянные коэффициенты характеризующие потери энергии светового потока в разделителе 2 светового пучка, в блоке 3 оптической задержки и в пространственном амплитудном модул-я,торе 4 света соответственно.

Другая часть разделительного светового пучка поступает на оптический вход фотоэлектрического преобразователя 5, на электрическом выходе которого возникают электрические импульсы с постоянной амплитудой Up , каждый из которых своим .передним фронтом запускает функциональный генератор 6, при этом с выхода функционального генератора 6 на первый вход блока 7 сравнения поступают электрические импульсы напряжения, длительности TQ которых равны длительностям г световых импульсов периода . Амплитуда Т) Ct) импульсов напряжения на выхоДе генератора 6 изменяется во времени по закону

u(ti--;ct), (2

где set)- есть некоторая функция Времен;, конструктивно свойственная функциональному ген ратору 6 (см. временные диа грамма на фиг. 2). Второй входной пучок света -от источника 8 входного оптического сигна ла, несущий энергию в единицу времени VV2.t-t), падает на оптический вход дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9, с электрического выхода которого на второй вход блока 7 сравнения подается при этом электрическое напряжение равное VnpCt)(t), где функция Ч описывает закон преобра зования оптического сигнала в электрический. В блоке 7 сравнения осуществляетс сравнение амплитуд двух напряжений VT t-t) MlJnpC-b y поступающих на его входы и с выхода блока 7 на вход управляющего формирователя импульсов 10 поступают электрические импульсы с длительностью Сф f равной ( , где Г - есть функция, обратная функции &. Длительность .электрических импульсов Сф может меняться от Т Q до в зависимости от величины Wj (.t) в момент сравнения. С.выхода управляющего формирователя импульсов 10 на управляющий вход пространственного амплитудного модулятора 4 света подаются электрические .шпульсы с дли тельностью , определяемой выражением (4) и с всегда постоянной амплитудой ТГ, , обеспечивающей максимальу ное пропускание света через простран ственный амплитудный модулятор 4 света. Блок 3 оптической задержки служит для обеспечения необходимой величины задержки световых импульсов, поступагадих на оптический вход пространственного ампдитудного модулятора 4 све та, с тем,чтобы момент времени их поступления на оптический вход пространственного амплитудного модулятора 4 света совпадал с моментом поступления на его управляющий вход электрических импульсов Ч) с выхода управляющего формирователя импульсов 10.. Через пространственный ампл тудный модулятор света 4 на вход выходного согласующего йреобразователя 11 бУДУТ пропускатьсг световые импульсы с длительностью t и с энергией VVcplXi,yi,t определяемой выражением (1). Среднее количество световой энергии %„х.е.р (i, у;,, Ь)поступающей в единицу времени на вход выходного согласующего преобразователя И с учетом выражений (1) и (4) равно Чьtx.cp.(,Уi,t)ГWJ,p,(,y.,fc)r{чiwl(t)|}, где .- постоянный коэффициент. На выходе выходного согласующего преобразователя 11 выдается сигнал, пропорциональный Wji,,, (Х{, у t). Как видно из выражения (5), в зависимости от вида функций f и т оптическо. время-импульсное вычислительное устройство способно выполнять математические операции между входным импульсным многоканальным световым пучком с iпроизвольной меняющейся длительностью импульсов и как импульсным так и непрерцвным вторым входным одноканальным световым пучком. Формула изобретения Электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство, со-, держащее пространственный амплитудный модулятор света, входы которого через последовательно установленные блок оптической задержки и разделитель светового пучка связаны с выходами первого источника входного оптического сигнала и входами фотоэлектрического преоб 5азователя, выходы пространственного амплитудного модулятора света связаны с выходным согласующим преобразователем, а управляющий вход подключен к выходу управляющего формирователя импуль сов, и второй источник входного оптического сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены функциональный генератор напряжения, блок сравнения и дополнительный фотоэлектрический преобразователь, вход которого связан со вторым источником входного оптического сигнала, а выход - с одним входом блока сравнения, выход основного фотоэлектрического преобразователя соединен через функционалы ный генератор напряжения с другим входом блока сравнения, который выходом связан со входом управляющего формирователя импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Престон К. Когерентные оптические вычислительные машины. Изд. Мир, М., 1974. 2.Катыс Г.П. Оптико-электронная обработка информации. Изд. Машиностроение гМ., 1973. 3. Заявка 2145456/24, кл. G- 06 & 9/00,по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства 09.06.75.