Оптический параллельный сумматор Советский патент 1979 года по МПК G06G9/00 

I

Изобретение отоосится к области оптоэлектроникн и вычислительной техники и может применяться в качестве сумматора в оптозлектрогашсх вычиспительньк машинах.

Один из известшйш оптических сумматоров содержит монохроматический когерентный ис гочиик излучения, за которым устанавливается амплитудный делитель, устройство задержки, коллиматор, полуволновую пластинку и приемник результирующей картины, устанавливаемые в плоскости изображашя {II. Недостатками сумматора являются необходимость использования когерштного источиика излучения и высокие требования к механической стабилизации элементов сумматора.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является ошическш параллельный сумматор, содержащий соединенные световодами электрооптические ячейки, каждая из которых состоит из двух элементов памяти слагаемых, одни вьшоды которых еоедаиены с электрическими управляющими входами первого и второго электрооптических переключателей

направления поляризации, а вторые выводы подключены - к электрическому управляющему входу третьего элекгрооптического переключателя направления поляризащш, первый, второй и третий выходы первого анализатора направления поляризадии являются соответ ствующими выходами оптической ячейки, и через установленный последовательно с ним второй злектрооптический переключатель направления поляризации связаны соответственно с первым и третьим выходами первого электрооптического переключателя нагфавления поляризаини непосредственно, а с вторым его выходом - через второй аиапизатор направления поляризадии, причем первый и третий выходы первого анализагора на1 авления поляризадии связаны с разрядапом выходом суммы оптической ячейки, первый .и второй выходы третьего анализатора направления поляризации являются четвертым и пятым выходами оптической ячейки и связаны с соответствующими выходами установленного последовательно с ним-третьего электроопти ческого переключателя направления полярйза-. щш 2. Основным недостатком такого сумматора является ограниченное число разрядов слагаемых, что обусловлено большими потерями света в ячейках сумматора. Целью предложения является повышение точности работы сумматора путем компенсации оптических потерь. Поставленная цель достигается тем, что в каждую оптическую ячейку сумматора введены элементы вращения плоскости поляризации и источник света, который в первой оптической ячейке связан с первым, вторым и .четвертым ее входами, а во всех последующих связан с вторым и четвертым входами, первый элемент вращения плоскости поляризации установлен между первым входом оптической ячейки и первым входом первого электрооптического перегслючателя направления поляризации, второй и третий входы которого являются соответствующими входами оптической ячейки, причем первый вход каждой оптической ячейки старшего разряда связан с первым и четвертым выходами ячейки младшего разряда, второй элемент вращения плоскости Поляризации установлен между пятым входом оптической ячейки и вторым входом третьего элактрооптического переключателя направления поляризации, первый вход которого связан с четвертым входом ячейки, причем пятьш вход оптической ячейки старшего разряда связан с пятым и вторым выходами ячейки младшего разряда, а третий вход ячейки старшего разряда - с вторым выходом ячейки млад1иего разряда. На чертеже представлена принципиальная схема оптического параллельного сумматора. Оптичес1сий параллелыйш сумматор состоит из од} отнплых ячеек, соединенных между собой каскадно. Типовая ячейка содержит истошшк света 1, первый 2 и второй 3 элементы вращения плоскости поляризации, первый 4, второй 5 и третей 6 электрооптические переключатели направления поляризации, первый 7, второй 8 и третий 9 анализаторы направления поляризации, первый 10, второй П, третий 12, четвертый 13 и пятый 14 входы ячейки, первьш 15, второй 16, третий 17, четвертый 18 и пятый 19 выходы ячейки, разрядный выход суммы 20, элементы памяти слагаемых 21, 22, электрические входы устройства 23-28, разрядные выходы суммы других ячеек 29,30. Электрические связи на чертеже показат тонкими линиями. Элементы плоскости поляризации вращения 2, 3 представляют собой оптически активную среду, параметры которой подобраны так, что она вращает плоскость поляризации проходящего света на 90°. В общем случае, элементы 2, 3 являются вращателями плоскости поляризации света с неизменными параметрами. Электрооптические переключатели направления поляризации света 4, 5, 6 представляют собой электрооптический блок на основе жидких кристаллов или иных материалов, который поворачивает плоскость поляризации проходящего света на 90° под действием электрического поля и не изменяет положение плоскости поляризации света при отсутствии поля. Могут применяться также переключатели, которые вращают шюскость поляризации при отсутствии электрического поля и сохраняют направление плоскости поляризации в электрическом поле (твист - эффект в нематическом жидком кристалле). Тип анализаторов направления поляризации 7, 8, 9 подб ирается с учетом необходимости уменьшения размеров всего устройства. Для работы сумматора необходимо линейно-поляризованное излз чение, причем плоскость поляризации ориентируется так, что при отсутствии напряжения на злектроопт51ческом переключателе шправле шя поляризации 4, анализатор 8 свет не пропускает. А гализатор 7 ориентируется в пропускающем направлении к излучешцо источника света 1. Числз задаются электрическими сигналами и поразрядно подаются на соответствующее песе,ключающее устройство. Разряды Xj и Хг числа A(XI Xj ...Хп)пода1отся на электрические входы 23 и 24, а разряды Yj к Yj числа В (Y, Ya,., Yn) на электрические входы 25 и 26 в двоичном коде. На электрический вход 27 подается сигнал Xj V Yi,a на электрический вход 28 - Xj V Yj, Считается, что подана , если на электрооптическом переключателе поляризации есть напряжение, и О, если напряжение отсутствует. Значения разрядов Zi и Zj суммы C( A(X,X2...X)) появляются в виде оптических сигаалов на выходах 20,29 и 30. Наличие света означает 1, отсутствие - О. Так, при сложении числа А- 11 и В - 11 получаем в первом разряде 29 суммы С - О, во втором разряде 20 - 1 и 1 переноса в третью ячейку на выходе 16. Глав1Ш1М преимуществом данного устройства является возможность восполнять потери света путем введения дополнительных источников света 1. Причем один источник света 1, соещшенкый световодами с несколькими ячейками, снимает необходимость применения таких источников в каждом разряде. В разработанном сумматоре можно значительно уменьшить линейные размеры в направлении проходящего луча света за счет отсутствия двулучелреломляющих кристаллов, поскольку их размеры значительно превосходят размеры элемдитов, применяемых: в дашюм сумматоре. Поперечные размеры устройства . определяются в основном диаметрОдМ лучей, проходяищх через устройство. Время выполне1шя операции сложения в сумматоре определяется временем возбуясдения одного из злектрооптическнх переключателей и не зависит от числа разрядов сумълы. Формула изобретения Оптический параллельный сумматор, содержащий соединенные световодами оптические; я гейки, каждая из которых состоит из двух элементов памяти слагаемых, одга выводы которых соединены с электрическими управляющими входами первого и второго электрооптических переключателей направления поляризации, а вторые выводы - подключены к электрическому управляющему входу третьего электрооптического переключателя направления поляризации, первый, второй и третий выходы первого анализатора направления поляризации являются соответствующими выходами опттеской ячейки, и через установленный последовательно с ним второй электрооптический переключатель направления поляризации связаны соответственно с первым и третьим выходами первого электрооптического переключателя нанравления поляризации непосредственно, а с вторым его выходом - через второй анализатор направлеш1я поляризации, причем первьш и третий выходы первого анализатора направления поляризащш связаны с разрядным выходом суммы оптической ячейки, первый и второй выходы третьего анализатора направления поляризации являются четвертым и пятым выходами оптической ячейки и связаны с соответствующими выходалш установлешюго последовательно с ним третьего электрооптического переключателя направления поляризации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы сумматора путем компенсации оптических потерь, в каждую оптическую ячейку сумматора введены элементы вра1цения плоскости поляризации и нсюшик света, которь Й в первой оптической ячейке связан с первым, вторым и четвертым ее входами, а во всех последующих связан с вторым и четвертым входами, первьп элемент вращения плоскости поляризации установлен между первым входом оптической ячейки и первым входом первого электрооптического переключателя направлешш поляризации, второй и третий входы которого являются соответствующ1{ми входами оптической ячейки, причем первьш вход каждой оптической ячейки сгарщего разряда связан с первым и четвертым выходами ячейки младщего :разряда, второй элемент вращения плоскости поляризации устшювлен между пятым входом оптической ячейки и вторым входом третьего электрооптического переключателя направления поляризащш, первьш вход которого связан с четвертым входом ячейки, причем пятый вход оптической ячейки старщего разряда связан с пятым и вторым выходами ячейки младшего разряда, а третий вход ячейки старщего разряда - с вторым выходом ячейки младщего разряда. Источники информации, пр1шятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 334537, кл. G 02 F 3/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР N 433508, кл.С06С9/00, 1972.

-™

2в

Е±