го элемента «Слолсение по модулю два. Первый и второй выходы пятого светоделителя связаны соответственно с первым входом четвертого оптического элемента «Сложение по модулю два и с вторым входом первого оптического элемента «Сложение по модулю два, выход которого оптически связан с входом шестого светоделителя, связанного первым и вторым выходами соответственно с вторыми входами третьего и четвертого оптических элементов «Сложение по модулю два, причем выход третьего оптического элемента «Сложение по модулю два связан с входом седьмого светоделителя, первый выход которого является первым выходом сумматора, а второй выход связан с входом восьмого светоделителя, связанного первым выходом с вторым входом второго оптического элемента ИЛИ, выход которого связан с первым входом пятого оптического элемента «Сложение по модулю два, второй вход которого связан с вторым выходом восьмого светоделителя, а выход - с первым входом третьего оптического элемента ИЛИ, выход четвертого оптического элемента «Сложение по модулю два связан с первым входом четвертого оптического элемента ИЛИ, второй вход которого является четвертым входом сумматора, а выход которого связан с одним входом шестого оптического элемента «Сложение по модулю два, связанного другим входом с выходом второго оптического элемента «Сложение по модулю два, а выходом - с вторы, входом третьего ошичсского j.ncмента ИЛИ, выход которого является вторым выходом сумматора.
На чертеже показана принципиальная схема предлагаемого оптического сумматора.
Схема содержит входы 1-4, светоделители 5-12, оптические элементы ИЛИ 13-16, оптические элементы «Сложение по модулю два 17-22, оптические каналы (волноводы) 23-46, связи между функциональными узлами сумматора, выход 47 суммы данного разряда и выход 48 переноса в следующий разряд.
Сумматор работает следуюш,им образом.
Входные устройства ввода оптического излучепия представляют собой призмеиные устройства и допускается применение устройств других типов. Светоделители 5-12 представляют собой ветвящиеся волноводы. Элементы, реализующие «Сложение по модулю два - стыкующиеся волноводы, длины плеч которых изготовлены с точностью до К/2 (Я - длина волны) и обеспечивают необходимую для этой операции интерференцию мод, распространяющихся в волноводах в противофазе.
Иа входы 1-4 поступают слагаемые в виде импульсов когерентного монохроматического света (наличие импульса света есть единица, а его отсутствие - нуль), ирлче.м на входы 2 и 4 подается один и тот же сигнал. Сигнало.м здесь и далее называется импульс монохроматического когерентного света. На вход 4 сигнал подается с некоторым опозданием, необходимым на прохождение светом волноводов и элементов по цепи элементов: 6, 31, 9, 33, 20, 36 и
6, 31, 9, 32, 17, 34, 10, 20, 36. На вход 3 поступает перенос с предыдущего разряда.
С первого светоделителя 5 сигнал по волноводам 23 и 24 поступает на первый элемент ИЛИ, первый элемент «Сложение по модулю два 17. Сигнал с второго светоделителя 6 по волноводам 25 и 31 подается на четвертый и пятый светоделители 8 и 9. Со светоделителя 8 сигнал по волноводам
26 и 28 проходит на иервый элемент ИЛИ и второй элемент «Сложение по модулю два 18. В элемеите 13 реализуется операция ИЛИ. Получившийся сигнал по волноводу 27 направляется на элемент 18, где
путем интерференции с поступившим сюда в противофазе сигналом с волновода 28 реализуется операция «Сложение по модулю два.
Результирующий сигнал по волноводу 29
поступает на элемент 22. В это время в светоделителе 9 сигналы по волноводам 32 и 33 поступают па элементы «Сложение по модулю два 17 и 20. В первом элементе 17 реализуется операция. «Суммы по модулю два (с сигналом, распространяющимся по BO.;iii()Bo;i,y 24), и резу;1ьтат по волноводу 34 поступает па шестой светоделитель 10, откуда ио волноводам 35 и 38 он попадает на элементы 19 и 20. В элементе 20
реализуется операция «Сумма по модулю два. Результат поступает на четвертый элемепг ИЛИ 16.
Результпрующпй сигнал по волноводу 37 поступает па шестой э.чемент 22, где реа.чизуется операция «Сложение по модулю два с сигналом, постуиаюшим по волново,1,у 29. Результат сложения по волноводу 30 поступает па третий элемент ИЛИ 15. В это время сигнал переиоса с предыдущего
разряда через третий светоделитель 7 поступает в волноводы 39, 40, по которым попадает в элементы 19 и 14. В элементе 18 происходит сложение по модулю два с сигналом, поступившим по волиоводу 38.
Результат этой операции по волноводу 41 поступает на седьмой светоделитель 11, с которого сигнал по волноводам 42 и 47 поступает соответственно па светоделитель 12 и выход суммы данного разряда, связаппый со считывающим устройством.
Светоделитель 12 связан волноводами 43 и 44 с элементами 14 и 21. В элементе 14 реализуется оиерация ИЛИ с сигналом, прищедшпм к элементу по волноводу 40.
Результат этой операции по волноводу 45
поступает в пятыГ элемент 21, сигнал сложения в котором по волноводу 46 транспортируется к третьему элементу ИЛИ 15. Результат операцни в этом элементе поступает в волновод 48 переноса, который является одновременно волноводом переноса с предыдущего разряда для следующего одноразрядного сумматора.
Рассмотрим снтуацию, когда на вход 1 нодается единица, на входы 2, 3, 4 также подается оптический сигнал. Сигнал «1 в светоделителе 5 разветвляется по волноводам 23 и 24 и постунает в элементы 13 и
17.К этим же элементам по волноводам 25, 26, 31 и 32 через светоделители 6, 8, 9 ноступает сигнал с входа 2. В элементе 13 реализуется операция ИЛИ, и сигнал (единица) по световоду 27 лостунает в элемент
18.В этот же элемент по волноводу 28 приходит единица, в результате операции во втором элементе «Сумма по модулю два 18 сигналы «гасят друг друга, т. е. на выходе сигнал отсутствует. В элементе 17 пришедшие сигналы «гасят друг друга и по волноводам 34, 35 и 38 никаких сигналов не распространяется.
Через волноводы 33, 36 ил элемент 16 поступает сзет. В э.чементе 16 реализуется операция ИЛИ и получившийся сигнал по волноводу 37 Поступает в элемент 22, пройдя через который свет ио волноводу 30 поступает в элемент 15. В результате обработки 3 элементе 15 на втором выходе 48 появляется свет. В это время через светоде:1итель 7 по волноводам 39 и 40 свет поступает в элементы 9 н 14. Так как ио волнозоду 38 к элементу 19 никаких сигналов не поступило, то исходный сигнал проходит к седьмому светоделителю 11, а с него ноступает на первый выход 47 суммы данного разряда i по волноводу 42 на светоделитель 12, откуда по волноводам 44 и 43 подается в элементы 14 и 21. В элементе 14 реализуется операция ИЛИ, и свет по волноводу 45 подается в элемент
21, где сигналы «гасят друг друга, н в элемент 15 никаких сигналов не поступает. Так как по волноводу 30 к элементу 15 подается сигнал свет, то на выходе получается сигнал «свет, соответствующий едивице. Возможные 7 ситуаций реализуются аналогично (см. таблицу).
Время срабатывания сумматора определяется длиной L диэлектрических волноводов
где С - скорость света в материале волноводов.
Согласно выражению (1) уменьшение времени срабатывания связано с уменьшением L, что само но себе является благопр 1ятны.м обстоятельством.
Сумматор обладает хорошими временными характеристиками, так как может быть изготовлен методом интегральной OHTIIKH.
Ф о р м у JJ а изобретения
Оптический сумматор, содержащий оптические элементы ИЛИ, «Сложение по модулю два и светоделители, отличающийся тем, что, с целью уве.тичения быстродействия сумматора за счет уменьшения оптических путей, в нем входы первого, второго и третьего светоделителей являются соответственно первым, вторым и третьим входами еумматора, причем первый и второй выходы первого светоделителя оптически связаны соответственно с первым входом первого оптического элемента «Сложение по модулю два и с первым входом первого оптического элемента ИЛИ, выход которого связан с нервым входом второго оптического элемента «Сложение по модулю два, первый и второй выходы второго светоделителя соответственно связаны с выходами четвертого и пятого светоделителей, а первый и второй выходы третьего светоделителя соответственно связаны с первым входом третьего оптического элемента «Сложение по модулю два и
