Многоканальное оптическое вычислительное устройство Советский патент 1990 года по МПК G06E3/00 

Изобретенне относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено для построения оптических. аналоговых вычислительных машин, в электронных вычислительных машинах, для моделирования с применением оптических сигналов, для распознавания образов и др.

Известнь оптические вычислительные устройства, предназначенные для возведения .в целую степень отногаения входных сигналов Одно из известных устройств содержит два оптрона, включенные в смежные плечи резистин ной мостовой схемы, в диагональ которой включен источник питания, схему вычитания постбяййбй составляющей, входы которой соединены с другой диагональю Мостовой схемы, причем один из оптронов йыполнен в виде квадратичного, а другой - в виде линейного элемента.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является многоканальное оптическое вычислительное устройство, содержащее ис« точники оптических сигналов, первую и вторую матрицы фотоприемников, связанные соответственно с первой и второй группами входов блока усилителей, выходы которого соединены с соответствующими входами пространственного амплитудного модулятора света, и входные коллиматоры, первый из которых связан с выходами первого источника оптического сигнала, выход второго источника оптического сигнала связан с выходами второй матрицы фотоприемников, а выход третьего источника оптического сигнала связан с вторым входным коллиматоромо

Недостатками данных устройств является их низкая точность из-за налиШя источников света с различной дли-ной волны, сложность технической реализации в многоканальном исполнении и невозможность возводить в степень большую двух и отрицательную, -что ограничивает класс решаемых задач Цель изобретения - расширбние класса решаемых задач, повьш1ение точности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное оптическое вычислительное устройство дополнительно содержит световодный элемент, выходные коллиматдры и волоконно-оптическяе коллекторы, через первый и второй из которых первый и второй входные коллиматоры связаны с соответствзпощими входами пространственногЬ амплитудного модулятора света, выходы которого через третий и четвертьй . волоконно-оптические коллекторы связаны с соответствугацими выходными коллиматорами, выход первого из которых оптически связан с входами первой матрицы фотоприемников, а выход второго - является выходом устройства, причем выходы и соответствующие входы пространственно амплитудного модулятора света связаны между собой через дополнительно введенный световой элемент.

На чертеже представлена схема устройства,Т фрами на чертеже обозначены первый источник оптического сигнала 1, первый входной коллиматор 2, первый волоконно-оптический коллектор 3,

пространственный амплитудный модулятор света 4, первый выходной коллиматор 5, первая матрица фотоприемников 6, второй источник оптического сигнала 7, вторая матрица фотоприемников 8, блок усилителей 9, третий источник оптического сигнала 10, второй входной коллиматор 11, второй, третий и четвертый волоконно-оптические коллекторы 12 - 14, второй выходной коллектор 15, световодный элемен 16 и выход устройства 17

Волоконно-оптические коллекторы ,13,14 представляют собой кистеобразные жгуты из световолокон, при этом, к каждому элементарному участку поверхности пространственного амплитудного модулятора света 4, управляемому отдельным электрическим входом модулятора 4 подведены отдельные световолокна от каждого из волоконно-оптических коллекторов 3 и 12 на оптическом входе модулятора 4. Благодаря этому оптические сигналы, поступающие на оптический вход модулятора 4 из участков световодов с одинаковымн координатами (Xi,Yj) управляются одним и тем же управляющим напряжением, поступающим на соответствуюпщй управляющий вход модулятора 4,

Работа устройства осуществляется следующим образом.

1 1ожество первых входных сигналов от источника I проходит через второй коллиматор 2, через коллектор 3 и по поступает на оптический вход пространственного амплитудного мод улятора 4, С выхода модулятора 4 пучок света посредством коллектора 3 н коллиматора 5 выводится на первую матрицу фотоприемников б. При этом, с выхода некоторого фотоприемника ( ,Yj ) матрицы 6 на вход соответствующего усилителя из блока усилителей 9 поступает электрический сигнал, равный:

%; t) P-K;,i(t)cp,(Xi,Yj.t)

(О

где tLi - постоянный коэффициент пре образования фотоприемника

(X;,Y{)

Р - постоянный коэффициент характеризующий потери света ) - коэффициент передачи пространственного оптического

модулятора света 4 пЬ (1, j)-My управляющему входу. Второе множест;зо входных сигналов от источника 7 поступает на матрицу фотоприемников 8. При этом с выхода фотоприемника (Xi,Y|) матрицы 8 на второй вход соответствующего уснлнтеля из блока усилителей 9 поступает электрический сигнал, равный:

) -jJc-.i

(X;,Y-,t) (2)

постоянный коэф4вщиент

где -. j фотоэлектрического преобразования и выбирается .. -,) На выходе данного усилителя возникает электрический сигнал управления Uyifp (t) модулятором 4f при этом, вследствие наличия отрицательной обратной связи с усилителя на модулятор 4 устанавливается ,j (t) t Uj,.-(t) и ив (О и (2) получаем: К f t - 5 I jjlJjJ) .,Yi.t) Вследствие 1 охохщения через. 1фостранственный айшштудиый модулятор света 4 третьего множества входных сигналов от источника 10 на выходе -устройства 17 излучается множество выходных сигналов, причем в точке пучка с координатами (Х ,Yj имеем: Т itXj-,Yj,t) РК(1)Ф ( ,t)(4

С учетом (3) отсюда получаем:

Sb.(X,)

(5) Р, .t) J

Таким образом, данное устройство позволяет осуществлять возведение в целую положительную степень отношения входных сигналов, причем выполняет эту операцию параллельно по многим каналам. Как видно из (5), при единичном входном сигнале Р, ( j получим I..Yi) (,Yi,t) Гф/х,-д.,е) т.е. данное устройство позволяет осуществлять возведение множества входных сигналов как в целую положи тельную, так и в целую отрицательную степень. Техннко-экономический эффект дан- ного устройства по сравнению с иэвестными устройствам заключается в том, что данное устройство расширяет класс решаем 1х задач, повышает точность и упрощает устройство, что дает существенный технико-экономический эффект.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ШЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УЙГРОЙСТВО, содержащее источники оптических сигналов, первую и вторую матрицы фотоприемников, связанные соответственно с первой и второй группами входов блока усилителей, выходы которого соединены с соответствуклцими управляющими входами пространственного амш1и~ тудного модулятора света, и входные коллиматоры, первый из которых связан с ш>&1ходом первого источника оптического сигнала, выход второго источ-ника оптического сигнала связан с входами второй матрицы фотоприемников, а выход третьего источника оптического сигнала связан с вторым входным коллиматором, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач,' повышения точности и упрощения устройства, оно дополнительно содержит световодньй' элемент, выходные коллиматоры и воло-^. коннооптические коллекторы, через первый и второй из которых первый и второй входные коллиматоры связаны с соответствующими входами пространственного амплитудного модулятора сйета, выходы которого через третий и четвертый воло'коннооптические коллекторы связаны с соответствукщимн выходными коллиматорами, выход первого из которых оптически связан с входами первой матрицы фотоприемников, а выход второго является выходом устройства, причем выходы и соответствующие входы прострайственного амплитудного модулятора света связаны меж-; ду собой через световодный элемент„о «