Оптико-электронное устройство для возведения в дробную степень Советский патент 1990 года по МПК G06G3/00 

HeAt)CTaTKaMH такого устройства.

являются ограниченный класс pefflaewiix задач,киэкое быстродействие и точHodTb, Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптикоэлёктронное устройство, содержащее пространственные амплитудные модуляторы света. Вход одного из модуляторов связан с источником 10° входного оптическогр сигнала, а 8ыхбд другого - через кондхёнбор Ьвйзан с матрицей фотоприемников, соединенных выходами соответственно с первой группой Входов блока усилителей-фор- 15 мирователей, выходы которого подключеШ к управлямощм входам пpocтpaнcт. венных амплитудных модуляторов света,. Кроме данное оптико-электронное устройство включает разделитель оп- 2U тического пучка и источник опорного напряжения, выходы которого подключены ко втррой группе входов блока усилителей-формирователей, причем разделитель оптического пучка установлен 25 между входом одного и входом Другого пространственных амплитудных модуляi торов с.вета и связан с выходом устройства

Основными недостатками такогозо

устройства являются:1)ограниченйость класса peraaeMbfct зйдач, так как данное устрййство

предназначено-для выполнения одной операции извлечения корня квадратного: , из входной оптической информации;

2)вдзкаяточность, обусловленная преобразованием пространственного оп-. THStecKbro сигнала фотоприемной матрицей в электрический сигнал и сравне- 0 нием этих сигналов с опорнь«м в блоке усилителей рассогласователей; по

этой причине возникают дрейф нуля, нестабильность характеристики и ТвД,;

3)низкое быстродействие, обусловлено взаймообратными пpeoбpar зованиями и инерционностью oпepaциoI. кого усилителя; . . .

4)ограниченный диапазон изменентл входного сигнала, вьфажакщийся Q .S том, что данное устройство оперирует только над инфранизкрчастотмым изменешем интенсивности оптического -информативного сйшала в одном из

квадрантов . ;:, 55

Цепь изббрётения - расширение класса реиаекых задач, увеличение точности, диапазона изменения входного сигнала и быстродействия устройста,. ,

Поставленная цель достигается тем, что оптико-электронное устройство ля возведения в дробную степень дополнительно содержит светоделитель, выполненный в виде билинзы Вийе, св1етоводный п-канальный раздвоитель и дграничЙ1г ь апертуры, через который вход фотопреобразователя оптически связан первым выходомсветоделителя, вход которого связан с когерентным источйиком света, а второй выход светоделителя - со входом первого оптического амппитудного модулятора, электрический вход которого является входом устройства, а оптический выход связан через собирающий ковденсор со входом второго оптического амплитудного модулятора, электричессии вход которого соединен с вь ходом фотопреобразователя, а оптический выход - Через, рассеив иощий конденсор со входом световодного п-канадьного раздвоителя, все выходы которого, кроме последнего, связаны со входом собиранщёгЬ конденсора и являют.ся соответствующими, вькодаки устройства, а последний выход световодного п-канального раздвоителя связан через ограничитель апертуры со входом фотопреобразователяо

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Цифрами на чертеже обозначены: I - когерентньШ источник света; 2 - светоделительi выполненный в виде билинзы Вийе; 3 первый оптичс ский амплитудный модулятор; 4 - электрический вход устрой-: отва; 5 - собиракщий конденсор; 6 второй оптический амплитудный модулятор; 7 т рассеивающий конденсор; 8 - све|говоднь1й п-канальный раздвоитель; 9 - ограничитель апертуры;

10 - фотопреобразователь| 11 - оптичесхие выходы устройства,

. Устройство работает следующим образом,

Когёрент1а 1й источник света 1 излучает монохроматический пучок света который, падая на билинзы Бийе 2,{ делит его на дйе части, т.е. в плЬс- кости выхода 2 оЬразуются два деист- , вйтельных изображения монохроматического излуче1|ия Ч и Световой виток f непосредственно падает на ограничитель апертуры 9, а поток «Р# поступает на первый амплитудный дулятор света 3, который управляется с клеммь А входным электричесКИМ сигналом 11,„ При этом на выходе модулятора 3 б5гдем иметь световой по. «Р, (,t) - Р, U(t), где Pf - коэффициент преобразования, Световые потоки f,j(),,,, 4,„(, t), которые получаютсй на выходах п-канального световодного раздвоителя 8:8,,,,,8 и-р, (x,y;t).

, (x.y.t)

()

K(Up)

..y.t) Образован1а 1й K(Up)E(x,y,t) световой поток далее падает через рассейвающую конд исорную линзу 7 ни соотг, вётствукщие входы п-кайального световодного раздвоителя 8, При этом основной светов-ой поток, соотвеУствуюций«J (x,) - q,K,(U,.)f (x.y.t), .-. .; - -:(4) поступает на первый 8 световодный канал, который на выходе раздваива-. ется. Одна его часть поступает на вход собирающей конденсорной линзы 5, а другая - на выход устройства, В свою очередь, световой Потбк «PJJ (х, у, t) проделывает тот же самый путь и при этом будем иметь: 3 Cx,y,t) q2Ki(Up) (x,y,t);(46)

K(Up)E(x,y,t) В свою очередь, световой поток K(Up)«l (x,y,t) с выхода последнего световодного канала 8 нащ авлен вдоль оптической оси на ограничитель

H(x,y,t) о 0,5K(Up),(x,y,t)cosf2r(|- - ).

(x,y,t) - 0,5 -р (x,y,t) cos с йе-т- - -f-)

(3)

K(Up) E(x,y,t) . ,

K,(U,)«P,(x,y,t) K(U,)VP,.(x,y,t)

(5)

К(ирГ% (x.y.t)

t 899 . 6 падая на собирающую коидеисорную лин зу 5, объединяются в единый поток , -Р, (x.y,t) E(x,y,t) Pt(x,y,t) (2) Jx,y,t) jp Ройдя второй амплитудный модулятрр света 6 с коэффициентом передачи K(Up), зависящим от упра яю щего сигнала обратной связи Ир, на выходе принимают вид: для 1-го пучка световодного раздвоителя 8 (x,y,t) - q.K-.,(UpK., (x,y,t)} - .,;-;,... .: -.;. , (4B) для пучка световодного раздвоителя 8 (x,y,t) - (u) (x,y.t)i еде q- - коэф мциент пропорциональности световодного канала Учитывая, что световые потоки (4а - Аг) проходят через один и тот же амплитудный модулятор света 6, а также учитывая выражение (3), на выходах световодного раздвритёля 8 будем иметь , апертуры 9, куда направлен таюке световой поток fj , и, согласно волновой теории, они оппсываштся ныражениями f. ,.-..,:....,,). .-м-- - .,....- 705 Эти световые потоки в пп(зскости входа ограниЧй €31Я апертуры 9 йитёрферйруюг и на огггйческом входе фр ьпреобразователя Ш фЬ1 мй|Е уетсй Йдна интерферёйциовйал полоса с интенсивностыо: . А-« CO,5«P;(x.y.t) + .-.,.--- г . - -. : . - . - +ГОЗ K(Uprt(x.y,t)- 2 fi(,t) K(Upr (k.y,t). ,c6e ,: где 2 и n - сдвиг фаз между Н(х,у, t) и , (x,y,t) Когда п полуцелое число, выражение (7) принимает вид:

А ,(x,y,t)- K-CU.Cx.y.t) Данный световой поток фотбпреобразователем, 10 преобразуется в электрическийсигнал Up в.виде Up . 0,25C%(,t)- K(Up)«l,.x,y,t),.

Hl-f

ЯР,.,(х,у,Ъ) (..ф,- (x.y.t) /;. , . . : .. где jut 7 коэффициент преобрйзовайия фотопреобразоватёля 10,в Этот электрический сигнал Up и Ka ec-fiae напряжеиня обратной связи воздействует на модулятор света 6, изменяя его интенсивность облучения таким образой, чтобы Up -((,25r«n(x,y,t), (x,y,t) К(Пр)3 - 0 С учетом этого условия из выражения .(Ю) можно определить ).-|-is; ;if- -Подётдетйй эту формулу и выражеriiie ;(5), на выходах 11 свётоводиоро разделителя 8 получим: ; , ;, %ьн1 У i,., (.) f., : (Hi . IP .. ,...... где i т V0,(x,y,t) - йобТоЯН -; ный коэффлцйёЯТу Tie, данное устройcfво реализует возведение в любую , дробную степень входного сйгиапйв

ОПТЙКОг-ЗЛЕКТРОННОЕ УС1ТрЙСТ-^- ВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В ДРОБНУЮ СТЕПЕНЬ-^ содержащее когерентный источник света, оптические амплитудные .модуля*0- ры, . конденсоры : и фотопреобраэойа~ тель,о т л. и чающееся тем, что, с целью распшрения класса p^iiae* иык задач, увеличения точности,'диапазона изменения вхбдного сигналаи быстродействия устройства, оно до* полнятельно содвржитх^етоделнтель»Изобретение отнЬ1е^!Тся к области аналоговой вычислительной техники и может найти применение в информахщоН- но-измернтельной технике, в. специаяи- энрованных ^вычислительных устройствах, при»1еняем>&1х в системах автомат11чес- кого регулирования и т<,д,Известны оптнко-электронше устройства Для возведения в дробную 'степень. •Одно из известных устройств содер~ 1ЖИТ операционный усилитель, в цепи .га>&шолненный В виде билиизы Бийе, световодные п-канальнЬ1й раздвоитель и ограничитель апертуры, чёррз который вход фотопреобразователя оптически связан с первым выходом светоделителя, вход которого связан с коге- 'рентным источником света^ а второй выход светоделителя - to входом пер- ,вого оптическаго амплитудного модули- тора, электрический вход которого является входом устройства, а оптический выход связан перез собирающий ' конденсор со входом второго оптического' амплитудного модулятора, электрический вход которого соединен с выходом фотопреобразователя, а оптический выход - через рассеивающий конденсор со входом светрворного п~канального Ьаздй<5йтеля, всё' таходь! которого, кроме последнего, связаны со входом собирающего конденсора и являются соотвёт:ствун)щимк выходами устройства, а последний выход свето- водного п-канального раздвоителя связан чере:з ограничитель апертуры со входом фотопрёобраэователя.(Л^00^обратной связи которого включен квадратор, выполненный в Виде оптрона,. источник сВё^а которого включен между резистором обратной связи и шиной нулевого потенциала, а фотодиод ' рптрона и источник/смещения соединены последовательно и подключены параллельно резистору входной цепи, причем анод фотодиода соединен с.сум- мирукщей точкой операционного усилителя.