Оптический вычислитель Советский патент 1980 года по МПК G06F7/56 G02F3/00 

(54) ОПТИЧЕСКИЙ ВЬНИСЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли Ьгельной технике и предназначено для использования в оптических вычислительных машинах. Известьны оптические сумматоры, .состоящие из лазерных излучателей, оптических элементов и управляемых, световых элементов 1, В известном оптическом сумматоре число световых элементов управляемых транспорантов равно числу разрядов операндов. Управляемые транспоранты переключаются электрическим мето дом. Быстродействие такого сумматор не превышает 100 нсек, Наиболее близким -техническим реш нием к данному изобретению является оптический вычислитель, содержащий 5ло1 переноса, блок формирования уп равляющих световых пучков, первый и второй вхсяы которого являются информационными входами оптического вычислителя, блок суммирования операндов , выход которого является вых дом вычислителя, два опорных лазерных излучателя и лазерный излучател переноса 2. Недостатком известных вычислителей является их конструктивная слож ность, обусловленная недостаточной эффективностью средств переноса единиц при сложении. Целью изобретения является упрощение вычислителя. Поставленная цель достигается тем, что в оптическом вычислителе блок переноса выполнен в виде входной клиновидной корректирующей призмы и, установленных параллельно ее выходной грани, четырех прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов равной толщины, нечетные и соответственно четные из которых имеют равные между собой показатели преломления, а два средних сегнетоэлектрических кристалла поразрядно смещены один относительно другого вдаль больщой оси симметрии в противоположные стороны и относительно внешних сегнетоэлектрических кристаллов, вход каждого сегнетоэлектрического криста.пла совпадает с его оптической осью, вход первого сегнетоэлектрического кристалла связан с -первым управляющим выходом логическое произведение блока формирования управляющих световых пучков, управляющие выходы запрет, равнозначность и перенос которого связаны соответственно с входом второго, третьео и четвертого сегнетоэлектрических ристаллов, выходы которых аннулиование единиц переноса ,поразрядной раэнозначности и положение диницпереноса, являются соответстенно формирующими выходами блока ереноса, подключенных соответственно к первому, второму и третьему входам блока суммирования операндов, четвертый вход которого связан с выхо-. дом лазерного излучателя переноса, а пятый и шестой входы соответственно с Выходами сумма и опорный перенос блока формирования управляющих световых пучков, третий и четвертый входы которого связаны с выходами соответствующих опорных лазерных излучателей, причем выход лазерного излучателя переноса связан с входной гранью клиновидной корректирующей призмы, являющейся формирующим входом блока переноса.

На фиг. 1 приведена схема оптического вычислителя, а на фиг. 2 - выполнение блока переноса.

Устройство содержит блок переноса 1, выполненный в виде входной клиновидной корректирующей призмы 2 и установленных параллельно ее выходной грани, четырех, прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов 3, 4, 5, б, блок суммы опера ндов 7, первый 8 и второй 9 .опорные лазерные излучатели, связанные с входами блока 10 формирования управляющих световых пучков, первый 11 и второй 12 входы которого являются входами соответствующих операндов, лазерный излучатель переноса 13,выходы блока формирования управляющих световых пучков лоичёское.произведение 14, запрет 15,. равнозначность 16 и перенос 17, формирующие выходы блока переноса аннулирование единиц переноса 18, поразрядной равнозначности 19 и положение единиц переноса 20, выход суммы 21 и сзпорный перенос 22 блока 10 формирования управляющих световых пучков и выход сумматора 23.

Работает оптический вычислитель следующим образом.

На вход блока 10 поступают излучение опорных лазерны:к излучателей 8 и 9, а на оптические входы 11, 12 1-й и 2-й операнды. Блок 10 осуществляет логические операции поразрядных умножений и равнозначности для 2-х операндов. Излучение логического . произведений по вьоходу 14 поступает на первый кристалл-3, который меняет свой показатель прелсмления в соответствии с логическим произведением, за счет эффекта, которым обладают сегнетоэлектрики.

Аналогично блок 10 по управляющему выходу 16 меняет оптическую плотность кристалла 5 в соответствии с

поразрядной равнозначностью 2-х операндов. Химический сос-вав кристаллов 3-6 подобран так, что кристалл 3 чувствителен к излучению по выходу 14, а кристалл 5 к излучению по выходу с 16. Кристаллы 3 и 5 индифферентны к излучению лазерного излучатепя лереноса 13, а кристаллы 4, 6 чувствительны кизлучению лазерного излучателя переноса 13 и нечувствительным Q к опорному излучению по выходу 15 и 17. Показатели преломления корректирующей призмы -2, кристаллов 4,6 между собой выбираются равными и меньше всех измененных под действием активного излучения показателей преломления всех кристаллов и больше равных- показателей преломления кристгшлов 3 и 5. Лазерный излучатель переноса 13 через корректирующую призму 2 облучает кристалл 3 под углом не-. 0 сколько большим угла полного внутреннего отражения. Если на кристалле 3 не будут отображаться единицы, то все излучение отразится, и затухнет в клине корректирующей призмы 2. Если в кристалле 3 будет отображаться единица, то излучение проникнет в полость кристалла и попадет в кристалл 4, где излучение будет распространяться, отражаясь от границ с Г) кристаллами 3 и 5 до тех пор, пока не попадет в область в кристалле 5, соответствующей единице равнозначности.

В процессе распространения излучения в кристалле 4 меняются показатели преломления тех участков, где оно присутствует, что соответс вует единицам аннулирования единиц .операндов. Область, соответствующая единице в кристсшле 5, пропустит излучение по выходу 17 в кристалл 6. где должны окончательно находиться единицы переноса (фиг. 2) .

Кристаллы для неискаженной фиксации единиц переноса и запрета смещены друг относительно друга. Смещение кристаллов таково, что центры соответственно 2-го разряда кристалла 3,2-го разряда кристалла 4, 1-го.разряда кристалла 5, 1-го разряда кристалла 6 соединяются линией параллельной излучению, которое распространяется внутри кристаллов при переносе. В кристалле 3 фиксируются единицы поразрядного логического произведег ВИЯ, в кристалле 4 -аннулирование единиц операндов при переносе, в кристалле 6 - единицы окончательного переноса. По выходам 15 и 17 опорное когерентное излучение про.свечивает кристаллы 4 и 6 и передает их информацию на блок суммы 7 по выходам 18 и 20. Единигцл запрета по выходу 18, единицы равнозначности по выходу 19, единицы переноса по выходу 20 и опорное излучение суммы по выходу 21 поступают на входы блока 7, формирую