Оптическое логическое устройство Советский патент 1980 года по МПК G02F3/00 

(54) ОПТИЧЕСКОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

1

ИзоЪретение относится к области оптоэлектроники и может применяться в автоматике, а также при построении оптических вьачислительных машин.

Известно оптическое логическое устройство, содержащее матрицу диафрагм, световоды и переключатели l.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптичест. кое логическое устройство, содержащее последовательно расположенные элементы управления световым пучком, соединенные с переключателякш, и светопроводящие волокна, объединенные в фоконы 2.

Недостатком данных устройств является то, что они не позволяют реализовать логические функции большого числа переменных.

Целью изобретения является расши- 20 рение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве элементы управления световым пучком выполнены в виде све- - токлапанной системы, а между последним фильтром и торцами волокон установлена фильтр-маска при этом светоклапанная система выполнена в виде оптических растровых фильтров. 30

На фиг. 1 представлено оптическое логическое устройство (элемент) для трех переменных в качестве примера; на фиг. 2 - состояние логическог.о элемента, соответствующее входным

1, и

сигналам х. 0, х„ 1, х.

соединение световодов;для реализации производных функций f , fj 3 честве примера.

Оптический логический элемент со- . Цержит управляемые растровые опти-. ческие фи11ьтры 1, 2 и 3, фильтр-маску 4, жгуты световодов 5-12. Фильтры 1-4 расположены последовательно один за другим вдоль направления распространения лучей света 13.

Входные сигналы подаются на переключающие устройства 14-16. Цифрами 17-24 обозначены возможные положения светового луча после фильтра-маски 4. Выходс1ми оптического логического элемента являются концентрирующие устройства 25, 26 и 27,. Фильтры 1, 2, 3 состоят из независимых ячеек 28.

Ячейка представляет собой конденсатор, между обкладками которого находится вещество, меняющее прозрачность под действием электрического поля, например жидкий кристалл.

746377 Каждый фильтр разделен на две группы 29 и 30 ячеек (см. фиг. 1), электрически связанных с переключаю щими устройствами. Переключаюйще устройства 14, 15 и 16 представляют собой триггеры. Выходы триггеров электрически связаны с группами яче ек в фильтрах таким образом, что пр отсутствии входных сигналов одна группа 29 ячеек непрозрачна, а другая группа 30 прозрачна. Объединенные в группы ячейки образуют периодический растр, в кото рон совокупность прозрачной и непро зрачной ячейки определяет период Т фильтра. Число периодов в фильтре определяется формулой м о N 2 , где N - число периодов в фильтре; . п - число переменных. В рассматриваемом случае п 3, следовательно, N 8. При формировании фильтров 1, 2 и 3 в растровой структуре необходимы локальные нарушения периодичност т. е. после определенного числа периодов происходит смещение на Количество периодов, после котоpax Происходит нарушение периодичности, определяется формулой к - к. - t где К, - число периодов в фильтре, после которых происходит смещение на -j J п - число переменных, 1 1,, 2, 3... п - номер фильт Согласно формуле, нарушение в пе риодичности структуры фильтра 1 про исходит после четырех периодов (4Т) Фильтр-маска формируется без йаруше ний периодичности чередованием прозрачных и непрозрачных участков с периодом, т. В зависимости от технологии изготовления устройства фильт 4 может быть как управляемым, так и неуправляемым. Формирование растровых структур всех фильтров выполняется в одной и той же последовательности . Фильтр-маска 4 имеет оптический контакт со световодными жгутами 5-12.Световодные жгуты другими своими концами соединены с концентрирующими устройствами 25, 26 и 27, которые являются выходами оптического логического элемента. Под концентрирующим устройством .понимается любая оптическая система способная фокусировать излучения, так например, линзы, фоконы и т. Д. В изобретении концентрирующими устройствами являются фоконы. На фиг. 2 в качестве примера показаны соединения световодов разных жгутов с фоконами 25, 26 и 27 для реализации трех производных функций i 2 3 Соединение световодов с фоконами выполняется в соответствии со структурой заданной Булевой функции. Число функций, которые необходимо реализовать, определяет число фоконов в оптическом логи;чёском элементе. Фо-. коны могутбыть пространственно разнесены в соответствии с любыми техническими требованиями. Между входными сигналами и положением светового луча на выходе существует однозначная связь определяемая формулой j-i- Z 2 У л-л -номер позиции луча после фильтра маски, причем цифра 17 соответствует -число переменных сигналов; -1, 2, 3 . .. п, - вес i-ro входа, причем W 0, 1. В качестве примера в таблице приедены три производные функции трех еременных, а также указаны номера оконов и жгутов световодов, соедияемых с этими фоконами. Оптический логический элемент работает следующим образом. Входные сигналы х., х, 1 2. данные в двоичном коде, подаются на триггеры 14, 15 и 16. Подача управляющего сигнала соответстйует значению переменной (х. 1. Отсутствие входного сигнала на триггере соответствует значению переменной (х, Х2, Xj) 0. При воздействии входного сигнала на триггер происходит переключение с одной группы ячеек на другую, т. е. те ячейки, которые были прозрачными (см. фильтр 2 на фиг. 1) становится непрозрачным (см. фильтр 2 н фиг. 2). Луч света появляется в опре деленном жгуте световодов только при определенных входных сигналах. Так, в соответствии с таблицей свет в позиции 20J 4 (см. фиг. 1 и фиг. 2). появляется только при комбинации х О, х„ 1, X э 1. По световодам жгута а свет разветвляется к фоконам 25, 26 и 27. Появление света в фоконе соответ ствует значению функции (х, х, Х) 1. Отсутствие света на выходе логического элемента соответствует зна чению функци.и f(x, X2, х) 0. При осуществлении всех возможных комбинаций переменных свет появляется в фоконах согласно таблице. Необходимо отметить, что формирование растровых структур выполняется аналогично для любого количества входных сигналов. Достоинством элемента является то , что он способен реализовать как определенное число любых функций, так и все функции одновременно. Формула изобретения 1.Оптическое логическое устройство , содержащее последожатёй1 но рисположенные элементы управления световым пучком, соединенные с переклю чателями, исветопроводящие волокна, объединенные в фоконы, о., т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, элементы управления световым пучком выполнены в виде светоклапанной системы, а между последним фильтром и торцами волокон установлена фильтр-маска. 2.Устройство по п. 1, о т л и чаюцееся тем, что светоклапанная система выполнена в виде оп-. тических растровых фильтров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 285350, кл. G 02 Р 3/00, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР 512665, кл. G 02 F 3/00, 1973 (прототип) ..

il . r Ч-1 . I

: л . . i:-/-:i .

гу-У:у1 I ИЩ

Рч-Ч I

1лу:1:-; 1 I .уЛ 1 Ер Г

I 1

/

-

г