Оптический операционный блок

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для выполнения логических операций. Целью изобретения является повышение надежности оптического логического блока для оптоэлектронного запоминающего устройства. Оптический операционный блок содержит оптические регистры 1 и 2, оптический модулирующий узел 3, оптический коммутатор 4, узел 5 разведения пучков, оптический дешифратор 6, оптический инвертор 7, узел 8 сведения изображений, узел синхронизации 9. Оптический операционный блок решает задачу выполнения логических операций конъюнкции, дизъюнкции и сложения по модулю 2 над страницами информации. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для логической обработки информации. Цель изобретения повышение надежности оптического операционного блока. На чертеже представлена блок-схема оптического операционного блока. Оптический операционный блок работает, например, совместно с оптоэлектронными запоминающими устройствами со страничной структурой, информация на выходе которых представлена в парафазном коде. Оптический операционный блок содержит оптические регистры 1, 2, оптический модулирующий узел 3, оптический коммутатор 4, узел 5 разведения пучков, оптический дешифратор 6, оптический инвертор 7, узел 8 сведения изображений, узел 9 синхронизации. Оптические регистры 1, 2 предназначены для преобразования пучков, отображающих входные информационные страницы, поступающие с оптоэлектронного запоминающего устройства, в пучки, параллельные оптическим осям регистров 1, 2, и кратковременного хранения входных страниц информации. Каждый из регистров 1, 2 может состоять из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом регистра, а второй вход куба через первый объектив связан с оптическим выходом лазера. На выходе куба последовательно установлены второй объектив и оптически управляемый транспарант, выход которого является выходом регистра. Информация на транспаранте может отображаться с кратковременным запоминанием. Транспарант может быть выполнен на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Оптический модулирующий узел 3 предназначен для изменения ориентации плоскости поляризации световых пучков, поступающих на него с регистра 2, в соответствии с кодом информации, отображенными пучками, поступающими на узел 3 с регистра 1. Узел 3 может состоять из светообъединителя (поляризационного или спектрального), выполненного, например, в виде узла волокнистых объединителей, на выходе которого установлен оптически управляемый поляризационный транспарант. Транспарант может быть выполнен на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Транспарант переключает на 90^о плоскость поляризации световых пучков, проходящих через те ячейки транспаранта, на которые поступают световые пучки от регистра 1. Информация на транспаранте отображается в парафазном коде. Оптический коммутатор 4 предназначен для переключения световых пучков на выходах узла 5 при выполнении различных логических операций. Коммутатор может быть выполнен, например, в виде управляемого переключателя поляризации, который при подаче на него напряжения поворачивает плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о и может быть выполнен на основе жидких кристаллов. Узел 5 разведения пучков предназначен для разделения световых пучков в соответствии с их модуляцией, произведенной узлом 3. Узел 5 может состоять из поляризационного светоделителя (например, поляризационный куб), на входе и первом выходе которого установлены соответственно первый и второй объективы, а на втором выходе последовательно расположены третий объектив и переключатель поляризации, который переключает плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о. Переключатель поляризации может быть выполнен на основе жидких кристаллов. Оптический дешифратор 6 предназначен для преобразования в каждом парафазном знаке световых пучков, отображающих "1" или "0" в пучки, отображающие, например, только парафазные "0". Узел 6 может быть выполнен в виде матрицы фоконов, или узла волокнистых объединителей, или последовательно расположенных цилиндрических линз (или клинового растра) и жгута волоконных световодов. Оптический инвертор 7 предназначен для инвертирования кода информации при выполнении различных логических операций. Так, например, при подаче на него напряжения он преобразует входную страницу парафазных "0" в страницу парафазных "1". Инвертор 7 может состоять, например, из последовательно расположенных первого управляемого переключателя поляризации, двулучепреломляющего кристалла (например, исландского шпата) и второго управляемого переключателя поляризации. Переключатели поляризации при подаче на них напряжения переключают плоскость поляризации проходящих световых пучков на 90^о и могут быть выполнены на основе жидких кристаллов или кристаллов КДР. Узел 8 сведения изображений предназначен для объединения световых пучков, поступающих на его входы с узлов 5 и 7, в пучки, отображающие единую выходную страницу информации. Узел 8 может быть выполнен, например, в виде узла волоконных объединителей. Узел 9 синхронизации обеспечивает работу оптического логического блока и может состоять, например, из генератора синхроимпульсов и формирователей управляющих сигналов. В режиме выполнения логических операций оптический логический блок работает следующим образом. В режиме выполнения сложения по модулю 2 по команде генератора синхроимпульсов формирователи управляющих сигналов узла 9 синхронизации, например, подают управляющие напряжения на регистры 1, 2 и оптический модулирующий узел 3. Световые пучки, несущие первую страницу операндов, с выхода первого оптоэлектронного запоминающего устройства поступают на вход оптического регистра 1 и на его оптически управляемом транспаранте отображается первая страница операндов. Световой пучок от лазера регистра 1 освещает транспарант и модулируется им. Этот световой пучок параллелен оптической оси блока и поступает на вход оптического модулирующего узла 3. В узле 3 первая страница операндов отображается на оптически управляемом поляризационном транспаранте. Световые пучки, несущие вторую страницу операндов, с выхода второго оптоэлектронного запоминающего устройства через оптический регистр 2 поступают на вход узла 3 и модулируются его транспарантом. Те ячейки транспаранта узла 3, в которых отображенные парафазные двоичные знаки по величине совпадают с парафазными двоичными знаками во второй странице операндов, переключают плоскость поляризации проходящих световых пучков на 90^о. Поэтому эти световые пучки проходят через оптический коммутатор 4, узел 5 разведения пучков и поступают на вход дешифратора, который направляет световые пучки, отображающие различные значения одного и того же парафазного знака, в один и тот же канал (позицию), пучок в котором отображает, например, парафазный "0". Таким образом, световые пучки, отображающие совпавшие по величине двоичные знаки операндов, дешифратором 6 преобразуются в световые пучки, отображающие парафазные "0". Далее эти световые пучки через оптический инвертор 7 поступают на первый вход узла 8 сведения изображений. Те ячейки транспаранта узла 3, в которых отображенные парафазные двоичные знаки по величине не совпадают с парафазными двоичными знаками во второй странице операндов, пропускают световые пучки без переключения их плоскостей поляризации. Поэтому эти световые пучки проходят через переключатель 4 и узлом 5 непосредственно направляются на второй вход узла 8. Узел 8 сведения изображений объединяет входные световые пучки в пучки, отображающие на выходе узла 8 единую страницу информации. Таким образом, на выходе блока появляются световые пучки, отображающие страницу результата сложения по модулю 2 входных страниц операндов. В режиме выполнения оптическим логическим блоком логической операции конъюнкции узел 9 подает, например, напряжение на оптический коммутатор 4, и он поворачивает плоскость поляризации проходящих пучков на 90^о. В этом случае световые пучки, отображающие не совпадающие по величине парафазные двоичные знаки с узла 3, направляются узлом 5 разведения пучков через узлы 6, 7 на первый вход узла 8 и отображают парафазные нули в выходной странице блока. Световые же пучки, отображающие совпавшие по величине парафазные двоичные знаки, с узла 3 направляются узлом 5 непосредственно на второй вход узла 8. Узел 8 сведения изображений объединяет входные световые пучки в пучки, отображающие на выходе узла 8 единую страницу информации. Таким образом, на выходе блока появляются световые пучки, отображающие страницу результата логической операции конъюнкции над входными страницами операндов. В режиме выполнения оптическим логическим блоком логической операции дизъюнкции узел 9 управления подает, например, напряжение на управляемый узел 7 преобразования кода пучков. В этом случае узел 7, например, смещает проходящие через него световые пучки в позицию, в которой они отображают парафазные "1". В остальном блок работает так же, как и при выполнении операции конъюнкции.

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ БЛОК, содержащий первый и второй оптические регистры, входы которых являются соответственно первым и вторым информационными входами оптического операционного блока, выходы первого и второго оптических регистров связаны соответственно с первым и вторым входами оптического модулирующего узла, узел разведения пучков и узел синхронизации, выходы которого с первого по третий подключены соответственно к входам первого и второго оптических регистров и оптического модулирующего узла, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности блока, в него введены оптический коммутатор, оптический дешифратор логических "0", оптический инвертор и узел сведения изображений, причем выход оптического модулирующего узла связан с входом оптического коммутатора, выход которого оптически связан с входом узла разведения пучков, первый выход которого связан с входом оптического дешифратора логических "0", выход которого через оптический инвертор связан с первым входом узла сведения изображений, второй вход которого связан с вторым выходом узла разведения пучков, выход узла сведения изображений является оптическим информационным выходом оптического операционного блока, четвертый и пятый выходы узла синхронизации подключены соответственно к управляемым входам соответственно оптического коммутатора и оптического инвертора.

РИСУНКИ

Рисунок 1