Оптический страничный функциональный преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для выполнения линейных операций над страницами информации в цифровой форме. Оптический страничный преобразователь содержит входной квантующий блок 1, первый 2 и второй 9 мультипликаторы, блок 3 формирователей пучков, блок 4 светообъединителей, блок 5 управляемых оптических транспарантов, блок 6 фокусирующих объективов, блок оптических инверторов, первый 8 и второй 11 блоки элементов оптической связи, лазер 10, светообъединитель 12, оптически управляемый декодирующий блок 13, оптический сумматор 14, блок управления 15. Оптический страничный функциональный преобразователь выполняет линейные операции над страницами информации в цифровой двоичной форме и существенно повышает надежность прототипа и расширяет его функциональные возможности. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для выполнения линейных операций над страницами информации в цифровой форме. Цель изобретения повышение надежности и расширение функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности выполнения линейных операций над страницами информации. На чертеже представлена блок-схема оптического страничного функционального преобразователя для оптоэлектронного запоминающего устройства. Оптический страничный функциональный преобразователь работает, например, совместно с оптоэлектронным запоминающим устройством со страничной структурой, информация на выходе которого представлена, например, в парафазном коде. Оптический страничный функциональный преобразователь содержит входной квантующий блок 1, мультипликатор 2, блок 3 формирователей пучков, блок 4 светообъединителей, блок 5 управляемых оптических транспарантов, блок 6 фокусирующих объективов, блок 7 оптических инверторов, блок 8 элементов оптической связи, мультипликатор 9, лазер 10, блок 11 элементов оптической связи, светообъединитель 12, оптически управляемый декодирующий блок 13, оптический сумматор 14 и блок 15 управления. Входной квантирующий блок 1 предназначен для преобразования пучков, отображающих входную информационную страницу в пучки, параллельные оптической оси блока 1, кратковременного хранения входной страницы информации и последовательной выдачи на выход блока 1 квантов (частей слов, например, нескольких столбцов) входной страницы информации. Блок 1 может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом блока 1, а второй вход куба через последовательно расположенные первый объектив, дефлектор и телескоп связан с оптическим выходом лазера. На выходе куба последовательно установлены второй объектив, оптически управляемый транспарант и третий объектив, выход которого является выходом блока 1. Информация на транспаранте может отображаться, например, с кратковременным запоминанием. Транспарант может быть выполнен, напримеp, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Мультипликатор 2 может быть выполнен, например, в виде поликубической системы, состоящей из светоделительных кубов. Формирователи пучков блока 3 могут быть выполнены, например, в виде объективов. Светообъединитель 4 может быть выполнен, например, в виде поляризационного или спектрального светообъединительного куба. Управляемый оптический транспарант блока 5 может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Фокусирующий объектив блока 6 может быть выполнен, например, в виде цилиндрического линзового растра. Оптический инвертор блока 7 может содержать, например, светообъединительный поляризационный куб, первый вход которого является первым входом инвертора, а второй вход связан с выходом телескопа, вход которого является вторым входом инвертора 6. На выходе светообъединительного поляризационного куба последовательно установлены оптически управляемый поляризационный транспарант и поляроид, выход которого является выходом инвертора блока 7. Элемент оптической связи блока 8 может быть выполнен, например, в виде волоконного световода. Мультипликатор 9 может быть выполнен, например, в виде поликубической системы, состоящей из светоделительных кубов. Элемент оптической связи блока 11 может состоять, например, из последовательно расположенных узла волоконных световодов, линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, и двух объективов, имеющих общую главную плоскость, расположенную в задней фокальной плоскости коллективного объектива. Светообъединитель 12 может быть выполнен, например, в виде светообъединительного поляризационного куба. Оптически управляемый декодирующий блок 13 может состоять, например, из последовательно расположенных первого линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен первый коллективный объектив, реверсивного светочувствительного носителя информации, второго линзового растра, в задней фокальной плоскости которого расположен второй коллективный объектив. Оптический сумматор 14 может быть выполнен, например, как в устройстве-прототипе. Блок 15 управления обеспечивает работу оптического страничного функционального преобразователя и может состоять, например, из генератора синхроимпульсов и формирователей управляющих сигналов. Операция называется линейной, если выполняется условие f(x)= a₁f₁(x) + a₂f₂(x) ___→ F(ω) a₁F₁(ω) + a₂F₂(ω) (1) где стрелка обозначает любое линейное преобразование; F₁(ω) и F₂(ω) образцы функций f₁(x) и f₂(x) соответственно; а₁ и а₂ произвольные числа. Если предположить, что а₁ а₂ 1, то выражение (1) можно представить в виде f(x) f_i(x) ___→ F_i(x) (2) По формуле (2) данный функциональный преобразователь и выполняет любые линейные операции. В качестве примеров линейных преобразований, которые могут выполнять данное устройство, можно привести: прямое и обратное Фурье-преобразования; прямое и обратное преобразования Лапласа, преобразования Адамара, Хаара, Карунена-Лоева, Виленкина-Крестепсона. Оптический страничный функциональный преобразователь для оптоэлектронного запоминающего устройства работает следующим образом. По команде генератора синхроимпульсов блока 15 управления его формирователи управляющих сигналов, например, подают напряжения на все управляемые блоки оптического страничного функционального преобразователя. Световые пучки, переносящие страницу информации (предполагается, что каждая строка страницы содержит одно слово), с выхода оптоэлектронного запоминающего устройства поступают на вход входного квантующего блока 1, в котором страница хранится на транспаранте до конца выполнения операции. Вычисление функций от всей страницы информации осуществляется последовательно за n тактов, в каждом из которых берутся функции от кванта страницы. Каждый квант страницы представляет собой К (где К 2, 3, 4, р, а р полное число разрядов в странице) разрядов (столбцов) страницы информации и формируется в блоке 1 за счет выборки с его транспаранта соответствующих разрядов страницы с помощью дефлектора. С оптоэлектронного запоминающего устройства на управляемые входы преобразователя поступают световые пучки, отображающие соответственно эталонную страницу и страницу функций. При этом эталонная страница содержит, например, во всех строках повторную n раз одну из 2^k возможных комбинаций двоичных знаков кванта страницы в обратном парафазном коде, а в соответствующих микрокадрах страницы функций содержатся соответствующие значения функций в прямом двоичном парафазном коде. Световые пучки, поступившие на управляемые входы, проходят светообъединители блоков 4 и светообъединитель 12 и отображают информацию соответственно на эталонных оптически управляемых транспарантах блока 5 и декодирующем блоке 13. При этом, например, каждой строке транспаранта блока 5 соответствует n микрокадров на носителе блока 13. В первом такте выполнения операции дефлектор блока 1 высвечивает с его транспаранта, например, первый (младший) квант страницы, и световые пучки, отображающие его, поступают на мультипликатор 2. Последний имеет коэффициент мультипликации, равный 2^k, т.е. равный максимальному числу возможных кодовых комбинаций, которые можно составить из К двоичных знаков. Таким образом, на выходах мультипликатора 2 появляются 2^k одинаковых изображений первого кванта информации, каждое из которых через формирователь блока 3 пучка и светообъединитель блока 4 проецируется на соответствующий транспарант блока 5. Если в какой-либо строке цифровой код кванта информации совпадает с кодом эталонной информации, отображенной на некотором транспаранте блока 5, то световой сигнал за соответствующей строкой транспаранта блока 5 будет отсутствовать, а за всеми остальными строками транспаранта блока 5 будут присутствовать световые пучки. Световые распределения каждого кванта страницы за транспарантами блока 5 фокусируются объективами блока 6 на первые входы инверторов блока 7 и отображаются на их оптически управляемых поляризационных транспарантах. Световой пучок от лазера 10 мультиплицируется мультипликатором 9, и элементами оптической связи блока 8 световые пучки направляются на вторые входы инверторов блока 7 и освещают их транспаранты. В тех строках транспаранта инвертора блока 7, на которых присутствует световой сигнал с его первого входа, транспарант поворачивает плоскость поляризации светового пучка, поступившего на второй вход инвертора блока 7, от лазера 10, и он блокируется его поляроидом. На выходе инвертора блока 7 в этих позициях оптический сигнал отсутствует. В строках, в которых на первых входах инверторов блока 7 оптические сигналы отсутствовали, на соответствующих выходах инверторов блока 7 появляются оптические сигналы. Эти оптические сигналы со всех инверторов блока 7 собираются элементами блока 11 (через светообъединитель 12) на декодирующем блоке 13, в котором они высвечивают соответствующие микрокадры. На каждом микрокадре хранится в цифровой двоичной форме значение функции для соответствующей строки кванта эталонной информации. Оптические сигналы с разных микрокадров, отображающие значения функций для первого кванта страницы, объединяются в квант страницы функций, поступают на первый вход сумматора 14 и запоминаются на его входном регистре. Аналогично производится вычисление функций от второго кванта страницы во втором такте работы преобразователя. Однако вычисленные во втором такте значения функций второго кванта страницы поступают на второй вход сумматора 14. Сумматор 14 производит сложение значений функций, полученных в первых двух тактах, и результат поступает на первый вход сумматора 14, на второй вход которого поступают значения функций, полученные в третьем такте. Аналогично преобразователь работает в остальных тактах. На n-м этапе блок 15 управления выдает сигнал на сумматор 14, и световые пучки, отображающие значения функций страницы информации, из сумматора 14 поступают на выход преобразователя. При необходимости вычисления какой-либо другой функции на управляемые входы подаются эталонные страницы и соответствующие им значения этой функции, которые запоминаются на время выполнения операции соответственно на транспарантах блока 5 и декодирующем блоке 13. Выполнение операции производится описанным выше способом.

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКИЙ СТРАНИЧНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий входной квантующий блок, вход которого является оптическим входом преобразователя, оптический сумматор, выход которого является оптическим выходом преобразователя, блок управления, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно квантующего блока и оптического сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей преобразователя за счет обеспечения возможности выполнения линейных операций над страницами информации, в него введены первый и второй мультипликаторы, блок формирователей пучков, блок светообъединителей, блок управляемых оптических транспарантов, блок фокусирующих объективов, блок оптических инверторов, первый и второй блоки элементов оптической связи, лазер, светообъединитель и оптически управляемый декодирующий блок, причем выход входного квантующего блока связан с входом первого мультипликатора, выходы которого связаны с соответствующими входами блока формирователей пучков, выходы которого связаны с входами первой группы блока светообъединителей, входы второй группы которого являются группой управляющих входов преобразователя, выходы блока светообъединителей связаны с соответствующими входами блока управляемых оптических транспарантов, выходы которого через блок фокусирующих объективов связаны с входами первой группы блока оптических инверторов, входы второй группы которого через первый блок элементов оптической связи связаны с соответствующими выходами второго мультипликатора, вход которого связан с лазером, выходы блока оптическим инверторов через второй блок элементов оптической связи связаны с соответствующими входами светообъединителей, другой вход которого является управляющим входом преобразователя, выход светообъединителя связан с входом оптически управляемого декодирующего блока, выход которого связан с входом оптического сумматора, выходы блока управления с третьего по шестой подключены к входам соответственно блока управляемых оптических транспарантов, блока оптических инверторов, оптически управляемого декодирующего блока и лазера.

РИСУНКИ

Рисунок 1