Оптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки информации. Цель изобретения - повышение надежности хранения информации путем повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции. Устройство содержит волоконный световод 1, шину 2 синхронизации, шину 3 входных данных, выходную шину, шину управления записью, шину 6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор 9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъединитель 26, модуляторы 26-28. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) G. 11 С 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ вычислиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4490723/24-24 (22) 05.10.88 (46) 07. 10. 90. Бюл. Р 37 (71) Институт электроники АН БССР и Институт общей физики AH СССР (72) В.А.Пилипович, A.Ê.Eñèàí, A,А.Визнер, Е.H.Äèàíîâ, М.И.Беловолов и В.И.Карпов (53) 681.327.66 (088.8) (56) IEEE Trans НТТ, 1985, Р 3, р. 201.

Авторское свидетельство СССР

Р 1095831, кл. G 11 С 13/04, 1985. (54) ОПТИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОМИНА1ощкк устРойство циРкуляциОнного

ТИПА (57) Изобретение относится к

„„SU„„1597933 Д 1

2 тельной технике и может быть использовано в системах обработки информации. Цель изобретения — повышение надежности хранения информации путем повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции.

Устройство содержит волоконный световод 1, шину 2 синхронизации, шину

3 входных данных, выходную шину, шину управления записью, шину 6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор 9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор

23, элемент И 24, светообъединитель

26, модуляторы 26-28. 4 ил.

i 597933

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке высокопроизводительных систем оперативного хранения информации.

Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличения достоверности преобразования информации н контуре циркуляции. 10

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — функциональная упрощенная схема блока управления, на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - таб- 15 лица изменения состояния поляризации оптического луча в зависимости от фазовой задержки.

Устройство содержит волоконный световод 1, шину 2 синхронизации, шину 3 входных данных, выходную шину

4, шину 5 управления записью, шину

6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор

9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 25 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъединитель 25, модуляторы 26-28, !

Вход управляемого генератора 22 подключен к шине 2 синхронизации. Выходы управляемого генератора 22 связаны с излучателями 10 и 11. Первый излучатель 10 через первый модулятор

26 оптически связан с первым входом светообъединителя 25, второй излучатель 11 оптически связан с вторым входом светообъединителя 25 через второй 27 и третий 28 модуляторы. Выход светообъединителя 25 оптически 40 связан с волоконным световодом 1, второй конец которого связан оптически с фотоприемником 8. Информационный вход коммутатора 9 подключен к фотоприемнику 8, тактирующий вход — 45 к шине 2 синхронизации. Первый выход коммутатора 9 подключен к первому входу первого сумматора 19 по модулю два, второй выход связан с одним из входов второго сумматора 20 по модулю два через последовательно свя. занные третий 12, четвертый 13 и пя„.тый 14 элементы задержки. Другой вход второго сумматора 20 по модулю два связан с выходом элемента И 24.

Один из входов элемента И 24 через инвертор 23 подключен к выходу первого сумматора 19 по модулю два. Другой вход через последовательно связанные шестой 15 и седьмой 16 элементы задержки, третий вход элемента И 24 соединен с выходом шестого элемента

16 задержки. Второй вход первого сумматора 19 по модулю два подключен к выходу третьего сумматора 21 по модулю два, входы которого соединены соответственно с входом и выходом четвертого элемента задержки. Выход второго сумматора 20 по модулю два подключен к выходной шине 4. Выход блока 7 управления связан электрически с входом первого модулятора 26 непосредственно и с электрическим входом второго модулятора 27 через элемент 17 задержки. Электрический вход третьего модулятора 28 связан с электрическим входом второго модулятора 27 через элемент 18 задержки.

Тактирующий вход блока 7 управления соединен с шиной 2 синхронизации, первый управляющий вход является шиной 5 управления записью, второй управляющий вход — шиной 6 управления циркуляцией. Первый вход блока ? управления является шиной 3 входных данных, второй вход блока 7 управления подключен к выходу элемента

И 24.

В конкретном исполнении волоконный световод 1 - одномодовое оптическое волокно с диаметром сердцевины 5 мкм.

Блок 7 управления, инвертор 24, сумматоры 19-21 по модулю два выполнены на ЭСЛ микросхемах серии К100.

На функциональной схеме блока 7 управления (фиг. 2) показаны элементы

И 29 и 30, элемент ИЛИ 31, элемент

32 задержки, тактирующий вход 33, второй информационный вход 34, выход 35.

Управляемый генератор 22 содержит два формирователя на .диодах с накоплением заряда со схемой относительной задержкой срабатывания, Излучатели 10 и 11 — одномодовые полупроводниковые лазеры. Коммутатор 9 выполнен на арсенид-геллиевых полевых транзисторах. Иодуляторы 26-28 изготовлены на основе кристаллов танталата лития и имеют полосковую конструкцию, обеспечивающую режим бегущей волны. В модуляторах используется поперечный электрооптический эффект. Светообъединитель 25 — стеклянный кубик с полным внутренним .отражением и поляризатором на выходе.. Фотоприемник 8 — лавинный фотодиод. Все элементы задерж1597933

6 ки, входящие в схему устройства, выполнены из отрезков коаксиальных линий.

Устройство работает слвдующим об разом.

На шину 3 входных данных подают информа» тонный сигнал в виде кодовой последовательности импульсов в формате беэ возвращения к нулю, на шину

5 управления записью - управляющий сигнал. Одновременно на второй управляющий вход блока 7 управления подается запрещающий сигнал с шины 6 управления циркуляцией,, предотвращающий прохождение сигнала с второго информационного входа на выход блока 7 управления. С ныхода последнего информационный сигнал поступает на электрический вход первого модулятора 26, а также на элемент 17 задержки. Управляемый генератор 22 нырабатывает две серии импульсов с относительным сдвигом, равным половине интервала следования, нременное положение импульсов определяется сигналом синхронизации, поступающим на вход управляемого генератора 22 с шины 2 синхронизации. Эти импульсы являются запускающими для излучателей

10 и 11, которые генерируют импульсы оптического излучения (фиг. 3а, б) .

Каждый из модуляторов 26-28 вносит фаэовую задержку Г между составляю.— щими проходящего оптического излучения с взаимно ортогональной поляризацией, пропорциональную уровню сигнала на электрическом входе 13

Если выбрать величину информационно го сигнала на входе модулятора U равной полунолновому напряжению модулятора, символу "1" соответствует фазовый сдвиг, вносимый данным модулятором Г = а, символу "0" — фаэовьй сдвиг Г,= О. Первый модулятор

26, сигнал на электрическом входе которого показан на фиг. Зв, воздействует на импульсы первого излучателя 10 (»виг.За), внося фазовый сдвиг Г

II . при появлении на его входе символа

"1" (фиг. Зе). Импульсы второго излучателя 11 последовательно проходят через второй 27 и третий 28 модуляторы, каждый иэ которых вносит фазовый сдвиг Г 0 или Г Г н зависи.мости от информационного символа на его электрическом входе (фиг. Зг, д) .

Фазовый сдвиг в оптическом луче на . выходе третьего модулятора 28 равен .

После авода последовательности в волоконный светонод 1. снимается разрешающий сигнал с шины 5 управления эа4 писью и на второй управляющий вход блока 7 управления подается разрешающий сигнал с шины 6 управления циркуляцией. При этом второй»»»»формационный вход блока 7 управления соединяется с его выходом, замыкая, таким образом, контур циркуляции информационного сигналя. сумме фазовых сдвигов, вносимых вторым 27,и третьим 28 модуляторами (фиг. Зж). Второй модулятор 27 управляется и»»формационной последовательностью, задержанной на дна сим»зола, что обеспечивается элементом 17 задержки, третий модулятор 28 управляется информационной последовательнос-!

0 тью, задержанной на два символа относительно последовательности на входе второго модулятора 27 (фиг. Зг, .д), поэтому для каждого оптического импульса фазовый сдвиг на выходе модулятора 28 при условии,,что управляющее

/ напряжение по-прежнему равно полуволновому, равен «(а; + а;, ), где а;, а; — сил»волы последовательности с задержлой на два н четыре сим20 вола, каждый из которых принимает зна. чения "1" или "0", Для последователь-.. ности вида !0110100111010011011.;. величина фазового сдвига показана на фиг. Зж. После объединения выход25 . ных лучей модуляторов 26 и 28 светообъединителем 25 состояние фазовой задержки импульсов иэменяется (фиг. Зэ). При изменении состояния поляризации оптического луча (фиг. 4)

30 в зависимости от фаэоной задержки н общем случае имеет место эллиптическая поляризация, но при Г =- О, Г = Г, Г = 2Р излучение поляриэовано линейно, причем при Г З плоскость поляризации поворачивается на 90 по.отношению к состоянию с

Г = 0 и Г 2 « . Поляризатор, входящий и состав снетообъединителя 25, о ориентирован. под углом 90 к плоско -, 40 ти поляризации луча на выходе излучателей 10 и 11,таким образом на выходе светообъединителя 25 для импульса, имеющего фазовый сдвиг «, амплитуда не изменяется, импульсы с Г = О, 45 Г = 2 « гасятся (фиг. Зи). В результате в волоконный светонод внодится последовательность нида

1000111000110100101111011001001011011111...

1597933

Оптический сигнал на выходе вопоконного световода 1 преобразуется в

Электрическую форму и разделяется: . коммутатОром 9 на два кяняла, В ОднОм иэ которых выделяются четные, в дру-, М гом — нечетные импульсы, каждый из . которых соответствует следующей последовательности символов:

50 а, }: 1011010011101001 tot t... (b; ): 001001100111010011110..

Последовательность f b,. j,âûäåëÿåòся на первом выходе коммутатора 9, последовательность 1а; ) — па :втором.

Последовательность (а; j элементами

12-14 задержки трижды задерживается

H ÷ два символа, в резупьтате получа - 20 ются последовательности 1 а;, ) а. ), I à, (. j: 10110100»1O1OO110111...

j а; }: 001011010011.101001101100...

1 а 4 j: 000010110100111010011011...

jа;» ): 0000005011010011101001101... 30

Третий сумматор 21 по модулю два осуществляет суммироваиие последовательностейй 1я,, ) и fl 4 j, в результате на втором входе первого суммато-.З5 ра по модулю Пва выделяется последовательность а; }@ а ): 001001100111010011 5 105 11 ° ° °

На первом входе первого сумматора по модулю два действует последова" тельность 5 Ь; }, выделяемая ня первом выходе коммутатора 9:

% b; }: 001001 t 0011101001 1110111.

В. результате суммирования по модулю два, осуществляемого сумматором

19, имеют (Я;, )a (а1-4}®5Ь; } =-- у) 000000000..., таким образом на первом входе, элемента И 24 имеют последовательность из единичных символов.

1111... На втором и третьем — из ну- левых символов 0000..., на выхоле эле- 5 мента И 24 выделяется последовательность нулевых. символов, которая, действуя на одном из входов второго сумматора 20 по модулю пва, не изменяет последовательности t а; < }, действующей ня втором его входе. Посне- ° довательность а,. 4, повторяющая исходную информационную последовательность 1а. 1 со сдвигом на шесть сим.Э волов, выделяется на выходе второго сумматора 20 по модулю два, поступает на второй информационный вход блока

7 управления и далее вновь подается на модуляторы 26-28,продолжая процесс циркуляции по замкнутому контуру. Вывод иншормации осуществляется с выхода второго сумматора 20 по модулю два посредством выходной шины 4.

В сравнении с известным предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью хранения информации, которая обеспечивается увеличением достоверности оптико-электронного,преобразования. Увеличение достоверности преобразования численно выражается в уменьшении вероятности ошибки и в уменьшении вероятности накопления ошибок в процессе циркуляции.

Формула изобретения

Оптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа, содержащее управляемый генератор,- вход которого соединен с шиной синхронизации, первый выход управляемого генератора подключен к входу первого излучателя, выход которого оптически связан с входом первого модулятора, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, тактирующий ахоп которого соединен с шиной синхронизации, первый и второй входы блока управления являются соответственно. шинами управления записью и циркуляции устройства, фото-. приемник,,вход которого оптически связан с выходом волоконного световода, элемент И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции, в него введены второй излучатель, второй и третий модуляторы, светообъединитель, элементы задержки с первого по.седьмой, сумматоры по модулю два с первого по третий, инвертор и коммутатор, причем управляющий вход второго излучателя соединен с вторым входом управляющего генератора, выход второго излучателя оптически связан через последовательно

l597933 расположепные второй и третий модуляторы с первым входом светообъединителя, второй вход которого оптически связан с выходом первого модулятора, выход счетообъединителя оптически связан с входом волоконного световода, выход блока управления подключен к входу первого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу второго модулятора и входу вто10 рого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу второго модулятора, выход фотоприемника подключен к входу коммутатора, !

5 первый выход которого подключен к входам третьего элемента задержки, выход которого подключен к входу четвертого элемента задержки и к первому входу первого сумматора по модулю два, выход четвертого элемента задержки го подключен к входу пятого элемента задержки и к второму входу первого сумматора по модулю два, выход пятого элемента задержки подключен к первому входу второго сумматора по модулю два, второй выход коммутатора подключен к первому входу третьего сумматора по модулю два, к второму входу которого подключен выход первого сумматора по модулю два, выход третьего сумматора по модулю два подключен к входам элемента И н шестого элемента задержки, выход инвертора подключен к первому входу элемента И, выход шестого элемента задержки подключен к входу седьмого элемента задержки и второму входу элемента И, выход седьмого элемента задержки подключен к третьему входу элемента И, выход которого подключен к второму входу второго сумматора по модулю два, выход которого подключен к второму входу блока управления и выходной шине, управляющий вход коммутатора соединен с шиной синхронизации.

1597933 и й.й йЫЕи и Ц и Ей.й Ц

2 4 6 В /О /2 14 16 ФУ.20 22 24 _#_ /В Ю Л Л Ж 2В ФР Д J

/ О Ф / / 1 д f 0 Ю / / 0 / /.Ь а, а, а, а„.а с,: а as og a а„а„,а„a14 a,sac а„а„а, а, Уиш г ) 1 а, а, aj а„аа а а аа а а„, а„а„а„а„а, а, а„ае

4я

X а, а, а а as аа а, аа а а„а„а„а, а,„а, аи

Jill .rL gal

Лйшйййшшшшшшйшйшшшшшшшййййиш, "ш шш Йылшыы 264Д1.

Фила

Редактор. Н.Бобкова

Составитель С.Самуцевич

Техред М.Ходанич Корректор Л.Бескид

Закай 3059 Тираж 491 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по Йэобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР .

1t3035, Иосквз, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101