Оптический функциональный преобразователь

 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах при функциональных преобразованиях оптических сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства, повышение точности и расширение его функциональных возможностей за счет осуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента. Поставленная цель достигается за счет отказа от конечного представления ряда Фурье и осуществления функционального преобразования, определенного на бесконечном интервале аргумента. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 06 Е 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

Ь (21) 4675017/24 (22) 22.02.89 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (75) С.В.Соколов (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

%515127, кл. G 06 Е 3/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1644181, кл. G 06 Е 3/00, 1987. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может

„„SU „„1711142 А1 быть использовано в оптических устройствах при функциональных преобразованиях оптических сигналов. Цель изобретения— упрощение устройства, повышение точности и расширение его функциональных возможностей за счет осуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента. Поставленная цель достигается за счет отказа от конечного представления ряда Фурье и осуществления функционального преобразования, определенного на бесконечном интервале аргумента. 1 ил, 1711142

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах при функциональных преобразованиях оптических сигналов, 5

Известны устройства, осуществляющие преобразование входного светового потока с использованием различных линейных интегральных преобразований (1), Наиболее близким по техническому 10 исполнению к предло>кенному является оптический функциональный преобразователь, содержащий входной оптический разветвитель, блок вычитания константы, оптический сумматор и N каналов пре- 15 образования, состоящих из источника когерентного излучения, фазового модулятора, дефлектора и линзы (2).

Недостатками известного устройства являются сложность и погрешность функци- 20 онального преобразования из-ga использования конечного числа членов ряда Фурье, а также отсутствие возможности нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале 25 существования аргумента, Цель изобретения — упрощение устройства, повышение точности и расширение его функциональных возмо>кностей путем осуществления нелинейных функциональ- 30 ных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь дополнительно введены 35 оптический интегратор и последовательно соединенные, включенные между выходом источника когерентного излучения и входом оптического разветвителя телескопическая система и плоский транспарант, выходы де- 40 флектора и пространственного фазового модулятора оптически связаны с входом оптического интегратора, подключенного выходом к входу блока вычитания константы.

В основу работы устройства положены 45 следующие теоретические соображения, Требуемая аналитическая нелинейная функция, существующая на бесконечном интервале, может быть представлена изве- 50 стным интегралом Фурье:

<р (I ) = ) G (u ) cos (u . + v/ã (u ) l а и, (1) где G(u), v/ã (ц) — заданные функции.

Распределение интенсивности вдоль оси OY интерференционной картины двух плоских когерентных монохроматических

<а потоков с амплитудами и сдвигом

2 фаз на прямой у= О, равным t/)(ó), определяется выражением (v) =G(V)+ с

0 — угол падения предметной плоской волны на плоскость регистрации.

Очевидно, что интегрирование интенсивности (2), полученной в результате интерференции световых потоков, по всей области существования переменной у приводит к выра>кению, совпадающему с точностью до известной константы С = f 6(у)бу с о выражением (1), при выполнении условия

2л

sin О= I (3) где — входная величина (аргумент требуемой функции (i))

Последнее условие легко выполняется путем обеспечения соответствующего угла падения предметного потока на выходе дефлектора, достигаемого выбором соответствующего коэффициента усиления входного сигнала, поступающего на управляющий вход дефлектора.

На чертеже представлена функциональная схема оптического функционального преобразователя, Преобразователь содержит источник 1 когерентного излучения, телескопическую систему 2, состоящую из микрообьектива

2, диафрагмы 22 и линзы 2з, плоский оптический транспарант 3, оптический разветвитель 4 с ответвлениями 41 — 43. пространственный фазовый модулятор 5, дефлектор 6, усилитель 7, оптический интегратор 8 и блок 9 вычитания константы. Выход источника 1 через микрообьектив 2>, дифрагму 2> и линзу 2з телескопической системы 2 оптически связан с транспарантом

3, Выход транспаранта 3 оптически связан через ответвление 4> оптического разветвителя 4 с информационным входом дефлектора 6 и через ответвление 4> с входом фазового модулятора 5, выход которого через ответвление 4з оптически связан с входом оптического интегратора 8.

Управляющий вход дефлектора 6 через усилитель 7 соединен с входом устройства, а выход оптически связан с входом оптического интегратора 8, выход которого через

1711142

sin 0=k и, 20

2x k дефлектора 6 и фазового модулятора 5 с функцией модуляции по оси OY $(y), B соотСоставитель С.Соколов

Техред M.Ìîðãåíòàë КорректорН. Ревская

Редактор И.Шмакова

Заказ 339 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 блок 9 вычитания константы подключен к выходу устройства.

Оптический разветвитель 4 может быть выполнен в виде набора плотно упакованных оптических волокон. Фазовый мо- 5 дулятор 5 может быть выполнен как рельефно-фазовый модулятор (фильтр), а дефлектор 6 — как электро- или акустооптический дефлектор света, Учитывая, что угол отклонения светового потока О на выходе 10 дефлектора связан с входным управляющим сигналом и точным соотношением

15 где k — известный постоянный коэффициент, то для выполнения условия (3) коэффициент передачи усилителя 7 выбирается равным

Оптический интегратор 8 может быть выполнен в виде набора плотно упакован- 25 ных по всей длине интервала интегрирования оптических волокон, выходы которых объединены и подключены к входу фотоприемника, или в виде фокусирующей линзы с фотоприемником, расположенным на фо- 30 кусном расстоянии от нее, Устройство работает следующим образом.

Когерентный световой поток с заданной интенсивностью с выхода источника 1 по- 35 ступает на вход телескопической системы 2, обеспечивающей расширение светового пучка на выходе. Световой поток единичной интенсивности, которая обеспечивается соответствующей интенсивностью источника 40

1, с выхода системы 2 поступает на транспарант 3, функция пропускания которого вдоль оси QY словной системы координат

QYZ) равна G (у) . Световой поток с выхода транспаранта 3 разделяется в ответв- 45 лениях 41, 4g нэ двэ потока с равными у) интенсивностями (амплитудами

2 у)

j — ), поступающими далее на входы

2 50 ветствии с величиной входного сигнала, поступающего через усилитель 7 на управляющий вход дефлектора 6, происходит отклонение предметного потока, поступающего с выхода дефлекторэ 6 на вход оптического интегратора 8, на угол О, На вход оптического интегратора 8 падает также опорный поток с выхода фазового модулятора 5 через ответвление 43. Так как распределения интенсивностеи обоих потоков вдоль оси Оу равны, а распреG y

2 деление разности фаз потоков вдоль оси OY равно ф(у), то на входе оптического интегратора формируется интерференционная картина, распределение интенсивности которой по оси OY описывается выражением (2). Выходной сигнал оптического интегратора 8, соответствующий с точностью до константы С значению функции (1), т,е. проинтегрированной по всему интервалу существования аргумента у функции (2), через блок 9 вычитания константы С поступает на выход устройства, где формируется искомое значение требуемой нелинейной функции.

Формула изобретения

Оптический функциональный преобразователь, содержащий источник когерентного излучения, оптический разветвитель, выходы которого подключены к информационным входам дефлектора и пространственного фазового модулятора, блок вычитания константы, выход которого является выходом преобразователя, информационный вход которого соединен с управляющим входом дефлектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения точности и расширения функциональных возможностей путем осуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента, в него введены оптический интегратор и последовательно соединенные, включенные между выходом источника когерентного излучения и входом оптического разветвителя телескопическая система и плоский транспарант, выходы дефлектора и пространственного фазового модулятора оптически связаны с входом оптического интегратора, подключенного выходом к входу блока вычитания константы.