Цифровой акустооптический умножитель двоичных чисел

 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам для выполнения математических операций над машинными числамив двоичном представлении с помощью оптических средств, и может быть использовано при построении цифровыхакустооптических процессоров. Цель ' изобретения - упрощение умножителя. Цифровой акустооптический умножитель содержит источник 1 света и первую и вторую коллимирующие линзы 2 и 3» последовательно расположенные на оптической оси умножителя, а также акустооптический модулятор 4, расположенный под углом Брэгга к этой оси, затеняющую диафрагму 5 величиной, равной геометрической длине акустического кода одного числа, 'располр-г женную на оптической оси умножителя в непосредственной близости от акустооптическо'го модулятора 4, фокусирующую линзу 6, установленную на оптической оси умножителя и отстоящую на длину ее фокусного расстояния от центра акустооптического модулятора 4, плоское зеркало 7, расположенное в задней фокальной плоскости фокусирующей линзы 6,, блок 8 ввода сигнала, подключенный к акустическому входу акустооптического модулятора 4>& последовательно соединенные фотоприемник 9, установленный в передней фо-' кальной плоскости второй коллимирующей линзы 3 со сдвигом относительно оптической оси умножителя, и полосовой фильтр 10о 2 илоСПс4i^СП 00 СА)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЮБЛИН (gg)g G 06 E I/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ЛРИ ГКНТ СССР

II (21) 4851091/24 (22) l5.06.90 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Ленинградский институт авиационного, приборостроения (72) А.Н.Лаврентьев, В.А.Мельников, В.В.Опарин, Д.Б.Тигин и В.И.Хименко (53) 681.325(088.8) (56) Родес У.Т., Гилфойл П.С..Архитектура акустооптических алгебраичес" ких процессов. Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (перевод с английского), т. 72, 1984, У 7, с. 80-91.

Родес У.Т. Акустооптическая обработка сигналов: свертка и корреляция.

Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (перевод с английского), т. 69, 1981, Г 1, с. 74-91. (54) ЦИФРОВОЙ АКУСТООПТИЧЕСКИЙ УИНОЖИТЕЛЬ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ (57) Изобретение отйосится к вычислительной технике, в частности, к устройствам для выполнения математических операций над машинными числами в двоичном представлении с помощью оптических средств, и может быть использовано при построении цифровых

„, Я2„, 1714583 А1

2 акустооптических процессоров. Цель изобретения - упрощение умножителя.

Цифровой акустооптический умножитель содержит источник 1 света и первую и вторую коллимирующие линзы 2 и 3, последовательно расположенные на оптической оси умножителя, а также акустооптический модулятор 4, расположенный под углом Брэгга к этой оси, затеняющую диафрагму 5 величиной, равной геометрической длине акустического кода одного числа, расположенную на оптической оси умножителя в непосредственной близости от акус" тооптического модулятора 4, Фокусирующую линзу 6, установленную на оптической оси умножителя и отстоящую на длину ее фокусного расстояния от центра акустооптического модулятора

4, плоское зеркало 7, расположенное в задней фокальной плоскости фокусирующей линзы 6,. блок 8 ввода сигнала, подключенный к акустическому входу акустооптического модулятора 4, последовательно соединенные фотоприем. ник 9, установленный в передней фо-. кальной плоскости второй коллимирующей линзы 3 со сдвигом относительно оптической оси умножителя, и полосовой фильтр 10. 2 ил.

171458

Изобретение относится к оптичес,ким цифровым вычислительным устрой1 ствам, выполняющим математические операции над машинными числами в двоичном представлении, и может быть использовано, например, в цифровых акустооптических процессорах обработки сигналов.

Известны цифровые акустооптические 1О устройства умножения двоичных чисел, в которых для получения произведения используется принцип двоичной свертки, Такие устройства содержат источник света, конденсор, два акустооптических модулятора (АОМ), расположенных параллельно друг другу, линзовую систему проектирования изображения первого АОМ íà второй, вторую соЬирательную линзу и фотоприемник. Оба щ сомножителя в двоичном виде последовательно разряд за разрядом вводятся в соответствующие АОМ через акустические входы. При этом перемножаемые числа представляются в виде последовательного импульсного кода, в котором каждой временной позиции соответствует определенный разряд двоичного числа. Наличие высокочастотного акустического импульса на некоторой )О временной позиции означает "1" в соответствующем разряде двоичного числа, а отсутствие акустического импуль ,са означает "0"..Каждая временная позиция отделяется от соседней холостым временным промежутком, длительность которого примерно равна длительности сигнального импульса. Направления распространения звука в первом и втором АОМ противоположны. Первый АОМ с помощью источника света и конденсора равномерно освещается во всей апертуре. В тех местах .апертуры АОМ, где имеется акустический импульс, свет претерпевает дифракцию и отклоняется. 4

Дифрагированный свет с помощью линзовой системы направляется на соответствующий участок апертуры второго

АОМ, где при наличии акустического импульса он вновь претерпевает дифракцию. Свет, последовательно дифрагировавший на обеих ячейках, собирается и фокусируется на фотоприемник. Свет, не испытавший двойной . дифракции, на фотоприемник не попадает. При Распространении акустического сигнала вдоль апертуры модулятора на выходе фотоприемника последовательно, разряд за разрядом, форми

3 руется сигнал произведения в виде кода специального вида (так называемого смешанного двоичного кода).

Недостатком такого устройства яв" ляется низкая энергетическая эффективность иэ-за необходимости двухкратно", дифракции рабочего пучка света в двух AOM. В обычных АОМ в экономичном режиме работы эффективность дифракции составляет 14.и, следовательно, при двухкратной дифракции интенсивность светового луча на фотоприемнике даже в идеальном случае будет составлять 0,014 от исходного.

В реальном устройстве из-за наличия дополнительных источников потерь она будет еще меньше. Увеличить эффективность дифракции можно путем увеличе" ния мощности акустического сигнала в

АОМ, однако из-за нелинейности соответствующей зависимости (при больших мощностях) при этом резко увеличивается потреЬление энергии, падает КПД, возникают проЬлемы искусственного охлаждения AOM и связанных с ним электронных схем, появляются нелинейные искажения и паразитные сигналы, НаиЬолее близким по технической сущности является умножитель на основе гетеродинного конволвера, поскольку с алгоритмической точки зрения умножитель, работающий по методу дискретной свертки, является конволвером цифровых сигналов. В таком устройстве также имеются два ЯОМ, раЬотающих в режиме дифракции Брэгга,но распо" ложены они так, что для формирования выходного сигнала двухкратная дифракция не используется. Первый

АОМ установлен под углом Брэгга О к направлению падающего, светового луча, и при наличии акустического сигнала на выходе этого АОМ формируется два пучка света: слабый дифрагированный луч (+ первый порядок) и не претерпевший дифракцию прямой пучок (нулевой порядок), в который переходит основная энергия падающего светового пучка. Эти два лучка отличаются не только амплитудой, но и частотой световых колебаний: в нулевом порядке эта частота равна частоте колебаний падающего светового луча Q, в + первом порядке.эта частота равна Я + Q, где 2 - частота акустических колебаний в АОМ.

Второй АОМ установлен под углом

- 9,Дифрагированный пучок первого

1714583

АОМ, падает на второй АОМ под углом, не равным углу Брэгга, не взаимодействуя с акустическим сигналом. Зато прямой не испытавший дифракции луч с выхода первого АОМ попадает на второй АОМ под углом Брэгга - О и, следовательно, этот пучок претерпевает дифракцию во втором АОМ. При этом частота света после дифракции в этом пучке равна и-» - Я, так как угол падения этого, луча на второй

АОМ равен не + 6, à - 8 Оптической системой оба луча сводятся вместе и направляются на один фотоприем-. ник. Полезным сигналом на выходе фо-, 15 топриемника является составляющая с частотой 2Q которая выделяется с помощью полосового фильтра и появляется только при наличии обоих дифра- . гированных пучков в результате биений 2О между ними.

В таком перемножителе Формирова

;ние Выходного сигнала происходит за . счет использования двух пучков света, :причем каждый из них претерпевает дифракцию только один раз, что резко улучшает использование падающего .света (при эффективности дифракции, равной 14, в гетеродинном перемножителеиспользуется примерно 2Ф падающего света вместо 0,013 в перемножителе с двойной дифракцией).

Этот умножитель так же, как и пре-. дыдущий, обладает целым рядом существенных недостатков: сложностью кон- З5 струкции, высокой стоимостью, больши- ми габаритами, сравнительно большой потребляемой мощностью, сложностью настройки и юстировки. Все эти недостатки являются следствием использования в известных умножителях двух

АОМ, поскольку АОМ является наиболее сложным и дорогим элементом умножителя, основную долю электрической мощности потребляют каскады, обеспечивающие ввод сигналов в АОМ, а требование точного проектирования изобра" жения одного АОМ на другой приводит к необходимости использования сложной оптической проекционной системы, 5О

:обладающей большими габаритами и тре бующей точной юстировки.

Цель изобретения - упрощение уст,роиства, уменьшение его стоимости, габаритов и потребляемой мощности пу", 55 тем формирования двух дифрагирован ных пучков света в одном АОМ.

Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее последовательно расположенные на оптической оси источник света, первую и ! вторую коллимирующие линзы, а также

ИОМ, установленный под углом Брэгга к этой оси, фокусирующую линзу, установленную на той же оптической оси и отстоящую на длину Фокусного расстояния от центра АОМ, блок ввода сигнала в АОИ, вход которого является информационным входом умножителя, а выход подключен к акустическому входу АОМ, последовательно соединенные

Фотоприемник и полосовой Фильтр, вы,ход которого является выходом умножителя, дополнительно введены плоское зеркало, расположенное в задней фокальной плоскости Фокусирующей линзы, и затеняющая диафрагма, расположенная на оптической оси устройства непосредственно около АОМ.. Величина этой диафрагмы равна геометрической длине акустического кода одного числа в

АОМ, величина апертуры АОМ составляет не менее трех геометрических длин акустического кода числа в нем, а фотоприемник установлен в передней фокальной плоскости второй коллимирующей линзы со сдвигом от оптической оси устройства на величину

h=F egg, где F. - фокусное расстояние второй коллимирующей линзы, 8 — угол Брэгга для АОИ.

Введение плоского зеркала позволяет использовать для Формирования двух дифрагированных пучков в умножителе с гетеродинным конволвером один и тот же АОИ, а второй АОИ из конструкции устройства исключить. Тем самым устраняются отмеченные недостатки прототипа.

На Фиг. 1 показан акустооптический умножитель; на фиг. 2 - блок ввода сигналов в АОМ (один из возможных вариантов построения).

Акустооптический умножитель содержит источник 1 света (например, полупроводниковый лазер или светодиод), первую и вторую коллимирующие линзы

2 и 3, АОМ 4 с затеняющей диафрагмой

5, фокусирующую линзу 6, плоское зер- кало 7, блок 8 ввода сигналов, Фотоприемник с» и полосовой Фильтр 10.

Все линзы 2, 3 и 6, являются собирающими и имеют общую оптическую ось. На этой же оси расположен и источник 1 света. В задней Фокальной плоскости линзы 6 перпендикулярно

1714583 ю $ юнасi Q оптической оси устройства расположено плоское зеркало 7. Между второй коллимирующей линзой 3 и Фокусирующей линзой 6 помещается АОМ 4 с блоком 8, причем центр АОМ расположен на оптической оси устройства в передней фокальной плоскости линзы 6 и в задней фокальной плоскости линзы 3, а акустическая ось АОИ повернута относительно общей оптической оси на угол Брэгга. Затеняющая диафрагма

5 может располагаться с любой стороны от АОМ. Она устанавливается в непосредственной близости от АОМ симметрично относительно его центра. В оптимально спроектированном устройстве величина диафрагмы 5 равна геометрической длине- акустического .кода числа в АОМ 4, т.е. 1/3 его рабочей апертуры. В передней фокальной плоскости линзы 3 расположен фотоприемник . Он сдвинут относительно оптической оси устройства на величину

rpe F - фокусное расстояние линзы 3

9 - угол Брэгга для АОИ.

На выходе фотоприемника 9 установлен полосовой фильтр 10, пропускающий вторую гармонику частоты АОМ (т.е, частоту ZQ). Выход этого фильтра является общим выходом умножителя.

В качестве источника 1 света в принципе могут быть использованы са- мые разнообразные источники, а в качестве фотоприемника - любые малогабаритные Фотоприемные элементы, обладающие требуемым быстродействием.

Однако но соображениям конструктивной простоты и минимальной стоимости наиболее удобными излучателями являются светодиоды, а наиболее подходящими фотоприемниками " полупроводниковые фотодиоды..Линзы и зеркало являются общеизвестнычи элементами, широко используемыми в оптической технике.

Каких-либо специальных требований к ним не предъявляется. В качестве пслосового фильтра может быть использован любой полосовой Фильтр, применяемый в радиоэлектронике в соответствующем частотном диапазоне. Единственное требование, предъявляемое к этому фильтру, - минимальные потери на второй гармонике частоты звукового сигнала в АОМ. АОИ 4 в предлагаемом устройстве работает на объемных акустических волнах. Предпочтительны5

ЗО

50 ми являются АОМ, построенные на кристалле парателлурита, вследствие меньших требований к мощности акустического сигнала и наличия освоенных промышленностью кристаллов для светозву" копроводов.

Блок 8 ввода сигнала в АОМ по существу является драйвером АОМ и содержит элементы, входящие в состав аналогичных блоков любого цифрового акустооптического процес ора. Спе" цифической особенностью предлагаемого устройства являются только элементы, необходимые для Формирования защитного временного промежутка между двумя перемножаемыми.числами. Пример конкретного выполнения блока 8 показан на фиг. 2. Он содержит синхронизатор 11, генератор 12 тактовых импульсов, схему 13 совпадения, сдвиговый регис. р 14,, генератор 15 акустической частоты, модулятор 16 и усилитель 17, нагруженный на электроакустический преобразователь-АОИ 4.

Генератор 15, модулятор 16 и усилитель 17 являются обычными узлами любого акустооптического устройства.

Сдвиговый регистр 14 служит для хранения перемножаемых чисел и преобразования их кода из параллельной формы в последовательную. Этот регистр содержит три п.-разрядных секции, соединенных последовательно по цепи сдвига. В первую и вторую секции записываются (в параллельном виде) перемножаемые числа, а во все разряды второй секции записываются нули.

При выдаче информации из регистра в последовательном виде эти нули и сформируют защитный временной промежуток.

Для выдачи последовательного кода в требуемое время в блок 8 введены эле" менты 11-13 °

В зависимости от особенностей вычислительной системы, в которой используется предлагаемый акустооптический умножитель, построение блока 8 может варьироваться в широких преде" лах, поэтому реализация этого блока, приведенная на Фиг. 2, является лишь частным конкретным примером, а не единственно возможной схемой.

При работе устройства оба сомножителя вводятся в АОИ 4 через акусти.ческий вход в виде последовательного импульсного кода, Формируемого блоком 8. При таком кодировании наличие высокочастотного акустического импуль

1714583 са на некоторой временной позиции означает "1" в соответствующем разряде двоичного числа, а отсутствие акустического импульса означает "0". Каждо5 му разряду двоичного кода соответствует своя временная позиция, причем соседние разряды отделены друг от друга холостым временным промежутком, длительность которого примерно равна длительности сигнального импульса.

Сомножители также отделены друг от друга защитным промежутком, формируеMblM El b oKe So Длительность этого промежутка в оптимальном случае равна 15 длительности одного сомножителя. Таким образом, с учетом длительности защитного временного промежутка рабочая апертура AON 4 должна равняться утроенной длине акустического кода числа в АОМ. Увеличение апертуры сверх этой длины не нарушает работы предлагаемого устройства, но увеличивает габариты и стоимость АОМ.

Уменьшение апертуры АОМ в небольших 25 пределах в принципе возможно, но нежелательно, так как при этом возникают специфические ошибки, для устра- нения которых потребуется ввести в предлагаемое устройство дополнительные элементы, усложняющие его схему и конструкцию. Оба сомножителя вводятся в AON 4 однотипно: либо оба старшими разрядами вперед, либо оба младшими разрядами вперед. При работе устройства оба сомножителя пере35 двигаются вдоль апертуры АОМ и в конце цикла умножения покидают ее.

Источник 1 света при работе перемножителя включен постоянно. Свет от него, пройдя коллимирующие линзы

2 и 3, приобретает вид параллельного пучка и падает на АОМ 4 под углом.

Брэгга 9 . При наличии акустического сигнала в АОМ 4 из модулятора выходят 45 два пучка света: слабый дифрагированный пучок, отклоненный в + первый порядок, и сильный неотклоненный пучок, прошедший АОМ практически без изменения (нулевой порядок). Оба пучка фокусирующей линзой 6 проектируются на плоское зеркало 7 и отражаются от него. Линза 6 преобразует отраженные пучки из расходящихся в параллельные и направляет их вновь на АОМ

4. При этом пучок, ранее претерпевший дифракцию, падает íà AON под прямым углом и больше с акустическим сигналом не взаимодействует, а пучок, в первый раз прошедший АОМ без отклонения, теперь падает на АОМ под углом — О и претерпевает дифракцию.

В результате при наличии акустического сигнала в АОМ в направлении передней фокальной плоскости линзы 3 (т.е. в сторону источника света) из

АОМ выходят три пучка света: первый претерпевший дифракцию при прямом прохождении АОМ и не претерпевший ее при обратном, второй - не претерпевший дифракции при прямом прохождении, но претерпевший ее при обратном, и третий, который вовсе не испытал дифракции. Первые два пучка примерно одинаковы по интенсивности и коллинеарны, т.е. распространяются в одном направлении-, а направление распространения третьего пучка по" вернуто относительно первых двух на угол 6 . Вследствие этого первые два пучка линзой 3 собираются в одной точке ее передней фокальной плоскости, где и установлен Фотоприемник, а третий пучок попадает в другую точку этой плоскости и в дальнейшем не используется. Из-за эффекта Допплера частота электромагнитных колебаний в первом пучке равна Я + 52, а во втором - Я -Л . При наличии двух совпадающих по направлению электромагнитных воли с разными частотами возникает эффект биений и на выходе Фотоприемника появляется сигнал с разностной частотой 2 Р, который и вы" деляется полосовым фильтром 10. Так как этот сигнал получается в результате биений двух световых колебаний, то он возникает лишь при одновремен- . ном наличии двух коллинеарных световых пучков с различными частотами. !

При отсутствии одного из них на выходе Фотоприемника появляется только постоянная составляющая Фототока,,а сигнал на выходе полосового Фильтра равен "0".

/)ля работы рассматриваемоro устройства существенно, что разностная частота на выходе фотоприемника появляется только при совпадении направления распространения обеих электромагнитных волн в плоскости фотоприемника (как известно из теории гетеродинного приема оптических сигналов, при малейшем рассогласовании направлений распространения этих волн амплитуда сигнала разностной частоты резко падает, а при заметно неколли- .

171 Ц

12 неарных волнах этот сигнал пропадает вовсе). На выходе из АОИ световой пучок является коллинеарным по всей апертуре модулятора, однако линза 3 превращает этот параллельный пучок в сходящийся. При этол: световые лучи, прошедшие через различные части апертуры AON 4, в точке размещения фотоприемника оказываются неколлинеарными. О

Коллинеарность сохраняется только для тех дифрагированных лучей, которые в одну и ту же сторону проходят через одни и те we элементы апертуры ИОИ.

Таким образом, сигнал на выходе полосового фильтра появляется только тогда, когда пучок света с частотой

Я + Я и пучок света с частотой Я -Q выйдут из одного и того же элемента апетуры АОИ и упадут на фотоприемник

= одного ",аправления, Так как пучок с частото" Я + 9 формируется за счет дифрак сии в одной (например, нижней) половине ПОИ при прямсм прохождении и »чка света„ а пучок с час- 2g тотой Ы Q формируется за счет дифракции в другой (верхней) половине АОИ при обратном прохождении этого же луча после отражения от зеркала, то выходной сигнал появится лишь в том случае, когда изображение какоголибо ненулевого разряда числа, находящегося в нижней половине апертуры

АОИ, после отражения от зеркала .спроектируется на ненулевой разряд другого числа, находящийся в верхней полови e eпертуры АОИ (или наоборот}, т.е. когда произойдет оптическое перекрытие ненулевых разрядов двух перемножаемых чисел. Если один из перекрывающихся разрядов является ну4О левым,, то соответствующий дифрагированный пучок отсутствует и выходной сигнал устройства равен О, а если ненулевые разряды двух чисел не перекрываются, то световые пучки с час45 тотами Я + Q, и Я - Q приходят на фотоприемник с различных элементов апертуры АОМ Й„коллинеарность этих ,,пучков отсутствует и выходной сигнал

I также равен G. Так как зеркало 7 вместе с линзой Ь переворачивает исходное изображение, то при движении импульсного акустического кода в нижней части апертуры АОИ 4 снизу вверх, его изображение в верхней части АОМ 4 будет двигаться сверху вниз, т,е. навстречу движению самих

1 чисел (акустических импульсов). Сле" довательно, перекрытие одного числа с изображением другого будет происходить при встречном движении этих чисел по отношению друг к другу, а именно это и требуется при умножении по методу дискретной свертки. При наибольшем перекрытии и-й (самый нижний) разряд числа в нижней половине

АОИ проектируется на первый (самый верхний) разряд другого числа в верхней половине АОИ 4, (п-1)-й разряд нижнего числа - на второй разряд верхнего числа и т.д. В тот случае, когда перекрывающиеся разряды обоих чисел содержат "1", от соответствующих элементов апертуры АОИ ч на вход фотоприемника падают два коллинеарных луча с различными частотами и на выходе полосового фильтра формируется выходной сигнал. Если в какой-то момент времени перекрывается не одна а несколько (например, m) пар ненулевых разрядов сомножителей, то ка 1ая перекрывающаяся пара разрядов формирует пару коллинеарных световых пучков, следовательно, амплитуда сигнала на выходе устройства увеличивает" ся a m раз, что и требуется используемым алгоритмом.

Результат умножения в рассматриваемом устройстве (как и во всех опубликованных в литературе акустооптических умножителях, работающих по алгоритму дискретной свертки) получается в виде смешанного кода, который отличается от обычного двоичного кода тем, что при точном совпадении весов всех разрядов в смешанном коде значения отдельных разрядов (а значит, и соответствующие циФры) могут превышать "1". Однако, в отличие от известного в предлагаемом умножителе при прочих равных условиях амплитуда выходного сигнала в два раза выше, так как все полезные световые сигналы в этом устройстве удваиваются. Это происходит потому, что вследствие симметрии системы линза 6 - зеркало 7 относительно оптической оси устройства при отображении нижней части апертуры ИОИ Й на верхнюю часть этой апертуры одновременно происходит и обратное отображение верхней части на нижнюю. В результате, если падающий свет претерпевает дифракцию íà i-м элементе B нижней части АОИ и после отражения от зеркала попадает на j-й элемент в верхней

l4

13

1714583 части АОИ, где образуются два коллинеарных пучка, в конечном итоге Формирующие выходной сигнал, то одновременно происходит дифракция и в j-м

5 элементе АОМ, причем после отражения от зеркала дифрагированный свет от

j-го элемента попадает на -й элемент, где образуется вторая пара коллинеарных пучков, также формирующая совершенно идентичный выходной сигнал., Это и приводит к удвоению сигнала на выходе. Естественно, что все это справедливо лишь при наличии акустических импульсов, (т.е. лог. "1") как в i-м, так и в j-м элементе апертуры АОИ 4. При отсутствии акустического импульса в одном из этих элементов, т.е. при нулевом значении соответствующего разряда сомножителя, дифракции света в этом элементе нр будет, что означает нулевое значение соответствующего разряда произведения, Не будет выходного сигнала и при отсутствии оптического перекрытия двух 25 чисел в АОМ. В этом случае два пучка света с различными частотами, падающие на фотоприемник из верхней и нижней частей АОИ, будут неколлинеарны и не вызовут появления сигнала с час- 3О тотой 2Q, .

Еще одна особенность работы предлагаемого устройства связана с процессами, протекающими вблизи середины апертуры АОИ 4. В этой части АОМ происходит оптическое перекрытие различных разрядов одного и того же числа, что вызывает появление дополни" тельных сигналов, не предусмотренных алгоритмом умножения. Эти сигналы являются ложными и могут привести к ошибкам в вычислении произведения, поэтому световые лучи, прошедшие через среднюю часть апертуры АОИ 4, задерживаются затеняющей диафрагмой 5, 45 ширина которой должна быть равна геометрической длине акустическогокода числа в АОИ 4.

Для полнота рассмотрения работы предлагаемого устройства следует отметить также воэможность изменения используемых дифракционных порядков.

До сих пор при описании работы устройства предполагалось, что для по55 лучения выходного сигнала использует-. ся + первый дифракционный порядок при прохождении через АОИ прямого пучка света от источника 1 и-первый дифракционный порядок при прохождении света, отраженного от зеркала 7. Возможен и симметричный вариант, когда угол отклонения оси АОИ от передней

1фокальной плоскости линзы 6 равен не

+ g а - С, т.е. когда ЯОИ развернут относительно этой плоскости на тот же угол, но в обратную сторону. Тогда при прямом прохождении света через АОИ используется - первый порядок и частота света в первом пучке равна Я - CZ, а при обратном прохождении + первый порядок, при котором частота света во втором пучке равна Я + g, . Работа устройства от такой замены не изменяется, так как на фотоприемник по-прежнему падают два коллинеарных пучка света с частотами Я + Q и Сд - Q

По сравнению с известными акустооптическими умножителями предлагаемое устройство обладает заметными технико-экономическими преимуществами.

Оно существенно проще в реализации и имеет меньшую стоимость, так как содержит всего один, а не два АОМ, которые являются наиболее сложной и дорогой частью умножителей. Оно имеет меньшую потребляемую мощность, поскольку имеет всего один акустический преобразователь вместо двух, а именно мощность, затрачиваемая на возЬуждение акустического преобразователя является основной частью мощности, потребляемой устройством в целом. Использование всего одного АОМ позволяет существенно уменьшить габа" риты перемножителя за счет сокраще" ния геометрической длины оптической системы (вдоль оптической оси). Геометрическая длина предлагаемого уст ройства совпадает с длиной части известного устройства (от источника света до второго АОИ}. Однако в известном устройстве после второго АОМ установлена ewe одна оптическая проекционная система, проектирующая иэображение второго АОИ на, фотоприемник.

Достоинством предлаг-аемого устройства по сравнению с известным является и рассмотренное удвоение амплитуды полезного сигнала . Оно увеличивает отношение сигнала к шуму на выходе устройства и тем самым облегчает его практическую реализацию за счет снижения треЬования к отдельным его элементам.

1714583 16 ния умножителя, в него введены плос" кое зеркало, расположенное в задней фокальной плоскости фокусирующей лин" . зы, и затеняющая диафрагма, располо": женная на оптической оси умножителя непосредственно около акустооптического модулятора, причем величина затеняющей диафрагмы равна геометричес" кой длине акустического кода одного числа в акустооптическом модуляторе, величина апертуры модулятора составляет не менее трех геометрических длин акустического кода в нем, а фотоприемник установлен в передней фокальной плоскости второй коллимирую-, щей линзы со сдвигом от оптической оси умножителя на величину

Формула изобретения

Цифровой акустооптический умножитель двоичных чисел, содержащий последовательно расположенные на оптической оси источник света, первую и вторую коллимирующие линзы, а также акустооптический модулятор, установленный под углом Брэгга к этой оси, фокусирующую линзу, установленную ,на той же оптической оси и отстоящую

1 на длину ее фокусного расстояния от центра акустооптического модулятора, блок ввода сигнала в акустооптический модулятор, выход которого подключен к акустическому входу акустооптического модулятора, а вход блока ввода является информационным входом умножйтеля, и последовательно соединенные фотоприемник и полосовои фильтр, выход которого является вы" ходом умножителя О т л и ч а lo шийся тем, что, с целью упроще- .

Ь Р-tg О,! где F - фокусное расстояние второй коллимирующей линзы, 0 - угол Брэгга для акустооптического модулятора.