Оптический интегратор

 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет интегрирования двумерных некогерентных световых потоков. Цель достигается за счет введения в устройство второй группы из L интегрирующих контуров, расположенной взаимно перпендикулярно к первой группе из L интегрирующих контуров, содержащих оптические волокна со специальной разводкой , обеспечивающей неопределенное интегрирование интенсивности одномерного светового потока. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РесПуБлик (я)5 G 06 Е 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4,Ж

,C) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4645863/24 (22) 02.02.89 (46) 07.10,92, Бюл, ¹ 37 (72) С.B. Соколов (56) 1.Акаев А,А., Майоров С.А, Оптические методьгобработки информации, М,; Высшая школа, 1988, с, 46, рис, 3.8.

2,Авторское свидетельство СССР

¹- 1705814, кл. G 06 Е 3/00, 1988, (54) ОПТИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР (57) Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислиИзобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах, Известны оптические интеграторы, построенные на основе свойств линзы или на основе объединения оптических волокон (1).

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является двумерный оптический интегратор, содержащий матрицу L < L огтических транспарантов, входы которых являются входами интегратора, а выходы оптических транспарантов, образующих i-й (i = 1,L) столбец матрицы, подключены к соответствующим входам i-го интегрирующего контура первой группы L интегрирующих контуров (2). Недостатки данного интегратора заключаются в возможности интегрирования только когерентных монохроматических световых потоков, а также в существующей погрешности за счет вырожденности (сингу„„Я „„1767507 А1 тельных машинах. Цель изобретения .—.повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет интегрирования двумерных некогерентных световых потоков, Цель достигается за счет введения в устройство второй группы иэ L интегрирующих контуров, расположенной взаимно перпендикулярно к первой группе из L интегрирующих контуров, содержащих оптические волокна со специальной разводкой, обеспечивающей неопределенное интегрирование интенсивности одномерного светового потока, 2 ил. ля рн ости) и рост ран ствен но-частотного фильтра в начале координат.

Цель изобретения — повышение точности интегратора и расширение его функциональных возможностей эа счет интегрирования двумерных некогерентных световых потоков.

Цель достигается тем, что в интегратор введена вторая группа L интегрирующих контуров, выходы которых являются выходами интегратора, при этом выходы i-го интегрирующего контура первой группы подключены к i-м входам интегрирующих контуров второй группы, а каждый иэ интегрирующих контуров первой и второй групп содержит j(j = 2, ) оптических волокон, входы и выходы которых являются соответствейно входами и выходами интегрирующего контура, в котором j-e оптическое волокно имеет 1 - j ответвлений, каждое k-e (k = 1,1 -j) ответвление обьединено с (j + k)-м оптическим волокном.

1767507

На фиг. 1 представлена функциональная схема интегратора. Для удобства последующего описания введем условную систему координат ОУХ2.

Интегратор содержит матрицу L x L плоских оптических транспарантов 1 ... 1u с постоянной функцией пропускания, входы которых являются соответствующими входами интегратора, а выходы транспарантов

1 ... 1ц (i-го столбца матрйцы) подключены

x.L входам (L 1 — 1 ... 1-му) i го интегрирующего контура (Й К) 2ь ось направления интегрирования r которого совпадает с направлением оси OY, i = 1Я. 3-й выход ИК

2I подключен к(! -1+ 1)-му входу (б-3+1j-го

ИК3 3+1, ось которс Oсовпадаетснаправлением оси ОХ, i, 3 = 1,L. L " выходов ИК

3> ... 3L являются выходами устройства. ИК

2> ... 2L и 31 „, 3L выполнены идентично, На фиг. 2 представлена схема исполнения ИК (y — ось направления интегрирования).

ИК содержит L оптических волокон 4 ...

4, которые могут быть выполнены в виде неуправляемых направленных ответвителей (1, с. 130). Волокна ИК объединены следующим образом: j-e волокно ИК имеет L - J ответвлений от основного канала, k-у волоконное ответвление, k = 1,LJ, объединено с (J + k)-м волокном 4j+k, j = 1,L.

Величина определяется исходя из величины интервала дискретизации интегрируемой входной функции, определяемого из условия требуемой точности ее представления, При этом L может быть определена как где sup(...), inf(...) — верхняя и нижняя границы определения области существования аргументов;

А.. — интервал разбиения (дискретизации).

Не нарушая общности последующих рассуждений. можно положить максимальную величину интервала определения аргументов Х и Y равной 1 (в усл. единицах), тогда где Л вЂ” соответствующий шаг дискретизации аргумента входной функции.

Разветвление входного светового потока транспаранта 1ij íà i потоков в волокнах

ИК 2J и далее íà j потоков в волокнах ИК 3i, j = 1,L, приводит к необходимости усиления его интенсивности на входе интегратора в ij раз. С учетом того, что при реализации дискретного аналога операции неопределенного интегрирования двумерной функции необходимо умножение на Л, где Л— г

5 шаг интегрирования, постоянный коэффициент пропускания (ослабления) l j-го транспаранта 1ij выбирается равным - в связи 2

10 с тем, что на функцию пропускания транспаранта умножается амплитуда потока, а не интенсивность.

Интегратор работает следующим обра15 зом.

На вход интегратора поступает световой поток, имеющий направление распространения вдоль оси OZ и распределение интенсивности по известному законур(Х, Y) в плоскости ОУХ, Пройдя через матрицу транспарантов 1 ... 1, коэффициенты пропускания которых постоянны и обеспечивают корректность выполнения дискретного аналога операции неопределенного интегрирования на выходе интегратора, световой поток поступает на входы ИК 2 ...

2L. В j-м ИК 2I осуществляется аналог операции неопределенного интегрирования функции интенсивности входного потока р(Х, Y) по координате Y íà (L — / + 1)-м интервале разбиения области существования аргументах: — р(х —,+i.v) л

Световые потоки с данными интенсивностями поступают на входы ИК 3 ... 3i, где осуществляется аналог операции неопреде= ленного интегрирования функции ),о(Х, v

Y)dY уже по аргументу Х. На выходе ИК31 ...

3, т. е, на выходе интегратора, формируется световой поток с распределением функции

45 интенсивности в плоскости OYX

v р (X, Y) Л Л являющимся дискретным аналогом функции j (р(Х, Y)dxdY.

xv

Формула изобретения

Оптический интегратор, содержащий матрицу L > L оптических транспарантов, входы которых являются входами интегра55 тора, а выходы оптических транспарантов, образующих 1-й (i = 1 - L) столбец матрицы, подключены к соответствующим входам i-го интегрирующего контура первой группы L интегрирующих контуров, о т л и ч а ю щ и1767507 ф р /

Ск

L-4 Р э ф ф р

« ° « »» т, «

° ° °

1 и с я тем, что, с целью повышения точности и расширени. функциональных возможностей за счет интегрирования двумерных некогерентных свстовых потоков, в него введена вторая группа L интегрирующих 5 контуров, выходы которых являются выходами интегратора, выходы i-гс интегрирующего контура первой группы подключены к

1-м входам интегрирующих контуров втопой группы, а каждый из интегрирующих контуров первой и второй групп содержит j (j = 2- L) оптических волокон, входы и выходы которых являются соответственно входами и выходами интегрирующего контура, в котором j-e оптическое волокно имеет L - J ответвлений, каждое k-е (k = 1, ..., (- J) ответвление объединено с 0 + k)-м оптическим

ВОЛОКНОМ,