Оптический процессор

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Его использование в системах обработки оптической информации позволяет повысить пороговую чувствительность и расширить область применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала. Процессор содержит входной прозрачный электрод 4, фоточувствительный элемент (состоит из полупроводниковых слоев 6, 7), слой 8 электрооптического сигнала и выходной прозрачный электрод 9. Благодаря выполнению фоточувствительного элемента в виде набора полупроводниковых слоев, спектральные чувствительности которых смещены друг относительно друга, в процессоре обеспечивается реализация различных логических функций. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 Е 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М

Ъ

Ъ I

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4806599/24 (22) 09,02,90 (46) 15.02.93. Бюл. N- 6 (71) Курский политехнический институт (72) Е.А, Спирин, И,С. Захаров и Г,M. Мокроусов (56) Applied Optics 1970 ч. 9 и 10 рр. 22712275.

Applied Орбсз 1981 ч. 20 % 8 рр, 1424—

1432. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР (57) Изобретение относится к вычислительной технике, Его использование в системах . обработки оптической информации позво„„Я „„1795440 А1 ляет повысить пороговую чувствительность и расширить область применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала, Процессор содержит входной прозрачный электрод 4, фоточувствительный элемент (состоит из полупроводниковых слоев 6, 7), слой 8 электрооптического сигнала и выходной прозрачный электрод 9. Благодаря выполнению фоточувствительного элемента в виде набора полупроводниковых слоев, спектральные чувствительности которых смещены друг относительно друга, в процессоре обеспечивается реализация различных логических функций. 1 ил.

1795440

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронике и телевидении для обработки и преобразованияоптической информации, Недостатками известных устройств являются отсутствие возможности выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала и низкая пороговая чувствительность.

Цель изобретения состоит в повышении пороговой чувствительности и расширении области применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала, На чертеже представлена схема оптического процессора; записывающий свет сложного спектрального состава — 1, транспарант — 2, промодулированный в пространстве и по длинам волн записывающий свет спектрального состава g ЛЬ вЂ” 3, входной прозрачный электрод — 4, слой диэлектрика — 5, фоточувствительный элемент, состоящий из первого — 6, и второго — 7 полупроводниковых слоев, имеющих узкую спектральную фоточувствительность в диапазоне длин волн ЛА< и ЛА соответственно. слой электрооптического кристалла — 8, выходной прозрачный электрод — 9, считывающий свет спектрального состава

Л4 — 10, анализатор — 11, промодулированный по интенсивности считывающий свет Л4„— 12, источник внешнего напряжения — 13, Оптический процессор работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии записывающего света 1 — напряжение Uo 13, приложенное к структуре, делится на слоях полупроводников 6, 7 фоточувствительного элемента и электрооптического кристалла—

8 прямо пропорционально их полным сопротивлениям: 0с=-Оь+От+ Оэк. При этом один из слоев полупроводников (например

7), является высокоомным для согласования импедансов электрооптического кристалла и фоточувствительного элемента.

Запись транспаранта 2 осуществляется со стороны слоя фоточувствительного элемента светом 1. Транспарант представляет собой матрицу из материалов периодически расположенных совокупностей из двух цветных фильтров (количество фильтров в совокупности определяется числом полупроводниковых слоев в фоточувствительном элементе). Каждый фильтр прозрачен для определенной длины волны записываю5

55 щего сз та, к которой чувствителен один из полупроводниковых слоев. Пространственно промодулированный в соответствии с прозрачностью транспаранта свет 3 спектрального состава ЛЛ> и ЛЛ через входной прозрачный электрод 4 и слой диэлектрика 5 достигает поверхности фоточувствительного элемента (ФЭ). который выполнен в виде структуры из последовательно расположенных двух полупроводниковых слоев с узкой областью спектральной чувствительности; один — к ЛА>, другой — к

Ailz . Активный свет вызывает в "своем" полупроводниковом слое генерацию информационных носителей заряда. Концентрация генерироваííblх носителей заряда в каждом полупроводниковом слое будет определяться интенсивностью пространственно модулированного записывающего света и коэффициентами поглощения полупроводниковых слоев характерными для заданных длин волн ЛЛ и ЛЛ .

Под действием приложенного напряжения информационные носители заряда дви>кутся к границам раздела ФЭ-диэлектрик и

ФЭ-электрооптический кристалл, образуя зарядовый рельеф регистрируемого изобра>кения транспаранта. Возникающие информационные носители заряда увеличивают проводимость на данном участке, что приводит к перераспределению(модуляции) падений напряжений на полупроводниковых слоях 6, 7 и слое электрооптического кристалла 8, Для того, чтобы обеспечить выполнение логической функции, необходимо, чтобы падение напряжения на жидком кристалле за счет перераспределения напряжения с фоточувствительной структуры превышало пороговое. При этом требуется записывающий свет определенной мощности заданного спектрального состава A). и Л1 для уменьшения сопротивления фоточувствительной структуры за счет снижения сопротивления каждого полупроводникового слоя, входящего в ее состав. Величина этой мощности записывающего света, необходимая для выполнения логической функции, определяет чувствительность оптического процессора.

Для снижения этой величины мощности необходимо на один из полупроводниковых слоев (например, первый) постоянно воздействовать светом в диапазоне Ail1 из области собственного поглощения для сни>кения сопротивления и уменьшения падения напряжения на нем, Тогда воздействие света B диапазоне ЛА уже малой интенсивности на второй слой полупроводника

1795440

10

55 приведет к такому снижению падения напряжения на фоточувствительной структуре, которое достаточно для превышения порогового напряжения жидкого кристалла.

Это позволит увеличить чувствительность оптического процессора.

Считывание скрытого изображения осуществляется постоянно действующим поляризованным светом 10, спектральный состав которого может быть как монохроматическим, так и не монохроматическим. Считывающий свет проходит через анализатор

11 (в качестве анализатора в этом случае может быть использована призма Глана), выходной прозрачный электрод 9, электрооптический кристалл 8 и отражаясь от границы раздела жидкий кристалл — ФЭ, выходит иэ структуры.

На выходе каждого участка структуры считывающий свет промодулирован по фазе в соответствии с распределением падений напряжения по участкам площади фоточувствительных полупроводниковых слоев, вызванных распределением концентраций информационных носителей заряда. Промодулированный по фазе считывающий свет с помощью анализатора 11 преобразуется в модулированный по интенсивности

1 свет 12 спектрального состава Л4, . Регистрируемое и логически преобразованное изобра>кение транспаранта 2 передается в дальнейшие каналы его обработки. Поскольку записывающий свет, промодулированный по интенсивности и спектру, дискретно различается совокупностью полупроводниковых слоев, обладающих узкой спектральной фоточувствител ьностью, то по мере совпадения двух узких диапазонов длин волн записывающего света с краем собственного поглощения полупроводников на одном участке в плоскости иэобра>кения резко изменяется амплитуда перераспределяемых падений напряжений.

Формула изобретения

Оптический процессор, содержащий расположенные последовательно по направлению распространения управляющего оптического сигнала входной прозрачный электрод, фоточувствительный элемент, слой электрооптического кристалла и выходной прозрачный электрод, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности и расширения области применения путем выполнения ло15

40 что увеличивает и чувствительность устройства.

Такая совокупность дискретизации спектра записывающего света и приложенного напряжения 4 позволяет реализовать основные логические функции. Варьируя разным сочетанием спектральной фоточувствительности полупроводниковых слоев и их количеством в ФЭ, можно реализовать более сложные логические функции и арифметические вычисления.

Преимущество заявляемого устройства по сравнению с прототипом (2) заключается в следующем. Выполнение фоточувствительного элемента в виде структуры, состоящей из двух (и более) последовательно расположенных полупроводниковых слоев, каждый из которых обладает узкой спектральной фоточувствительностью, и представляющей единое целое позволяет осуществить основные логические функции и арифметические операции с двумя (и более) переменными по спектру управляющего сигнала в дальнейшем сочетании со сложными преобразованиями, Разложение спектра управляющего (записывающего) светэ приводит к генерации информационных носителей заряда в соответствующих полупроводниковых слоях, фотоактивных в строго определенном диапазоне длин волн, При определенном сочетании активных для каждого фоточувствительного полупроводникового слоя длин волн и управляющих напряжений реализуется определенная логическая функция. Использование когерентного считывающего света дает воэможность реализовать сложные преобразования типа Фурье, Воздействие постоянной засветки, к которой чувствителен один из полупроводниковых слоев, входящих в состав фоточувствительного элемента, позволяет повысить пороговую чувствительность устройства, гических операций по спектру управляющего оптического сигнала, фоточувствительный элемент выполнен в виде набора из п расположенных последовательно по направлению распространения управляющего оптического сигнала полупроводниковых слоев (и «2), спект рал ьн ые чувствител ьности которых смещены одна относительно другой в пределах спектрального диапазона управляющего оптического сигнала.