Оптический триггер

 

Изобретение относится к оптической цифровой технике и может быть использовано при синтезе оптических ЦВМ. Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера. 1 ил.

Изобретение относится к оптической цифровой технике и может быть использовано при синтезе оптических вычислительных машин.

Известны различные оптические триггеры, построенные на основе использования оптических волноводов, управляемых электрическими сигналами [1]. Недостатками таких триггеров являются сложность исполнения и наличие электрических схем управления переключением волноводов с соответствующим быстродействием, определяемым временем переходных процессов в электрических схемах, что значительно снижает быстродействие триггера, не позволяя достичь потенциального быстродействия оптических переключающих устройств ( ≈ 10^-12 с).

Наиболее близкой по техническому исполнению к предложенному триггеру является группа оптических волноводов, связанных между собой оптически [2].

Недостатком данной схемы является отсутствие возможности выполнения функций логических элементов с памятью (конечных автоматов), в частности функций RS-триггера.

Изобретение направлено на решение задачи обеспечения выполнения функций RS-триггера только с помощью оптических сигналов, что позволяет добиться потенциального для оптических переключателей быстродействия триггера при его существенном упрощении.

Подобная задача возникает при проектировании и разработке чисто оптических ЦВМ, обладающих быстродействием, потенциально возможным для оптических устройств.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера.

На чертеже представлена функциональная схема RS-триггера.

RS-триггер содержит три оптических ответвления 1-3, попарно оптически связанных между собой: 1 и 2, 2 и 3. Первое 1 и третье 3 ответвления содержат кольцевые ответвления 1₁, 3₁, в тракте которых могут быть расположены транспаранты (на чертеже показаны пунктиром), уменьшающие коэффициент передачи сигнала в данных ответвлениях. Вход ответвления 2 является входом питания триггера, входы ответвлений 1, 3 - соответственно S и R-входами, а выходы ответвлений 1, 3 - единичным и нулевым выходами триггера.

Оптический триггер работает следующим образом.

В течение всего времени работы триггера на вход ответвления 2, оптически связанного с ответвлениями 1 и 3, подается постоянный оптический сигнал интенсивности I, величина которой обеспечивает возможность переключения излучения из ответвления 2 в оптически с ним связанное ответвление при подаче на вход последнего соответствующего управляющего сигнала.

При отсутствии управляющих сигналов на входах ответвлений 1, 3 переключение светового потока из ответвления 2 не происходит и на выходах ответвлений 1, 3 информационные сигналы отсутствуют.

При подаче управляющего сигнала заданной интенсивности U (0,01˙1 <U<<1) на вход одного из ответвлений, например 1, происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1. Переключенный световой поток, распространяясь по ответвлению 1, поступает в кольцевое ответвление 1, и далее на выход ответвления 1, где формируется оптический сигнал интенсивности ~ , соответствующий "1" на единичном выходе триггера. По окончании оптического импульса U на входе ответвления 1 участок переключения излучения смещается к кольцевому ответвлению 1₁, так как в этом случае управляющий оптический сигнал существует только на выходе кольцевого ответвления 1₁. Интенсивность этого сигнала можно оценить следующим образом.

Так как на вход кольцевого ответвления 1₁, в начальный момент времени поступает световой поток интенсивности (I+U) ≈ , который, проходя по кольцу, ослабляется в N раз (за счет выбора коэффициента затухания или постановки транспаранта), то на выходе кольцевого ответвления 1₁ последовательно формируются сигналы интенсивности I˙(2N)^-1 (который далее суммируется с сигналом I), (I ˙ (2N)^-1 + +1)(2N)^-1, ((I ˙ (2N)^-1 + I)(2N)^-1 + I)(2N)^-1 и т.д.

Таким образом, интенсивность сигнала на выходе кольцевого ответвления 1₁ по окончании переходного процесса определя- ется как I-I= I _ I=I , откуда из условия обеспечения равенства его значению U может быть определена величина N= +1.

Управляющий сигнал с выхода ответвления 1₁ обеспечивает переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1 (точнее, удержание переключенного потока в ответвлении 1), обеспечивая тем самым постоянное значение оптического сигнала, соответствующего "1", на единичном выходе триггера (выходе ответвления 1) и сигнала U на выходе кольцевого ответвления 1₁.

При поступлении управляющего сигнала на R-вход триггера (вход ответвления 3) происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 3 на его начальном участке. Тем самым прекращается поступление на соответствующем участке оптического сигнала в ответвление 1 - сигнал на единичном выходе триггера исчезает.

Формирование сигнала на выходе ответвления 3 - нулевом выходе триггера после переключения светового потока из ответвления 2 происходит аналогично вышеизложенному для ответвления 1.

Следует отметить, что использование предложенной схемы триггера наиболее целесообразно при синтезе чисто оптических ЦВМ.

Формула изобретения

ОПТИЧЕСКИЙ ТРИГГЕР, содержащий оптически связанные волноводы, отличающийся тем, что он содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера.

РИСУНКИ

Рисунок 1