Оптический логический элемент

 

Использование: изобретение относится к вычислительной технике, в частности к оптическим логическим элементам. Сущность изобретения заключается в том, что оптический логический элемент включает источник монохроматического света, устройство формирования световых пучков на входах, устройство для анализа результата взаимодействия сформированных когерентных пучков, содержащее рабочую поверхность, и выходной световод. Плоскость торца выходного световода совпадает с плоскостью рабочей поверхности и установлена в месте рабочей поверхности, соответствующем интерференционной картине и определяющем функцию логического элемента. 3 з.п.ф-лы, 3 ил., 4 табл.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к оптическим логическим элементам, и может найти применение при создании и конструировании оптических вычислительных машин.

В середине 70-х годов появилась идея о потенциальной возможности создания вычислительного устройства, в котором электрические токи можно заменить световыми лучами лазеров. Быстродействие оптической вычислительной машины почти в 1000 раз будет выше по сравнению с электронным компьютером.

Известны оптические логические элементы, выполняющие различные функции булевой алгебры и использующие разнообразные схемные решения с использованием явления интерференции и различными функциональными возможностями.

Известно оптическое логическое устройство на основе интерферометра Майкельсона, включающее источник монохроматического света (лазер), устройство формирования световых пучков на входах и устройство для взаимодействия сформированных когерентных пучков, содержащее выходной элемент (в виде фотоприемника) [1] Известен оптический логический элемент, содержащий оптически связанные источник монохроматического света, устройство формирования световых пучков и устройство для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков, при этом устройство формирования световых пучков содержит первый и второй световоды, а устройство для анализа результатов содержит рабочую поверхность и выходной световод [1] Известный оптический логический элемент может реализовать функции: логического сложения "ИЛИ", исключенного "ИЛИ", повторение, операцию константа, ноль пять логический операций.

Изобретение решает задачу удовлетворения общественной потребности на различные новые типы, виды оптических логических элементов, т.е. расширение арсенала технических средств определенного назначения или получения таких средств впервые. Технический результат заключается в реализации этого назначения.

Этот технический результат достигается тем, что в известном оптическом логическом элементе, содержащем оптически связанные источник монохроматического света, устройство формирования световых пучков и устройство для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков, при этом устройство формирования световых пучков содержит первый и второй световоды, а устройство для анализа результатов содержит рабочую поверхность и выходной световод, дополнительно выполнено следующее: выходной световод установлен так, что плоскость торца входного световода совпадает с плоскостью рабочей поверхности, соответствующей интерференционной картине и определяющей функцию логического элемента.

Этот же технический результат определяется тем, что плоскость торца выходного световода размещена в месте, которое соответствует интерференционному минимуму.

Это же технический результат достигается тем, что плоскость торца выходного световода размещена в месте, которое соответствует равенству интенсивности пучка на выходе выходного световода и интенсивности пучков на выходах первого и второго световодов.

Этот же технический результат достигается тем, что выходы первого и второго световодов снабжены устройствами, расширяющими лазерный пучок для образования расширенной интерференционной картины.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемого технического результата состоит в следующем: обеспечено появление нового типа, вида, образца оптического логического элемента, неизвестного ранее.

На фиг. 1 изображен вид сбоку на оптический логический элемент; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1 на устройство для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков при установке выходного световода в месте, соответствующем интерференционному минимуму; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 1 на устройство для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков при установке выходного световода в месте, которое соответствует равенству интенсивности пучка на выходе выходного световода и интенсивности пучков на выходах первого и второго световодов.

Оптический логический элемент содержит (см. фиг. 1) оптически связанные источник 1 монохроматического света, устройство 2 формирования световых пучков (обведено пунктиром) и устройство 3 для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков (обведено пунктиром), при этом устройство формирования световых пучков 2 содержит первый 4 и второй 5 световоды, а устройство 3 для анализа результатов содержит рабочую поверхность 6 и выходной световод 7. При этом выходной световод установлен так, что плоскость 8 торца выходного световода 7 совпадает с плоскостью 9 рабочей поверхности 6 и размещена в месте рабочей поверхности, соответствующем интерференционной картине и определяющем функцию логического элемента. Например, на фиг. 2 плоскость 8 торца выходного световода 7 размещена в месте 10, которое соответствует интерференционному минимуму (внутри затемненной части интерференционной картины), обеспечивая функцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ НЕ. На фиг. 3 плоскость 8 торца выходного световода 7 размещена в месте 11, которое соответствует равенству интенсивности пучка на выходе 12 выходного световода 7 и интенсивности пучков на выходе 13 первого и выходе 14 второго световодов.

Выходы 13 первого и второго световодов снабжены (см. фиг. 1) устройствами 15, расширяющими лазерный пучок для образования расширенной интерференционной картины.

Оптический логический элемент работает следующим образом.

Сформированные когерентные пучки X₁ и X₂, выходящие из выходов 12 и 13 устройства 2 формирования световых пучков, образуют на рабочей поверхности 6 устройства 3 для анализа результата взаимодействия сформированных когерентных пучков интерференционную картину, на которой плоскость 8 торца выходного световода 7 с выходным сигналом Y совпадает с плоскостью рабочей поверхности 6 и установлена в месте рабочей поверхности на интерференционной картине, определяющей функцию логического элемента, т.к. место установки выходного световода 7 определяет величину выходного сигнала Y в зависимости от значений входных сигналов Х₁ и X₂ (см. табл. 1 4).

Когда на двух выходах есть единичные сигналы (X₁=X₂=1), то в месте установки выходного световода получается интерференционный минимум и выходной сигнал Y=0.

Когда на одном входе X₁ или X₂ есть единичный сигнал, то в месте установки выходного световода будет одинаковая освещенность, т.е. и выходной сигнал Y будет равен 1.

Когда нет входных сигналов, то и выходной сигнал будет равен нулю.Когда на двух входах есть единичные сигналы (X₁=X₂=1), то в месте установки выходного световода получается интерференционное равенство интенсивности и выходной сигнал Y=1.

Когда на одном входе X₁ или X₂ есть единичный сигнал, то в месте установки выходного световода будет интенсивность, равная интенсивности на любом входе, т.е. выходной сигнал будет Y=1.

Если нет входных сигналов, то не будет и выходного сигнала.

Формула изобретения

1. Оптический логический элемент, содержащий оптически связанные источник монохроматического света, устройство формирования световых пучков и устройство для анализа результатов взаимодействия сформированных когерентных пучков, при этом устройство формирования световых пучков содержит первый и второй световоды, а устройство для анализа результатов содержит рабочую поверхность и выходной световод, отличающийся тем, что выходной световод установлен так, что плоскость торца выходного световода совпадает с плоскостью рабочей поверхности и размещена в месте рабочей поверхности, соответствующем интерференционной картине, и определяющем функцию логического элемента.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что плоскость торца выходного световода размещена в месте, которое соответствует интерференционному минимуму.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что плоскость торца выходного световода размещена в месте, которое соответствует равенству интенсивности пучка на выходе выходного световода и интенсивности пучков на выходах первого и второго световодов.

4. Элемент по пп. 1 3, отличающийся тем, что выходы первого и второго световодов снабжены устройствами, расширяющими лазерный пучок для образования расширенной интерференционной картины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4