Оптический rs-нанотриггер

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемо-передающих наноустройств. Оптический RS-нанотриггер состоит из источника постоянного оптического сигнала, оптических нановолоконных объединителей, телескопических нанотрубок и оптических нановолоконных Y-разветвителей. Технический результат - создание наноразмерного исполнения устройства оптического триггера, обеспечение высокого быстродействия устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемо-передающих устройств.

Известным оптическим триггером является оптический триггер, состоящий из оптических волноводов и оптических бистабильных элементов [Патент №2020528, Россия, 1994. Оптический триггер / Соколов С.В.].

Недостатками данного устройства являются сложность и невозможность реализации в наноразмерном исполнении.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптическое вычитающее устройство, содержащее входной оптический разветвитель [Патент №2310897, Россия, 2007. Оптическое вычитающее устройство/ Соколов С.В. и др.].

Недостатками данного устройства являются сложность, а также невозможность реализации в наноразмерном исполнении.

Заявленное устройство направлено на решение задачи реализации логических функций RS-триггера как для когерентных, так и для некогерентных, входных оптических сигналов с быстродействием, потенциально возможным для оптических процессорных схем, а также задачи наноразмерного исполнения устройства.

Поставленная задача возникает при разработке и создании оптических вычислительных наномашин или приемо-передающих наноустройств, обеспечивающих обработку информации в тера- и гигагерцовом диапазонах.

Заявленное устройство строится на основе оптических нановолокон, варианты технического исполнения которых описаны в [Оптика наноструктур / Под редакцией А.В.Федорова: СПб., Недра, 2005 г.; Krenn J.R., Dereux A., Weeber J.C., et al. Squeezing the optical near-field zone by plasmon coupling of metal nanoparticles. Physical Review Letters, 1999, 82, 12, 2590], и телескопических нанотрубок, под которыми понимается пара вложенных одна в другую нанотрубок [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002].

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство введены оптический нановолоконный Y-разветвитель, два выходных оптических нановолоконных Y-разветвителя, два оптических нановолоконных Y-разветвителя обратной связи, два входных оптических нановолоконных объединителя, две телескопические нанотрубки, информационными входами устройства «S» и «R» являются первые входы первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки, при этом телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолоконными объединителями по оси распространения входных оптических сигналов, выход источника постоянного оптического сигнала подключен ко входу оптического нановолоконного Y-разветвителя, выходы которого оптически подключены ко входам первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей, первые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей подключены ко входам оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи, первые выходы оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи являются поглощающими, а вторые выходы подключены ко вторым входам первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей, вторые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей являются соответственно единичным и нулевым выходами устройства.

На чертеже представлена функциональная схема оптического RS-нанотриггера.

Устройство состоит из источника постоянного оптического сигнала 1, оптического нановолоконного Y-разветвителя 21, двух выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей 22, 23, двух оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи 24, 25, двух входных оптических нановолоконных объединителей 3i, i=1…2, двух телескопических нанотрубок 4i, i=1…2, (41 - внутренняя нанотрубка, 42 - внешняя нанотрубка).

Информационными входами устройства «S» и «R» являются первые входы первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей 31 и 32 соответственно, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки 41.

Телескопические нанотрубки 41, 42 расположены между первым и вторым входными оптическими нановолоконными объединителями 31 и 32 по оси распространения входных оптических сигналов. Выход источника постоянного оптического сигнала 1 подключен ко входу оптического нановолоконного Y-разветвителя 21, выходы которого оптически подключены ко входам первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей 22 и 23.

Первые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей 22 и 23 подключены ко входам оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи 24, 25 соответственно. Первые выходы оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи 24, 25 являются поглощающими, а вторые выходы подключены ко вторым входам первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей 31 и 32 соответственно. Вторые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей 22 и 23 являются выходами устройства - соответственно Q1 («1») и Q2 («0»).

В крайнем левом положении внутренняя нанотрубка 41 разрывает оптическую связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 21 и входом первого выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 22, а в крайнем правом положении внутренняя нанотрубка 41 разрывает оптическую связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 21 и входом второго выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 23.

Оптический RS-нанотриггер работает следующим образом.

Пусть на вход "S" подан сигнал интенсивности 1 усл.ед. (при этом интенсивность сигнала на входе "R" равна 0 усл.ед.). Со входа "S" через первый входной оптический нановолоконный объединитель 31 оптический сигнал поступает на внутреннюю телескопическую нанотрубку 41. Под действием давления светового потока (оптическая мощность 1-5 ватт создает давление 5-15 нН), внутренняя нанотрубка 41 будет перемещаться вправо и разорвет оптическую связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 21 и входом второго выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 23. При этом оптический поток от источника постоянного оптического сигнала 1 интенсивности 4 усл.ед., пройдя через оптический нановолоконный Y-разветвитель 21, поступает на вход первого выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 22. С первого выхода первого выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 22 оптический сигнал с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход первого оптического нановолоконного Y-разветвителя обратной связи 24 и далее - на второй вход первого входного оптического нановолоконного объединителя 31 (интенсивность оптического сигнала на выходе первого входного оптического нановолоконного объединителя 31 при этом будет составлять 1+0,5=1,5 усл.ед.).

Оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. с первого выхода первого выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 22 поступает на выход устройства Q1 - оптический RS-нанотриггер перешел в единичное состояние.

После окончания входного оптического сигнала внутренняя телескопическая нанотрубка 41 будет удерживаться в крайнем правом положении оптическим потоком интенсивности 0,5 усл.ед., проходящим от источника постоянного оптического сигнала 1 через оптический нановолоконный Y-разветвитель 21, первый выходной оптический нановолоконный Y-разветвитель 22, первый оптический нановолоконный Y-разветвитель обратной связи 24 и первый входной оптический нановолоконный объединитель 31.

Аналогично происходит процесс перехода триггера в состояние логического нуля.

Пусть на вход "R" подан сигнал интенсивности 1 усл.ед., а интенсивность сигнала на входе "S" равна 0 усл.ед. (интенсивность оптического сигнала на выходе первого входного оптического нановолоконного объединителя 31 при этом равна 0,5 усл.ед.). Со входа "R" через второй входной оптический нановолоконный объединитель 32 оптический сигнал поступает на внутреннюю телескопическую нанотрубку 41. Под действием разности давлений световых потоков внутренняя нанотрубка 41 будет перемещаться влево и разорвет оптическую связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 21 и входом первого оптического выходного нановолоконного Y-разветвителя 22. При этом оптический поток от источника постоянного оптического сигнала 1, пройдя через первый оптический нановолоконный Y-разветвитель 21, поступает на вход второго выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 23. С первого выхода второго выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 23 оптический сигнал с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход второго оптического нановолоконного Y-разветвителя обратной связи 25 и далее - на второй вход второго входного оптического нановолоконного объединителя 32.

Оптический сигнал с первого выхода второго выходного оптического нановолоконного Y-разветвителя 23 интенсивности 1 усл.ед. поступает на выход устройства Q2 - оптический RS-нанотриггер перешел в нулевое состояние.

После окончания входного оптического сигнала «R» внутренняя телескопическая нанотрубка 41 будет удерживаться в крайнем левом положении оптическим потоком, проходящим от источника постоянного оптического сигнала 1 через оптический нановолоконный Y-разветвитель 21, второй выходной оптический нановолоконный Y-разветвитель 23, второй оптический нановолоконный Y-разветвитель обратной связи 25 и входной оптический нановолоконный объединитель 32.

Таким образом, при подаче на вход устройства «R» логической единицы устройство переходит в состояние логического нуля - появляется сигнал на его выходе Q2, при подаче логической единицы на вход устройства «S» устройство переходит в состояние логической единицы - появляется сигнал на его выходе Q1.

Время переходного процесса определяется массой внутренней телескопической нанотрубки 41 (≈l0-15-10-16 г), силой трения при ее движении (≈10-9 н), интенсивностью входного сигнала и составляет ≈10-9-10-10 с).

Простота данного оптического RS-нанотриггера и возможность наноразмерного исполнения делают его весьма перспективным при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемо-передающих наноустройств.

Оптический RS-нанотриггер, содержащий источник постоянного оптического сигнала, отличающийся тем, что в него введены оптический нановолоконный Y-разветвитель, два выходных оптических нановолоконных Y-разветвителя, два оптических нановолоконных Y-разветвителя обратной связи, два входных оптических нановолоконных объединителя, две телескопические нанотрубки, информационными входами устройства «S» и «R» являются первые входы первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки, при этом телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолоконными объединителями по оси распространения входных оптических сигналов, выход источника постоянного оптического сигнала подключен ко входу оптического нановолоконного Y-разветвителя, выходы которого оптически подключены ко входам первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей, первые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей подключены ко входам оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи, первые выходы оптических нановолоконных Y-разветвителей обратной связи являются поглощающими, а вторые выходы подключены ко вторым входам первого и второго входных оптических нановолоконных объединителей, вторые выходы первого и второго выходных оптических нановолоконных Y-разветвителей являются, соответственно, единичным и нулевым выходами устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как элемент оптической развязки. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. .

Изобретение относится к оптической технике. .

Изобретение относится к области нелинейной волоконной и интегральной оптики, а точнее к области полностью оптических переключателей и оптических транзисторов, и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи, в интегральных оптических схемах и т.п.

Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как элемент оптической развязки. .

Изобретение относится к области физических измерений. .
Изобретение относится к области синтеза неорганических материалов, в частности к получению наночастиц фторидов, преимущественно редкоземельных и щелочноземельных металлов, которые могут быть использованы в качестве материалов для фотоники, как каталитически активные фазы или реагенты для неорганических синтезов.

Изобретение относится к оптике, технологиям обработки оптических материалов и нанотехнологиям. .
Изобретение относится к технологии получения фильтрующих элементов для баромембранных процессов, используемых в различных отраслях промышленности: нефтехимической, фармацевтической, пищевой и других.

Изобретение относится к области мембранных технологий и может быть использовано для производства микро- и нанофлюидных фильтров, биосенсорных устройств, приборов медицинской диагностики, а также при изготовлении элементов электронно-оптических преобразователей и рентгеновской оптики.
Изобретение относится к получению наночастиц меди, которые могут быть использованы в качестве биоцидного компонента в медицине, ветеринарии. .
Изобретение относится к получению наночастиц металлов, которые могут быть использованы в качестве биоцидного компонента в медицине, ветеринарии, биотехнологии, наноэлектронике.

Изобретение относится к технологии получения высокочистых силанов, а именно к способам глубокой очистки моносилана, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения.

Изобретение относится к получению наноразмерных порошков металлов. .
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения композиционных материалов на основе карбосилицида титана. .

Изобретение относится к области нанотехнологий и наноматериалов

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемо-передающих наноустройств

Наверх