Оптический наносумматор по модулю два

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический наносумматор по модулю два содержит два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель и оптический нановолоконный объединитель. Причем информационными входами устройства являются входы первого и второго входных оптических нановолокон, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки. Телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолокнами. Выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу оптического нановолоконного Y-разветвителя. При этом в крайнем левом положении внутренней нанотрубки отсутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а в крайнем правом положении внутренней нанотрубки присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, причем в центральном (исходном) положении внутренней нанотрубки отсутствуют оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя и входами оптического нановолоконного объединителя, выход которого является выходом устройства. Технический результат заключается в повышении быстродействия и реализации наносумматора в наноразмерном исполнении. 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.

Известны различные сумматоры по модулю два (операция «исключающее ИЛИ», «неравнозначность»), построенные на основе использования электронных функциональных элементов [У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1982. - 512 с., стр. 105]. Недостатками этих сумматоров по модулю два являются невозможность выполнения операций с оптическими сигналами и невозможность наноразмерного исполнения.

Известны сумматоры по модулю два, построенные на основе волноводных элементов [Акаев Α.Α., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. - М.: Высш. Шк., 1988. - 237 с: ил., стр. 202.]. Недостатками данных оптических сумматоров по модулю 2 являются сложность и невозможность наноразмерного исполнения.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический нанокомпаратор, содержащий два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель [Патент №2311671, Россия, 2007. Оптический нанокомпаратор / Соколов C.B., Каменский В.В.].

Заявленное изобретение направлено на решение задачи суммирования по модулю 2 оптических сигналов с быстродействием, потенциально достижимым для чисто оптических устройств обработки информации, задачи упрощения устройства и задачи реализации устройства в наноразмерном исполнении.

Поставленные задачи возникают 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 Α., 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, содержащее два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель, введен оптический нановолоконный объединитель, причем информационными входами устройства являются входы первого и второго входных оптических нановолокон, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки, телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолокнами по оси распространения их выходных оптических сигналов, выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу оптического нановолоконного Y-разветвителя, первый выход которого оптически подключен к первому входу оптического нановолоконного объединителя, а второй выход оптически подключен к второму входу оптического нановолоконного объединителя, при этом в крайнем левом положении внутренней нанотрубки отсутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а присутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и вторым входом оптического нановолоконного объединителя, а в крайнем правом положении внутренней нанотрубки присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а отсутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и вторым входом оптического нановолоконного объединителя, причем в центральном (исходном) положении внутренней нанотрубки отсутствуют оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя и входами оптического нановолоконного объединителя, выход которого является выходом устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптического наносумматора по модулю два.

Устройство состоит из двух входных оптических нановолокон 1i, i=1,2, двух телескопических нанотрубок 2i, i=1,2, (21 - внутренняя нанотрубка, 22 - внешняя нанотрубка), оптического нановолоконного объединителя 3, оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и источника постоянного оптического сигнала 5 с интенсивностью 2 усл.ед.

Информационными входами устройства «X1» и «Х2» являются входы первого и второго входных оптических нановолокон 11 и 12 соответственно, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки 21.

Телескопические нанотрубки 21, 22 расположены между первым и вторым входными оптическими нановолокнами 11 и 12 по оси распространения их выходных оптических сигналов. Выход источника постоянного оптического сигнала 5 подключен к входу оптического нановолоконного Y-разветвителя 4. Первый выход оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 оптически подключен к первому входу оптического нановолоконного объединителя 3. Второй выход оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 оптически подключен к второму входу оптического нановолоконного объединителя 3.

В крайнем левом положении внутренней нанотрубки 21 оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и первым входом оптического нановолоконного объединителя 3 отсутствует, а присутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и вторым входом оптического нановолоконного объединителя 3.

В крайнем правом положении внутренней нанотрубки 21 присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и первым входом оптического нановолоконного объединителя 3, а оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и вторым входом оптического нановолоконного объединителя 3 отсутствует.

В центральном (исходном) положении внутренней нанотрубки 21 оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и входами оптического нановолоконного объединителя 3 отсутствуют.

Выходом устройства является выход оптического нановолоконного объединителя 3.

Оптический наносумматор по модулю два работает следующим образом.

Оптический сигнал с выхода источника оптического сигнала 5 с интенсивностью 2 усл.ед поступает на вход оптического нановолоконного Y-разветвителя 4. На каждом из выходов оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 формируется оптический сигнал с интенсивностью 1 усл.ед. Оптический поток с выхода первого входного оптического нановолокна 11 будет воздействовать на внутреннюю нанотрубку 21 с левой стороны, а с выхода второго входного оптического нановолокна 12 - с правой. В результате, на внутреннюю нанотрубку 21 будет действовать разность сил, обусловленных световыми давлениями: давлением, пропорциональным интенсивности светового потока на выходе первого входного оптического нановолокна 11, и давлением, пропорциональным интенсивности светового потока на выходе второго входного оптического нановолокна 12.

Пусть на оба входа Χ1 и Х2 поданы сигналы с интенсивностями 0 усл.ед. или же на оба входа X1 и Х2 поданы сигналы с интенсивностями 1 усл.ед.

Так как сигналы на выходах первого и второго входных оптических нановолокон 11 и 12 равны, то и разность сил за счет световых давлений, действующих на внутреннюю нанотрубку, будет равна 0, и внутренняя нанотрубка 21 будет находиться в центральном положении под действием сил Ван-дер-Ваальса.

В центральном положении внутренней нанотрубки 21 оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и входами оптического нановолоконного объединителя 3 отсутствуют. Оптические сигналы на входах оптического нановолоконного объединителя 3 будут равны 0, и, соответственно, оптический сигнал на выходе оптического нановолоконного объединителя 3 будет также равен 0.

Пусть на вход X1 подан сигнал с интенсивностью 0 усл.ед., а на вход Х2 - сигнал с интенсивностью 1 усл.ед.

Так как интенсивность сигнала на выходе второго входного оптического нановолокна 12 больше, чем на выходе первого 11, то внутренняя нанотрубка 21 переместится в крайнее левое положение.

В крайнем левом положении внутренней нанотрубки 21 отсутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и первым входом оптического нановолоконного объединителя 3, а присутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и вторым входом оптического нановолоконного объединителя 3. Т.к. в этом случае интенсивность оптического сигнала на втором входе оптического нановолоконного объединителя 3 будет составлять 1 усл.ед., то, соответственно, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического нановолоконного объединителя 3 будет также составлять 1 усл.ед.

Пусть на вход Χ1 подан сигнал с интенсивностью 1 усл.ед., а на вход Х2 - сигнал с интенсивностью 0 усл.ед.

Так как интенсивность сигнала на выходе первого входного оптического нановолокна 11 больше, чем на выходе второго 12, то внутренняя нанотрубка 21 переместится в крайнее правое положение.

В крайнем правом положении внутренней нанотрубки 21 присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и первым входом оптического нановолоконного объединителя 3, а отсутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя 4 и вторым входом оптического нановолоконного объединителя 3. Т.к. в этом случае интенсивность оптического сигнала на первом входе оптического нановолоконного объединителя 3 будет составлять 1 усл.ед., то, соответственно, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического нановолоконного объединителя 3 будет также составлять 1 усл.ед.

Таким образом, при наличии одновременно на обоих входах «Χ1» и «Х2» двух одинаковых оптических сигналов с интенсивностями 0 усл.ед. или 1 усл.ед. интенсивность оптического сигнала на выходе устройства будет равна 0 усл.ед. Если на одном из входов устройства имеется оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед., а на другом - 0 усл.ед., то интенсивность оптического сигнала на выходе устройства будет равна 1 усл.ед., что и обеспечивает реализацию функции суммирования по модулю два (операции «исключающее ИЛИ», «неравнозначность»).

Простота данного оптического наносумматора по модулю два, высокое быстродействие и возможность наноразмерного исполнения делают его весьма перспективным при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемо-передающих наноустройств.

Оптический наносумматор по модулю два, содержащий два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель, отличающийся тем, что в него введен оптический нановолоконный объединитель, причем информационными входами устройства являются входы первого и второго входных оптических нановолокон, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки, телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолокнами по оси распространения их выходных оптических сигналов, выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу оптического нановолоконного Y-разветвителя, первый выход которого оптически подключен к первому входу оптического нановолоконного объединителя, а второй выход оптически подключен к второму входу оптического нановолоконного объединителя, при этом в крайнем левом положении внутренней нанотрубки отсутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а присутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и вторым входом оптического нановолоконного объединителя, а в крайнем правом положении внутренней нанотрубки присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а отсутствует оптическая связь между вторым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и вторым входом оптического нановолоконного объединителя, причем в центральном (исходном) положении внутренней нанотрубки отсутствуют оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя и входами оптического нановолоконного объединителя, выход которого является выходом устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический нанорегистр состоит из источника постоянного оптического сигнала, двух N-выходных нановолоконных оптических разветвителей, N телескопических нанотрубок, N нановолоконных оптических Y-разветвителей, N нановолоконных оптических объединителей.

Изобретение относится к системе контроля энергонасыщенных объектов. Техническим результатом является повышение достоверности устройства сбора информации за счет коррекции динамической погрешности преобразования и исключения неоднозначности преобразования.

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

Яркомер // 2549605
Изобретение относится к светоизмерительной технике и касается яркомера. Яркомер содержит непрозрачный светофильтр, прикрепленный к пьезоэлементу, который подключен к выходу делителя частоты, объектив, пирамидальный зеркальный октаэдр с четырьмя наружными зеркальными поверхностями и четыре дисковых фотоприемника, каждый из которых имеет по два фотоприемных сектора.

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в видеокамерах и фотоаппаратах, предназначенных для регистрации цифровых изображений.

Изобретение относится к функциональным кодоимпульсным устройствам, преобразующим один двухпозиционный код двоичной системы счисления в другой вид той же системы счисления.

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

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи и обработки информации. .

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

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

Использование: для создания тензорезисторных датчиков деформации и давления. Сущность изобретения заключается в том, что биполярный датчик содержит тонкую пленку толщиной 0,05-0,5 мкм из композиционного наноматериала в составе бычьего сывороточного альбумина или микрокристаллической целлюлозы и многостенных углеродных нанотрубок.

Использование: для применения в 3D-принтере. Сущность изобретения заключается в том, что материал содержит множество металлических микрочастиц, имеющих среднюю поперечную длину, от примерно 1 мкм до 250 мкм, при этом металлические микрочастицы содержат: множество металлических наночастиц, имеющих среднюю поперечную длину, меньшую или равную примерно 50 нм, и стабилизирующий материал на внешних поверхностях указанных наночастиц, при этом стабилизирующий материал содержит органический амин, карбоновую кислоту, тиол и его производные, ксантогеновую кислоту, полиэтиленгликоли, поливинилпиридин, поливинилпирролидон или их комбинацию.

Изобретение относится к новому кумуленовому веществу, содержащему цепочку кумулированных двойных углерод-углеродных связей и аминогруппы в качестве «концевых групп», а также возможно гидроксильные группы, полученному новым способом, указанным ниже.

Изобретение относится к преобразователям невидимых электромагнитных излучений (инфракрасного, рентгеновского, ультрафиолетового, гамма-излучения) в видимое и может быть использовано в устройствах визуализации, работающих на аналоговых и цифровых принципах.

Группа изобретений относится к области технологий материалов, материаловедческих и аналитических исследований. Планарный оптический ГКР-сенсор для детектирования белковых соединений включает последовательно расположенные на подложке на основе диэлектрического химически инертного материала наноструктурированное покрытие на основе наночастиц благородных металлов и прозрачный микропористый слой полиэлектролита, характеризующийся способностью/возможностью образовывать полиэлектролитный комплекс с белковыми соединениями, при этом наночастицы благородных металлов имеют размеры 20-90 нм, наноструктурированное покрытие из них выполнено толщиной 1-10 мкм, а слой полиэлектролита выполнен толщиной 50-100 мкм.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ получения препарата для МРТ-диагностики опухолевых заболеваний, включающий приготовление раствора ацетилацетоната железа (III) в бензиловом спирте с концентрацией 75-200 г/л с последующим нагревом в токе инертного газа до температуры кипения бензилового спирта в течение 4-8 часов и кипячением раствора от 30 мин до 4 часов с получением суспензии, после чего суспензию охлаждают, промывают полярным органическим растворителем с получением наночастиц оксида железа Fe3O4, которые затем покрывают человеческим сывороточным альбумином и/или бычьим сывороточным альбумином, и полученное покрытие стабилизируют межмолекулярной сшивкой глутаровым альдегидом.
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ производства мороженого с экстрактом аралии маньчжурской включает введение в процессе производства в получаемый продукт наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в альгинате натрия, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в конжаковой камеди, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в каррагинане, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в натрий карбоксиметилцеллюлозе, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в ксантановой камеди, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в геллановой камеди, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в агар-агаре, или наноструктурированной добавки, включающей экстракт аралии маньчжурской в высоко- или низкоэтерифицированном яблочном или цитрусовом пектине из расчета 1 г наноструктурированной добавки на 1000 г готового мороженого.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и может быть использовано для предупреждения образования острых жидкостных скоплений при хирургическом лечении больших послеоперационных грыж передней брюшной стенки с использованием сетчатых имплантов.
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ производства шоколадного мороженого с сухим экстрактом шпината предусматривает внесение в процессе производства в получаемый продукт шоколада 72%-ного какао и наноструктурированной добавки, включающей сухой экстракт шпината в альгинате натрия, или наноструктурированного сухого экстракта шпината в натрий карбоксиметилцеллюлозе из расчета 1,5 г наноструктурированной добавки на 1000 г готового мороженого.

Использование: для создания планарных структур. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования планарных серебряных структур на поверхности кремниевых пластин включает осаждение металлических частиц, которое происходит за счет локальной диссоциации соли серебра, индуцированной при приложении отрицательной разницы потенциалов между проводящей иглой атомно-силового микроскопа и поверхностью образца, на которой происходит формирование рельефа, для этого поверхность кремниевой пластины предварительно очищают и насыщают солями серебра, после чего размещают на электропроводящей подложке, игла АСМ двигается с частотой от 0,16 до 1,12 Гц при разности потенциалов от -7 до -12 В, при комнатной температуре и нормальной влажности, что позволяет формировать рельеф с топологией заданной траекторией движении иглы с шириной от 40 до 200 нм, высотой от 2 до 40 нм.

Изобретение относится к медицине. Описан биомиметический коллаген-гидроксиапатитный композитный материал, включающий частично волоконный коллагеновый каркас, включающий зрелые природные коллагеновые волокна, которые характеризуются тройной спиральностью по данным спектроскопии кругового дихроизма, причем эти зрелые природные волокна коллагена по крайней мере частично покрыты эпитаксиально выращенными кристаллами нанокристаллического гидроксиапатита и при этом эпитаксиально выращенные нанокристаллы характеризуются морфологией и размерами, аналогичными костному минералу человека, то есть длина составляет от 30 до 50 нм, а ширина от 14 до 25 нм. Описан способ получения композитного материала. Композитный материал используют в качестве имплантата или протеза для формирования кости, регенерации кости, восстановления и/или замещения кости в дефектном участке кости у человека или животного, или в качестве имплантата для комбинированной регенерации костной и хрящевой костной ткани. Композитный материал стабилен к механическим нагрузкам. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический наносумматор по модулю два содержит два входных оптических нановолокна, две телескопические нанотрубки - внутреннюю и внешнюю, оптический нановолоконный Y-разветвитель и оптический нановолоконный объединитель. Причем информационными входами устройства являются входы первого и второго входных оптических нановолокон, выходы которых оптически связаны с торцами внутренней нанотрубки. Телескопические нанотрубки расположены между первым и вторым входными оптическими нановолокнами. Выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу оптического нановолоконного Y-разветвителя. При этом в крайнем левом положении внутренней нанотрубки отсутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, а в крайнем правом положении внутренней нанотрубки присутствует оптическая связь между первым выходом оптического нановолоконного Y-разветвителя и первым входом оптического нановолоконного объединителя, причем в центральном положении внутренней нанотрубки отсутствуют оптические связи между выходами оптического нановолоконного Y-разветвителя и входами оптического нановолоконного объединителя, выход которого является выходом устройства. Технический результат заключается в повышении быстродействия и реализации наносумматора в наноразмерном исполнении. 1 ил.

Наверх