Оптический время-импульсный вычислитель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пп 560242

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.06.75 (21) 2145456/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.77. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 15.07.77 (51) М. Кл. 6 06G 9/00

Госурератвеииый комитет

Совета Мииистрое СССР по делам изобротеиий и открытий (53) УДК 681.335(088.8) (72) Авторы изобретения

М. В. Чхеидзе, E. И. Рабинович и Г. Б. Чхеидзе (71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева (54) ОПТИЧЕСКИЙ ВРЕМЯ-ИМПУЛЪСНЪ|Й ВЪ|ЧИСЛИТЕЛЪ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено для построения оптических аналоговых вычислительных машин, в электронных вычислительных машинах, для моделирования с применением оптических сигналов, для распознавания образцов и др.

Известны оптические и электрооптические время-импульсные вычислители.

Одно из известных устройств, служащее для перемножения напряжений путем модуляции последовательности импульсов, содержит источники перемножаемых сигналов, модулятор, фазовращатель и электронно-лучевую трубку с функциональной маской (1).

Известен также вычислитель, основанный на пространственной модуляции света, в котором кристалл в трубке работает как «мгновенный» транспарант, изменяя свое светопропускание под действием электрического напряжения, подаваемого извне на кристалл.

Этот вычислитель позволяет осуществлять операцию пространственного преобразованич

Фурье (2J

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптический время-импульсный вычислитель, содержащий амплитудный модулятор света, входы которого через блок оптической задержки связаны с выход ми источника импульсной входнОй -Оптической информации, а выходы которого связаны с выходным согласующим преобразователем (3).

Такие вычислители имеют низкую точность выполнения операций и ограниченный класс решаемых задач.

Цель изобретения — расширение класс» решаемых задач и повышение точности работы вычислителя путем исключения фазовых

10 и временных искажений.

Поставленная цель достигается тем, что в оптический время-импульсный вычислитель введены разделитель светового пучка, фотоэлектрический преобразователь и многока15 нальный управляющий формирователь, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами амплитудного модулятора света, сигнальные входы связаны с выходами соответствующих источников входной информации, а управляющие входы подключены к выходам фотоэлектрического преобразователя, входы которого оптически связаны с разделителем светового пучка, установленным между источником импульсной входной оптической информации и блоком оптической задержки.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема оптического время-импульсного вычислителя; на фиг. 2 — временная днагпамма ра30 боты вычислителя.

560242

- I — Ю(Ф(Ю У )1

Вычислитель содержит источник 1 импульсной входной оптической информации, разделитель 2 светового пучка, блок 3 оптической задержки, амплитудный модулятор 4 света, фотоэлектрический преобразователь 5, многоканальный управляющий формирователь 6, источники 7 входной информации и выходной согласующий преобразователь 8.

Вычислитель работает следующим образом.

Импульсный световой пучок от источника импульсной оптической информации, состоящий из импульсов света с длительностью тз и периодами Т>, поступает на разделитель 2 светового пучка и делится на две части.

Вследствие трехмерности оптического излучения и отсутствия взаимного влияния света каждую точку поперечного сечения пучка света можно рассматривать в качестве независимого канала передачи информации. При этом среднее количество световой энергии, поступающей на разделитель светового пучка

2 в единицу времени по каждому независимоМу КаиаЛу ИМПуЛЬСа СВЕта, раВНО Р вх. ср (Xl у;, t). Одна часть разделенного светового пучка проходит далее через блок 3 оптической задержки, где задерживается на постоянное время 4, и через амплитудный модулятор света 4.

Другая часть разделенного светового пучка поступает на оптический вход фотоэлектрического преобразователя 5, на электрическом выходе которого возникают электрические импульсы. Эти импульсы через управляющие входы запускают многоканальный управляющий формирователь 6, на выходах которого возникают электрические импульсы с амплитудой всегда постоянной величины, обеспечивающей максимальное пропускание света через амплитудный модулятор 4 света. Длительности си данных электрических импульсов, поступающих с выходов многоканального управляющего формирователя 6 на управляющие входы амплитудного модулятора света

4, отвечают неравенству с „,(тз и зависят от величины сигнала ф(х, у, 1), приходящего с выходов соответствующих источников входной информации и поступающего на сигнальные входы многоканального управляющего формирователя б где гр; — функция изменения длительности выходного импульса ф, многоканального управляющего формирователя 6 от воздействия сигнала ф(х, у, t) íà его i-й сигнальный вход, причем в отсутствие сигнала на i-м сигнальном входе длительность ф, =0, через амплитудный модулятор света 4 свет по -му каналу не пропускается.

Время задержки 4 в блоке 3 оптической задержки компенсирует все задержки времени, происходящие от момента прихода импульса света на разделитель светового пучка

2 до момента воздействия электрических импульсов т „на управляющие входы амплитудного модулятора света 4.

В результате на каждый канал амплитудного модулятора света 4 одновременно с поступлением на его оптические входы импульса света с выхода блока 3 оптической задержки воздействуют электрические импульсы с выходов многоканального управляющего формирователя, имеющие длительности пропорциональные величине сигнала rp (х;, у,, t) на сигнальных входах формирователя б.

Таким образом, с выходов амплитудного модулятора света 4 на выходной согласующий преобразователь 8 поступает импульсный световой пучок, каждый из импульсов которого содержит число независимых каналов, равное числу каналов в амплитудном модуляторе света, и длительность Лт; импульса в каждом канале

Ы=,, среднее количество световой энергии W„,, ср (х;, у;, t), излучаемой с выхода амплитудного модулятора света 4 по каждому каналу, 1 вых.ср (ху Pit t): "11 вх.ср (хр У t) X

X ь (Ф (х у. t)I где у — постоянный коэффициент, учитывающий потери света на разделителе 2 светового пучка, в блоке оптической задержки 3 и амплитудном модуляторе света 4.

В зависимости от вида функций q>i оптический вычислитель способен выполнять различные математические операции между входным импульсным многоканальным световым пучком с произвольной меняющейся длительностью импульсов и как импульсными, так и непрерывными входными сигналами любой физической природы, поступающими на сигнальные входы многоканального управляющего формирователя 6, чем существенно расширяет класс решаемых задач оптических вычислителей. Отсутствие записи входных сигналов на носитель информации позволяет работать в реальном масштабе времени и существенно повысить надежность устройства и точность вычислений благодаря исключению фазовых и временных искажений.

Формула изобретения

Оптический время-импульсный вычислитель, содержащий амплитудный модулятор света, входы которого через блок оптической задержки связаны с выходами источника импульсной входной оптической информации, а выходы которого связаны с выходным согласующим преобразователем, о т л и ч а ю щ и йся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач и повышения точности работы вычислителя путем исключения фазовых и временных искажений, в него введены разде560242

Ра т

Фиг. 2 литель светового пучка, фотоэлектрический преобразователь и многок,íàëüíûé управляющий формирователь, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами амплитудного модулятора света, сигнальные входы связаны с выходами соответствующих источников входной информации, а управляющие входы подключены квыходам фотоэлектрического преобразователя, входы которого оптически связаны с разделителем светового пучка, установленным между источником импульсной входной оптиче6 ской информации и блоком оптической за„,сржкп, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

5 1. Авторское свидетельство СССР № 160907, кл. G 06G 7/16, 1962.

2. Катыс Г. П. Оптико-электронная обработка информации. М., «Машиностроение», 1973, с. 249 — 250.

10 3. Смолов В. Б. Аналоговые вычислительные машины. М., «Высшая школа», 1972, с. 320 †3, рис. 7 — 13 (прототип).