Оптическое устройство для извлечения корня квадратного

 

Союз Советских

Социалистииеских

Рес

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ (11) 596974 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.07 75 (21)2159811/18-24 с присоединением заявки № (23). Приоритет— (43) Опубликовано05.03.78. Бюллетень № 9 (45) Дата опубликования описания R,×.OP ° >8 (51) М. Кл 2

6" 06 & 9/00

Гасударственный комитет

Саввтв Миниетрав СССР аа делан иэабретеиий и атнрытий (53) УДК 681.335..5 (088.8) (72) Авторы изобретения

E. И. Рабинович и Г. B. Чхеидзе

ФМД МИРА|

Тбилисский филиал Всесоюзного. научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. Менделеева (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ

КОРНЯ КВАДРАТНОГО шетки . 1 ) Изобретение относится к аналоговой вйчислительной технике и может быть применено для построения оптических аналоговых вычислительных машин, в электронных вычислительных машинах, для моделирования в с применением оптических сигналов, для распознавания образов и др.

Известны оптические устройства для извлечения квадратного кориа. Одно из извест-у0 ных устройств представляет собой оптический аналоговый вычислитель, s котором производится пространственная модуляция света при помоши матрицы из одинаковых модуляторов света, которые построены на принципе д акустической линии задержки. При этом осушествляется многоканальная пространственная фазовая модуляция, светового пучказа счет возбуждения модуляторов от внешнего генератора. При помоши такого вычислите- 0 ля решают в реальном масштабе времени задачу спектрального анализа и задачу м делирования диаграммы направленности для дальней области фазированной антенной реОднако данный вычислитель характеризуется ограниченным классом решаемых задач и недостаточной точностью вычислений.

Другое устройство известно также как оптический вычислитель, осушествляюший пространственную модуляцию света в реальном масштабе времени при помошн специальной трубки, работаюшей на основе эффекта Поккельса 12, В таком оптическом вычислителе кристалл в трубке работает как мгновенный цзанспарант„изменяя свое светопропускание

I под действием электрического напряжения, подаваемого извне на кристалл. Данный вычислитель позволяет осушествлять операцию пространственного преобразования Фурье.

Такой оптический вычислитель также характеризуется, ограниченностью классарешаемых задач и недостаточной точностью.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптическое множительно-делительное устройство, содержашее пространственные амплитудные модуляторы света, вход одного из которых свяЬМ974 эан с источником Bxognor оптического сиг" нала, а выход другого — через конденсор связан с матрицей фотоприемников, которые выходами соединены соответственно с первой группой входов блока усилителей — формирователей, выходы которого подключены к управляющим входам пространственных амплитудных модуляторов света (3) .

Однако такое. оптическое устройство хаl рактеризуется недостаточной точностью, ограниченным быстродействием и надежностью в случае его использования для операции извлечения корня квадратного, поскольку это устройство является множительно-делительным устройством и не позволяет осу- д шествлять операцию извлечения корня квадратного непосредственно, без применения специальньцс алгоритмов и структурных схем.

Иель настоящего изобретения является повышение точности работы; бмстродейст- 20 вие и надежности устройства.

Для этого в устройство для извлечения корня квадратного введены разделитель оптического пучка и источник опорного напряжения, выходы которого подключены к 25 второй группе входов блока усилителей формирователей, причем разделитель оптического пучка установлен между выходом одного и входом другого пространственных амплитудных модуляторов света и связан с выходом устройства.

На чертеже приведена принципиальная электро-оптическая схема устройства.

На чертеже цифрами обозначены: источник входного оптического сигнала 1, пространственные амплитудные модуляторы света 2 и 3, разделитель оптического пучка 4, выходной пучок, света, связанный с выходом устройства 5, конденсатор 6, матрица фотоприемников 7, блОк усилителей-формирова 40 телей 8, источник опорного напряжения 9.

Входной пучок света от источника входного оптического сигнала 1 проходит через пространственные амплитудные модуляторы

45 света 2 и 3 между которыми установлен разделитель оптического пучка 4, посредстl вом которого на выход устройства 5 излуча» ется выходной пучок света. На выходе пространственного амплитудного модулятора

50 света 3 установлен конденсор 6, на выходе которого установлена матрица фотоприемников 7, выходы которых соединены соответственно с первой группой входов блока усилителей-формирователей 8, вторая группа

5 входов которого подключена к выходу источника опорного напряжения 9. Выходы блока усилителей формирователей 8 подключены соответственно к управляющим входам пространственных амплитудных модуляторов света 2 и 3.

Работа оптического устройства для извлечения Корня квадратного в соответствия. с чертежом происходит следующим образом.

Входной пучок света с пространственно-воеменным оаспоеаелением светового потока Ф (,К, Ц 1) проходит через пространственные амплитудные модуляторы света 2 и 3.. При .BTDM на разделитель оптического пучка 4 поступает световой пучок с пространственно-временным распределением светового потока Ф (х, ц, ), равным: где Р -постоянный коэффициент, характеризующий потери света в пространственном амплитудном модуляторе света 2, Ê„(Õi,Цф)- меняющийся коэффициент передачи пространственного амплитудного модулятора света 2.

Обозначим через гг,и -постоянные числа, характеризую1цие разделитель оптического пучка 4. Тогда на выходе фотоприемника с координатами (» „, ц ) на матрице фотоприемников возникнзт электрическое напряжение U, (<1, равное: где <А — постоянный коэффициент преобразования фотоприемника, а величины

x > (Х,> g t > 1 ) относятся к пространст венному амплитудному модулятору света 3НапряжениеЦ,® поступает на первый вход соответствующего усилителя - формирователя из блока усилителей-формирователей 8, на второй вход которого поступает опорное напряжение Ц0= СОЕЙ от источник опорного напряжения 9. На каждом выходе блока усилителей-формирователей 8 возникает напряжение Чуг>р (.Ц при этом, вследствие наличия >отрицательной обратной связи с выходов блока усилителей-формирователей 8 на пространственный амплитудный модулятор света 3, устанавливается значение напряжения U (t) U °

Учитывая.фто, из равенства (2) получаем.

Поскольку пространственные амплитудные модуляторы света 2 и 3 идентичны и на них действует одно и тожеуправляющее напряжение U угар (Я > то К (»i g i ф)Ф

=.К (х;,g< t).ÂBèäó этого, подставляя (3) в (1) получаем:

596974 р (х(ц ) -постоянный коэффициент.

ЦНИИГ!И Заказ 1144/48 Тираж 826 Пош|испое

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

На выходе устройства 5 будет излучаться световой пучок с пространственно-временным распределением светового потока

ыъ (.кс,, gl, 1.) равным с учетом соотношения (4) Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет операцию извлечения квадратного корня из величины светового потока оптического излучения в реальном масштабе времени.

Данное устройство позволяет осушеств лять параллельную многоканальную обработку информации, так как пространственное сечение пучка света может содержать Я каналов с координатами. каналов (Х, Ц; }.

Данное устройство может оперировать как с когерентным, так и с некогерентным светьвым излучением. Устройство не содержит дорогостоящих элементов с высоким классом точности обработки поверхностей, вследствие чего существенно повышается точиосгь вычислений в оптическом диапазо ие и сушествеино упрощается устройство.

Формула изобретения Оптическое устройство для извлечения корня квадратного, содержашее пространственные амплитудные модуляторы света, 5 вход одного из которых с.,зан с источником входного оптического сигнала, а выход дру1-ого — через конденсор связан с матрицей фотоприемников, которые выходами соединены соответственно с первой группой входов блока усилителей-формирователей, выходы которого подключены к управляюшим ВхО» дам пространственных амплитудных модуляторовсвета, отличаюшееся тем, что, с целью повышения точности работы, 1Б быстродействия и надежности устройства, в aего введены разделитель оптического пучка и источник опорного напряжения, выходы которого подключены к второй группе входов блока усилителей-формирователей, причем разделитель оптического пучка установлен между выходом одного и входом другого пространственных амплитудных модуляторов света н связан с выходом устройства .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. K. Престон. Когерентные оптические вычислительные машины, М., изд. "Мир, 1 974.

2. Г. П. Катыс. Оптико-электронная об работка; информации, М., Машиностроение, 1973, 3. Авторское свидетельство СССР по заявке 4 2156286/24 кл. & 06 & 9/00, 15.07.1975 В