Оптическое множительно-делительное устройство

 

graf:QAIA л н ТЫ н: " .*:4 " - т т- -

Союз Советсннт

Соцналнстнческнх

Республни

О П И С ж: Й - й- -Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (") 6Î2&à Å (61) Дополнительное к авт. свил-ву— о (22) Заявлено 15.07. 7 5 (21)2156286/18 24 с присоединением заявки №(2З) Приоритет (5!) М. Кл.2

0 06 5 9/00

Государственный нометет

Совета Инннотроа СССР но делан нзобретенеФ н открытнй (43) Опубликовано 15.0<.78,Бюллетень № 14(SB) УДК 681.ЗЗ5, (О88.8) (45) Дата опубликования описания 24.03.78 (72} Авторы изобретения

Г. Б. Чхендзе, E. И. Рабинович и М. В. Вайнер

Тбилисский филиал Всесоюзного научноисследовательского института метрологии им. Д. И, Менделеева (54} ОПТИЧЕСКОЕ МНОЖИТЕЛЬНО-ДЕЛИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относятся к аналоговой вычислнтельной технике и может быть применено для построения оптических аналогоеых вычислительных марин, в электронных вычислительных машинах, для моделирования с применением оптических сигналов, для расиознавання образов и др.

Известны оптические множнтельно-делительные устройства, содержащие матрицу одинаковых модуляторов света, которые построены нв принципе акустической линии задержки (1). В нем осущест"вляется многоканальная пространственная фаэовая модуляция светового пучка за счет возбуждения модуляторов от внешнего генератора. При помощи 5 такого устройства решают в реальном масштабе времени задачу спектрального анализа я задачу моделирования диаграммы направленности для дальней областн фазированной антенной решетки. 20

Недостатками данного устройства являют.ся ограниченный класс решаемых задач и низкая точность вычислений.

Известно также другое оптическое устройство, осуществляющее пространственную 25

O иодуляцню света в реальном масштабе вре меня пря помощи специальной трубки, работающей на основе эффекта Поккельса (2).

В таком оптическом устройстве кристалл ! в трубке работает как мгновенный гранс1 парант, изменяя свое,светопропускание под действием электрического напряжения, подаваемого извне на кристалл. Это усгройст во позволяет осуществлять операцию прост рансгвенного преобразования фурье, Недостатками такого оптического устpoNcraa являются ограниченность ласса решаемых задач и низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности х изобрегению является оптическое множнгельно-делигельное устройство, содержащее источникн оптических сигналов, один из которых связан с матричным фотоалектрнческнм преобразователем, пространственный амплитудный модулятор света, выход которого является выходом устройства, и многоканальный управляющий формирователь (3). Этот оптический время-импульсный . вычислитель осуществляет различные маге602966 магические операции над оптическими сигналами.

Недос та тками данного ус гройс гва являются невысокое быстродействие, вследствие время-импульсного режима. работы, и с тэжнэсгь, ввиду наличия блэка оптической задержки и многоканального управляющего формирователя.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве многоканальный управляющий формирователь выполнен в виде оптического модулятора светового пучка, кэнденсора и,.матрицы фотоприемников, последовательно установленных на одной оптической оси, и блока усилителей-формирователей первая группа входов которого соединена с соответствующими выходами матрицы фотоприемников, а вторая группа входов подклю- щ чена к соогветствуюшим выходам матричного фэтээлектрического преобразователя,. а выходы блока усилителеф-формирователей подключены к управляющим входам пространственного амплитудногo,ìoäóëÿrîðà све- р та и управляющим входам оптического модулятора светового пучка, входы которых связаны с остальными соответствующими источниками оптических сигналов.

На чертеже представлена принципиаль-. чо ная схема описываемого устройства, содержащего первый источник .1 оптических сигналов, оптический модулятор 2 светового пучка, конденсор 3, матрицу фотоприемников 4, блок усилителей-формирователей

5, второй источник (j оптических сигналэв, матричный фотоэлектрический преобразователь 7, пространственный амплитудный модулятор света 8, третий источник 9 оптических. сигналов, выходной пучок света 10, 4п являющийся выходом устройства.

Первый входной пучок света or первого источника 1 оптических сигналов проходит через оптический модулягэp 2 светового пучка и посредством кэнденсэра 3 направляется на матрицу фотоприемников 4, выходы которых соединены с пензой группой входов усилителей-формирователей из блока усилителей-формирователей 5.

Второй входной пучок света ог второго р источника 6 оптических сигналов носгупаег на матричный фотоэлектрический преобразователь 7, выходы кэгорэгэ соединены со второй группой вхэдэв усилителейформирэвагелей из блока усилителей -фэрми- 55 ровагелей 5, выхэды которых подключены к упэавляюшим входам оптического модулятора 2 светового пучка и прэстрансгвенНа кого амплитудного модулятора света 8. а

60 вход последнегэ поступает грегий входной

4 пучок света ог третьего источника 9 оптических сигналов, íà его выходе излучается выходной пучж света 10.

Работа оптического множительно делительнэгo устройства прэисхэдит следующим образом. Первый входной пучж света с пространственно-временным распределением светэвэго потока Ф e1,g;,t) проходит через оптический модулятор светового пучка 2 и по средством конденсатора 3 направляется на матрицу фэтоприемников 4. На выхэде фотои иемника {Х„, ; ) матрицы фотоприемников

4 возникает электрический сигнал U1(t}, равный:

v,(tf-,p„p к„ „, „,с)Ф,(,, ц;,А), (и) гд А< - постоянный кэзффициент преэбразэвания фотоприемника (Х;, Ц );

Р, Р— постоянные коаффициенгы, харак.4 геризуюшие потери света в оптическом модуляторе 2 светового пучка и в конденсэре 3;

К< (х Я,t) козффициент передачи оптического модулятора 2 свегэвэгэ пучка.

Напряжение U<(t,) подаегся на первый вход соответствующего усилителя-формирователя из блока усилителей-формирователей

5.

На второй вход данного усилителя-формирователя подается электрический сигнал

Ц1®, возникший вследствие воздействия второго входнэго пучка снега с пространственно-временным распределением светового потока Ф {х, °, ) на оптический вход матричного фотоелектрическэго преобразователя 7: 4®-1;Ч,(к;, Ч„, ), () где ." — постоянный коэффициент фэгоД l злектрическor о преобразователя, который выбирается равным 1= g Р Р

На выходе данного усилителя-формировагеля возникаег алекгрический-сигнал управленияЦ р(Я, при атом вследствие наличия эгрицательной обратной связи с усилителя- формирователя на оптический модулятор

cpегоsor пучка 2 усганавливаегсяС (ф) Уф) и из выражений (1 ) и (2) получаем: к, (ю;, g,,g)- а (" " ) Ф, (,х;,ц;,g) Поскольку оптический мэдулягор 2 саеговэго пучка и пространственный амплитудный м эдуля гэр све ra 8 имеют идентичные; характеристики и на них дейсгвуег одно и гэ же управляющее напряжение С„„ (ф ro для коэффициента передачи просгрансгвеннэго амплитудногэ модулятора света 8 справедливо:

Kç (",) Ч ) = „ х Ч, 1) °

Вследствие прохождения через прэстрвнственный амплитудный модулятор света 8 третьего входного свеговэго пучка с пространственно-временным распределением сеетового потока Ф (ttt,, ц;,4 ) на выходе устро9ства излучается выходной пучок света

10 с пространственно-временным распределением светового потока Ф (х,, ;,Ф), равным: где P> - постоянный кээффициенг, характеризующий пэтери света в пространственном амплитудном модуляторе света S, Отсюда с учетом (3) экончвтельнэ пэлучаем:

r.å. данное устройствэ выпэлняет мнэжитель- 20 но делительную операцию над оптическими сигналами.

Фopvyna изобретения

Оптическое мнэжительнэ-делительнэе уст 25 ройствэ, содержашее истэчники оптических сигнвлэв, эдин из которых связан с матричным фэтоэлектрическим преэбразэвателем, пространственный амплитудный м эдулятор света, выход когэрэгэ является выхэдэм уст

30 ройсгвв, и мнэгэканвльный упрввляюший формирователь, отпичаюшееся тем, что, с целью повышения быстрэдеисгвия и улрэшения устрэйства, в нем многоканальный упрввляюший фэрмирэва тель выполнен в виде эптическэго модулятора свегового лучка, конденсора и матрицы фотоприемников, пэследовательнэ установленных на эднэй эптнческэй эси, и блэка усилителей-фэрмирэввтелей, первая группа вхэдэв которого сэединена с сээгветствуюшими. выходами матрицы фэтэприемникэв, а вторая группа вхэдэв - подключена к соэтветсгвуюшим выходам матричного фэтоэлектрическогэ преобразователя, в выходы блэка: усилителей-фэрмирэвателей пэдключены к упрввляюшим вхэдам пространственного амплигуднэго м эдулятэра света и управляюшим входам оптического мэдулятэра световэгэ пучка, входы кэтэрых связаны с эстальными соответствующими источниками оптических сигналов.

Источники информации, принятые вэ внимание при экспертизе;

1. Престон К, К огерентные оптические вычисли тельные машины,, "Мнр, Х., 1974, 2. Катыс Г. П. Оптико-электронная обработка информации. "Машиностроение", М., 197 3.

3. Заявка ¹ 21 45456/24, кл. Q 06 9 9/00, 09.06,75, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.