Электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство

Авторы патента:

G06G9 - Аналоговые вычислительные машины (аналоговые оптические вычислительные устройства G06E 3/00; компьютерные системы, основанные на специфических вычислительных моделях G06N)

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социаиистняееииа биес убпии (»)608180 (6Ц Дополнительное к авт. саид-ву (53) M. Кл. (22) Заявлено 150775 (21) 2156492/24

С 06 G. 9/00 с присоединением заявки ЮвЂ”

Гиирииритиикиыб иоаитит бииита Миииитров COOP ии иииия ииабритеииб и иткрытии (23) Приоритет (53) УЛК 681.335 (088 ° 8) (43) Опубликовано 250578.Бюллетень ¹ 19 (45) Дата опубликования описания О5О578.

М.В.Вайнер, P.È.Êàõèäçå, Е.И.Рабинович и Г,Б.Чхеидзе (72) Авторы изобретения (7йу Заявитель тбилисский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института метрологии им. Д.И.Менделеева

{ 5 4 ) электРОннО ОптическОе ВРемя-импульснОе

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЯСТВО

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть применено для построения оптических аналоговых вычислительных машин, в электронных вычислительных машинах, 5 для моделирования с применением Оптических сигналов, для распознавания образов и др.

Известны электронно-оптические время-импульсные вычислительные уст-. Ю ройства.

Одно из известных устройств решает в реальном масштабе времени задачу спектрального анализа и задачу моделирования диаграммы направленности для дальней области фазирования антенной решетки (1).

В этом электронно-оптическом вычислительном устройстве производится пространственная модуляция света при я0 помощи матрицы из одинаковых модуляторов света, которые построены на гринципе акустической линии задержки.

При этом осуществляется многоканальная пространственная фазовая модуля- 25 ция светового пучка за счет возбуждения модуляторов от внешнего генератора. !

:едостатками такого устройства являются ограниченный класс решаемых задач и низкая точность вычислений.

Другое известное электронно-оптическое вычислительное устройство осуществляет пространственную модуляцию света в реальном масштабе времени при помощи специальной трубки, работающей на основе эффекта Поккельса (21. В таком вычислительном устройстве крис таЛл в трубке работает как мгновенный транспарант, изменяя свое светопропускание под действием электрического напряжения, подаваемого извна на кристалл. Устройство позволяет осуществлять операцию пространственного преобразования Фурье.

Недостатками этогб устройства являются ограниченность класса решаемых задач и низкая точность °

Наиболее близким техническим решением к изобретению является электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство, содержащее пространственный амплитудный модулятор света, входы, которого через последовательно установленный блок оптической задержки и разделитель светового. пучка связаны с выходами первого источника входного оптического сигнала входами фотоэлектрического преобразователя, выходы пространственного амплитудного модулятора света связаны с

608180

65 выходным согласующим преобразователем, а управляющий вход модулятора света подключен к выходу управляющего формирователя импульсов, и второй источник входного оптического сигнала 3).

Управляющий Формирователь импульсов представляет собой достаточно сложное многоканальное электронное устройство, а потому недостатком этого устройства I- целом является сложность, а следовательно, и малая структурная и аппаратурная надежность.

Цель изобретения вЂ” создание оптического время-импульсного вычислительного устройства, повышающего надежность вычислителей подобн го класса, работающих г. реальном масштабе времени.

Это достигается тем, что в электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство введен функциональный генератор напряжения, блок сравнения и дополнительный фотоэлектрический преобразователь, вход которого связан со вторым источником входного оптического сигнала, а выходвЂ” с одним входом блока сравнения, выход основного фотоэлектрического преобра» зователя соединен через функциональный генератор напряжения с другим входом блока сравнения, который выхо» дом связан со входом управляющего формирователя импульсов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 вЂ” временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Оно содержит первый источник 1 входного оптического сигнала, разделитель 2 светового пучка, блок 3 опти.ческой задержки, пространственный амплитудный модулятор 4 света, фотоэлектрический греобраэователь 5, функциональный генератор напряжения б, блок сравнения 7, второй источник 8 входного оптического сигнала, дополнительный фотоэлектрический преобразователь.

9, управляющий формирователь импульсов 10, выходной согласующий преобразователь 11.

Устройство работает следующим образом.

Первый входной импульсный пучок света от первого исто ника 1 входного оптического сигнала падает на разделитель 2 светового пучка, где делится на две части. Одна часть светового излучения проходит через последовательно установленные блок 3 оптической задержки и пространственный амплитудный модулятор 4 света.

Другая часть импульсного входного пучка света поступает на вход фото-. электрического преобразователя 5, на выходе которого подключен функциональный генератор б напряжения, выход которого подключен к одному входу блока

7 сравнения °

Второй входной пучок света от второго источника 8 входного оптического сигнала поступает на вход дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9, выход которого подключен ко второму входу блока 7 сравнения, выход которого .подключен ко входу управ- ляющего формирователя импульсов 10, а выход последнего подсоединен к управляющему входу пространственного амплитудного модулятора 4 света, на выходе которого установлен согласующий преобразователь 11.

Первый входной импульсный пучок света от первого источника 1 входного оптического сигнала, состоящий из импульсов света с длительностью % и периодом ТЗ1,поступает на разделитель светового пучка 2, где делится на две части..

Среднее количество световой энергии, поступающей на разделитель светового пучка 2 в единицу времени в течение времени Сз в каждой точке

1 (,

Одна часть разделенного светового пучка проходит далее через блок 3 оптической задержки, где световые, импульсы задерживаются на постоянное вреь.я 411, и через пространственный модулятор 4 света. При открытом полностью пространственном амплитудном модуляторе 4 света среднее количество световой энергии Ч(сР(х;,у;,1) излучаемой в единицу времени в течение времени t< на оптическом выходе модулятора 4 света равно ср(>„ gi «<)=P„P2P 1t6» (X; Ц(t) (1) где Р, Р, Рз постоянные коэффициенты; характеризующие потери энергии светового потока в разделителе 2 светового пучка, в блоке 3 оптической задержки и в пространственном амплитудном модуляторе 4 света соответственно.

Другая часть разделительного свето« вого пучка поступает на оптический вход фотоэлектрического преобразователя 5, на электрическом выходе которого возникают электрические импульсы с постоянной амплитудой 0з, каждый из которых своим .передним фронтом запускает функциональный генератор 6, при этом с выхода Функционального генератора б на первый вход блока 7 сравнения поступают электрические импульсы напряжения, длительности которых равны длительностям световых импульсов tц=t периода Т„= 1

Амплитуда Ю „(t) импульсов напряжения на выходе генератора б изменяется во времени по законv

>„() (i (21 где 6() вЂ” есть некоторая функция времен., конструктивно свойст608180 венная Функциональному генератору 6 (см. временные диаграммы на фиг. 2).

Второй входной пучок света от источника 8 входного оптического сигнала, несущий энергию в единицу времени Ф (Ю), падает на оптический вход дополнительного фотоэлектрического преобразователя 9, с электрического выхода которого на второй вход блока

7 сравнения подается при этом электрическое напряжениеЪ „ травное где Функция описывает закон преобра" )" зования оптического сигнала в электрический.

В блоке 7 сравнения осуществляется сравнение амплитуд двух напряжений 0„ (4) и а ÄÄ(<), поступающих íà его 20 входы и с выхода блока 7 на вход управляющего формирователя импульсов

10 поступают электрические импульсы с длительностью C, равной

» (Ф (™» М} где "Г вЂ” есть Функция, обратная функцйи 6.

Длительность электрических импульсов t+ может меняться от Т,р = 0 до Сф « СЗ в зависимости от величины Мз (6)в момент сравнения. С.выхода управляющего формирователя импульсов

10 на управляющий вход пространственного амплитудного модулятора 4 света подаются электрические .импульсы с длительностью t@, определяемой выражением (4) и с всегда постоянной амплитудой Uy, обеспечивающей максималь-„ ное пропускание света через простран40 ственный амплитудный модулятор 4 света.

Блок 3 оптической задержки служит для обеспечения необходимой величины задержки световых импульсов, посту- 45 пающих на оптический вход пространственного ампдитудного модулятора 4 света, с тем, чтобы момент времени их поступления на оптический вход пространственного амплитудного модулятора 80

4 света совпадал с моментом поступления на его управляющий вход электрических импульсов O с выхода управляющего формирователя импульсов 10.

Через пространственный амплитудный 68 модулятор света 4 на вход выходного согласующего преобразователя 11 будут пропускаться световые импульсы с длительностью Сф и с энергией ж (»,,ц определяемой выражением (1) . 9)

Среднее количество световой энергии " „„„(»;, ц;, )поступающей в единицу времени на вход выходного согласующего преобразователя 11 с учетом выражений (1) и (4} равно

В *Р (" 1 ° 1» ь» р»»»» Ы; )ф »»»(>f)}, РР р < 2 где () = 2 3Л.вЂ” постоянный коэффициент.

На выходе выходного согласующего преобразователя 11 выдается сигнал, пропорциональный Ф „„, (», у,t) °

Как видно из выражения (5), в зависимости от вида функций Т и Ч оптическо время-импульсное вычислительное устройство способно выполнять математические операции между входным импульсным многоканальным световым пучком с произвольной меняющейся длительностью импульсов и как импульсным так и непрерывным вторым входным одноканальным световым пучком.

Формула изобретения

Электронно-оптическое время-импульсное вычислительное устройство, со-. держащее пространственный амплитудный модулятор света, входы которого через последовательно установленные блок оптической задержки и разделитель светового пучка связаны с выходами первого источника входного оптического сигнала и входами фотоэлектрического преобразователя, выходы пространственного амплитудного модухжтора света связаны с выходным согласующим преобразователем, а управляющий вход подключен к выходу управляющего формирователя импуль» сов и второй Источник входного оптического сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены функциональный генератор напряжения, блок сравнения и доголнительный фотоэлектрический преобразователь, вход которого связан со вторым источником входного оптического сигнала, а выход.вЂ” с одним входом блока сравнения, выход основного Фотоэлектрического преобразователя соединен через Функциональ ный генератор напряжения с другим входом блока сравнения, который выходом связан cQ входом управляющего формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе:

1. Престои К. Когерентные оптические вычислительные машины. Изд. "Мир", М, 1974.

2. Катыс Г.П. Оптико-электронная обработка информации. Изд. Машиностроение ; М,, 1973.

3.. Заявка Р 2145456/24, кл. G 06 + 9/00, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства 09.06.75.

608180

ЮФАН (1!

Мччи

+cpAg fg, вам.цвМ14

Составитель Ю.Козлов

TexP N. Келемеш КорректоРН .Ковалева

Редактор К.Разумова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4