Оптический вычислитель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2 80 3 7 7 (21) 2 47 19 2 9/1 8-2 4 (51) М. Кл.

G 06 F 7/56

G 02 F 3/00 с присоединением заявки М (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (5Ç) УДК 681. 325 (088. 8) Опубликовано 2501.80. Бюллетень Ио 3

Дата опубликования описания 3 0 .0.1. 80 (72) Авторы изобретения

И. В. Кузьмин и П. Ф. Кула ов (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт (54) ОПТИЧЕСКИЙ ВЬИИСЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли=

Тельной технике и предназначено для использования в оптических вычислительных машинах.

Известны оптические сумматоры,,состоящие из лазерных излучателей, оптических элементов и управляемых. свет овых элеме н тов (1 ) .

В известном оптическом сумматоре число световых элементов управляемых транспорантов равно числу разрядов операндов. Управляемые транспоранты переключаются электрическим методом. Быстродействие такого сумматора не превышает 100 нсек, 15

Наиболее близким технически решением к данному изобретению является оптический вычислитель, содержащий блок переноса, блок формирования управляющих световых пучков, первый и второй входы которого являются информационными входами оптического вычислителя, блок суммирования операндов, выход которого является выходом вычислителя, два опорных лазерных излучателя и лазерный излучатель переноса (2) .

Недостатком известных вычислителей является их конструктивная сложность, обусловленная недостаточной эффективностью средств переноса единиц при сложении.

Целью изобретения является упрощение вычислителя. Поставленная цель достигается тем, что в оптическом вычислителе блок переноса выполнен в виде входной клиновидной корректирующей призмы и, установленных параллельно ее выходной грани, четырех прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов равной толщины, нечетные и соответственно четные из которых имеют равные между собой показатели преломления, а два средних сегнетоэлектрических кристалла поразрядно смещены один относительно другого вдоль большой оси симметрии в противоположные стороны и относительно внешних сегнетоэлектрических кристаллов, вход каждого сегнетоэлектрического кристалла совпадает с его оптической осью, вход первого сегнетоэлектрического кристалла связан с .первым управляющим выходом логическое произведение блока формирования управляющих световых пучков, управляющие выходы запрет, равнозначность и перенос которого связаны соответственно с входом второго, третье711572

ro и четвертого сегнетоэлектрических кристаллов, выходы которых аннулирование единиц переноса, поразрядной разнозначности и положение единиц переноса, являются соответственно формирующими выходами блока переноса„ подключенных соответственно к первому, второму и третьему входам блока суммирования операндов, четвертый вход которого связан с выхо-. дом лазерного излучателя переноса, а пятый и шестой входы соответственно с выходами сумма и опорный перенос блока формирования управляющих световых пучков, третий и четвертый входы которого связаны с выходами соответствующих опорных лазерных излучателей, причем выход лазерного излучателя переноса связан с входной гранью клиновидной корректирующей призмы, являющейся формирующим входом блока переноса.

На фиг. 1 приведена схема оптического вычислителя, а на фиг, 2 — выполнение блока переноса.

Устройство содержит блок переноса 1, выполненный в виде входной кли,новидной корректирующей призмы 2 и установленных параллельно ее выходной грани, четырех, прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов 3, 4, 5, 6, блок суммы операндов 7, первый 8 и второй 9 опорные лазерные излучатели, связанные с входами блока 10 формирования управляющих световых пучков, первый ll и второй 12 входы которого являются входами соответствующих операндов, лазерный излучатель переноса 13, выходы блока формирования управляюцих световых пучков ло гическое.произведение 14, запрет 15,. равнозначность 16 и перенос " 17, формирующие выходы блока переноса аннулирование единиц переноса 18, поразрядной равнозначности 19 и положение единиц переноса 20, выход суммы 21 и опорный перенос 22 блока 10 формирования управляющих световых пучков и выход сумматора 23.

Работает оптический вычислитель следующим образом.

На вход блока 10 поступают излучение опорных лазерных излучателей

8 и 9, а на оптические входы 11, 12

1-й и 2-й операнды. Блок 10 осуществляет логические операции поразрядных умножений и равнозначности для

2-х операндов. Излучение логического .произведения по выходу 14 поступает на первый кристалл -Э, который меняет свой показатель преломления в соответствии с логическим произведением, за счет эффекта, которым обладают сегнетоэлектрики.

Аналогично блок 10 по управляющему выходу 16 меняет оптическую плотность кристалла 5 в соответствии с поразрядной равнозначностью 2-х операндов. Химический состав кристаллов

3-6 подобран так, что кристалл 3 чувствителен к излучению по выходу 14, а кристалл 5 к излучению по выходу

16. Кристаллы 3 и 5 индифферентны к излучению лазерного излучателя переноса 13, а кристаллы 4, 6 чуйствительны к излучению лазерного Излучателя переноса 13 и нечувствительным к опорному излучению по выходу 15 и

17. Показатели преломления корректирующей призмы -2, кристаллов 4, 6 между собой выбираются равными и меньше всех измененных под действием акTHHHoI излучения показателей преломления всех кристаллов и больше равных показателей преломления кристаллов 3 и 5. Лазерный излучатель переноса 13 через корректирующую призму

2 облучает кристалл 3 под углом не-, 20 сколько большим угла полного внутреннего отражения. Если на кристалле 3 не будут отображаться единицы, то все излучение отразится, и затухнет в клине корректирующей призмы 2. Ес25 ли в кристалле 3 будет отображаться единица, то излучение проникнет в полость кристалла и попадет в кристалл 4, где излучение будет распространяться, отражаясь от границ с кристаллами 3 и 5. до тех пор, пока не попадет в область в кристалле 5, соответствующей единице равнозначности.

В процессе распространения излучения в кристалле 4 меняются показатели преломления тех участков, где оно присутствует, что соответствует единицам аннулирования единиц операндов. Область, соответствуюцая единице в кристалле 5, пропустит излу4О чение по выходу 17 в кристалл 6. где должны окончательно находиться единицы переноса (фиг. 2) .

Кристаллы для неискаженной фиксации единиц переноса и запрета смещены друг относительно друга. Смещение

KpHcTBJIfloB таково, что центры сооТветственно 2-го разряда кристалла

3,2-го разряда кристалла 4, l-го.разряда кристалла 5, 1-ro разряда кристалла 6 соединяются линией параллельной излучению, которое распространяется внутри кристаллов при переносе.

В кристалле 3 фиксируются единицы поразрядного логического произведения, в кристалле 4- аннулирование единиц операндов при переносе, в кристалле 6 — единицы окончательного переноса. По выходам 15 и 17 опорное когерентное излучение просвечивает кристаллы 4 и 6 и передает их инфор60 мацию на блок суммы 7 по выходам 18 и 20. Единицы запрета по выходу 18, единицы равнозначности по выходу 19, единицы переноса по выходу 20 и опорное излучение суммы по выходу 21 по65 ступают на входы блока 7, формирую711572

Формула изобретения

А». f

ЦНИИПИ Заказ 9013/36.Тираж 751 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. rlpoeK ат, . ектная, 4 щего сумму. Сумма 2-х операндов формируется на оптическом выходе 22.

Система сегнетоэлектрических кристаллов с эффектом оптического изменения показателя преломления и опти ческим параллельным переносом, увеличивая быстродействие оптического вычислителя, .значительно упрощает его конструкцию за счет разработки более эффективной конструкции блока переноса, причем двоичные операции в однородной оптической среде выполняются с операндами большой разрядности.

Разработанный оптический сумматор может применяться для создания быстродействующих оптических цифровых машин, в которых все операции основаны на световых эффектах, без ис. пользования электрических сигналов.

Такие машины позволят обрабатывать с большой скоростью (10 + 10 оп/сек)

I И большие массивы информации.

Оптический вычислитель, содержащий блок переноса, блок формирования, управляющих световых пучков, первый и второй входы которого являются информационными в ходами оптического вы .числителя, блок суммирова ни я операн.дов, выход которого является выходом вычислителя, два опорных лазерных излучателя и лазерный излучатель переноса, отличающийся гем, что, с целью упрощения вычислителя, в нем блок переноса выполнен в виде входной клиновидной корректирующей призмы и установленных параллельно ее выходной грани, четырех прилегающих к другому свегочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов равной толщины, нечетные и соответственно четные из которых имеют равные между собой показатели преломления, а два средних сегнетоэлектрических кристалла поразрядно смещены один относительно другого вдоль большой оси симметрии в противоположные стороны и относительно внешних сегнетоэлектрических кристаллов, вход каждого сегнетоэлектрического кристалла совпадает с его оптической осью, вход первого сегнетоэлектрического кристалла связан с первым управляющим выходом логическое произведение блока формирования управляющих световых пучков, -управляющие входы запрет, равнозначность и перенос которого связаны соответственно с входом второго, третьего и четвертого сегнетоэлектрических кристаллов, выходы которых являются соответственно формирующими выхоцами блока переноса аннулирование единиц переноса, поразрядной равнозначности и положение единиц переноса, подЯ ключенных соответственно к .первому, второму и третьему входам блока суммирования операндов, четвертый вход которого связан с выходом лазерного излучателя переноса, а пятый и шестой входы — соответственно с выходами сумма и опорный перенос блока формирования управляющих световых пучков, третий четвертый входы которого связаны с выходами соответствующих опорных лазерных излучателей, причем выход лазерного излучателя переноса связан с входной гранью клиновидной корректирующей призмы, являющейся формирующим входом блока переноса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Орлов Л. A. Попов Ю. N. Оптоэлектронное быстродействующее арифметическое устройство на управляемых

40 транспорантах. Автометрия„ 1972, Р 6.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2126250/18-24 кл. G 06 F 7/56,. 21.04.75 (прототип) .