RU1774323C

RU1774323C - Оптический функциональный преобразователь

Info

Publication number: RU1774323C
Application number: SU894685494A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Соколов
Original assignee: Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1992-11-07

Abstract

Изобретение относитс к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах дл решени трансцедентных уравнений. Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства за счет решени трансцедентных уравнений. Поставленна цель достигаетс реализацией итеративной процедуры решени с автоматическим определением момента времени формировани решени с требуемой точностью за счет введени в устройство оптического разветвител , содержащего контур обратной св зи, двух источников когерентного и некогерентного излучений, двух элементов задержки, R S- триггера, элемента И, двух фотоприемников , вычислительного транспаранта, амплитудного модул тора, а также одного неуправл емого и группы управл емых фазовых модул торов, оптически св занных с помощью оптического разветвител . 1 ил.

Description

СП

с

Изобретение относитс к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах дл решени трансцедентных уравнений.

Известны аналоговые и цифровые функциональные преобразователи, позвол ющие решать заданное нелинейное уравнение.

Недостатки данных устройств - сложность схемной организации определени момента времени формировани стационарной точки решени и низкое быстродействие.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству вл етс оптический функциональный преобразователь, содержащий источник некогерентного света, вычислительные транспаранты и оптические разветвители.

Недостатком данного устройства вл етс отсутствие возможности решени заданного трансцедентного уравнени .

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства за счет решени трансцедентных уравнений.

Поставленна цель достигаетс введением в устройство оптического разветвите- л , содержащего контур оптической обратной св зи, двух источников когерентного и некогерентного излучений, двух элементов задержки, R S-триггера, элемента И, двух фотоприемников, вычислительного транспаранта, неуправл емого фазового модул тора, группы управл емых фазовых модул торов,амплитудного модул тора, что позвол ет осуществл ть H,reivmiRfivio процедуру, решени заданного трано ie/v-н ною рорнени

VI

VJ

4 СО

ю

00

го

с автоматическим определением момента времени формировани решени и выдачей найденного решени на выход устройства. Предложенное устройство решает уравнени вида

X - f(X),

где f(X) - заданна аналитическа функци , существующа на конечном интервале -Х, X и удовлетвор юща принципу сжатых отображений.

Так как в силу конструктивных особенностей используемого в устройстве блока функционального преобразовани им реализуетс смещенна функци f(X) + С, где - известна константа, то вместо уравнени (1) в предложенном устройстве решаетс методом сжатых отображений эквивалентное ему уравнение

Y f (Y - С) + С,(2)

вытекающее из (1) в результате замены переменных X Y - С.

В блоке функционального преобразовани при этом реализуетс лева часть равенства (2). По окончании формировани решени Y X + С смещение учитываетс на выходе устройства.

На чертеже представлена функциональна схема предложенного устройства;

Устройство содержит вход 1, элементы 2i, 22 задержки, источник 3 некогерентного излучени , вычислительный оптический транспарант 4, блок функционального пре- Ъбразовани (БПФ) 5, RS-триггер 6, источник 7 когерентного излучени , неуправл емый фазовый модул тор (ФМ) 8, группу из 2N управл емых ФМ 9и, 9i2, 1 - 1,N; оптический разветвитель 10, состо , щий из ответвлений 10i, 102, Юз, 10ij,i 1,N; разветвители 11, 12, амплитудный модул тор (AM) 13, элемент И 14, первый 15 и второй 16 фотоприемники, блок 17 вычитани константы.

Транспарант 4 может быть выполнен в виде фотопластины или фотопленки с посто нной функцией пропускани , пропорцио- нальной начальному приближению решени уравнени (2).

Схема БФП 5 идентична схеме оптического функционального преобразовател . ФМ 8 может быть выполнен в виде оптически прозрачной пластины заданной толщины, обеспечивающей сдвиг пространственной фазы сигнала на п.

В предложенном устройстве AM 13 работает в двух режимах - полного пропуска- ни и полного поглощени светового потока.

Вход устройства 1 объединен с-входом элемента 2i задержки и S-входом RS-триг- гера 6.

Выход элемента 2i задержки подключен к управл ющему входу источника 3 излучени , выход которого оптически св зан с входом БФП 5 через транспарант 4 и первое ответвление 10i разветвитёл 10.

Единичный выход RS-триггера б подключен к входу включени БФП 5 через элемент 22 задержки - к входу элемента И 14 и непосредственно к управл ющему входу источника 7 излучени .

Выход источника 7 излучени оптически св зан:

-через ответвление 111 разветвитёл 11, разветвл ющеес наМ волокон, с информационными входами соответствующих управл емых ФМ 9ц, i 1,N;

-через разветвитель 11, ФМ 8, ответвление 112 разветвитёл 11, разветвл ющеес на N волокон, с информационными входами соответствующих управл емых ФМ9|2,(1,М.

Входы управлени всех ФМ 9у, i 1 ,N, j 1,2 соединены оптически с выходами соответствующих ответвлений 107/, которые объединены с ответвлением Юз, выход которого оптически св зан с информационным входом AM 13, и ответвлением 10а. вход которого оптически св зан с выходом БФП 5, а выход объединен с ответвлением 10ч и оптически св зан с информационным входом БФП 5. Выходы управл емых ФМ 9ц, 9i2 оптически св заны с входами соответствующих волокон, объединенных в ответвление 12i, i 1.N. Ответвлени 12-|-12м объединены в разветвитель 12, выход которого оптически св зан с входом фотоприемника 15, выход которого подключен к инверсному входу элемента И 14.

Выход элемента И 14 подключен к R- входу RS-триггера 6 и управл ющему входу AM 13, выход которого подключен к входу фотоприемника 16, выход которого подключен к входу блока 17 вычитани константы, выход которого вл етс выходом устройства .

Устройство работает следующим образом . В исходном состо нии триггер 6 находитс в нулевом состо нии - источник 7 излучени и группа источников когерентного излучени в БФП 5 выключены. Управл ющий импульс, определ ющий начало работы устройства, поступаете входа 1 устройства на S - вход триггера б, перевод его в единичное состо ние, и через элемент 2i задержки - на управл ющий вход источника 3 излучени . Врем задержки т в элементе 2i выбрано из расчета включени по сигналу с единичного выхода триггера 6 источников излучени БФП 5 (готовности БФП 5 к работе ) да момента включени источника 3 излучени (т , времени срабатывани триггера 6).

Световой импульс с выхода источника 3 излучени , проход через транспарант 4 и ответвление 1 (формирует на входе БФП 5 световой импульс с интенсивностью, пропорциональной начальному приближению к решению уравнени (2), Так как выходной поток БФП 5 разветвл етс далее в оптическом разветвителе 10 на 2N -К2 потоков, то дл нормального функционировани устройства мощности источников излучени , пропорциональные соответствующим коэффициентам р да Фурье функции f(X), увеличены в 2N + 2 раз, На выходе БФП 5 - входе ответвлени Юа, формируетс световой поток с интенсивностью, пропорциональной значению (2N + 2) (f(Yo - С) - С), который далее разветвл етс на 2 N + 2 потоков интенсивности {f(Yo - С)+ С} и поступает в ответвлени 102-10N2 . Световой поток, проход щий через ответвление 102, объединенное с ответвлением Ют, формирует на входе БФП 5 значение следующего приближени к решению уравнени (2):

Yi f(Yo-C) + C.

Световой поток с выхода ответвлени Юз поступает на вход AM 13.

AM 13 управл етс выходным сигналом элемента И 14, который, в свою очередь, определ етс сигналами с единичного выхода триггера 6 (через элемент 22 задержки) и с выхода фотоприемника 15 (поступающего на инверсный вход элемента И 14).

Врем задержки элемента 2а выбрано из расчета срабатывани фотоприемника 15 по выходным сигналам ФМ 9ц-9ы2 до прихода сигнала с единичного выхода триггера 6 в момент включени устройства, когда выходные сигналы ФМ 9ц-9ы2 - нулевые (во избежание прохождени через AM 13 на выход устройства первого приближени к решению).

Врем задержки элемента 2а выбирают , .общего времени срабатывани БФП 5, ФМ 9 и фотоприемника 15. Таким образом, с начала работы устройства до момента формировани нулевого сигнала на выходе фотоприемника 15 сигнал на выходе элемента И 14 вл етс нулевым, световой информационный поток через AM 13 не проходит .

Каждое очередное приближение к решению уравнени (2) (световой поток, формируемый на выходе БФП 5) поступает также через ответвлени 10ц Моы2 на входы управлени соответствующих ФМ

911-9N2.

За счет различной длины оптических волокон каждого ответвлени Юм на входы

управлени ФМв текущий момент времени поступают световые потоки с шпенсиэмо- ст ми, пропорциональными различным приближени м YI: от гокуцсго У|(н 9ц)до 5 Yi-2N-t-i (на ). На ччформац ючные входы ФМ 9ц-9ч2 поступает когерентный монохроматический поток от источника 7 излучени (включенного входным сигналом триггера 6) через оптический рззпетвитечь 10 11: на входы ФМ 9ц - через ответвление 111, на входы ФМ Si2 - через ФМ 8 и ответвление 112. ФМ 8 сдвигает пространственную фазу потока источника 7 на л.Поэтому при равенстве управл ющих сигналов на 15 входах управлени ФМ 9ц и 9,2 (т. е. при равных сдвигах фаз, вызванных данными управл ющими сигналами), интенсивность суммы выходных потоков ФМ 9ц и 9i2 на выходе ответвлени 12| равна 0.

0 Таким образом, интенсивность потока на выходе разветвител 12 равна 0, когда YI YI-I ... Y|-2N+1, т. е. когда YI вл етс решением Y уравнени (2). Число 2N ФМ определ етс требуемой точностью форми5 ровани момента отыскани решени уравнени (2). При по влении нулевого сигнала на выходе фотоприемника 15, поступающего далее на инверсный вход элемента И 14, на выходе элемента И 14 формируетс еди0 ничный сигнал, поступающий на управл ющий вход AM 13 и R- вход RS триггера 6.

AM 13 переводитс в режим полного пропускани света - с выхода ответвлени Юз из вход фотоприемника 16 поступает

5 световой поток с интенсивностью, пропорциональной решению Y уравнени (2), триггер б переводитс в нулевое состо ние - схема устройства приходит в исходное состо ние .

0В блоке 17 вычитани константы вычитаетс известна константа С, из значени Y т. е. формируетс окончательное решение X уравнени (1),

Claims

Формула и зоб ретени

5Оптический функциональный преобразователь по авт. св. № 17058 I 1, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей ээ счет решени трансцедентных уравнений, в него

0 введены два элемента задержки электрического сигнала, источник некогерентного из- лучени , вычислительный оптический транспарант, RS-триггер, источник когерентного излучени , неупрарл емый фазо5 вый модул тор, две группы по N управл емых модул торов, четыре оптических разветвител , амплитудный модул тор , элемент И и фотоприемник, вход преобразовател подкпючсн к S-входу RS- триггера и через первый элемент задержки

электрического сигнала - к входу источника некогерентного излучени , выход которого через вычислительный оптический транспарант оптически св зан с входом входного оптического разветвител , управл ющие входы источников излучени которого объединены с управл ющим входом источника когерентного излучени и второго элемента задержки электрического сигнала и соединены с единичным выходом RS-триггера, а выход оптического сумматора через первый оптический разветвитель оптически соединен с управл ющими входами управл емых фазовых модул торов первой и второй групп и входом оптического сумматора, источник когерентного излучени через второй оптический разветвитель соединен с информационными входами управл емых

ts-+-z

т i I j i

1 ц.

1 i п

4145

0

5

фазовых модул торов первой группы, а также через неуправл емый фазовый модул тор и третий оптический разветвитель - с информационными входами управл емых фазовых модул торов второй группы,.выходы всех управл емых фазовых модул торов первой и второй групп через четвертый оптический разветвитель подключены к входу фотоприемника, выход которого соединен с первым входом элемента И. соединенного вторым входом с выходом второго элемента задержки электрического сигнала и подключенного выходом к R-входу RS-триггера и управл ющему входу амплитудного модул тора , расположенного между выходом оптического сумматора и входом блока вычитани константы.

,

а

П 16 17

fl-fl-fr