RU2020528C1

RU2020528C1 - Optical trigger

Info

Publication number: RU2020528C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Соколов
Priority date: 1992-07-14
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: optical digital equipment. SUBSTANCE: trigger has three branchings - the first and the second, the second and the third, which are connected optically in pairs. The first and the third branchings have annular branchings. Input of the second branching has to be supply input of the trigger. Inputs of the third and the first branchings have to be S- and R-inputs of the trigger correspondingly. Outputs of the first and the second branchings have to be unit and zero outputs of trigger. EFFECT: improved efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптической цифровой технике и может быть использовано при синтезе оптических вычислительных машин. The invention relates to optical digital technology and can be used in the synthesis of optical computers.

Известны различные оптические триггеры, построенные на основе использования оптических волноводов, управляемых электрическими сигналами [1]. Недостатками таких триггеров являются сложность исполнения и наличие электрических схем управления переключением волноводов с соответствующим быстродействием, определяемым временем переходных процессов в электрических схемах, что значительно снижает быстродействие триггера, не позволяя достичь потенциального быстродействия оптических переключающих устройств ( ≈ 10^-12 с).Various optical triggers are known based on the use of optical waveguides controlled by electrical signals [1]. The disadvantages of such triggers are the complexity of execution and the presence of electrical control circuits for switching waveguides with the corresponding speed determined by the transient time in the electrical circuits, which significantly reduces the speed of the trigger, not allowing to reach the potential speed of optical switching devices (≈ 10 ^-12 s).

Наиболее близкой по техническому исполнению к предложенному триггеру является группа оптических волноводов, связанных между собой оптически [2]. The closest in technical execution to the proposed trigger is a group of optical waveguides that are optically coupled to each other [2].

Недостатком данной схемы является отсутствие возможности выполнения функций логических элементов с памятью (конечных автоматов), в частности функций RS-триггера. The disadvantage of this scheme is the lack of the ability to perform the functions of logical elements with memory (finite state machines), in particular the functions of the RS-trigger.

Изобретение направлено на решение задачи обеспечения выполнения функций RS-триггера только с помощью оптических сигналов, что позволяет добиться потенциального для оптических переключателей быстродействия триггера при его существенном упрощении. The invention is aimed at solving the problem of ensuring that the RS-flip-flop functions are fulfilled only with the help of optical signals, which makes it possible to achieve a flip-flop potential for optical flip-flops with its significant simplification.

Подобная задача возникает при проектировании и разработке чисто оптических ЦВМ, обладающих быстродействием, потенциально возможным для оптических устройств. A similar problem arises in the design and development of purely optical digital computers with the speed that is potentially possible for optical devices.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство содержит три попарно оптически связанных между собой ответвления - первое и второе, второе и третье, два из которых - первое и третье содержат кольцевые ответвления, вход второго ответвления является входом питания триггера, входы первого и третьего ответвлений являются соответственно S- и R-входами триггера, а их выходы - единичным и нулевым выходами триггера. The essence of the invention lies in the fact that the device contains three pairs of optically coupled branches - the first and second, second and third, two of which - the first and third contain ring branches, the input of the second branch is the trigger power input, the inputs of the first and third branches are respectively, S- and R-inputs of the trigger, and their outputs - single and zero outputs of the trigger.

На чертеже представлена функциональная схема RS-триггера. The drawing shows a functional diagram of the RS-trigger.

RS-триггер содержит три оптических ответвления 1-3, попарно оптически связанных между собой: 1 и 2, 2 и 3. Первое 1 и третье 3 ответвления содержат кольцевые ответвления 1₁, 3₁, в тракте которых могут быть расположены транспаранты (на чертеже показаны пунктиром), уменьшающие коэффициент передачи сигнала в данных ответвлениях. Вход ответвления 2 является входом питания триггера, входы ответвлений 1, 3 - соответственно S и R-входами, а выходы ответвлений 1, 3 - единичным и нулевым выходами триггера.The RS-trigger contains three optical branches 1-3, optically coupled in pairs: 1 and 2, 2 and 3. The first 1 and third 3 branches contain ring branches 1 ₁ , 3 ₁ , in the path of which banners can be located (in the drawing are shown by dashed lines), which reduce the transmission coefficient of the signal in these branches. Branch 2 input is the trigger power input, branch 1, 3 inputs are S and R inputs, respectively, and branch 1, 3 outputs are single and zero trigger outputs.

Оптический триггер работает следующим образом. The optical trigger works as follows.

В течение всего времени работы триггера на вход ответвления 2, оптически связанного с ответвлениями 1 и 3, подается постоянный оптический сигнал интенсивности I, величина которой обеспечивает возможность переключения излучения из ответвления 2 в оптически с ним связанное ответвление при подаче на вход последнего соответствующего управляющего сигнала. Throughout the entire operation time of the trigger, a constant optical signal of intensity I is supplied to the input of branch 2, which is optically coupled to branches 1 and 3, the value of which provides the ability to switch radiation from branch 2 to the optically coupled branch when the last corresponding control signal is applied to the input.

При отсутствии управляющих сигналов на входах ответвлений 1, 3 переключение светового потока из ответвления 2 не происходит и на выходах ответвлений 1, 3 информационные сигналы отсутствуют. In the absence of control signals at the inputs of branches 1, 3, switching of the light flux from branch 2 does not occur and there are no information signals at the outputs of branches 1, 3.

При подаче управляющего сигнала заданной интенсивности U (0,01˙1 <U<<1) на вход одного из ответвлений, например 1, происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1. Переключенный световой поток, распространяясь по ответвлению 1, поступает в кольцевое ответвление 1, и далее на выход ответвления 1, где формируется оптический сигнал интенсивности ~

, соответствующий "1" на единичном выходе триггера. По окончании оптического импульса U на входе ответвления 1 участок переключения излучения смещается к кольцевому ответвлению 1₁, так как в этом случае управляющий оптический сигнал существует только на выходе кольцевого ответвления 1₁. Интенсивность этого сигнала можно оценить следующим образом.When a control signal of a given intensity U (0,01˙1 <U << 1) is supplied to the input of one of the branches, for example 1, the luminous flux switches from branch 2 to branch 1. The switched luminous flux propagating through branch 1 enters ring branch 1, and then to the output of branch 1, where an optical signal of intensity ~

corresponding to "1" on a single trigger output. At the end of the optical pulse U at the input of branch 1, the radiation switching section is shifted to the ring branch 1 ₁ , since in this case the control optical signal exists only at the output of the ring branch 1 ₁ . The intensity of this signal can be estimated as follows.

Так как на вход кольцевого ответвления 1₁, в начальный момент времени поступает световой поток интенсивности (I+U)

≈

, который, проходя по кольцу, ослабляется в N раз (за счет выбора коэффициента затухания или постановки транспаранта), то на выходе кольцевого ответвления 1₁ последовательно формируются сигналы интенсивности I˙(2N)^-1 (который далее суммируется с сигналом I), (I ˙ (2N)^-1 + +1)(2N)^-1, ((I ˙ (2N)^-1 + I)(2N)^-1 + I)(2N)^-1 и т.д.Since the input of the annular branch 1 ₁ , at the initial moment of time, the luminous flux of intensity (I + U)

≈

, which, passing through the ring, is attenuated N times (by choosing the attenuation coefficient or setting the transparency), then at the output of the ring branch 1 ₁ , signals of intensity I˙ (2N) ^-1 (which is further summed with signal I) are sequentially I ˙ (2N) ^-1 + +1) (2N) ^-1 , ((I ˙ (2N) ^-1 + I) (2N) ^-1 + I) (2N) ^-1 , etc.

Таким образом, интенсивность сигнала на выходе кольцевого ответвления 1₁ по окончании переходного процесса определя- ется как I

-I= I

_ I=I

, откуда из условия обеспечения равенства его значению U может быть определена величина N=

+1

.Thus, the signal intensity at the output of the ring branch 1 ₁ at the end of the transition process is determined as I

-I = I

_ I = I

, whence from the condition of ensuring equality to its value U, the value N =

+1

.

Управляющий сигнал с выхода ответвления 1₁ обеспечивает переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 1 (точнее, удержание переключенного потока в ответвлении 1), обеспечивая тем самым постоянное значение оптического сигнала, соответствующего "1", на единичном выходе триггера (выходе ответвления 1) и сигнала U на выходе кольцевого ответвления 1₁.The control signal from the output of branch 1 ₁ switches the luminous flux from branch 2 to branch 1 (more precisely, keeping the switched flux in branch 1), thereby ensuring a constant value of the optical signal corresponding to "1" at a single output of the trigger (branch output 1) and a signal U at the output of the ring branch 1 ₁ .

При поступлении управляющего сигнала на R-вход триггера (вход ответвления 3) происходит переключение светового потока из ответвления 2 в ответвление 3 на его начальном участке. Тем самым прекращается поступление на соответствующем участке оптического сигнала в ответвление 1 - сигнал на единичном выходе триггера исчезает. When the control signal arrives at the R-input of the trigger (input of branch 3), the luminous flux switches from branch 2 to branch 3 at its initial section. This stops the flow of the optical signal to branch 1 at the corresponding section — the signal at the single output of the trigger disappears.

Формирование сигнала на выходе ответвления 3 - нулевом выходе триггера после переключения светового потока из ответвления 2 происходит аналогично вышеизложенному для ответвления 1. The signal formation at the output of branch 3 - the zero output of the trigger after switching the light flux from branch 2 occurs similarly to the above for branch 1.

Следует отметить, что использование предложенной схемы триггера наиболее целесообразно при синтезе чисто оптических ЦВМ. It should be noted that the use of the proposed trigger scheme is most appropriate for the synthesis of purely optical digital computers.

Claims

OPTICAL TRIGGER containing optically coupled waveguides, characterized in that it contains three pairs of optically coupled branches - the first and second, second and third, two of which - the first and third contain ring branches, the input of the second branch is the trigger power input, inputs the first and third branches are respectively the S- and R-inputs of the trigger, and their outputs are the unit and zero outputs of the trigger.