RU2409831C1 - Optical dephasing apparatus - Google Patents

Optical dephasing apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2409831C1
RU2409831C1 RU2009121258/08A RU2009121258A RU2409831C1 RU 2409831 C1 RU2409831 C1 RU 2409831C1 RU 2009121258/08 A RU2009121258/08 A RU 2009121258/08A RU 2009121258 A RU2009121258 A RU 2009121258A RU 2409831 C1 RU2409831 C1 RU 2409831C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
outputs
splitter
inputs
Prior art date
Application number
RU2009121258/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Курейчик (RU)
Виктор Михайлович Курейчик
Владимир Викторович Курейчик (RU)
Владимир Викторович Курейчик
Михаил Александрович Аллес (RU)
Михаил Александрович Аллес
Сергей Михайлович Ковалев (RU)
Сергей Михайлович Ковалев
Сергей Викторович Соколов (RU)
Сергей Викторович Соколов
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЮФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЮФУ) filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЮФУ)
Priority to RU2009121258/08A priority Critical patent/RU2409831C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2409831C1 publication Critical patent/RU2409831C1/en

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: information technology. ^ SUBSTANCE: apparatus includes an optical Y-splitter, a first optical n-output splitter, a first linear transparency filter, a group of optical Y-splitters, an optical defined integrator, a second linear transparency filter, an optical phase modulator, an optical n-output splitter, a group of optical Y-couplers, a group of photodetectors, a group of piezoelectric elements, a second optical n-output splitter, a third linear transparency filter, a group of pairs of optically linked waveguides, an optical n-input coupler. The output of a coherent radiation source is connected to the input of the first optical Y-splitter, whose output is connected to the input of the first optical n-output splitter, and the second output is connected to the input of the second optical n-output splitter, outputs of the first optical n-output splitter are connected to corresponding inputs of the first linear transparency filter, whose outputs are connected to inputs of the corresponding optical Y-splitter, second outputs of the optical Y-splitter are connected to corresponding inputs of the optical undefined integrator, and the first outputs of the optical Y-splitter are connected to corresponding inputs of the optical defined integrator, the output of which is connected to the input of the second linear transparency filter, whose output is connected to the input of the optical phase modulator, whose output is connected to the input of the optical n-output splitter, whose outputs are connected to first inputs of the corresponding optical Y-couplers, and the outputs of the optical undefined integrator are connected to second inputs of the corresponding optical Y-couplers, whose outputs are connected to inputs of the corresponding photodetectors, whose outputs are connected to control inputs of corresponding piezoelectric elements, outputs of the second optical n-output splitter are connected to corresponding inputs of the third linear transparency filter, whose outputs are connected to inputs of corresponding first optical waveguides of the group of optically linked waveguides, which are integrated into corresponding piezoelectric elements, outputs of the first optical waveguides of the group of optically linked waveguides are connected to corresponding inputs of the optical n-input coupler, and outputs of the second optical waveguides of the group of optically linked waveguides are absorbing outputs, the output of the optical n-input coupler is the output optical dephasing apparatus. ^ EFFECT: simple design and high speed of the calculation process. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.The invention relates to computer technology and can be used in optical information processing devices built on the basis of continuous (fuzzy) logic.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для умножения оптических сигналов, содержащее оптический RS-триггер, транспаранты, оптический Y-разветвитель, три оптических бистабильных элемента, оптические волноводы с кольцевыми ответвлениями, оптические усилители, оптический компаратор, частотный фильтр [пат. RU 2022328 С1, 1994, Оптический умножитель. С.В.Соколов].Known optical computing device for multiplying optical signals, containing an optical RS-trigger, banners, an optical Y-coupler, three optical bistable elements, optical waveguides with ring branches, optical amplifiers, an optical comparator, a frequency filter [US Pat. RU 2022328 C1, 1994, Optical Multiplier. S.V.Sokolov].

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический Y-разветвитель, оптический транспарант.The essential features of the analogue common with the claimed device are as follows: optical Y-splitter, optical transparency.

Недостатками вышеописанного устройства являются сложность и невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечетко-логического вывода.The disadvantages of the above device are the complexity and inability to calculate a clear value of the output linguistic variable (or numbers on a predetermined scale of the output linguistic variable) after the procedure for aggregating all terms of this linguistic variable as a result of a fuzzy-logical conclusion.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь [пат. RU 1774323 С1, 1992, Оптический функциональный преобразователь. С.В.Соколов], содержащий источник излучения, оптические Y-разветвители, оптический линейный модулятор, оптический транспарант, оптический объединитель.A known optical computing device is a nonlinear power converter [US Pat. RU 1774323 C1, 1992, Optical Functional Converter. SVSokolov], comprising a radiation source, optical Y-splitters, an optical linear modulator, an optical transparency, an optical combiner.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический Y-разветвитель, оптический объединитель, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, каждый выход оптического транспаранта подключен ко входу соответствующего оптического Y-разветвителя.The essential features of an analogue that are common with the claimed device are as follows: a radiation source, an optical transparency, an optical Y-splitter, an optical combiner, an output of a radiation source is connected to an input of an optical Y-splitter, each output of an optical transparency is connected to an input of a corresponding optical Y-splitter.

Недостатками вышеописанного устройства являются сложность и невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечетко-логического вывода.The disadvantages of the above device are the complexity and inability to calculate a clear value of the output linguistic variable (or numbers on a predetermined scale of the output linguistic variable) after the procedure for aggregating all terms of this linguistic variable as a result of a fuzzy-logical conclusion.

Известно оптическое вычислительное устройство - оптический интегратор, выполняющий функцию неопределенного интегрирования, реализованный в виде Фурье-интегратора, описанного в [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 168, рис.6.2], принятый за прототип. Прототип содержит источник когерентного плоского светового потока, две последовательно расположенные системы преобразования Фурье, устройства ввода информации, пространственный операционный фильтр и детектор выходных данных.Known optical computing device is an optical integrator that performs the function of indefinite integration, implemented in the form of a Fourier integrator described in [Akayev A.A. Optical methods of information processing / A.A. Akayev, S.A. Mayorov. - M .: Higher school, 1988. - 236 p., Page 168, Fig.6.2], adopted as a prototype. The prototype contains a source of coherent flat luminous flux, two sequentially arranged Fourier transform systems, information input devices, a spatial operational filter, and an output data detector.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник когерентного излучения, две последовательно расположенные системы преобразования Фурье и пространственный операционный фильтр.The essential features of the prototype, common with the claimed invention, are as follows: a coherent radiation source, two sequentially located Fourier transform systems and a spatial operational filter.

Недостатками вышеописанного прототипа являются невозможность вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечетко-логического вывода.The disadvantages of the above prototype are the impossibility of calculating a clear value of the output linguistic variable (or numbers on a predetermined scale of the output linguistic variable) after the procedure for aggregating all terms of this linguistic variable as a result of fuzzy-logical inference.

Задачей изобретения является создание оптического дефаззификатора, позволяющего повысить вычислительную производительность процесса дефаззификации до 103-106 операций в секунду при одновременном упрощении конструкции и состава дефаззификатора.The objective of the invention is the creation of an optical defuzzifier, which allows to increase the computational productivity of the defuzzification process to 10 3 -10 6 operations per second while simplifying the design and composition of the defuzzifier.

Технический результат достигается тем, что в него введены первый оптический Y-разветвитель, первый оптический n-выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, группа оптических Y-разветвителей, оптический определенный интегратор, второй линейный оптический транспарант, оптический фазовый модулятор, оптический n-выходной разветвитель, группа оптических Y-объединителей, группа фотоприемников, группа пьезоэлеметов, второй оптический n-выходной разветвитель, третий линейный оптический транспарант, группа пар оптически связанных волноводов, оптический n-входной объединитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, выходы первого оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих оптических Y-разветвителей, вторые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического неопределенного интегратора, а первые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического определенного интегратора, выход которого подключен ко входу второго линейного оптического транспаранта, выход которого подключен ко входу оптического фазового модулятора, выход которого подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к первым входам соответствующих оптических Y-объединителей, а выходы оптического неопределенного интегратора подключены ко вторым входам соответствующих оптических Y-объединителей, выходы которых подключены ко входам соответствующих фотоприемников, выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих пьезоэлементов, выходы второго оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам третьего линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, выходы первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, а выходы вторых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов являются поглощающими, выход оптического n-входного объединителя является выходом оптического дефаззификатора.The technical result is achieved by the fact that the first optical Y-splitter, the first optical n-output splitter, the first linear optical transparency, the group of optical Y-splitters, the optical specific integrator, the second linear optical transparency, the optical phase modulator, the optical n-output are introduced into it splitter, a group of optical Y-combiners, a group of photodetectors, a group of piezoelectric elements, a second optical n-output splitter, a third linear optical transparency, a group of pairs of optically coupled of the waveguides, an optical n-input combiner, the output of the coherent radiation source is connected to the input of the first optical Y-splitter, the first output of which is connected to the input of the first optical n-output splitter, and the second output is connected to the input of the second optical n-output splitter, outputs of the first optical n-output splitter connected to the corresponding inputs of the first linear optical banner, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding optical Y-couplers, the second outputs The optical Y-couplers are connected to the corresponding inputs of the optical indefinite integrator, and the first outputs of the optical Y-couplers are connected to the corresponding inputs of the optical specific integrator, the output of which is connected to the input of the second linear optical transparency, the output of which is connected to the input of the optical phase modulator, the output of which is connected to the input of the optical n-output splitter, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding optical Y-combiners, and the output The optical indefinite integrator is connected to the second inputs of the corresponding optical Y-combiners, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding photodetectors, the outputs of which are connected to the control inputs of the corresponding piezoelectric elements, the outputs of the second optical n-output splitter are connected to the corresponding inputs of the third linear optical transparency, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding first optical waveguides of the group of optically coupled waveguides integrated to the corresponding piezoelectric, the outputs of the first group of optical waveguides optically coupled waveguides are connected to respective inputs of an optical combiner n-input, and the outputs of the second group of optical waveguides optically coupled waveguides are absorbing, n-output optical combiner is the output of the input optical defazzifikatora.

Для достижения технического результата в оптический дефаззификатор, содержащий две последовательно расположенные системы преобразования Фурье и пространственный операционный фильтр, образующие оптический неопределенный интегратор, источник когерентного излучения, дополнительно введены первый оптический Y-разветвитель, первый оптический n-выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, группа оптических Y-разветвителей, оптический определенный интегратор, второй линейный оптический транспарант, оптический фазовый модулятор, оптический n-выходной разветвитель, группа оптических Y-объединителей, группа фотоприемников, группа пьезоэлементов, второй оптический n-выходной разветвитель, третий линейный оптический транспарант, группа пар оптически связанных волноводов, оптический n-входной объединитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, выходы первого оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих оптических Y-разветвителей, вторые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического неопределенного интегратора, а первые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического определенного интегратора, выход которого подключен ко входу второго линейного оптического транспаранта, выход которого подключен ко входу оптического фазового модулятора, выход которого подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к первым входам соответствующих оптических Y-объединителей, а выходы оптического неопределенного интегратора подключены ко вторым входам соответствующих оптических Y-объединителей, выходы которых подключены ко входам соответствующих фотоприемников, выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих пьезоэлементов, выходы второго оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам третьего линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, выходы первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, а выходы вторых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов являются поглощающими, выход оптического n-входного объединителя является выходом оптического дефаззификатора.In order to achieve a technical result, an optical Y-coupler, a first optical n-output splitter, a first linear optical transparency, are additionally introduced into an optical defuzzifier containing two sequentially located Fourier transform systems and a spatial operational filter, which form an optical indefinite integrator, a coherent radiation source. optical Y-couplers, optical specific integrator, second linear optical transparency, optical phase modulator, optical n-output splitter, a group of optical Y-combiners, a group of photodetectors, a group of piezoelectric elements, a second optical n-output splitter, a third linear optical transparency, a group of pairs of optically coupled waveguides, an optical n-input combiner, the output of a coherent radiation source is connected to the input of the first optical Y-splitter, the first output of which is connected to the input of the first optical n-output splitter, and the second output is connected to the input of the second optical n-output splitter tweeter, the outputs of the first optical n-output splitter are connected to the corresponding inputs of the first linear optical transparency, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding optical Y-couplers, the second outputs of the optical Y-couplers are connected to the corresponding inputs of the optical indefinite integrator, and the first outputs of the optical Y-couplers connected to the corresponding inputs of the optical specific integrator, the output of which is connected to the input of the second linear optical transparen a, the output of which is connected to the input of the optical phase modulator, the output of which is connected to the input of the optical n-output splitter, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding optical Y-combiners, and the outputs of the optical indefinite integrator are connected to the second inputs of the corresponding optical Y-combiners, the outputs which are connected to the inputs of the respective photodetectors, the outputs of which are connected to the control inputs of the corresponding piezoelectric elements, the outputs of the second optical n-output the couplers are connected to the corresponding inputs of the third linear optical transparency, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding first optical waveguides of the group of optically coupled waveguides integrated into the corresponding piezoelectric elements, the outputs of the first optical waveguides of the group of optically coupled waveguides are connected to the corresponding inputs of the optical n-input combiner, and the outputs of the second optical waveguides a group of optically coupled waveguides are absorbing, the output of optical a traveling combiner is the output of an optical defuzzifier.

Оптический дефаззификатор - устройство, предназначенное для вычисления четкого значения выходной лингвистической переменной (или номера на заранее определенной шкале выходной лингвистической переменной) после процедуры агрегирования всех термов этой лингвистической переменной в результате нечетко-логического вывода. Вычисление четкого значения (номера) выходной лингвистической переменной оптоэлектронный дефаззификатор выполняет по методу медианы, значение yout которой определяется из интегрального уравнения:Optical defuzzifier is a device designed to calculate a clear value of the output linguistic variable (or number on a predetermined scale of the output linguistic variable) after the procedure for aggregating all terms of this linguistic variable as a result of a fuzzy-logical conclusion. The calculation of the clear value (number) of the output linguistic variable is performed by the optoelectronic defuzzifier according to the median method, the value of y out of which is determined from the integral equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

где yout - искомое четкое значение выходной лингвистической переменной (точка, в которой площадь поверхности, ограниченной осью y и функцией µ(yΣ), делится пополам; yOUT∈[y1, y2);where y out is the desired clear value of the output linguistic variable (the point at which the surface area bounded by the y axis and the function μ (y Σ ) is halved; y OUT ∈ [y 1 , y 2 );

y1, y2 - соответственно наименьшее и наибольшее значения аргумента функции µ(yΣ) из области ее определения;y 1 , y 2 - respectively, the smallest and largest values of the argument of the function µ (y Σ ) from the domain of its definition;

µ(yΣ) - результирующая после процедуры агрегирования функция принадлежности выходной лингвистической переменной y.µ (y Σ ) is the resulting membership function of the output linguistic variable y.

Функциональная схема оптического дефаззификатора показана на чертеже.Functional diagram of the optical defuzzifier shown in the drawing.

Оптический дефаззификатор содержит:Optical defuzzifier contains:

- 1 - источник плоского когерентного излучения (ИКИ) с амплитудой (2+K)×n усл(овных) ед(иниц);- 1 - a source of flat coherent radiation (IKI) with an amplitude of (2 + K) × n conv (ov) units (units);

- 2 - оптический Y-разветвитель, имеющий по первому выходу коэффициент разветвления 2×n/(2+K)×n=2×(2+K)-1, а по второму выходу - K×n/(2+K)×n=K×(2+K)-1;- 2 - an optical Y-splitter having a branching coefficient of 2 × n / (2 + K) × n = 2 × (2 + K) -1 at the first output, and K × n / (2 + K) at the second output × n = K × (2 + K) -1 ;

- 3 - оптический n-выходной разветвитель;- 3 - optical n-output splitter;

- 4 - линейный оптический транспарант (ЛОТ) Т1 с функцией пропускания, пропорциональной функции принадлежности µ(yΣ);- 4 - linear optical transparency (LOT) T1 with a transmission function proportional to the membership function µ (y Σ );

- 51, 52, …, 5n - n оптических Y-разветвителей;- 5 1 , 5 2 , ..., 5n - n optical Y-splitters;

- 6 - оптический интегратор, выполняющий функцию определенного интегрирования, который может быть реализован в виде оптического n-входного объединителя или фокусирующей линзы (далее - оптический определенный интегратор (ООИ));- 6 - an optical integrator that performs the function of a certain integration, which can be implemented in the form of an optical n-input combiner or a focusing lens (hereinafter referred to as optical specific integrator (OOI));

- 7 - линейный оптический транспарант Т2 с функцией пропускания, равной 1/2;- 7 - linear optical transparency T2 with a transmission function equal to 1/2;

- 8 - оптический фазовый модулятор (ОФМ), обеспечивающий постоянный сдвиг фазы оптического потока на π;- 8 - optical phase modulator (OFM), providing a constant phase shift of the optical stream by π;

- 9 - оптический n-выходной разветвитель;- 9 - optical n-output splitter;

- 10 - оптический интегратор, выполняющий функцию неопределенного интегрирования, который может быть реализован в виде Фурье-интегратора, описанного в [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 168, рис.6.1] (далее - оптический неопределенный интегратор (НОИ));- 10 - an optical integrator that performs the function of indefinite integration, which can be implemented as a Fourier integrator described in [Akayev A.A. Optical methods of information processing / A.A. Akayev, S.A. Mayorov. - M .: Higher school, 1988. - 236 p., Page 168, Fig. 6.1] (hereinafter referred to as the optical indefinite integrator (NII));

- 111, 112, …, 11n - n оптических Y-объединителей;- 11 1 , 11 2 , ..., 11 n - n optical Y-combiners;

- 121, 122, …, 12n - n фотоприемников (ФП);- 12 1 , 12 2 , ..., 12 n - n photodetectors (FP);

- 13 - оптический n-выходной разветвитель;- 13 - optical n-output splitter;

- 14 - линейный оптический транспарант Т3 с функцией пропускания, обеспечивающей при поступлении на все его входы постоянного потока с амплитудой К усл. ед. амплитуду оптических потоков на его выходах, совпадающую с целочисленными значениями линейной функции (1, 2, …, n) усл. ед.;- 14 - linear optical transparency T3 with a transmission function, which ensures that when all of its inputs receive a constant stream with an amplitude of K srvc. units the amplitude of the optical flows at its outputs, which coincides with the integer values of the linear function (1, 2, ..., n) conv. units;

- 1511, 1512, 1521, 1522, …, 15n1, 15n2 - n пар оптически связанных волноводов (ОСВ);- 15 11 , 15 12 , 15 21 , 15 22 , ..., 15 n1 , 15 n2 - n pairs of optically coupled waveguides (OSV);

- 161, 162, …, 16n - n пьезоэлементов (ПЭ), в которые интегрированы соответствующие пары ОСВ 1511, 1512, 1521, 1522, …, 15n1, 15n2 таким образом, что при отсутствии на управляющем входе ПЭ управляющего сигнала, изменяющего расстояние между ОСВ, оптическая связь в парах ОСВ отсутствует, появляясь только при наличии управляющего сигнала выше порогового уровня срабатывания ПЭ;- 16 1 , 16 2 , ..., 16 n - n piezoelectric elements (PE), into which the corresponding pairs of WWS 15 11 , 15 12 , 15 21 , 15 22 , ..., 15 n1 , 15 n2 are integrated in such a way that in the absence of the control input PE of the control signal that changes the distance between the OCB, there is no optical coupling in the pairs of the OCB, appearing only when the control signal is above the threshold level of PE operation;

- 17 - оптический n-входной объединитель.- 17 - optical n-input combiner.

Выход ИКИ 1 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 2, первый выход которого подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 3, а второй выход подключен ко входу n-выходного разветвителя 13. Каждый выход 31, 32, …, 3n оптического n-выходного разветвителя 3 подключен к соответствующему входу ЛОТ 4, выход которого подключен ко входам соответствующих оптических Y-разветвителей 51, 52, …, 5n. Первые выходы оптических Y-разветвителей 51, 52, …, 5n подключены к соответствующим входам ООИ 6, выход которого подключен ко входу ЛОТ 7. Выход ЛОТ 7 подключен ко входу ОФМ 8. Выход ОФМ 8 подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 9, соответствующие выходы 91, 92, …, 9n которого подключены к первым входам оптических Y-объединителей 111, 112, …, 11n. Вторые выходы оптических Y-разветвителей 51, 52, …, 5n подключены к соответствующим входам НОИ 10, соответствующие выходы которого подключены ко вторым входам оптических Y-объединителей 111, 112,…, 11n. Выходы оптических Y-объединителей 111, 112, …, 11n подключены ко входам соответствующих ФП 121, 122, …, 12n. Выход каждого ФП 121, 122, …, 12n подключен к управляющему входу соответствующего ПЭ 161, 162, …, 16n. Выходы 131, 132, …, 13n оптического n-выходного разветвителя 13 подключены ко входам ЛОТ 14, выходы которого подключены ко входам первых оптических волноводов 1511, 1521, …, 15n1, оптически связанных со вторыми оптическими волноводами 1512, 1522, …, 15n2, в соответствующих парах ОСВ. Выходы вторых оптических волноводов 1512, 1522, …, 15n2 соответствующих пар ОСВ являются поглощающими. Выходы первых оптических волноводов 1511, 1521, …, 15n1 пар ОСВ подключены к соответствующим входам 171, 172, …, 17n оптического n-входного объединителя 17, выход которого является выходом устройства.The output of IRI 1 is connected to the input of the optical Y-splitter 2, the first output of which is connected to the input of the optical n-output splitter 3, and the second output is connected to the input of the n-output splitter 13. Each output 3 1 , 3 2 , ..., 3 n of the optical n-output splitter 3 is connected to the corresponding input of LOT 4, the output of which is connected to the inputs of the corresponding optical Y-splitters 5 1 , 5 2 , ..., 5 n . The first outputs of the optical Y-couplers 5 1 , 5 2 , ..., 5 n are connected to the corresponding inputs of the OOI 6, the output of which is connected to the input of the LOT 7. The output of the LOT 7 is connected to the input of the OFM 8. The output of the OFM 8 is connected to the input of the optical n-output splitter 9, the corresponding outputs 9 1 , 9 2 , ..., 9 n of which are connected to the first inputs of the optical Y-combiners 11 1 , 11 2 , ..., 11 n . The second outputs of the optical Y-couplers 5 1 , 5 2 , ..., 5 n are connected to the corresponding inputs of the NOI 10, the corresponding outputs of which are connected to the second inputs of the optical Y-combiners 11 1 , 11 2, ..., 11 n . The outputs of the optical Y-combiners 11 1 , 11 2 , ..., 11 n are connected to the inputs of the corresponding phase transitions 12 1 , 12 2 , ..., 12 n . The output of each FP 12 1 , 12 2 , ..., 12 n is connected to the control input of the corresponding PE 16 1 , 16 2 , ..., 16 n . The outputs 13 1 , 13 2 , ..., 13 n of the optical n-output splitter 13 are connected to the inputs of the LOT 14, the outputs of which are connected to the inputs of the first optical waveguides 15 11 , 15 21 , ..., 15 n1 , optically coupled to the second optical waveguides 15 12 , 15 22 , ..., 15 n2 , in the corresponding pairs of WWS. The outputs of the second optical waveguides 15 12 , 15 22 , ..., 15 n2 of the corresponding OSB pairs are absorbing. The outputs of the first optical waveguides 15 11 , 15 21 , ..., 15 n1 OSB pairs are connected to the corresponding inputs 17 1 , 17 2 , ..., 17 n of the optical n-input combiner 17, the output of which is the output of the device.

Работа оптического дефаззификатора происходит следующим образом. С выхода ИКИ 1 когерентный плоский световой поток с амплитудой (2+K)×n усл. ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 2, с первого выхода которого снимается оптический поток с амплитудой 2×n усл. ед., а со второго выхода - световой поток с амплитудой K×n усл. ед. Оптический поток с амплитудой 2×n усл. ед. поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 3. С каждого выхода 31, 32, …, 3n - выходного разветвителя 3 оптический поток с амплитудой 2 усл. ед. поступает на соответствующий вход ЛОТ 4 с функцией пропускания, пропорциональной функции принадлежности µ(yΣ). На выходе ЛОТ 4 формируется плоский оптический поток с амплитудой, пропорциональной 2×n×µ(yΣ). Этот оптический поток, проходя через оптические Y-разветвители 51, 52,…, 5n, разветвляется на две части. Первая часть разветвленного плоского потока с амплитудой, пропорциональной n×µ(yΣ), поступает на соответствующие входы ООИ 6, а вторая часть потока с той же амплитудой поступает на соответствующие входы НОИ 10. С выхода ООИ 6 плоский световой поток с амплитудой, пропорциональной

Figure 00000002
, поступает через ЛОТ 7 с функцией пропускания, равной 1/2, на вход ОФМ 8, сдвигающего фазу светового потока на π. С выхода ОФМ 8 инвертированный плоский световой поток поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 9, с каждого выхода которого 91, 92, …, 9n снимается оптический поток с амплитудой, пропорциональной
Figure 00000003
. Данные световые потоки поступают на первые входы соответствующих оптических Y-объединителей 111, 112,…, 11n.The operation of the optical defuzzifier occurs as follows. From the output of IKI 1 coherent flat light flux with an amplitude of (2 + K) × n conv. units arrives at the input of an optical Y-splitter 2, from the first output of which an optical stream with an amplitude of 2 × n conv. units, and from the second output - the luminous flux with an amplitude of K × n srvc. units Optical flow with an amplitude of 2 × n conv. units arrives at the input of the optical n-output splitter 3. From each output 3 1 , 3 2 , ..., 3 n - of the output splitter 3, an optical stream with an amplitude of 2 srvc. units arrives at the corresponding input of LOT 4 with a transmission function proportional to the membership function µ (y Σ ). At the output of LOT 4, a planar optical stream is formed with an amplitude proportional to 2 × n × µ (y Σ ). This optical stream, passing through the optical Y-splitters 5 1 , 5 2 , ..., 5 n , branches into two parts. The first part of the branched plane stream with an amplitude proportional to n × µ (y Σ ) is supplied to the corresponding inputs of the OOI 6, and the second part of the stream with the same amplitude is supplied to the corresponding inputs of the OOI 10. From the output of the OOI 6, a flat light stream with an amplitude proportional to
Figure 00000002
arrives through LOT 7 with a transmission function equal to 1/2 to the input of OFM 8, which shifts the phase of the light flux by π. From the output of OFM 8, the inverted flat luminous flux arrives at the input of the optical n-output splitter 9, from each output of which 9 1 , 9 2 , ..., 9 n an optical flux with an amplitude proportional to
Figure 00000003
. These light fluxes arrive at the first inputs of the corresponding optical Y-combiners 11 1 , 11 2 , ..., 11 n .

С выхода НОИ 10 плоский световой поток с пространственной амплитудой, пропорциональной по оси OY

Figure 00000004
, поступает на вторые входы соответствующих оптических Y-объединителей 111, 112,…, 11n.From the output of NII 10, a flat luminous flux with a spatial amplitude proportional to the OY axis
Figure 00000004
arrives at the second inputs of the corresponding optical Y-combiners 11 1 , 11 2 , ..., 11 n .

Таким образом, на первые входы оптических Y-объединителей 111, 112, …, 11n поступают сдвинутые по фазе на π оптические потоки с амплитудами, пропорциональными определенному интегралу -

Figure 00000005
, а на вторые входы - оптические потоки с амплитудами, пропорциональными по оси OY
Figure 00000004
(для каждого конкретного значения yi из области определения функции
Figure 00000006
. Интерферируя, данные световые потоки формируют на входе соответствующего фотоприемника 121, 122,…, 12n поток оптического излучения с интенсивностью
Figure 00000007
. Наименьший по интенсивности (равный нулю) поток формируется на входе того ФП 12к, где выполнено условие, описываемое формулой (1). Сигналы с выходов ФП 121, 122, …, 12n поступают на управляющие входы соответствующих ПЭ 161, 162, …, 16n.Thus, the first inputs of the optical Y-combiners 11 1 , 11 2 , ..., 11 n receive phase-shifted optical flows with π amplitudes proportional to a certain integral -
Figure 00000005
and to the second inputs - optical flows with amplitudes proportional to the OY axis
Figure 00000004
(for each specific value of y i from the function definition domain
Figure 00000006
. Interfering, these light fluxes form at the input of the corresponding photodetector 12 1 , 12 2 , ..., 12 n a stream of optical radiation with an intensity
Figure 00000007
. The lowest in intensity (equal to zero) flow is formed at the input of that FP 12 k , where the condition described by formula (1) is satisfied. The signals from the outputs of the FP 12 1 , 12 2 , ..., 12 n are fed to the control inputs of the corresponding PE 16 1 , 16 2 , ..., 16 n .

Одновременно оптический поток с амплитудой K×n усл. ед. со второго выхода оптического Y-разветвителя 2 поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 13, на каждом выходе которого формируется оптический поток с амплитудой K усл. ед. Эти n потоков с амплитудой K усл. ед. поступают на соответствующие входы ЛОТ 14, формируя на его выходах световые потоки с амплитудой, пропорциональной номеру своего входа (или выхода) - 1, 2, …n усл. ед. Далее эти оптические потоки поступают на вход соответствующего первого оптического волновода 1511, 1521, …, 15n1 пар ОСВ.At the same time, an optical stream with an amplitude of K × n srvc. units from the second output of the optical Y-splitter 2 is fed to the input of the optical n-output splitter 13, at each output of which an optical stream with an amplitude K conv. units These n flows with amplitude K srvc. units arrive at the corresponding inputs of LOT 14, forming light fluxes at its outputs with an amplitude proportional to the number of its input (or output) - 1, 2, ... n conv. units Further, these optical streams are fed to the input of the corresponding first optical waveguide 15 11 , 15 21 , ..., 15 n1 OSB pairs.

Тот ПЭ 16i, на управляющем входе которого будет нулевой сигнал (что эквивалентно выполнению условия, описываемого формулой (1)), не изменит начального расстояния между ОСВ 15i1 и 15i2, не допускающего переключения оптического потока из первого оптического волновода 15i1 во второй оптический волновод 15i2. Этот оптический поток из первого оптического волновода 15i1 с амплитудой, пропорциональной номеру входа с нулевым сигналом, поступает на соответствующий вход оптического n-входного объединителя 17 и далее - на выход устройства.That PE 16 i , at the control input of which there will be a zero signal (which is equivalent to fulfilling the condition described by formula (1)), will not change the initial distance between the OSB 15 i1 and 15 i2 , which does not allow switching of the optical flux from the first optical waveguide 15 i1 to the second optical waveguide 15 i2 . This optical stream from the first optical waveguide 15 i1 with an amplitude proportional to the input number with a zero signal is fed to the corresponding input of the optical n-input combiner 17 and then to the output of the device.

Остальные ПЭ 161, 162, …, 16n, на управляющих входах которых будет присутствовать ненулевой сигнал, изменят расстояния между соответствующими ОСВ 1511, 1512, 1521, 1522, …, 15(i-1)1, 15(i-1)2, 15(i+1)1, 15(i+1)2, …, 15n1, 15n2, что приведет к переключению оптических потоков во вторые соответствующие оптические волноводы ОСВ и дальнейшему их поглощению.The remaining PEs 16 1 , 16 2 , ..., 16 n , at the control inputs of which a non-zero signal will be present, will change the distances between the corresponding OSBs 15 11 , 15 12 , 15 21 , 15 22 , ..., 15 (i-1) 1 , 15 (i-1) 2 , 15 (i + 1) 1 , 15 (i + 1) 2 , ..., 15 n1 , 15 n2 , which will lead to switching of optical fluxes into the second corresponding optical waveguide waveguides and their further absorption.

Таким образом, на выходе оптического n-входного объединителя 17 будет сформирован оптический поток с амплитудой, пропорциональной значению (номеру) четкого значения на базовой шкале выходной переменной у из условия, описываемого формулой (1).Thus, an optical stream with an amplitude proportional to the value (number) of a clear value on the base scale of the output variable y from the condition described by formula (1) will be formed at the output of the optical n-input combiner 17.

Быстродействие оптического дефаззификатора определяется, в основном, динамическими характеристиками фотоприемников и пьезоэлементов. Фотоприемники, выполняемые в традиционном варианте на основе фотодиодов, имеют частоту среза порядка 109 Гц, а быстродействие пьезоэлементов составляет порядка 108 Гц. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.The speed of the optical defuzzifier is determined mainly by the dynamic characteristics of the photodetectors and piezoelectric elements. Photodetectors, made in the traditional version based on photodiodes, have a cutoff frequency of the order of 10 9 Hz, and the speed of the piezoelectric elements is of the order of 10 8 Hz. For existing continuous-processing information processing systems, such a speed ensures their operation in almost real time.

Claims (1)

Оптический дефаззификатор, содержащий две последовательно расположенные системы преобразования Фурье и пространственный операционный фильтр, образующие оптический неопределенный интегратор, источник когерентного излучения, отличающийся тем, что в него введены первый оптический Y-разветвитель, первый оптический n-выходной разветвитель, первый линейный оптический транспарант, группа оптических Y-разветвителей, оптический определенный интегратор, второй линейный оптический транспарант, оптический фазовый модулятор, оптический n-выходной разветвитель, группа оптических Y-объединителей, группа фотоприемников, группа пьезоэлементов, второй оптический n-выходной разветвитель, третий линейный оптический транспарант, группа пар оптически связанных волноводов, оптический n-входной объединитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, выходы первого оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам первого линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих оптических Y-разветвителей, вторые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического неопределенного интегратора, а первые выходы оптических Y-разветвителей подключены к соответствующим входам оптического определенного интегратора, выход которого подключен ко входу второго линейного оптического транспаранта, выход которого подключен ко входу оптического фазового модулятора, выход которого подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, выходы которого подключены к первым входам соответствующих оптических Y-объединителей, а выходы оптического неопределенного интегратора подключены ко вторым входам соответствующих оптических Y-объединителей, выходы которых подключены ко входам соответствующих фотоприемников, выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих пьезоэлементов, выходы второго оптического n-выходного разветвителя подключены к соответствующим входам третьего линейного оптического транспаранта, выходы которого подключены ко входам соответствующих первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, выходы первых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов подключены к соответствующим входам оптического n-входного объединителя, а выходы вторых оптических волноводов группы оптически связанных волноводов являются поглощающими, выход оптического n-входного объединителя является выходом оптического дефаззификатора. An optical defuzzifier containing two sequentially arranged Fourier transform systems and a spatial operational filter forming an indefinite optical integrator, a coherent radiation source, characterized in that the first optical Y-splitter, the first optical n-output splitter, the first linear optical transparency, are introduced into it optical Y-couplers, optical specific integrator, second linear optical transparency, optical phase modulator, optical n-output a new splitter, a group of optical Y-combiners, a group of photodetectors, a group of piezoelectric elements, a second optical n-output splitter, a third linear optical transparency, a group of pairs of optically coupled waveguides, an optical n-input combiner, the output of a coherent radiation source is connected to the input of the first optical Y- splitter, the first output of which is connected to the input of the first optical n-output splitter, and the second output is connected to the input of the second optical n-output splitter, the outputs of the first opt The optical n-output splitter is connected to the corresponding inputs of the first linear optical transparency, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding optical Y-couplers, the second outputs of the optical Y-couplers are connected to the corresponding inputs of the optical indefinite integrator, and the first outputs of the optical Y-couplers are connected to the corresponding inputs optical specific integrator, the output of which is connected to the input of the second linear optical banner, the output of which is connected to the input of the optical phase modulator, the output of which is connected to the input of the optical n-output splitter, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding optical Y-combiners, and the outputs of the optical indefinite integrator are connected to the second inputs of the corresponding optical Y-combiners, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding photodetectors, the outputs of which are connected to the control inputs of the corresponding piezoelectric elements, the outputs of the second optical n-output splitter are connected to the corresponding inputs of the third linear optical transparency, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding first optical waveguides of the group of optically coupled waveguides integrated into the corresponding piezoelectric elements, the outputs of the first optical waveguides of the group of optically coupled waveguides are connected to the corresponding inputs of the optical n-input combiner, and the outputs of the second optical waveguides of the group optically coupled waveguides are absorbing; the output of the optical n-input combiner is with the output of an optical defuzzifier.
RU2009121258/08A 2009-06-03 2009-06-03 Optical dephasing apparatus RU2409831C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121258/08A RU2409831C1 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Optical dephasing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009121258/08A RU2409831C1 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Optical dephasing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2409831C1 true RU2409831C1 (en) 2011-01-20

Family

ID=46307757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009121258/08A RU2409831C1 (en) 2009-06-03 2009-06-03 Optical dephasing apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2409831C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tait et al. Neuromorphic photonic networks using silicon photonic weight banks
CN112232504A (en) Photon neural network
US20150009548A1 (en) Reservoir Computing Using Passive Optical Systems
CN112232503B (en) Computing device, computing method, and computing system
RU2408052C1 (en) Optoelectronic dephasing apparatus
George et al. Towards on-chip optical FFTs for convolutional neural networks
CN102621768B (en) N-bit optical digital-to-analog converter based on micro ring resonator
GB2616426A (en) Optical encoders
RU2422876C1 (en) Optical or gate for fuzzy sets
RU2409831C1 (en) Optical dephasing apparatus
RU2419127C2 (en) Optical or gate for continuous sets
Wang et al. Anti-crosstalk absolute phase retrieval method for microscopic fringe projection profilometry using temporal frequency-division multiplexing
RU2444047C1 (en) Optical defuzzificator
RU2439651C1 (en) Optoelectronic defuzzification apparatus
JP2009218765A (en) Optical receiving apparatus
JP7273342B2 (en) Optical information processing device
Peserico et al. Design and testing of silicon photonic 4F system for convolutional neural networks
RU2437139C1 (en) Optical boundary disjunctor for fuzzy sets
RU2408051C1 (en) Optoelectronic dephasing apparatus
RU2439652C1 (en) Optoelectronic defuzzification apparatus
RU2646366C1 (en) Optoelectronic compromise summator
RU2432602C1 (en) Optical boundary conjunctor of fuzzy sets
Xu et al. High-energy-efficiency integrated photonic convolutional neural networks
RU2446432C1 (en) Optoelectronic defuzzificator
RU2463640C1 (en) Optical complementary fuzzy set computer

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130604