RU2422876C1 - Optical or gate for fuzzy sets - Google Patents

Optical or gate for fuzzy sets Download PDF

Info

Publication number
RU2422876C1
RU2422876C1 RU2009144405/08A RU2009144405A RU2422876C1 RU 2422876 C1 RU2422876 C1 RU 2422876C1 RU 2009144405/08 A RU2009144405/08 A RU 2009144405/08A RU 2009144405 A RU2009144405 A RU 2009144405A RU 2422876 C1 RU2422876 C1 RU 2422876C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
output
input
rth
outputs
Prior art date
Application number
RU2009144405/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Александрович Аллес (RU)
Михаил Александрович Аллес
Сергей Михайлович Ковалев (RU)
Сергей Михайлович Ковалев
Сергей Викторович Соколов (RU)
Сергей Викторович Соколов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет путей сообщения"
Priority to RU2009144405/08A priority Critical patent/RU2422876C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422876C1 publication Critical patent/RU2422876C1/en

Links

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: device has m groups of k photodetectors, m coherent radiation sources, m 2k-output optical splitters, m groups of k optical amplitude modulators, m groups of k optical phase modulators, m groups of k optical Y-couplers, k minimum signal selectors, k square-root extractors and k subtracters. ^ EFFECT: simple design and high computing efficiency of the device. ^ 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики.The present invention relates to computer technology and can be used in optical information processing devices based on fuzzy logic.

Известно оптическое вычислительное устройство - оптический дифференциатор [Пат. RU 2159461, 2000 г. Оптический дифференциатор / С.В.Соколов и др.], содержащий оптический разветвитель, оптическую линию задержки, оптический фазовый модулятор, оптический объединитель, приемный транспарант.A known optical computing device is an optical differentiator [US Pat. RU 2159461, 2000. Optical differentiator / SV Sokolov et al.], Comprising an optical splitter, an optical delay line, an optical phase modulator, an optical combiner, a receiving transparency.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический разветвитель, оптический фазовый модулятор.The essential features of an analogue common with the claimed device are as follows: optical splitter, optical phase modulator.

Недостатком вышеописанного аналога является невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) двух нечетких множеств.The disadvantage of the above analogue is the inability to perform the operation of combining (disjunction) of two fuzzy sets.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь [Пат. RU 2020550 С1, 1994 г., Оптический функциональный преобразователь / С.В.Соколов], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический модулятор.A known optical computing device is a nonlinear power converter [US Pat. RU 2020550 C1, 1994, Optical Functional Converter / SVSokolov] containing a coherent radiation source, differentiator, optical n-output splitter, optical transparency, optical n-input combiner, a pair of optically coupled waveguides, optical modulator.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: источник когерентного излучения, оптический разветвитель, оптический модулятор.The essential features of an analogue common with the claimed device are as follows: a coherent radiation source, an optical splitter, an optical modulator.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) двух нечетких множеств.The disadvantages of the above analogue are the high complexity and the inability to perform the operation of combining (disjunction) of two fuzzy sets.

Известно оптическое вычислительное устройство - селектор минимального сигнала [А.С. №1223259, СССР, 1986 г. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.], принятый за прототип и предназначенный для вычисления минимального сигнала из совокупности оптических сигналов, поданных на его вход. Селектор минимального сигнала содержит дифференциальные оптроны, входные оптические волноводы.A known optical computing device is the minimum signal selector [A.S. No. 1223259, USSR, 1986. Minimum signal selector / Sokolov S.V. et al.], adopted as a prototype and designed to calculate the minimum signal from a set of optical signals supplied to its input. The minimum signal selector contains differential optocouplers, input optical waveguides.

Прототип является существенным признаком предлагаемого изобретения.The prototype is an essential feature of the invention.

Недостатком вышеописанного прототипа является невозможность выполнения операции объединения (дизъюнкции) двух нечетких множеств.The disadvantage of the above prototype is the inability to perform the operation of combining (disjunction) of two fuzzy sets.

Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию объединения (дизъюнкции) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 105-106 операций в секунду.The objective of the invention is to provide an optical device that allows you to perform the operation of combining (disjunction) of two fuzzy sets while simplifying the design and increasing computing performance up to 10 5 -10 6 operations per second.

Технический результат достигается тем, что в устройство введены m групп по k фотоприемников, m источников когерентного излучения, m оптических 2k-выходных разветвителей, m групп по k оптических амплитудных модуляторов, m групп по k оптических фазовых модуляторов, m групп по k оптических Y-объединителей, k-1 селекторов минимального сигнала, k блоков извлечения квадратного корня, k блоков вычитания, оптический дизъюнктор нечетких множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора нечетких множеств являются входы фотоприемников р-й группы по k фотоприемников (р=1, 2, …, m), выход i-го фотоприемника в р-й группе по k фотоприемников подключен к управляющему входу i-го оптического амплитудного модулятора в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход р-го источника когерентного излучения подключен ко входу р-го оптического 2k-выходного разветвителя (р=1, 2, …, m), первые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены к информационным входам соответствующих оптических амплитудных модуляторов в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (р=1, 2, …, m), вторые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены ко входам соответствующих оптических фазовых модуляторов в р-й группе по k оптических фазовых модуляторов (р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического амплитудного модулятора подключен к первому входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1, 2, …, k; p=1, 2, …, m), выход ip-го оптического фазового модулятора подключен ко второму входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического Y-объединителя подключен к р-му входу i-го селектора минимального сигнала (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выходы селекторов минимального сигнала подключены ко входам соответствующих блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены ко входам соответствующих блоков вычитания, выходы блоков вычитания являются выходами устройства.The technical result is achieved by the fact that m groups of k photodetectors, m coherent radiation sources, m 2k-output optical couplers, m groups of k optical amplitude modulators, m groups of k optical phase modulators, m groups of k optical Y- combiners, k-1 minimum signal selectors, k square root extraction blocks, k subtraction blocks, the optical fuzzy sets disjunctor has m inputs, the rth input of the fuzzy sets optical disjunctor is the inputs of the photodetectors of the rth group n k photodetectors (p = 1, 2, ..., m), the output of the i-th photodetector in the rth group of k photodetectors is connected to the control input of the i-th optical amplitude modulator in the rth group of k optical amplitude modulators (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the rth source of coherent radiation is connected to the input of the rth optical 2k-output splitter (p = 1, 2, ..., m), the first The k outputs of the rth optical 2k output splitter are connected to the information inputs of the corresponding optical amplitude modulators in the rth group of k optical amplitude modulators (p = 1, 2, ..., m), the second k outputs of the r-th optical 2k-output splitter are connected to the inputs of the corresponding optical phase modulators in the r-th group of k optical phase modulators (p = 1, 2, ..., m ), the output of the ip-th optical amplitude modulator is connected to the first input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the ip-th optical phase modulator is connected to the second input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m) , the output of the ip-th optical Y-combiner is connected to the p-th input of the i-th minimum signal selector (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the outputs of the minimum signal selectors are connected to the inputs the corresponding square root extraction blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding subtraction blocks, the outputs of the subtraction blocks are the outputs of the device.

Для достижения технического результата в оптический дизъюнктор нечетких множеств, содержащий селектор минимального сигнала, введены m групп по k фотоприемников, m источников когерентного излучения, m оптических 2k-выходных разветвителей, m групп по k оптических амплитудных модуляторов, m групп по k оптических фазовых модуляторов, m групп по k оптических Y-объединителей, k-1 селекторов минимального сигнала, k блоков извлечения квадратного корня, k блоков вычитания, оптический дизъюнктор нечетких множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора нечетких множеств являются входы фотоприемников р-й группы по k фотоприемников (р=1, 2, …, m), выход i-го фотоприемника в р-й группе по k фотоприемников подключен к управляющему входу i-го оптического амплитудного модулятора в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход р-го источника когерентного излучения подключен ко входу р-го оптического 2k-выходного разветвителя (р=1, 2, …, m), первые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены к информационным входам соответствующих оптических амплитудных модуляторов в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (р=1, 2, …, m), вторые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены ко входам соответствующих оптических фазовых модуляторов в р-й группе по k оптических фазовых модуляторов (р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического амплитудного модулятора подключен к первому входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1,2,…, k; p=1, 2, …, m), выход ip-го оптического фазового модулятора подключен ко второму входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического Y-объединителя подключен к р-му входу i-го селектора минимального сигнала (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выходы селекторов минимального сигнала подключены ко входам соответствующих блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены ко входам соответствующих блоков вычитания, выходы блоков вычитания являются выходами устройства.To achieve a technical result, m groups of k photodetectors, m sources of coherent radiation, m optical 2k-output couplers, m groups of k optical amplitude modulators, m groups of k optical phase modulators, m groups of k optical phase modulators m groups of k optical Y-combiners, k-1 minimum signal selectors, k square root extraction blocks, k subtraction blocks, the optical fuzzy set disjunctor has m inputs, the rth optical optical input fuzzy sets are the inputs of the photodetectors of the rth group of k photodetectors (p = 1, 2, ..., m), the output of the i-th photodetector in the rth group of k photodetectors is connected to the control input of the i-th optical amplitude modulator in p group of k optical amplitude modulators (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the r-th source of coherent radiation is connected to the input of the r-th optical 2k-output splitter (p = 1, 2, ..., m), the first k outputs of the r-th optical 2k-output splitter are connected to the information inputs of the corresponding optical amplitudes modulators in the rth group of k optical amplitude modulators (p = 1, 2, ..., m), the second k outputs of the rth optical 2k-output splitter are connected to the inputs of the corresponding optical phase modulators in the rth group of k optical phase modulators (p = 1, 2, ..., m), the output of the ip-th optical amplitude modulator is connected to the first input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1,2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the ip-th optical phase modulator is connected to the second input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m) , the output of the ip-th optical Y-combiner is connected to the p-th input of the i-th minimum signal selector (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the outputs of the minimum signal selectors are connected to the inputs the corresponding square root extraction blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding subtraction blocks, the outputs of the subtraction blocks are the outputs of the device.

Оптический дизъюнктор нечетких множеств - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции объединения (дизъюнкции) m нечетких множеств A1, A2, …, Am и получения результирующего множества А, функция принадлежности которого равна:Optical fuzzy sets disjunctor - a device designed to perform in real time the operation of combining (disjunction) m fuzzy sets A1, A2, ..., Am and obtain the resulting set A, whose membership function is equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

где µA1(x), µA2(x), …, µAm(x) - функции принадлежности, описывающие нечеткие множества A1, A2, …, Am элементов соответственно, определенных на базовой шкале Х ∈ x1, x2, …, xk, где k - количество элементов множеств A1, A2,…, Am.where μ A1 (x), μ A2 (x), ..., μ Am (x) are membership functions describing fuzzy sets A1, A2, ..., Am of elements, respectively, defined on the base scale X ∈ x 1 , x 2 , ... , x k , where k is the number of elements in the sets A1, A2, ..., Am.

Функциональная схема оптического дизъюнктора нечетких множеств показана на чертеже.The functional diagram of the optical fuzzy sets disjunctor is shown in the drawing.

Оптический дизъюнктор нечетких множеств содержит:The optical disjunctor of fuzzy sets contains:

- 111, 12l,…, 1kl; 1l2, 122, …, 1k2; …; 1lm, 12m, …, 1km - m групп по k блоков фотоприемников (ФП);- 1 11 , 1 2l , ..., 1 kl ; 1 l2 , 1 22 , ..., 1 k2 ; ...; 1 lm , 1 2m , ..., 1 km - m groups of k blocks of photodetectors (FP);

- 21, 22, …2m - m источников когерентного излучения (ИКИ) с амплитудой 2×k усл.ед. (условных единиц);- 2 1 , 2 2 , ... 2 m - m sources of coherent radiation (IKI) with an amplitude of 2 × k conv.ed. (conventional units);

- 31, 32, …3m - m оптических 2×k выходных разветвителей;- 3 1 , 3 2 , ... 3 m - m optical 2 × k output splitters;

- 411, 421, …, 4k1; 412, 422, …, 4k2; …; 41m, 42m, …, 4km - m групп по k оптических амплитудных модуляторов (ОАМ);- 4 11 , 4 21 , ..., 4 k1 ; 4 12 , 4 22 , ..., 4 cities ; ...; 4 1m , 4 2m , ..., 4 km - m groups of k optical amplitude modulators (OAM);

- 511, 521, …, 5k1; 512, 522, …, 5k2; …; 51m, 52m, …, 5km - m групп по k оптических фазовых модуляторов (ОФМ), обеспечивающих постоянный сдвиг фазы оптического потока на π;- 5 11 , 5 21 , ..., 5 k1 ; 5 12 , 5 22 , ..., 5 k2 ; ...; 5 1m , 5 2m , ..., 5 km - m groups of k optical phase modulators (OFMs) providing a constant phase shift of the optical flow by π;

- 611, 621, …, 6kl; 612, 622, …, 6k2; …; 61m, 62m, …, 6km - m групп по k оптических Y-объединителей;- 6 11 , 6 21 , ..., 6 kl ; 6 12 , 6 22 , ..., 6 k2 ; ...; 6 1m , 6 2m , ..., 6 km - m groups of k optical Y-combiners;

- 71, 72, … 7k - k селекторов минимального сигнала (CMC), выполненных в виде CMC, описанного в [А. С. №1223259, СССР, 1986 г. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.];- 7 1 , 7 2 , ... 7 k - k minimum signal selectors (CMC), made in the form of CMC described in [A. S. No. 1223259, USSR, 1986. Minimum signal selector / Sokolov S.V. and etc.];

- 81, 82,… 8k - k блоков извлечения квадратного корня (БИК), которые могут быть выполнены, например, в виде блоков, описанных в [Бобровников Л.З. Электроника. Учебник для вузов. 5-е изд. / Л.З.Бобровников. - СПб.: Изд-во «Питер», 2004. - 560 с. - стр.247, рисунок 3.44, д];- 8 1 , 8 2 , ... 8 k - k blocks of square root extraction (BIC), which can be performed, for example, in the form of blocks described in [Bobrovnikov L.Z. Electronics. Textbook for high schools. 5th ed. / L.Z. Bobrovnikov. - St. Petersburg: Publishing House "Peter", 2004. - 560 p. - p. 247, figure 3.44, d];

- 91, 92, … 9k - k блоков вычитания (БВ), которые могут быть выполнены, например, в виде блоков, описанных в [Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Пер. с франц. / Ж.Марше. - Л.: Издательство «Энергия», 1974. - 216 с. - стр.62, 63, 64, рисунки 5.10, 5.13].- 9 1 , 9 2 , ... 9 k - k subtraction blocks (BV), which can be performed, for example, in the form of blocks described in [March J. Operational amplifiers and their application. Per. with french / J. Marchais. - L .: Publishing house "Energy", 1974. - 216 p. - p. 62, 63, 64, figures 5.10, 5.13].

Оптический дизъюнктор нечетких множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора нечетких множеств являются входы ФП 11p, 12p, …, 1kp p-й группы по k ФП (р=1, 2, …, m).The optical fuzzy set disjunctor has m inputs, the rth input of the optical fuzzy set disjunctor is the inputs of the FP 1 1p , 1 2p , ..., 1 kp of the p-th group in k FP (p = 1, 2, ..., m).

Выход i-го ФП 1ip в р-й группе по k ФП подключен к управляющему входу i-го ОАМ 4ip в р-й группе по k ОАМ (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).The output of the ith FP 1 ip in the rth group of k FP is connected to the control input of the i-th OAM 4 ip in the rth group of k OAM (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Выход р-го ИКИ 2р подключен ко входу р-го оптического 2k-выходного разветвителя 3р (р=1, 2, …, m).The output of the rth IRI 2 r is connected to the input of the rth optical 2k-output splitter 3 r (p = 1, 2, ..., m).

Первые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя 3р подключены к информационным входам соответствующих ОАМ 41p, 42p, …, 4kp в р-й группе по k ОАМ (р=1, 2, …, m). Вторые k выходы р-го оптического 2k-выходного разветвителя 3р подключены ко входам соответствующих ОФМ 51p, 5, …, 5kp в р-й группе по k ОФМ (р=1, 2, …, m).The first k outputs of the rth optical 2k-output splitter 3 p are connected to the information inputs of the corresponding OAM 4 1p , 4 2p , ..., 4 kp in the r-th group of k OAM (p = 1, 2, ..., m). The second k outputs of the rth optical 2k-output splitter 3 p are connected to the inputs of the corresponding OFMs 5 1p , 5 2p , ..., 5 kp in the rth group by k OFM (p = 1, 2, ..., m).

Выход ip-го ОАМ 4ip подключен к первому входу ip-го оптического Y-объединителя 6ip (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m). Выход ip-го ОФМ 5ip подключен ко второму входу ip-го оптического Y-объединителя 6ip (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).The output of the ip-th OAM 4 ip is connected to the first input of the ip-th optical Y-combiner 6 ip (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m). The output of the ipth OFM 5 ip is connected to the second input of the ipth optical Y-combiner 6 ip (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Выход ip-го оптического Y-объединителя 6ip подключен к р-му входу i-го CMC 7i (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).The output of the ipth optical Y-combiner 6 ip is connected to the rth input of the i-th CMC 7 i (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Выходы CMC 71, 72, … 7k подключены ко входам соответствующих БИК 81, 82, … 8k.The outputs of CMC 7 1 , 7 2 , ... 7 k are connected to the inputs of the corresponding NIRs 8 1 , 8 2 , ... 8 k .

Выходы БИК 81, 82, … 8k подключены ко входам соответствующих БВ 91, 92, … 9k, выходы которых являются выходами устройства.The outputs of the BIC 8 1 , 8 2 , ... 8 k are connected to the inputs of the corresponding BV 9 1 , 9 2 , ... 9 k , the outputs of which are the outputs of the device.

Работа оптического дизъюнктора нечетких множеств происходит следующим образом.The operation of the optical disjunctor of fuzzy sets is as follows.

На вход устройства поступает m функций принадлежности, описывающих нечеткие множества A1, A2, …, Am соответственно в виде плоских оптических потоков некогерентного излучения, распределенных по оси ОХ с интенсивностями, пропорциональными µA1(x), µA2(x), …, µAm(x) соответственно. Далее эти плоские оптические потоки поступают на входы соответствующих ФП 111, 121,…, 1k1; 1l2, 122, …, 1k2; … ; 11m, 12m, …, 1km.The input device receives m membership functions describing the fuzzy sets A1, A2, ..., Am, respectively, in the form of flat optical fluxes of incoherent radiation distributed along the OX axis with intensities proportional to μ A1 (x), μ A2 (x), ..., μ Am (x), respectively. Further, these planar optical flows arrive at the inputs of the corresponding phase transitions 1 11 , 1 21 , ..., 1 k1 ; 1 l2 , 1 22 , ..., 1 k2 ; ...; 1 1m , 1 2m , ..., 1 km .

При поступлении на входы ФП 11p, 12p,…, 1kp p-й группы по k ФП оптического потока, распределенного по оси ОХ, с интенсивностью, пропорциональной µAp(x); ∀xi ∈ X; X ∈ x1, x2, …, xk, на выходах ФП 11p, 12p, …, 1kp р-й группы по k ФП формируется k электрических сигналов: на выходе ip-го ФП 1ip формируется электрический сигнал в виде напряжения, величина которого пропорциональна µAp(xi), т.е. значению р-й функции принадлежности для конкретного i-го значения аргумента xi (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).Upon arrival at the FP inputs 1 1p , 1 2p , ..., 1 kp of the pth group along k FP of the optical stream distributed along the OX axis with an intensity proportional to µ Ap (x); ∀x i ∈ X; X ∈ x 1 , x 2 , ..., x k , at the outputs of the FP 1 1p , 1 2p , ..., 1 kp of the rth group of k FP, k electrical signals are generated: at the output of the ip-th FP 1 ip , an electrical signal is generated in the form of voltage, the value of which is proportional to µ Ap (x i ), i.e. the value of the pth membership function for the particular ith value of the argument x i (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Каждый из этих электрических сигналов поступает на управляющий вход 1-го 4ip ОАМ р-й группы по k ОАМ.Each of these electrical signals goes to the control input of the 1st 4 ip OAM of the rth group by k OAM.

Одновременно с выхода р-го ИКИ 2р оптический когерентный поток с амплитудой 2×k усл.ед. поступает на вход р-го оптического 2×k-выходного разветвителя 3р, на каждом выходе которого формируется оптический поток с амплитудой 1 усл.ед. Таким образом, с первого i-го выхода р-го оптического 2×k-выходного разветвителя 3р один из единичных потоков поступает на вход i-го ОАМ 4ip р-й группы по k OAM, на выходе которого формируется оптический поток с амплитудой, равной µAp(xi) (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m). Этот оптический поток поступает на первый вход ip-го оптического Y-объединителя 6ip (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m). Вместе с этим со второго i-го выхода р-го оптического 2хк-выходного разветвителя 3р единичный оптический поток поступает на вход i-го ОФМ 5ip р-й группы по k ОФМ, с выхода которого снимается оптический поток единичной амплитуды, но со сдвинутой на π (инвертированной) фазой (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m). Этот оптический поток поступает на второй вход ip-го оптического Y-объединителя 6ip (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).Simultaneously with the output of the rth IRI 2 p optical coherent flow with an amplitude of 2 × k conv. arrives at the input of the r-th optical 2 × k-output splitter 3 r , at each output of which an optical stream with an amplitude of 1 conv. Thus, from the first i-th output of the r-th optical 2 × k-output splitter 3 r, one of the single flows goes to the input of the i-th OAM 4 ip of the rth group by k OAM, at the output of which an optical stream with an amplitude equal to µ Ap (x i ) (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m). This optical stream goes to the first input of the ip-th optical Y-combiner 6 ip (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m). At the same time, from the second i-th output of the r-th optical 2хк-output splitter 3 r, the single optical stream enters the input of the i-th OFM 5 ip of the rth group of k OFMs, from the output of which the optical stream of unit amplitude is removed, but with phase shifted by π (inverted) (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m). This optical stream goes to the second input of the ip-th optical Y-combiner 6 ip (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Следовательно, на первом входе ip-го оптического Y-объединителя 6ip присутствует оптический поток с амплитудой µAp(xi), а на втором входе - оптический поток с амплитудой 1 усл.ед. с инвертированной фазой.Therefore, at the first input of the ip-th optical Y-combiner 6 ip there is an optical stream with an amplitude µ Ap (x i ), and at the second input, an optical stream with an amplitude of 1 conv. with inverted phase.

Так как выход ip-го оптического Y-объединителя 6ip подключен к р-му входу i-го CMC 7i, то на р-м входе последнего поступающие с выхода ip-го оптического Y-объединителя 6ip оптические потоки, интерферируя, формируют оптический поток с интенсивностью (1-µAp(xi))2 усл.ед. (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m).Since the output of the ip-th optical Y-combiner 6 ip is connected to the rth input of the ith CMC 7 i , then at the rth input of the last ip optical flows coming from the output of the ip-th optical Y-combiner 6 ip , interfering, form optical flow with intensity (1-µ Ap (x i )) 2 conventional units (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Работа CMC 7 описана в [А.С. №1223259, СССР, 1986. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.].The work of CMC 7 is described in [A.S. No. 1223259, USSR, 1986. Minimum signal selector / Sokolov S.V. and etc.].

Таким образом, с выхода 1-го CMC 7i снимается сигнал в виде электрического напряжения, величина которого пропорциональна

Figure 00000002
, (i=1, 2, …, k).Thus, the signal in the form of an electric voltage whose magnitude is proportional to the output of the 1st CMC 7 i
Figure 00000002
, (i = 1, 2, ..., k).

Для последующего описания работы устройства следует иметь в виду, что в силу неравенства µAp(xi)≤1 (по определению µAp(xi)) минимум значения функции (1-µAp(xi)) определен для того же значения аргумента xi, что и максимум µAp(xi), (i=1, 2, …, k; p=1, 2, …, m).For the subsequent description of the operation of the device, it should be borne in mind that due to the inequality µ Ap (x i ) ≤1 (by definition, µ Ap (x i )), the minimum value of the function (1-µ Ap (x i )) is defined for the same value argument x i , as the maximum µ Ap (x i ), (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m).

Выходной сигнал i-го CMC 7i поступает на вход i-го БИК 8i, работа которого описана в [Бобровников Л.З. Электроника. Учебник для вузов. 5-е изд. / Л.З.Бобровников. - СПб.: Изд-во «Питер», 2004. - 560 с. - стр.247, рисунок 3.44, д] (i=1, 2, …, k).The output signal of the i-th CMC 7 i goes to the input of the i-th BIC 8 i , the operation of which is described in [L. Bobrovnikov Electronics. Textbook for high schools. 5th ed. / L.Z. Bobrovnikov. - St. Petersburg: Publishing House "Peter", 2004. - 560 p. - p. 247, figure 3.44, d] (i = 1, 2, ..., k).

С выхода i-го БИК 8i сигнал, пропорциональный минимальному (для всех i) сигналу (1-µAp(xi)), поступает на вход i-го БВ 9i, в котором поступивший сигнал вычитается из единицы (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m). Таким образом, на выходе i-го БВ 9i формируется электрический сигнал в виде напряжения, величина которого пропорциональна µA(xi)=MAX{µA1(xi), µA2(x), …, µAm(xi)} для конкретного значения xi (i=1, 2, …, k).From the output of the i-th BIC 8 i, the signal proportional to the minimum (for all i) signal (1-μ Ap (x i )) is fed to the input of the i-th BIC 9 i , in which the received signal is subtracted from unity (i = 1 , 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m). Thus, at the output of the i-th BV 9 i , an electrical signal is generated in the form of a voltage whose value is proportional to µ A (x i ) = MAX {µ A1 (x i ), µ A2 (x), ..., µ Am (x i )} for a specific value of x i (i = 1, 2, ..., k).

Т.о., на выходах всех БВ 91, 92,…9k - на выходе устройства, формируется вектор электрических сигналов с напряжениями, распределенными по оси ОХ и пропорциональными функции принадлежности µA(x), соответствующей результату операции дизъюнкции (объединения) m нечетких множеств, определяемой равенством (1).Thus, at the outputs of all BV 9 1 , 9 2 , ... 9 k - at the output of the device, a vector of electrical signals is generated with voltages distributed along the OX axis and proportional to the membership function µ A (x) corresponding to the result of the disjunction operation (combining ) m fuzzy sets defined by equality (1).

Быстродействие оптического дизъюнктора нечетких множеств определяется динамическими характеристиками фотоприемников, оптических амплитудных модуляторов, селекторов минимального сигнала, блоков извлечения квадратного корня и блоков вычитания. Быстродействие фотоприемников, выполненных в традиционном варианте - на основе фотодиодов составляет порядка 10-9 с. Оптический амплитудный модулятор имеет быстродействие порядка 10-12 с. Селектор минимального сигнала, выполненный, например, на лавинных фотодиодах, имеет время срабатывания до 80…100 пс. Блок извлечения квадратного корня и блок вычитания, выполняемые в традиционном варианте на основе операционных усилителей с обратной связью, имеют частоту среза до 1 МГц. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.The speed of the optical fuzzy sets disjunctor is determined by the dynamic characteristics of photodetectors, optical amplitude modulators, minimum signal selectors, square root blocks and subtraction blocks. The speed of photodetectors made in the traditional version - based on photodiodes is about 10 -9 s. The optical amplitude modulator has a speed of about 10 -12 s. The minimum signal selector, made, for example, on avalanche photodiodes, has a response time of up to 80 ... 100 ps. The square root extraction unit and the subtraction unit, performed in the traditional embodiment based on feedback operational amplifiers, have a cutoff frequency of up to 1 MHz. For existing continuous-processing information processing systems, such a speed ensures their operation in almost real time.

Claims (1)

Оптический дизъюнктор нечетких множеств, содержащий селектор минимального сигнала, отличающийся тем, что в него введены m групп по k фотоприемников, m источников когерентного излучения, m оптических 2k-выходных разветвителей, m групп по k оптических амплитудных модуляторов, m групп по k оптических фазовых модуляторов, m групп по k оптических Y-объединителей, k-1 селекторов минимального сигнала, k блоков извлечения квадратного корня, k блоков вычитания, оптический дизъюнктор нечетких множеств имеет m входов, р-м входом оптического дизъюнктора нечетких множеств являются входы фотоприемников р-й группы по k фотоприемников (р=1, 2, …, m), выход i-го фотоприемника в р-й группе по k фотоприемников подключен к управляющему входу i-го оптического амплитудного модулятора в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход р-го источника когерентного излучения подключен ко входу р-го оптического 2k-выходного разветвителя (р=1, 2, …, m), первые k выхода р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены к информационным входам соответствующих оптических амплитудных модуляторов в р-й группе по k оптических амплитудных модуляторов (р=1, 2, …, m), вторые k выхода р-го оптического 2k-выходного разветвителя подключены ко входам соответствующих оптических фазовых модуляторов в р-й группе по k оптических фазовых модуляторов (р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического амплитудного модулятора подключен к первому входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1, 2, …, k; р=1, 2, …, m), выход ip-го оптического фазового модулятора подключен ко второму входу ip-го оптического Y-объединителя (i=1, 2, …, k; p=1, 2, …, m), выход ip-го оптического Y-объединителя подключен к р-му входу i-го селектора минимального сигнала (i=1, 2, …, k; p=1, 2, …, m), выходы селекторов минимального сигнала подключены ко входам соответствующих блоков извлечения квадратного корня, выходы которых подключены ко входам соответствующих блоков вычитания, выходы блоков вычитания являются выходами устройства. An optical fuzzy sets disjunctor containing a minimal signal selector, characterized in that m groups of k photodetectors, m coherent radiation sources, m optical 2k output couplers, m groups of k optical amplitude modulators, m groups of k optical phase modulators are introduced into it , m groups of k optical Y-combiners, k-1 minimum signal selectors, k square root extraction blocks, k subtraction blocks, the optical fuzzy sets disjunctor has m inputs, the rth optical disjunctor has one input of the sets are the photodetector inputs of the rth group of k photodetectors (p = 1, 2, ..., m), the output of the i-th photodetector in the rth group of k photodetectors is connected to the control input of the i-th optical amplitude modulator in p- group of k optical amplitude modulators (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the r-th source of coherent radiation is connected to the input of the r-th optical 2k-output splitter (p = 1, 2, ..., m), the first k outputs of the r-th optical 2k-output splitter are connected to the information inputs of the corresponding optical amplitude moduli ditch in the rth group of k optical amplitude modulators (p = 1, 2, ..., m), the second k outputs of the rth optical 2k-output splitter are connected to the inputs of the corresponding optical phase modulators in the rth group of k optical phase modulators (p = 1, 2, ..., m), the output of the ip-th optical amplitude modulator is connected to the first input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the output of the ip-th optical phase modulator is connected to the second input of the ip-th optical Y-combiner (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m) , the output of the ip-th optical Y-combiner is connected to the r-th input of the i-th minimum signal selector (i = 1, 2, ..., k; p = 1, 2, ..., m), the outputs of the minimum signal selectors are connected to the inputs the corresponding square root extraction blocks, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding subtraction blocks, the outputs of the subtraction blocks are the outputs of the device.
RU2009144405/08A 2009-11-30 2009-11-30 Optical or gate for fuzzy sets RU2422876C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144405/08A RU2422876C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Optical or gate for fuzzy sets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009144405/08A RU2422876C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Optical or gate for fuzzy sets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2422876C1 true RU2422876C1 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739386

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009144405/08A RU2422876C1 (en) 2009-11-30 2009-11-30 Optical or gate for fuzzy sets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422876C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463640C1 (en) * 2011-12-01 2012-10-10 Михаил Александрович Аллес Optical complementary fuzzy set computer
RU2665262C2 (en) * 2016-10-19 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator
RU2682410C2 (en) * 2017-09-07 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator
RU2689811C1 (en) * 2018-04-23 2019-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2463640C1 (en) * 2011-12-01 2012-10-10 Михаил Александрович Аллес Optical complementary fuzzy set computer
RU2665262C2 (en) * 2016-10-19 2018-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator
RU2682410C2 (en) * 2017-09-07 2019-03-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator
RU2689811C1 (en) * 2018-04-23 2019-05-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" Optoelectronic compromise summator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2422876C1 (en) Optical or gate for fuzzy sets
WO2020092899A1 (en) Matrix multiplication using optical processing
CN111753977B (en) Optical neural network convolution layer chip, convolution calculation method and electronic equipment
CN108563422B (en) Random number generator and random number generating method
CN114706161B (en) On-chip integrated optical matrix vector processor based on frequency coding
RU2408052C1 (en) Optoelectronic dephasing apparatus
RU2416119C2 (en) Optical phasification apparatus
RU2419127C2 (en) Optical or gate for continuous sets
RU2432600C1 (en) Optical disjunctor for continuous (fuzzy) sets
RU2437139C1 (en) Optical boundary disjunctor for fuzzy sets
RU2665262C2 (en) Optoelectronic compromise summator
JP7273342B2 (en) Optical information processing device
RU2463640C1 (en) Optical complementary fuzzy set computer
RU2646366C1 (en) Optoelectronic compromise summator
RU2689811C1 (en) Optoelectronic compromise summator
RU2446433C1 (en) Optoelectronic fuzzy processor
RU2435191C1 (en) Optical algebraic fuzzy set coupler
RU2451976C2 (en) Optical fuzzy set d-disjunctor
RU2444048C2 (en) Optimum parameter optical computer
RU2441267C1 (en) Optical computer of fuzzy connection of fuzzy sets
RU2324210C1 (en) Optical analog-to-digital converter
RU2432597C1 (en) Optical function calculator based on number modulus
RU2432602C1 (en) Optical boundary conjunctor of fuzzy sets
RU2432599C1 (en) Optical fuzzyfication unit
RU2432598C1 (en) Optical boundary disjunctor for fuzzy sets