RU2435191C1 - Optical algebraic fuzzy set coupler - Google Patents
Optical algebraic fuzzy set coupler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2435191C1 RU2435191C1 RU2010125638/08A RU2010125638A RU2435191C1 RU 2435191 C1 RU2435191 C1 RU 2435191C1 RU 2010125638/08 A RU2010125638/08 A RU 2010125638/08A RU 2010125638 A RU2010125638 A RU 2010125638A RU 2435191 C1 RU2435191 C1 RU 2435191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- output
- input
- group
- splitter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе нечеткой логики.The invention relates to computer technology and can be used in optical information processing devices based on fuzzy logic.
Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для умножения оптических сигналов, содержащее оптический RS-триггер, оптический Y-разветвитель, три оптических бистабильных элемента, оптические волноводы с кольцевыми ответвлениями, оптические усилители, оптический компаратор, частотный фильтр, оптический транспарант [Пат. RU 2022328 С1, 1994. Оптический умножитель / С.В.Соколов].Known optical computing device for multiplying optical signals, containing an optical RS-flip-flop, an optical Y-coupler, three optical bistable elements, optical waveguides with ring branches, optical amplifiers, an optical comparator, a frequency filter, an optical transparency [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 аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции алгебраического объединения двух нечетких множеств.The disadvantages of the above analogue are the high complexity and inability to perform the operation of algebraic union of two fuzzy sets.
Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов [Пат. RU 2103721 С1, 1998. Устройство для вычитания оптических сигналов / С.В.Соколов, А.А.Баранник], содержащее оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару оптически связанных волноводов и оптический бистабильный элемент.Known optical computing device designed to subtract optical signals [US Pat. RU 2103721 C1, 1998. A device for subtracting optical signals / S.V. Sokolov, A. A. Barannik], containing optical amplifiers, an input optical splitter, two groups of optical banners, optical branches, an annular branch, an optical comparator, an optical branch, a pair of optically coupled waveguides and an optical bistable element.
Существенные признаки вышеописанного аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов.The essential features of the above analogue, common with the claimed device, are as follows: optical transparency, optical splitter, a pair of optically coupled waveguides.
Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции алгебраического объединения двух нечетких множеств.The disadvantages of the above analogue are the high complexity and inability to perform the operation of algebraic union of two fuzzy sets.
Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Пат. RU 2020550 С1, 1994. Оптический функциональный преобразователь / С.В.Соколов]. Нелинейный степенной преобразователь содержит 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 adopted for the prototype [Pat. RU 2020550 C1, 1994. Optical functional converter / S.V. Sokolov]. The nonlinear power converter contains a coherent radiation source, a differentiator, an optical n-output splitter, an optical transparency, an optical n-input combiner, a pair of optically coupled waveguides, and an optical modulator.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический разветвитель, оптический объединитель, пара оптически связанных волноводов.The essential features of the prototype, common with the claimed device, are as follows: a radiation source, an optical transparency, an optical splitter, an optical combiner, a pair of optically coupled waveguides.
Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения операции алгебраического объединения двух нечетких множеств.The disadvantages of the above prototype are the high complexity and inability to perform the operation of algebraic union of two fuzzy sets.
Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию алгебраического объединения двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 105-106 операций в секунду.The objective of the invention is the creation of an optical device that allows you to perform the operation of algebraic union of two fuzzy sets while simplifying the design and increasing computing performance up to 10 5 -10 6 operations per second.
Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию алгебраического объединения двух нечетких множеств при одновременном увеличении вычислительной производительности.The technical result is expressed in expanding the capabilities of the device - the creation of a device that performs the operation of algebraically combining two fuzzy sets while increasing computational performance.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптический алгебраический объединитель нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический k-выходной разветвитель, оптический k-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, введены оптический Y-объединитель, группа из k оптических Y-разветвителей, группа из k оптических Y-объединителей, две группы из k блоков пространственного распределения оптического потока, второй оптический k-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, группа из k оптических волноводов, k групп по n оптических Y-объединителей, k групп из n пар оптически связанных волноводов, (k-1) оптических n-входных объединителей, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического k-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического k-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического k-выходного разветвителя подключен ко входу соответствующего оптического Y-разветвителя из группы оптических Y-разветвителей через первый линейный оптический транспарант, первые выходы оптических Y-разветвителей из группы оптических Y-разветвителей подключены к первым входам соответствующих оптических Y-объединителей из группы оптических Y-объединителей, а вторые выходы оптических Y-разветвителей из группы оптических Y-разветвителей подключены ко входам соответствующих оптических волноводов из группы оптических волноводов через второй линейный оптический транспарант, выходы оптических волноводов из группы оптических волноводов подключены ко входам соответствующих блоков пространственного распределения оптического потока второй группы, причем блок пространственного распределения оптического потока из обеих групп содержит фотоприемник, источник излучения, электрооптический дефлектор, группу из n равноудаленных от выхода электрооптического дефлектора оптических волноводов, линейный оптический транспарант, группу из n оптических j-выходных разветвителей (j=1, 2, … n), группу из n оптических (n-j+1)-входных объединителей, при этом вход фотоприемника является входом данного блока, выход фотоприемника подключен к управляющему входу электрооптического дефлектора, выход источника излучения подключен к информационному входу электрооптического дефлектора, выход которого подключен ко входам равноудаленных от него оптических волноводов, выход каждого равноудаленного оптического волновода подключен к соответствующему входу линейного оптического транспаранта, каждый j-й выход линейного оптического транспаранта подключен ко входу j-го j-выходного оптического разветвителя, каждый j-й выход j-го j-выходного оптического разветвителя подключен к (n-j+1)-му входу j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя, выходы которых являются выходами блока, каждый j-й выход i-го блока пространственного распределения оптического потока второй группы подключен ко второму входу ij-го оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n), каждый выход второго k-выходного оптического разветвителя подключен ко второму входу соответствующего оптического Y-объединителя из группы оптических Y-объединителей через второй линейный оптический транспарант, выход каждого оптического Y-объединителя подключен ко входу соответствующего блока пространственного распределения оптического потока первой группы, j-й выход i-го блока пространственного распределения оптического потока первой группы подключен к первому входу ij-го оптического Y-объединителя из к групп по n оптических Y-объединителей (i=1, 2, … k; j=1,2, … n), выход ij-го оптического Y-объединителя подключен ко входному оптическому волноводу ij-й пары оптически связанных волноводов, первый выход которой является поглощающим, а второй выход ij-й пары оптически связанных волноводов подключен к j-му входу i-го оптического n-входного объединителя (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n), выходы которых являются выходами устройства.The essence of the invention lies in the fact that in the optical algebraic combiner of fuzzy sets containing a radiation source, a first linear optical transparency, a first optical k-output splitter, an optical k-input combiner, a pair of optically coupled waveguides, an optical Y-combiner, a group of k optical Y-couplers, a group of k optical Y-combiners, two groups of k spatial distribution blocks of the optical stream, the second optical k-output splitter, the second linear optical transparency, a group of k optical waveguides, k groups of n optical Y-combiners, k groups of n pairs of optically coupled waveguides, (k-1) optical n-input combiners, the output of the radiation source is connected to the input of the optical Y-splitter, the first the output of which is connected to the input of the first optical k-output splitter, and the second output is connected to the input of the second optical k-output splitter, each output of the first optical k-output splitter is connected to the input of the corresponding optical Y-splitter from spp of optical Y-couplers through the first linear optical transparency, the first outputs of optical Y-couplers from the group of optical Y-couplers are connected to the first inputs of the corresponding optical Y-couplers from the group of optical Y-couplers, and the second outputs of the optical Y-couplers from the group of optical Y splitter connected to the inputs of the corresponding optical waveguides from the group of optical waveguides through the second linear optical transparency, the outputs of the optical waveguides from the group of optical waves the odes are connected to the inputs of the corresponding spatial distribution blocks of the optical flow of the second group, the spatial distribution of the optical flow from both groups comprising a photodetector, a radiation source, an electro-optical deflector, a group of n equidistant optical waveguides from the output of the electro-optical deflector, a linear optical transparency, a group of n optical j-output splitters (j = 1, 2, ... n), a group of n optical (n-j + 1) input combiners, while the photodetector input is input the house of this unit, the output of the photodetector is connected to the control input of the electro-optical deflector, the output of the radiation source is connected to the information input of the electro-optical deflector, the output of which is connected to the inputs of equidistant optical waveguides, the output of each equidistant optical waveguide is connected to the corresponding input of the linear optical transparency, each j- the th output of the linear optical transparency is connected to the input of the j-th j-output optical splitter, each j-th output of the j-th j-output one optical splitter is connected to the (n-j + 1) -th input of the j-th (n-j + 1) -input optical combiner, the outputs of which are the block outputs, each j-th output of the i-th block of the spatial distribution of the optical stream of the second groups connected to the second input of the ij-th optical Y-combiner of k groups of n optical Y-combiners (i = 1, 2, ... k; j = 1, 2, ... n), each output of the second k-output optical splitter is connected to the second input of the corresponding optical Y-combiner from the group of optical Y-combiners through the second linear optical transparency, the output of each optical Y-combiner is connected to the input of the corresponding block spatial distribution of the optical stream of the first group, the jth output of the i-th block of the spatial distribution of the optical stream of the first group is connected to the first input of the ij-th optical Y-combiner from to groups of n optically Y-combiners (i = 1, 2, ... k; j = 1,2, ... n), the output of the ij-th optical Y-combiner is connected to the input optical waveguide of the ij-th pair of optically coupled waveguides, the first output of which is absorbing, and the second output of the ij-th pair of optically coupled waveguides is connected to the j-th input of the i-th optical n-input combiner (i = 1, 2, ... k; j = 1, 2, ... n), the outputs of which are the outputs of the device.
Оптический алгебраический объединитель нечетких множеств -устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции алгебраического объединения двух нечетких множеств А и В и получения результирующего множества D, функция принадлежности µD(х)≤1 которого равнаOptical algebraic combiner of fuzzy sets - a device designed to perform real-time operations of algebraic combining of two fuzzy sets A and B and obtain the resulting set D, membership function μ D (x) ≤1 of which is
где µA(х)≤1 - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество А элементов, определенных на базовой шкале X∈х1, х2, …, xk, где k - количество элементов множества А,where μ A (x) ≤1 is the membership function describing the fuzzy set A of elements defined on the base scale X∈x 1 , x 2 , ..., x k , where k is the number of elements of the set A,
µB(x)≤1 - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество В элементов, определенных на базовой шкале X∈х1, х2, …, xk, где k - количество элементов множества В.µ B (x) ≤1 is the membership function describing the fuzzy set B of elements defined on the base scale X∈x 1 , x 2 , ..., x k , where k is the number of elements in B.
Функциональная схема оптического алгебраического объединителя нечетких множеств показана на фиг.1.The functional diagram of the optical algebraic combiner of fuzzy sets is shown in figure 1.
Оптический алгебраический объединитель нечетких множеств содержитThe optical algebraic combinator of fuzzy sets contains
- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью 4×k усл(овных) ед(иниц);- 1 - radiation source (II) with an intensity of 4 × k srv (ov) units (units);
- 2 - оптический Y-разветвитель, второй выход которого имеет коэффициент пропускания 1/2;- 2 - optical Y-splitter, the second output of which has a transmittance of 1/2;
- 3 - первый k-выходной оптический разветвитель;- 3 - the first k-output optical splitter;
- 4 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной функции µA(х)1/2;- 4 - the first linear optical transparency (LOT) with a transmission function proportional to the function μ A (x) 1/2 ;
- 51, 52, …, 5k - k оптических Y-разветвителей;- 5 1 , 5 2 , ..., 5 k - k optical Y-splitters;
- 61, 62, …, 6k - k оптических Y-объединителей;- 6 1 , 6 2 , ..., 6 k - k optical Y-combiners;
- 71, 72, …, 7k - первую группу из k блоков пространственного распределения оптического потока;- 7 1 , 7 2 , ..., 7 k - the first group of k blocks of spatial distribution of the optical stream;
- 8 - второй k-выходной оптический разветвитель;- 8 - second k-output optical splitter;
- 9 - второй линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной функции µB(х)1/2;- 9 - the second linear optical transparency (LOT) with a transmission function proportional to the function μ B (x) 1/2 ;
- 101, 102, …, 10k - группу оптических волноводов;- 10 1 , 10 2 , ..., 10 k - a group of optical waveguides;
- 111, 112, …, 11k - вторую группу из k блоков пространственного распределения оптического потока (БПРОП);- 11 1 , 11 2 , ..., 11 k - the second group of k blocks of the spatial distribution of the optical stream (BPROP);
- 1211, 1212, … 121n; 1221, 1222, … 122n; …; 12k1, 12k2, … 12kn - k групп по n оптических Y-объединителей;- 12 11 , 12 12 , ... 12 1n ; 12 21 , 12 22 , ... 12 2n ; ...; 12 k1 , 12 k2 , ... 12 kn - k groups of n optical Y-combiners;
- 1311, 1312, … 131n; 1321, 1322, … 132n; …; 13k1, 13k2, … 13kn - k групп из n пар оптически связанных волноводов (ОСВ) с порогом переключения оптического потока 2 усл. ед. [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 148, рисунок 5.2];- 13 11 , 13 12 , ... 13 1n ; 13 21 , 13 22 , ... 13 2n ; ...; 13 k1 , 13 k2 , ... 13 kn - k groups of n pairs of optically coupled waveguides (OSW) with an optical flux switching threshold of 2 conv. units [Akaev A.A. Optical methods of information processing / A.A. Akayev, S.A. Mayorov. - M .: Higher school, 1988. - 236 p., Page 148, figure 5.2];
- 141, 142, … 14k - k n-входных оптических объединителей.- 14 1 , 14 2 , ... 14 k - k n-input optical combiners.
Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 2, первый выход которого подключен ко входу первого k-выходного оптического разветвителя 3, а второй выход подключен ко входу второго k-выходного оптического разветвителя 8.The output of
Каждый выход 31, 32, …, 3k первого k-выходного оптического разветвителя 3 подключен ко входу соответствующего оптического Y-разветвителя 51, 52, …, 5k через первый ЛОТ 4. Первый выход каждого i-го оптического Y-разветвителя 5i подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 6i, а второй выход каждого i-го оптического Y-разветвителя 5i подключен через второй ЛОТ 9 ко входу i-го оптического волновода 10i, выход которого подключен ко входу i-го БПРОП 11i второй группы (i=1, 2, … k).Each
Выходы 81, 82, …, 8k второго k-выходного оптического разветвителя 8 подключены через второй ЛОТ 9 ко вторым входам оптических Y-объединителей 61, 62, …, 6k (i=1, 2, … k).The
Выход i-го оптического Y-объединителя 6i подключен ко входу i-го БПРОП 7i первой группы (i=1, 2, … k).The output of the i-th optical Y-combiner 6 i is connected to the input of the i-th BPROP 7 i of the first group (i = 1, 2, ... k).
Каждый j-й выход i-го БПРОП 7i первой группы подключен к первому входу ij-го оптического Y-объединителя 12ij из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n).Each j-th output of the i-th BPROP 7 i of the first group is connected to the first input of the ij-th optical Y-combiner 12 ij from k groups of n optical Y-combiners (i = 1, 2, ... k; j = 1, 2 , ... n).
Каждый j-й выход i-го БПРОП 11i второй группы подключен ко второму входу ij-го оптического Y-объединителя 12ij из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n).Each j-th output of the i-
Выход ij-го оптического Y-объединителя 12ij подключен ко входу ij-й пары ОСВ 13ij. Второй выход ij-й пары ОСВ 13ij подключен к j-му входу i-го оптического n-входного объединителя 14i; первый выход каждой ij-й пары ОСВ 13ij является поглощающим (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n).The output of the ij-th optical Y-combiner 12 ij is connected to the input of the ij-th pair of
Выходы оптических n-входных объединителей 141, 142, … 14k являются выходами устройства.The outputs of the optical n-input combiners 14 1 , 14 2 , ... 14 k are the outputs of the device.
Блок пространственного распределения оптического потока (БПРОП) 7 (11) предназначен для превращения точечного оптического потока интенсивности j усл.ед. в плоский оптический поток, состоящий из j оптических потоков единичной интенсивности. Схема блока пространственного распределения оптического потока 7 (11) показана на фиг.2.The spatial distribution block of the optical stream (BPROP) 7 (11) is designed to convert a point optical stream of intensity j srvc into a flat optical stream, consisting of j optical streams of unit intensity. The block diagram of the spatial distribution of the optical stream 7 (11) is shown in figure 2.
БПРОП 7 (11) содержит:BPROP 7 (11) contains:
- 15 - фотоприемник (ФП);- 15 - photodetector (FP);
- 16 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью f усл. ед.;- 16 - radiation source (II) with intensity f srvc. units;
- 17 - электрооптический дефлектор (ЭОД);- 17 - electro-optical deflector (EDI);
- 181, 182, …, 18n - группу n равноудаленных от выхода ЭОД 16 оптических волноводов;- 18 1 , 18 2 , ..., 18 n - group n of 16 optical waveguides equidistant from the output of the EDI;
- 19 - ЛОТ с функцией пропускания, обеспечивающей при поступлении на все его входы постоянного потока с амплитудой f усл.ед. амплитуду оптических потоков на его выходах, совпадающую с целочисленными значениями линейной функции (1, 2, …, n) усл.ед.;- 19 - LOT with a transmission function, which ensures a constant flow upon arrival at all its inputs with amplitude f srvc. the amplitude of the optical flows at its outputs, which coincides with the integer values of the linear function (1, 2, ..., n) srvc .;
- 201, 202, …, 20n - группу n оптических j-выходных разветвителей (j=1, 2, … n);- 20 1 , 20 2 , ..., 2 0n - a group of n optical j-output splitters (j = 1, 2, ... n);
- 211, 212, …, 21n - группу n оптических (n-j+1)-входных объединителей (j=1, 2, … n).- 21 1 , 21 2 , ..., 21 n is the group of n optical (n-j + 1) input combiners (j = 1, 2, ... n).
Вход ФП 15 является входом БПРОП 7 (11), выход ФП 15 подключен к управляющему входу ЭОД 17, выход ИИ 16 подключен к информационному входу ЭОД 17, выход которого оптически подключен ко входам равноудаленных оптических волноводов 181, 182, …, 18n. Выход каждого j-го равноудаленного оптического волновода 18j подключен через ЛОТ 19 ко входу j-го j-выходного оптического разветвителя 20j (j=1, 2, … n); j-й выход j-го j-выходного оптического разветвителя 20j подключен к (n-j+1)-му входу j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя 21j, выходы которых являются выходами БПРОП 7(11).The input of the
Схема ij-й пары ОСВ 13ij показана на фиг.3.The scheme of the ij-th pair of
Работа оптического алгебраического объединителя нечетких множеств происходит следующим образом.The work of an optical algebraic combiner of fuzzy sets occurs as follows.
С выхода ИИ 1 световой поток с интенсивностью 4×k усл.ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 2, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью 2×k усл.ед. поступает на вход первого k-выходного оптического разветвителя 3, а со второго выхода оптического Y-разветвителя 2 световой поток с интенсивностью k усл.ед. поступает на вход второго k-выходного оптического разветвителя 8.From the output of
С каждого выхода 31, 32, …, 3k первого k-выходного оптического разветвителя 3 оптический поток интенсивности 2 усл.ед. поступает на соответствующий вход первого ЛОТ 4 с функцией пропускания, пропорциональной функции µА(х)1/2. На выходе ЛОТ 4 формируется плоский оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µA(х). Этот оптический поток, проходя через оптические Y-разветвители 51, 52, …, 5k, разветвляется на две части. Первая часть оптического потока с интенсивностью, пропорциональной µA(х), с первых выходов оптических Y-разветвителей 51, 52, …, 5k поступает на первые входы оптических Y-объединителей 61, 62, …, 6k. Вторая часть разветвленного оптического потока с интенсивностью, пропорциональной µA(х), поступает на входы ЛОТ 9, на выходах которого формируется плоский оптический поток с интенсивностью, пропорциональной µA(х)·µB(х). Этот оптический поток через соответствующие оптические волноводы 101, 102, …, 10k поступает на соответствующие входы БПРОП 111, 112, …, 11k второй группы.From each
Одновременно с выходов 81, 82, …, 8k второго k-выходного оптического разветвителя 8 оптические потоки с интенсивностью 1 усл.ед. поступают на входы второго ЛОТ 9 с функцией пропускания, пропорциональной функции µB(х)1/2. На выходах ЛОТ 9 формируется плоский оптический поток с интенсивностью, пропорциональной µB(х), который поступает на соответствующие вторые входы оптических Y-объединителей 61, 62, …, 6k, на выходах которых формируется оптический поток с интенсивностью, пропорциональной µA(х)+µB(x). Этот оптический поток поступает на входы БПРОП 71, 72, …, 7k первой группы.Simultaneously with the
БПРОП 7i (11i) работает следующим образом. На информационный вход ЭОД 17 с выхода ИИ 16 постоянно поступает точечный оптический поток интенсивности f усл.ед. При отсутствии оптического сигнала на входе ФП 15 (т.е. на входе БПРОП) на управляющем входе ЭОД 17 отсутствует сигнал управления Uупр, и оптический точечный поток интенсивностью f усл.ед., пройдя с информационного входа на выход ЭОД 17, не попадает ни на один из входов равноудаленных оптических волноводов 181, 182, …, 18n и поглощается. При поступлении на вход ФП 15 оптического потока интенсивности j усл.ед. (j=1, 2, … n) на управляющем входе ЭОД 17 формируется сигнал управления Uупр ~ j отклоняющий точечный оптический поток с интенсивностью f усл. ед. на угол φ ~ arcsin(k·Uупр), где k - коэффициент, определяемый типом дефлектора. Смещение Δу точечного оптического потока относительно оси OY при этом равноBPROP 7 i (11 i ) works as follows. At the information input of the
Δу=a·sin(φ)=a·k·Uупр,Δy = a sin (φ) = a k u U
где а - расстояние от выхода ЭОД 17 до входа любого оптического волновода из группы равноудаленных оптических волноводов 181, 182, …, 18n.where a is the distance from the output of the
Так как входы оптических волноводов 181, 182, …, 18n равноудалены от выхода ЭОД 17, то а=const и, следовательноSince the inputs of the optical waveguides 18 1 , 18 2 , ..., 18 n are equidistant from the output of the
Δу=a·k·Uупр=K·j.Δy = a · k · Uupr = K · j.
Следовательно, точечный оптический поток с интенсивностью f усл. ед. попадет на вход j-го равноудаленного оптического волновода 18j (j=1, 2, … n), если на входе ФП 17 присутствует оптический поток интенсивности j усл. ед.Therefore, a point optical stream with intensity f srvc. units gets to the input of the j-th equidistant optical waveguide 18 j (j = 1, 2, ... n) if there is an optical flux of intensity j conv. units
Далее оптический точечный поток с интенсивностью f усл.ед. с выхода j-го равноудаленного оптического волновода 18j (j=1, 2, … n) поступает на j-й вход ЛОТ 19, с j-го выхода которого снимается точечный оптический поток с интенсивностью, пропорциональной номеру входа (выхода) ЛОТ 19, т.е. пропорциональной j.Next, the optical point stream with intensity f srvc from the output of the j-th equidistant optical waveguide, 18 j (j = 1, 2, ... n) goes to the j-th input of
Этот оптический поток с интенсивностью, пропорциональной j, поступает на вход j-го j-выходного оптического разветвителя 20j, с каждого выхода которого снимается поток единичной интенсивности. Каждый j-й поток единичной интенсивности попадает на (n-j+1)-й вход j-го (n-j+1)-входного оптического объединителя 21j. Таким образом, на выходах группы оптических (n-j+1)-входных оптических объединителей, начиная с первого оптического объединителя 211, формируется распределенный по оси OY оптический поток, состоящий из j точечных оптических потоков единичной интенсивности.This optical stream with an intensity proportional to j enters the input of the j-th j-output
Таким образом, при поступлении на входы БПРОП 71, 72, …, 7k первой группы оптического потока, распределенного по оси ОХ, с интенсивностью, пропорциональной µA(х)+µB(х); ∀х1∈X; X∈х1, х2, …, хk, на выходах БПРОП 71, 72, …, 7k первой группы формируется изображение графика функции (µA(х)+µB(х)) в координатах (µA(х)+µB(х)), х в виде пространственно распределенного оптического потока (состоящего из совокупности единичных потоков). Каждый из этих единичных потоков поступает на первый вход соответствующего ij-го оптического Y-объединителя 12ij.Thus, when entering the BPROP inputs 7 1 , 7 2 , ..., 7 k the first group of the optical stream distributed along the OX axis with an intensity proportional to µ A (x) + µ B (x); ∀x 1 ∈X; X∈x 1 , x 2 , ..., x k , at the outputs of the BPROP 7 1 , 7 2 , ..., 7 k of the first group, an image of the graph of the function (µ A (x) + µ B (x)) is formed in coordinates (µ A (x) + µ B (x)), x in the form of a spatially distributed optical stream (consisting of a set of unit streams). Each of these unit streams is fed to the first input of the corresponding ij-th optical Y-
Аналогично, при поступлении на входы БПРОП 111, 112, …, 11k второй группы оптического потока, распределенного по оси ОХ, с интенсивностью, пропорциональной µA(х)·µB(х); ∀х1∈Х; X∈х1, х2, …, хk, на выходах БПРОП 101, 102, …, 10k второй группы формируется изображение графика функции (µA(х)·µB(x)) в координатах (µA(х)·µB(х)), х в виде пространственно распределенного оптического потока (состоящего из совокупности единичных потоков). Каждый из этих единичных потоков поступает на второй вход соответствующего ij-го оптического Y-объединителя 12ij.Similarly, when entering the
Примеры изображений графиков функции (µA(х)+µB(x)) в координатах (µA(х)+µB(х)), х и функции (µА(х)·µB(х)) в координатах (µA(х)·µB(х)), х, а также графика их разности - результирующей функции принадлежности µD(х) в координатах µD(х), х, показаны на фиг.4(а), (б) и (в) соответственно.Examples of images of graphs of the function (μ A (x) + μ B (x)) in the coordinates (μ A (x) + μ B (x)), x and the function (μ A (x) · μ B (x)) in coordinates (µ A (x) · µ B (x)), x, as well as the graph of their difference — the resulting membership function µ D (x) in the coordinates µ D (x), x, are shown in FIG. 4 (a), (b) and (c), respectively.
Так как j-й выход i-го БПРОП 7i оптически подключен к первому входу ij-го оптического Y-объединителя 12ij, а j-й выход i-го БПРОП 11i подключен ко второму входу этого же ij-го оптического Y-объединителя 12ij, то на выходах всех оптических Y-объединителей 1211, 1212, … 121n; 1221, 1222, … 122n; …; 12k1, 12k2, … 12kn за счет объединения единичных оптических потоков от выходов БПРОП обеих групп будет сформировано изображение наложения двух функций (µА(х)+µВ(х)) и (µA(х)·µB(х)) (показано на фиг.4(в)) в виде пространственно распределенного оптического потока, состоящего из совокупности оптических потоков со следующими интенсивностями (здесь учтено то очевидное обстоятельство, что при выполнении условий µА(х)≤1 и µB(х)≤1 всегда справедливо неравенство µA(x)+µB(x)≥µA(x)·µB(x); ∀xi∈Х):Since the j-th output of the i-th BPROP 7 i is optically connected to the first input of the ij-th optical Y-
1 усл. ед. - если µА(х)+µB(х)≠µA(х)·µв(х), причем µА(х)+µB(х)≠0 и µА(х)·µB(х)≠0, ∀xi∈Х;1 srvc units - if µ A (x) + µ B (x) ≠ µ A (x) · µ in (x), and µ A (x) + µ B (x) ≠ 0 and µ A (x) · µ B ( x) ≠ 0, ∀x i ∈X;
2 усл. ед. - если µА(х)+µB(х)=µА(х)·µB(х), причем µА(х)+µB(х)≠0 и µА(х)·µB(х)≠0 ∀xi∈X;2 srvc. units - if µ A (x) + µ B (x) = µ A (x) · µ B (x), and µ A (x) + µ B (x) ≠ 0 and µ A (x) · µ B ( x) ≠ 0 ∀x i ∈X;
0 - во всех остальных случаях.0 - in all other cases.
С выходов оптических Y-объединителей 1211, 1212, … 121n; 1221, 1222, … 122n; …; 12k1, 12k2, … 12kn оптические потоки поступают на входы соответствующих пар ОСВ 1311, 1312, … 131n; 1321, 1322, … 132n; …; 13k1, 13k2, … 13kn.From the outputs of the optical Y-
Если на вход пары ОСВ 13ij поступает оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед., то он проходит через входной оптический волновод на второй выход пары ОСВ 13ij, переключения оптического потока не происходит. Если же на вход пары ОСВ 13ij поступает оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед., то происходит переключение оптического потока из входного оптического волновода на первый выход пары ОСВ 13ij, где этот поток поглощается. (При этом на втором выходе пары ОСВ 13ij оптический поток отсутствует).If an optical stream with an intensity of 1 conventional unit arrives at the input of the
Таким образом, на выходе каждой пары ОСВ 1311, 1312, … 131n; 1321, 1322, … 132n; …; 13k1, 13k2, … 13kn формируется оптический поток с интенсивностью, равнойThus, at the output of each pair of
1 усл. ед. - если µA(х)+µB(х)≠0 или µA(х)·µB(х)≠0 и µA(х)+µB(х)≠µA(х)·µB(х) ∀xi∈X;1 srvc units - if μ A (x) + μ B (x) ≠ 0 or μ A (x) · μ B (x) ≠ 0 and μ A (x) + μ B (x) ≠ μ A (x) · μ B (x) ∀x i ∈X;
0 - во всех остальных случаях.0 - in all other cases.
Таким образом, на выходах пар ОСВ 1311, 1312, … 131n; 1321, 1322, … 132n; …; 13k1, 13k2, … 13kn формируется изображение графика функции принадлежности µD(х) множества D, полученного в результате операции алгебраического объединения двух множеств А и В с функциями принадлежности µA(х) и µB(х) соответственно - т.е. результата операции, описываемой формулой (1).Thus, at the outputs of the OSB pairs 13 11 , 13 12 , ... 13 1n ; 13 21 , 13 22 , ... 13 2n ; ...; 13 k1 , 13 k2 , ... 13 kn the image of the graph of the membership function µ D (x) of the set D is obtained, resulting from the algebraic union of two sets A and B with the membership functions µ A (x) and µ B (x), respectively - t .e. the result of the operation described by formula (1).
С выхода каждой пары ОСВ 13ij оптический поток поступает на j-й вход i-го n-входного оптического объединителя 14i (i=1, 2, … k; j=1, 2, … n).From the output of each pair of
На выходе каждого n-входного оптического объединителя 14i за счет суммирования соответствующего числа оптических потоков единичной интенсивности формируются оптические потоки, интенсивности которых пропорциональны значениям функций принадлежности µD(хi) для конкретного значения Xi.At the output of each n-input optical combiner 14 i, due to summing the corresponding number of optical streams of unit intensity, optical streams are formed whose intensities are proportional to the values of membership functions µ D (x i ) for a specific value of X i .
Т.о. на выходах всех n-входных оптических объединителей 141, 142, … 14k формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси ОХ, пропорциональной функции принадлежности µD(х).T.O. at the outputs of all n-input optical combiners 14 1 , 14 2 , ... 14 k , a flat optical stream is formed with an intensity along the OX axis proportional to the membership function µ D (x).
Быстродействие оптического алгебраического объединителя нечетких множеств определяется, в основном, динамическими характеристиками фотоприемников и электрооптических дефлекторов, находящихся в блоке пространственного распределения оптического потока. Быстродействие фотоприемников, выполненных в традиционном варианте - на основе фотодиодов, составляет порядка 10-9 с, а быстродействие электрооптических дефлекторов может достигать 10-12 с. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.The speed of the optical algebraic combiner of fuzzy sets is determined mainly by the dynamic characteristics of photodetectors and electro-optical deflectors located in the spatial distribution block of the optical stream. The speed of photodetectors made in the traditional version based on photodiodes is about 10 -9 s, and the speed of electro-optical deflectors can reach 10 -12 s. For existing continuous-processing information processing systems, such a speed ensures their operation in almost real time.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010125638/08A RU2435191C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Optical algebraic fuzzy set coupler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010125638/08A RU2435191C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Optical algebraic fuzzy set coupler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2435191C1 true RU2435191C1 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=45318293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010125638/08A RU2435191C1 (en) | 2010-06-22 | 2010-06-22 | Optical algebraic fuzzy set coupler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2435191C1 (en) |
-
2010
- 2010-06-22 RU RU2010125638/08A patent/RU2435191C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11860666B2 (en) | Matrix multiplication using optical processing | |
WO2021227767A1 (en) | All-optical diffractive neural network and system implemented on optical waveguide and/or optical chip | |
CN111753977B (en) | Optical neural network convolution layer chip, convolution calculation method and electronic equipment | |
RU2422876C1 (en) | Optical or gate for fuzzy sets | |
CN115932873A (en) | Frequency modulation continuous wave laser radar | |
RU2419127C2 (en) | Optical or gate for continuous sets | |
RU2432600C1 (en) | Optical disjunctor for continuous (fuzzy) sets | |
RU2435191C1 (en) | Optical algebraic fuzzy set coupler | |
CN106918814A (en) | Ultra wide band scalariform FM/CW laser radar range systems based on double parallel MZM | |
JP7273342B2 (en) | Optical information processing device | |
RU2437139C1 (en) | Optical boundary disjunctor for fuzzy sets | |
RU2451976C2 (en) | Optical fuzzy set d-disjunctor | |
RU2646366C1 (en) | Optoelectronic compromise summator | |
RU2665262C2 (en) | Optoelectronic compromise summator | |
RU2419128C2 (en) | Optical and gate for continuous sets | |
RU2441267C1 (en) | Optical computer of fuzzy connection of fuzzy sets | |
RU2433445C1 (en) | Optical computing device for calculating function difference | |
RU2429519C1 (en) | Optical calculator of symmetrical difference in continuity | |
RU2432597C1 (en) | Optical function calculator based on number modulus | |
RU2433446C1 (en) | Optical computing device for calculating difference between continuous sets | |
RU2435193C1 (en) | Optical continuous (fuzzy) set conjunctor | |
RU2432602C1 (en) | Optical boundary conjunctor of fuzzy sets | |
RU2439652C1 (en) | Optoelectronic defuzzification apparatus | |
RU2435192C1 (en) | Optical fuzzy set d-conjunctor | |
Krasilenko et al. | Design and applications of a family of optoelectronic photocurrent logical elements on the basis of current mirrors and comparators |