RU2444048C2 - Оптический вычислитель оптимального параметра - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации для решения оптимизационных задач математического программирования. Техническим результатом является создание устройства, позволяющего выполнять операцию нахождения оптимального параметра функции, а также упрощение конструкции и увеличение вычислительной производительности. Устройство содержит источник когерентного излучения, оптический трехвыходной разветвитель, оптический k-выходной разветвитель, группу из k оптических амплитудных модуляторов, группу из k оптических n-выходных разветвителей, оптический фазовый модулятор, k×n-выходной разветвитель, матричный оптический транспарант размерности k×n, k групп по n оптических Y-объединителей, n групп по k фотоприемников, группу из n преобразователей тока в напряжение, селектор минимального сигнала, группу из n вычитателей электрических сигналов, оптический n-выходной разветвитель, линейный оптический транспарант, группу n пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, группу из n пьезоэлементов, оптический n-входной объединитель. 1 ил.

Description

ентПредлагаемое изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации для решения оптимизационных задач математического программирования.

Известно оптическое вычислительное устройство - оптический дифференциатор [Патент RU 2159461, 2000, Оптический дифференциатор / С.В.Соколов и др.], содержащий оптический разветвитель, оптическую линию задержки, оптический фазовый модулятор, оптический объединитель, приемный транспарант.

Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический разветвитель, оптический объединитель, оптический фазовый модулятор.

Недостатком вышеописанного аналога является невозможность вычисления оптимального параметра функции.

Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов [Патент 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.

Существенные признаки вышеописанного аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов.

Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность вычисления оптимального параметра функции.

Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Патент 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.

Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический n-выходной разветвитель, оптический n-входной объединитель, пара оптически связанных волноводов, оптический модулятор.

Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность вычисления оптимального параметра функции.

Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию нахождения оптимального параметра функции при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 10⁵-10⁶ операций в секунду.

Технический результат достигается тем, что в устройство введены оптический трехвыходной разветвитель, оптический k-выходной разветвитель, группа из (k-1) оптических амплитудных модуляторов, группа из k оптических n-выходных разветвителей, оптический фазовый модулятор, k×n-выходной разветвитель, k групп по n оптических Y-объединителей, n групп по k фотоприемников, группа из n преобразователей тока в напряжение, селектор минимального сигнала, группа из n вычитателей электрических сигналов, линейный оптический транспарант, группа (n-1) пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, группа из n пьезоэлементов, оптический n-выходной разветвитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя, первый выход которого подключен ко входу оптического k-выходного разветвителя, второй выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического фазового модулятора, третий выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход оптического k-выходного разветвителя подключен к информационному входу соответствующего оптического амплитудного модулятора из группы k оптических амплитудных модуляторов, управляющие входы которых являются входами устройства, выход каждого оптического амплитудного модулятора из группы оптических амплитудных модуляторов подключен ко входу соответствующего оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей, j-ый выход каждого i-го оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей подключен к первому входу ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1,2,..k; j=1,2,..n), выход оптического фазового модулятора подключен ко входу оптического k×n-выходного разветвителя, ij-й выход которого подключен к ij-му входу матричного оптического транспаранта размерности k×n, каждый ij-й выход которого подключен ко второму входу ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1,2,..k; j=1,2,..n), выход ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей подключен ко входу ij-ого фотоприемника из n групп по k фотоприемников, выход каждого ij-ого фотоприемника в j-й группе по k фотоприемников подключен ко входу j-ого преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение (i=1,2,..k; j=1,2,..n) по схеме монтажного «ИЛИ», выход каждого j-ого преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение подключен к соответствующему j-му входу селектора минимального сигнала и к первому входу j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,..n), выход селектора минимального сигнала подключен ко второму входу каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,..n), выход каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов подключен к управляющему входу j-го пьезоэлемента из группы n пьезоэлементов (j=1,2,..n), каждый j-ый выход оптического n-выходного разветвителя подключен ко входу первого оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующий j-ый пьезоэлемент из группы n пьезоэлементов (j=1,2,..n), выход первого оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов подключен к j-му входу оптического n-входного объединителя (j=1,2,..n), а выход второго оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов является поглощающим, выход оптического n-входного объединителя является выходом устройства.

Для достижения технического результата в оптический вычислитель оптимального параметра, содержащий источник когерентного излучения, матричный оптический транспарант размерности k×n, оптический n-выходной разветвитель, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический амплитудный модулятор, введены оптический трехвыходной разветвитель, оптический k-выходной разветвитель, группа из (k-1) оптических амплитудных модуляторов, группа из k оптических n-выходных разветвителей, оптический фазовый модулятор, k×n-выходной разветвитель, k групп по n оптических Y-объединителей, n групп по k фотоприемников, группа из n преобразователей тока в напряжение, селектор минимального сигнала, группа из n вычитателей электрических сигналов, линейный оптический транспарант, группа (n-1) пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, группа из n пьезоэлементов, оптический n-выходной разветвитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя, первый выход которого подключен ко входу оптического k-выходного разветвителя, второй выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического фазового модулятора, третий выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход оптического k-выходного разветвителя подключен к информационному входу соответствующего оптического амплитудного модулятора из группы k оптических амплитудных модуляторов, управляющие входы которых являются входами устройства, выход каждого оптического амплитудного модулятора из группы оптических амплитудных модуляторов подключен ко входу соответствующего оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей, j-ый выход каждого i-го оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей подключен к первому входу ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1,2,..k; j=1,2,..n), выход оптического фазового модулятора подключен ко входу оптического k×n-выходного разветвителя, ij-й выход которого подключен к ij-му входу матричного оптического транспаранта размерности k×n, каждый ij-й выход которого подключен ко второму входу ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1,2,..k; j=1,2,..n), выход ij-ого оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей подключен ко входу ij-ого фотоприемника из n групп по k фотоприемников, выход каждого ij-ого фотоприемника в j-й группе по k фотоприемников подключен ко входу j-ого преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение (i=1,2,..k; j=1,2,..n) по схеме монтажного «ИЛИ», выход каждого j-ого преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение подключен к соответствующему j-му входу селектора минимального сигнала и к первому входу j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,..n), выход селектора минимального сигнала подключен ко второму входу каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,..n), выход каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов подключен к управляющему входу j-го пьезоэлемента из группы n пьезоэлементов (j=1,2,..n), каждый j-ый выход оптического n-выходного разветвителя подключен ко входу первого оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующий j-ый пьезоэлемент из группы n пьезоэлементов (j=1,2,..n), выход первого оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов подключен к j-му входу оптического n-входного объединителя (j=1,2,..n), а выход второго оптического волновода j-ой пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов является поглощающим, выход оптического n-входного объединителя является выходом устройства.

Оптический вычислитель оптимального параметра - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции определения оптимального параметра β функции у:

,

где х - аргумент функции F, Х∈x₁,x₂,…,x_k;

β - искомый параметр, определяемый из числа возможных β₁, β₂, …, β_n.

Процесс определения оптимального параметра функции осуществляется для функции у, заданной в виде обучающей динамической выборки y₁, у₂, …, у_k где y_i - значение функции у при i-ом значении аргумента х_i (i=1,2,..,k). Оптимальный параметр β_j выбирается из следующего условия:

Функциональная схема оптического вычислителя оптимального параметра показана на фигуре 1.

Оптический вычислитель оптимального параметра содержит:

- 1 - источник когерентного излучения (ИКИ) с амплитудой излучения 3×k×n усл(овных) ед(иниц);

- 2 - трехвыходной оптический разветвитель, третий выход которого имеет коэффициент пропускания 1/k;

- 3 - k-выходной оптический разветвитель;

- 4₁, 4₂,..., 4_k - k оптических амплитудных модуляторов (ОАМ);

- 5₁, 5₂,…, 5_k - k оптических n-выходных разветвителей;

- 6 - оптический фазовый модулятор (ОФМ), обеспечивающий постоянный сдвиг фазы оптического потока на π;

- 7 - k×n-выходной оптический разветвитель;

- 8 - матричный оптический транспарант (МОТ) размерности k×n, у которого функция пропускания ij-го пикселя пропорциональна F(β_j,x_i), (i=1,2,..k; j=1,2,..n);

- 9₁₁, 9₁₂, … 9_1n; 9₂₁, 9₂₂,... 9_2n; …; 9_k1, 9_k2,... 9_kn - k групп по n оптических Y-объединителей;

- 10₁₁, 10₁₂, … 10_1n; 10₂₁, 10₂₂, … 10_2n; …; 10_k1, 10_k2, … 10_kn - n групп по k фотоприемников (ФП);

- 11₁, 11₂,.., 11_n - n преобразователей тока в напряжение (ПТН), которые могут быть, например, реализованы в виде ПТН, описанных в [Искусство схемотехники: в 2 т.Т 1 / П.Хоровиц, У.Хилл, - М.: Мир, 1986 - страница 165, рисунок 3.15];

- 12 - селектор минимального сигнала (CMC), который может быть выполнен, например, в виде CMC, описанного в [А.с. СССР №1223259, 1986. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.];

- 13 - вычитатель электрических сигналов (ВЭС), который может быть, например, реализован в виде вычитателя, описанного в [Искусство схемотехники: в 2 т.Т 1 / П.Хоровиц, У.Хилл, - М.: Мир, 1986 - страница 166, рисунок 3.17];

- 14 - n-выходной оптический разветвитель;

- 15 - линейный оптический транспарант (ЛОТ), у которого функция пропускания j-го пикселя пропорциональна значению j-го параметра функции β_j;

- 16₁₁, 16₁₂, 16₂₁, 16₂₂,.., 16_n1, 16_n2 - n пар оптически связанных волноводов (ОСВ);

- 17₁, 17₂,... 17_n - n пьезоэлементов (ПЭ), в которые интегрированы соответствующие пары ОСВ 16₁₁, 16₁₂, 16₂₁, 16₂₂,.., 16_n1n2 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;

- 18 - n-входной оптический объединитель.

Выход ИКИ 1 подключен ко входу трехвыходного оптического разветвителя 2, первый выход которого подключен ко входу k-выходного оптического разветвителя 3; второй выход ИКИ 1 подключен ко входу ОФМ 6; третий выход ИКИ1 подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя 14.

Каждый выход 3₁, 3₂,.., 3_k оптического k-выходного разветвителя 3 подключен к информационному входу соответствующего ОАМ 4₁, 4₂,.., 4_k, управляющие входы которых являются входом устройства для подачи на них значений у₁ у₂,.., y_k динамической обучающей выборки. Выход каждого ОАМ 4₁, 4₂,.., 4_k подключен ко входу соответствующего оптического n-выходного разветвителя 5₁, 5₂,.., 5_k, j-ый выход каждого i-го оптического n-выходного разветвителя 5_i подключен к первому входу ij-ого оптического Y-объединителя 9_ij (i=1,2,..k; j=1,2,...n).

Выход ОФМ 6 подключен ко входу оптического k×n-выходного разветвителя 7. Каждый ij-ый выход оптического k×n-выходного разветвителя 7 подключен к ij-му входу МОТ 8. Каждый ij-ый выход МОТ 8 подключен ко второму входу соответствующего ij-го оптического Y-объединителя 9_ij (i=1,2,..k; j=1,2,..n).

Выход ij-го оптического Y-объединителя 9_ij подключен ко входу ij-ого ФП 10_ij (i=1,2,..k; j=1,2,..n).

Выход каждого ij-го ФП 10_ij в j-ой группе ФП подключен ко входу j-го ПТН 11_j по схеме монтажного «ИЛИ» (i=1,2,..k; j=1,2,..n).

Выход каждого j-ого ПТН 11_j подключен к j-му входу CMC 12 и к первому входу j-го ВЭС 13_j (j=1,2, (n). Выход CMC 12 подключен ко второму входу каждого j-го ВЭС 13_j (j=1,2, (n). Выход каждого j-го ВЭС 13_j подключен к управляющему входу j-го ПЭ 17_j(j=1,2, (n).

Каждый выход 14₁, 14₂,..., 14_n оптического n-выходного разветвителя 14 подключен к соответствующему входу ЛОТ 15, выходы которого подключены ко входам первых оптических волноводов 16₁₁, 16₂₁,..., 16_n1, оптически связанных со вторыми оптическими волноводами 16₁₂, 16₂₂,..., 16_n2 в соответствующих парах ОСВ. Выходы вторых оптических волноводов 16₁₂, 16₂₂,..., 16_n2 соответствующих пар ОСВ являются поглощающими. Выходы первых оптических волноводов 16₁₁, 16₂₁,…, 16_n1 пар ОСВ подключены к соответствующим входам 18₁, 18₂,..., 18_n оптического n-входного объединителя 18, выход которого является выходом устройства.

Работа оптического вычислителя оптимального параметра протекает следующим образом.

С выхода ИКИ 1 световой когерентный поток с амплитудой 3×k×n усл. ед. поступает на вход трехвыходного оптического разветвителя 2. С первого выхода трехвыходного оптического разветвителя 2 оптический поток с амплитудой k×n усл. ед. поступает на вход k-выходного оптического разветвителя 3. Со второго выхода трехвыходного оптического разветвителя 2 оптический поток с амплитудой k×n усл. ед. поступает на вход ОФМ 6. С третьего выхода трехвыходного оптического разветвителя 2 оптический поток с амплитудой n усл. ед. поступает на вход n-выходного оптического разветвителя 14.

С каждого выхода 3₁, 3₂,..., 3_k k - выходного оптического разветвителя 3 оптический поток амплитудой n усл. ед. поступает на информационный вход 9 соответствующего ОАМ 4₁, 4₂,..., 4_k. На управляющие входы ОАМ 4₁, 4₂,..., 4_k подаются значения у₁, у₂,..., y_k динамической обучающей выбор,ки. С выхода каждого 1-го ОАМ 4_i формируется оптический поток с амплитудой, пропорциональной у_i×n усл. ед. (i=1,2, (k).

Далее каждый i-й оптический поток с амплитудой, пропорциональной у_i×n усл. ед., с выхода i-го ОАМ 4_i поступает на вход i-го оптического n-выходного разветвителя 5_i (i=1,2,..k). С каждого j-го выхода i-го оптического n-выходного разветвителя 5_i оптический поток с амплитудой, пропорциональной у_i усл. ед., поступает на первый вход соответствующего ij-го оптического Y-объединителя 9_ij (i=1,2,...k; j=1,2,...n).

Одновременно с выхода ОФМ 6 оптический поток с амплитудой k×n усл. ед. и фазой, инвертированной на π, поступает на вход оптического k×n-выходного разветвителя 7. С каждого ij-го выхода 7_ij оптического k×n-выходного разветвителя 7 ij-й оптический поток с амплитудой 1 усл. ед. поступает на ij-й вход МОТ 8, с каждого ij-го выхода которого формируется оптический поток с амплитудой, пропорциональной F(β_j,x_i), т.е. значению функции у при i-ом значении аргумента х_i и j-ом значении параметра β_j(i=1,2,...k; j=1,2,...n). Каждый такой ij-й оптический поток с амплитудой, пропорциональной F(β_j,x_i), поступает на второй вход соответствующего ij-го оптического Y-объединителя 9_ij (i=1,2,..., k; j=1,2,...,n).

Таким образом, на первый вход ij-го оптического Y-объединителя 9_ij поступает оптический поток с амплитудой, пропорциональной у_i усл. ед., а на второй вход - оптический поток, сдвинутый по фазе на π, с амплитудой, пропорциональной F(β_j,x_i) (i=1,2,...,k; j=1,2,...,n). Интерферируя, данные световые потоки формируют на входе соответствующего ij-го ФП 10_ij оптический поток с интенсивностью, пропорциональной

(y_i-F(β_j,x_i))² (i=1,2,...,k; j=1,2,...,n). На выходе ij-го ФП 10^ij формируется сигнал в виде электрического тока с силой, пропорциональной (у_i-F(β_j, х_i))² (i=1,2,...,k; j=1,2,...,n).

Так как выход ij-го ФП 10_ij в j-ой группе ФП подключен ко входу j-го ПТН 11_j по схеме монтажного «ИЛИ», то на вход j-го ПТН 11_j, работа которого описана в [Искусство схемотехники: в 2 т. Т 1 / П.Хоровиц, У.Хилл, - М.: Мир, 1986 - страница 165, рисунок 3.15], поступает электрический ток с силой, пропорциональной

(i=1,2,...,k; j=1,2,...,n). На выходе j-го ПТН 11_j формируется электрический сигнал в виде напряжения, величина которого пропорциональна

(i=1,2,...,k; j=1,2,...,n). Этот сигнал поступает на j-ый вход CMC 12, работа которого описана в [А.с. СССР №1223259, 1986. Селектор минимального сигнала / Соколов С.В. и др.], и на первый вход j-го ВЭС 13_j (i=1,2,...k; j=1,2,...n). С выхода CMC 12 снимается напряжение, величина которого пропорциональна

, что соответствует условию, описываемому формулой (1).

Таким образом, на первый входного ВЭС 13_j, работа которого описана в [Искусство схемотехники: в 2 т. Т 1 / П.Хоровиц, У.Хилл, - М.: Мир, 1986 - страница 166, рисунок 3.17], поступает электрический сигнал в виде напряжения, пропорционального

, а на второй вход - электрический сигнал в виде напряжения, пропорционального

.

Нулевой электрический сигнал будет на выходе того j-ого ВЭС 13_j, где

- для того j-го значения параметра β_j, для которого выполняется условие, описываемое формулой (1) (i=1,2,...k; j=1,2,...n). Сигналы с выходов ВЭС 13₁, 13₂,..., 13_n поступают на управляющие входы соответствующих ПЭ 17₁, 17₂,..., 17_n.

Одновременно оптический поток с амплитудой n усл. ед. с третьего выхода оптического трехвыходного разветвителя 3 поступает на вход оптического n-выходного разветвителя 14, на каждом выходе которого формируется оптический поток с амплитудой 1 усл. ед. Эти n потоков с единичной амплитудой поступают на соответствующие входы ЛОТ 15, формируя на его каждом j-ом выходе световой поток с амплитудой, пропорциональной j-му значению параметра β_j. Далее эти оптические потоки поступают на входы соответствующих первых оптических волноводов 16₁₁, 16₂₁,...,16_n1 пар ОСВ.

Тот ПЭ 17_i, на управляющем входе которого будет нулевой сигнал (что эквивалентно выполнению условия, описываемого формулой (1)), не изменит начального расстояния между ОСВ 16_i1 и 16_i2, не допускающего переключения оптического потока из первого оптического волновода 16_i1 во второй оптический волновод 16_i2. Этот оптический поток из первого оптического волновода 16_i1 с амплитудой, пропорциональной j-му значению параметра β_j, поступает на соответствующий вход оптического n-входного объединителя 18 и далее - на выход устройства.

Остальные ПЭ 17₁, 17₂, …, 17_i-1, …, 17_i+1, …, 17_n, на управляющих входах которых будет присутствовать ненулевой сигнал, изменят расстояния между соответствующими ОСВ 16₁₁, 16₁₂, 16₂₁, 16₂₂,.., 16_(i-1)1, 16_(i-1)2, 16_(i+1)1, 16_(i+1)2,…, 16_n1, 16_n2, что приведет к переключению оптических потоков во вторые оптические волноводы ОСВ и дальнейшему их поглощению.

Таким образом, на выходе оптического n-входного объединителя 18 будет сформирован оптический поток с амплитудой, пропорциональной j-му значению параметра β_j, оптимальному по условию (1).

Быстродействие оптического вычислителя оптимального параметра определяется, в основном, динамическими характеристиками фотоприемников, селектора минимального сигнала, преобразователей тока в напряжение, вычитателей электрических сигналов и пьезоэлементов. Быстродействие фотоприемников, выполненных в традиционном варианте - на основе фотодиодов, составляет порядка 10^-9 с, быстродействие пьезоэлементов составляет порядка 10⁸ Гц. Селектор минимального сигнала, выполненный на лавинных фотодиодах, имеет время срабатывания ≈80…100 пс. Преобразователи тока в напряжение и вычитатели электрических сигналов, построенные на основе операционных усилителей и реализованные на основе ПЛИС (ПАИС), имеют быстродействие ~2,5-3 мкс [Щерба А. Программируемые аналоговые ИС Anadigm: применение конфигурируемых аналоговых модулей в составе программы AnadigmDesigner2 / А.Щерба // Компоненты и технологии. - 2007. - №12]. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.

Claims (1)

1. Оптический вычислитель оптимального параметра, содержащий источник когерентного излучения, матричный оптический транспарант размерности k×n, оптический n-выходной разветвитель, оптический n-входной объединитель, пару оптически связанных волноводов, оптический амплитудный модулятор, отличающийся тем, что в него введены оптический трехвыходной разветвитель, оптический k-выходной разветвитель, группа из (k-1) оптических амплитудных модуляторов, группа из k оптических n-выходных разветвителей, оптический фазовый модулятор, k×n-выходной разветвитель, k групп по n оптических Y-объединителей, n групп по k фотоприемников, группа из n преобразователей тока в напряжение, селектор минимального сигнала, группа из n вычитателей электрических сигналов, линейный оптический транспарант, группа (n-1) пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующие пьезоэлементы, группа из n пьезоэлементов, оптический n-выходной разветвитель, выход источника когерентного излучения подключен ко входу оптического трехвыходного разветвителя, первый выход которого подключен ко входу оптического k-выходного разветвителя, второй выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического фазового модулятора, третий выход оптического трехвыходного разветвителя подключен ко входу оптического n-выходного разветвителя, каждый выход оптического k-выходного разветвителя подключен к информационному входу соответствующего оптического амплитудного модулятора из группы k оптических амплитудных модуляторов, управляющие входы которых являются входами устройства, выход каждого оптического амплитудного модулятора из группы оптических амплитудных модуляторов подключен ко входу соответствующего оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей, j-й выход каждого i-го оптического n-выходного разветвителя из группы k оптических n-выходных разветвителей подключен к первому входу ij-го оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей (i=1,2,…k; j=1,2,…n), выход оптического фазового модулятора подключен ко входу оптического k×n-выходного разветвителя, ij-й выход которого подключен к ij-му входу матричного оптического транспаранта размерности k×n, каждый ij-й выход которого 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), выход ij-го оптического Y-объединителя из k групп по n оптических Y-объединителей подключен ко входу ij-го фотоприемника из n групп по k фотоприемников, выход каждого ij-го фотоприемника в j-й группе по k фотоприемников подключен ко входу j-го преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение (i=1,2,…k; j=1,2,…n) по схеме монтажного «ИЛИ», выход каждого j-го преобразователя тока в напряжение из группы из n преобразователей тока в напряжение подключен к соответствующему j-му входу селектора минимального сигнала и к первому входу j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,…n), выход селектора минимального сигнала подключен ко второму входу каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов (j=1,2,…n), выход каждого j-го вычитателя электрических сигналов из группы n вычитателей электрических сигналов подключен к управляющему входу j-го пьезоэлемента из группы n пьезоэлементов (j=1,2,…n), каждый j-й выход оптического n-выходного разветвителя оптически соединен с j-ым входом линейного оптического транспаранта, каждый j-й выход которого подключен ко входу первого оптического волновода j-й пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов, интегрированных в соответствующий j-й пьезоэлемент из группы n пьезоэлементов (j=1,2,…n), выход первого оптического волновода j-й пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов подключен к j-му входу оптического n-входного объединителя (j=1,2,…n), а выход второго оптического волновода j-й пары оптически связанных волноводов из группы по n пар оптически связанных волноводов является поглощающим, выход оптического n-входного объединителя является выходом устройства.

Images