RU2662247C1 - Оптический нанорегистр - Google Patents
Оптический нанорегистр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2662247C1 RU2662247C1 RU2017118871A RU2017118871A RU2662247C1 RU 2662247 C1 RU2662247 C1 RU 2662247C1 RU 2017118871 A RU2017118871 A RU 2017118871A RU 2017118871 A RU2017118871 A RU 2017118871A RU 2662247 C1 RU2662247 C1 RU 2662247C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- output
- nanofiber
- outputs
- inputs
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F7/00—Optical analogue/digital converters
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
- G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
- G06E3/001—Analogue devices in which mathematical operations are carried out with the aid of optical or electro-optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический нанорегистр состоит из источника постоянного оптического сигнала, двух N-выходных нановолоконных оптических разветвителей, N телескопических нанотрубок, N нановолоконных оптических Y-разветвителей, N нановолоконных оптических объединителей. Информационными входами устройства являются первые входы нановолоконных оптических объединителей, входом сброса устройства является вход второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя. Выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя, выходы которого оптически связаны с входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей. Между выходами нановолоконных оптических объединителей и соответствующими выходами второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя расположены телескопические нанотрубки. Технический результат заключается в реализации регистратора в наноразмерном исполнении. 1 ил.
Description
Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств в наноразмерном исполнении.
Известные различные регистры, построенные на основе использования электронных функциональных элементов [Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин. Аналоговая и цифровая электроника. - М.: Горячая линия телеком, 2000, с. 580], обеспечивающие запись и хранение информации, представленной в виде двоичного кода. Недостатком этих регистров являются большая сложность и низкое быстродействие.
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический триггер [Патент №2040028, Россия, 1995. Оптический триггер / Соколов С.В.].
Недостатком данного оптического триггера является невозможность его реализации в наноразмерном исполнении.
Заявленное изобретение направлено на решение задач записи и хранения информации, представленной в виде оптических двоичных сигналов, и реализации устройства в наноразмерном исполнении.
Поставленные задачи возникают при разработке и создании оптических вычислительных наномашин или приемо-передающих наноустройств.
Заявленное устройство строится на основе оптических нановолокон, варианты технического исполнения которых описаны в [Оптика наноструктур / Под редакцией А.В. Федорова: СПб. «Недра», 2005 г.; Krenn J.R., Dereux A., Weeber J.C., et al. Squeezing the optical near-field zone by plasmon coupling of metal nanoparticles. Physical Review Letters, 1999, 82, 12, 2590], и телескопических нанотрубок, под которыми понимается пара вложенных одна в другую нанотрубок [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002].
Сущность изобретения состоит в том, что в него введены источник постоянного оптического сигнала, два N-выходных нановолоконных оптических разветвителя, N телескопических нанотрубок, N нановолоконных оптических Y-разветвителей, N нановолоконных оптических объединителей, информационными входами устройства являются первые входы нановолоконных оптических объединителей, входом сброса (установки нуля) устройства является вход второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя, выход источника постоянного оптического сигнала подключен ко входу первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя, выходы которого оптически связаны со входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей, вторые выходы которых подключены ко вторым входам нановолоконных оптических объединителей, между выходами которых и соответствующими выходами второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя по оси распространения их выходных оптических сигналов расположены телескопические нанотрубки, в которых в исходном положении внутренние нанотрубки находятся в крайнем правом положении и разрывают оптические связи между выходами первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя и входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей, первые выходы которых являются выходами устройства.
Оптический нанорегистр позволяет осуществить запись входных оптических двоичных сигналов S1, …, SN, их хранение и передачу (отображение) на выходы Q1, …, QN.
На фиг. 1 представлена функциональная схема оптического нанорегистра.
Устройство состоит из источника постоянного оптического сигнала 1, двух N-выходных нановолоконных оптических разветвителей 2i, i=1, 2, N телескопических нанотрубок: 3j, j=1, 3, …, 2N-1 - внутренние нанотрубки, 3k, k=2, 4, …, 2N - внешние нанотрубки; N нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N; N нановолоконных оптических объединителей 5i, i=1, …, N.
Информационными входами устройства S1, …, SN являются первые входы нановолоконных оптических объединителей 5i, i=1, …, N.
Входом сброса (установки нуля) устройства R является вход второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 22.
Выходами устройства Q1, …, QN являются первые выходы нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N.
Выход источника постоянного оптического сигнала 1 подключен ко входу первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21.
Вторые выходы нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N, подключены ко вторым входам нановолоконных оптических объединителей 5i, i=1, …, N.
Телескопические нанотрубки 3i, i=1, …, 2N, расположены между выходами второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 22 и выходами нановолоконных оптических объединителей 5i, i=1, …, N, по оси распространения их выходных оптических сигналов. Под действием разности сил, обусловленных воздействием световых потоков (разность оптических мощностей 1-5 ватт создает разность сил 5-15 нН), внутренние нанотрубки 3j, j=1, 3, …, 2N-1, будут перемещаться в сторону оптического потока с меньшей интенсивностью (при этом необходимо иметь в виду, что минимально необходимая сила для перемещения нанотрубки составляет аттоньютоны [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002]).
Выходы первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21 оптически связаны со входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N.
В исходном положении внутренние нанотрубки 3j, j=1, 3, …, 2N-1, находятся в крайнем правом положении и разрывают оптические связи между выходами первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21 и входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N.
Устройство работает следующим образом.
С выхода источника постоянного оптического сигнала 1 сигнал с интенсивностью 2N условных (усл.) единиц (ед.) поступает на вход первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21, с каждого выхода которого снимается постоянный оптический сигнал с интенсивностью 2 усл.ед.
В исходном состоянии внутренние нанотрубки 3j, j=1, 3, …, 2N-1, находятся в крайнем правом положении и разрывают оптические связи между выходами первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21 и входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей 4i, i=1, …, N. Интенсивность оптических сигналов на выходах устройства Q1, …, QN составляет 0 усл.ед.
При подаче на вход одного из разрядов нанорегистра, например, S1 оптического сигнала интенсивности 1 усл.ед. внутренняя нанотрубка 31 переместится из крайнего правого положения в крайнее левое. Оптический сигнал с первого выхода первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 21 поступит на вход первого нановолоконного оптического Y-разветвителя 41. С выходов оптического нановолоконного Y-разветвителя 41 оптический сигнал, уменьшившись по интенсивности в два раза, с интенсивностью 1 усл.ед. поступит на выход устройства Q1 и на второй вход нановолоконного оптического объединителя 51.
После прекращения подачи оптического сигнала на вход S1 внутренняя нанотрубка 31 будет по-прежнему удерживаться в левом положении оптическим потоком с выхода оптического нановолоконного объединителя 51 - в первый разряд нанорегистра произведена запись «1».
Аналогично происходит запись информации в остальные разряды нанорегистра.
Для установки нанорегистра в нулевое (исходное) состояние на его вход сброса R подается оптический сигнал интенсивности 2N усл.ед. На каждом выходе второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя 22 появляется оптический сигнал интенсивности 2 усл.ед. Интенсивность оптического потока, действующего на внутреннюю нанотрубку 3j, j=1, 3, …, 2N-1, слева (2 усл.ед.) становится больше, чем справа (1 усл.ед.), в результате чего внутренние нанотрубки 3j, j=1, 3, …, 2N-1, перемещаются в крайнее правое (исходное) положение - во все разряды нанорегистра произведена запись «0».
Таким образом, оптический нанорегистр позволяет осуществить запись входных оптических сигналов S1, …, SN, их хранение и передачу (отображение) на выходы Q1, …, QN.
Простота данного оптического нанорегистра, высокое быстродействие и возможность наноразмерного исполнения делают его весьма перспективным при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемо-передающих наноустройств.
Claims (1)
- Оптический нанорегистр, отличающийся тем, что в него введены источник постоянного оптического сигнала, два N-выходных нановолоконных оптических разветвителя, N телескопических нанотрубок, N нановолоконных оптических Y-разветвителей, N нановолоконных оптических объединителей, информационными входами устройства являются первые входы нановолоконных оптических объединителей, входом сброса (установки нуля) устройства является вход второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя, выход источника постоянного оптического сигнала подключен к входу первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя, выходы которого оптически связаны с входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей, вторые выходы которых подключены ко вторым входам нановолоконных оптических объединителей, между выходами которых и соответствующими выходами второго N-выходного нановолоконного оптического разветвителя по оси распространения их выходных оптических сигналов расположены телескопические нанотрубки, в которых в исходном положении внутренние нанотрубки находятся в крайнем правом положении и разрывают оптические связи между выходами первого N-выходного нановолоконного оптического разветвителя и входами соответствующих нановолоконных оптических Y-разветвителей, первые выходы которых являются выходами устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118871A RU2662247C1 (ru) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Оптический нанорегистр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118871A RU2662247C1 (ru) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Оптический нанорегистр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2662247C1 true RU2662247C1 (ru) | 2018-07-25 |
Family
ID=62981776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118871A RU2662247C1 (ru) | 2017-05-30 | 2017-05-30 | Оптический нанорегистр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2662247C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2329527C1 (ru) * | 2007-02-20 | 2008-07-20 | Владислав Валерьевич Каменский | Оптический аналого-цифровой преобразователь |
RU2370801C1 (ru) * | 2008-07-23 | 2009-10-20 | Сергей Викторович Соколов | Наноустройство для деления оптических сигналов |
RU2398254C1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-08-27 | Владислав Валерьевич Каменский | Оптический аналого-цифровой нанопреобразователь |
-
2017
- 2017-05-30 RU RU2017118871A patent/RU2662247C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2329527C1 (ru) * | 2007-02-20 | 2008-07-20 | Владислав Валерьевич Каменский | Оптический аналого-цифровой преобразователь |
RU2370801C1 (ru) * | 2008-07-23 | 2009-10-20 | Сергей Викторович Соколов | Наноустройство для деления оптических сигналов |
RU2398254C1 (ru) * | 2009-09-07 | 2010-08-27 | Владислав Валерьевич Каменский | Оптический аналого-цифровой нанопреобразователь |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СОКОЛОВ С. В., КАМЕНСКИЙ В. В. "ОПТИЧЕСКОЕ ВЫЧИТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА ОСНОВЕ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ НАНОТРУБОК", НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, 2011 г., Том 21, N 0 2, стр. 60-62. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2357275C1 (ru) | Оптический нанокомпаратор | |
Kumar et al. | Design of optical reversible logic gates using electro-optic effect of lithium niobate based Mach–Zehnder interferometers | |
Tsakyridis et al. | 10 Gb/s optical random access memory (RAM) cell | |
JP6029072B2 (ja) | 光パラメトリック発振器とそれを用いたランダム信号発生装置及びイジングモデル計算装置 | |
RU2662247C1 (ru) | Оптический нанорегистр | |
Kumar et al. | Implementation of all-optical active low/high tri-state buffer logic using the micro-ring resonator structures | |
RU2364906C1 (ru) | Оптическое вычитающее наноустройство | |
Phongsanam et al. | All optical half adder/subtractor using dark‐bright soliton conversion control | |
RU2373559C1 (ru) | Оптическое аналоговое запоминающее наноустройство | |
RU2419125C1 (ru) | Оптический наносумматор | |
RU2370801C1 (ru) | Наноустройство для деления оптических сигналов | |
RU2379728C1 (ru) | Оптический наногенератор | |
Dutta et al. | Mach-Zehnder interferometer based all optical reversible carry-lookahead adder | |
RU2398254C1 (ru) | Оптический аналого-цифровой нанопреобразователь | |
Garai | Method of developing all-optical trinary JK, D-type, and T-type flip-flops using semiconductor optical amplifiers | |
RU2411562C1 (ru) | Оптический rs-нанотриггер | |
Fitsios et al. | All-optical 3-bit counter using two cascaded stages of SOA-MZI-based T-flip-flops | |
RU2576334C1 (ru) | Оптический наносчетчик | |
RU2408040C1 (ru) | Оптическое логическое наноустройство | |
RU2416117C1 (ru) | Оптический т-нанотриггер | |
London et al. | Multiplexing in photonics as a resource for optical ternary content-addressable memory functionality | |
RU2433437C1 (ru) | Оптический многофункциональный логический наноэлемент | |
RU2420781C1 (ru) | Оптический наносумматор по модулю два | |
RU2407048C1 (ru) | Оптический аналоговый нанодемультиплексор | |
Nazarathy et al. | All-optical linear reconfigurable logic with nonlinear phase erasure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190531 |