RU2689810C1 - Оптоэлектронный вычислитель - Google Patents
Оптоэлектронный вычислитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2689810C1 RU2689810C1 RU2018116117A RU2018116117A RU2689810C1 RU 2689810 C1 RU2689810 C1 RU 2689810C1 RU 2018116117 A RU2018116117 A RU 2018116117A RU 2018116117 A RU2018116117 A RU 2018116117A RU 2689810 C1 RU2689810 C1 RU 2689810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- input
- output
- combiner
- bistable element
- Prior art date
Links
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 99
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 11
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N7/00—Computing arrangements based on specific mathematical models
- G06N7/02—Computing arrangements based on specific mathematical models using fuzzy logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Algebra (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при выполнении вычислений в системе остаточных классов. Техническим результатом является создание устройства, выполняющего в режиме реального времени вычисления в системе остаточных классов. Оптоэлектронный вычислитель содержит линейный источник когерентного излучения, оптический амплитудный модулятор, оптический n-входной объединитель, оптический фазовый модулятор, оптический Y-объединитель, оптический бистабильный элемент. 1 ил.
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при выполнении вычислений в системе остаточных классов.
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].
Существенным признаком аналога, общим с заявляемым устройством, является оптический бистабильный элемент.
Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения вычислений в системе остаточных классов.
Известно оптическое вычислительное устройство - Оптический дизъюнктор непрерывных множеств [пат. RU 2419127 С2 2009, Оптический дизъюнктор непрерывных множеств / В.М. Курейчик, С.М. Ковалев, С.В. Соколов, В.В. Курейчик, М.А. Аллее], принятый за прототип и содержащий оптический транспарант, оптический разветвитель, оптический бистабильный элемент, источник излучения, оптический Y-разветвитель, к групп по n оптических Y-объединителей, k групп оптических n-входных объединителей.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический бистабильный элемент, оптический Y-объединитель.
Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения вычислений в системе остаточных классов.
Заявленное устройство направлено на решение задачи выполнения вычислений в системе остаточных классов с высоким быстродействием.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптоэлектронный вычислитель, содержащий оптический бистабильный элемент и оптический Y-объединитель, введены линейный источник когерентного излучения, оптический амплитудный модулятор, оптический фазовый модулятор и оптический n-входной объединитель, вход устройства соединен с управляющим входом оптического амплитудного модулятора и входом линейного источника когерентного излучения, n выходов которого подключены ко входам оптического n-входного объединителя, разность длин входных оптических волокон которого обеспечивает временную задержку, равную времени срабатывания оптического бистабильного элемента, между оптическими сигналами, поступающими на соседние входы оптического n-входного объединителя, (n+1)-й выход линейного источника когерентного излучения подключен ко входу оптического фазового модулятора, выход которого подключен к информационному входу оптического амплитудного модулятора, выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя, первый вход которого связан с выходом оптического n-входного объединителя, причем, оптическое волокно первого входа оптического Y-объединителя длиннее оптического волокна его второго входа на величину, обеспечивающую задержку оптического сигнала на первом входе по отношению ко второму на время срабатывания оптического бистабильного элемента, а выход оптического Y-объединителя подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный выход является выходом устройства.
Оптоэлектронный вычислитель предназначен для выполнения в режиме реального времени вычисления остатка r от деления числа А на число В:
А=k⋅В+r,
где А, В, k и r целые числа, 0≤r<|В|, т.е. выполнения операции
Функциональная схема оптоэлектронного вычислителя представлена на фиг. 1.
Оптоэлектронный вычислитель содержит:
1 - линейный источник когерентного излучения (ИКИ);
2 - оптический амплитудный модулятор (ОАМ);
3 - оптический n-входной объединитель;
4 - оптический фазовый модулятор (ОФМ);
5 - оптический Y-объединитель;
6 - оптический бистабильный элемент (ОБЭ), который может быть выполнен, например, в виде трансфазора или в виде оптически связанных волноводов [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А. Акаев, С.А. Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с].
Вход оптоэлектронного вычислителя соединен со входом ИКИ и управляющим входом ОАМ 2.
n выходов ИКИ 1 подключены ко входам оптического n-входного объединителя 3, разность длин входных оптических волокон которого обеспечивает временную задержку Δτ, равную времени срабатывания ОБЭ 6, между оптическими сигналами, поступающими на соседние входы оптического n-входного объединителя 3:
где с - скорость света в оптическом волокне.
(n+1)-й выход ИКИ 1 подключен ко входу ОФМ 4, обеспечивающему сдвиг фазы оптического сигнала на π.
Выход ОФМ 4 подключен к информационному входу ОАМ 2, выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя 5, первый вход которого связан с выходом оптического n-входного объединителя 3. Оптическое волокно первого входа оптического Y-объединителя 5 длиннее оптического волокна его второго входа на величину , обеспечивающую задержку оптического сигнала на первом входе по отношению ко второму на время Δτ.
Выход оптического Y-объединителя 5 подключен ко входу ОБЭ 6 с порогом срабатывания равным В, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный (отражающий) выход является выходом устройства.
Работа оптоэлектронного вычислителя происходит следующим образом.
На вход устройства поступает электрический сигнал с амплитудой, пропорциональной А/В, который далее поступает на вход ИКИ 1 и управляющий вход ОАМ 2. При поступлении сигнала на вход ИКИ 1 на его выходах формируются n+1 оптических когерентных потоков с амплитудой В усл. ед., n из которых поступают на входы оптического n-входного объединителя 3, а (n+1)-й через ОФМ 4 и ОАМ 2 поступает на второй вход оптического Y-объединителя 5, формируя на нем оптический сигнал с амплитудой А (и сдвинутой на π фазой). В начальный момент работы устройства за счет разной длины входных оптических волокон оптического Y-объединителя 5 на его выход проходит только оптический сигнал с выхода ОАМ 2 с амплитудой А (опережающий сигнал с его первого входа), поступающий далее на вход ОБЭ 6. Если А<В, то A=r и результат -оптический сигнал с амплитудой А, снимается с инверсного выхода ОБЭ 6. Если нет, то оптический сигнал с амплитудой А проходит на прямой выход ОБЭ 6, где поглощается.
Далее на выходе оптического n-входного объединителя 3 в связи с разной длиной его входных оптических волокон формируется нарастающий по амплитуде оптический сигнал, амплитуда которого изменяется от В до n×B. Данный оптический сигнал поступает на первый вход оптического Y-объединителя 5, и далее - на вход ОБЭ6, где интерферирует с оптическим сигналом с амплитудой А. Если результирующая амплитуда входного сигнала ОБЭ 6 |А-k⋅В| (k=1, 2, …, n) больше порога срабатывания В, то входной сигнал проходит на прямой выход ОБЭ 6, где поглощается.
При величине амплитуды входного сигнала ОБЭ 6 |А-k⋅В|, меньшей В (т.е. порога срабатывания ОБЭ 6: |А-k⋅В|<В), входной сигнал проходит на инверсный выход ОБЭ 6. На выходе устройства формируется сигнал с амплитудой |А-k⋅В|=r, что соответствует выполнению операции (1). В общем случае после искомого сигнала на выходе устройства будет сформирован еще сигнал переходного процесса, обусловленный тем, что после формирования оптического сигнала с амплитудой |А-k⋅В|<В на следующем шаге работы устройства на входе ОБЭ6 будет сформирован оптический сигнал с амплитудой |А-(k+1)⋅В|, также меньшей В, который тоже проходит на инверсный выход ОБЭ6 (но при анализе результата не учитывается. В дальнейшем сигнал на инверсном выходе ОБЭ6 - т.е. выходе устройства, будет нулевым).
Таким образом, на выходе устройства формируется сигнал с амплитудой, пропорциональной величине входного сигнала устройства в системе остаточных классов, определяемой выражением (1).
Быстродействие оптоэлектронного вычислителя определяется, в основном, динамическими характеристиками оптического амплитудного модулятора (время срабатывания которого 10-6 - 10-9 с), что позволяет обеспечить функционирование предложенного устройства практически в реальном масштабе времени.
Claims (1)
- Оптоэлектронный вычислитель, содержащий оптический бистабильный элемент и оптический Y-объединитель, отличающийся тем, что в него введены линейный источник когерентного излучения, оптический амплитудный модулятор, оптический фазовый модулятор и оптический n-входной объединитель, вход устройства соединен с управляющим входом оптического амплитудного модулятора и входом линейного источника когерентного излучения, n выходов которого подключены ко входам оптического n-входного объединителя, разность длин входных оптических волокон которого обеспечивает временную задержку, равную времени срабатывания оптического бистабильного элемента, между оптическими сигналами, поступающими на соседние входы оптического n-входного объединителя, (n+1)-й выход линейного источника когерентного излучения подключен ко входу оптического фазового модулятора, выход которого подключен к информационному входу оптического амплитудного модулятора, выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя, первый вход которого связан с выходом оптического n-входного объединителя, причем оптическое волокно первого входа оптического Y-объединителя длиннее оптического волокна его второго входа на величину, обеспечивающую задержку оптического сигнала на первом входе по отношению ко второму на время срабатывания оптического бистабильного элемента, а выход оптического Y-объединителя подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный выход является выходом устройства.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116117A RU2689810C1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Оптоэлектронный вычислитель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018116117A RU2689810C1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Оптоэлектронный вычислитель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2689810C1 true RU2689810C1 (ru) | 2019-05-29 |
Family
ID=67037616
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018116117A RU2689810C1 (ru) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | Оптоэлектронный вычислитель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2689810C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787687C2 (ru) * | 2021-05-31 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" | Оптический умножитель |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717766A1 (ru) * | 1977-05-20 | 1980-02-25 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср | Оптоэлектронное устройство дл вычислени логических функций многих переменных |
SU1361718A1 (ru) * | 1985-11-04 | 1987-12-23 | Воронежский государственный университет им.Ленинского комсомола | Цифроаналоговый преобразователь в системе остаточных классов |
US4939682A (en) * | 1988-07-15 | 1990-07-03 | The Boeing Company | Integrated electro-optic arithmetic/logic unit and method for making the same |
RU2022328C1 (ru) * | 1992-06-03 | 1994-10-30 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Оптический умножитель |
RU2178580C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2002-01-20 | Ростовский военный институт ракетных войск им. Неделина М.И. | Оптическая вычислительная машина |
RU2419127C2 (ru) * | 2009-07-28 | 2011-05-20 | ГОУ ВПО Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС) | Оптический дизъюнктор непрерывных множеств |
-
2018
- 2018-04-27 RU RU2018116117A patent/RU2689810C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU717766A1 (ru) * | 1977-05-20 | 1980-02-25 | Ордена Трудового Красного Знамени Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср | Оптоэлектронное устройство дл вычислени логических функций многих переменных |
SU1361718A1 (ru) * | 1985-11-04 | 1987-12-23 | Воронежский государственный университет им.Ленинского комсомола | Цифроаналоговый преобразователь в системе остаточных классов |
US4939682A (en) * | 1988-07-15 | 1990-07-03 | The Boeing Company | Integrated electro-optic arithmetic/logic unit and method for making the same |
RU2022328C1 (ru) * | 1992-06-03 | 1994-10-30 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Оптический умножитель |
RU2178580C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2002-01-20 | Ростовский военный институт ракетных войск им. Неделина М.И. | Оптическая вычислительная машина |
RU2419127C2 (ru) * | 2009-07-28 | 2011-05-20 | ГОУ ВПО Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС) | Оптический дизъюнктор непрерывных множеств |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787687C2 (ru) * | 2021-05-31 | 2023-01-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)" | Оптический умножитель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11391644B2 (en) | Optical fiber testing method and optical fiber testing device | |
De et al. | A real-time coherent dedispersion pipeline for the giant metrewave radio telescope | |
RU2689810C1 (ru) | Оптоэлектронный вычислитель | |
RU2408052C1 (ru) | Оптоэлектронный дефаззификатор | |
Chu et al. | Time-lens photon Doppler velocimetry (TL-PDV) | |
RU2419127C2 (ru) | Оптический дизъюнктор непрерывных множеств | |
US8145011B2 (en) | Correlation apparatus | |
RU2734742C2 (ru) | Оптоэлектронный вычислитель | |
RU2749845C1 (ru) | Оптоэлектронный вычислитель остатка деления | |
RU2432600C1 (ru) | Оптический дизъюнктор непрерывных (нечетких) множеств | |
RU2689811C1 (ru) | Оптоэлектронный компромиссный сумматор | |
RU2646366C1 (ru) | Оптоэлектронный компромиссный сумматор | |
RU2665262C2 (ru) | Оптоэлектронный компромиссный сумматор | |
RU2103721C1 (ru) | Устройство для вычитания оптических сигналов | |
RU2310897C2 (ru) | Оптическое вычитающее устройство | |
RU2018918C1 (ru) | Оптическое вычислительное устройство | |
RU2042181C1 (ru) | Оптоэлектронное устройство для решения дифференциальных уравнений в частных производных | |
RU2451979C1 (ru) | Оптический наноселектор минимального сигнала | |
RU2433445C1 (ru) | Оптический вычислитель разности функций | |
RU2130640C1 (ru) | Оптический функциональный преобразователь | |
RU2437139C1 (ru) | Оптический граничный дизъюнктор нечетких множеств | |
JP2003322589A (ja) | ブリルアンスペクトル分布測定方法および装置 | |
RU2682410C2 (ru) | Оптоэлектронный компромиссный сумматор | |
RU2432602C1 (ru) | Оптический граничный конъюнктор нечетких множеств | |
RU2050581C1 (ru) | Стохастический фильтр |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200428 |