SU1485236A1 - Акустооптическое устройство для перемножения двоичных чисел - Google Patents

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных схе2

мах. Целью изобретения является расширение области применения путем повышения и регулирования разрядности перемножаемых чисел. Перемножаемые двоичные последовательности в виде прямоугольно промодулированных высокочастотных сигналов через регулируемые элементы 7,8 задержки поступают на входы звукопроводов, выполненных⁴ в акустооптическом кристалле 4 с двумя пьезопреобразователями 5,6 на противоположных торцах. В результате нелинейного взаимодействия упругих волн генерируется продольная волна, на которой дифрагирует фокусированный световой пучок, дающий на фотоприемнике смешанное произведение двоичных последовательностей, которое переводится электронным блоком 11 в двоичный код. Возможность регулирова5

8Ц „„ 1485236 А

Фиг.1

1485236

ния разрядностей сомножителей обеспечивается осуществлением необходимого временного сдвига между посылками Первых импульсов последовательностей в каждом из звукопроводов. Устройство содержит также источник 1 когерентного света, фокусирующего оптическую систему, состоящую из линз 2,3, собирающую линзу 9 и фотоприемник 10, 2 ил,

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано как двоичный цифровой перемножитель для оптических вычислительных $ схем.

Целью изобретения является расширение области применения за счет повышения и регулирования разрядности перемножаемых чисел, ]θ

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - дисперсионная диаграмма процесса.

Устройство содержит источник 1 когерентного света, формирующую вход- 15 ной пучок фокусирующую оптическую систему, состоящую из линз 2 и 3, два звукопровода, конструктивно выполненные в виде акустооптического кристалла 4 с двумя пьезопреобразователями 5 20 и 6 на противоположных торцах, регулируемые элементы 7,8 задержки на входах звукопроводов, собирающую линзу 9, фотоприемник 10 и электронный блок 11 преобразования сигнала в дво- 25 ичный код. Акустооптический кристалл 4 располагается под углом Брегга к падающему свету н так, что свет фокусируется вблизи пьезопрёобразователя 6, по направлению к которому рас-30 пространяется продольная волна. На входы устройства поступают двоичные . последовательности в виде прямоугольно промоделированных высокочастотных сигналов, причем промежутки времени между разрядами Т₁ и при длительности импульса разряда Ъ для последовательностей, поступающих с разных концов звукопровода, выбираются специальным образом: 40

ού +1

¢£+1

Ζ⁼ϊ

л,

и

где и ν₅ - скорость продольных и поперечных волн в кристалле 4.

Как видно из показанной на фиг.2 дисперсионной диаграммы процесса Б + 3 —· Ь, при специально подобранных частотах заполнения результатом взаимодействия двух сдвиговых волн, двигающихся навстречу друг другу, с волновыми векторами К, и является продольная волна суммарной частоты ί ₃ с волновым вектором К₃, двигающаяся в направлении сдвиговой волны большей частоты. Огибающая результирующего сигнала выражается формулой

400

и>(^{с) =} "Г ^КЛ] ^х

х и₂(£)ά£ , (2)

где Г - константа нелинейного взяи-ч

модействия в кристалле 4.

I

Отсюда следует, что при посылке прямоугольных импульсов, кодирующих двоичные числа в качестве сигналов Ц, и и_г, генерируемая волна Ц₃ будет иметь вид последовательности треугольных импульсов с амплитудой, имею· щей не более 0 дискретных эквидистантных уровней, где (} - разрядность меньшего сомножителями длительно-г стью 2 С , т.е, представлять собой дискретную свертку подаваемых на входы устройства двоичных последовательностей. При этом указанным (1) выбором скважности сигналов достигается следование треугольных импульсов без наложений и промежутков между ними. Входной световой пучок направляется под углом Брэгга, соответствующим частоте заполнения , к

1485236

акустооптическому кристаллу 4 и так, чтобы фокальное пятно-располагалось вблизи входа сигнала с меньшей частотой £₂ с целью максимального использования всей длины кристалла. Световой пучок модулируется только результирующей последовательностью, и таким образом сигнал с фотоприемника 10 представляет собой дискретную сверт- 10 ку (смешанное произведение) подаваемых на пьезопреобразователи 5,6 цифровых сигналов. Каждый треугольный импульс в блоке 11 оцифровывается (^-разрядным АЦП, а полученные дво- 15 ичные числа складываются со сдвигом на один разряд влево каждого следующего числа. Полученная последовательность импульсов представляет собой * результат перемножения в двоичном 20 коде.

Разрядность сомножителей определяется в-ременем нахождения импульсов в звукопроводе, которое должно быть таким, чтобы осуществилось попарное взаимодействие всех разрядов перемножаемых двоичных последовательностей. Увеличение разрядности сомножителей при фиксированной длине звукопроводов и длительность импульсов достигается использованием сдвиговых волн для формирования акустических сигналов, так как вследствие меньшей скорости сдвиговых волн по сравнению с продольными в οί- раз сокращается занимаемая разрядами длина звукопровода. Так, при длине звукопроводов Ь, длительности импульсов разрядов чисел £ и одновременной посылке двоичных последовательностей максимальная разрядность сомножителей в устройстве:

_ Ь(е4+1). ₌ Ь(о4-1)

’ г 2ΪΙν₅ΐ·

25

30

35

40

45

(3)

Создание с помощью регулируемых элементов 7,8 задержки временного сдвига &£ = £,,где г^-момент

входа сигнала с большей частотой заполнения, а - с меньшей частотой заполнения, позволяет изменять в со(4)

сдвига осу(5)

ответствии с требованиями задачи разрядность сомножителей в соответствии с выражениями:

(ь_+ .

^Ν< 2с2,у7^г " ’

_{Ν =} * £2 _

г 2οί.ν₅-εРегулировка временного ществляется в пределах Ь . I,

^ь ν; ’

Нижний предел соответствует случаю получения равной разрядности сомножителей, что связано с тем, что с целью максимального использования возможностей устройства по повышению разрядности сомножителей разрядность числа, подаваемого на вход с большей частотой заполнения, должна быть . < больше.

Формирующая входной пучок оптическая система устройства не меняется с увеличением размеров звукопроводов,

Claims (1)

1. Формула изобретен и “я

   Акустооптическое устройство для перемножения двоичных чисел, содержащее оптически связанные источник когерентного света, оптическую систему, формирующую входной пучок света, два акустооптических эффектных звукопровода, расположенных под углом Брэгга к .падающему свету, собирающую линзу, фотоприемник и электронный блок преобразования сигнала в двоичный код, о тл.ичающе ес я тем, что, с целью расширения области приу менения за счет повышения и регулирования разрядности перемножаемых чисел, звукопроводы расположены соосно, полностью перекрывая друг друга, для чего они выполнены в виде акустооптического кристалла с двумя пьезопреобразователями на противоположных торцах, оптическая система является фокусирующей, а входы устройства подключены к входам звукопроводов через элементы регулируемой задержки.

   1485236