SU1509809A1 - Multistable optical element - Google Patents

Multistable optical element Download PDF

Info

Publication number
SU1509809A1
SU1509809A1 SU874296962A SU4296962A SU1509809A1 SU 1509809 A1 SU1509809 A1 SU 1509809A1 SU 874296962 A SU874296962 A SU 874296962A SU 4296962 A SU4296962 A SU 4296962A SU 1509809 A1 SU1509809 A1 SU 1509809A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
photodetector
states
optical
multistable
interferometer
Prior art date
Application number
SU874296962A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Аркадьевич Жмудь
Original Assignee
Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР filed Critical Институт автоматики и электрометрии СО АН СССР
Priority to SU874296962A priority Critical patent/SU1509809A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1509809A1 publication Critical patent/SU1509809A1/en

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к оптоэлектронным вычислительным устройствам и может быть использовано в качестве логического элемента с множеством устойчивых состо ний, аналого-цифрового преобразовател  или элемента оптической пам ти. Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  и упрощение идентификации состо ний оптического мультистабильного элемента. Устройство содержит последовательно расположенные на оптической оси перестраиваемый одночастотный лазер, коллиматор, многолучевой интерферометр Физо и линейку фотоприемных элементов. Увеличение быстродействи  обусловлено отсутствием в устройстве цепи обратной св зи, в которой неизбежны задержки обрабатываемого сигнала. Упрощение идентификации состо ний обусловлено тем, что вместо измерени  уровн  выходного сигнала достаточно определ ть номер фотоприемного элемента линейки, на выходе которого по вилс  единичный сигнал. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.The invention relates to optoelectronic computing devices and can be used as a logical element with a variety of stable states, an analog-to-digital converter or an optical memory element. The aim of the invention is to increase the speed and simplify the identification of the states of an optical multistable element. The device contains a tunable single-frequency laser, a collimator, a Fizeau multi-beam interferometer and a line of photodetector elements sequentially located on the optical axis. The increase in speed is due to the absence of a feedback circuit in the device, in which delays of the signal being processed are inevitable. Simplification of the identification of states is due to the fact that instead of measuring the level of the output signal, it is sufficient to determine the number of the photodetector element of the ruler, the output of which is a single signal. 1 hp ff, 4 ill.

Description

Изобретение относитс  к оптоэлект- ронной вычислительной технике и может быть использовано в качестве логического элемента со множеством устойчивых состо ний, аналого-циф-. рового преобразовател  (АЦП) или элемента оптической пам ти.The invention relates to an optoelectronic computing technology and can be used as a logical element with a variety of stable states, analog-to-digital. an inverter (ADC) or an optical memory element.

Целью изобретени   вл етс  увеличение быстродействи  и упрощение идентификации состо ний оптического.- мультистабильного элемента.The aim of the invention is to increase the speed and simplify the identification of the states of an optical. Multi-stable element.

На фиг.1 представлена функционалы на  оптическа  схема мультистабильного элемента; на фиг.2 - размещение линейки фотоприемных элементов относительно интерференционных пор дков , на фиг.З - зависимость амплитуды и.,, выходного сигнала мультистаОо Х .Figure 1 shows the functionalities on the optical layout of a multistable element; Fig. 3 shows the arrangement of the photodetector array with respect to the interference order; Fig. 3 shows the amplitude dependence and. of the output signal of the multtaoo X.

бильного элемента от амплитуды и входного сигнала} на-фиг.4 - функциональна  оптическа  схема АЦП на основе мультистабильного элемента.the amplitude amplitude element and the input signal} in Fig. 4 is a functional optical circuit of the ADC based on a multistable element.

Оптический мультистабильный эле- ,мент (фиг.1) содержит последовательно расположенные на оптической оси перестраиваемый одночастотный лазер.The optical multistable element (figure 1) contains a tunable single-frequency laser sequentially located on the optical axis.

ФF

0000

о фabout f

выполненный в виде элемента 1 управлени  и собственно одночастотного лазера 2, коллиматор 3, многолучевой интерферометр Фиэо 4 н линейку 5 фотоприемных элементов.made in the form of the control element 1 and the single-frequency laser 2 itself, the collimator 3, the Fiao multi-beam interferometer 4 n line of 5 photodetector elements.

В частном варианте перестраиваемый одночастотный лазер выполнен в виде полупроводникового икжекцион- ного лазера с модул тором тока накачки (фиг.4). In the private version, the tunable single-frequency laser is made in the form of a semiconductor injection laser with a pump current modulator (Fig. 4).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Входной сигнал поступает на вход мультистабильного элемента и через элемент 1 управлени  измен ет частоту Iiзлyчeни  лазера 2 пропорционально амплитуде Ug, . Излучение одно- частотного лазера 2 проходит коллиматор 3 и поступает на многолучевой интерферометр Физо 4, на выходе которого образуетс  система эквидистантных интерференционных пор дков, положение которых по оси х зависит от частоты (длины волны) лазерного излучени  (ось X перпендикул рна ребру клина многолучевого интерферометра Физо 4 и лежит в плоскости локализации интерференционных пор дков (фиг. 2 и 3). Интерференционна  картина регистрируетс  линейкой 5 фотоприемных элементов. В зависимости от положени  интерференционного пор дка по оси У будет засвечен i-й фотопрйемньй элемент (фиг.2). Соответственно по витс  выходной сигнал на i-м выходе мультистабильного элемента. При изменении амплитуды и Q входного сигнала в определенном диапазоне величин интерферен- ционньй пор док будет оставатьс  в пределах апертуры i-ro фотоприемг ного элемента, что соответсвует i-му стабильному состо нию устройства. При изменении амплитуды U во всем диапазоне линейной зависимости частоты лазера 2 от значени  Ugy интерференционный пор док последовательно пройдет апертуры всех N фотоприемных элементов. В результате зависимость выходного сигнала устройства от величины входного сигнала имеет вид, показанньй на фиг.З. Каждому .стабильному состо нию устройства соответствует по вление выходного сигнала на выходе определенного.фотоприемного элемента.The input signal is fed to the input of the multistable element and, through control element 1, changes the frequency I of the laser 2, in proportion to the amplitude Ug,. The radiation of a single-frequency laser 2 passes a collimator 3 and enters a multipath Fizo 4 interferometer, the output of which forms a system of equidistant interference order whose position along the x axis depends on the frequency (wavelength) of the laser radiation (axis X perpendicular to the edge of the multipath interferometer Fizeau 4 lies in the plane of localization of the interference orders (Figs. 2 and 3). The interference pattern is recorded by a ruler of photodetector elements 5. Depending on the position of the interference pores For example, the i-th photo-direct element will be illuminated along the Y axis (Fig. 2). Accordingly, the output signal at the i-th output of the multistable element will appear.With a change in the amplitude and Q input signal in a certain range of values, the interference order will remain within the apertures of the i-ro photo-receptive element, which corresponds to the i-th stable state of the device.With a change in the amplitude U over the entire range of the linear dependence of the frequency of the laser 2 on the value of Ugy, the interference order passes the apertures of all N mnyh elements. As a result, the dependence of the output signal of the device on the magnitude of the input signal has the form shown in FIG. Each stable state of the device corresponds to the appearance of the output signal at the output of a certain photo receiving element.

Предельное число состо ний Нуцонс устройства зависит от остроты интерферометра F, в частности N.,The limiting number of states of the Nucons device depends on the sharpness of the interferometer F, in particular N.,

2F.2F.

Дл  перехода с первого состо ни  в последнее перестраивают длину волны излучени  одночастотного лазера 2 на величину л равную дисперсии многолучевого интерферометра Физо 4For the transition from the first state to the last, the wavelength of the single-frequency laser 2 is tuned to the value of l equal to the dispersion of the Fizeau multi-beam interferometer 4

лl

-jr, где 1 - длина интенферометра . В частности, дл  полупроводникового инжекционного лазера ( 0,67-0,78 мкм) значение 1 0.01 м и соответственно й Л 0,3-0,2 А, дл  чего необходимо изменить ток накачки на 4 мА.  -jr, where 1 is the length of the internferometer. In particular, for a semiconductor injection laser (0.67–0.78 µm), the value is 1–0.01 m and, accordingly, l is 0.3–0.2 A, for which it is necessary to change the pump current by 4 mA.

Дл  случа  АЦП (фиг. 4) выходы мультистабильного элемента соедин ют с соответствующими входами  чей- ки пам ти, что позвол ет сопоставитьFor the case of an ADC (Fig. 4), the outputs of the multistable element are connected to the corresponding inputs of the memory cell, which makes it possible to compare

определенньш код каждому стабильному состо нию устройства (см. таблицу).defined code for each stable state of the device (see table).

2525

Состо ниеState

II

Число в  чейкеThe number in the cell

5five

00

5five

00

5five

Увеличение быстродействи  устройства по сравнению с оптическим муль- тистабильным элементом, содержащим управл емый элемент в.составе интерферометра , на которьм поступает сигнал от выходного фотоприемника, обусловлено отсутствием задержек сигнала , которые неизбежны из-за наличи  указанной обратной св зи выходной фотоприемник - управл емьй элемент.The increase in device speed compared to an optical multi-stable element containing a controllable element in the composition of an interferometer that receives a signal from an output photodetector is due to the absence of signal delays, which are inevitable due to the specified feedback output photodetector - control element .

Упрощение идентификации состо ний устройства обусловлено тем, что вместо измерени  значений уровн  выходного сигнала достаточно определ ть номер фотоприемного элемента, на выходе которого по вл етс  единичный выходной сигнал.Simplification of identification of device states is caused by the fact that instead of measuring the output signal level values, it is sufficient to determine the number of the photodetector element at the output of which a single output signal appears.

При частном варианте выполнени  перестраивагемого одночастотного лазера в виде полупроводникового инжекционного лазера с модул тором тока накачки дополнительно снижаетс  энерги  переключени  состо ни  устройства до величины пор дка (при F 20, N 40 и быстродействи  фотоприемного элемента около с).In the case of a particular embodiment of a tunable single-frequency laser in the form of a semiconductor injection laser with a pump current modulator, the switching state of the device state is additionally reduced to a value of the order (with F 20, N 40 and a photodetector element speed of about c).

Claims (1)

1. Оптический мультистабильньй элемент, содержащий расположенные последовательно на оптической оси управл емьй источник света, коллиматор , интерферометр и фотоприемник, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  и упрощени  идентификации состо ний мультистабильного элемента, управл емьй источник света выполнен в ВИДЕ перестраиваемого одночастотного лазера, интерферометр выполнен в виде многолучевого интерферометра Физо а фотоприемник - в виде линейки фотоприемных элементов, расположенноп перпендикул рно оптической оси в плоскости локализации интерференционных пор дков, между соседними из которых размещены N фотоприемных элементов, где N - число состо ний мультистабильного элемента, при этом выходы линейки фотоприемных элементов образуют выход мультистабильного элемента.1. Optical multistable element containing a controllable light source, a collimator, an interferometer and a photodetector arranged in series on the optical axis, characterized in that, in order to increase speed and simplify the identification of the states of a multistable element, the control light source is made in the VID of a tunable single-frequency laser , the interferometer is made in the form of a multibeam interferometer Fizo and a photodetector - in the form of a line of photodetector elements, located perpendicular to the optical th axis in the plane of localization of the interference orders, between the neighboring of which there are N photodetector elements, where N is the number of states of the multistable element, and the outputs of the line of photodetecting elements form the output of the multistable element. 2, Элемент по п. 1, отличающийс  тем, что перестраиваемый одночастотный лазер выполнен в виде полупроводникового инжекционного лазера с модул тором тока накачки.2, an element according to claim 1, characterized in that the tunable single-frequency laser is made in the form of a semiconductor injection laser with a pump current modulator. Bwd --Bwd - /and - дшод- dsod tttt ± 5а± 5a t/fcix Urnt / fcix urn (i) N(i) N ,./. / «аЬ“Ab и,and, 0ui20ui2 e e .J f 5.J f 5 ,,
SU874296962A 1987-08-20 1987-08-20 Multistable optical element SU1509809A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874296962A SU1509809A1 (en) 1987-08-20 1987-08-20 Multistable optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874296962A SU1509809A1 (en) 1987-08-20 1987-08-20 Multistable optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1509809A1 true SU1509809A1 (en) 1989-09-23

Family

ID=21324241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874296962A SU1509809A1 (en) 1987-08-20 1987-08-20 Multistable optical element

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1509809A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Smith P.W., Turner Е.Н., Halo- ney P.J. Electrooptic nonlinear Fab- ry-Perot devices. - IEEE J. Quant. Electronics, 1978, v. QE-14, № 3, p. 207-212. Garmire D. Signal processing with a nonlinear Fabry-Perot. - Proc. Society of Photo-Opt. Instrum. Eng,, 1981, № 269, p. 69-74. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0516064B1 (en) Integrated optical modulator and method of providing a linearly modulated light signal
US5315422A (en) Optical Mach-Zehnder type logic element which performs an XOR operation
US4939793A (en) Integrated circuit assembly with optically coupled components
US5051790A (en) Optoelectronic interconnections for integrated circuits
US5255332A (en) NxN Optical crossbar switch matrix
CA1298388C (en) Symmetric optical device
CA1293795C (en) Optical device
US5541756A (en) Apparatus and method for routing optical signals through wavelength-coding in a self-routed wavelength addressable network
SE468267B (en) TERMINAL FOR A FREQUENCY PART, OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM
GB2231167B (en) Electro-optic waveguide device
GB2225482A (en) Multichannel cavity laser
EP0323075B1 (en) An optical switch
EP0161683A2 (en) Optical switch circuit
JPH0583123A (en) Part of optical-communication-logic element
US4783850A (en) Optoelectronic compound switching matrix
US4967068A (en) Single-ended optical logic arrangement
SU1509809A1 (en) Multistable optical element
US5271074A (en) Integrated optical waveguide apparatus
US5247183A (en) Cryogenic signal coupler having imaging lens within a thermal barrier region for optoelectronic coupling
US3351410A (en) Coupled junction semiconductor devices for optical wavelengths
You et al. All-optical photonic signal processors with negative coefficients
Prise Optical computing using self-electro-optic effect devices
US5311008A (en) Self-electrooptic effect device for providing integer gain to input optical signals having series connected quantum well diodes
JPH07106548A (en) Semiconductor light source device and driving method therefor
Fan et al. Optical interconnection network for massively parallel processors using beam-steering vertical cavity surface-emitting lasers