SU608180A1

SU608180A1 - Optoelectronic pulse-time computing arrangement

Info

Publication number: SU608180A1
Application number: SU752156492A
Authority: SU
Inventors: Михаил Владимирович Вайнер; Робензон Иосифович Кахидзе; Ефим Израилович Рабинович; Гоча Борисович Чхеидзе
Original assignee: Тбилисский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Метрологии Им. Д.И.Менделеева
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1975-07-15
Publication date: 1978-05-25

Description

(54)(54)

ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ БРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВОELECTRON-OPTICAL BURDEN-PULSE COMPUTING DEVICE

Изобретение относитс к аналои овой вычислительной технике и может быть применено дл построени оптических аналоговых вычислительных мешшн, в электронных вычислительных машинах, дл моделировани с применением оптических сигналов, дл распознавани образов и др.The invention relates to analog computing technology and can be used for building optical analog computing sinter, in electronic computing machines, for modeling using optical signals, for pattern recognition, etc.

Известны электронно-оптические врем -импульсные вычислительные устройства .jKnown electron-optical time-pulse computing devices .j

Одно из известных устройств решает в реальном масштабе времени задачу спектрального анализа и задачу моделировани диаграммы направленности дл дальней области фазировани антенной решетки {l.One of the known devices solves in real time the problem of spectral analysis and the task of modeling the radiation pattern for the far field phasing of the antenna array {l.

В этом электронно-оптическом вычислительном устройстве производитс пространственна модул ци света при помощи матрицы из одинаковых модул торов света, которые построены на принципе акустической линии задержки. При этом осуществл етс многоканальна пространственна фазова модул ци светового пучка за счет возбуждени модул торов от внешнего генераторThis electron-optical computing device produces spatial modulation of light using a matrix of identical light modulators, which are built on the principle of an acoustic delay line. In this case, multichannel spatial phase modulation of the light beam is carried out due to excitation of modulators from an external oscillator.

Пе:дЬстатками такого устройства вл ютс ограниченный класс решаемых задач и низка точность вычислений. Pe: The cores of such a device are a limited class of tasks and low computational accuracy.

Другое известное электронно-оптическое вычислительное устройство осу ществл ет пространственную модул цию света в реальном масштабе времени при помощи специальной трубки, работающей на основе эффекта Поккельса 2. В таком вычислительном устройстве кристалл в трубке работает как : мгновенныйAnother well-known electro-optical computing device realizes spatial light modulation in real time using a special tube based on the Pockels effect 2. In such a computing device, a crystal in the tube works as: instantaneous

транспарант, измен свое светопропускание под действием электрического напр жени , подаваемого извнд на кристалл. Устройство позвол ет осуществл ть операцию пространственного преобразовани Фурье.transparency, changing its light transmission under the action of an electrical voltage supplied from an end to the crystal. The device allows a spatial Fourier transform operation.

Недостатками этого устройства вл ютс ограниченность класса решаемых задач и низка точность.The disadvantages of this device are the limitation of the class of tasks and low accuracy.

Наиболее близким техническим решением к изобретению вл етс электронно-оптическое врем -импульсное вычислительное устройство, содержащее пространственный амплитудный модул тор света, входы .которого через последов тельно установленный блок оптической задержки и разделитель светового пучка св заны с выходами первого источника входного оптическогосигнала и входамифотоэлектрического преобразовател , выходы пространственного амплитудного модул тора света св заны сThe closest technical solution to the invention is an electron-optical time-pulse computing device containing a spatial amplitude modulator of light, the inputs of which through a sequentially installed optical delay unit and a light beam splitter are connected to the outputs of the first optical input source and the inputs of a photoelectric converter the outputs of the spatial amplitude modulator of light are connected to

выходным согласующим преобразователем а управл юший вход модул тора света подключен к выходу управл ющего формировател импульсов, к второй источник входного оптического сигнала З.the output matching converter and the control input of the light modulator are connected to the output of the control pulse shaper, to the second source of the input optical signal Z.

Управл ющий формирователь импульсов представл ет собой достаточно сложное многоканальное электронное устройство, а потому недостатком этого устройства f целом вл етс сложность , а следовательно, и мала структурна и аппаратурна надежность.The control pulse shaper is a rather complex multichannel electronic device, and therefore the disadvantage of this device f is in general the complexity and, therefore, the structural and hardware reliability is small.

Цель изобретени - создание оптического врем -имПульсного вычислительного устройства, повышак цего надежность вычислителей подобнго класса, работающих г реальном масштабе времени .The purpose of the invention is to create an optical time-pulse computing device, increasing the reliability of calculators of a similar class operating in real time.

Это достигаетс тем, что в электронно-оптическое врем -импульсное вычислительное устройство введен функциональный генератор напр жени , блок сравнени и дополнительный фотоэлектрический преобразователь, вход которого св зан со вторым источником входного оптического сигнала, а выход с одним входом-блока сравнени , выход основного фотоэлектрического преобразовател соединен через функциональный генератор напр жени с другим входом блока сравнени , который выходом св зан со входом управл ющего формировател импульсов.This is achieved by introducing a functional voltage generator, a comparator unit and an additional photoelectric converter, the input of which is connected to the second source of the optical input signal and the output of the main photovoltaic device, into the electro-optical time-pulse computing device. The converter is connected via a function voltage generator to another input of the comparison unit, which is connected to the input of the control pulse driver.

На фиг.1 представлена принципиальна схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн кидие работу устройства.Fig. 1 is a schematic diagram of the device; figure 2 - timing charts, on the skidie operation of the device.

Оно содержит первый источник 1 входного оптического сигнала, разделитель 2 светового пучка, блок 3 оптической задержки, пространственный амплитудный модул тор 4 света, фотоэлектрический преобразователь 5 функциональный генератор напр жени 6, блок сравнени 7, второй источник 8 входного оптического сигнала, дополнительный фотоэлектрический преобразователь 9, управл ющий формирователь импульсов 10, выходной согласукмций преобразователь 11.It contains the first source 1 of the input optical signal, the separator 2 of the light beam, the block 3 of the optical delay, the spatial amplitude modulator 4 of the light, the photoelectric converter 5, the function voltage generator 6, the comparison unit 7, the second source 8 of the input optical signal, an additional photoelectric converter 9 , the control pulse shaper 10, the output matching of the converter 11.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Первый входной импульсный пучок света от первого источника 1 входного оптического сигнала падает на разделитель 2 светового пучка, где делитс на две ча|Сти. Одна часть светового излучени проходит через последовательно установленные блок 3 оптической задержки и пространственный амплитудный модул тор 4 света.The first input pulsed beam of light from the first source 1 of the input optical signal falls on the separator 2 of the light beam, where it is divided into two parts. One part of the light radiation passes through the optical delay unit 3 sequentially installed and the spatial amplitude modulator 4 of the light.

Друга часть импульсного входного пучка света поступает на вход фотоэлектрического преобразовател 5, на выходе которого подключен функциональный генератор 6 напр жени , выход которого подключен к одному входу блока 7 сравнени .Another part of the pulsed input light beam is fed to the input of the photoelectric converter 5, the output of which is connected to a function voltage generator 6, the output of which is connected to one input of the comparison unit 7.

Второй входной пучок света от второго источника 8 входного оптического сигнала поступает на вход дополнительного фотоэлектрического преобразовател 9, выход которого подключен ко второму входу- блока 7 сравнени , выход которого подключен ко входу управл ющего формировател импульсов. 10, а выход последнего подсоединен к управл ющему входу пространственного амплитудного модул тора 4 света, на выходе которого установлен согласующий преобразователь 11.The second input beam of light from the second source 8 of the input optical signal is fed to the input of an additional photoelectric converter 9, the output of which is connected to the second input-comparator unit 7, the output of which is connected to the input of the control pulse generator. 10, and the output of the latter is connected to the control input of the spatial amplitude modulator 4 of the light, at the output of which a matching converter 11 is installed.

Первый входной импульсный пучок света от первого источника 1 входного оптического сигнала, состо щий из импульсов света с длительностью Cg и периодом Tj поступает на разделител светового пучка 2, где делитс на две части. .The first input pulsed beam of light from the first source 1 of the input optical signal, consisting of light pulses with a duration of Cg and a period Tj, is fed to the separator of the light beam 2, where it is divided into two parts. .

Среднее количество световой энергии , поступающей на разделитель светового пучка 2 в единицу времени в течение времени t в каждой точке поперечного сечени пучка света, равно Wg.p(X;,y-,i).The average amount of light energy supplied to the separator of the light beam 2 per unit of time during the time t at each point of the cross section of the light beam is Wg.p (X;, y-, i).

Одна часть Разделенного светового пучка проходит далее ,через блок 3 оптической задержки, где световые, импульсы задерживаютс на посто нное i-Q , и через пространственный модул тор 4 света. При открытом полностью пространственном амплитудном модул торе 4 света среднее количество световой энергии/Wcp(xi,у;,i)yi излучаемой в единицу времени в течение времени Т на оптическом выходе модул тора 4 света, равноOne part of the Separated light beam passes further through the optical delay unit 3, where the light pulses are delayed by a constant i-Q, and through the spatial modulator 4 of the light. With an open fully spatial amplitude modulator of light 4, the average amount of light energy / Wcp (xi, y;, i) yi emitted per unit of time during time T at the optical output of light modulator 4 is equal to

Wcp(,Уi,.,(,Уг,) U)Wcp (, Вi,., (, Ug,) U)

где PiiPiiPj посто нные коэффициенты характеризующие потери энергии светового потока в разделителе 2 светового пучка, в блоке 3 оптической задержки и в пространственном амплитудном модул- ,торе 4 света соответственно.where PiiPiiPj are constant coefficients characterizing the energy loss of the light flux in the light beam splitter 2, in the optical delay block 3 and in the spatial amplitude modulator, the torus 4 lights, respectively.

Друга часть разделительного светового пучка поступает на оптический вход фотоэлектрического преобразовател 5, на электрическом выходе которого возникают электрические импульсы с посто нной амплитудой Up , каждый из которых своим .передним фронтом запускает функциональный генератор 6, при этом с выхода функционального генератора 6 на первый вход блока 7 сравнени поступают электрические импульсы напр жени , длительности TQ которых равны длительност м г световых импульсов периода . Амплитуда Т) Ct) импульсов напр жени на выхоДе генератора 6 измен етс во времени по законуAnother part of the separation light beam enters the optical input of the photoelectric converter 5, the electrical output of which produces electrical pulses with a constant amplitude Up, each of which triggers the function generator 6 with its leading edge, and from the output of the function generator 6 to the first input of the unit 7 comparisons are received electrical voltage pulses, the duration TQ of which is equal to the duration g of the light pulses of the period. The amplitude T) Ct) of the voltage pulses at the output of the generator 6 varies in time according to the law

u(ti--;ct), (2u (ti -; ct), (2

Claims

where set) is a function of the Times; , is structurally characteristic of the functional generator 6 (see the time diagrams in Fig. 2). The second input beam of light, from the source 8 of the input optical signal, which carries energy per unit of time VV2.tt), falls on the optical input of an additional photoelectric converter 9, from whose electrical output to the second input of the comparison unit 7 is supplied with an electrical voltage equal to VnpCt ) (t), where the function H describes the law of conversion of an optical signal into an electric one. In block 7 comparison, the amplitudes of the two voltages VT tt) MlJnpC-b y are compared to the incoming signals to its inputs and from the output of block 7 to the input of the control pulse shaper 10 electrical pulses are received with a duration Cf f equal (, where G is a function, the inverse of the & function. The duration of the electric pulses Cf can vary from T Q to depending on the value of Wj (.t) at the time of comparison. The output of the control pulse shaper 10 to the control input of the spatial amplitude modulator 4 light is supplied by electric shpul s with a duration defined by expression (4) and with always constant amplitude TG, ensuring maximum light transmission through the spatial amplitude modulator of light 4. The optical delay unit 3 serves to provide the required amount of delay of light pulses arriving at the optical the input of the spatial amplitude modulator 4 light, so that the time of their arrival at the optical input of the spatial amplitude modulator 4 light coincides with the moment it arrives at its control the course of electric pulses H) from the output of the control pulse shaper 10 .. Through the spatial amplitude light modulator 4 the light pulses with duration t and with energy VVcplXi, yi, t defined by expression (1) will pass through the input of the output matching converter 11. The average amount of light energy% х.h.e.p (i, y; ,, b) arriving per unit time to the input of the output matching converter I, taking into account expressions (1) and (4), is equal to Чтx.cp. (, Уi, t ) ГWJ, p, (, y., Fc) r {qiwl (t) |}, where. Is a constant coefficient. At the output of the output matching converter 11, a signal is output proportional to Wji ,,, (X {, y t). As can be seen from expression (5), depending on the form of the functions f and m is optical. The time-pulse computing device is capable of performing mathematical operations between an input pulsed multichannel light beam with an arbitrary varying pulse duration and both a pulsed and continuous second input single-channel light beam. Electro-Optical Time-Pulse Computing Device Consisting of a Spatial Amplitude Light Modulator, the inputs of which through a sequentially installed optical delay unit and a light beam splitter are connected to the outputs of the first input source of the optical signal and the inputs of the photoelectric transducer, the outputs of the spatial the amplitude modulator of the light is connected to the output matching converter, and the control input is connected to the output of the control form pulse bodies, and a second input optical signal source, characterized in that, in order to increase the reliability of the device, a functional voltage generator, a comparison unit and an additional photoelectric converter, the input of which is connected to the second input optical signal source, are introduced into it - with one input of the comparison unit, the output of the main photovoltaic converter is connected via a functional voltage generator with another input of the comparison unit, which is connected with the output to the control input an impulse former. Sources of information taken into account in the examination: 1.Preston K. Coherent optical computing machines. Ed. Mir, M., 1974.

2.Katys G.P. Optoelectronic information processing. Ed. Mechanical Engineering GM., 1973.

3. For all 2145456/24, cl. G- 06 & 9/00, according to which a decision was made to issue an author's certificate 09.06.75.