SU754351A1 - Оптическое логическое устройство 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к области оптоэлектроники, в частности к системам оптической обработки информации.

Известны оптические логические устройства, позволякщие осуществлять логические функции: "стрелка Пирса",

'штрих Шеффера", "ИЛИ". Эти устройства содержат входной совмещающий элемент, поляризационный фильтр, выходной совмещающий элемент и циркулярный поляризационный фильтр £ί] ·

Недостатками известного логического устройства являются сложность устройства и разные по амплитуде выходные сигналы при выполнении разных логических ₁₅ операций, что затрудняет работу последующих узлов.

Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту является оптическое логическое устройство, содержа- _м щее совмещающий элемент (полупрозрачное зеркало), при помощи которого над изображением, несущим входную информа. цию, можно осуществить любую из трех

2

операций: ИЛИ, НЕ, сложение по модулю

2 [2].

Недостатком известного устройства являются недостаточные логические возможности (выполнение всего трех операций), значительные габариты устройства обусловлены наличием большого числа оптических элементов, разнесенных в пространстве, и связанная с этим эксплуатационная ненадежность: незначительные вибрации, случайные перемещения элементов могут привести к нарушению работоспособности устройства.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа выполняемых функций, уменьшение габаритов устройства и повышение надежности его работы за счет выполнения устройства в виде единого блока.

Поставленная цель достигается тем,

что в устройство введены второй совмещающий элемент, просветляющийся светофильтр и третий совмещающий элемент.

754351 4

величине Р=0,5. По каналам 7 и 8 посту-’

пают импульсы с одинаковой интенсив—

3

Первый и второй совмещающие элементы выполнены в виде светоделительных слоев между тремя призмами, две из которых треугольные, одна (средняя) ромбовидная. Третий совмещающий слой выполнен также в виде светоделительйого слоя между двумя трехгранньпии призмами. Все призмы выполнены из материала с одним показателем преломления и все призмы и просветляющийся фильтр склеены в единый монолитный блок.

На фиг.. 1 показана конструкция устройства и схема выполнения функции ИЛИ} на фиг. 2 — выполнение функции "стрелка Пирса"} фиг. 3 — выполнение функции "штрих Шеффера"; фиг. 4'- выполнение функции "И".

Оптическое логическое устройство (фиг. 1) состоит из призмы 1, склеенной из трех частей, две из них имеют треугольную форму, одна - ромбовидная, и призмы 2, склеенной из двух треугольных призм. Между призмами 1 и 2 расположен просветляющийся фильтр 3, выполненный, например, из материала с нелинейным эффектом "насыщения". Между гранями призмы расположены одинаковые совмещающие элементы 4-6 (оветоделитея&ные слои), которые имеют равные по величине энергетические коэффициенты отражения и пропускания. Направления 7 и 8 являются входными каналами информационных полей X и У, а направления 9 и 10 - входными каналами постоянно поступающих световых импульсов. Результат операции наблюдается в направлении 11 .

Устройство может выполнять четыре логические функции^И, _иИЛИ", "стрелка Пирса", „штрих Шеффера")и функционирует следующим образом.

По всем входным каналам поступают импульсы с одинаковой длительностью в виде параллельных когерентных пучков. Для всех четырех функций в направлении 11 разность фаз между световыми импульсами информационных полей X и У равна нулю. В направлении 11 разность фаз между световым импульсом информационного поля и постоянно поступающим с канала 9 световым импульсом равна · величине 31 . В направлении 11 при выполнении функции ИЛИ разность фаз между световым импульсом информационного поля и световым импульсом, поступающим с канала 10, равна нулю, а при выполнении функции 'штрих Шеффера" - величине 31 . Пороговая мощность фильтра 3 равна

носгью О *1. По каналам 9 поступает импульс с интенсивностью 3 г 2, а по 5 каналу 10 — с интенсивностью 3' =.0,5. Информационные поля представляют

собой комбинации светлых и темных полей. Светлые поля соответствуют наличию света (сигнал -"1"), темные - его от¹⁰ сутствию (сигнал "О").

Рассмотрим выполнение функции "ИЛИ"

(фиг. Г), При отсутствии информаций световых импульсов в каналах 7 и 8 поступающий в канал 9 световой импульс от¹⁵ ражается от светоделительного слоя 5, проходит через фильтр 3, слой 6 и, ослабляясь по интенсивности до уровня 0,25, совмещается с отраженным от слоя 6 световым импульсом, поступаю²⁰ щим в канал 10. Эти импульсы равной интенсивности взаимодействуют между собой и суммарная интенсивность может быть рассчитана по формуле

□ Ί Υΰ -3 -созЧ¹

Λ X Αχ ί

где 3| , - интенсивности взаимодействующих импульсов; ψ — разность фаз. Так как 3} - и Ч =31, то □ =0. Поэтому в направлении 11 про—

³⁰ изойдет полное гашение, что соответствует отсутствию сигнала "О". При наличии только светового импульса информационного поля X произойдет следующее. Световой импульс, отразившись ог

³⁵ слоя 4, пройдет через слой 5, ослабится по интенсивности до величины 3. =0,25, совместится со световым импульсом, поступающим с канала 9. С интенсивностью 3 ^и после взаимодействия

⁴⁰ результирующий сигнал с интенсивностью

3 =0,25+1+2 V 0,25 ·ίθ5Κ= 0,25 поглотится фильтром 3. В направлении 11 распространится отраженный от слоя 6 световой импульс, поступающий с кана⁴⁵ ла 10, что соответствует наличию сигнала "1". При наличии световых импульсов информационных полей X и У произойдет следующее. Отраженные от слоя

4 и прошедшие через- него световые им⁵⁰ пульсы, равные по интенсивности, с одинаковыми фазами совмещаются в направ—. лений 11. После взаимодействия результирующий .сигнал с интенсивностью

„ 3^0,5+0,5 + 2 У0,5-0,5x050° = 2

” проходит через светоделительный слой 5

и совмещается со световым сигналом, поступающим с канала 9. Эти световые сигналы, одинаковые по интенсивности и ί

5

754351

с разностью фаз, равной ЗГ , в направлении 11 полностью гасят друг друга, что исключает из работы просветляющий фильтр 3. Поэтому в направлении 11 распростанится световой импульс, поступающий с канала 10, что соответствует наличию сигнала "1*

Таким образом, устройство по фиг. 1 осуществит функцию ИЛИ над двумя переменными X и У. При исключении из работы канала 10 (фиг. 2) можно выполнить функцию "стрелка Пирса", при исключении канала 9 (фиг. 3) - операцию "штрих Шеффера", а при исключении каналов 9 и 10 (фиг. 4) устройство выполнит операцию "И".

Описанное устройство позволяет одновременно производить логические операции над числом элементов, лимитируемом только площадью просветляющегося фильтра. Поскольку все элементы устройства склеены между собой, вибрации или другие воздействия не могут нарушить его работоспособность.

Технико-экономический эффект от изобретения состоит в расширении логических и эксплуатационных возможностей устройств. оптической обработки информации.

6

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Оптическое логическое устройство, содержащее совмещающий элемент, о т 5личающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей^ уменьшения габаритов и повышения надежности, в него введен по ходу луча второй совмещающий элемент, просветля—

   1° юшийся светофильтр и третий совмещающий элемент, первый и второй совмещающие элементы выполнены в вице-светоде— лительных слоев между тремя призмами, две иа которых треугольные, одна _ ром15 бовидная, третий совмещающий элемент выполнен в виде светоделигельного слоя между двумя треугольными призмами причем все элементы выполнены в виде единого блока, а призмы выполнены из

   20 материалов с одинаковым показателем преломления.