SU758045A1 - Optical analogue-digital converter - Google Patents

Description

Изобретение относится к цифровой “ вычислительной технике и может быть использовано, например, для сопряжения оптических линий связи с цифровыми вычислительными машинами.

Известны преобразователи интенсив— ⁵ ности светового потока в цифровой код, например преобразователь, содержащий систему полупрозрачных зеркал; систему светочувствительных элементов, каждый из которых установлен за соответствую— ¹⁰ щим зеркалом, и дешифратор {1^. По количеству сработавших светочувствительных элементов в дешифраторе формируется цифровой код, пропорциональный интен— сивности света.

Недостатки такого преобразователя заключаются в том, что он обладает малой чувствительностью и не позволяет одновременно измерять амплитуду (интен-_м сивность) и длительность оптических сигналов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являет— ся оптический аналого-цифровой преобразователь, содержащий расположенные по ходу луча оптический затвор, N параллель· ' ных каналов преобразования, каждый из которых содержит дефокусирующую систему, матрицу светочувствительных элементов, матрицу запоминающих элементов и шифратор, причем выходы шифраторов всех каналов преобразования подключены ко» входам решающего устройства и.

Недостаток такого преобразователя — сложность его конструкции и практической реализации.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что в каждый из каналов преобразования между его входом и дефокусирующей системой введены последовательно включенные коллиматор, нелинейный кристалл и светоде— лительный элемент на два выхода, при этом вход первого канала преобразования через оптический затвор подключен ко входу преобразователя, а входы после—

75<

дующих каналов подключены соответственно ко вторым выходам светоделительных элементов предыдущих каналов преобразования.

В данном устройстве нет необходимости использовать нелинейные кристаллы, имеющие только линейно—независимые характеристики . Нелинейные кристаллы могут быть с идентичными (линейно-зависимыми) характеристиками,

В этом случае каналы преобразования являются взаимозаменяемыми, что существенно упрощает реализацию оптического аналого-цифрового преобразователя и облегчает его эксплуатацию.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя.

Устройство состоит из оптического затвора 1, N идентичных каналов 2 преобразования и решающего устройства

3. Каждый канал 2 преобразования включает в свой состав коллиматор 4, нелинейный элемент 5, светоделительный элемент 6, дефокусирующую систему 7, матрицу 8 светочувствительных элементов, матрицу 9 запоминающих элементов и шифратор 10. Вход первого канала преобразования через оптический затвор 1 подключен ко входу всего устройства, а входы последующих каналов преобразования подключены соответственно ко вторым выходам светоделительных элементов 6, предыдущих каналов 2 преобразования.

Оптический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Оптический сигнал с интенсивностью через оптический затвор 1 поступает на вход первого канала 2 преобразования. Оптический затвор 1 открывается на время 'ΐ' , которое может быть равным или большим длительности входного сигнала (при малых его длительностях) , либо меньшим длительности входного сигнала (при больших его длительностях) . В последнем случае осуществляется временная дискретизация ко-¹ даруемого оптического сигнала.

Далее оптический сигнал через коллиматор 4 и нелинейный элемент 5 поступает на светоделительный элемент 6. С первого выхода светоделительного элемента 6 световой поток через дефокусирующую систему 7 поступает на матрицу 8 светочувствительных элементов первого канала преобразования, а со второго выхода элемента 6 световой поток 3” (1) поступает на вход второго

3045 4 канала преобразования. Далее через кол,лиматор 4 и нелинейный элемент 5 этого канала сигнал поступает на светоде— лительный элемент 6. С первого выхода элемента 6 световой поток через дефокусирующую систему 7 поступает на матрицу 8 светочувствительных элементов второго канала преобразования.

Со второго выхода светоделительного

Ю элемента 6 световой поток 3^(А) поступает на вход третьего канала преобразования и т. д.

Коллиматоры 4 в каналах 2 преобразования необходимы для выбора положения рабочих точек нелинейных элементов 5, а также для компенсации смещения положения рабочей точки элемента, вызванного ответвлением части энергии сигнала для ее измерения в канале пре₂₀ образования.

Измерение энергии оптических сигналов в каналах преобразования данного устройства основано на использовании квантовой структуры оптических сигна25 лов и заключается в подсчете квантов света за время действия преобразуемого оптического сигнала.

Светочувствительные элементы матриц 8 каждого канала 2 преобразования при попадании на них квантов света срабатывают и выдают электрические сигналы на матрицы запоминающих элементов 9. Шифраторы 10 после опроса матрицы 9 формируют двоичные коды, пропорцио₃₅ нальные энергиям ....

оптических сигналов, прошедших через соответствующие каналы преобразования.

Определение амплитуды (интенсивности) , длительности и коэффициентов формы ₄₀ преобразуемых оптических сигналов основано на интервальном методе измерения параметров импульсных сигналов, суть которого рассмотрена выше.

В данном устройстве каналы преобра45 зования включены так, что образуется (по отношению ко входу всего устройства) N линейно—независимых каналов нелинейного преобразования. Это обеспечивается тем, что в каналах преобразования сигналы проходят через последовательно включенные нелинейные элементы, Следовательно, условие, при котором система (5) уравнений имеет единственное решение, выполняется.

Такое включение каналов позволяет значительно сократить число необходимых нелинейных элементов, гак как для формирования N независимых каналов измере—

758045 6 ния в известном устройстве требуется Ν (Ν+1) одинаковых линейных элементов, а в данном устройстве только N таких же элементов. Например для 10-ти канального измерителя в известном уст— 5 ройсгве требуется 55, а в предлагаемом устройстве только 10 нелинейных элементов. Конструкция остальных элементов устройства при этом не усложняется.

♦О

Таким образом, введение в известное устройство N идентичных каналов преобразования, каждый из которых состоит из последовательно включенных коллиматора, нелинейного элемента, светодели· 15 тельного элемента, дефокусирующей системы, матрицы светочувствительных элементов, матрицы запоминающих элементов и шифратора, а также подключение входа первого канала преобразования 20 через оптический затвор ко входу всего устройства, а входов последующих каналов соответственно ко вторым выходам светоделительных элементов предыдущих каналов преобразования, позволяет сни— 25 зить требования к характеристикам нелинейных элементов, значительно умень— . шить их количество и упростить их изготовление. Это приводит к упрощению реализации и эксплуатации известного опти— зо ческого аналого-цифрового преобразования.

Claims (1)

1. Форму л.:а изобретения Оптический аналого-цифровой преобразователь, содержащий расположенные по ходу луча оптический затвор, N параллельных каналов преобразования, каждый из которых содержит дефокусирующую систему, матрицу светочувствительных элементов, матрицу запоминающих элементов и шифратор, причем выходы шифраторов всех каналов преобразования подключены ко входам решающего устройства, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкций устройства, в каждый из каналов преобразования между его входом и дефокусирующей системой введены последовательно включенные коллиматор, нелинейный кристалл и светоделительный элемент на два выхода, при этом вход первого канала преобразования через оптический затвор подключен ко входу преобразователя, а входы последующих каналов подключены соответственно ко вторым выходам светоделительных элементов предыдущих каналов преобразования.