Оптический функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 71114 9) (1) 3/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ьство СССРО, 1976.ьство СССР00, 1987. ИОНАЛЬНЬ ециализие и может ся ктехн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относитрованной вычислительной быть использовано в оптических устройствах при функциональных преобразованиях оптических сигналов. Цель изобретения - упрощение устройства, повышение точности и расширение его функциональных возможностей за счет осуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента. Поставленная цель достигается за счет отказа от конечного представления ряда Фурье и осуществления функционального преобразования, определенного на бесконечном интервале аргумента. 1 ил,Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и можетбыть использовано в оптических устройствах при функциональных преобразованияхоптических сигналов, 5Известны устройства, осуществляющиепреобразование входного светового потокас использованием различных линейных интегральных преобразований 11,Наиболее близким по техническому 10исполнению к предлокенному являетсяоптический функциональный преобразователь, содержащий входной оптическийразветвитель, блок вычитания константы, оптический сумматор и И каналов преобразования, состоящих из источникакогерентного излучения, фазового модулятора, дефлектора и линзы 2).Недостатками известного устройстваявляются сложность и погрешность функционального преобразования из-за использования конечного числа членов ряда Фурье,а также отсутствие возможности нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале 25существования аргумента,Цель изобретения - упрощение устройства, повышение точности и расширениеего функциональных возмокностей путемосуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных набесконечном интервале существования аргумента,Поставленная цель достигается тем, чтов преобразователь дополнительно введены 35оптический интегратор и последовательносоединенные, включенные между выходомисточника когерентного излучения и входомоптического разветвителя телескопическаясистема и плоский транспарант, выходы дефлектора и пространственного фазовогомодулятора оптически связаны с входом оптического интегратора, подключенного выходом к входу блока вычитания константы.В основу работы устройства положены 45следующие теоретические соображения,Требуемая аналитическая нелинейнаяфункция, существующая на бесконечноминтервале, может быть представлена известным интегралом Фурье:р =,ГО(о) сови +ф(и)1 о и,(1)где С(н), /г(и) - заданные функции.Распределение интенсивности вдоль оси ОУ интерференционной картины двух плоских когерентных монохроматическихпотоков с амплитудамии сдвигом2 фаз на прямой у= О, равным ф(у), определяется выражением(3) где- входная величина (аргумент требуемой функции Р(Последнее условие легко выполняетсяпутем обеспечения соответствующего углападения предметного потока на выходе дефлектора, достигаемого выбором соответствующего коэффициента усиления входногосигнала, поступающего на управляющийвход дефлектора.На чертеже представлена функциональная схема оптического функциональногопреобразователя,Преобразователь содержит источник 1когерентного излучения, телескопическуюсистему 2, состоящую из микрообьектива21, диафрагмы 22 и линзы 2 з, плоский оптический транспарант 3, оптический разветвитель 4 с ответвлениями 4 - 4 з.пространственный фазовый модулятор 5,дефлектор б, усилитель 7, оптический интегратор 8 и блок 9 вычитания константы. Выход источника 1 через микрообьектив 2 ьдифрагму 22 и линзу 2 з телескопической системы 2 оптически связан с транспарантом3, Выход транспаранта 3 оптически связанчерез ответвление 41 оптического разветвителя 4 с информационным входом дефлектора б и через ответвление 42 с входомфазового модулятора 5, выход которого через ответвление 4 з оптически связан с входом оптического интегратора 8.Управляющий вход дефлектора б черезусилитель 7 соединен с входом устройства,а выход оптически связан с входом оптического интегратора 8, выход которого через где А - длина волны светового потока;0 - угол падения предметной плоской волны на плоскость регистрации.Очевидно, что интегрирование интенсивности (2), полученной в результате интерференции световых потоков, по всей области существования переменной у приводит к выракению, совпадающему с точностью до известной константы С = ) 6(у)су со выражением (1), при выполнении условия1711142 з 3 п В=К ц,20 2 к К дефлектора б и фазового модулятора 5 с функцией модуляции по оси ОУ Яу), В соотСоставитель С.СоколовТехред М.Моргентал КорректорН. Ревская Редактор И.Шмакова Заказ 339 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 блок 9 вычитания константы подключен к выходу устройства.Оптический разветвитель 4 может быть выполнен в виде набора плотно упакованных оптических волокон. Фазовый мо дулятор 5 может быть выполнен как рельефно-фазовый модулятор (фильтр), а дефлектор б - кэк электро- или акустооптический дефлектор света, Учитывая, что угол отклонения светового потока О на выходе 10 дефлектора связан с входным управляющим сигналом ц точным соотношением 15 где 1 - известный постоянный коэффициент,то для выполнения условия (3) коэффициент передачи усилителя 7 выбирается равным Оптический интегратор 8 может бытьвыполнен в виде набора плотно упакованных по всей длине интервала интегрирования оптических волокон, выходы которыхобъединены и подключены к входу фотоприемника, или ввиде фокусирующей линзы сфотоприемником, расположенным на фокусном расстоянии от нее,Устройство работает следующим образом.Когерентный световой поток с заданнойинтенсивностью с выхода источника 1 поступает на вход телескопической системы 2,обеспечивающей расширение световогопучка на выходе. Световой поток единичнойинтенсивности, которая обеспечивается соответствующей интенсивностью источника 401, с выхода системы 2 поступает на транспарант 3, функция пропускания котороговдоль оси ОУ словной системы координатОУЕ) равна О (у) . Световой поток с выхода транспаранта 3 разделяется в ответвлениях 41,.42 нэ двэ потока с равнымиинтенсивностями (эмплитудами2к)- ), поступающими далее на входы2 50 ветствии с величиной входного сигнала 1, поступающего через усилитель 7 на управляющий вход дефлектора 6, происходит отклонение предметного потока, поступающего с выхода дефлекторэ 6 на вход оптического интегратора 8, на угол О, На вход оптического интегратора 8 падает также опорный поток с выхода фазового модулятора 5 через ответвление 43. Так как распределения интенсивностеи обоих потоков вдоль оси Отт равны , а распре.б у2деление разности фаз потоков вдоль оси ОУ равно ф(у), то на входе оптического интегратора формируется интерференционная картина, распределение интенсивности которой по оси ОУ описывается выражением (2). Выходной сигнал оптического интегратора 8, соответствующий с точностью до константы С значению функции (1), т,е. проинтегрированной по всему интервалу существования аргумента у функции (2), через блок 9 вычитания константы С поступает на выход устройства, где формируется искомое значение требуемой нелинейной функции.Формула изобретения Оптический функциональный преобразователь, содержащий источник когерентного излучения, оптический разветвитель, выходы которого подключены к информационным входам дефлектора и пространственного фазового модулятора, блок вычитания константы, выход которого является выходом преобразователя, информационный вход которого соединен с управляющим входом дефлектора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения преобразователя, повышения точности и расширения функциональных возможностей путем осуществления нелинейных функциональных преобразований, определенных на бесконечном интервале существования аргумента, в него введены оптический интегратор и последовательно соединенные, включенные между выходом источника когерентного излучения и входом оптического разветвителя телескопическая система и плоский транспарант, выходы дефлектора и пространственного фазового модулятора оптически связаны с входом оптического интегратора, подключенного выходом к входу блока вычитания константы.