Оптический процессор

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ ческии институтахаров и Г,М. Мок ч. 9 й. 10 рр. 2271- ч. 20 % 8 рр, 1424 -(57) Изобретение относится к вычислитеной технике, Его использование в системобработки оптической информации поз ляет повысить пороговую чувствительность и расширить область применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала, Процессор содержит входной прозрачный электрод 4, фоточувствительный элемент (состоит из полупроводниковых слоев 6, 7), слой 8 электрооптического сигнала и выходной прозрачный электрод 9, Благодаря выполнению фоточувствительного элемента в виде набора полупроводниковых слоев, спектральные чувствительности которых смещены друг относительно друга, в процессоре обеспечивается реализация различных логических функций. 1 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронике и телевидении для обработки и преобразованияоптической информации,Недостатками известных устройств являются отсутствие возможности выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала и низкая пороговая чувствительность,Цель изобретения состоит в повышении пороговой чувствительности и расширении области применения за счет выполнения логических операций по спектру управляющего оптического сигнала,На чертеже представлена схема оптического процессора; записывающий свет сложного спектрального состава - 1, транспарант - 2, промодулированный в пространстве и по длинам волн записывающий светспектрального состава , ЛЬ - 3, входнойпрозрачный электрод - 4, слой диэлектрика - 5, фоточувствительный элемент, состоящий из первого - 6, и второго - 7 полупроводниковых слоев, имеющих узкую спектральную фоточувствительность в диапазоне длин волн Ллл и М 2 соответственно. слой электрооптического кристалла - 8, выходной прозрачный электрод - 9, считывающий свет спектрального состава Л 4 ч - 10, анализатор - 11, промодулированный по интенсивности считывающий свет Л 4 - 12, источник внешнего напряжения - 13,Оптический процессор работает следующим образом.В исходном состоянии при отсутствии записывающего света 1 - напряжение О 0 13, приложенное к структуре, делится на слоях полупроводников 6, 7 фоточувствительного элемента и электрооптического кристалла - 8 прямо пропорционально их полным сопротивлениям: Ос=-Об+От+ Оэк. При этом один из слоев полупроводников (например 7), является высокоомным для согласования импедансов электрооптического кристалла и фоточувствительного элемента.Запись транспаранта 2 осуществляется со стороны слоя фоточувствительного элемента светом 1. Транспарант представляет собой матрицу из материалов периодически расположенных совокупностей из двух цветных фильтров (количество фильтров в совокупности определяется числом полупроводниковых слоев в фоточувствительном элементе). Каждый фильтр прозрачен для определенной длины волны записываю 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 щего сз.та, к которой чувствителен один из полупроводниковых слоев. Пространственно промодулированный в соответствии с прозрачностью транспаранта свет 3 спектрального состава ЛЛ 1 и ЛЛ 2 через входной прозрачный электрод 4 и слой диэлектрика 5 достигает поверхности фоточувствительного элемента (ФЭ), который выполнен в виде структуры из последовательно расположенных двух полупроводниковых слоев с узкой областью спектральной чувствительности; один - к ЛА, другой - к Лл 2 . Активный свет вызывает в "своем" полупроводниковом слое генерацию информационных носителей заряда. Концентрация генерированных носителей заряда в каждом полупроводниковом слое будет определяться интенсивностью пространственно модулированного записывающего света и коэффициентами поглощения полупроводниковых слоев характерными для заданных длин волн ЛЛ и ЛЛ 2.Под действием приложенного напряжения информационные носители заряда движутся к границам раздела ФЭ-диэлектрик и ФЭ-электрооптический кристалл, образуя зарядовый рельеф регистрируемого изобракения транспаранта. Возникающие информационные носители заряда увеличивают проводимость на данном участке, что приводит к перераспределению(модуляции) падений напряжений на полупроводниковых слоях 6, 7 и слое электрооптического кристалла 8,Для того, чтобы обеспечить выполнение логической функции, необходимо, чтобы падение напряжения на жидком кристалле за счет перераспределения напряжения с фоточувствительной структуры превышало пороговое, При этом требуется записывающий свет определенной мощности заданного спектрального состава Л 4 и Лл 2 для уменьшения сопротивления фоточувствительной структуры за счет снижения сопротивления каждого полупроводникового слоя, входящего в ее состав. Величина этой мощности записывающего света, необходимая для выполнения логической функции, определяет чувствительность оптического процессораДля снижения этой величины мощности необходимо на один из полупроводниковых слоев (например, первый) постоянно воздействовать светом в диапазоне Лл,1 из области собственного поглощения для сникения сопротивления и уменьшения падения напряжения на нем, Тогда воздействие света в диапазоне Лл 2 уже малой интенсивности на второй слой полупроводника1795440 510 45 50 55 приведет к такому снижению падения напряжения на фоточувствительной структуре, которое достаточно для превышения порогового напряжения жидкого кристалла.Это позволит увеличить чувствительность оптического процессора.Считывание скрытого изображения осуществляется постоянно действующим поляризованным светом 1 О, спектральный состав которого может быть как монохроматическим, так и не монохроматическим, Считывающий свет проходит через анализатор 11 (в качестве анализатора в этом случае может быть использована призма Глана), выходной прозрачный электрод 9, электро- оптический кристалл 8 и отражаясь от границы раздела жидкий кристалл - ФЭ, выходит иэ структуры,На выходе каждого участка структуры считывающий свет промодулирован по фазе в соответствии с распределением падений напряжения по участкам площади фоточувствительных полупроводниковых слоев, вызванных распределением концентраций информационных носителей заряда, Промодулированный по фазе считывающий свет с помощью анализатора 11 преобразуется в модулированный по интенсивности1 свет 12 спектрального состава Л 1 ч . Регистрируемое и логически преобразованное изобракение транспаранта 2 передается в дальнейшие каналы его обработки. Поскольку записывающий свет, промодулированный по интенсивности и спектру, дискретно различается совокупностью полупроводниковых слоев, обладающих узкой спектральной фоточувствител ьностью, то по мере совпадения двух узких диапазонов длин волн записывающего света с краем собственного поглощения полупроводников на одном участке в плоскости иэобракения резко изменяется амплитуда перераспределяемых падений напряжений,Формула изобретения Оптический процессор, содержащий расположенные последовательно по направлению распространения управляющего оптического сигнала входной прозрачный электрод, фоточувствительный элемент, слой электрооптического кристалла и выходной прозрачный электрод, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности и расширения области применения путем выполнения ло 15 20 25 30 35 40 что увеличивает и чувствительность устройства.Такая совокупность дискретизации спектра записывающего света и приложенного напряжения Опозволяет реализовать основные логические функции. Варьируя разным сочетанием спектральной фоточувствительности полупроводниковых слоев и их количеством в ФЭ, можно реализовать более сложные логические функции и арифметические вычисления.Преимущество заявляемого устройства по сравнению с прототипом 2) заключается в следующем, Выполнение фоточувствительного элемента в виде структуры, состоящей из двух (и более) последовательно расположенных полупроводниковых слоев, каждый из которых обладает узкой спектральной фоточувствительностью, и представляющей единое целое позволяет осуществить основные логические функции и арифметические операции с двумя (и более) переменными по спектру управляющего сигнала в дальнейшем сочетании со сложными преобразованиями, Разложение спектра управляющего (записывающего) светэ приводит к генерации информационных носителей заряда в соответствующих полупроводниковых слоях, фотоактивных в строго определенном диапазоне длин волн, При определенном сочетании активных для каждого фоточувствительного полупроводникового слоя длин волн и управляющих напряжений реализуется определенная логическая функция. Использование когерентного считывающего света дает воэможность реализовать сложные преобразования типа Фурье, Воздействие постоянной засветки, к которой чувствителен один из полупроводниковых слоев, входящих в состав фоточувствительного элемента, позволяет повысить пороговую чувствительность устройства,гических операций по спектру управляющего оптического сигнала, фоточувствительный элемент выполнен в виде набора из п расположенных последовательно по направлению распространения управляющего оптического сигнала полупроводниковых слоев (п 2), спектральные чувствительности которых смещены одна относительно другой в пределах спектрального диапазона управляющего оптического сигнала.