Устройство для оптической обработки информации

Союз СоаетскихСоциалистицескихРеспублик ОП ИСИЗОЬРЕК АВТОРСКОМУ 61) Зависимое от авт 22 явлено 17.03,72 прцсосдццсцисм заявки Лс -32) Прцорцтст - -ый комитеттров СССРобретений1 тнй Гооудвротвен Совета Мини по делам и Оп бликов ю 15.08.74, Бюллетень .6 30(53) УДК 681,325.6088.8) Дятя опубли ковяш писания 17.04.75/2) Авторы изобг)степи) Я. А, Моносов, А. А. Тулайкова и В. И. ЩегловИнститут радиотехники и электроники АН СССР 71) Заявитсл О ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТК ИНФОРМАЦИИ 54) УСТРО Изобретение относится к Вычислительнойтехнике и мокет быть использовано при создании микроминиатюрцых устройств, осуществляющих переработку и хранение дискретной информации в ЭВ)Ч,Известны устройства для обработки информации путем смещения границ доменов,содержагцие магнитный кристалл, источниккогерентцого света и блок фотоприемников,помещенные с разных сторон кристалла, источник однородного подмагничивания магнит.ного кристалла и генератор управляющихсигналов.Целью изобрстеция является повышениебыстродействия и расширение области примеНСНИ 5 уСТ 1)ОЙСТВ д 1 я ОПТИс 1 ССКОй ОбрябОТК 51информациц путем смсгцсц 5 границ доменов.Это достигается тем, что устройство содерж 1датчики упругих колебании, сосдипеццыс смагнитным кристаллом ц подключсццые к генераторам управляю(цих сигналов, В качсстВС М с 1 ГН И П 10 ГО К) ЦСся.1,1 с) УС Г)01 СТВО МожетСОДСРЖЯ Ь )ОЦОК 1)ИСГс)Г,1 С ЦРОИЗ 110 ЛЬЦОП ф 01))ОЦ ДО)СНОВ ИМС 1 Г)Ц 1 НН ЦССКО,ЬК ССЦ Цс 1)(с)ГЦИ 1 И ВЯН И 51, 10 нс(ЦЦ Х 1 1 1с 50 С 1 Ц )ОК) ЦСГ с 1,1,1 с( .ПРИ Ц)ГИЦсЛ)11;15 СХС)( ПРСДЛожЕНЦОГОС 1)ОЦС Вс( ЦЗ 001)с КСЦЯ Ц с 1 1 СР СЖС.Устройство содержит маг.цггньш кристалл1, присоедицешыс к ему датчики упругих колебаний 2 и 2, источник когерецтцого света 3, в спектре излучения которого маггитный кристалл прозрачен, блок 4 фотоприемников, источник 5 однородного цодмагничивания 5 кристалла, генераторы 6 и 6 управляющихсигналов.В ОтсутстВис поля поды яГцичцВЯПП 5 В и,ястицс магнитного кристалла 1 существуют полосовыс домены. Их ширина находится в пре- О делах от единиц до десятков микрон в зависимости от толщины пластины, ее состава, величины подмагцичиваюшего поля (направление маГцитцых доыецтОВ ца чертеже показано стрелками). При пропускзнип света через такую пластину на экране блока 4 фотопрп емниког можно цаблюдат(. дифракциоцнуюкартину. В рассматриваемом здесь случае оца состоит цз р 51 дя точек, расположенных по горизонтали и отстоящих од:а от другой ца расстоянии, обратно пропорциональном ши- РПЦС ДОМЕЦОВ.Пусгь ток )ястоты ( от генератора б поступает в датчик упругих когсбя 1(пй (например, ц ьезокрцс галл ) 2, и уцругпс ко,с)сбяцп 5 Пьезои) Ц С 1 Я, 1, с( 11(, Р (Ь 1 с 1 10 (. 511 с 1 .1 Я Г Ц И Т Ц Ь 1 й К Р ИСтяЛЛ. ЕСЛИ с)СТ 011Подобрана тяК, ЧтО дЛП- ця упругой ьолпы в пластине кристалла меньше сс поперечного размера, то в пластине возникают пучности и узлы упругих колебазо ций. Благодаря эффекту магцитострикции,35 40 45 50 3границы доменов в пучнос 1 ях колеблются, а в узлах остаются неподвижными, т. е. доменная структура в целом изменяется. Изменение доменной структуры вызывает соответствующее изменение дифракционной картины, проявляющееся в перемещении точек на экране блока фотоприемников. Перемещение точек можно превратить в электрические сигналы, если экран выполнен в виде мозаики из фотоприемников, поскольку освещенность последних изменяется. Если затем к пьезокристаллу 2 поступает ток частоты Г от ге. нератора 6, причем частогыи Г разнятся одна от другой, то в кристалле возникает распределение пучностей и узлов упругих колебаний, отличное от того, какое было в отсутствие тока частоты 1. Вызванное этим дополнительное изменение дифракционной картины на экране блока 4 описанным выше способом можно превратить в электрические сигпалы.Характер изменения доменной структуры и соответственно дифракционной картины таковы, что допускают выполнение операций, функционально более содержательных, чем элементарные логические операции и, или, не и подобные им.Предложенное устройство может послужить основой для реализации какого-либо сложного информационного кода; так, например, с помощью этого устройс 1 ва можно, в принципе, осуществлять динамическую голограмму. Максимальная скорость осуществления каждой операции принципиально ограничена резонансной частотой доменных границ. Из приведенного выше следует, что в предложенном устройстве требования к магнитному кристаллу относительно невысокие, а именно, кристалл должен быть прозрачен в каком-либо участке спектра и должен иметь заметную константу магнитострикции. Эти требования можно совместить с условием высокой частоты резонанса доменных границ. Например, в монокристалле железо-иттриевого гранита, прозрачном в диапазоне длин волн ог 1 до 5 мкм, константа магнитострикции В - : 3,5 106 эрг см з, а резонанс доменных границ наолюдается на частоте =1,2109 ги. Поэтому в принципе минимальное время перемещения границ доменов в железо-иттриевом граните может составить величину порядка 10 8 - 10с. 5 10 15 с: Г" 1 25 Зо 4В предложенном устройсгве допустима замена датчиков упругих колебаний на тонкиепроводящие петли, расположенные по периферии пластины магнитного кристалла.Ток, поступающий в эти петли от генераторов 6 и 6 и других создаст локализованноемагнитное поле, что позволяет осуществлятьвсе рассмотренные выше операции,Аналогичного эффекта можно добиться,используя анизотропный монокристалл с произвольной формой доменов, имеющий несколько осей легкого намагничивания. Припомещении этого кристалла даже в однородное магнитное поле, направление которогоотносительно кристалла может изменяться,можно получить изменение доменной структуры с соответствующим изменением дифракционной картины, вызванное перемагничиванием кристалла от одной легкой оси к другой. В обоих последних случаях (управлениес помощью петель и меняющегося по направлению поля) подаваемые сигналы могутиметь любую форму, например быть синусоидальными, импульсными и др.Постоянное подмагничивающее поле вслучае необходимости может изменяться внебольших пределах для подбора исходнойформы, размеров и подвижности доменов. Вбольшинстве случаев, помимо полосовой доменной структуры, могут использоваться другие структуры. Предмет изобретения 1, Устройство для оптической обработки информации путем смещения границ доменов, содержащее магнитный кристалл, источник когерентного света и блок фотоприемников, помещенные с разных сторон кристалла, источник однородного подмагничивания магнитного кристалла и генераторы управляющих сигналов, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия и расширения области применения, оно содержит датчики упругих колебаний, соединенные с мапнитным кристаллом и подключенные к генераторам управляющих сигналов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве магнитного кристалла оно содержит монокристалл с произвольной формой доменов, имеющий несколько осей легкого намагничивания, лежащих в плоскости моно- кристалла.439846 Составитель Ю. Розенталь Техред Г. Дворина Корректор А. Дзесова Редактор Л. Тюрина МОТ, Загорский нех Заказ 7521 Изд. Мо 1916 Тирак 591 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5