Оптический вычислитель

) Заявле 71929/1 606 Г 7 602 Г 3 оединением заявки М комитетретекий арствеииыССС делам из и откры 3) Приоритет - Опубликовано 2501.80. БюллетеньДата опубликования описания 3(72) Авторы изобретения В. Кузык П, Ф. Хула"ов 71) Заявите нницкий политехнический институ ОПТИЧЕСКИЙ ВЬИИСЛИТЕЛЬ слидля сли 5 атора15 вестных вычис онструктивная ная недостато итесложИзобретение относится к вычиТельной технике и предназначеноиспользования в оптических вычительных машинах.Известны оптические сумматоры,,состоящие из лазерных излучателей,оптических элементов и управляемых.свет овых элементов 1,В известном оптическом сумматоречисло световых элементов управляемыхтранспорантов равно числу разрядовоперандов. Управляемые транспоранты переключаются электрическим методом, Быстродействие такого суммне превышает 100 нсек,Наиболее близким технически решением к данному изобретению являетсяоптический вычислитель, содержащийблок переноса, блок Формирования управляющих световых пучков, первый ивторой входы которого являются информационными входами оптическоговычислителя, блок суммирования операндов, выход которого является выходом вычислителя, два опорных лазерных излучателя и лазерный излучательпереноса 2 .Недостатком изллей является их кность, обусловлен ч эффективностью средств пЕреноса единиц при сложении,Целью изобретения является упрощение вычислителя, Поставленная цель достигается тем, что в оптическом вычислителе блок переноса выполнен в виде входной клиновидной корректирующей призмы и, установленных параллельно ее выходной грани, четырех прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов равной толщины, нечетные и соответственно четные из которых имеют равные между собой показатели преломления, а два средних сегнетоэлектрических кристалла поразрядно смещены один относительно другого вдоль большой оси симметрии в противоположные стороны и относительно внешних сегнетоэлектрических кристаллов, вход каждого сегнетоэлектрического кристалла совпадает с его оптической осью, вход первого сегнетоэлектрического кристалла связан с первым управляющим выходом логическое произведение блока формирования управляющих световых пучков, управляющие выходы запрет, равнозначность и перенос которого связаны соответственно с входом второго, третьего и четвертого сегнетоэлектрических кристаллов, выходы которыханнулирование единиц переноса,поразрядной разнозначностииположение единиц переноса , являются соответственно Формирующими выходами блока переноса подключенных соответственно к первому, второму и третьему входам блока суммирования операндов, четвертый вход которого связан с выхо-. дом лазерного излучателя переноса, а пятый и шестой входы соответственно с выходами сумма и опорный перенос блока формирования управляющих световых пучков, третий и четвертый входы которого связаны с выходами соответствующих опорных лазерных излучателей, причем выход лазерного излучателя переноса связан с входной гранью клиновидной корректирующей призмы, являющейся Формирующим входом блока переноса.На фиг, 1 приведена схема оптического вычислителя, а на фиг, 2 - выполнение блока переноса.Устройство содержит блок переноса 1, выполненный в виде входной кли,новидной корректирующей призмы 2 и установленных параллельно ее выходной грани, четырех, прилегающих один к другому светочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов 3, 4, 5, б, блок суммы операндов 7, первый 8 и второй 9 .опорные лазерные излучатели, связанные с входами блока 10 Формирования управляющих световых пучков, первый 11 и второй 12 входы которого являются входами соответствующих операндов, лазерный излучатель переноса 13, выходы блока Формирования управляющих световых пучков логическое.произведение 14, запретф 15,. равнозначность 1 б иперенос" 17, формирующие выходы блока переноса аннулирование единиц переноса 18, поразрядной равнозначности 19 и положение единиц переноса 20, выход суммы 21 и опорный перенос 22 блока 10 формирования управляющих световых пучков ивыход сумматора 23.Работает оптический вычислительследующим образом.На вход блока 10 поступают излучение опорных лазерных излучателей8 и 9, а на оптические входы 11, 121-й и 2-й операнды. Блок 10 осуществляет логические операции поразрядных умножений и равнозначности для2-х операндов. Излучение логического .произведения по выходу 14 поступаетна первый кристалл -Э, который меняет свой показатель преломления в соответствии с логическим произведением, за счет эффекта, которым обладают сегнетоэлектрики.Аналогично блок 10 по управляющему выходу 1 б меняет оптическую плотность кристалла 5 в соответствии с поразрядной равнозначностью 2-х операндов, Химический состав кристаллов3-б подобран так, что кристалл 3 чувствителен к излучению по выходу 14,а кристалл 5 к излучению по выходу16, Кристаллы 3 и 5 индифферентны кизлучению лазерного излучателя переноса 13, а кристаллы 4, 6 чуйствительны кизлучению лазерного Излучателя переноса 13 и нечувствительнымк опорному излучению по выходу 15 и17, Показатели преломления корректирующей призмы -2, кристаллов 4, 6между собой выбираются равными и меньше всех измененных под действием активного излучения показателей преломления всех кристаллов и больше равных показателей преломления кристаллов 3 и 5, Лазерный излучатель переноса 13 через корректирующую призму2 облучает кристалл 3 под углом не-, 20 сколько большим угла полного внутреннего отражения, Если на кристалле 3не будут отображаться единицы, товсе излучение отразится, и затухнетв клине корректирующей призмы 2, Если в кристалле 3 будет отображатьсяединица, то излучение проникнет вполость кристалла и попадет в кристалл 4, где излучение будет распространяться, отражаясь от границ скристаллами 3 и 5 до тех пор, покане попадет в область в кристалле 5,соответствующей единице равнозначности.В процессе распространения излучения в кристалле 4 меняются показатели преломления тех участков, гдеоно присутствует, что соответствуетединицам аннулирования единиц операндов. Область, соответствующая единице в кристалле 5, пропустит излу О чение по выходу 17 в кристалл б, гдедолжны окончательно находиться единицы переноса (фиг. 2) .Кристаллы для неискаженной фиксации единиц переноса и запрета смеще ны друг относительно друга, Смешениекристаллов таково, что центры соответственно 2-го разряда кристалла3,2-го разряда кристалла 4, 1-го.разряда кристалла 5, 1-го разряда кристалла б соединяются линией параллельной излучению, которое распространяется внутри кристаллов при переносе.В кристалле 3 Фиксируются единицыпоразрядного логического произведения, в кристалле 4- аннулированиеединиц операндов при переносе, в кристалле б - единицы окончательногопереноса, По выходам 15 и 17 опорноекогерентное излучение просвечиваеткристаллы 4 и б и передает их инфор мацию на блок суммы 7 по выходам 18и 20. Единицы запрета по выходу 18,единицы равнозначности по выходу 19,единицы переноса по выходу 20 и опорное излучение суммы по выходу 21 по ступают на входы блока 7, формирую711572 Формула изобретения А. (ЦНИИПИ Заказ 9013/36 .Тираж 75751 Подпися ПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная ил щего сумму. Сумма 2-х операндов фоР-мируется на оптическом выходе 22,Система сегнетоэлектрических кристаллов с эффектом оптического изменения показателя преломления и оптическим параллельным переносом, увеличивая быстродействие оптического вычислителя, .значительно упрощает егоконструкцию за счет разработки болееэффективной конструкции блока переноса, причем двоичные операции в однородной оптической среде выполняются с операндами большой разрядности,Разработанный оптический сумматорможет применяться для создания быстродействующих оптических цифровыхмашин, в которых все операции основаны на световых эффектах, без ис. пользования электрических сигналов,Такие машины позволят орабатыватьс большой скоростью (10 + 10 оп/сек)Ибольшие массивы информации,Оптический вычислитель, содержащий блок переноса, блок формирования, управляющих световых пучков, первый и второй входы которого являются информационными входами оптического вычислителя, блок суммирования операндов, выход которого является выходом вычислителя, два опорных лазерных излучателя и лазерный излучатель переноса, о т л и ч а ю щ и й с я гем, что, с целью упрощения вычислителя, в нем блок переноса выполнен в виде входной клиновидной корректирующей призмы и установленных параллельно ее выходной грани, четырех прилегающих к другому свегочувствительных сегнетоэлектрических кристаллов равной толщины, нечетные и соответственно четные из которых имеют равные между собой показатели преломления, а два средних сегнетоэлектрических кристалла поразрядно смещены один относительно другого вдоль большой оси симметрии в противоположные стороны и относительно внешних сегнетоэлектрических кристаллов, вход каждого сегнетоэлектрического кристалла совпадает с его оптической осью, вход первого сегнетоэлектрического кристалла связан с первым управляющим выходом логическое произведение блока формирования управляющих световых пучков, управляющие входы запрет, равнозначность и перенос которого связаны соответственно с входом второго, третьего и четвертого сегнетоэлектрических кристаллов, выходы которых являются соответственно формирующими выхоцами блока переноса аннулирование единиц переноса, ффпоразрядной равнозначности и 1 положение единиц переносагр под ключенных соответственно к .первому, второму и третьему входам блока суммирования операндов, четвертый вход которого связан с выходом лазерного излучателя переноса, а пятый и шестой входы - соответственно с выходами сумма и опорный перенос блока формирования управляющих световых пучков, третий четвертый входы которого связаны с выходами соответствующих опорных лазерных излучателей, причем выход лазерного излучателя переноса связан с входной гранью клиновидной корректирующей призмы, являющейся формирующим входом блокапереноса. 35Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Орлов Л, А, Попов Ю, И, Оптоэлектронное быстродействующее арифметическое устройство на управляемых 4 О транспорантах, Автометрия 1972, Р 6.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2126250/18-24 кл, О 06 Г 7/56, 21,04.75 (прототип) .