Оптический мультистабильный элемент

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) О, 7/ б 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР 0. 1)32 И)1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4296962/31 (22) 20.08.87 (46) 23.09,89. (71) Институт а метрии СО АН СС (72) А.АЛмудь (53) 621.316,56 11 35матики и электро 538.61 (088.8) Иа 1 о еаг Ра 11 цапГ. У 3, игпег Е.Н гас поп 11ТЕЕЕ 1. гЬ Р.Ы., Т Е 1 есггоор Йечсея. ся, 1978, 12.ге 1), Яхдп еаг РаЬгуоЕ Р 11 ого-О 269, р. 69 56) Бпаеу Р.,Ху-Регог1 есггоп207-2Сапапоп 1 ьпосхегу981, У ч. ЧЕ 3.пя дЫ)гос.ше Епяру 1 ргосеегор.1 пяг74. выиКИЙ МУЛЬТИСТАБИЛЬНЫЙ(54) ОПТИ ЭЛЕМЕНТ (57) Изоб электроны вам и мож етение относится к оптом вычислительным устройс т быть использовано в ка онно ет б огич усто рово элем е мультис На ф ная оптфунк циональ ьтистабиль 1бретение относится к оптоэлектвычислительной технике и моть использовано в качестве ского элемента со множеством ивых состояний, аналого-цнфпреобразователя (АЦП) или та оптической памяти.ью изобретения является увели- быстродействия и упрощение фикации состояний оптического. табильного элемента.иг.1 представленаическая схема мул честве логического элемента с множеством устойчивых состояний, аналого-цифрового преобразователя или элемента оптической памяти. Целью изобретения является увеличение быстродействия и упрощение идентификациисостоянии оптического мультистабильного элемента. Устройство содержитпоследовательно расположенные на оптической оси перестраиваемый одночастотный лазер, коллиматор, многолучевой интерферометр Физо и линейку фотоприемных элементов. Увеличение быстродействия обусловлено отсутствиемв устройстве цепи обратной связи,которой неизбежны задержки обрабатваемого сигнала. Упрощение идентифкации состояний обусловлено тем, чтовместо измерения уровня выходногосигнала достаточно определять номерфотоприемного элемента линейки, навыходе которого появился единичныйсигнал,1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл,ного элемента, на фиг.2 - размещение линейки фотоприемных элементов относительно интерференционных порядков, на фиг.3 - зависимость амплитуды 11 выходного сигнала мультистаеыхбильного элемента от амплитуды Оя входного сигнала, на. фиг.4 - функциональная оптическая схема АЦП на основе мультистабильного элемента.Оптический мультистабильный элемент (фиг,1) содержит последовательно расположенные на оптической оси перестраиваемый одночастотный лазер, 3 150 выполненный в виде элемента 1 управления и собственно одночастотного лазера 2, коллиматор 3, многолучевой интерферометр физо 4 и линейку 5 фотоприемных элементов., В частном варианте перестраиваемый одночастотный лазер выполнен в вйде полупроводникового инкекционного лазера с модулятором тока накачки (Фиг.4) .Устройство работает следующим образом.Входной сигнал поступает на вход мультистабильного элемента и через элемент 1 управления изменяет частоту излучения лазера 2 пропорционально амплитуде П. Излучение одно- частотного лазера 2 проходит коллиматор 3 и поступает на многолучевой интерферометр физо 4, на выходе которого образуется система эквидистантных интерференционных порядков, положение которых по оси х зависит от частоты (длины волны) лазерного излучения (ось М перпендикулярна ребру клина многолучевого интерферометра физо 4 и лежит в плоскости локализации интерференционных порядков (Фиг, 2 и 3). Интерференционная картина регистрируется линейкой 5 Фотоприемных элементов, В зависимости от положения интерференционного порядка по осибудет засвечен 1-й Фотопрйемный элемент (Фиг.2) . Соответственно появится выходной сигнал на х-м выходе мультистабильного элемента. При изменении амплитуды Бв входного сигнала в определенном диапазоне величин интерференционньп порядок будет оставаться в пределах апертуры -го фотоприем". ного элемента, что соответсвует -му стабильному состоянию устройства. При изменении амплитуды Пв во всем диапазоне линейной зависимости частоты лазера 2 от значения Пинтерференционный порядок последовательно пройдет апертуры всех И фотоприемных элементов. В результате зависимость выходного сигнала устройства от величины входного сигнала имеет вид, показанный на фиг.3, Каждому .стабильному состоянию устройства соответствует появление выходного сигнала на выходе определенного фотоприемного элемента.Предельное число состояний 1 мекс устройства зависит от остроты интер Число в ячейке Состояние с а Ъ 1 10 11 10030 Увеличение быстродействия устройства по сравнению с оптическим мультистабильным элементом, содержащим управляемый элемент в составе интерферометра, на который поступает сигнал от выходного фотоприемника, обусловлено отсутствием задержек сиг нала, которые неизбежны из-за наличияуказанной обратной связи выходной фотоприемник - управляемый элемент. Упрощение идентификации состоянийустройства обусловлено тем, что вместо измерения значений уровня выходного сигнала достаточно определятьномер фотоприемного элемента, на выхоДе которого появляется единичныйвыходной сигнал,При частном варианте выполненияперестраиваемого оцночастотного лазера в виде полупроводникового инжекционного лазера с модулятором токанакачки дополнительно снижается энергия переключения состояния устройствадо величины порядка 10Дж (при Р ==20, Н = 40 и быстродействия фотоприемного элемента около 10 с),в 9809 4Ферометра Р, в частности Б,А й 2 Г.Для перехода с первого состояния впоследнее перестраивают длину волныизлучения одночастотного лазера 2на величину А, равную дисперсии многолучевого интерферометра физо 4ЪЪ = в , где 1 - длина интенфероЪ21О метра. В частности, для полупроводникового инжекционного лазера (Ф ==0,67-0,78 мкм) значение 1 = 0 01 ми соответственно 6% = 0,3-0,2для чего необходимо изменить ток на качки на 4 мА.Для случая АЦП (фиг. 4) выходымультистабильного элемента соединяют с соответствующими входами ячейки памяти, что позволяет сопоставить 20 определенный код каждому стабильномусостоянию устройства (см. таблицу).5 1509809 6 ф о р м у л а и з о б р е т е н и я приемных элементов, расположенной 11. Оптический мультистабильный перпендикулярно оптической оси в элемент, содержащий расположенные плоскости локализации интерференципоследовательно на оптической оси онных порядков у между соседними из управляемый источник света, колли- которых размещены Б фотоприемных матор, интерферометр и фотоприемник, элементов, где И - число состояний о т л и ч а ю щ и й с я тем, что мультистабильного элемента, при этомУс целью увеличения быстродействия выходы линейки фотоприемных элемен" и упрощения идентификации состояний 10 тов обРазуют выход мультистабнльного мультистабильного элемента, управэлемента.ьляемый источник света выполнен в 2. Элемент по п. 1, о т л и ч а ювиде перестраиваемого одночастотного щ и й с я тем, что перестраиваемый лазера, интерферометр выполнен в ви" одночастотный лазер выполнен в виде де многолучевого интерферометра физо, 15 полупроводникового инжекционного лаа фотоприемник - в виде линейки фото- зера с модулятором тока накачки,1509809 йка р М.Максимишинецрект ткрытиям при д 4/5 Патент", г город, ул. Гагари ЙахОе Составитель В. Кжо ор С.Пекарь Техред Л, Олийныкаказ 580 б/42 Тираж 513 НИИПИ Государственного комитета по изоб 113035, Москва, Я, Раоизводственно-издательский комбин Подписно ениям и кая наб.