Оптический функциональный преобразователь

, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ 57) Изобретение от ровэнной вычислите быть использовано тельных машинах дл носится к специализильной технике и может в оптических вычислия решения трансцеден 1 зз специализинике и может ких вычислия трансцеден Ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Титце У., Шенк К,схемотехника, М.; МирСправочник по неПод ред, Д.Шейнголда,Авторское свидетеИ. 1705814, кл. 6 06 Е 3 Изобретение относится крованной вычислительной техбыть использовано в оптичестельных машинах для решенитных уравнений,Известны аналоговые и цифровые функциональные преобразователи, позволяющие решать заданное нелинейное уравнение,Недостатки данных устройств - сложность схемной организации определения момента времени формирования стационарной точки решения и низкое быстродействие.Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический функциональный преобразователь, содержащий источник некогерентного света, вычислительные транспаранты и оптические разветвители..,Ы , 1774323 тных уравнений, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет решения трансцедентных уравнений, Поставленная цель достигается реализацией итеративной процедуры решения с автоматическим определением момента времени формирования решения с требуемой точностью за счет введения в устройство оптического разветвителя, содержащего контур обратной связи, двух источников когерентного и некогерентного излучений, двух элементов задержки, В Я - триггера, элемента И, двух фотоприемников, вычислительного транспаранта, амплитудного модулятора, а также одного неуправляемого и группы управляемых фазовых модуляторов, оптически связанныхс помощью оптического разветвителя. 1 ил. ом данного устроиства явля ется отсутствие возможности решения заданного трансцедентного уравнения,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.устройства за фьсчет решения трансцедентных уравнений,Поставленная цель достигается введением в устройство оптического разветвите- (,)ля, содержащего контур оптическойобрвтнои связи, двух источников когерентного и некогерентного излучении, двух зле- (Ыментов задержки, В Я - триггера, элемента И,двух фотоприемников, вычислительноготранспаранта, неуправляемого фазовогомодулятора, группы управляемых фазовыхмодуляторов, амплитудного модулятора,что по-зволяет осуществлять игерлтпвну о процедуру;решения заданного трэнецедгу Гога уравнения10 30 с автоматическим определением моментавремени формирования решения и выдачейнайденного решения на выход устройства.Предложенное устройство решает уравнения видаХ = 1(Х),где т(Х) - заданная аналитическая функция,существующая на конечном интервале (-Х,Х 1 и удовлетворяющая принципу сжатыхотображений.Тэк как в силу конструктивных особенностей используемого в устройстве блокафункционального преобразования им реализуется смещенная функция т(Х)+ С,где С) 0 - известная константа, то вместоуравнения (1) в предложенном устройстверешается методом сжатых отображений эквивалентное ему уравнениеУ=1(У - С)+ С, (2)вытекающее из (1) в результате заменыпеременных Х = У - С.В блоке функционального преобразования при этом реализуется левая часть равенства (2). По окончании формированиярешения У = Х+ С смещение учитывается навыходе устройства.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства;Устройство содержит вход 1, элементы21, 22 задержки, источник 3 некогерентногоизлучения, вычислительный оптическийтранспарант 4, блок функционального преЬбрэзования (БПФ) 5, ВЯ-триггер 6, источник 7 когерентного излучения,неуправляемый фазовый модулятор(ФМ) 8,гдуппу из 2 И управляемых ФМ 9 и, 912, 1 =1,М; оптический разветвитель 10, состоящий из ответвлений 101, 102, 10 з, 1011,1=1 Мразветвители 11, 12, амплитудный модулятор (АМ) 13, элемент И 14, первый 15 ивторой 16 фотоприемники, блок 17 вычитания константы.Транспарант 4 может быть выполнен ввиде фотопластины или фотопленки с постоянной функцией пропускания, пропорциональной начальному приближениюрешения уравнения (2).Схема БФП 5 идентична схеме оптического функционального преобразователя.Ф М 8 может быть выполнен в виде оптическипрозрачной пластины заданной толщины,обеспечивающей сдвиг пространственнойфазы сигнала на д;В предложенном устройстве АМ 13 работает в двух режимах - полного пропускания и полного поглощения световогопотока.Вход устройства 1 обьединен с входомэлемента 21 задержки и Я-входам ВЯ-триггера 6. Выход элемента 21 задержки подключен к управляющему входу источника 3 излучения, выход которого оптически связан с входом БФП 5 через транспарант 4 и первоеответвление 101 разветвителя 10,Единичный выход ВЯ-триггера 6 подключен к входу включения БФП 5 через элемент 22 задержки - к входу элемента И 14 и непосредственно к управляющему входу источника 7 излучения. Выход источника 7 излучения оптическисвязан:- через ответвление 111 разветвителя 11, разветвляющееся на й волокон, с информационными входами соответствующих управляемых ФМ 91,1= 1,И;- через разветвитель 11,ФМ 8, ответвление 112 разветвителя 11, разветвляющееся на М волокон, с информационными входами соответствующих управляемых ФМ 912,1= 1 И,Входы управления всех ФМ 91,1= 1 Л,1 = 1,2 соединены оптически с выходами соотЛч)ветствующих ответвлений 10 ц, которые объединены с ответвлением 10 з, выход которого оптически связан с информационным входом АМ 13, и ответвлением 102, вход которого оптически связан с выходом БФП 5, а выход обьединен с ответвлейием 10 и оптически связан с информационным входом БФП 5, Выходы управляемых ФМ 9 ц,9 а оптически связаны с входами соответствующих волокон, обьединенных в ответвление 121, 1= 1 М. Ответвления 121-12 и обьединены в разветвитель 12, выход которого оптически связан с входом фотоприемника 15, выход которого подключен к инверсному входу элемента И 14.Выход элемента И 14 подключен к йвходу ВЯ-триггера 6 и управляющему входу АМ 13, выход которого подключен к входу фотоприемника 16, выход которого подключен к входу блока 17 вычитания константы, выход которого я вля ется выходом устройства.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии триггер б находится в нулевом состоянии - источник 7 излучения и группа источников когерентного излучения в БФП 5 выключены, Управляющий импульс, определяющий начало работы устройства, поступает с входа 1 устройства на Я- вход триггера 6, переводя его в единичное состояние, и через элемент 21 задержки - на управляющий вход источника 3 излучения, Время задержки г в элементе 21 выбрано из расчета включения по сигналу с единичного выхода триггера 6 источников излучения БФП 5(готовности БФП 5 к работе) да момента включения источника 3 излу 1774323чения (т) времени срабатывания триггера6).Световой импульс с выхода источника 3излучения, проходя через транспарант 4 и,ответвление 10 формирует на входе БФП 5 5световой импульс с интенсивностью, пропорциональной начальному приближению крешению уравнения (2), Так как выходнойпоток БФП 5 разветвляется далее в оптическом разветвителе 10 на 2 й +2 потоков, то 10для нормального функционирования устройства мощности источников излучения,пропорциональные соответствующим коэффициентам ряда Фурье функции 1(Х), увеличены в 2 И+ 2 раз, На выходе БФП 5 - входе 15ответвления 10 г, формируется световой поток с интенсивностью, пропорциональнойзначению (2 й + 2) ЯУо - С) + С), которыйдалее разветвляется ыа 2 й + 2 потоковинтенсивности ЩУо - С)+ С) и поступает в 20ответвления 10 г - 10 щ , Световой поток,(4)проходящий через ответвление 10 г, обьединенное с ответвлением 101, формирует навходе БФП 5 значение следующего приближения к решению уравнения (2); 25У 1= ЦУо - С)+ С.Световой поток с выхода ответвления10 з поступает на вход АМ 13.АМ 13 управляется выходным сигналомэлемента И 14, который, в свою очередь 30определяется сигналами с единичного выхода триггера 6 (через элемент 2 г задержки)и с выхода фотоприемника 15 (поступающего на инверсный вход элемента И 14).Время задержки элемента 2 г выбрано 35из расчета срабатывания фотоприемника 15по выходным сигналам ФМ 911-9 ю до прихода сигнала с единичного выхода триггера6 в момент включения устройства, когда выходные сигналы ФМ 911 - 9 ы - нулевые (во 40избежание прохождения через АМ 13 навыход устройства первого приближения крешению).Время задержки элемента 2 г выбирают),общего времени срабатывания БФП 5, 45ФМ 9 и фотоприемника 15, Таким образом,с начала работы устройства до моментаформирования нулевого сигнала на выходефотоприемника 15 сигнал на выходе элемента И 14 является нулевым, и световой 50информационный поток через АМ 13 не проходит,Каждое очередное приближение к ре-.шению уравнения (2) (световой поток, формируемый на выходе БФП 5 поступает 55также через ответвления 1011 )-10 вг на(4)входы управления соответствующих ФМ911-9 нг.За счет различной длины оптических волокон каждого ответвления 10на входы управления ФМв текущий момент времени поступают световые потоки с ин генсианостями, пропорциональными различным приближениям У: ог текущего % (на 911) до У 1-ги+1 (на 9 гы), На информацй нные входы ФМ 911 - 9 чг поступает кагерен. пый моно- хроматический поток от источника 7 излучения (включенного входным сигналом триггера 6) через оптический разветвитель 11: на входы ФМ 9 ц - через ответвление 111, на входы ФМ 9 а - через ФМ 8 и ответвление 11 г. ФМ 8 сдвигает пространственную фазу потока источника 7 на л;Поэтому при равенстве управляющих сигналов на входах управления ФМ 9 и и 9 г (т, е, при равных сдвигах фаз, вызванных данными управляющими сигналами), интенгивность суммы выходных потоков ФМ 9 и и 9 г на выходе ответвления 12 равна О,Таким образом, интенсивность потока на выходе разветвителя 12 равна О, когда % =%-1 ==-%-гм+1, т, е. когда У является решением У уравнения (2), Число 2 й ФМ определяется требуемой точностью формирования момента отыскания решения уравнения (2). При появлении нулевого сигнала на выходе фотоприемника 15, поступающего далее на инверсный вход элемента И 14, на выходе элемента И 14 формируется единичный сигнал, поступающий на управляющий вход АМ 13 и В- вход ВЯ- триггера 6.АМ. 13 переводится в режим полного пропускания света - с выхода отье гвления 10 з на.вход фотоприемника 16 поступает световой поток с интенсивностью, пропорциональной решению У уравнения (2), триггер 6 переводится в нулевое состояние - схема устройства приходит в исходное состояние.В блоке 17 вычитания константы вычитается известная константа С, из значения У т. е, формируется окончательное решение Х уравнения (1),Формула изоб ретения Оптический функциональный преобразователь поавт. св. М. 1705811, о тл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет решения трансцедентных уравнений, в него введены два элемента задержки электрического сигнала, источник некогерентного излучения, вычислительный оптический транспарант, БЯ - триггер, источник когерентного излучения, неуправляемый фазовый модулятор, две группы по й управляемых модуляторов. четыре оптических разветвителя, амплитудный модулятор, элемент И и фотоприемник, ьход преобразователя подключен к 8-входу ЯЯ - триггера и через первый элемент задержкиЗаказ 3927 Тираж .Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Произ венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 электрического сигнала - к входу источника некогерентного излучения, выход которого через вычислительный оптический транспарант оптически связан с входом входного оптического разветвителя, управляющие входы источников излучения которого объединены с управляющим входом источника когерентного излучения и второго элемента задержки электрического сигнала и соединены с единичным выходом ЙЯ-триггера, а выход оптического сумматора через первый оптический разветвитель оптически соединен с управляющими входами управляемых фазовых модуляторов первой и второй групп и входом оптического сумматора, источник когерентного излучения через второй оптический разветвитель соединен с информационными входами управляемых фазовых модуляторов первой группы, а также через неуправляемый фазовый модулятор и третий оптический разветвитель - с информационными входами управляемых 5 фазовых модуляторов второй группывыходы всех управляемых фазовых модуляторов первой и второй групп через четвертый оптический разветвитель подключены к входу фотоприемника, выход которого соединен с 10 первым входом элемента И, соединенноговторым входом с выходом второго элемента задержки электрического сигнала и подключенного выходом к й - входу ЙЯ - триггера и управляющему входу амплитудного модуля тора, расположенного между выходом оптического сумматора и входом блока вычитания константы.