Оптическое вычислительное устройство

(ч)5 С 06 Е 3/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОР енкоСССР76,СССР988,ЛИТЕЛЬН тносится к специализ ельной технике и мож в оптических вычисл ри решении интеграл Цель изобретения пециализике и может х вычисли- интегралькоторого является входом устройства, а выходы оптически связаны с входами вычисли-тельного транспаранта, выходы И оптическихразветвителей первой группы оптически связаны с входами соответствующих столбцов матричного оптического преобразователя, выходы строк которого обьединены через М оптических разветвителей второй группы, Й оптических интеграторов, выход которых являются выходами устройства, а первые выводы Н оптических волокон первой группы соединены с соответствующими выходами вычислительного транспаранта (2).Недостатки дасокие точность и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение орованной вычислитбыть использованотельных машинах иных уравнений,Изобретение относится к рованной вычислительной тех быть использовано в оптичес тельных машинах при решени ных уравнений,Известны в устройства, позв интегральные ур зования интегр ния (фурье, Мел Недостаток точность решен фазовых искаже за счет реализа ных изображен но для вырожд частотной плоск значенйй аргум нечности.ычислительные оптические оляющие решать линейные авнения на основе испольальной пары-преобраэовалина и пр.).данных устройств - низкая ия как за счет неизбежных ний светового потока, так и ции дробно в полиномиаль 1 й ядер уравнений (особененных в начале координат ости или в области больших ента (стремящихся к бескоповышение точности и быстродействия работы устройства, а также расширение его функциональных возможностей эа счет решения линейного интегрального уравнения, Поставленная цель достигается введением специального разветвления волоконно-оптической схемы, содержащий две группы контуров оптической обратной связи и обеспечивающей оптическую связь транспарантов, позволяющую последовательно реализовать члены ряда Неймана, что, в свою очередь, обеспечивает возможность формирования решения интегрального уравнения на выходе устройства путем их сложения. 1 ил,Наиболее близко к предложенному опическое вычислительное устройство, соержащее источник излучения, вход нного устроиства - невы- быстродействие, а такжефункциональройства, Для ния устройстя система ко 5 екогерентныи ВЛЯЮЩИЙ ВХОДустройства, а ческий разветлений, к входу о транспараноптически свялений 41 - 4 в, аналах ампли- управляющие енсивноях выбраыходных ениях 42 отсутствие возможности решения линейных интегральных уравнений.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства, а также расширение его функциональных возможностей за счет решения линейного интегрального уравнения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены И амплитудных модуляторов света, элемент задержки электрического сигнала, И оптических разветвителей группы и Й оптических усилителей, входы которых оптически связаныс выходами соответствующих М оптических разветвителей второй группы, а выходы через соответствующие Й оптических разветвителей третьей группы соединены с соответствующими входами Й оптических интеграторов и )ч оптических разветвителей первой группы, Й амплитудных модуляторов света расположены между выходами вычислительного транспаранта и входами К оптических волокон первой группы,а вторые выводы Й оптических волокон первой группы соединены с соответствующими выходами устройства, вход которого через элемент задержки электрического сигнала соединен с управляющими входами Й амплитудных модуляторов света,Устройство обеспечивает решение линейного интегрального уравнения видаз)чР =Х К(х, Я) ср(Я) Д З+ Х(х) =зоАР т(1) где М (х 5) - известное ядро уравнения;т (х) - известная функция, Л- константа; А - соответствующий линейный операет быть представлено т, н. кратное применение операт На чертеже представленаная схема предложенного устудобства последующего описава на нем изображена условнаординат О х 5.Устройство содержит нисточник 1 излучения, упракоторого объединен с входомвыход подключен через оптивитель 2, имеющий К ответвоптического вычислительногта 3. Выход транспаранта 3зан с входами ответесодержащих в световодных ктуднце модуляторы 3)-3 и,входц которых объединены с выходом элемента 30 задержки, вход которого объединен с входом устройства; каждое из ответвлений 41 - 4)ч имеет К разветвлений, 5 выход каждого которых оптически связан слинейным участком (столбцом) транспаранта 5 по оси ОЯ,Выходы транспаранта 5 на линейном участке по оси О Х (строке) оптически подключены к входам й оптических 10 разветвлений, обьединенных в соответствующие ответвления 411-4 ы 1, выходы которых оптически связаны со входами оптических усилителей 61 - бм. Выходы усилителей 61 - 6)ч оптически связаны с входами оптических 15 ответвлений 412 - 4 щ и входом транспаранта5, а также с входом ответвлений 41 зиз, выходы которых подключены к входам оптических усилителей 71-7 ы второй группы. Выходы усилителей 71-7 и оптически связаны с 20 входами оптических разветвителей 81-8)ч,первые ответвления которых 811-8 щ объединены по выходу с ответвлениями 41 з - 4 из, входы вторых ответвлений 81 - Ян 2 объединены с входами ответвлений 41 - 4)ч и опти чески связаны с выходом транспаранта 3, авыходы ответвлений 81 - 8 м являются соответствующими выходами устройства.Функции пропускания транспарантоввыбирают следующим образом(с учетом умно жения на функцию пропускания амплитуды Асветового потока, а не его интенсивности = А):- функция пропускания участка транспаранта 3, оптически связанного с входом 35 ответвления 4), пропорциональна значению где Ьх = лъ- шаг дискретизации заданного интервала существования аргумента (хо, хи= = хо +(И - 1) Ь(, выбраннь)й из условия требуемой точности решения;- функция пропускания участка транспаранта 5, оптически связанного с входом М- того (при совпадениинаправления счета с направлением оси О Х) волоконного ответвления разветвления 41, пропорциональна знаненнхх ЛО - 1)Л;ха,(К - 1) Ьн хо)Ь, где учтено, что интервал определения аргументов Я и х, исходя из вида уравнения (1), один и тот же, К 1, 1= 1 Л,Коэффициенты усиления инстей световых потоков в усилителнц с учетом разветвления ихпотоков и их ослабления в ответвв Р,бв 8 Н - в я 1 раз:для 6) - 2 М я, для 7) - 2 с, 1774324обеспечиваться ослабление интенсивности. 40 50 55 При этом для обеспечения формирования истинного решения на выходе устройства в ответвлениях 4 з должно светового потока в К я раз (что легко достижимо конструктивным путем),Устройство работает следующим образом, Управляющий импульс с входа устройства поступает на управляющии вход источника 1 излучения, включая его в работу, и через элемент 30 задержки - на управляющие входы амплитудных модуляторов 31 - Зы, которые работают в двух режимах - полного пропускания света и полного поглощения - и в исходном состоянии поглощают входной световой поток. Время задержки в элементе 30 выбрано иэ расчета включения источника 1 до момента срабатывания амплитудных модуляторов 31 - Зм. Световой поток интенсивностью 2 К усл. ед. с выхода источника 1, разветвляясь на К потоков в оптическом разветвителе 2, формирует на выходе транспаранта 3 световой поток с распределением интенсивности вдоль оси ОХ, пропорциональным значениям функции 1(х) 2 К. Выходной поток транспаранта 3 разветвляется в разветвлениях 4 и 8 а на два потока, поступающих соответственно через амплитудные модуляторы 3 (пропускающие световой поток в момент действия импульса с входа устройства) и ответвления оптических разветвителей на вход транспаранта 5, а также через ответвления 82, 8 - на соответствующий выход устройства, Так как на входах ответвлений 8 ц интенсивность потока пропорциональна К 1 (х), то для последующего формирования правильного решения на выходе устройства должно быть обеспечено затухание интенсивности светового потока в волокнах 82 в К раэ (легко достигается конструктивным путем: выбором длины волокна, материала идр,), 1=1, К.Световые потоки с выходов ответвлений 4 с интенсивностями, пропорциональными значениям 1 - 1) Л+ х 0), поступают на вход транспаранта 5, формируя на его выходе световые потоки с распределением интенсивности в плоскости О х Я,пропорциональным функции Л К (х, Я) 1 (х) А. На выходах волокон 4 и (входах усилителей 6) происходит сложение всех потоков по оси ОХ - формируется световой поток с распределением интенсивности по оси О Я,пропорциональным функции Р 1 = М(х,Я)1(х) ЬЛхУсиленный на выходах усилителей баев 6 ы в 2 Кг раз световой поток, разветвляясь 10 15 20 25 30 35 в ответвлениях (412, 41 э)-(4 м 2, 4 мэ) на два, и далее, на выходах ответвлений 41 - 4 н, на К потоков, вновь поступает на вход транспаранта 5, формируя после его прохождения на выходах ответвлений 41 в 4 функцию интенсивности светового потока, пропорциональную 02 (з) =Л к (х, з) р 1 (х) Л и т, д, В оптических кольцевых контурах, образованных ответвлениями 4 д, 8 ь 8; 1 последовательно складываются (по мере поступления) интенсивности световых потоков с выходов ответвлений 4 э, т. е. на выходах усилителей 7 формируется световойпоток с распределением интенсивности вдоль оси О Я, пропорциональным сумме р 1 к (Я) + й (Я)+ , которая отличается от ряда (2) лишь отсутствием функции 1 (Я), Окончательное формирование решения уравнения (1) происходит путем сложения выходных потоков ответвлений 8 и 82 на выходе устройства, Распределение светового потока по оси О Я на выходах устройства (ответвлений 8,1= 1, К) после окончания переходного процесса в устройстве пропорционально искомому решению р(Я) уравнения (1).ФормуИа изобретенияОптическое вычислительное устройство, содержащее источник излучения, вход которого является входом устройства, а выходы оптически связаны с входами вычислительного транспаранта, выходы и оптических разветвителей первой группы оптически связаны с входами соответствующих столбцов матричного оптического преобразователя, выходы строк которого объединены через п оптических разветвителей второй группы, и оптических интеграторов, выходы которых являются выходами устройства, а первые выводы и оптических волокон первой группы соединены с соответствующими выходами вычислительного транспаранта, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устоойства, а также расширения его функциональных воэможностей за счет решения линейного интегрального уравнения, в него введены и амплитудных модуляторов света, элемент задеожки электрического сигнала, и оптических разветвителей третьей группы и и оптических усилителей, входы которых оптически связаны с выходами соответствующих и оптических разветвителей второй группы, а выходы через соответствующие и оптических разветвителей третьей группы соединены с соответствующими входами и оптических интеграторов и и оптических разветвителей первей группы,1774324 Составитель С.Сокол Техред М.Моргентал ректор И.Шмако дактор В.бугренко каз 3927 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г; Уж ул, Гагарина, 1 и амплитудных модуляторов света расположены между выходами вычислительного транспаранта и входами и оптических разветвителей первой группы, а вторые выводы и оптических волокон первой группы соединены с соответствующими выходами устройства, вход которого через элемент задержки электрического сигнала соединен с управляющими входами и амплитудных мо дуляторов света,