Пространственный функциональный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 119) (11) 7 А 151)5 6 06 Е 3/00 ПИС Е ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ юяявйОЫе Н 1, Н 2 - пофункции для )ниФ(в), исход-а 1) ( ш ) = агарН 1(Мго устройства где А(Я) = Н 1 (Я) ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) П РО СТРАН СТВ Е Н Н Ы Й ФУН КЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и можетбыть использовано в конкретных оптических вычислительный машинах при вычислении функции арктангенса отношения двухвещественных функций, Сущность изобретения заключается в том, что в устройствовведены два линейных амплитудных модулятора света, третий и четвертый вычислительные транспаранты, две линзы,линейный блок вычитания, два фазовыхфильтра и когерентная оптическая системас обратной связью, состоящая изпоследовательно оптически соединенных Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в когерентных оптических вычислительных машинах при вычислении функции арктангенса отношения двух вещественных функций,Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности функционального преобразования.В предложенном устройстве определяется функция первого полупрозрачного зеркала, первои и второй линз и второго полупрозрачного зеркала. Выходы линейного фотоприемника подключены к управляющим входам первого линейного амплитудного модулятора, информационные входы которого оптически связаны с выходом источника излучения, и входам вычитаемого линейного блока вычитания, входы уменьшаемого которого соединены с шиной задания единичного потенциала, Выходы линейного блока вычитания подключены к управляющим входам линейного амплитудного модулятора, включенного в тракт обратной связи когерентной оптической системы с обратной связью, вход которой через последовательно соединенные третий вычислительный транспарант и первую линзу оптически связан с выходом первого линейного амплитудного модулятора, а выход через последовательно соединенные четвертый вычислительный транспарант, первый фазовый фильтр, вторую линзу и второй фазовый фильтра оптически связан с выходом устройства, 1 ил. ложительно определенныевсех щ. Выражение функцииное для синтеза предложеннзапишем в виде;На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.Устройство содержит источник когерентного излучения 1, входной оптический разветвитель 2, состоящий из ответвлений 21,22,2 з: вы числител ьн ые транспаранты 31, 32; оптический разветвитель 4. состоящий из объединенных оптических ответвлений 41, 4 г; линейный фотоприемник 5; линейныи блок вычитания б; линейный амплитудный модулятор света 7, первую линзу 8, вычислительный транспарант 9, когерентную оптическую систему с обратной связью (КОСОС)10, состоящую из двух полупрозрачных зеркал 101, 105, двух линз 102, 104 и линейного амплитудного модулятора 10 з; вычислительный транспарант 11, первый фазовый фильтр 12, вторуюлинзу 13, второй фазовый фильтр 14, Вычислительные транспаранты 31, 32 выполняются в виде диффузных оптических транспарантов, трансформирующих когерентный поток в некогерентный, функции пропускания которых пропорциональны исходным вещественным функциям Н 1(Ж) и Нг(и,Линейный фотоприемник 5 (ЛФП) представляет собой группу из И фотоприемников, где число М соответствует числу интервалов дискретизации функций Н 1, Нг при записи их на транспаранты 31, 32 и выбирается, исходя из требуемой точности функционального преобразования,Линейный блок вычитания б(ЛБВ) представляет собой группу из К блоков вычитания, на вход уменьшаемого которых в течение всего времени работы подан постоянный единичный сигнал (1) с шины задания единичного потенциала, Линейные амплитудные модуляторы света 7, 10 з(ЛАМ) представляют собой группы из М электрооптических модуляторов света,Функция прапускания транспаранта 9 - линейная, транспаранта 11 - обратная линейной. Фазовые фильтры 12, 14 могут быть выполнены в виде оптически прозрачных пластин соответствующей толщины, обеспечивающих пространственный фазовый сдвиг потока в фильтре 12 на )т (талько в нижней полуплоскасти аргумента), в фильтре 14 - на - л,32Выход источника излучения 1 с помощью оптического разветвления 21 оптически подключен к информационны 11 входам ЛАМ 7, а с помощью разветвлений 22 и 2 з, соответственно, ко входам транспарантов 31, 32, Выходы транспарантов 31, 32 подключены ко входам оптических разветвлений 41, 42, объединенных в разветвление 4, выход которого оптически подключен ко(т.к, умножение оригинала на (, ) соответ 1.ствует интегрированию изображения), Далее функция С 1(х) умножается на функцию Яцп х (т.е. фазовым фильтром 12 осуществляется в нижней полуплоскости пространственный сдвиг фазы на л), Фурье-изоб 1ражение которой равно, . Т.к, по теоре )ЛЮме о свертке Фурье-изображение произведения С 1(х) Яцп х равно Ф(в) - , то на1выходе линзы 13 получаем функцию, совпадающую по амплитуде с искомой, но сдви 10 15 20 25 входам ЛФП 5. Выходы ЛФП 5 подключены к соответствующим управляющим входам ЛАМ 7 и входам вычитаемого ЛБВ 6, Выходы ЛАМ 7 через последовательна соединенные первую линзу 8 и транспарант 9 оптически подключены ко входу КОСОС 10. Выходы ЛБВ б подключены к управляющим входам ЛАМ 10 з, Выход КОСОС 10 через последовательно соединенные транспарант 11, фазовый фильтр 12, вторую линзу 13 и второй фильтр 14 оптически подключен к выходу устройства.В процессе работь 1 устройства осуществляется ряд следующих функциональных и линейных интегральных преобразований, На выходах ЛФП 5 формируются значения функции А (ю) = Н 1(й+ Н 2 (а, на выходах линейки блоков вычитания 8 - значения функции (1-А ( а) , на входе контура 10 - Фурье-преобразование функции А (ю) =гГ(А в), умноженное на линейную функгцию х. Фурье-изображение такого произведения функции на входе контура 10, в свою очередь,(-а хД - . = - . (А (в,1 1 б гт,е. Р(Г (А ( - а)И) = Р (й) по интегральной теореме Фурье, а умножение на (-)х) вобласти оригинала обеспечивает дифференцирование в области изображения,На выходе контура 10 формируется распределение амплитуды С(х), Фурье-изааражениекоторого равно (А (а 1 А -(гФункция С(х) на выходе транспаранта 11умножается на обратную линейную функцию х - Фурье-изабражение такого произведения С 1(х) равна- (гд) А ( а) д О - -МА р)Ю3 1нутую по фазе относительно нее на - л( - ,=23- ) = ехр Ц 2 и+ - ) л, и = О, -ф.,), а на выходефазового фильтра 14 - искомую функциюФ(в),Работа устройства организована следующим образом,Когерентный поток интенсивности 3усл. ед. поступает на вход оптического разветвителя 2, где разветвляется на три потока единичной интенсивности, поступающихпо оветвлении 21, 22, 2 з, соответственно, навходы ЛАМ 7 транспарантов 31,32, На выходе диффузионных транспарантов 31, 32.функции пропускания которых равныН(в) и Нг(ю), формируются некогерентныесветовые потоки с функциями распределения интенсивностей Н 1 (о) и Нг (ш) (т,к.на функцию пропускания умножается амплитуда потока, а не интенсивность), Данныепотоки через ответвления 4, 4, обьединяясь в ответвлении 4, поступают на входыЛФП 5, на выходах которого формируютсясигналы, пропорциональные значениямфункции А (в) = Н 1 (ж) + Н 2 (м).Данные сигналы поступают на управляющие входы ЛАМ 7, обеспечивая распределение амплитуды светового потока навыходе ЛАМ 7, пропорциональное А (ю), атакже - на входы вычитаемого ЛБВ б, обеспечивая на выходах ЛБВ значения сигналов, пропорциональные 1-А (в), Сигналы сгвыходов ЛБВ б поступают на управляющиевходы ЛАМ 10 з, формируя тем самым егофункцию пропускания (передаточную функцию) пропорциональной 1-А(в),Световой поток с распределением амплитуды А (в) с выходов ЛАМ 7 поступает налинзу 8, которая формирует в частотнойплоскости, расположенной от нее на фокусном расстоянии 1, его Фурье-изображениеЦА (в), умножаемое на линейную функцию2х после прохождения через транспарант 9.Т,о. на вход КОСОС 10 поступает световойпоток, Фурье-изображение амплитуды ко 1 бтсрого равно, как показано выше - .б о(А (в). Т.к. передаточная функция тракта обратной связи КОСОС 10 (т.е, ЛАМ 10 з) про 2порциональная 1-А (щ), а тракта прямогопрохождения сигнала -"1", то общая передаточная функция КОСОС 10 будет пропорциональна А (ш), Следовательно, на выходеКОСОС 10 формируется световой поток,Фурье-изображение амплитуды С(х) которого равно - . - .(А (в) А (и), Амплитуда С(х)1 о 2, -2ОЮпосле прохождения светового потока через 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 транспарант 11 умножается на обратную линейную функцию (Фурье-изображение такой амплитуды равно -1 пА (м, а после2прохождения фазового фильтра 12, осуществляемого в нижней полуплоскости аргумента пространственный сдвиг фаз на д; - на з 9 пх, Фурье-изображение амплитуды потока на входе линзы 13 становится, т.о1равным Ф(ю ) -, Линза 13 осуществляет3формирование данного изображения, а фазовый фильтр 14, расположенный на фокусном расстоянии от нее и осуществляю 3щий сдвиг фаз на - л, позволяет получить2на выходе устройства искомое распределение амплитуды светового потока Ф(со).В заключение следует отметить, что предложенное устройство при соответствующей замене линейных блоков 5,6,7,10 з и транспарантов на матричные позволяетосуществлять вычисление двумерной функции ф(сд,у)Формула изобретения Пространственный функциональный преобразователь, содержащий источник излучения, оптически связанный через первый и второй вычислительные транспаранты с входом линейного фотоприемника, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения арктачгенса отношения двух вещественных функций, в него введены два линейных амплитудных модулятора света, третий и четвертый вычислительные транспаранты, две линзы, линейный блок вычитания, два фазовых фильтра и когерентная оптическая система с обратной связью, состоящая из последовательно оптически соединенных первого полупрозрачного зеркала, первой и второй линз и второго полупрозрачного зеркала, выходы линейного фотоприемника .;дключены к управляющим входам первоголинейного амплитудного модулятора, информационные входы которого оптически связаны с выходом источника излучения и входом вычитаемого линейного блока вычитания, входы уменьшаемого которого соединены с шиной задания единичного потенциала, выходы линейного блока вычитания подклю ены к управляющим входам второго линейного амплитудного модулятора, включенного в тракт обратной связи когерентной оптической системы с обратной связью, вход которой через последовательно соединенные третий вычислительный транспарант и первую линзу оптически связан с выходом первого линейного амплитуд1829027 ф( ) 30 35 40 45 50 Составитель С,СоколовТехред М. М;ргентал Корректор Т,Вашкович Редактор Т.Иванова Заказ 2475 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ного модулятора, а выход через последова- фильтр, вторую линзу и второй фазовый тельно соединенные четвертый вычисли- фильтр оптически связаны с выходом устрой- тельный транспарант, первый фазовый ства,