Оптико-электронное устройство для суммирования одноразрядных чисел

(22) Заявлено 10. вк с присоединением 23) Приоритет43) Опублцковацо 30.09,Государственный комите Совета Министров СССР Бюллетень хе 36 ьЗ) ЪД 1 х 681 33 о(088 8) о делам изобретений открытийта опубликования описания 28.1.77(72) Авто К. Г, Норакидзе и И, Г. Чкония етен 71) Заявител ТИКО-ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ИРОВАНИЯ ОДНОРАЗРЯДНЫХ ЧИС 4 Л 2 Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к оптико-электронным арифметическим устройствам.Известен оптико-электронный сумматор, содержащий управляемый светом источник переменного по амплитуде напряжения, выход которого соединен с устройством отклонения луча, воздействующего на фотоприемники 11.Недостатками известного оптико-электронного сумматора являются его сложность, обусловленная необходимостью многократного преобразования сигналов из оптических в электричсские и обратно, и невысокая точность суммирования из-за необходимости преобразования дискретной величины (оптических сигналов) в аналоговую (переменное по амплитуде напряжение) и затем опять в дискретную (код на выходах фотоприемников).Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптико-электронное устройство для суммирования одноразрядных чисел, содержащее источник линейно-поляризованного излучения, оптически связанный со входом устройства, являющимся входом первой из ряда последовательно установленных дефлекторных ячеек, каждая из которых состоит из полярпзационного переключателя и установленного за ним двулучепреломляющео элемента, поляризационный переключатель первоц дефлекторнои ячецки непосредственносоединен с первым электрическим входом устройства, а ьыходы двулучепреломляющегоэлемента последней дефлекторной ячейки че 5 рез световодньй шифратор оптически связаныс выходными фотоприемниками 2),Однако в таком устройстве происходятоольшце потери излучения, в основном цаэлсктродах полярцзаццонных переключателей,0 в том числе дополнительных цоляризаццонцьх переключателей, в результате чего снижается эффективность раоотыстройства.Целью изобретения является повышениеэффективности раооты устройства путем5 уменьшецця оптических потерь.Это достигается тем, что в оптико-электронном устройстве для суммирования одноразрядных чисел цолярцзационные переключатели казкдой дефлекторной ячейки, начиная со20 зторой. соединены с выходом соответствующего введенного сумматора по модулю два,первый вход каждого из которых соединен ссоотьетствующцм электрическим входом устройства, а второй вход подключен к предыду 25 щему электрическому входу устроцства,На чертеже прсдставлеча принципиальнаясхема оптико-электронного устройства длясуммирования одноразрядных чцсел, например четырех одноразрядных двоичных чисел.ЗО Оптико-электронное усгройство для сумми6=АЙ 1 да,рован;я одноразрядных чисел содержит источник 1:НнеИО-поляризов 2 нн 010 излучения, последовательно установленные на пути луча дефлекторныс ячейки 2 - 5, каждая из которых состоит нз двулучепреломляюцего элемента 6, например кристалла кальцита, арисптир 01;анного 1;к, что его Оитичсск 25 Ось .сжит в лоскости, нсрпендикул 5 р 2 ОЙ к на"ал 1- ной плоскос:и поляризации лу а, и эгсктрооптичсского поляризационного переключателя 7, например КДР-модулятора, установленного перед двулучепреломляющим элеметом 6 так, что его Оптическая ось ориентирована вдоль направления луча, сумматоры по модулю два 8 - 10, входы которых соединены с электрическими входами 11 - 14 устройства, а выходы - с электродами поляризационных перексиочателей 7 дефлекторных ячеек 3 - 5, причем электроды поляризационного переключателя 7 первой дефлекторной ячейки 2 соединены непосредственно с электрическим входом 11 устройства, и световодный шифратор 15, соединяющий оптические выходы 16 - 20 последней дефлекторной ячейки 5 с выходными фотоприемниками 21 в соответствии с двоичными кодами чисел, представляющих количество единиц, поступивших на электрические входы 11 - 14 устройства. Устройство работает следующим образом.Луч от источника 1 линейно-поляризованного света поступает на первую дефлекторнуо ячейку 2, состоящую из двулучепреломляющего элемента 6 и поляризационного переключателя 7, Если при этом к электродам поляризационного псреклочатсля 7 напряжение нс прикладывается (5=0), что соответствует поступлено двоичного нуля па дефлекторную ячейку 2, то луч сохраняет свою первоначалиую поляризацию и проходит через дсфлскторнуо ячейку 2, пс смещаяс. Если жс и электродам поляризационного переключателя 7 приложено так называемое полуволновос напряжение С 5= У;,д что соотвстствует поступлению на дсфлскторную ячейку 2 двойной единицы, то плоскость поляризациг луча, проходящего через поляризационпый псрскло атель 7, поворачивается на 90 и двулучепреломляющий элемент 6 отклоняет проходя;ций через него луч на некоторый угол а, В этом случае смещение б луча на выходе дсфлекторной ячейки 2 относительно первоначального направления равно где д - толщина двулучепреломляющего элемента 6.С выхода дефлекторной ячейки 2 луч поступает на дефлекторную ячейку 3, При этом возможны два варианта.На дефлекторную ячейку 2 поступил нуль, и луч прошел через нее, не сместившись. В этом случае луч, входящий в дефлекторную 1 О 15 20 25 30 35 40 4 э 50 55 60 65 яСЙкг 3, сохраи 5 Гт своО псрзонаИльную 110- л 5 ргзацию, и дсф.Скторная яСЙка 3 раоотает аналогично дефлскторной ячейке 2, т. е. если на дефлекторну;о ячейку 3 поступил нуль, то луч не изменяет своего направления и поляризации, а если поступила единица, то плоскость;Олярнзации лу а поворачивастся :и 00 и Он смс цастся на 50.1:Инну б,11 а дсфлскторную ячейку 2 поступила единица, и л 5 ч на ее выходе смещен на велгчину о, В этом случае плоскость поляризации луча, входящего в дифлекторную ячейку 3, повернута на 90 Относительно первоначальной. Поэтому, если па дефле 1 сгорную ячейку 3 поступил нуль, то поляризационный переключатель 7 не изменяет поляризации луча, и при прохождении через двулугспреломляющий элемент 6 он смс 1 цается на величину б относительно своей порции на входе дефлекторной ячейки 3. Если же на дефлекторную ячейку 3 поступила сди:ица, то луч вновь приобретает первоначальную поляризацию и проходи- не смещаясь относительно своей позиции на выходе дсфлекторной ячейки 3, Так как в рассматривасмом случае позиция луча на входе дефлекторной ячейки 3 смещена относительно его первоначального направления на величину б, то суммарное смещение луча на выходе дсфлскторной ячейк:. 3 при поступлении на нес нуля равно 26, а нри поступлении единицы в - б.Таким образом, гри поступлении на дсфлекторные ячейки 2 и 3 сигналов соответственно 0 и О, смещение луча на выходе дефлскторной ячейки 3 равно О, прп поступлении сигналов 0 и 1 или 1 и 1 смещение равно б, а при поступлении сигналов 1 и 0 смещение равно 26,ЛиалогиИыс рассуждения применимы и к остальным дефлскторным ячейкам 4 и 5 устройства, вследст;ис чего, например, в оооих слу 2 ях, когда а дефлекторные ячейки 2 - 5 носупают соотвстствснно сигналы О, О, 1, 0 или О, 1, 1, 1, оит;ческий сигнал появляется на ыходс 18 дсфлскторной 5 гчейки 5. Из этого следует, что появление оптического сигнала на какомибо из выходов 16 - 20 дефлекторной ячейки 5, например на выходе 18, нс соответствует поступлению на дефлекторные ячейки 2 - 5 определенного количества единиц,Для того чтобы обеспечить соответствие каждой позиции оптического сигнала на выходах 16 - 20 дефлекторной ячейки 5 определенному количеству единиц на электрических входах 11 - 14 устройства, в него введены сумматоры по модулю два 8 - 10, осуществляющие необходимые преобразования комбинации входных сигналов согласно приведенной таблице соответствия комбинаций сигналов на электродах поляризационных переключателей 7 дефлекторных ячеек 2 - 5 комбинациям сигналов на электрических входах 11 - 14 устройства,К 21 х о о ххх хо О х,ххо, о Мв"о сс-о - х оахо х х ". -" хх, а ( с-в 5;ог хЪхо гохо "Яса- =ах о хо х е й МЮ Р : о охх хчх оооо оооо ооо ООО 1 ОО 1 О 0100 1 ООО ОО ООО 1 0011 0110 11 ОО ОО 11 О 1 О 1 1 ОО 1 О 11 О 1 О 1 О 11 ОО О 1 О ОО 1 О О 111 1101 01 О 1 1 О 1 О 18 изобретения сэ о р м у л а 25 зо 35 40 45 50 55 0100 111 О 1 О 11 1 ОО 1 19 З 0111 1 О 11 11 О 1 111 О011 1 ООО 2 О 1 ОО Из таблицы видно, что каждая комбинация сигналов, поступающих на электрические входы 11 - 14 устройства с помощью сумматоров по модулю два 8 - 10 преобразуется в такую комбинацию сигналов на электродах поляризациоццых переключателей 7 дефлекторных ячеек 2 в -5, что опти 5 еский сигнал на выходах 16 - 20 дефлекторной ячейки 5 занимает позицию, соответствующую определенному количеству единиц, поступивших на электрические входы 11 - 14 устройства, и только эту позицию,Так, появление свстового сигнала на оптическом выходе 16 соответствует отсутствию единиц, на оптическом выходе 17 - одной единице, на оптическом выходе 18 - двум единицам и т, д. Сигнал с всех оптических выходов дефлекторной ячейки 5 посредством световодного шифратора 15 поступает на выходные фотоприемники 21 в соответствии с двоичным кодом количества единиц, поступивших на электрические входы 11 - 14, вследст 5 10 15 20ш е чего сформированные ца выходах фотогрие.иков 21 электрические сигналы представляют собой двоичный код суммы одноразрядных чисел, поступивших на электрические входы устройства.Так как потери излучения в основном происходят на электродах поляризационных переключателей 7, а каждый поляризаццонный цс 5 ск,5 тс 55 7 сц 555 ксц двум электродами, О 065 ца 5 Ирозрачносьпос,сдоватслъно расположенных дефлекторных ячеек 2 - 5 в предложенном устройстве равна К-", а в извсстном устройстве К" - -, где К - прозрачность одного электрода поля риза ционного переключателя 7(К(1).Таким образом, в разработанном оптико- электронном устройстве для суммирования одноразрядных чисел потери излучения уменьшаются по сравнению с известным устройством в К-"-"-" раз, где- количество слагаемых. Оптико-электронное устройство для суммирования одноразрядных чисел, содержащее источник линейно-поляризованного излучения, оптически связанный со входом устройства, являющимся входом первой из ряда последовательно установленных дефлекторных ячеек, каждая из которых сОстОит из поляризациопного переключателя и установленного за ним двулучепреломляющего элемента, поляризационный перек-.ючатель первой дефлекторной ячейки непосредственно соединен с первым элсктр 5 гческим входом устройства, а выходы двулучспреломляющсго элемента последней дефлекторной ячейки через свстоводный шифратор оптически связаны с выходными фотоприемниками, отличающееся тем, что. с целью повышения эффективности работы устройстьа путем уменьшеция оптических потерь, в нем поляризационные переключатели каждой дефлекторной ячейки, начиная со второй, соединсць с выходом соответствующего введенного сумматора по модуло два, первыц вход каклого из 5;оторых соединен с соотвстству 5 ощцм электрическим входом устройства, а второй вход подключен к предыдущему электрическому входу устройства.Источники информации,прцнятыс во внимание прц экспертизе1. Авторское свидетельство СССР М 359651, кл. С 06 Г 7/56, 1971.2. Авторское свидетельство СССР М 524179, кл. 6 06 Г 756, 1974.Корректор 3. Тарасо аказ 3349/18Н Подписное С графия, пр. Сапунова,Изд. Мю 765Государственного комит по делам изобрет 113035, Москва, Ж,Тираж 818та Совета Мпнистроний и открытийРаушская наб., д. 4/