Многоканальное оптическое вычислительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 191 сги 1)5 С 06 Е 3/О ЗОБРЕТЕНИЯТЕЛгСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) (57) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ОПТИЧЕСКОЕВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УС:ТРОЙСТВО, содержащее источники оптических сигналов,первую и вторую матрицы фотоприемников, связанные соответственно спервой и второй группами входов блока усилителей, выходы которого соединены с соответствующими управляющими входами пространственного амплитудного модулятора света, и входныеколлиматоры, первый из которых связанс выходом первого источника оптического сигнала, выход второго источИзобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть .1применено для построения оптических анапоговых вычислительных машин, в электронных вычислительных машинах, для моделирования с применением оптических сигналов, для распознаванияобразов и дрИзвестны оптические вычислитепьные устройства, предназначенные длявозведения .в целую степень отношекл ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ Св ника оптического сигнала связан с входами второй. матрицы фотоприемников, а выход третьего источника оптического сигнала связан с вторым входным коллиматором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, повьцпення точности и упрощения устройства, оно дополнительно содержит световодньпЪ элемент, выходные коллиматоры и воло-. коннооптические коллекторы, через первый и второй из которых первый и второй входные коллиматоры связаны с соответствующими входами пространст" венного амплитудного модулятора света, выходы которого через третий и четгвертый волоконнооптические коллекторы связаны с соответствунциии выходными коллиматорами, выход первого из которых оптически связан с входамя первой матрицы фотоприемников, а выход второго является выходом устройства, причем выходы и соответствующие входы прострайственного амплитудного модулятора света связаны меж-. ду собой через световодный элемент,ния входных сигналов, Одно из известных устройств содержит два оптрона,в юченные в смежные плечи резистив-.ной мостовой схемы, в диагональ которой включен источник питания, схему вычитания постоянной составляющей, входы которой соединены с другой диагональю мостовой схемы, причем один из оптронов выполнен в видеквадратичного, а другой - в виде линейного элемента,695363Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является многоканальное оптическое вычислительное устройство, содержащее источники оптических сигналов, первую ивторую матрицы фотоприемников, связанные соответственно с первой и второй группами входов блока усилителей,выходы которого соединены с соответствующими входамн пространственногоамплитудного модулятора света, и входные коллиматоры, первый из которыхсвязан с выходами первого источникаоптического сигнала, выход второгоисточника оптического сигнала связанс выходами второй матрицы фотоприемников, а выхбд третьего источника оптического сигнала связан с вторымвходным коллиматором. 20Недостатками данных устройств яв"ляется их низкая точность из-за налип",я источников света с различной дпиной волны, сложность технической реализации в многоканальном исполнении 25и невозможность возводить в степеньбольшую двух и отрицательную, чтоограничивает класс решаемых задач,Цель изобретения - расширениекласса решаемых задач, повышение точности и упрощение устройства,Поставленная цель достигается тем,что многоканальное оптическое вычислительное устройство дополнительно. содержит световодный элемент, выходные коллиматоры и волоконно-оптические коллекторы, через первый и второй из которых первый и второй входные коллиматоры связаны с соответст"вующими входами пространственного амплитудного модулятора света, выходы "которого через третий и четвертый .волоконно-оптические коллекторы связаны с соответствующими выходными коллиматорами, выход первого из которых 45оптически связан с входами первойматрицы фотоприемников, а выход второго - является выходом устройства,причем выходы и соответствующие входы пространственно амплитудного моду" 50лятора света связаны между собой через дополнительно введенный световойэлемент.На чертеже представлена схема устройства.Цифрами на чертеже обозначены пер 55вый источник оптического сигнала 1,первый входной коллиматор 2, первыйволоконно-оптический коллектор 3,пространственный амплитудный модулятор света 4, первый выходной коллиматор 5, первая матрица фотоприемников 6, второй источник оптическогосигнала 7, вторая матрица фотоприемников 8, блок усилителей 9, третийисточник оптического сигнала 1 О, второй входной коллиматор 11, второй,третий и четвертый волоконно-оптические коллекторы 12 - 14, второй выходной коллектор 15, световодный элемент16 и выход устройства 17,Волоконно-оптические коллекторы312,13,14 представляют собой кистеобраэные жгуты из световолокон, приэтом, к каждому элементарному участку поверхности пространственногоамплитудного модулятора света 4, управляемому отдельным электрическимвходом модулятора 4 подведены отдельные световолокна от каждого иэ волоконно-оптических коллекторов 3 и 12на оптическом входе модулятора 4Благодаря этому оптические сигналы,поступающие на оптический вход модулятора 4 иэ участков световодов содинаковыми координатами ( Х:,У )управляются одним и тем же управляющим напряжением, поступающим насоответствукяций управлящций входмодулятора 4,Работа устройства осуществляетсяследукщим образом.Множество первых входных сигнаповот источника 1 проходит через второйколлиматор 2, через коллектор 3 и попоступает на оптический вход пространственного амплитудного моп 1 улятора 4, С выхода модулятора 4 пучоксвета посредством коллектора 3 иколлиматора 5 выводится на первуюматрицу фотоприемников 6, При этом,с выхода некоторого фотоприемника(Х,У ) матрицы б на вход соответствукицего усилителя из блока усили"телей 9 поступает электрический сигнал, равный: Ц," (е) 1; Р. К.;(с)Чт,(Х;,т,Е)(1)где . - постоянный коэффициент преВЯобразования фотоприемника(Х;," )Р - постоянный коэффициент характериэующий потери света;К;(С) - коэффициент передачи про"странственного оптического695363 модулятора света 4 по (ь ,1 )- му управляющему входу,Второе множество входных сигналов от источника 7 поступает на матрицу фотоприемников 8. При этом с выхода фотоприемника (Х,Т ) матрицы 8 на второй вход соответствукщего усилителя иэ блока усилителей 9 постуйает электрический сигнал, равный: Гф, (Х;,Т;, с) Технико-экономический эффект дан" 30.ного устройства по сравнению с изве;стными устройствам заключается в том, что данное устройство расширяет класс ,решаеих задач, повышает точность и ;упрощает устройство, что дает суще) З 5 ственный технико-экономический эффект. 11 У, Ф (Х;ТЕ). (2) где ф;.;1 - постоянный коэффициентфотоэлектрического преобразования и выбираетсяЛ Ре 1, )На выходе данного усилителя возикает электрический сигнаи управленя Ур (й) модулятором 4, при этом, вследствие наличия отрицательной обратной связи с усилителя на модулятор 4 устанавливается 0.,1 (й) Э Ф О; (С) и из (1) и (2) получаем:К,.ВХ .ы;АюЗ (3)4 Р (Х; Т й)Вследствие прохождения через пространственный айплитуджй модулятор света 4 третьего множества входных сигналов от источника 10 на выходе .устройства 17 излучается множест во выходах сигналов причем в точке пучка с координатами (Х,Т; 1 имеем: Ч,(Х;Т; Е) Р" К",.;(Е)Ч, (Х;,Т; Е)(4 6 С учетом (3) отсюда получаем:ф (Х; Т й)АР Р (Х;Т )лр (х. теЭрР (Х;,Тй) ЛТаким образом, данное устройство 1 О позволяет осуществлять возведение вцелую положительную степень отношения входных сигналов, причем выполня"ет эту операцию параллельно по многим каналам, Как видно из (5), при 15 единичном входном сигнале Р (Х;,Т ,й)получим Ф ,(Х;,Т ,с) Р Чф (Х;,Т,е) т,е. данное устройство позволяетосуществлять возведениа множествавходных сигналов как в целую положи-.тельную, так и в целую отрицательную степень,695363 хред М.дидык ректор Н.Рев рак 252 Подписное аказ 9 венного комитета по изобретениям 113035, Москва, 3-35, Рауаская и ВНИИПИ Госуда ГКНТ СССР г. Уагород,Гагарина, 10 едактор М,Ленина изводственно-издат ьский комбинат "Пате открыти