Оптическое логическое устройство

(71) Заявитель Кубанский государственный университет(54) ОПТИЧЕСКОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к областиоптоэлектроники и может применятьсяв автоматике, а также при построенииоптических вычислительных машин.Известно оптическое логическоеустройство, содержащее матрицу диафрагм, световоды и переключатели 1,Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптическое логическое устройство, содержащее10последовательно расположенные элементы управления световым пучком, соединенные с переключателями, и светопроводящие волокна, объединенные вФоконы 2 . 15Недостатком данных устройств является то, что они не позволяют реализовать логические функции большого числа переменных.Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве элементы управлениясветовым пучком выполнены в виде светоклапанной системы, а между последним фильтром и торцами волокон установлена фильтр-маска; при этом светоклапанная система выполнена в видеоптических растровых Фильтров, 30 На фиг, 1 представлено оптическое логическое устройство (элемент) для трех переменных в качестве примера; на фиг. 2 - состояние логического элемента, соответствующее входным сигналам х: О, х: 1, х1, и1соединение световодов для реализации производных функций ЙЕ 2 Г 3 В качестве примера. Оптический логический элемент соцержит управляемые растровые оптические фильтры 1, 2 и 3, фильтр-маску 4, жгуты световодов 5-12. Фильтры 1-4 расположены последовательно один за другим вдоль направления распространения лучей света 13.Входные сигналы подаются на переключающие устройства 14-16. Цифрами 17-24 обозначены возможные положения светового луча после фильтра-маски 4. Выходами оптического логического элемента являются концентрирующие устройства 25, 26 и 27 Фильтры 1, 2, 3 состоят иэ независимых ячеек 28,Ячеййа представляет собой конденсатор, между обкладками которого наодится вещество, меняющее прозрачность под действием электрического поля, например жидкий кристалл.74 6377 0=2 и к = 21 40 Номера фоконов св ня к О О О О О О 4 О.,7 О Каждый фильтр разделен на двегруппы 29 и 30 ячеек (см, фиг, 1),электрически связанных с переключающими устройствами. Переключающиеустройства 14, 15 и 16 представляютсобой триггеры. Выходы триггеровэлектрически связаны с группами ячеек в Фильтрах таким образом, что приотсутствии входных сигналов однагруппа 29 ячеек непрозрачна, а другая группа 30 прозрачна.Объединенные в группы ячейки об разуют периодический растр, в кото"=ром совокупность прозрачной инепрозрачной ячейки определяет период Тфильтра. Число периодов в фильтреопределяется формулой где И - число периодов в фильтре;и - число переменных,В рассматриваемом случае и = 3,следовательно, И = 8,При формировании фильтров 1, 2и 3 в "растровой структуре необходимы локальные нарушения периодичности,т. е. после определенного числа периодов происходит смещение наКоличество периодов, после кото"-"рых"происходит нарушение периодичности, определяется формулой где К - число периодов в фильтре,после которых происходитсмещение на - 1т,и - число перемейных,- 1, 2, 3 и - номер фильтраСогласно формуле, нарушение в периодичности структуры фильтра 1 происходит после четырех периодов (4 Т),Фильтр-маска формируется без нарушений периодичности чередованием прозрачных и непрозрачных участков спериодом.Т. В зависимости от технологииизготовления устройства фильтр4 может быть как управляемым, так иlнеуправляемым, Формирование растровых структур всех Фильтров выполняется в одной и той же последовательности,Фильтр-маска 4 имеет оптическийконтакт со световодными жгутами 5-12,.Световодные жгуты другими своими концами соединены с концентрирующимиустройствами 25, 26 и 27; которыеявляются выходами оптического логического элементаПод концентрирующим устройствомпонимается любая оптическая система.способная фокусировать излучения,)так например, линзы, Фоконы и т. д.В изобретении концентрирующими устройствами являются фоконы.На фиг, 2 в качестве примера показаны соединения световодов разныхжгутов с фоконами 25, 26 и 27 дляреализации трех производных функций2) 3Соединение световодов с фоконамивыполняется в соответствии со струкгурой заданной Булевой функции.Число функций, которые необходимореализовать, определяет число фоконовв оптическом логическом элементе. Фоконы могут быть пространственно разнесены в соответствии с любыми техническими требованиями. Между входнымисигналами и положением светового лучана выходе существует однозначная связьопределяемая формулой=1+ Е 2 Ф где- номер позиции луча послефильтра маски, причем цифра17 соответствует 1 = 1;и - число переменных сигналов;1 - 1, 2, 3 и, .И - вес 1-го входа, причемИ = О, 1,В качестве примера в таблице приведены три производные функции трех переменных, а также указаны номера фоконов и жгутов световодов, соединяемых с этими фоконами.Оптический логический элемент работает следующим образом.Входные сигналы х х, х , заданные в двоичном коде, подаются натриггеры 14, 15 и 16. Подача управляющего сигнала соответствует значениюпеременной (х, х 2, хз) = 1. Отсутствие входного сигнала йа триггере соответствует значению переменной (х.(,х , х ) = О3При воздействии входного сигналана триггер происходит переключениес одной группы ячеек на другую, т.е, те ячейки, которые были прозрачными (см, фильтр 2 на фиг. 1) становится непрозрачным (см. Фильтр 2 нафиг. 2). Луч света появляется в определенном жгуте световодов только приопределенных входных сигналах. Так,в соответствии с таблицей свет в позиции 20( : 4 (см. Фиг. 1 и фиг. 2).появляется только при комбинациих= О, х = 1, х = 1. По световодам жгута 8 свет разветвляется к фоконам 25, 26 и 27,Появление света в фоконе соответствует значению функции (х,. х , хэ):1. Отсутствие света на выходе логического элемента соответствует значению функции Г(х, х , хз) = О. Приосуществлении всех возможйых комбинаций переменных свет появляется вфоконах согласно таблице.Необходимо отметить, что формирование растровых структур выполняется аналогично для любого количества вход"ных сигналов.Достоинством элемента является то,что он способен реализовать как оп"ределенное число любых Функций, так5 и все функции одновременно.Формула изобретения,1. Оптическое логическое устройство, содержащее последователСно расположенные элементы управления световым пучком, соединенные с переклю= чателями, и светопроводящие волокна, объединенные в Фоконы, о. т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, элементы управления световым пучком выполнены в виде светоклапанной системы, а между последним фильт ром и торцами волокон установленафильтр-маска.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что светоклапанная система выполнена в виде оп-.25 тических растровых Фильтров.Источники информации,принятые во внимание приэкспертизе1. Авторское свидетельство СССР 30 Р 285350, кл. С 02 Р 3/00, 1965.2, Авторское свидетельство СССРР 512665, кл. С 02 Р 3/00, 1973 (прототип).. Филиал ПП 1 Ужгород,роектная, 4 Редактор О. Стенин ЦНИИПИпо13035, М ставитель Н. Гусевахред М. Петко Корректор сударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб., д. 4