Оптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 11 С 13 51 ПИС ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4490723/24-24 (22) 05.10.88 (46) 07, 10,90, Бюл. Р 37 (71) Институт электроники ЛН БССР и Институт общей физики ЛН СССР (72) В.А.Пилипович, Л.К.Есман, Л,А.Визнер, Е.И.Дианов, М.И.Бело- волов и В,И.Карпов (53) 681.327.66 (088.8) (56) 1 ЕЕЕ Тгапз НТТ, 1985, Р 3, р. 201.Авторское свидетельство СССР Р 1095831, кл. С 11 С 13/04, 1985. (54) ОПТИЧЕСКОЕ ОПЕРАТИВНОЕ ЗАПОРИ НЛ 10 ЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА (57) Изобретение относится к вычис 801597933 Д 1 2 тельной технике и может быть исполь. эовано в системах обработки информации. Цель изобретения - повышение надежности хранения информации путем повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции. Устройство содержит волоконный световод 1, шину 2 синхронизации, шину 3 входных данных, выходную шину, шину управления записью, шину 6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор 9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 задержки, сумматоры 19-21 по модулю два, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъединитель 26, модуляторы 26-28. 4 ил,Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при разработке высокопроизводительных систем оперативного хранения информации.Целью изобретения является повышение надежности за счет увеличениядостоверности преобразования информации н контуре циркуляции. 10На фиг. 1 приведена схема устройства; на Фиг. 2 - функциональнаяупрощенная схема блока управления;на фиг. 3 - диаграммы, поясняющиеработу устройства; на Фиг. 4 - таблица изменения состояния поляризацииоптического луча в зависимости от фазовой задержки.Устройство содержит волоконныйсветовод 1, шину 2 синхронизации, 20шину 3 входных данных, выходную шину4, шину 5 управления записью, шину6 управления циркуляцией, блок 7 управления, фотоприемник 8, коммутатор9, излучатели 10 и 11, элементы 12-18 25задержки, сумматоры 19-21 по модулюдва, управляемый генератор 22, инвертор 23, элемент И 24, светообъединитель 25, модуляторы 26-28,Вход управляемого генератора 22подключен к шине 2 синхронизации. Выходы управляемого генератора 22 связаны с излучателями 10 и 11. Первыйизлучатель 10 через первый модулятор26 оптически связан с первым входомсветообъединителя 25, второй излучатель 11 оптически связан с вторымвходом светообъединителя 25 черезвторой 27 и третий 28 модуляторы. Выход светообъединителя 25 оптически 40связан с волоконным световодом 1,второй конец которого связан оптически с Фотоприемником 8. Информационный вход коммутатора 9 подключен кФотоприемнику 8, тактирующий вход - 45к шине 2 синхронизации. Первый выходкоммутатора 9 подключен к первомувходу первого сумматора 19 по модулю два, второй выход связан с однимиз входов второго сумматора 20 по модулю два через последовательно связанные третий 12, четвертый 13 и пя.тый 14 элементы задержки. Другойвход второго сумматора 20 по модулюдва связан с выходом элемента И 24,55Один из входов элемента И 24 черезинвертор 23 подключен к выходу первого сумматора 19 по модулю два. Другойвход через последовательно связанные шестой 15 и седьмой 16 элементы задержки, третий вход элемента И 24соединен с выходом шестого элемента16 задержки. Второй вход первого сумматора 19 по модулю два подключенк выходу третьего сумматора 21 помодулю два, входы которого соединенысоответственно с входом и выходомчетвертого элемента задержки, Выходвторого сумматора 20 по модулю дваподключен к выходной шине 4. Выходблока 7 управления связан электрически с входом первого модулятора 26непосредственно и с электрическимвходом второго модулятора 27 черезэлемент 17 задержки. Электрическийвход третьего модулятора 28 связанс электрическим входом второго модулятора 27 через элемент 18 задержки.Тактирующий вход блока 7 управлениясоединен с шиной 2 синхронизации,первый управляющий вход является шиной 5 управления записью, второй управляющий вход - шиной 6 управленияциркуляцией. Первый вход блокауправления является шиной 3 входныхданных, второй вход блока 7 управления подключен к выходу элементаИ 24.В конкретном исполнении волоконныйсветовод 1 - одномодовое оптическоеволокно с диаметром сердцевины 5 мкм.Блок 7 управления, инвертор 24, сумматоры 19-21 по модулю два выполненына ЭСЛ микросхемах серии К 100.На функциональной схеме блока 7управления (Фиг, 2) показаны элементыИ 29 и 30, элемент ИЛИ 31, элемент32 задержки, тактирующий вход 33,второй информационный вход 34, выход 35,Управляемый генератор 22 содержитдва формирователя на диодах с накоплением заряда со схемой относительной задержкой срабатывания, Излучатели 10 и 11 - одномодовые полупроводниковые лазеры. Коммутатор 9 выполненна арсенид-геллиевых полевых транзисторах. Иодуляторы 26-28 изготовленына основе кристаллов танталата литияи имеют полосковую конструкцию, обеспечивающую режим бегущей волны. В модуляторах используется поперечныйэлектрооптический эффект, Светообъединитель 25 - стеклянный кубик с полным внутренним .отражением и поляризатором на выходе. Фотоприемник 8 - лавинный фотодиод. Все элементы задерж 159 793 Э 6ки, входящие в схему устройства, выполнены из отрезков коаксиальных линий.Устройство работает слвдующим образом.На шину З входных данных подают информацчонный сигнал в виде кодовой последовательности импульсов в формате беэ возвращения к нулю, на шину5 управления записью - управляющий сигнал, Одновременно на второй управляющий вход блока 7 управления подается запрещающий сигнал с шины 6 управления циркуляцией,. предотвращающий прохождение сигнала с второго информационного входа на выход блока 7 управления. С ныхода последнего информационный сигнал поступает на электрический вход первого модулятора 26, а также на элемент 17 задержки. Управляемый генератор 22 нырабатывает две серии импульсов с относительным сдвигом, равным половине интервала следования, нременное положение импульсов определяется сигналом синхронизации, поступающим на вход управляемого генератора 22 с шины 2 синхронизации. Эти импульсы являются запускающими для излучателей 10 и 11, которые генерируют импульсы оптического излучения (фиг. За, б) . Каждый измодуляторов 26-28 вносит фаэовую задержку Г между составляю. - щими проходящего оптического излучения с взаимно ортогональной поляризацией, пропорциональную уровню сигнала на электрическом входе 0 Если выбрать величину информационного сигнала на входе модулятора У, равной полуволновому напряжению модулятора, символу "1" соответствует фазовый сдвиг, вносимый данным модулятором Г = й, символу "0" - фаэовьй сдвиг Г,= О. Первый модулятор 26, сигнал на электрическом входеФкоторого показан на фиг. Зв, воздействует на импульсы первого излучателя 10 (дег.За), внося фазовыйсдвиг Гд при появлении на его входе символа "1" (фиг. Зе), Импульсы второго излучателя 11 последовательно проходят через второй 27 и третий 28 модуляторы, каждый иэ которых вносит фазовый сдвиг Г0 или ГГ в зависи.мости от информационного символа на его электрическом входе (фиг. Зг, д). Фазовый сдвиг в оптическом луче на выходе третьего модулятора 28 равен .50 55 После авода. послед она тель нос ти в волоконный светонод 1, снимается разрешающий сигнал с шины 5 управления эаписью и на второй управляющий вход блока 7 управления подается разрешающий сигнал сшины 6 управления циркуляцией, При этом второй ипформационный вход блока 7 управления соединяется с его выходом, замыкая, таким образом, контур циркуляции информационного сигналя. сумме фазовых сдвигов, вносимых вторым 27,и третьим 28 модуляторами(фиг. Зж). Второй модулятор 27 управляется информационной последовательностью, задержанной на дна символа,что обеспечивается элементом 17 задержки, третий модулятор 28 управ:ляется информационной последовательнос О тью, задержанной на два символа относительно последовательности на вхо"де второго модулятора 27 (фиг. Зг,.д),поэтому для каждого оптического импульса фазовый сдвиг на выходе модуля тора 28 при условиичто управляющее/напряжение по-прежнему равно полуволновому, равен Я(а; + а;, ), гдеа; , а; - символы последовательности с задержлой на два и четыре сим вола, каждый из которых принимает значения "1" или "0", Для последователь- .ности вида0110100111010011011.; .величина фазового сдвига показанана фиг. Зж. После объединения выход . ных лучей модуляторов 26 и 28 светообъединителем 25 состояние фазовойзадержки импульсов иэменяется(фиг, Зэ). При изменении состоянияполяризации оптического луча (фиг. 4) ЗО в зависимости от фаэовой задержкин общем случае имеет место эллиптическая поляризация, но при Г .= О,Г = 7 , Г = 2 Р излучение поляриэовано линейно, причем при Гплоскость поляризации поворячива етсяна 90 по.отношению к состоянию сГ = О и Г2 я . Поляризатор, входящий и состав снетообъединителя 25,оориентирован.под углом 90 к плоскбс;- 40 ти поляризации луча на выходе излучателей 10 и 11,таким образом на выходесветообъединителя 25 для импульса,имеющего фазовый сдвиг , амплитудане изменяется, импульсы с Г = О,45 Г = 2 Г гасятся (фиг. Зи), В результате в волоконный светонод 1 внодится последовательность нида1000111000110100101111011001001011011111Оптический сигнал на выходе волоконного световодд 1 преобразуется в Электрическую форму и разделяется: .коммутатором 9 на два канала, в одномиэ которых выделяютсячетные, в дру-,М гом - нечетные импульсы, каждый из .которых соответствует следующей последовательности символов:10а,. ): 10110100111010011011Ь, ); 001001100111010011110Последовательность 1 Ь,.выделяется на первом выходе коммутатора 9,последовательность 1 а; ) - па:втором.Последовательность 1 а; ) элементами 12-14 задержки трижды задерживается на два символа, в резуиьтате иолуча ются последовательностиа;., )а . ) , 1 а ,.1 а, ): 10110100111010011011125а; ): 001011010011101001101100а, ) . 0000101101001110100110111 а; : 0000001011010011101001101 30Третий сумматор 21 по модулю два осуществляет суммироваиие последовательностей а, ) иа;. ) , в результате на втором входе первого суммато-.З 5 ра по модулю Пвд выделяется последовательностьа;.) Фала 1 ): 00100110011101001111011140На первом входе первого сумматорапо модулю два действует последова"тельность 1 Ь;) , выделяемая нд первомвыходе коммутатора 9 ф45001001100111010011110111..В. результате суммирования по модулю два, осуществляемого сумматором19, имеют а;,1)91 а 1.)Ь ) = 50000000000, таким образом на первом входе, элемента И 24 имеют последовательность из единичных символов.1111, на втором и третьем - из ну- левых символов 0000, иа выхоле зле 55 мента И 24 выделяется последовательность нулевых. символов, которая,действуя на одном из входов второго сумматора 20 по модулю пва, ие изменяет последовательности д;,), действующей на втором его входе. Посне-довательность д,, повторяющая исходную инФормационную последовательность 1 а 1 со сдвигом на шесть символов, выделяется на выходе второго сумматора 20 по модулю два, поступает на второй информационный вход блока 7 управления и палее вновь подается на модуляторы 26-28,продолжая процесс циркуляции по замкнутому контуру. Вывод информации осуществляется с выхода второго сумматора 20 по модулю два посредством выходной шины 4.В сравнениис известным предлагаемое устройство обладает повышенной надежностью хранения информации, которая обеспечивается увеличением достоверности оптико-электронного,преобразования, Увеличение достоверности преобразования численно выражается в уменьшении вероятности ошибки и в уменьшении вероятности накопления ошибок в процессе циркуляции.Формула изобретенияОптическое оперативное запоминающее устройство циркуляционного типа, содержащее управляемый генератор," вход которого соединен с шиной синхронизации, первый выход управляемого генератора подключен к входу первого излучдтеля, выход которого оптически связан с входом первого мопулятора, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления, тактирующий вход которого соединен с шиной синхронизации, первый и второй входы блока управления являются соответственно, шинами управления записью и циркуляции устройства, фото-. приемниквход которого оптически связан с выходом волоконного световода, элемент И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежнос" тн за счет повышения достоверности преобразования информации в контуре циркуляции, в него введены второй излучатель, второй и третий модуляторы, светообъединитель, элементы задержки с первого по.седьмой, сумматоры по модулю два с первого по третий, инвертор и коммутатор, причем управляющий вход второго излучателя соединен с вторым входом управляющего генераФ тора, выход второго излучателя оптически связан через последовательно1597933 Фиг,расположенные второй и третий модуляторы с первым входом светообъединителя, второй вход которого оптически связан с выходом первого модулятора, выход счетообъединителя оптически связан с входом волоконного световода, выход блока управления подключен к входу первого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу второго модулятора и входу вто 1 О рого элемента задержки, выход которого подключен к управляющему входу второго модулятора, выход фотоприемника подключен к входу коммутатора,5 первый выход которого подключен к входам третьего элемента задержки, выход которого подключен к входу четвертого элемента задержки и к первому входу первого сумматора по модулю два, выход четвертого элемента задержкиго подключен к входу пятого элемента задержки и к второму входу первого сумматора по модулю два, выход пятого элемента задержки подключен к первому входу второго сумматора по модулюдва, второй выход коммутатора подключен к первому входу третьего сумматора по модулю два, к второму входукоторого подключен выход первого сумматора по модулю два, выход третьегосумматора по модулю два подключен квходам элемента И н шестого элементазадержки, выход инвертора подключенк первому входу элемента И, выходшестого элемента задержки подключенк входу седьмого элемента задержкии второму входу элемента И, выходседьмого элемента задержки подключенк третьему входу элемента И, выходкоторого подключен к второму входувторого сумматора по модулю два, выход которого подключен к второмувходу блока управления и выходнойшине, управляющий вход коммутаторасоединен с шиной сцнхронизации." аш а, а а, аа,а, а,а,а, а а аю а аш па 4 эи Аш ац аи з аа а, аш аа, ааа, о,а,аи Л цЛ юй лшш,.шшшшшшййшшййшйшшшшшашшшйишЙ ЙЕ Й 3яяйш Фиг.ФСоставитель С.Самуцеви едактор Н,Бобкова Техред И.Ходанич Беск оррек каэ 3059 , Тираж 491НИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и о 113035, Иосквз, Ж, Раушская наб.,одписное рытия4/5 оиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагари