логическая схема амплитудно-фазового преобразования с использованием эффекта интерференции

Формула изобретения

1. Способ преобразования амплитудной модуляции в фазовую, включающий создание множества входящих волнообразных пучков и получение из них интерференционных полос, отличающийся тем, что способ обеспечивает по меньшей мере один фазово-модулированный выход из по меньшей мере одного амплитудно-модулированного входа и включает следующие стадии: обеспечение совокупности смещенных пучков с преимущественно постоянным уровнем, содержащей по меньшей мере один пучок энергии с по меньшей мере одной длиной волны, обеспечение по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, включающей по меньшей мере один пучок энергии с указанной по меньшей мере одной длиной волны, несфазированной с указанной совокупностью смещенных пучков, и содержащей сумму энергии, наложение указанной совокупности смещенных пучков и указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков с целью создания интерференции в по меньшей мере одном положении, когда обе указанные совокупности пучков активированы, и выделение энергии из указанного по меньшей мере одного положения для создания по меньшей мере одного фазово-модулированного выхода, за счет чего создается преобразователь амплитудно-фазовой модуляции, в котором указанный по меньшей мере один фазово-модулированный выход имеет первую фазу, когда указанная сумма энергии превышает уровень указанной совокупности смещенных пучков, и вторую фазу, когда указанная сумма энергии уступает указанной совокупности смещенных пучков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивает множество из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков в качестве входов логического элемента И, амплитудно-модулированных двоичной информацией, при этом указанная сумма энергии указанных входов логического элемента И превышает указанный преимущественно постоянный уровень указанной совокупности смещенных пучков, когда все указанные входы логического элемента И включены, и уступает указанному преимущественно постоянному уровню указанной совокупности смещенных пучков, когда один из указанных входов логического элемента И отключен, а остальные входы логического элемента И включены, за счет чего создается логический элемент И со множеством входов и фазово-модулированным выходом, имеющими указанную первую фазу, только тогда, когда все указанные входы логического элемента И включены.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обеспечивает множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков в качестве входов логического элемента ИЛИ, амплитудно-модулированных двоичной информацией, при этом указанная сумма энергии указанных входов логического элемента ИЛИ превышает указанный преимущественно постоянный уровень указанной совокупности смещенных пучков, когда по меньшей мере один из указанных входов логического элемента ИЛИ включен, за счет чего путем обеспечения выхода, имеющего указанную первую фазу, когда по меньшей мере один из указанных входов логического элемента ИЛИ включен, создается логический элемент ИЛИ со множеством входов.

4. Способ обеспечения логической функции И - НЕ, включающий следующие стадии: обеспечение совокупности смещенных пучков с преимущественно постоянным уровнем, содержащей по меньшей мере один пучок энергии с по меньшей мере одной длиной волны, обеспечение множества совокупностей входящих пучков, каждая из которых включает по меньшей мере один амплитудно-модулированный пучок энергии с указанной по меньшей мере одной длиной волны, несфазированной с указанной совокупностью смещенных пучков, и содержит сумму энергии, при этом указанная сумма энергии преимущественно равна указанному преимущественно постоянному уровню указанной совокупности смещенных пучков, когда все из указанного множества совокупностей входящих пучков активированы, наложение указанной совокупности смещенных пучков и указанного множества совокупностей входящих пучков с целью создания интерференции в по меньшей мере одном положении, когда обе указанные совокупности пучков активированы, и выделение энергии из указанного по меньшей мере одного положения для создания по меньшей мере одного выхода, за счет чего путем обеспечения низкого уровня выхода, когда все из указанного множества совокупностей входящих пучков активированы, и более высокого уровня выхода, когда по меньшей мере одна из указанного множества совокупностей входящих пучков отключена, обеспечивается логическая функция И - НЕ.

5. Устройство преобразования амплитудной модуляции в фазовую, включающее средства для создания множества входящих волнообразных пучков и средства для получения из них интерференционных полос, отличающееся тем, что устройство включает совокупность смещенных пучков, содержащую по меньшей мере один пучок энергии с преимущественно постоянным уровнем и по меньшей мере одной длиной волны, направленный в первое положение, по меньшей мере одну совокупность входящих пучков, включающую по меньшей мере один амплитудно-модулированный пучок энергии с указанной по меньшей мере одной длиной волны, направленный в указанное первое положение, при этом указанный по меньшей мере один амплитудно-модулированный пучок энергии несфазирован с указанной совокупностью смещенных пучков, содержит сумму энергии, указанная совокупность смещенных пучков и указанная по меньшей мере одна совокупность входящих пучков создают интерференцию в указанном по меньшей мере одном положении, когда они обе активированы, и разделитель составляющих изображения, расположенный в указанном по меньшей мере одном первом положении, служащий для выделения энергии из указанного первого положения для создания по меньшей мере одного фазово-модулированного выхода, за счет чего создается преобразователь амплитудно-фазовой модуляции, в котором указанный по меньшей мере один фазово-модулированный выход имеет первую фазу, когда указанная сумма энергии превышает уровень указанной совокупности смещенных пучков, и вторую фазу, когда указанная сумма энергии уступает указанной совокупности смещенных пучков.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, при этом указанное множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, и указанная совокупность смещенных пучков имеют такой уровень, что, когда указанное множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, амплитудно-модулировано двоичной информацией, указанная сумма энергии указанного множества указанных совокупностей входящих пучков превышает указанный преимущественно постоянный уровень указанной совокупности смещенных пучков, когда все совокупности из указанного множества, состоящего из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, активированы, и меньше, чем указанный преимущественно постоянный уровень указанной совокупности смещенных пучков, когда по меньшей мере одна совокупность из указанного множества, состоящего из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, отключена, за счет чего обеспечивается логический элемент И со множеством входов и фазово-модулированным выходом, имеющий указанную первую фазу только тогда, когда все совокупности из указанного множества, состоящего из указанной по меньшей мере совокупности входящих пучков, активированы.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, при этом указанное множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, и указанная совокупность смещенных пучков имеют такой уровень, что, когда указанное множество, состоящее из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, амплитудно-модулировано двоичной информацией и когда по меньшей мере одна совокупность из указанного множества из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков включена, указанная сумма энергии указанного множества указанных совокупностей входящих пучков превышает указанный преимущественно постоянный уровень указанной совокупности смещенных пучков, за счет чего обеспечивается логический элемент ИЛИ с выходом, имеющим указанную первую фазу, когда по меньшей мере одна совокупность из указанного множества, состоящего из указанной по меньшей мере одной совокупности входящих пучков, активирована.

8. Логический элемент И - НЕ, включающий средства для создания множества входящих волнообразных пучков и средства для получения из них интерференционных полос, отличающийся тем, что устройство содержит совокупность смещенных пучков, содержащую по меньшей мере один пучок с по меньшей мере одной длиной волны, направленный в первое положение, множество совокупностей входящих пучков, направленных в указанное первое положение, каждая из которых включает по меньшей мере один амплитудно-модулированный пучок энергии с указанной по меньшей мере одной длиной волны, несфазирована с указанной совокупностью смещенных пучков и содержит сумму энергии, при этом указанная сумма энергии преимущественно равна указанному преимущественно постоянному уровню указанной совокупности смещенных пучков, когда все совокупности из указанного множества совокупностей входящих пучков активированы, указанная совокупность смещенных пучков и указанное множество совокупностей входящих пучков создают интерференцию в указанном первом положении, и разделитель составляющих изображения, расположенный в указанном первом положении, служащий для выделения энергии из указанного первого положения для создания по меньшей мере одного выхода, за счет чего обеспечивается низкий уровень выхода, когда все из указанного множества совокупностей входящих пучков активированы, и более высокий уровень выхода, когда по меньшей мере одна из указанного множества совокупностей входящих пучков отключена.

Приоритет по пунктам:

16.12.94 по пп.1, 4, 5, 8;

27.03.95 по пп.2, 3, 6, 7.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к оптическим процессорам и основным оптическим логическим функциям, как И-НЕ, И и ИЛИ, амплитудно-фазововым преобразователям, в которых используются пучки энергии волнового типа, включая электромагнитные волны, акустические волны и движущиеся частицы.

Предшествующий уровень техники

В выданном мне патенте США N 5093802 содержится основное изложение предшествующего уровня техники, касающееся настоящего изобретения. В нем используется интерференция между модулированными и немодулированными входящими пучками энергии волнового типа. Его функции определены применительно к составляющим областям конструктивной и деструктивной интерференции в разделителе интерференционных полос, например маске, применяемой для выделения энергии из по меньшей мере одной составляющей области, с целью обеспечения по меньшей мере одного амплитудно-модулированного выхода.

В патенте описаны несколько логических элементов, включая логический элемент И с двумя входами, исключающее ИЛИ, инвертор и усилитель с амплитудно-модулированными выходами. В прототипе отсутствуют три важных логических элемента, а именно, логический элемент И-НЕ, логический элемент И и логический элемент ИЛИ со множеством входов, а также средство и способ формирования полезного выхода из данных функций.

В других прототипах, как в патенте США 5239173, выданном Яну, для выполнения функции И применяются "сенсоры" и другие неинтерференционные средства, тогда как в настоящем изобретении для осуществления этого процесса используется интерференция. В патенте Яна не обеспечены функции И-НЕ или ИЛИ со множеством входов.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение включает средство и способ обеспечения фазово-модулированного или амлитудно-модулированного выхода из амплитудно-модулированных входов. За счет соответствующего выбора уровней двоичных входов единого устройства обеспечены функции И-НЕ, И и ИЛИ.

Что касается функций И и ИЛИ, за счет обеспечения средства и способа создания логических компонентов с аплитудно-модулированными входами, но фазово-модулированными выходами, в изобретении преодолены ограничения предшествующего уровня техники. Благодаря фазово- модулированным, а не амплитудно-модулированным выходам, применявшимся в предшествующем уровне техники, могут быть обеспечены логические элементы И и ИЛИ со множеством входов. Фазово-модулированные выходы могут быть дополнительно обработаны другими компонентами.

Выходная фаза логических элементов И и ИЛИ меняется на 180 градусов, сигнализируя о двоичном состоянии, являющемся результатом конкретной логической функции. Независимо от амплитуды одна из фаз является фазой "выключения", а другая - фазой "включения".

Данные средство и способ обеспечивают присутствие в выходных сигналах информации, сигнализирующей о результатах осуществленного логического действия, и при этом дают возможность использовать другие компоненты для сопряжения логических стадий путем удаления любого модулированного компонента, который может оказать отрицательное воздействие на процесс осуществления очередной стадии.

Настоящее изобретение может быть осуществлено с использованием любой энергии волнового типа, создающей интерференцию, включая акустические волны, волны движущихся частиц и электромагнитные волны. Для сохранения последовательности и простоты понимания в описании будет приняться терминология, относящаяся к области оптики. В настоящем изобретении может применяться как интерференция по типу Янга (обычная интерференция с использованием интерферометра), так "особая интерференция", описанная в патентной заявке США N 08/357460.

Голограммы формируют интерференционные изображения из множества пучков или совокупностей пучков. Поскольку голограммы и, в частности сформированные компьютером голограммы обеспечивают подходящий способ осуществления настоящего изобретения, входные сигналы в изобретении состоят из совокупностей пучков, модулированных вместе, как если бы это был единый пучок. Это делается, поскольку при формировании голограммы множество лучей или пучков объединяются, создавая интерференционное изображение или полосу. Затем группы или совокупности входящих пучков действуют согласованно, создавая образы различных интерференционных изображений, определяющих выходы.

Основные средство и способ согласно настоящему изобретению включают следующие стадии:

1. Обеспечение сохраняющей преимущественно постоянный уровень совокупности смещенных пучков, содержащей по меньшей мере один пучок энергии с по меньшей мере одной длиной волны.

2. Обеспечение множества совокупностей входящих пучков, сфазированных друг с другом и несфазированных с совокупностью смещенных пучков, причем каждая из совокупностей входящих пучков содержит по меньшей мере один пучок энергии с указанной по меньшей мере одной длиной волны, модулирована по амплитуде двоичной информацией и содержит суммированную энергию.

3. Наложение совокупностей пучков с целью создания интерференции между совокупностями входящих пучков и совокупностью смещенных пучков в по меньшей мере одном положении.

4. Применение разделителя составляющих изображения с целью выделения энергии из по меньшей мере одного положения для создания по меньшей мере одного фазово-модулированного выхода.

Поскольку все совокупности входящих пучков сфазированы друг с другом, но несфазированы с совокупностью смещенных пучков, выходная фаза будет зависеть от амплитуды суммированной энергии в сравнении с амплитудой совокупности смещенных пучков. Когда сумма энергии множества совокупностей входящих пучков превышает амплитуду совокупности смещенных пучков, фаза на выходе будет противоположна фазе совокупности смещенных пучков. Когда амплитуда совокупности смещенных пучков превышает сумму энергии множества совокупностей входящих пучков, выход будет сфазирован с совокупностью смещенных пучков. Все фазы измеряют в по меньшей мере одном положении, в котором происходит выделение интерференционного изображения.

Если в качестве амплитудно-модулированного входа применена только одна из множества совокупностей входящих пучков, выход будет модулирован по фазе, когда амплитуды совокупности смещенных пучков и единственной совокупности входящих пучков будут неравны. Если данная конкретная совокупность входящих пучков модулирована двоичной информацией, а амплитуда совокупности смещенных пучков составляет половину амплитуды совокупности входящих пучков, фазово-модилированный выход не будет содержать составляющей амплитудной модуляции, а будет полностью фазово-модулированным. Это происходит по той причине, что векторы амплитуды на выходе в каждом из двоичных состояний равны по амплитуде, но противоположны по фазе.

Множество совокупностей входящих пучков функционируют как входы логического элемента И, создавая логический элемент И с двоичными амплитудно-модулированными входами и фазово-модулированным выходом. Постоянный уровень совокупности смещенных пучков устанавливают преимущественно таким образом, чтобы он был меньше суммы энергии входов логического элемента И, когда все входы логического элемента И включены, превышал сумму энергии входов логического элемента И, когда все входы логического элемента И, за исключением одного, включены, и имел другую фазу, когда один или несколько входов логического элемента И выключены.

Множество совокупностей входящих пучков функционируют как входы логического элемента ИЛИ, создавая логический элемент ИЛИ со множеством двоичных амплитудно- модулированных входов и фазово-модулированным выходом. Постоянный уровень совокупности смещенных пучков устанавливают преимущественно таким образом, чтобы он был меньше суммы энергии входов логического элемента ИЛИ, когда только один из входов логического элемента И включен, и больше нуля. В результате, выход будет иметь одну фазу, когда включен по меньшей мере один из входов логического элемента ИЛИ, и противоположную фазу, когда все входы логического элемента ИЛИ выключены.

Разделитель составляющих изображения может быть создан из любого оптического элемента или сочетания оптических элементов, включая маски и голограммы, пропускающие энергию из по меньшей мере одного положения в по меньшей мере один выход и не дающие при этом энергии из других частей интерференционного изображения становиться частью выхода.

Функцию И НЕ получают путем тщательной балансировки входных уровней таким образом, чтобы, когда все множество совокупностей входящих пучков включено, сумма энергии уравновешивала совокупность смещенных пучков с тем, чтобы по меньшей мере один выход был выключен на низком уровне, а когда по меньшей мере одна из множества совокупностей входящих пучков выключена, выход переходил на более высокий уровень. В результате у логического элемента И НЕ создается амплитудно-модулированный выход, тогда как логические элементы И и ИЛИ имеют фазово-модулированные выходы.

Для осуществления каждого логического действия требуется энергия с по меньшей мере одной длиной волны. Когда имеется несколько длин волн, в едином устройстве можно обеспечить одновременное и независимое выполнение множества логических действий.

Принципиальные основы действия настоящего изобретения рассмотрены в упомянутой выше патентной заявке США N 08/357460, частичным продолжением которой является данная заявка. Ниже воспроизведена выдержка из указанной заявки, в которой рассматривается "принцип суммирования входящих пучков", примененный в сочетании с пороговым детектором. По этой причине упоминаемая в настоящей заявке совокупность "смещенных" пучков является тем же, что названные ниже "входные импульсы управления порогом", а "входы" - тем же, что и "входные импульсы запуска". Термины "смещенные" и "входы" применены в настоящей заявке в силу своей краткости, как в большей мере соответствующие настоящему изобретению и лучше его описывающие.

Как отмечено в заявке N 08/356460:

"(Третье) положение (-я) суммирования функционирует особым способом, позволяющим осуществлять пороговое детектирование. В положении (-ях) суммирования присутствуют совокупности входящих пучков двух типов. Пучки первого отвечают за ввод запуска, а пучки второго типа - за ввод импульсов управления порогом. Пучки указанных двух типов находятся в противофазе на 180 градусов друг к другу. В более сложных вариантах устройства некоторым указанным входящим пучкам присвоены особые задания и даны особые обозначения, например входы "установки" или "очистки", пока они несут энергию, сфазированную с пучком того или иного типа.

Согласно принципу наложения амплитуды наложенных пучков складываются алгебраически. Сумма всех пучков запуска уравновешивает сумму всех пучков импульсов управления порогом. Общая алгебраическая сумма двух сумм обладает интересным и полезным свойством, будучи сфазированной с пучками импульсов управления порогом, если сумма пучков импульсов управления порогом превышает сумму всех пучков запуска. Указанная общая сумма несфазирована с пучками импульсов управления порогом, если больше оказывается сумма всех пучков запуска. Если обе суммы равны, общая сумма составляет нуль.

Если какой-либо из входящих пучков не равен нулю или 180 градусам, будет получена комбинированная фаза (с широкополосной оптикой). Тем не менее, поскольку входящие пучки имеют ту или иную фазу, сумма будет составлять лишь ту или иную фазу (или будет нулевой, если они уравновешивают друг друга).

Если по меньшей мере один из пучков импульсов управления порогом поддерживается на преимущественно постоянном уровне, а уровень суммы пучков запуска превышает нуль, амплитуда общей суммы уменьшится, однако ее фаза останется той же, что и фаза пучка импульсов управления порогом.

Энергия из положения (-й) суммирования отделяется и направляется во входящий пучок управления усилителя, где за счет своей фазы она удерживает усилитель в положении отсечки (отключения неинвертированного выхода). Поскольку любая сумма, создающая указанную фазу, создает конструктивную интерференцию в первом положении (-ях), это не отражается на входном уровне на усилителе. Усилитель остается в положении отсечки, независимо от колебания входных уровней.

Когда сумма импульсов запуска равна сумме импульсов управления порогом, общая сумма составляет нуль; в результате выходной сигнал усилителя остается в положении отсечки.

По мере того, как сумма импульсов запуска превышает сумму импульсов управления порогом, общая амплитуда возрастает. Тем не менее, поскольку ее фаза поменялась на 180 градусов, теперь она сфазирована с суммой импульсов запуска. Если сумма импульсов запуска растет быстро, фаза общей суммы не пройдет через все фазы от нуля до 180 градусов, а совершит скачок от нуля к 180 градусам. Указанный принцип внезапного изменения фазы применен для порогового детектирования посредством выявления изменения фазы. Как только входящий в усилитель сигнал управления фиксирует новую фазу, в первом положении (-ях) происходит деструктивная интерференция, а на неинвертированном выходе появляется энергия.

До тех пор, пока входящий пучок импульсов управления порогом остается постоянным, он будет задавать уровень, на котором происходит указанное пересечение фаз. Без данного уравновешивающего входящего пучка усилитель будет чувствителен к самому слабому входящему пучку; его пороговый уровень равен нулю. Тем не менее, присоединение положения (-й) суммирования перед и за пределами усилителя позволяет установить пороговый уровень на точке, превышающей нуль.

Настоящее изобретение обладает следующими технологическими преимуществами, необходимыми для создания процессоров, использующих волновую энергию, например свет, или акустическую энергию.

В настоящем изобретении обеспечен преобразователь амплитудно-фазовой модуляции, способный использовать волновую энергию для осуществления преобразования.

В настоящем изобретении также обеспечен логический элемент И со множеством входов, использующий волновую энергию.

В настоящем изобретении также обеспечен логический элемент ИЛИ со множеством входов, использующий волновую энергию.

В настоящем изобретении дополнительно обеспечена логическая функция И-НЕ, использующая волновую энергию.

Настоящее изобретение предназначено для обеспечения средств и способа создания частотно-уплотненной логической схемы.

Вышеизложеные преимущества настоящего изобретения станут более ясными после изучения чертежей, следующего ниже описания чертежей, лучшего способа (-ов) осуществления изобретения и пунктов формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан элементарный логический амплитудно-фазовый преобразователь.

На фиг. 2 представлены графики суммированных векторов совокупности пучков.

Обращаем внимание на то, что углы, размеры и пропорции пучков увеличены с целью облегчить понимание.

Лучший способ (-ы) осуществления изобретения.

На фиг. 1 показаны три совокупости входящих пучков. Совокупность (3) пучков и совокупность (4) пучков включают по меньшей мере по одному пучку, поэтому на чертеже показаны "по меньшей мере" один пучок из каждой совокупности. Совокупности (3) и (4) пучков сфазированы друг с другом и представляют множество совокупностей входящих пучков, которые должны быть сбалансированы с совокупностью (5) смещенных пучков, которая также включает по меньшей мере один пучок.

Совокупности (3), (4) и (5) пучков наложены в месте расположения разделителя (6) составляющих изображения, выполненного в данном случае в виде маски. Когда совокупности (3) и (4) пучков модулированы таким образом, что их суммированная энергия не сфазирована с совокупностью (5) пучков, в по меньшей мере одном положении (7) происходит деструктивная интерференция (DI), причем указанное положение совпадает с местом расположения по меньшей мере одного отверстия в маске (6).

Разделитель (6) составляющих изображения блокирует энергию, не являющуюся частью DI интерференционного изображения (8). Через расположенное в по меньшей мере одном положении (7) отверстие энергия из зоны DI проходит сквозь маску (6), обеспечивая по меньшей мере один выход (9).

Разделитель составляющих изображения существенно важен для осуществления настоящего изобретения. Если разделитель составляющих изображения, будь это маска или какой-либо другой оптический элемент (-ы), не выделял бы энергии из зоны DI интерференционной полосы, остаток энергии в интерференционном изображении смешался бы с энергией в положении (7) и разрушил бы фазовое соотношение, которое поддерживается в настоящем изобретении за счет выделения составляющих интерференционного изображения. Данные фазовые соотношения показаны на фиг. 2.

Одно из важных преимуществ настоящего изобретения заключено в возможности применять энергию со множеством длин волн, за счет чего в едином устройстве могут быть произведены независимые логические действия. Чтобы обеспечить множество независимых логических действий, в каждом подлежащем осуществлению логическом действии применяют отдельную частоту (или длину волны). Совокупности входящих пучков взаимодействуют с частью совокупности смещенных пучков, имеющих такую же длину волны. Благодаря использованию множества длин волн, по одной для каждого логического действия, в результате получают частотно-уплотненную логическую схему.

Например, логический элемент И (описанный выше) с восемью различными длинами волн способен одновременно и параллельно производить логические операции на всем байте данных. По сути дела, поскольку точная логическая операция, осуществляемая в настоящем изобретении, находится в функциональной зависимости от относительных уровней пучков, на одной частоте может осуществляться функция ИЛИ, на другой - функция И, а на еще одной - какая-либо известная из уровня техники функция, основанная на интерференции, и так далее. Это происходит потому, что осуществление каждой логической функции зависит только от соотношения пучков на одной и той же частоте, независимо от других частот.

При подробном изучении классических интерференционных полос неокрашенного света выясняется, что интерференционные изображения просто перекрывают интерференционные полосы отдельных длин волн, из которых состоит неокрашенный свет. Компонентные изображения для каждого цвета появляются в тех же местах и с той же конфигурацией, как и в случае, если каждый цвет использован по отдельности. Это указывает на то, что информация, внедренная в каждую частоту, может управляться в виде отдельного сигнала, в результате чего в общем положении формируются отдельные интерференционные изображения. Данный эффект использован в настоящем изобретении для осуществления отдельных логических действий без необходимости применять несколько отдельных устройств при условии, что в устройствах может использоваться широкополосная оптика.

Широкополосная оптика, в которой используется множество длин волн, необходимых для создания частотно-уплотненной логической схемы в настоящем изобретении, может быть создана путем такой регулировки положений совокупностей пучков энергии со множеством длин волн (как смещенных, так и входящих), чтобы зоны DI были наложены на то же самое положение (-я) в разделителе составляющих изображения, где происходит выделение составляющих изображения. В устройствах с полосой умеренной ширины степень наложения изображений достаточно мала, поэтому в настоящем изобретении не потребуются специальные оптические устройства (помимо тех, что необходимы для основного варианта осуществления), вмещающие полосу значительной ширины. Но по мере уменьшения размеров составляющих, размеры изображения уменьшаются, что потребует более точных разделителей составляющих изображения и оптических устройств для объединения пучков, в особенности, когда указанные размеры приближаются к размерам волн.

Для широкополосных устройств настоящего изобретения может быть необходима оптика, специально разработанная для управления группой устройств с полосой умеренной ширины, чтобы там, где применено множество положений выделения, все изображения были соответствующим образом совмещены с оптикой, объединяющей пучки.

Независимо оттого, рассчитан ли конкретный вариант осуществления настоящего изобретения на применение одной длины волны или нескольких, основные принципы действия остаются неизменными.

На фиг. 2 показано пять графиков различных входных состояний, используемых, чтобы обеспечить логическое действие согласно настоящему изобретению. Сравним фиг. 1 и фиг. 2. График (А) показывает вектор (10) совокупности (5) смещенных пучков. Совокупности (3) и (4) входящих пучков отключены, поэтому на выходе (9) амплитуда и фаза совпадают с обозначенным вектором (11) совокупности (5) смещенных пучков. Фаза измерена в положении (7) или на выходе (9) и составляет целое число, кратное длинам волн из положения (7).

График (В) показывает, что происходит, когда один из входящих пучков совокупности (3) активируется, а его обозначенная вектором (12) амплитуда меньше обозначенной вектором (10) амплитуды совокупности (5) смещенных пучков. Фаза, обозначенная вектором (12), на 180 градусов отличается от фазы совокупности (5) смещенных пучков, обозначенной противоположным направлением вектора (12) по сравнению с вектором (10).

Алгебраическая сумма совокупности (3) входящих пучков и совокупности (5) смещенных пучков обозначена вектором (13). Несмотря на уменьшение амплитуды по сравнению с величиной, обозначенной вектором (10), в соответствии с важным принципом, использованным в настоящем изобретении, фаза (направление) вектора (13) остается такой же, как и фаза вектора (10).

График (С) аналогичен графику (В), за исключением того, что совокупность (4) входящих пучков, обозначенная вектором (14), также активирована и сфазирована с вектором (12). В данном случае алгебраическая сумма векторов (12) и (14) равна вектору (10) совокупности (5) смещенных пучков, но противоположна ему по фазе. Выход (9), обозначенный вектором (15), равен нулю.

Данное устройство создает логический элемент И НЕ с амплитудно-модулированным выходом, поскольку обе совокупности (3) и (4) входящих пучков должны быть активированы до того, как отключится выход (9). Следует отметить, что в каждом из вариантов осуществления настоящего изобретения в выходном сигнале может иметься амплитудно-модулированная составляющая. Это приемлемо, поскольку настоящее изобретение создано для применения с другими устройствами, способными удалять амплитудно-модулированные составляющие или не испытывать их отрицательного воздействия.

На графике (D) показано, как в настоящем изобретении меняется выходная фаза, когда оно применяется для создания логического элемента И с фазово-модулированным выходом. В этом случае каждая из обозначенных векторами (16) и (17) амплитуд обеих совокупностей (3) и (4) входящих пучков превышает половину обозначенной вектором (10) амплитуды совокупности (5) смещенных пучков. Алгебраическая сумма энергии амплитуд создает выход (9), обозначенный вектором (18). При сравнении графиков (A), (B) и (D) видно, что фаза, обозначенная вектором (18), противоположна фазе, обозначенной вектором (11) или (13). Это изменение фазы обеспечивает фазово-модулированный выходной сигнал только в случае, когда обе совокупности (3) и (4) входящих пучков активированы. Таким образом, в настоящем изобретении обеспечивается логический элемент И, за счет чего амплитудно-модулированное множество входящих пучков создает изменение фазы на выходе только тогда, когда соблюдены условия для создания логической функции И. Это происходит, если уровень совокупности смещенных пучков установлен таким образом, что сумма энергии всех совокупностей входящих пучков превосходит его, когда все совокупности входящих пучков активированы, и сумма энергии всех совокупностей входящих пучков уступает ему, когда одна из совокупностей входящих пучков отключена, а остальные активированы.

На графике (Е) показано, как настоящее изобретение может быть использовано в качестве логического элемента ИЛИ со множеством входов и выходом с меняющейся фазой. В этом случае преимущественно постоянный уровень совокупности (5) смещенных пучков, обозначенный вектором (21), меньше суммы энергии совокупности (3) или (4) входящих пучков при условии, когда активирована только одна из совокупностей входящих пучков, а другая отключена. Когда отключены обе совокупности (3) и (4) входящих пучков, выходная фаза совпадает с фазой, обозначенной на графике (А). Когда любая из совокупностей входящих пучков активируется, как это обозначено вектором (19), на графике (Е), происходит сдвиг фазы на выходе, как это обозначено вектором (20).

Изменение фазы происходит здесь, когда любая из совокупностей входящих пучков активируется, в результате чего создается логический элемент ИЛИ с выходом с меняющейся фазой. Как и в любом из раскрытых выше вариантов осуществления, может быть обеспечено большое число совокупностей входящих пучков, а при соответствующей регулировке положения совокупности смещенных пучков устройство может функционировать как логический элемент ИЛИ или логический элемент И, их сочетание или логический элемент И-НЕ со множеством входов.

На графике (Е) может быть также представлен случай, когда для создания фазово-модулрованного выхода из амплитудно-модулированного входа применена одна совокупность входящих пучков. Когда совокупность входящих пучков является двоичной, при преимущественно постоянном уровне совокупности (21) смещенных пучков, установленном таким образом, чтобы он составлял половину амплитуды совокупности входящих пучков (когда она активирована), амплитуды фазово-модулированного выхода будут одинаковыми для каждой фазы. Другими словами, выход будет фазово-модулированным, но в форме выходного сигнала не будет содержаться амплитудно-модулированной составляющей. Когда совокупность входящих пучков не является двоичной, точка пересечения фаз может быть задана путем установки преимущественно постоянного уровня совокупности (21) смещенных пучков.

Несмотря на то, что в изложенном выше описании предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения раскрыты конкретные устройства, средства и способы осуществления настоящего изобретения, поскольку конкретные усовершенствования и модификации окажутся очевидными для специалистов в области вычислительной техники, оптических устройств и аналогичных областях, заявитель не намерен ограничивать их ничем не содержащегося в описании, за исключением следующих ниже пунктов формулы изобретения.