оптический компаратор

Классы МПК:H04B10/02 конструктивные элементы
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И.
Приоритеты:
подача заявки:
1995-10-31
публикация патента:

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при создании оптических вычислительных машин. Сущность изобретения состоит в том, что в устройство введены две группы входных оптических разветвителей, четыре группы оптических бистабильных элементов, группа оптических усилителей, две группы оптических разветвителей и два выходных разветвителя, входы устройства для сравниваемых двоичных кодов являются входами соответствующей группы входных разветвителей, первые разветвления входных разветвителей первой и второй групп подключены ко входам оптических бистабильных элементов соответственно третьей и четвертой групп, а вторые разветления одноименных входных разветвителей объединены по выходу и подключены ко входам оптических бистабильных элеменнтов первой группы, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные выходы подключены ко входам первой группы разветвителей устройства, первые разветвления которых подключены ко входам оптических бистабильных элементов второй группы, кроме первого разветвления первого разветвителя, подключенного с помощью парного разветвления ко входам первых бистабильных элементов третьей и четвертой групп, а вторые разветвления - ко входам оптических усилителей, выходы которых с помощью оптических разветвлений подключены ко входам всех оптических бистабильных элементов второй группы, соответствующих каналам сравнения меньших разрядов, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные подключены ко входам второй группы разветвителей устройства, первые разветвления которых подключены ко входам оптических бистабильных элементов третьей группы, вторые разветвления - ко входам четвертой, выходы бистабильных элементов третьей и четвертой групп подключены ко входам объединенных по выходу разветвлений соответственно первого и второго выходного разветвителей, выходы которых являются выходами устройства. 1 ил.
Рисунок 1

Формула изобретения

Оптический компаратор, содержащий оптический бистабильный элемент, отличающийся тем, что в устройство введены две группы оптических разветвителей входных оптических сигналов, четыре группы оптических бистабильных элементов, группа оптических усилителей, две группы оптических разветвителей и два оптических разветвителя выходных оптических сигналов, входы оптического компаратора являются входами соответствующей группы оптических разветвителей входных оптических сигналов, первые оптические разветвления оптических разветвителей входных оптических сигналов первой и второй групп подключены к входам оптических бистабильных элементов соответственно третьей и четвертой групп, а вторые оптические разветвления одноименных оптических разветвителей входных оптических сигналов объединены по выходу и подключены к входам оптических бистабильных элементов первой группы, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные выходы подключены к входам первой группы оптических разветвителей оптического компаратора, первые оптические разветвления которых подключены к входам оптических бистабильных элементов второй группы, кроме первого оптического разветвления первого оптического разветвителя, подключенного с помощью двух разветвляющихся оптических разветвлений к входам первых оптических бистабильных элементов третьей и четвертой групп, а вторые оптические разветвления к входам оптических усилителей, выходы которых с помощью оптических разветвлений подключены к входам всех оптических бистабильных элементов второй группы, соответствующих каналам сравнения меньших разрядов, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные подключены к входам второй группы оптических разветвителей оптического компаратора, первые оптические разветвления которых поключены к входам оптических бистабильных элементов третьей группы, вторые оптические разветвления к входам четвертой, выходы оптических бистабильных элементов третьей и четвертой групп подключены к входам объединенных по выходу оптических разветвлений соответственно первого и второго выходного оптических разветвителей, выходы которых являются выходами оптического компаратора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при создании оптических вычислительных машин.

Известны различные компараторы, предназначенные для сравнения цифровых входных сигналов и формирования признака их равенства в виде выходного сигнала заданного уровня (Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М. Мир, 1983). Недостатком таких компараторов является низкое быстродействие, обусловленное их электронным исполнением, ограничивающим, в свою очередь, скорость обработки входной информации временем неизбежных переходных процессов. Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптическое бистабильное устройство с пороговой характеристикой (Семенов А.С и др. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. М. Радио и связь, 1990, рис. 7.14,б, с. 189), позволяющее осуществлять амплитудное сравнение аналогового оптического сигнала с известной величиной (равной величине порога срабатывания). Недостатками такого устройства являются, во-первых, отсутствие возможности сравнения оптических сигналов, заданных в цифровой (более точной) форме, а, во-вторых, невозможность осуществления процесса сравнения при неизвестных переменных значениях обоих сравниваемых сигналов.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи сравнения по амплитуде как когерентных, так и некогерентных цифровых оптических сигналов, представленных в позиционном коде. Подобная задача возникает при создании оптических систем обработки информации и связи, а также полностью оптических вычислительных машин, все операции которых осуществляются только световыми сигналами при оптическом управлении.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство введены две группы входных оптических разветвителей, четыре группы оптических бистабильных элементов, группа оптических усилителей, две группы разветвителей и два выходных разветвителя, входы устройства для сравниваемых двоичных кодов являются входами соответствующей группы входных разветвителей, первые разветвления входных разветвителей первой и второй группы подключены ко входам оптических бистабильных элементов соответственно третьей и четвертой групп, а вторые разветвления одноименных входных разветвителей объединены по выходу и подключены ко входам оптических бистабильных элементов первой группы, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные выходы подключены ко входам первой группы разветвителей устройства, первые разветвления которых подключены ко входам оптических бистабильных элементов второй группы, кроме первого разветвления первого разветвления, подключенного с помощью парного разветвления ко входам первых бистабильных элементов третьей и четвертой групп, а вторые разветвления ко входам оптических усилителей, выходы которых с помощью оптических разветвлений подключены ко входам всех оптических бистабильных элементов второй группы, соответствующих каналам сравнения меньших разрядов, прямые выходы которых являются поглощающими, а инверсные подключены ко входам второй группы разветвителей устройства, первые разветвления которых подключены ко входам оптических бистабильных элементов третьей группы, вторые разветвления ко входам четвертой, выходы бистабильных элементов третьей и четвертой групп подключены ко входам объединенных по выходу разветвлений, соответственно первого и второго выходного разветвителей, выходы которых являются выходами устройства.

На чертеже приведена функциональная схема оптического компаратора (ОК).

ОК содержит две группы из N входных разветвителей 111, 11N-121, 12N; первую группу из N оптических бистабильных элементов (ОБЭ) 21, 2N; группу из (N 1) оптических усилителей (OV) 31, 3N-1; первую группу из N оптических разветвителей 41, 4N; вторую группу из (N-1) ОБЭ 51, 5N-1; вторую группу из (N-1) оптических разветвителей 61, 6N-1; третью и четвертую группы ОБЭ 711, 71N-721, 72N; два выходных разветвителя 81, 82, выходы которых являются выходами устройства.

Каждый ОБЭ имеет прямой и инверсный выходы под последним понимается выход, на котором появляется сигнал, если интенсивность входного сигнала оказывается меньше пороговой (в трансфазоре это выход для отраженного потока, в связанных оптических волноводах выход волновода, на который поступает входной сигнал, и т.д.).

Входы ОК для i-го сравниваемого N -разрядного двоичного кода Ni являются входами i-й группы разветвителей 1i1-1iN (i=1,2). Первое разветвление каждого ij-го разветвителя 1ij подключено ко входу соответствующего ОБЭ 7ij, а второе ко входу ОБЭ 2j, где объединено по выходу со вторым ответвлением аналогичного j-го входного разветвителя другой группы (i=1,2; оптический компаратор, патент № 2106064 ). Прямые выходы ОБЭ 21-2N являются поглощающими, а инверсные подключены ко входам соответствующих разветвителей первой группы 41-4N. Выход первого разветвления j-го разветвителя 4 j оптический компаратор, патент № 2106064 подключен ко входу ОБЭ 5 j-1 (выход первого разветвления разветвителя 41 подключен с помощью разветвлений одновременно ко входам ОБЭ 711, 721. Выход второго разветвления j-го разветвителя 4j оптический компаратор, патент № 2106064 подключен ко входу ОУ 3j. Выход каждого ОУ 3j с помощью оптических разветвлений подключен одновременно ко входам (N j) ОБЭ 5j 5N-1. Прямые выходы ОБЭ 51oC5N-1 являются поглощающими, а инверсные подключены ко входам соответствующих разветвителей второй группы 61-6N-1. Выход первого разветвления j-го разветвителя 6j подключен ко входу ОБЭ 71(j+1), второго ко входу ОБЭ 72(j+1),где они объединены по выходу с первыми ответвлениями соответственно разветвителей 11(j+1) и 12(j+1). Выходы ОБЭ 7i1-7iN подключены ко входам N разветвлений, объединенных по выходу в i-й выходной разветвитель 8i(i=1,2), выход которого является одним из выходов устройства.

Устройство работает следующим образом. Сравниваемые двоичные коды N1, N2 поступают на входы первой и второй групп входных разветвителей 111-11N, 121 12N, причем старший разряд кода Ni поступает на вход разветвителя 1j1, i= 1,2. Сигнал, возникающий на входе разветвителя 1ij (наличие "1" в разряде кода соответствует оптическому сигналу интенсивности 1 усл(овная) ед(иница)), поступает по первому его разветвлению на вход ОБЭ 7ij, а по второму на вход ОБЭ 2j, куда одновременно поступает сигнал с j-го разветвителя другой группы. ОБЭ 2j осуществляет сравнение одноименных (N-j+1)-x разрядов обоих кодов: в случае неравенства на инверсном выходе ОБЭ возникает сигнал интенсивности 1/2 усл.ед. (интенсивность сигнала, разветвленного в 1ij, оказывается меньше пороговой, равной для ОБЭ 2j 1 усл.ед), в случае равенства сигнал на инверсном выходе ОБЭ отсутствует (при "1" в одноименных разрядах на выходе ОБЭ формируется сигнал интенсивности 1 усл.ед. проходящий на прямой поглощающий выход, при "0" нулевой сигнал). С инверсного выхода ОБЭ 2j сигнал поступает на вход разветвителя 4j, по второму разветвлению которого далее поступает на вход ОУ 3j, где усиливаясь в 4(N-j) раз, подается через (N-j) разветвлений на входы ОБЭ 5j-5N-1. Таким образом, в случае неравенства кодов в (N-j+1)-м разряде т.е. появлении сигнала на входе разветвителя 4j, осуществляется блокировка прохождения сигналов на выходы разветвителей 6j-6N-1 с инверсных входов ОБЭ 5j-5N-1 т.е. сигналов-признаков возможных неравенств разрядов, меньших (N-j+1)-го. При отсутствии блокировки (т.е. старшие разряды равны между собой) и наличии сигнала интенсивности 1/2 усл. ед. на входе разветвителя 4j, сигнал интенсивности 1/4 усл.ед. (за счет разветвления на 2 в разветвителе 4j) с инверсного выхода ОБЭ 5j-1 поступает на вход разветвителя 6j-1. Подключение разветвителей 41, 61-6N-1 с помощью парных разветвлений ко входам соответствующих ОБЭ 7ij, на которые поступают также сигналы с входов разветвителей 1ij, обеспечивает определение того кода Ni, в котором соответствующий старший разряд оказался больше за счет суммирования на входе ОБЭ 7ij (с порогом срабатывания 5/8 усл.ед.) сигналов со входов разветвителей 1ij (1/2 усл.ед.) и 41, 61-6N-1 (1/8 усл.ед.). Появление сигнала на выходе ОБЭ 7ij свидетельствует о том, что (N-j+1)-й разряд кода Ni оказался больше одноименного разряда другого кода (при равенстве более старших разрядов), т.е. о большей величине кода Ni. Объединение сигналов с выходов ОБЭ 7ij в разветвителе 8i обеспечивает на выходе последнего формирование сигнала-признака соответствующего неравенства, т.е. признака большей величины соответствующего кода по сравнению с другим.

Класс H04B10/02 конструктивные элементы

способ и устройство для инфракрасной двунаправленной передачи данных между столом для медицинской обработки и пультом управления -  патент 2411661 (10.02.2011)
измеритель коэффициента битовых ошибок в волоконно-оптических линиях передачи -  патент 2263402 (27.10.2005)
способ защиты информационного сигнала от несанкционированного доступа в волоконно-оптической линии связи -  патент 2254683 (20.06.2005)
оптический аттенюатор, использующий оптический вентиль, и система оптической связи, включающая такой оптический аттенюатор -  патент 2205436 (27.05.2003)
оптическое оконечное устройство лазерной атмосферной линии связи -  патент 2187896 (20.08.2002)
способ преобразования оптического сигнала и устройство для его реализации -  патент 2180466 (10.03.2002)
лазерный передатчик -  патент 2138911 (27.09.1999)
оптическое устройство коммутации для проключения оптических ячеек информации -  патент 2121230 (27.10.1998)
схема для оптического преобразования частоты -  патент 2114512 (27.06.1998)
устройство для сопряжения электронных устройств и система связи, использующая это устройство -  патент 2107398 (20.03.1998)
Наверх