Оптоэлектронный страничный фурье-преобразователь для оптического запоминающего устройства

Оптоэлектронный страничный фурье-преобразователь для оптического запоминающего устройства

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических запоминающих устройствах большой емкости для вычисления преобразования Фурье страниц информации в цифровой форме. Цель изобретения - повышение надежности оптоэлектронного страничного преобразователя. Оптоэлектронный страничный преобразователь содержит входной оптический регистр, светоделитель, формирователи опорного сигнала, операционные блоки, фотоприемные блоки, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь сигналов, управляемые светоделители, светообъединитель, оптический сумматор, блок обратной связи, выходной оптический регистр, блок управления. Данный оптоэлектронный страничный Фурье-преобразователь решает задачу вычисления преобразования Фурье в цифровой двоичной форме, при этом существенно повышается точность и надежность преобразования. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах большой емкости для вычисления преобразования Фурье страниц информации в цифровой форме. Цель изобретения повышение надежности оптоэлектронного Фурье-преобразователя за счет обеспечения вычислений Фурье-преобразования в цифровой форме. На чертеже представлена блок-схема оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя. Оптоэлектронный страничный Фурье-преобразователь работает совместно с оптическим запоминающим устройством со страничной структурой, информация на выходе которого представлена в парафазном коде. Фурье-преобразователь содержит входной оптический регистр 1, светоделитель 2, формирователи 3 опорного сигнала, операционные блоки 4, фотоприемные блоки 5, аналого-цифровой преобразователь 6, преобразователь 7 сигналов, управляемый светопереключатель 8, светообъединитель 9, оптический сумматор 10, управляемый светопереключатель 11, блок 12 обратной связи, оптический регистр 13, блок 14 управления. Входной оптический регистр 1 предназначен для преобразования пучков, отображающих входную информационную страницу, в пучки, параллельные оптической оси блока 1, кратковременного хранения входной страницы информации и последовательной выдачи на выход регистра 1 квантов (частей слов, например, нескольких столбцов) входной страницы информации. Регистр может состоять, например, из поляризационного светообъединительного куба, первый вход которого является входом регистра, а второй вход куба через последовательно расположенные первый объектив, дефлектор и телескоп связан с оптическим выходом лазера. На выходе куба последовательно установлены второй объектив, оптически управляемый транспарант и растр переключателей поляризации, выход которого является выходом регистра 1. Информация на транспаранте может отображаться, например, с кратковременным запоминанием. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Светоделитель 2 может представлять собой поляризационный светоделительный куб, на одном из выходов которого расположена поворотная призма. Формирователь 3 опорного сигнала предназначен для формирования в опорных строках страницы оптического сигнала, состоящего из световых пучков, отображающих, например, парафазные нули во всех разрядах страницы информации. Формирователь 3 может быть составлен, например, из волоконных разветвителей. Операционный блок 4 может быть выполнен, например, в виде астигматической пары объективов, а фотоприемный блок 5 в виде наборной или интегральной матрицы фотоприемников или ПЗС-приборов. Аналого-цифровой преобразователь 6 предназначен для преобразования аналоговых сигналов, поступающих с фотоприемных блоков 5, в цифровой двоичный код. В качестве преобразователя 6 может быть использован, например, электронный аналого-цифровой преобразователь. Преобразователь 7 сигналов предназначен для преобразования электрических сигналов, поступающих с преобразователя 6, в оптические. Преобразователь 7 может состоять, например, из последовательно расположенных матрицы светоизлучателей (светодиодов или инжекционных лазеров) и узла формирования пучков, включающего в себя например, последовательно установленные линзовый растр, в задней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, и два объектива, имеющих общую главную плоскость, расположенную в задней фокальной плоскости коллективного объектива, или последовательно расположенные лазер, телескоп, управляемый транспарант, вход которого является входом преобразователя. Управляемый светопереключатель 8 может состоять, например, из поляризационного светоделительного куба и установленного на его входе управляемого переключателя поляризации. Переключатель поляризации, например, при подаче на него напряжения поворачивает плоскость поляризации проходящего пучка света на 90^о. Переключатель поляризации может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или кристаллов КДР. Светообъединитель 9 может быть выполнен, например, в виде поляризационного светообъединительного куба. Оптический сумматор 10 может быть аналогичен описанному в работе [3] Управляемый светопереключатель 11 может быть выполнен, например, аналогично светопереключателю 8. Блок 12 обратной связи может состоять, например, из последовательно расположенных линзового растра, в передней фокальной плоскости которого расположен коллективный объектив, жгута волоконных светодиодов и объектива. Выходной оптический регистр 13 может включать в себя, например, поляризационный светообъединительный куб, первый вход которого является входом регистра, а второй вход через первый объектив связан с оптическим выходом лазера. На выходе куба последовательно установлены второй объектив и оптически управляемый транспарант, выход которого является выходом регистра. Информация на транспаранте может отображаться, например, с кратковременным запоминанием. Транспарант может быть выполнен, например, на основе жидких кристаллов или ПРОМ-структуры. Блок 14 управления обеспечивает работу оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя и может состоять, например, из генератора синхроимпульсов и формирователей управляющих сигналов. Оптоэлектронный страничный Фурье-преобразователь для оптического запоминающего устройства работает следующим образом. По команде генератора синхроимпульсов блока 14 управления его формирователи управляющих сигналов подают, например, напряжения на все управляемые блоки (кроме блока 11) оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя. Световые пучки, переносящие страницу информации (предполагается, что каждая строка страницы содержит одно слово), с выхода оптического запоминающего устройства поступают на вход входного оптического регистра 1, в котором страница хранится на транспаранте до конца выполнения операции. Вычисление преобразования Фурье всей страницы информации осуществляется последовательно за n тактов, в каждом из которых выполняется Фурье-преобразование кванта страницы. Каждый квант страницы представляет собой К (где К 2, 3, 4, p, а p полное число разрядов в странице) разрядов (столбцов) страницы информации и формируется в регистре 1 за счет выборки с его транспаранта соответствующих разрядов страницы с помощью дефлектора. В первом такте вычисления преобразования Фурье дефлектор регистра 1 высвечивает с его транспаранта, например, первый (младший) квант страницы и световые пучки, отображающие его, проходят через растр переключателей поляризации, который поворачивает плоскость поляризации световых пучков, переносящих, например, четные строки кванта страницы, на 90^о и поступают на светоделитель 2. Светоделитель 2 разделяет световые пучки, переносящие нечетные и четные строки кванта (называемые соответственно квант-1 и квант-2), и направляют их соответственно в идентичные операционные каналы I и II. Формирователи 3 опорного сигнала ответвляют от каждого светового пучка, отображающего информационный двоичный знак, часть излучения и направляют его в ближайшую четную (квант-1) или нечетную (квант-2) строку, где отображается, например, соответствующий нулевой парафазный (опорный) знак. Таким образом, каждой информационной строке в квантах теперь соответствует опорная строка, при этом распределение света в двоичных знаках опорных сигналов аналогично распределению света в информационных пучках, из которых они были сформированы. Далее световые пучки через операционные блоки 4, осуществляющие Фурье-преобразование квантов, поступают на соответствующие фотоприемные блоки 5. Фотоэлементы блока 5 считывают в плоскости Фурье-преобразования распределение света от информационных строк относительно распределения света в соответствующих опорных строках и полученные электрические сигналы поступают в аналого-цифровой преобразователь 6, который преобразует аналоговые сигналы с блока 5 в цифровой двоичный код. Электрические сигналы с преобразователя 6 поступают в преобразователь 7 сигналов, в котором преобразуются в оптические сигналы, отображающие в парафазном двоичном коде Фурье-преобразование данного кванта информации. Эти оптические сигналы через управляемый светопереключатель 8, светообъединитель 9 поступают на первый вход оптического сумматора 10 и запоминаются на его входном регистре. Аналогично производится вычисление Фурье-преобразования от второго кванта страницы во втором такте работы преобразователя. Однако по команде блока 14 управления напряжение со светопереключателя 8, например, снимается и вычисленное во втором такте Фурье-преобразование второго кванта страницы поступает на второй вход оптического сумматора 10. Сумматор 10 производит сложение значений Фурье-преобразований, полученных в первых двух тактах, и результат через управляемый светопереключатель 11, блок 12 обратной связи, светообъединитель 9 поступает на первый вход сумматора 10, на второй вход которого поступает значение Фурье-преобразования, полученное в третьем такте. Аналогично Фурье-преобразователь работает в остальных тактах. В n-м такте блок 14, например, подает напряжение на управляемый светопереключатель 11 и световые пучки, отображающие значение преобразования Фурье страницы информации, из сумматора 10 через светопереключатель 11 поступают в оптический регистр 13. В регистре результат может кратковременно храниться и выдаваться на выход Фурье-преобразователя. Использование предлагаемого оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя в составе оптического запоминающего устройства позволит значительно повысить точность и надежность вычислений.

Формула изобретения

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СТРАНИЧНЫЙ ФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий первый и второй операционные каналы, каждый из которых содержит операционный блок, выход которого оптически связан с входом фотоприемного блока, блок управления, первый и второй выходы которого подключены к входам соответствующих фотоприемных блоков, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности Фурье преобразователя, в него введены входной оптический регистр, светоделитель, формирователи опорного сигнала, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь сигналов, первый и второй управляемые светопереключатели, светообъединитель, оптический сумматор, блок обратной связи, выходной оптический регистр, причем оптический вход входного оптического регистра является оптическим входом оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя, выход входного оптического регистра оптически связан с входом светоделителя, каждый выход которого через формирователь опорного сигнала связан с входом соответствующего операционного блока, выход каждого фотоприемного блока подключен к соответствующему входу аналого-цифрового преобразователя, вход которого подключен к входу преобразователя сигналов, выход которого оптически связан с входом первого управляемого светопереключателя, первый выход которого оптически связан с первым входом светообъединителя, выход которого оптически связан с первым входом оптического сумматора, второй выход первого управляемого светопереключателя оптически связан с вторым входом оптического сумматора, выход которого оптически связан с входом второго управляемого светопереключателя, первый выход которого через блок обратной связи связан с вторым входом светообъединителя, второй выход второго управляемого светопереключателя оптически связан с входом выходного оптического регистра, выход которого является оптическим выходом оптоэлектронного страничного Фурье-преобразователя, выходы блока управления, с третьего по девятый, подключены к управляющим входам соответственно входного оптического регистра, аналого-цифрового преобразователя сигналов, первого и второго управляемых светопереключателей, оптического сумматора и выходного оптического регистра.

РИСУНКИ

Рисунок 1