Одноразрядный оптоэлектронный сумматор

Одноразрядный оптоэлектронный сумматор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<>962929

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6i) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 26. 12. 80 (2т ) 3225816/18-24

Р1 М К з с присоединением заявки ¹

G 06 F. 7/56

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300982. Бюллетень ¹36

Дата опубликования описания 30.09.82 (53) УДК681.325..56(088.8) Н:493Д д g

ЙЛГЕИТОу.

ХЕХЯЯКЕАа ""

НЬЛМОТЕИ (72) АвтоР изобретения

Р. Ф.Иванов. (71) Заявитель

Кубанский государственный университет (54) ОДНОРАЗРЯДНЫЙ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ

СУММАТОР

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в автоматике и вычислительной технике бортовых систем.

Известен оптический параллельный .сумматор, содержащий источники излучения, световоды и электрооптические дефлекторные ячейки, причем каждый и-й и нечетный .ныходы дефлекторной ячейки младшего разряда соединены с:. световодами с соответствующим n/2-м выходом дефлекторной ячейки старшего разряда, а четные (нечетные ) выходы каждой дефлекторной ячейки связаны дополнительными световодами, соединенными выходными торцами с соответствующим выходом сумматора (1 3.

Недостатком этого сумматора является наличие электрических входов для суммируемых чисел, что не позво. ляет использовать устройство в бортовых системах, выполненных на основе оптических коммуникаций.

Наиболее близким к предлагаемому является одноразрядный оптоэлектронный сумматор, содержащий источник излучения, одномодовые оптические волноводы; волноводный ключ, два модулятора излучения, направленный ответвитель и фотоприемник (2 ) °

Этот сумматор имеет оптический вход для промежуточного числа (сигнала переноса), вычисляемого в ана- логичной ячейке младшего разряда, и оптический выход для промежуто 4ного числа, вычисляемого в рассматриваемой ячейке, для передачи в аналогичную ячейку старшего разряда.

Оптические входы модуляторов связаны с источником излучения, выход первого модулятора оптически связан с одним из оптических входон волноводного ключа. Другой оптический вход ключа связан с входом промежуточного числа. Выход ключа предстанляет собой выход промежуточного числа.

Фотоприемник опти ески связан с входом промежуточного числа и электрически со вторым модулятором, выход которого является выходом суммы.

Входами слагаемых являются электроды модуляторов и ключа. Поэтому ячейку нельзя применять для сложения двоичных чисел, формируемых в виде оптических кодов.

Укаэанное обстоятельстно не позволяет использовать этот сумматор в бортовых системах, представленных оптическими кабельными сетями для передачи данных.

962929

Цель изобретения — расширение области при1енения сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что одноразрядный оптоэлектронный сумматор, содержащий источники излучения, первый волноводный ключ 5 и первый фотоприемник, оптически соединенный с входом переноса сумматора, который также оптически соединен с входом первого волноводного ключа, выход которого оптически соединен с выходом переноса сумматора, содержит второй и третий волноводные ключи, второй, третий и четвертый фотоприемники, причем входы второго и третьего. нолноводных ключей оптически соеди-! иены с первым и вторым источниками излучения соответственно, второй фотоприемник оптически соединен с входами первого и второго операндов сумматора, третий и четвертый фотоприемники оптически соединены с входами первого и второго операндов сумматора соответственно, положительные электроды первого и второго фотоприемников электрически соединены с первыми электродами второго и третьего волноводных ключей соответственно, отрицательные электроды первого, второго и третьего фотоприемников, положительный электрод четвертого фотоприемника и первый электрод первоЗО го нолноводного ключа электрически соединены с шиной нулевого потенциала сумматора, положительный электрод третьего фотоприемника электрически соединен с отрицательным электродом 35. второго фотоприемника и с вторыми электродами первого, второго и третьего волнонодных ключей, выход второго нолноводного ключа оптически соединен с выходом суммы сумматора, 40 выход третьего волноводного ключа оптически соединен с выходом переноса сумматора .

На фиг. 1 приведена схема одноразряднОгО ОптОэлектрОннОгО суммато- 45 ра, на фиг, 2 — схема волноводного ключа, Сумматор содержит источники 1 и 2 излучения, фотоприемники 3-6, волноводные ключи 7-9 и направленные

Ответвители 10 и 11„ Все волноводные ключи идентичны и содержат по два оптических волновода 12 и 13, расположенных на близком расстоянии относительно друг друга. В месте сближения волноводов образовайы электроды

14 и 15 ° Волноводный ключ имеет вход

16 и выход 17.

Вход и выход нолноводного ключа

9 образуют соответственно вход 18 и выход 19 переноса. Фотоприемник 3 с 60 помощью оптического волновода 20 и Отнетвителя 10 связан с входом переноса числа. Фотоприемник 5 электрически связан с электродами волно.водных ключей 7-9 полюсом положитель- 65 ной полярности. С этими же электродами связан фотоприемник б полюсом отрицательной полярности. Другие электроды ключей 7 и 9 электрически связаны с фотоприемниками 3 и 4 соответственно. Входы ключей 7 и 9 оптически связаны с источниками 1 и 2 излучения, а выход ключа 9 нолноводом

21 и ответвителем 11 — с выходом переноса. Выход ключа 7 предстанляет собой выход суммы. Входами операндов служат фотоприемники 5 и б. Источники 1 и 2 излучения могут быть объеди-. нены. В качестве фотоприемников 3-6 использованы фотогальванические элементы (в частном случае могут быть применены солнечные элементы или батареи элементов).

Устройство работает следующим образом.

На вход 18 и входы фотоприемников

5 и 6 поступают соответственно перенос K „ è операнды Х„, Y, в виде двоичных оптических сигналов. Одновременно оптические сигналы Х;, У; подаются на фотоприемник 4. В сумматоре вычисляется сумма C и перенос

К„ также в виде оптических двоичных сигналов. Если потенциалы на электродах 14 и 15 ключей 7-9 равны по модулю (независимо от полярности ), то происходит полная. передача энергии из волновода 12 н волновод 13, вследствие чего излучение с выхода

17 отсутствует. Если абсолютное значение потенциалов на электродах

14 и 15 различно, происходит нарушение фазового синхронизма, в результате чего прекращается обмен энергией между волноводами 12 и 13, что приводит к излучению с выхода 17.

Таким образом, ключи 7-9 функционируют как модуляторы излучения. Потенциалы на электродах ключей формируются с.помощью фотоприемников 3-6, на зажимах которых появляется разность потенциалов под действием излучения. Если К„ „= О, возможны четыре случая значейия слагаемых Х„, Y .Х . = Y . = О. Разности потенциа1 1 лов отсутствуют на замках всех фотоприемников, поэтому на электродах всех ключей потенциалы равны (равны нулю) . Происходит передача энергии из нолнонода 12 в волновод 13, в результате чего на.ныходах ключей 7 и 9 излучение отсутствует.

Это соответствует значениям С„

К = О

1 °

Х „. = 1, Y . = О. Имеется разность потенциалов йа зажимах фотоприемников 4 и 5. Электрод 14 ключа 7 имеет потенциал низкий, а ключа 9 высокий. На электродах 15 этих ключей формируются высокие потенциалы. Так как потенциалы электродов ключа 7 не равны излучение источника 1 регистрируется . на выходе ключа, что

9б2929 соответствует значению суммы C> = 1.

Потенциалы на электродах ключа 9 равны по абсолютной величине, поэтому излучение на выходе ключа 9 отсутствует, что соответствует К = О.

Х = О, Y;. = 1, что соответствует аналогичному результату: С; = 1, К, = 0.

Х „ = Y = 1. Потенциалы на электродах 15 всех кличей равны нули, так как ввиду встречного включения фото- 10 приемников 5 и б их ЭДС взаимно компенсируются. Разность потенциалов формируется только на электродах ключа 9. На выходе ключа 7 излучение отсутствует, а излучение источника !5

2 достигает выхода ключа 9 и выхода

19 переноса. Это соответствует значениям С„ = О, К; = 1.

Если йа входе 18 переноса значение К„- „ = 1, то во всех рассмотрен- щ ных случаях значение суммы С ин1 вертируется. Это объясняется тем, что излучение, передаваемое через волновод 20, возбуждает фотоприемник 3, который формирует на электроде 14 ключа 7 высокий потенциал.

Кроме того, ключ 8 передает излучение со входа 18 переноса на выход

19 переноса во втором и третьем случаях.

30, Таким образОм, формируются следующие результаты в комбинациях значений слагаемых, рассмотренных выше. — О

С ° = 1, 1

С = Oi

С = О, 1

c(= 1, К

Kj

К °

К1 — 1

1 — 1

40

Основным достоинством предлагаемого сумматора является возможность функционирования его совместно с оптическим внешним оборудованием.

Это позволяет, в частности, исполь- . зовать ячейку сумматора в сетях, не содержащих или содержащих минимальное количество металлических провод- 45 ников, которые заменены оптическими волокнами. Такие сети позволяют получить большие скорости передачи информации, уменьшение объема и веса, низкую стоимость, ничтожную пере- И крестную модуляцию, хорошую защищенность от электромагнитных помех, отсутствие опасности искрения и наводок через общую массу, особенно массу, содержащую композиционные материалы.

Формула изобретения

Одноразрядный оптоэлектронный сумматор, содержащий источники излучения, первый волноводный ключ и первый фотоприемник, оптически соединенный с входом переноса сумматора, который также оптически соединен с входом первого волноводного ключа, выход которого оптически соединен с выходом переноса сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения области применения, он содержит второй и третий волноводные клянчи, второй, третий и четвертый фотоприемники, причем входы второго и третьего волноводных ключей оптически соединены с первым и вторым источниками излучения соответственно, второй фотоприемник оптически соединен с входами первого и второго операндов сумматора, третий и четвертый фотоприемники оптически соединены с входами первого и второго. операндов сумматора соответственно, положительные электроды первого и второго фотоприемников электрически соединены с первыми электродами второго и третьего волноводных ключей соответственно; отрицательные электроды первого, второй и третьего фотоприемников, положительный электрод четвертого фотоприемника и первый электрорРпервого волноводногр ключа электрически соединены с шиной нулевого потенциала сумматора, положительный электрод третьего фотоприемника электрически соединен с отрицательным электродом второго фотоприемника и с вторыми электродами первого, второго и третьего волноводных ключей, выход второго волноводного ключа оптически соединен с выходом суммы сумматора, выход третьего волноводного ключа оптически соединен с выходом переноса сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9433508, кл. G 06 G 9/00, 1973.

2. Taylor Н.F. Guided wave electrooptic devices for logic апй совриtation. %ppIied Optics", 1978, Мау 15, Р 10, рр. 1493-1498, fig. 5 (прототип) .

962929

СоСтавитель В.Березкин

Техред С.Мигунова Корректор A.Гриценко

Редактор Т.Портная

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7513/68 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5