RU2015579C1 - Optoelectronic logic unit for memorizing device - Google Patents

Abstract

FIELD: computer technology. SUBSTANCE: optoelectronic logic unit has multichannel unit with controlled radiation parameter, light-guide parametric demultiplexers according to number of channels, multichannel photodetecting unit and control unit. All sixteen basic Boolean logic functions may be computed by optical methods, that results to increase in speed of operation 100-1000 times. EFFECT: reliability; improved compactness. 1 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано совместно с запоминающими устройствами различного типа (оптоэлектронынми, электронными и т.д.) для логической обработки информации. The invention relates to computer technology and can be used in conjunction with storage devices of various types (optoelectronic, electronic, etc.) for the logical processing of information.

Известен оптоэлектронный преобразователь для оптического запоминающего устройства [1], содержащий многоканальный излучательный блок, блоки формирования пучков, поляризационные светообъединители, коллимирующий блок, оптически управляемый транспарант, поляризационные светоделители, поляризационные управляемые транспаранты, блок смещения пучков, корректирующие блоки, фотоприемный блок, управляемые переключатели поляризации, поляризационный оптический вентиль, отражатели и блок управления. Основными недостатками преобразователя являются относительно невысокая надежность из-за содержания большого количества оборудования, громоздкость, а также невозможность вычисления всех шестнадцати основных логических булевых функций. Known optoelectronic converter for optical storage device [1], containing a multi-channel emitting unit, beam forming units, polarizing light detectors, a collimating unit, optically controlled transparency, polarizing beam splitters, polarized controlled transparencies, beam offset unit, correction units, photodetector blocks, controlled switches , polarizing optical valve, reflectors and control unit. The main disadvantages of the converter are relatively low reliability due to the content of a large number of equipment, cumbersomeness, and the inability to calculate all sixteen basic logical Boolean functions.

Наиболее близким к предлагаемому является оптоэлектронный логический блок для запоминающего устройства [2], содержащий n-канальные (n = 1,2,3,.. . , N) узел излучения, управляемый вход которого подключен к первому выходу узла управления, и фотоприемный узел, управляемый вход которого подключен к второму выходу узла управления, вход которого подключен к выходу n-канального фотоприемного узла. Основными недостатками этого блока являются относительно низкие быстродействие и надежность. Closest to the proposed one is an optoelectronic logic unit for a storage device [2], containing n-channel (n = 1,2,3, ..., N) radiation unit, the controlled input of which is connected to the first output of the control unit, and a photodetector unit whose controlled input is connected to the second output of the control node, the input of which is connected to the output of the n-channel photodetector. The main disadvantages of this unit are relatively low speed and reliability.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности блока. The aim of the invention is to increase the speed and reliability of the block.

Цель достигается тем, что в оптоэлектронный логический блок для запоминающего устройства, содержащий многоканальные узел излучения, управляющий вход которого подключен к первому выходу узла управления, и фотоприемный узел, управляющий вход которого подключен к второму выходу узла управления, вход которого подключен к выходу многоканального фотоприемного узла, введены световодные параметрические демультиплексоры по числу каналов, а многоканальный узел излучения выполнен в виде многоканального узла с управляемым параметром излучения, причем выход каждого излучателя многоканального узла с управляемым параметром излучения оптически связан с входом соответствующего световодного параметрического демультиплексора, каждый выход которого оптически связан с соответствующим входом соответствующего парафазного фотоприемника многоканального фотоприемного узла. The goal is achieved by the fact that in the optoelectronic logic unit for a storage device containing a multi-channel radiation unit, the control input of which is connected to the first output of the control unit, and a photodetector unit, the control input of which is connected to the second output of the control unit, the input of which is connected to the output of the multi-channel photodetector , optical guide parametric demultiplexers according to the number of channels are introduced, and the multi-channel radiation unit is made in the form of a multi-channel node with a controlled radiation parameter , Wherein the output of each multichannel transmitter unit with a controllable parameter radiation optically connected to the input of the corresponding parametric waveguide demultiplexer, each output of which is optically connected to the corresponding input of the respective photodetector paraphase multichannel photodetector assembly.

Технических решений с совокупностью признаков, сходной с совокупностью отличительных признаков объекта изобретения, не имеется. Данная совокупность существенных признаков и связей между ними позволяет получить устройство, обладающее в 100-1000 раз большими быстродействием и надежностью по сравнению с известными устройствами и прототипом. Таким образом, предложенный блок обладает свойствами, не присущими известным устройствам. Это объясняется новой совокупностью существенных признаков и новыми связями. There are no technical solutions with a set of features similar to the set of distinctive features of the object of the invention. This set of essential features and the relationships between them allows you to get a device with 100-1000 times greater speed and reliability compared with known devices and prototype. Thus, the proposed block has properties that are not inherent in known devices. This is due to a new set of essential features and new relationships.

На фиг. 1 приведена функциональная схема логического оптического блока для запоминающего устройства, выполняющего все 16 основных логических булевых функций; на фиг.2 - блок-схема узла управления; на фиг.3 - оптическое представление 16 основных логических булевых функций на многоканальном узле 1. In FIG. 1 is a functional diagram of a logical optical unit for a storage device that performs all 16 basic logical Boolean functions; figure 2 is a block diagram of a control node; figure 3 is an optical representation of 16 basic logical Boolean functions on a multi-channel node 1.

Оптоэлектонный логический блок содержит многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения, световодные параметрические демультиплексоры 4, многоканальный фотоприемный узел 3 и узел 4 управления (фиг.2), который имеет две группы входов 5-1, 5-2 и три группы выходов 6-1...6-3 и содержит канал 7 ввода-вывода, буферный накопитель 8, формирователи 9, 10 управляющих сигналов, буферный накопитель 11. The optoelectronic logic unit contains a multi-channel node 1 with a controlled radiation parameter, optical fiber parametric demultiplexers 4, a multi-channel photodetector node 3 and a control node 4 (Fig. 2), which has two groups of inputs 5-1, 5-2 and three groups of outputs 6-1 ... 6-3 and contains an input-output channel 7, a buffer storage 8, drivers 9, 10 of control signals, a buffer storage 11.

Многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения предназначен для ввода первой страницы операндов в логический блок в виде оптических сигналов (например, преобразует входные электрические сигналы в оптические) и модуляции их параметров (например, поляризации или длины волны) в соответствии с вводимыми операндами второй страницы. Узел 1 может быть выполнен, например, в виде матрицы лазерных диодов с модулируемой ориентацией плоскости поляризации выходных световых пучков или в виде матрицы перестраиваемых лазерных диодов по длине волны излучения. A multi-channel unit 1 with a controlled radiation parameter is designed to enter the first page of operands into a logic unit in the form of optical signals (for example, converts input electrical signals to optical) and modulate their parameters (for example, polarization or wavelength) in accordance with the entered operands of the second page. The node 1 can be made, for example, in the form of a matrix of laser diodes with a modulated orientation of the plane of polarization of the output light beams or in the form of a matrix of tunable laser diodes along the radiation wavelength.

Световодный параметрический демультиплексор 2 предназначен для разделения оптических сигналов по их параметрам, например, в зависимости от ориентации их плоскости поляризации или длины волны. Демультилпксор 2 может быть выполнен, например, в виде поляризационных или спектральных разветвителей, например, на основе сплавных ответвителей из одномодовых волоконных световодов или интегральных световодов, или гофрированных волноводных структур. The fiber guide parametric demultiplexer 2 is designed to separate optical signals according to their parameters, for example, depending on the orientation of their plane of polarization or wavelength. Demultilpxor 2 can be made, for example, in the form of polarizing or spectral splitters, for example, based on alloy couplers of single-mode fiber optical fibers or integrated optical fibers, or corrugated waveguide structures.

Многоканальный фотоприемный узел 3 служит для преобразования оптических сигналов в электрические и может быть выполнен, например, в виде интегральной фотоприемной матрицы. The multi-channel photodetector assembly 3 serves to convert optical signals into electrical ones and can be performed, for example, in the form of an integrated photodetector array.

Логический оптический блок может выполнять любую логическую операцию из шестнадцати приведенных в таблице. The logical optical unit can perform any logical operation out of sixteen listed in the table.

Рассмотрим работу логического оптического блока на примере выполнения логической операции стрелка Пирса (F₈=

).Consider the operation of the logical optical unit on the example of the logical operation arrow Pierce (F ₈ =

)

Если логический блок работает совместно с электронным устройством, то электрические сигналы, отображающие первую (A) и вторую (B) страницы операндов, по шине 5-1 через канал 7 ввода-вывода поступают на буферный накопитель 8. В данном случае выполнения операции стрелка Пирса по команде, поступающей из канала 7 ввода-вывода, буферный накопитель 8 через формирователь 9 управляющих сигналов подает, например, напряжение на многоканальный узел 1 с управляемым параметром излучения, который преобразует электрические сигналы в оптические, отображающие первую страницу операндов A, например, в Манчестерском коде, а от второй страницы операндов B подает только нулевые знаки в Манчестерском коде. Кроме того, на узел 1 подается вспомогательная страница (С), состоящая только из единиц в Манчестерском коде во всех разрядах. If the logic unit works in conjunction with an electronic device, then the electrical signals displaying the first (A) and second (B) pages of the operands, via bus 5-1 through the input / output channel 7, go to the buffer drive 8. In this case, the Pierce arrow operation according to the command received from the input-output channel 7, the buffer drive 8 through the driver 9 of the control signals supplies, for example, voltage to the multi-channel unit 1 with a controlled radiation parameter, which converts the electrical signals into optical ones the first page of operands A, for example, in the Manchester code, and from the second page of operands B, it supplies only zero characters in the Manchester code. In addition, a sub page (C), consisting only of units in the Manchester code in all digits, is fed to node 1.

Согласно электрическим сигналам страницы B и вспомогательной страницы С изменяются параметры оптических сигналов, отображающих страницу A. Например, происходит переключение плоскости поляризации этих сигналов на 90^о или изменяется их длина волны.According to the electrical signals of page B and auxiliary page C, the parameters of the optical signals displaying page A are changed. For example, the plane of polarization of these signals is switched by 90 ^° or their wavelength is changed.

Оптический сигнал от каждого излучателя узла 1 направляется на соответствующий демультиплексор 2, который в зависимости от того, изменился или не изменился управляемый параметр излучения, направляет оптический сигнал через соответствующую свою ветвь на соответствующий элемент соответствующего парафазного фотоприемника узла 4. The optical signal from each emitter of node 1 is sent to the corresponding demultiplexer 2, which, depending on whether the controlled radiation parameter has changed or not, directs the optical signal through its corresponding branch to the corresponding element of the corresponding paraphase photodetector of node 4.

Таким образом, если управляемый параметр оптического сигнала в узле 1 меняется, то отображаемая ими информация инвертируется, в противном случае информация не меняется (не инвертируется). Thus, if the controlled parameter of the optical signal in node 1 changes, then the information displayed by them is inverted, otherwise the information does not change (is not inverted).

По сигналу из канала 7 ввода-вывода формирователь 10 подает управляющие напряжения на фотоприемный узел 3 и он считывает информацию, соответствующую логической операции стрелка Пирса (F₈). Эта информация с узла 3 поступает в накопитель 11, из которого по сигналу, поступающему из канала 7, выводится через него в другие устройства.According to the signal from the input-output channel 7, the driver 10 supplies the control voltage to the photodetector assembly 3 and it reads the information corresponding to the logical operation of the Pierce arrow (F ₈ ). This information from the node 3 enters the drive 11, from which the signal from channel 7 is output through it to other devices.

Логический оптический блок, изображенный на фиг.1, может вычислять все шестнадцать булевых логических функций, представленных в таблице. Для этого на его узле 1 отображается информация согласно фиг.3 в зависимости от вычисляемой функции (заштрихованная область изменяет управляемый параметр оптического сигнала). При этом в зависимости от того, с какой страницы операндов (A или B) поступает управляющий параметрами сигнал, он имеет соответственно индекс 1 или 2 (сигнал вспомогательной страницы не имеет индекса). The logical optical unit shown in figure 1, can calculate all sixteen Boolean logical functions presented in the table. To do this, on its node 1 displays the information according to figure 3 depending on the calculated function (the shaded area changes the controlled parameter of the optical signal). Moreover, depending on which page of the operands (A or B) the signal controlling the parameters comes from, it has an index of 1 or 2, respectively (the signal of the auxiliary page has no index).

Использование изобретения позволит в 100-1000 раз повысить быстродействие, надежность и компактность такого рода устройств. Using the invention will allow 100-1000 times to increase the speed, reliability and compactness of such devices.

Claims (1)

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ БЛОК ДЛЯ ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащий многоканальные излучательный и фотоприемный узлы, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам узла управления, первый вход которого подключен к выходу многоканального фотоприемного узла, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности блока, в него введены световодные параметрические демультиплексоры по числу каналов, а многоканальный излучательный узел выполнен с управляемым параметром излучения, причем каждый излучатель многоканального узла с управляемым параметром излучения оптически связан с входом соответствующего световодного параметрического демультиплексора, каждый выход которого оптически связан с соотвутствующим входом парафазного фотоприемника многоканального фотоприемного узла, второй вход и третий выход узла управления являются соответственно входом и выходом блока. OPTOELECTRONIC LOGIC UNIT FOR THE REMEMBERING DEVICE, containing multichannel emitting and photodetecting units, the control inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the control unit, the first input of which is connected to the output of the multichannel photodetecting unit, characterized in that, in order to increase the speed and reliability of the unit, optical guide parametric demultiplexers according to the number of channels are introduced into it, and the multi-channel radiating unit is made with a controlled radiation parameter, Each emitter of a multichannel node with a controlled radiation parameter is optically connected to the input of the corresponding optical fiber parametric demultiplexer, each output of which is optically connected to the corresponding input of the paraphase photodetector of the multichannel photodetector, the second input and the third output of the control node are the input and output of the block, respectively.

Images