RU2734742C2 - Optoelectronic computer - Google Patents
Optoelectronic computer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2734742C2 RU2734742C2 RU2018138331A RU2018138331A RU2734742C2 RU 2734742 C2 RU2734742 C2 RU 2734742C2 RU 2018138331 A RU2018138331 A RU 2018138331A RU 2018138331 A RU2018138331 A RU 2018138331A RU 2734742 C2 RU2734742 C2 RU 2734742C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- input
- output
- combiner
- amplitude
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
- G06E1/00—Devices for processing exclusively digital data
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F7/00—Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
- G06F7/60—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers
- G06F7/72—Methods or arrangements for performing computations using a digital non-denominational number representation, i.e. number representation without radix; Computing devices using combinations of denominational and non-denominational quantity representations, e.g. using difunction pulse trains, STEELE computers, phase computers using residue arithmetic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при выполнении вычислений в системе остаточных классов.The invention relates to computer technology and can be used in optical information processing devices when performing calculations in a residual class system.
Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для умножения оптических сигналов, содержащее оптический RS-триггер, оптический Y-разветвитель, три оптических бистабильных элемента, оптические волноводы с кольцевыми ответвлениями, оптические усилители, оптический компаратор, частотный фильтр, оптический транспарант [Пат.RU 2022328 С1, 1994. Оптический умножитель / С. В.Соколов].Known optical computing device designed to multiply optical signals, containing an optical RS-trigger, an optical Y-splitter, three optical bistable elements, optical waveguides with ring branches, optical amplifiers, an optical comparator, a frequency filter, an optical transparency [Pat.RU 2022328 C1 , 1994. Optical multiplier / S. V. Sokolov].
Существенным признаком аналога, общим с заявляемым устройством, являются оптический Y-разветвитель, оптический усилитель, оптический бистабильный элемент.An essential feature of an analogue common with the claimed device is an optical Y-splitter, an optical amplifier, an optical bistable element.
Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения вычислений в системе остаточных классов.The disadvantages of the above-described analog are the high complexity and impossibility of performing calculations in the system of residual classes.
Известно оптическое вычислительное устройство - Оптический дизъюнктор непрерывных множеств [пат. RU 2419127 С2 2009, Оптический дизъюнктор непрерывных множеств / В.М. Курейчик, СМ. Ковалев, СВ. Соколов, В.В. Курейчик, М.А. Аллее], принятый за прототип и содержащий источник излучения, оптический Y-разветвитель, два оптических k×n выходных разветвителей, два матричных оптических транспаранта, к групп по n оптических Y-объединителей, к групп по n блоков нормирования интенсивностей, к оптических n-входных объединителей.Known optical computing device - Optical disjunctor of continuous sets [US Pat. RU 2419127 C2 2009, Optical disjunctor of continuous sets / V.M. Kureichik, CM. Kovalev, SV. Sokolov, V.V. Kureichik, M.A. Alley], taken as a prototype and containing a radiation source, an optical Y-splitter, two optical k × n output splitters, two matrix optical transparencies, to groups of n optical Y-combiners, to groups of n intensity normalization units, to optical n- input combiners.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический бистабильный элемент, оптический Y-объединитель.The essential features of the prototype, common with the claimed device, are as follows: optical bistable element, optical Y-combiner.
Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения вычислений в системе остаточных классов.The disadvantages of the above described prototype are high complexity and impossibility of performing calculations in the residual class system.
Заявленное устройство направлено на решение задачи выполнения вычислений в системе остаточных классов с высоким быстродействием.The claimed device is aimed at solving the problem of performing computations in the system of residual classes with high speed.
Сущность изобретения состоит в том, что в него введены источник когерентного излучения, оптический амплитудный модулятор, оптический фазовый модулятор (ОФМ) и второй оптический Y-объединитель, вход устройства соединен с управляющим входом оптического амплитудного модулятора (ОАМ) и входом источника когерентного излучения, выход которого подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу ОФМ, а второй выход подключен к информационному входу ОАМ, выход которого подключен к первому входу первого оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко второму входу второго оптического Y-объединителя, первый вход которого оптически связан с выходом ОФМ, а выход подключен ко входу оптического усилителя, выход которого подключен ко входу второго оптического Y-разветвителя, второй выход которого подключен ко второму входу первого оптического Y-объединителя, а первый выход подключен ко входу оптического бистабильного элемента, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный выход является выходом устройства.The essence of the invention is that a source of coherent radiation, an optical amplitude modulator, an optical phase modulator (OFM) and a second optical Y-combiner are introduced into it, the input of the device is connected to the control input of the optical amplitude modulator (OAM) and the input of the source of coherent radiation, the output which is connected to the input of the first optical Y-splitter, the first output of which is connected to the input of the OFM, and the second output is connected to the information input of the OAM, the output of which is connected to the first input of the first optical Y-combiner, the output of which is connected to the second input of the second optical Y-combiner , the first input of which is optically connected to the output of the OFM, and the output is connected to the input of the optical amplifier, the output of which is connected to the input of the second optical Y-splitter, the second output of which is connected to the second input of the first optical Y-combiner, and the first output is connected to the input of the optical bistable element whose direct output I is absorbing, and the inverse output is the output of the device.
Оптоэлектронный вычислитель предназначен для выполнения в режиме реального времени вычисления остатка г от деления числа А на число В:The optoelectronic calculator is designed to perform in real time the calculation of the remainder r from dividing the number A by the number B:
А=k⋅В+r,A = k⋅B + r,
где А, В, k и r целые числа, т.е. выполнения операцииwhere A, B, k and r are integers, those. performing an operation
Функциональная схема оптоэлектронного вычислителя представлена на фиг. 1.The functional diagram of the optoelectronic calculator is shown in Fig. 1.
Оптоэлектронный вычислитель содержит:Optoelectronic computer contains:
1 - источник когерентного излучения (ИКИ);1 - source of coherent radiation (IKI);
2 - первый оптический Y-разветвитель;2 - the first optical Y-splitter;
3 - оптический фазовый модулятор (ОФМ);3 - optical phase modulator (OFM);
4 - оптический амплитудный модулятор (ОАМ);4 - optical amplitude modulator (OAM);
5 - первый оптический Y-объединитель;5 - the first optical Y-combiner;
6 - второй оптический Y-объединитель;6 - the second optical Y-combiner;
7 - оптический усилитель (ОУ);7 - optical amplifier (OA);
8 - второй оптический Y-разветвитель;8 - the second optical Y-splitter;
9 - оптический бистабильный элемент (ОБЭ), который может быть выполнен, например, в виде трансфазора или в виде оптически связанных волноводов [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А. Акаев, С.А. Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с].9 - optical bistable element (RBE), which can be made, for example, in the form of a transphaser or in the form of optically coupled waveguides [Akaev A.A. Optical methods of information processing / A.A. Akaev, S.A. Maiorov. - M .: Higher school, 1988. - 236 s].
Вход оптоэлектронного вычислителя соединен со входом ИКИ 1 и управляющим входом ОАМ 4.The input of the optoelectronic calculator is connected to the input of IKI 1 and the
Выход ИКИ 1 подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя 2, первый выход которого подключен ко входу ОФМ 3, обеспечивающему сдвиг фазы оптического сигнала на и, а второй выход подключен к информационному входу ОАМ 4, выход которого подключен к первому входу первого оптического Y-объединителя 5, выход которого подключен ко второму входу второго оптического Y-объединителя 6. Первый вход второго оптического Y-объединителя 6 оптически связан с выходом ОФМ 3, а выход подключен ко входу ОУ 7 с коэффициентом усиления 2. Выход ОУ 7 подключен ко входу второго оптического Y-разветвителя 8, первый выход которого подключен ко входу ОБЭ 9 с порогом срабатывания В, а второй выход подключен ко второму входу первого оптического Y-объединителя 5. Прямой выход ОБЭ 9 является поглощающим, а инверсный (отражающий) выход является выходом устройства.The output of IKI 1 is connected to the input of the first optical Y-splitter 2, the first output of which is connected to the input of the
Работа оптоэлектронного вычислителя происходит следующим образом.The optoelectronic calculator operates as follows.
На вход устройства поступает электрический импульс длительности Δt с амплитудой, пропорциональной А/В, который далее поступает на вход ИКИ 1 и управляющий вход ОАМ 4. При поступлении импульса на вход ИКИ 1 на его выходе формируется оптический когерентный поток с амплитудой 2 В усл. ед., который, проходя через первый оптический Y-разветвитель 2, разветвляется на два потока с амплитудой В усл. ед. С первого выхода первого оптического Y-разветвителя 2 оптический поток с амплитудой В усл. ед., пройдя через ОФМ 3, обеспечивающий сдвиг фазы сигнала на к, поступает на первый вход второго оптического Y-объединителя 6, формируя на нем оптический сигнал с амплитудой В и сдвинутой на к фазой относительно сигнала на его втором входе. Со второго входа первого оптического Y-разветвителя 2 оптический поток с амплитудой В усл. ед., пройдя через ОАМ 4, где происходит его модуляция сигналом А/В, поступает на первый вход первого оптического Y-объединителя 5, формируя на нем оптический сигнал с амплитудой А. В начальный момент времени на втором входе первого оптического Y-объединителя 5 оптический сигнал отсутствует и оптический сигнал с амплитудой А поступает на второй вход второго оптического Y-объединителя 6, с выхода которого, интерферируя с сигналом с амплитудой В (со сдвинутой на n фазой), поступает на вход ОУ 7 с амплитудой (А-В). С выхода ОУ 7 оптический сигнал с амплитудой 2(А-В) поступает на вход второго оптического Y-разветвителя 8, на выходах которого формируются оптические сигналы с амплитудой (А-В).An electrical pulse of duration Δt with an amplitude proportional to A / B is fed to the input of the device, which is then fed to the input of IKI 1 and the control input of
Со второго выхода оптического Y-разветвителя 8 сигнал с амплитудой (А-В) через время Δt поступает на второй вход первого оптического Y-объединителя 5, на первом входе которого сигнал отсутствует ввиду прекращения импульса на управляющем входе ОАМ 4. С выхода первого оптического Y-объединителя 5 сигнал с амплитудой (А-В) поступает на второй вход второго оптического Y-объединителя 6, с выхода которого, суммируясь с сигналом с амплитудой В и сдвинутой на n фазой, поступает на вход ОУ 7 с амплитудой (А-2В). Таким образом, на выходе второго оптического Y-объединителя 6 в каждый k-й момент времени формируется оптический сигнал с амплитудой (А-к-В), который, пройдя через ОУ 7, с первого выхода второго оптического Y-разветвителя 8 поступает на вход ОБЭ 9.From the second output of the optical Y-
При величине амплитуды входного сигнала ОБЭ 9, большей порога В срабатывания ОБЭ входной сигнал проходит на прямой выход ОБЭ 9, где поглощается.When the amplitude of the RBE input signal is 9 greater than the RBE threshold B the input signal passes to the direct output RBE 9, where it is absorbed.
При величине амплитуды входного сигнала ОБЭ 9, меньшей порога В срабатывания ОБЭ входной сигнал проходит на инверсный выход ОБЭ 9, являющийся выходом устройства. На выходе устройства формируется сигнал с амплитудой что соответствует выполнению операции (1). В общем случае после искомого сигнала на выходе устройства будет сформирован еще сигнал переходного процесса, обусловленный тем, что после формирования оптического сигнала с амплитудой на следующем шаге работы устройства на входе ОБЭ9 будет сформирован оптический сигнал с амплитудой также меньшей В, который тоже проходит на инверсный выход ОБЭ9 (но при анализе результата не учитывается. В дальнейшем сигнал на инверсном выходе ОБЭ9 - т.е. выходе устройства, будет нулевым).When the amplitude of the
Таким образом, на выходе устройства формируется сигнал с амплитудой, пропорциональной величине входного сигнала устройства в системе остаточных классов, определяемой выражением (1).Thus, at the output of the device, a signal is generated with an amplitude proportional to the value of the input signal of the device in the system of residual classes determined by expression (1).
Быстродействие оптоэлектронного вычислителя определяется, в основном, динамическими характеристиками оптического амплитудного модулятора (время срабатывания которого 10-6-10-9 с), что позволяет обеспечить функционирование предложенного устройства практически в реальном масштабе времени.The speed of the optoelectronic calculator is determined mainly by the dynamic characteristics of the optical amplitude modulator (the response time of which is 10 -6 -10 -9 s), which makes it possible to ensure the operation of the proposed device practically in real time.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018138331A RU2734742C2 (en) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Optoelectronic computer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018138331A RU2734742C2 (en) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Optoelectronic computer |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018138331A3 RU2018138331A3 (en) | 2020-04-30 |
RU2018138331A RU2018138331A (en) | 2020-04-30 |
RU2734742C2 true RU2734742C2 (en) | 2020-10-22 |
Family
ID=70552380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018138331A RU2734742C2 (en) | 2018-10-31 | 2018-10-31 | Optoelectronic computer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2734742C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363106A (en) * | 1980-08-13 | 1982-12-07 | Environmental Research Institute Of Michigan | Computation module for addition and multiplication in residue arithmetic |
US4418394A (en) * | 1980-08-13 | 1983-11-29 | Environmental Research Institute Of Michigan | Optical residue arithmetic computer having programmable computation module |
SU1361718A1 (en) * | 1985-11-04 | 1987-12-23 | Воронежский государственный университет им.Ленинского комсомола | Digital-to-analog converter in remainder class system |
SU1476463A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я В-2969 | Residue class optical adder-subtractor |
RU2022328C1 (en) * | 1992-06-03 | 1994-10-30 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Optical multiplier |
RU2432597C1 (en) * | 2010-06-15 | 2011-10-27 | Михаил Александрович Аллес | Optical function calculator based on number modulus |
-
2018
- 2018-10-31 RU RU2018138331A patent/RU2734742C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4363106A (en) * | 1980-08-13 | 1982-12-07 | Environmental Research Institute Of Michigan | Computation module for addition and multiplication in residue arithmetic |
US4418394A (en) * | 1980-08-13 | 1983-11-29 | Environmental Research Institute Of Michigan | Optical residue arithmetic computer having programmable computation module |
SU1361718A1 (en) * | 1985-11-04 | 1987-12-23 | Воронежский государственный университет им.Ленинского комсомола | Digital-to-analog converter in remainder class system |
SU1476463A1 (en) * | 1987-10-02 | 1989-04-30 | Предприятие П/Я В-2969 | Residue class optical adder-subtractor |
RU2022328C1 (en) * | 1992-06-03 | 1994-10-30 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Optical multiplier |
RU2432597C1 (en) * | 2010-06-15 | 2011-10-27 | Михаил Александрович Аллес | Optical function calculator based on number modulus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018138331A3 (en) | 2020-04-30 |
RU2018138331A (en) | 2020-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3872293A (en) | Multi-dimensional fourier transform optical processor | |
CN112101540B (en) | Optical neural network chip and calculation method thereof | |
RU2734742C2 (en) | Optoelectronic computer | |
RU2408052C1 (en) | Optoelectronic dephasing apparatus | |
RU2749845C1 (en) | Optoelectronic division residue calculator | |
RU2422876C1 (en) | Optical or gate for fuzzy sets | |
RU2689811C1 (en) | Optoelectronic compromise summator | |
RU2689810C1 (en) | Optoelectronic computer | |
RU2432600C1 (en) | Optical disjunctor for continuous (fuzzy) sets | |
RU2665262C2 (en) | Optoelectronic compromise summator | |
RU2646366C1 (en) | Optoelectronic compromise summator | |
RU2433445C1 (en) | Optical computing device for calculating function difference | |
RU2439651C1 (en) | Optoelectronic defuzzification apparatus | |
RU2310897C2 (en) | Optical subtractor | |
RU2439652C1 (en) | Optoelectronic defuzzification apparatus | |
RU2444047C1 (en) | Optical defuzzificator | |
RU2042181C1 (en) | Electrolytic device for solving differential equations in partial derivatives | |
RU2419128C2 (en) | Optical and gate for continuous sets | |
Zhang et al. | Time-stretch optical neural network with time-division multiplexing | |
Atzeni et al. | Optical signal-processing through dual-channel ultrasonic light modulators | |
RU2432597C1 (en) | Optical function calculator based on number modulus | |
RU2446435C1 (en) | Optoelectronic defuzzificator | |
RU2429519C1 (en) | Optical calculator of symmetrical difference in continuity | |
RU2804602C1 (en) | Optical code converter | |
RU2433446C1 (en) | Optical computing device for calculating difference between continuous sets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201101 |