RU2751984C1 - Optoelectronic minimum binary number selector - Google Patents
Optoelectronic minimum binary number selector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751984C1 RU2751984C1 RU2021101909A RU2021101909A RU2751984C1 RU 2751984 C1 RU2751984 C1 RU 2751984C1 RU 2021101909 A RU2021101909 A RU 2021101909A RU 2021101909 A RU2021101909 A RU 2021101909A RU 2751984 C1 RU2751984 C1 RU 2751984C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- output
- input
- splitter
- combiner
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
-
- 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
- G06E1/02—Devices for processing exclusively digital data operating upon the order or content of the data handled
- G06E1/04—Devices for processing exclusively digital data operating upon the order or content of the data handled for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
- G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при анализе двоичных чисел.The invention relates to computing and can be used in optical devices for information processing in the analysis of binary numbers.
Известно устройство, позволяющее из совокупности аналоговых сигналов выбирать наименьший [Никулин Ю.Я., Огреб С.М., Соколов С.В., Смирнов Ю.А. Селектор минимального сигнала / А.с. № 1223259, СССР, 1986 г.] и содержащее дифференциальные оптроны, преобразователь входного напряжения в ток, операционный усилитель, оптические волокна, источник постоянного напряжения, резистор. Недостатком данного устройства является возможность селекции только аналоговых сигналов. A device is known that allows you to select the smallest from the set of analog signals [Nikulin YY, Ogreb SM, Sokolov SV, Smirnov YA. Minimum signal selector / A.s. No. 1223259, USSR, 1986] and containing differential optocouplers, an input voltage-to-current converter, an operational amplifier, optical fibers, a constant voltage source, a resistor. The disadvantage of this device is the ability to select only analog signals.
Известно также устройство, позволяющее определять оптический сигнал с максимальной амплитудой в последовательности оптических импульсов [Соколов С.В., Ганеев М.Р. Оптическое устройство для определения максимального сигнала / Патент № 2118844, Россия, 1998 г.] и содержащее источник когерентного излучения, входной оптический разветвитель с тремя оптическими разветвлениями, три оптических модулятора, три фотоприемника, оптический Y-разветвитель и фазовый модулятор. Недостатком данного устройства является возможность селекции только оптических импульсов по амплитуде и невозможность определения минимального сигнала.It is also known a device that allows you to determine an optical signal with a maximum amplitude in a sequence of optical pulses [Sokolov SV, Ganeev MR. Optical device for determining the maximum signal / Patent No. 2118844, Russia, 1998] and containing a source of coherent radiation, an input optical splitter with three optical branches, three optical modulators, three photodetectors, an optical Y-splitter and a phase modulator. The disadvantage of this device is the ability to select only optical pulses in amplitude and the impossibility of determining the minimum signal.
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является устройство, содержащее источник излучения, N-выходной разветвитель, линейный оптический транспарант, электрооптические дефлекторы, N-входной оптический объединитель [Курейчик В.М., Курейчик В.В., Аллес М.А., Ковалев С.М., Соколов С.В. Оптическое устройство определения номера входа устройства, на котором присутствует сигнал нулевого уровня / Патент № 2408920, Россия, 2011г.]. Недостатком данного устройства является невозможность определения минимального двоичного числа из совокупности N двоичных чисел.The closest in technical performance to the proposed device is a device containing a radiation source, N-output splitter, linear optical transparency, electro-optical deflectors, N-input optical combiner [VM Kureichik, VV Kureichik, MA Alles , Kovalev S.M., Sokolov S.V. Optical device for determining the number of the input of the device on which there is a zero level signal / Patent No. 2408920, Russia, 2011]. The disadvantage of this device is the impossibility of determining the minimum binary number from the set of N binary numbers.
Заявленное устройство направлено на решение задачи определения минимального двоичного числа из совокупности N двоичных чисел с высоким быстродействием.The claimed device is aimed at solving the problem of determining the minimum binary number from a set of N binary numbers with high speed.
Поставленная задача возникает в системах управления техническими системами, задачах оптимизации, многомерного анализа и др.The problem posed arises in control systems of technical systems, optimization problems, multivariate analysis, etc.
Сущность изобретения состоит в том, что в него введены N оптоэлектронных ячеек, состоящих из управляемого оптического транспаранта, фотоприемника, оптического триггера, оптического Y-объединителя, оптического Y-разветвителя, также введены N оптических Y-разветвителей, N оптических Y-объединителей, N оптических бистабильных элементов (ОБЭ), выходной ОБЭ, выходной оптический Y-разветвитель и общий вход сброса устройства, N входами устройства являются входы N оптоэлектронных ячеек, объединенные с информационными входами управляемых оптических транспарантов (УОТ), при этом управляющий вход i-го (i=1,2,...,N) УОТ соединен с выходом i-го фотоприемника, вход которого соединен с первым выходом i-го оптического Y-разветвителя, вход которого соединен с выходом i-го оптического триггера, а второй выход i-го оптического Y-разветвителя подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя, первый вход которого соединен с выходом i-го УОТ, а выход подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя, а второй выход – к i-му входу N -входного оптического объединителя, выход которого подключен ко входу выходного ОБЭ, выход которого подключен ко входу выходного оптического Y-разветвителя, первый выход которого является выходом устройства, а второй подключен ко входу N -выходного оптического разветвителя, i-й выход которого подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя, выход которого подключен ко входу i-го ОБЭ, прямой выход которого является поглощающим, а инверсный подключен ко входу i-го оптического триггера, вход сброса которого подключен к общему входу сброса устройства.The essence of the invention is that N optoelectronic cells are introduced into it, consisting of a controlled optical transparency, a photodetector, an optical trigger, an optical Y-combiner, an optical Y-splitter, N optical Y-splitters, N optical Y-combiners, N of optical bistable elements (RBE), output RBE, output optical Y-splitter and common input of device reset, N inputs of the device are inputs of N optoelectronic cells, combined with information inputs of controlled optical transparencies (COT), while the control input of the i-th (i = 1,2, ..., N) UOT is connected to the output of the i-th photodetector, the input of which is connected to the first output of the i-th optical Y-splitter, the input of which is connected to the output of the i-th optical trigger, and the second output of the i- th optical Y-splitter is connected to the second input of the i-th optical Y-combiner, the first input of which is connected to the output of the i-th UOT, and the output is connected to the input of the i-th optical Y-splitter spruce, the first output of which is connected to the first input of the i-th optical Y-combiner, and the second output to the i-th input of the N-input optical combiner, the output of which is connected to the input of the output RBE, the output of which is connected to the input of the output optical Y-splitter , the first output of which is the output of the device, and the second is connected to the input of the N -output optical splitter, the i-th output of which is connected to the second input of the i-th optical Y-combiner, the output of which is connected to the input of the i-th RBE, the direct output of which is absorbing, and the inverse is connected to the input of the i-th optical trigger, the reset input of which is connected to the general reset input of the device.
На фиг.1 приведена функциональная схема оптоэлектронного селектора минимальных двоичных чисел.Figure 1 shows a functional diagram of an optoelectronic selector of minimum binary numbers.
Оптоэлектронный селектор минимальных двоичных чисел (далее - устройство) содержит N оптоэлектронных ячеек 1i, i=1,2,...,N, каждая из которых состоит из управляемого оптического транспаранта 2i, фотоприемника 3i, оптического триггера 4i , оптического Y-объединителя 5i , оптического Y-разветвителя 6i. Устройство содержит также N оптических Y-разветвителей 7i , N оптических Y-объединителей 8i, группу из N оптических бистабильных элементов (ОБЭ) 9i, N -входной оптический объединитель 10, выходной ОБЭ 11, выходной оптический Y-разветвитель 12, N -выходной оптический разветвитель 13, общий вход сброса устройства 14.The optoelectronic selector of minimum binary numbers (hereinafter referred to as the device) contains N
ОБЭ, который может быть выполнен в виде, например, трансфазора, имеет один вход и два выхода – прямой, на который сигнал поступает при превышении входным сигналом заданного порога срабатывания, и инверсный, на который сигнал поступает при уровне входного сигнала, меньшем порога срабатывания. RBE, which can be made in the form of, for example, a transphaser, has one input and two outputs - a direct one, to which the signal is supplied when the input signal exceeds a predetermined response threshold, and an inverse one, to which the signal is received when the input signal level is less than the response threshold.
N входами устройства являются входы N оптоэлектронных ячеек (ОЭЯ) 1i, i=1,2,...,N, объединенные с информационными входами управляемых оптических транспарантов (УОТ) 2i. Управляющий вход i-го УОТ 2i соединен с выходом i-го фотоприемника 3i, вход которого соединен с первым выходом i-го оптического Y-разветвителя 6i, вход которого соединен с выходом i-го оптического триггера 4i, а второй выход оптического Y-разветвителя 6i подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 5i. Первый вход i-го оптического Y-объединителя 5i соединен с выходом i-го УОТ 2i, а выход подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя 7i . Первый выход i-го оптического Y-разветвителя 7i подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 8i, а второй выход – к i-му входу N -входного оптического объединителя 10. Выход N -входного оптического объединителя 10 подключен ко входу выходного оптического бистабильного элемента (ОБЭ) 11, выход которого подключен ко входу выходного оптического Y-разветвителя 12. Первый выход выходного оптического Y-разветвителя 12 является выходом устройства, а второй подключен ко входу N -выходного оптического разветвителя 13. i-й выход N -выходного оптического разветвителя 13 подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 8i, выход которого подключен ко входу i-го ОБЭ 9i. Прямой выход i-го ОБЭ 9i является поглощающим, а инверсный подключен ко входу i-го оптического триггера 4i, вход сброса которого подключен к общему входу сброса устройства 14.The N inputs of the device are the inputs of N optoelectronic cells (OEC) 1 i , i = 1,2, ..., N, combined with the information inputs of controlled optical transparencies (COT) 2 i . The control input of the i-
Устройство работает следующим образом. The device works as follows.
В основу его работы положено выделение минимального двоичного числа (ДЧ) из совокупности N ДЧ, поступающих на N входов устройства в последовательном коде, путем последовательного выделения на выходе устройства минимального значения среди текущих двоичных разрядов, поступивших на входы устройства.Its operation is based on the selection of the minimum binary number (DC) from the set of N DCs arriving at the N inputs of the device in a sequential code, by sequentially selecting at the output of the device the minimum value among the current binary digits received at the inputs of the device.
Все N ДЧ синхронно поступают, начиная со старших разрядов, на входы соответствующих оптоэлектронных ячеек (ОЭЯ) 1i, i=1,2,...,N, являющиеся входами устройства, в виде оптических двоичных последовательностей (кодов), единичные значения («1») которых имеют интенсивность 2 усл(овных) ед(иницы), нулевые – 0 усл.ед. Сигналы оптического кода ДЧ поступают на информационный вход управляемого оптического транспаранта (УОТ) 2i, i=1,2,...,N, входящего в состав ОЭЯ 1i , сигналы управления которым поступают на его управляющий вход с выхода фотоприемника 3i, управляемого, в свою очередь, оптическими сигналами с выхода оптического триггера 4i. Перед началом работы устройства все оптические триггеры 41,42,...,4N сигналом «Сброс», поступающим на их входы сброса с общего входа сброса устройства 14, устанавливаются в нулевое состояние: управляющие сигналы на входы фотоприемников 3i , а следовательно, и на управляющие входы УОТ 2i, не поступают - все УОТ 2i находятся в состоянии пропускания оптического сигнала. Старшие разряды всех оптических двоичных последовательностей, пройдя через соответствующие УОТ 2i, поступают на первые входы оптических Y-объединителей 5i , с выхода которых поступают далее на входы оптических Y-разветвителей 7i. С первых выходов оптических Y-разветвителей 7i оптические сигналы, уменьшаясь по интенсивности в два раза, поступают на первые входы оптических Y-объединителей 8i, а со вторых выходов – на соответствующие входы N -входного оптического объединителя 10. С выхода N -входного оптического объединителя 10 оптический сигнал, равный сумме всех соответствующих разрядов N ДЧ (в начальный момент времени - старших), поступает на вход выходного оптического бистабильного элемента (ОБЭ) 11, порог срабатывания которого равен N усл.ед. Если все текущие разряды всех N ДЧ равны «1», то входной сигнал ОБЭ 11 с интенсивностью N усл.ед. проходит на его выход, поступая далее на вход выходного оптического Y-разветвителя 12. Если хотя бы один из текущих разрядов всех N ДЧ равен «0», то входной сигнал ОБЭ 11 (с интенсивностью уже меньшей N усл.ед.) не проходит на его выход. В первом случае с выходов оптического Y-разветвителя 12 снимаются оптические сигналы, равные «1» (с интенсивностью N/2 усл.ед.), во втором - равные «0» (с нулевой интенсивностью). С первого выхода оптического Y-разветвителя 12 оптический сигнал поступает на выход устройства, формируя очередной разряд минимального ДЧ, со второго – на вход N -выходного оптического разветвителя 13. С выходов N -выходного оптического разветвителя 13 оптические сигналы с интенсивностью 1/2 усл.ед. (если все текущие разряды всех N ДЧ равны «1») или 0 усл.ед. (если хотя бы один из текущих разрядов всех N ДЧ равен «0») поступают на вторые входы оптических Y-объединителей 8i. С выходов оптических Y-объединителей 8i оптические сигналы поступают на входы ОБЭ 9i, пороги срабатывания которых равны 3/2 усл.ед. Если все текущие разряды всех N ДЧ равны «1», то на всех входах ОБЭ 9i будут сформированы оптические сигналы с интенсивностью 1+1/2=3/2 усл.ед., которые пройдут на прямые выходы ОБЭ 9i и поглотятся (при этом на инверсных выходах данных ОБЭ сигналы отсутствуют). Если хотя бы один из текущих разрядов всех N ДЧ равен «0», то на входе каждого ОБЭ 9i , соответствующего i-му ДЧ с текущим разрядом, равным «0», будут сформированы оптические сигналы с интенсивностью 0 усл.ед. - на прямых и инверсных выходах данных ОБЭ сигналы отсутствуют. При этом на входе каждого ОБЭ 9i , соответствующего i-му ДЧ с текущим разрядом, равным «1», будут сформированы оптические сигналы с интенсивностью 1 усл.ед., которые поступят на инверсные выходы данных ОБЭ и далее – на единичные входы соответствующих оптических триггеров 4i , переводя их в единичное состояние. В единичном состоянии на выходах оптических триггеров 4i формируются оптические сигналы с интенсивностью 4 усл.ед., которые поступают на входы оптических Y-разветвителей 6i и далее – на вторые входы оптических Y-объединителей 5i и входы фотоприемников 3i. Фотоприемник 3i, срабатывая по выходному сигналу оптического триггера 4i, переводит соответствующий УОТ 2i в состояние запрета прохождения оптического сигнала. Т.к. в дальнейшем единичные или нулевые сигналы, поступающие на единичный вход оптического триггера 4i, не могут изменить его состояния, то на все оставшееся после срабатывания оптического триггера 4i время анализа двоичных чисел i-е ДЧ из анализа исключается. При этом с выхода оптического триггера 4i через оптический Y-разветвитель 6i на второй вход оптического Y-объединителя 5i постоянно поступает оптический сигнал с интенсивностью 2 усл.ед., который приводит к постоянному формированию оптического сигнала с интенсивностью 1 усл.ед. на соответствующем входе N -входного оптического объединителя 10, что позволяет избежать ошибок формирования разрядов минимального двоичного числа на выходе ОБЭ 11 после исключения соответствующего i-го ДЧ из анализа. В результате значение текущего разряда ДЧ, формируемое на выходе устройства, равно минимальному из значений всех текущих разрядов анализируемых ДЧ, что приводит, в конечном счете, к формированию на выходе устройства последовательного кода минимального ДЧ. Т.к. быстродействие данного устройства определяется, в основном, временем срабатывания ОБЭ (10-10-10-11сек), то оно может быть использовано при обработке цифровой информации в терагерцовом диапазоне.All N DCs synchronously arrive, starting with the most significant bits, at the inputs of the corresponding optoelectronic cells (OEC) 1 i , i = 1,2, ..., N, which are the device inputs, in the form of optical binary sequences (codes), unit values ( "1") which have an intensity of 2 conventional units (initia), zero - 0 conventional units. The signals of the optical code DF are fed to the information input of the controlled optical transparency (UOT) 2 i , i = 1,2, ..., N, which is part of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101909A RU2751984C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Optoelectronic minimum binary number selector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021101909A RU2751984C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Optoelectronic minimum binary number selector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751984C1 true RU2751984C1 (en) | 2021-07-21 |
Family
ID=76989357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021101909A RU2751984C1 (en) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Optoelectronic minimum binary number selector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751984C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1223259A2 (en) * | 1984-11-11 | 1986-04-07 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Selector of minimum signal |
US5442471A (en) * | 1992-09-18 | 1995-08-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical digital apparatus |
RU2118844C1 (en) * | 1997-10-30 | 1998-09-10 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Неделина М.И. | Optical device to determine maximum signal |
RU2408920C1 (en) * | 2009-04-14 | 2011-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЮФУ) | Optical device for determining input number of device on having zero level signal |
RU2451979C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-05-27 | Михаил Александрович Аллес | Optical minimum signal nanoselector |
JP2020030319A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical signal processing device |
-
2021
- 2021-01-28 RU RU2021101909A patent/RU2751984C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1223259A2 (en) * | 1984-11-11 | 1986-04-07 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Selector of minimum signal |
US5442471A (en) * | 1992-09-18 | 1995-08-15 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical digital apparatus |
RU2118844C1 (en) * | 1997-10-30 | 1998-09-10 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Неделина М.И. | Optical device to determine maximum signal |
RU2408920C1 (en) * | 2009-04-14 | 2011-01-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ЮФУ) | Optical device for determining input number of device on having zero level signal |
RU2451979C1 (en) * | 2011-06-08 | 2012-05-27 | Михаил Александрович Аллес | Optical minimum signal nanoselector |
JP2020030319A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 日本電信電話株式会社 | Optical signal processing device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12039433B2 (en) | Optical multiply and accumulate unit | |
RU2751984C1 (en) | Optoelectronic minimum binary number selector | |
EP0415616B1 (en) | Single-ended optical logic arrangement | |
EP0350960A2 (en) | Optical computer including pipelined conversion of numbers to residue representation | |
RU2755274C1 (en) | Device for generating minimal binary numbers | |
RU2785554C1 (en) | Apparatus for generating maximum and minimum binary numbers | |
RU2804602C1 (en) | Optical code converter | |
RU2212046C2 (en) | Optoelectronic processor | |
RU2821709C1 (en) | Optoelectronic analogue-to-digital converter | |
RU2745592C1 (en) | Optical analog-to-digital converter | |
RU2756462C1 (en) | Optical analog-to-digital converter | |
RU2119182C1 (en) | Optical analog-to-digital converter | |
RU2106064C1 (en) | Optical comparator | |
US4979138A (en) | High fan factor modified crossbar architecture and method for optical digital computing | |
RU2802168C1 (en) | Optical digital-to-analogue converter | |
RU2178580C2 (en) | Optical computer | |
SU1037431A1 (en) | Apparatus for detecting errors, slips and interruptions of communication process | |
SU1037261A1 (en) | Digital unit checking device | |
SU1711201A1 (en) | Image logical processing unit | |
RU2158483C2 (en) | Method for detection of frame synchronization marker and device which implements said method | |
SU879581A1 (en) | Code converter | |
SU1575168A1 (en) | Device for isolation of median of three numbers | |
SU1120329A1 (en) | Multichannel priority device | |
SU1043631A1 (en) | Comparison device | |
RU2018916C1 (en) | Device for multiplication of images-pictures arrays |