Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
перемещают сами карты.
Наиболее простым способом оптической кодировки различных модулированных1*
чисел ССОК является использование аналоговых периодических явлений, таких
как временная или пространственная фазовая модуляция. Сложение двух чисел
ССОК тогда равняется сложению фаз, которые сами являются величиной с
модулем 2л. Эти оптические методики были описаны в работах [11-13]. В
схеме, предложенной Коллинзом, операторы арифметического сложения в ССОК
выполнены на дискретных состояниях поляризации оптического луча.
Модуляция поляризации может быть также выполнена с помощью двумерного
пространственного модулятора света (ПМС). Здесь (рис. 4.3) входной пучок
с известной заданной поляризацией отражается от поверхности ПМС. Числа в
ССОК, которые необходимо складывать, вводятся сзади в ПМС в виде
модулированной интенсивности. Эти интенсивности модулируют внешнюю
поверхность ПМС, вызывая дискретные изменения поляризации отраженного от
передней поверхности пучка. При повторном отражении с помощью зеркала от
передней поверхности ПМС поляризация может быть успешно изменена за счет
*> Имеется в виду представление числа по различным модулям.- Прим. ред.
126
Часть II. Многозначная и пороговая логика
Рис. 4.3. Модульное кодирование операции сложения в ССОК с помощью
модуляции поляризации света. Модуляция поляризации осуществляется с
помощью двумерного пространственного модулятора света [11].
сопутствующего добавления различных фазовых углов. Это кодирование
является полностью аналоговым и поэтому чувствительным к воздействию
шума. Быстродействие этого процессора ограничено тактовой частотой ПМС.
Хотя в настоящее время эти частоты довольно низки, тот факт, что для
параллельной обработки можно использовать двумерную поверхность, может
привести к значительному повышению производительности.
Вследствие своей относительной помехозащищенности оптическая модуляция по
координате является более предпочтительным методом оптического
кодирования различных символов чисел в ССОК. Пространственное
расположение символов в этом случае определяет "значение" цифры остатка.
Имеется ряд известных методик, использующих этот метод кодирования
операций в ССОК. Будут описаны несколько методов; в некоторых
используются фиксированные карты, или перекодировоч-ные таблицы, в то
время как в других используют динамически изменяющиеся карты. Часть
оптических методик реализации перекодировочных таблиц относится к
калейдоскопической оптике [14], голографическим перекодировочным таблицам
[15] и различным устройствам переключения луча [16]. Часть динамических
методик относится к корреляционным способам [17] и различным
электрооптическим волноводным переключателям [14, 18].
Простейший способ изменять положение заключается в использовании
оптических дефлекторов для отклонения светового пятна. В этих методиках
для изменения положения светового пятна используется произвольный набор
зеркал, решеток и призм (рис. 4.4). Эти устройства могут быть уменьшены
до размера интегральной схемы. В дополнение для переноса светового пучка
в пространстве в качестве световодов могут быть использованы волоконно-
оптические элементы. В калейдоскопическом оптическом устройстве
зеркальный прямоугольный волновод используется для изменения напоавления
падающего света в пространстве (рис. 4.5). При правильном выборе
конструкции могут быть реализованы различные распределения
пространственной оптической карты. Этот тип оптики имеет спо-
Глава 4. Многозначная логика в оптических вычислениях
127
Рис. 4.4. Методики кодировки пассивных пространственных карт [15]: а
- с по-
мощью зеркал; б - с помощью призм; в - с помощью волоконной оптики; г - с
помощью дифракционных решеток.
Рис. 4.5. Калейдоскопическое устройство для пространственного
периодического кодирования светового пятна [13].
собность уменьшать пространственные апертуры, переводя непериодический
диапазон чисел в подходящий периодический диапазон пространственных
направлений. Голографические пе-рекодировочные таблицы осуществляют
перевод входного числа в ССОК, обычно представляемого двоичной записью
десятичного числа, с набором предварительно изготовленных оптических
согласующих фильтров-масок (рис. 4.6). Маски представляют все возможные
комбинации переменных, которые могут присутствовать во входном сигнале.
Требуемая маска выбирается посредством установления угла опорного пучка.
Система обычно сконструирована таким образом, что только выбранный
выходной сигнал несет необходимую корреляцию, т. е. для заданного
входного сигнала все остальные комбинации масок иск-
п
л
п"
л Ф
Рис. 4.6. Перекодировочная таблица с голографическим управляемым
фильтром, предназначенная для оптического кодирования различных операций
ССОК [14].
Пвх - входная плоскость? Л - линза; Ф -фильтр; Пвых - выходная плоскость.
128
Часть IL Многозначная и пороговая логика
лючаются. Имеются две различные системы: оптическая операция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ
