Процессор интегрально-оптический

В настоящее время разрабатываются тонкослойные нелинейные среды, в первую очередь органические, предназначенные для создания интегрально-оптических устройств оптической логики и обработки сигналов наряду с улучшением технико-эксплуатационных характеристик уже используемых материалов. На основе электрооптического модулятора, управляющего интенсивностью потока света, можно создать базовый оптический логический элемент [126]. В этом функциональном элементе оптического процессора содержится меньше элементарных компонентов, чем в полупроводниковом аналоге на обработку изображений затрачивается меньшее число тактов. Важно отметить, что площадь, занимаемая соединениями в оптическом процессоре, не превышает 7—8% площади подложки, т. е. оказывается на порядок меньше, чем в СБИС. [c.255]

Для управления работой оптического процессора, для связи его с другими электронными устройствами обработки информации, входящими в состав оптико-электронного комплекса, необходимы электронные устройства различного функционального назначения. Элементная база этих устройств должна строиться на основе современной микроэлектроники (интегральные схемы, оптроны и т. п.) и интенсивно развивающегося в последние годы нового направления —интегральной оптики. [c.224]

Элементная база интегральной оптики достаточно просто позволяет реализовать практически все элементарные арифметические операции, однако двухмерная природа ОИС несколько ограничивает возможности проектирования по сравнению с объемными оптическими процессорами. В настоящий момент реализация таких операций, как умножения матрицы на вектор, матрицы на матрицу, активно исследуется. В схеме параллельного умножения матрицы на вектор однородная плоская волна попадает на N элементов электрооптического дифракционного модулятора. Затем световой поток проходит через ряд дифракционных решеток, разделяющих его на N пучков, каждый из которых попадает на следующий дифракционный модулятор, где пучки модулируются пропорционально соответствующим элементам матрицы М. Умножение производится по елочной схеме, а произведения, соответствующие компонентам результирующего вектора, суммируются с помощью линейки линз. [c.155]

В настоящем параграфе рассмотрим алгоритмы, основанные на интегральных преобразованиях, и определим набор тех операций над проекциями, которые необходимы для восстановления томограмм. Реализация указанного класса алгоритмов в оптических системах наиболее перспективна, так как одно из основных достоинств оптических процессоров — простота выполнения интегральных преобразований. [c.29]

Для большого класса задач уравнения, описывающие взаимосвязь этих величин, являются интегральными уравнениями (ИУ) первого рода. Остановимся на некоторых методах решения этих уравнений в оптических измерительных системах, при этом можно выделить два вида оператора А. В первом случае оператор А имеет обратный оператор А , т. е. можно построить формулу обращения ИУ (4 1). К таким типам ИУ относятся часто встречающиеся в косвенных измерениях преобразования Абеля, Фурье, Радона, уравнение типа свертки и т. д. Для вычисления формул обращения некоторых из них могут быть использованы достаточно простые и широко известные схемы оптических процессоров, которые для целого ряда случаев могут дать хорошие результаты. Так, например, использование спектроанализатора для анализа оптического волнового фронта, прошедшего через гидродинамический турбулентный процесс, позволяет определить спектр турбулентных пульсаций [112] применение коррелятора позволяет определить масштабы турбулентности реализация простейших методов пространственной фильтрации в лазерных анемометрах позволяет одновременно определять размеры и скорость частиц в потоке (ИЗ] и т. д. Нетрудно заметить, что при решении именно данного класса уравнений возникает наибольшее многообразие оптических схем в зависимости от вида ядра ИУ. [c.113]

Оптическими процессорами, рассмотренными в 6.3, не ограничиваются возможности систем с обратной связью. Оптические, системы с обратной связью применяются также для решения интегральных уравнений. Особенно в этой связи перспективно использование итерационных методов улучшения качества изображения. Реализация для различных объектов тех или иных итерационных процедур в оптических процессорах дает возможность построения итерационных систем восстановления томограмм, которые позволят автоматизировать томографические исследования и внедрить их для оперативного анализа внутренних скрытых структур объектов и процессов. [c.187]

Резюмируя, можно полностью согласиться с утверждением [96], что интегрально-оптические корреляторы с временным интегрированием могут быть успешно применены для корреляционной обработки достаточно широкополосных сигналов с длительностью от единиц до сотен миллисекунд, широко используемых в локации, связи, телевидении, научном приборостроении. Оптимальной является обработка потока сигналов при объединении функциональных элементов процесса на одной подложке. Примером осуществимости технологии может служить работа [103], в которой описан широкополосный брэгговский дефлектор, использующий оптические волноводы на кремниевой подложке. Понятно, что использованные технологические приемы разрешают создание и более сложного по архитектуре планарного акустооптического процессора. Схема устройства приведена на рис. 7.10. Как видно из рисунка, брэгговская ячейка сформирована из четырех слоев (SiOg, 51зЫ4, SiOg, ZnO), последовательно наращенных на кремниевую подложку. В качестве волновода используется слой нитрида кремния, в [c.228]

Альтернативой частотной свертке является операция свертки, выполняемая по временному аргументу. В обычной методике вычисления свертки преобразованная функция с обратной зависимостью от времени поддерживается постоянной, а относительно нее изменяется вторая функция. Их произведение во всех точках образует свертку. Временная свертка особенно привлекательна для оптических вычислений по двум причинам. Данная методика может выполняться на акустооптиче-ских брегговских ячейках, являющихся доступными, надежными и (относительно) недорогими. Может быть также использован ряд других подходов, включая интегральную оптику. Временная свертка также совместима с концепцией систолических процессоров [10]. В систолическом процессоре данные поступают в обрабатывающую ячейку, умножаются, суммируются и перемещаются в следующую обрабатывающую ячейку. Для получения общего результата вычислений складывают результаты из всех ячеек. Далее будет показано, что это именно тот способ, согласно которому работает устройство, выполняющее временную свертку. [c.189]

На рис. 11.3 изображена структура элемента предварительной обработки. В матричном процессоре производства Texas Instruments, построенном на сверхбыстродействующих интегральных схемах, и в систолическом чипе , разработанном в Университете Карнеги — Меллона [12], используются программируемые перекрестные переключатели. Данные, поступающие из главного оптического перекрестного переключателя и представляющие два операнда в операциях процессора, вводятся в процессор слева и - преобразуются из последовательного кода в параллельный. Операнд также може - поступать из основного запоминающего устройства, локальной процессорной памяти или цифрового сенсора. Сигнал, выходящий из процессора с правой стороны, вводится в параллельно-последовательный преобразователь для возврата в основной оптический перекрестный процессор. Выходной сигнал может также поступать в основное запоминающее устройство. Кроме того, могут использоваться оптические связи между процессорами и группами узлов основного запоминающего устройства. [c.376]

Существуют две области, в которых можно получить большие преимущества от использования уже имеющегося дешевого оптическою волокна. Во-первых, это измерительная техника, где могут быть созданы оптические по природе, иногда цифровые по принципу действия преобразователя измеряемых величин на основе волокна, используемого в качестве чувствите чьного элемента (датчика). Примером могло бы служить непосредственное использование волокна в качестве датчика механического напряжения или датчика положения оптической оси. Вторая область — это высокоскоростная передача данных внутри компьютерных систем. Использование шии параллельного доступа ограничено проблемами электромагнитной совместимости при скорости передачи данных более 10 Мбайт/с. Волокно может заменить 4-, 8-, 16-или 32-разрядные шины параллельного доступа, причем информация по нему передается в последовательной форме соответственно с более высокой сиоростью. Преобразование параллельного кода в последовательный осуществляется интегральной схемой. Передача данных таким способом между блоками центрального процессора ЭВМ или между центральным гфоцеосором и запоминающим устройством способствует развитию распределенных компьютерных систем, которого трудно было бы достичь другими способами. [c.438]

Оптико-электронные процессоры с обратной связью состоят и двух частей оптической и электронной. Обратная связь осуществляется за счет того, что телевизионные камеры настроены на передачу изображения с экрана своего же монитора. В оптическом тракте, который является некогерентным, по одному каналу выполняется интегральная операция свертки результата каждой итерации с искажающей функцией, т. е. операция км, а по второму— переотображение f . В электронном тракте реализуется операция вычитания двух изображений (f —и усиление этой разности по яркости до уровня входного суммарного изображения Для устранения различных эффектов, связанных с временной сихронизацией телекамер и их телевизионного монитора, наиболее целесообразно в электронном тракте использовать блок промежугочной цифровой памяти объемом на один телевизионный кадр. [c.185]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...