Патент на изобретение №2273041

(54) ОПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. Оптический преобразователь кодов содержит группу оптических объединителей, группу оптических Y-разветвителей, при этом входы первых оптических Y-разветвителей являются входами устройства. Формирование контрольных разрядов осуществляется с помощью оптических объединителей, оптически связанных волноводов и оптического усилителя. Выходами устройства являются выходы оптически связанных волноводов. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности помехоустойчивого кодирования информации с повышенным быстродействием оптической переключательной схемы. 1 ил.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств, использующих помехоустойчивое кодирование информации.

Для повышения помехоустойчивости передаваемых данных кроме информационных символов в линию связи передаются контрольные символы, вычисленные по специальным алгоритмам. Известны устройства кодирования информации, разработанные на основе триггеров (Е.А.Дроздов, А.П.Пятибратов. Автоматическое преобразование и кодирование информации. – М.: Советское радио, 1964: рис.7.13, стр.508).

Данные устройства обеспечивают формирование контрольных разрядов, но недостатками данных кодеров являются сложность и низкое быстродействие. Так как информация в канал связи начинает передаваться с контрольных разрядов, то в указанных устройствах предусмотрена задержка информационных символов на время, необходимое для образования значений контрольных символов, что вносит существенную задержку в тракт передачи данных.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический преобразователь кодов, содержащий группу оптических объединителей, оптические разветвители различной длины и оптический волновод, группу оптических бистабильных элементов, оптический Т-триггер и оптический элемент задержки (патент РФ, №2177164, G 02 F 7/00, 2000 г.).

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности помехоустойчивого кодирования.

Заявленное устройство направлено на решение задачи помехоустойчивого кодирования информации с быстродействием, потенциально возможным для оптических переключательных схем.

Поставленная задача возникает при разработке и создании чисто оптических вычислительных машин с кодированием данных или приемопередающих устройств, обеспечивающих обработку информации в гигагерцовом диапазоне.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности помехоустойчивого кодирования информации с повышенным быстродействием оптической переключательной схемы. Оптический преобразователь кодов содержит группу оптических объединителей, при этом он дополнительно содержит группу оптических Y-разветвителей, входы первых четырех оптических Y-разветвителей являются входами устройства, выходы первого оптического Y-разветвителя подключены к первым входам первого и четвертого оптических объединителей, выходы второго оптического Y-разветвителя подключены к вторым входам первого и пятого оптических объединителей, второй выход третьего оптического Y-разветвителя подключен к первому входу второго оптического объединителя, выходы четвертого оптического Y-разветвителя подключены к вторым входам третьего и второго оптических объединителей, выходы пятого оптического Y-разветвителя подключены соответственно к первому и второму входам пятого и четвертого оптических объединителей, выходы оптических объединителей подключены к входам соответствующих оптически связанных волноводов (ОСВ), выход первого ОСВ подключен к входу третьего оптического объединителя, выход второго ОСВ подключен к входу оптического усилителя, выходы третьего, четвертого и пятого ОСВ являются выходами устройства.

Сущность устройства заключается в формировании по n информационным символам k контрольных символов. Изобретение рассмотрим на примере оптического кодирующего устройства (ОКУ) для четырехразрядного информационного сообщения, требующего формирования трех контрольных символов (Е.А.Дроздов, А.П.Пятибратов. Автоматическое преобразование и кодирование информации. – М.: Советское радио, 1964).

Устройство – оптический преобразователь кодов содержит оптические объединители, оптические Y-разветвители, оптический усилитель, оптически связанные волноводы и поясняется графически на чертеже.

Устройство оптического преобразователя кодов (ОПК) состоит из 5 оптических Y-разветвителей 1_i, 5 оптических объединителей 2_i, 5 оптически связанных волноводов 3_i, _i=1…5, и оптического усилителя 4.

Под оптически связанными волноводами (ОСВ) понимаются два оптических волновода, имеющих общую зону связи [Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. – М.: ВШ, 1988 г., с.176, 181]. Коэффициент связи между волноводами имеет пороговую статическую характеристику и определяется интенсивностью оптического сигнала в первом волноводе. При интенсивности оптического сигнала меньше порогового (в данном оптическом преобразователе кодов 2 усл.ед.) сигнал с входа первого волновода беспрепятственно проходит на его выход. Если интенсивность оптического сигнала на входе первого волновода больше перового значения (больше (или равна) 2 усл.ед.), то сигнал с входа первого волновода ответвляется во второй волновод и передается на его выход. Вход второго оптического волновода в данном ОПК не используется. Выход второго оптического волновода является поглощающим. В дальнейшем под входом и выходом ОСВ в рассматриваемом устройстве будем понимать вход и выход первого оптического волновода.

Входы оптических Y-разветвителей 1_i, _i=1…4, являются информационными входами устройства. Первый выход первого оптического Y-разветвителя 1₁ подключен к первому входу первого оптического объединителя 2₁. Второй выход первого оптического Y-разветвителя 1₁ подключен к первому входу четвертого оптического объединителя 2₄. Первый выход второго оптического Y-разветвителя 1₂ подключен ко второму входу первого оптического объединителя 2₁. Второй выход второго оптического Y-разветвителя 1₂ подключен ко второму входу пятого оптического объединителя 2₅. Первый выход третьего оптического Y-разветвителя 1₃ является поглощающим. Второй выход третьего оптического Y-разветвителя 1₃ подключен к первому входу второго оптического объединителя 2₂. Первый выход четвертого оптического Y-разветвителя 1₄ подключен ко второму входу третьего оптического объединителя 2₃. Второй выход четвертого оптического Y-разветвителя 1₄ подключен ко второму входу второго оптического объединителя 2₂. Первый выход пятого оптического Y-разветвителя 1₅ подключен ко второму входу четвертого оптического объединителя 2₄. Второй выход пятого оптического Y-разветвителя 1₅ подключен к первому входу пятого оптического объединителя 2₅.

Выход первого оптического объединителя 2₁ подключен ко входу первого ОСВ 3₁. Выход второго оптического объединителя 2₂ подключен к входу второго ОСВ 3₂. Выход третьего оптического объединителя 2₃ подключен к входу третьего ОСВ 3₃. Выход четвертого оптического объединителя 2₄ подключен к входу четвертого ОСВ 3₄. Выход пятого оптического объединителя 2₅ подключен к входу пятого ОСВ 3₅.

Выход первого ОСВ 3₁ подключен к первому входу третьего оптического объединителя 2₃. Выход второго ОСВ 3₂ через оптический усилитель 4 подключен к входу пятого оптического Y-разветвителя 1₅.

Выходы ОСВ 3₃, 3₄ и 3₅ являются выходами устройства для разрядов k1, k2, k3.

Устройство обеспечивает формирование кодовых разрядов по методу Хемминга следующим образом. Оптические информационные сигналы интенсивности 2 усл.ед. поступают одновременно на входы m1-m4 устройства. На выходах оптических Y-разветвителей 1_i формируются оптические сигналы интенсивности 1 усл.ед.

Формирование контрольных символов k1, k2, и k3 осуществляется в соответствии со следующими формулами: k1=m1m2m4, k2=m1m3m4, k3=m2m3m4 (E.A.Дроздов, А.П.Пятибратов. Автоматическое преобразование и кодирование информации. – М.: Советское радио, 1964), где – операция суммирования по модулю 2.

Рассмотрим работу оптического преобразователя кодов при подаче на его входы четырехразрядного информационного сообщения m1=0, m2=1, m3=0, m4=1.

Формирование контрольного разряда k1 осуществляется оптическими Y-разветвителями 1₁, 1₂, 1₄, оптическими объединителями 2₁, 2₃ и ОСВ 3₁, 3₃. Оптические информационные сигналы m1=0 и m2=1, пройдя через оптические Y-разветвители 1₁ и 1₂, поступают на оптический объединитель 2₁. С выхода оптического объединителя 2₁ оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на ОСВ 3₁. С выхода ОСВ 3₁ оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на первый вход оптического объединителя 2₃. Оптический информационный сигнал m4=1, пройдя через оптический Y-разветвитель 1₄, поступает на второй вход оптического объединителя 2₃. С выхода оптического объединителя 2₃ оптический сигнал интенсивности 2 усл.ед. поступает на вход ОСВ 3₃. С выхода ОСВ 3₃ оптический сигнал интенсивности 0 усл.ед. поступает на выход устройства k1.

Формирование контрольного разряда k2 осуществляется оптическими Y-разветвителями 1₃, 1₄, 1₅, 1₁, оптическими объединителями 2₂, 2₄, OCB 3₂, 3₄ и оптическим усилителем 4. Оптические информационные сигналы m3=0 и m4=1, пройдя через оптические Y-разветвители 1₃ и 1₄, поступают на оптический объединитель 2₂. С выхода оптического объединителя оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на OCB 3₂. Пройдя через оптический усилитель 4, оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на первый вход оптического объединителя 2₄. Оптический информационный сигнал m1, пройдя через оптический Y-разветвитель 1₁, поступает на первый вход оптического 2₄. С выхода оптического объединителя 2₄ оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на вход OCB 3₄. С выхода OCB 3₄ оптический сигнал интенсивности 1 усл.ед. поступает на выход устройства k2.

Формирование контрольного разряда k3 осуществляется оптическими Y-разветвителями 1₃, 1₄, 1₅, 1₂, оптическими объединителями 2₂, 2₅, OCB 3₃, 3₅ и оптическим усилителем 4. Суммирование информационных сигналов m3 и m4 осуществляется при вычислении контрольного разряда k2 и k3, поэтому оптические Y-разветвители 1₃, 1₄, 1₅, оптический объединитель 2₂, OCB 3₂ и оптический усилитель 4 используются как при формировании контрольного разряда k2, так и при формировании контрольного разряда k3. Оптический сигнал с выхода Y-разветвителя 1₅ интенсивности 1 усл.ед. поступает на вход объединителя 2₅. Информационный оптический сигнал m2=1, пройдя через оптический Y-разветвитель 1₂, поступает на вход оптического объединителя 2₅. С выхода оптического объединителя 2₅ оптический сигнал интенсивности 2 усл.ед. поступает на вход OCB 3₅. С выхода OCB 3₅ оптический сигнал интенсивности 0 усл.ед. поступает на выход устройства k3.

Таким образом, на выходе устройства формируются искомые контрольные разряды k1, k2 и k3 с быстродействием, определяемым лишь временем срабатывания ОСВ (10¹⁰-10¹² с), т.е., по существу, потенциально возможным для оптических переключательных схем.

Дополнительным преимуществом рассмотренного устройства является простота конструкции, позволяющая реализовать его в виде интегральной волноводно-оптической схемы и решить, тем самым, задачу микроминиатюризации.

Формула изобретения

Оптический преобразователь кодов, содержащий группу оптических объединителей, отличающийся тем, что он дополнительно содержит группу оптических Y-разветвителей, при этом входы первых четырех оптических Y-разветвителей являются входами устройства, выходы первого оптического Y-разветвителя подключены к первым входам первого и четвертого оптических объединителей, выходы второго оптического Y-разветвителя подключены ко вторым входам первого и пятого оптических объединителей, второй выход третьего оптического Y-разветвителя подключен к первому входу второго оптического объединителя, выходы четвертого оптического Y-разветвителя подключены ко вторым входам третьего и второго оптических объединителей, выходы пятого оптического Y-разветвителя подключены соответственно к первому и второму входам пятого и четвертого оптических объединителей, выходы оптических объединителей подключены ко входам соответствующих оптически связанных волноводов (ОСВ), выход первого ОСВ подключен ко входу третьего оптического объединителя, выход второго ОСВ подключен ко входу оптического усилителя, выходы третьего, четвертого и пятого ОСВ являются выходами устройства.

РИСУНКИ