Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ - Патент РФ 2053543
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ

ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при решении линейных нестационарных уравнений и уравнений с запаздыванием. Повышение точности работы устройства и расширение его функциональных возможностей достигается за счет введения в устройство оптических усилителей. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2053543
Класс(ы) патента: G06E3/00
Номер заявки: 4690067/09
Дата подачи заявки: 30.03.1989
Дата публикации: 27.01.1996
Заявитель(и): Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И.
Автор(ы): Соколов С.В.
Патентообладатель(и): Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И.
Описание изобретения: Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано в оптических вычислительных машинах при решении линейных нестационарных уравнений и управлений с запаздыванием.
Известны линейные пространственно-оптические системы, позволяющие определять решение стационарного линейного дифференциального уравнения путем пространственно-частотной фильтрации входного сигнала. Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является устройство для решения дифференциальных уравнений [1] содержащее источник света, транспарант и разветвленные световодные жгуты.
К недостаткам данных устройств относятся низкая точность формирования решения за счет неизбежных фазовых флюктуаций когерентного рабочего потока и погрешностей реализации дробно-полиноминальных передаточных функций системы, и невозможность формирования решений как нестационарных линейных дифференциальных уравнений, так и уравнений с запаздыванием.
Цель изобретения повышение точности работы устройства за счет отказа от средств пространственно-частотной фильтрации и расширение функциональных возможностей устройства за счет решения линейных нестационарных уравнений и уравнений с запаздыванием.
Поставленная цель достигается введением в устройство оптических усилителей.
Устройство обеспечивает решение системы нестационарных линейных дифференциальных уравнений
= At·xt+ft, x(to)= xo, (1) где xt вектор решения системы (1) размерностью N.
At известная нестационарная матрица размерностью NxN.
ft известная вектор-функция размерностью N, или дифференциального уравнения с запаздыванием вида
=bot·yt+b (2) где bot, b1t, b2t известные функции,
τ аргумент запаздывания.
При синтезе устройства была учтена возможность дискретного представления решения дифференциального уравнения с требуемой точностью за счет выбора интервала дискретизации Δ t; например, для системы (1) в виде:
xi (E + A(ti - 1)Δ t) ˙ xi - 1 + f (ti - 1) ˙Δ t, (3) где ti-1 (i 1) Δ t + to,
Е единичная матрица размерностью NxN.
На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.
Устройство содержит источник излучения 1, входной оптический разветвитель 2 с ответвлениями 21-2N, группу (матрицу) из N[(N-1)M+1] транспарантов 3io, 3ij(k), 3i(k), i,j=, k=, N волоконно-оптических контуров 41- 4N, содержащих оптические усилители (510-51M) (5No -5 MN) и связанных между собой ответвлениями 61k-6Nk оптических разветвителей. Оптические разветвители могут быть выполнены в виде неуправляемых направленных ответвителей. Оптические усилители 5ij, i=, j= могут быть выполнены в виде инжекционных или волоконных квантовых усилителей, а также в виде трансфазора, используемого на линейном участке выходной характеристики, или в виде оптрона, работающего в режиме усилителя света.
Транспаранты 3 матрицы могут быть выполнены в виде фотопластины или фотопленки с известной функцией пропускания, постоянной на время работы устройства.
Функции пропускания транспарантов пропорциональны следующим величинам (здесь и далее учтено, что на функцию пропускания умножается амплитуда А проходящего потока, а не его интенсивность I A2); для 3i0-, xi значение i-го компонента вектора х, для 3(jii)-, aii (tj) значение ii-го элемента матрицы At в момент tj, для 3(kij)-, для 3i- i, j=, k=.
Следует отметить, что если значения каких-либо элементов матрицы (E + A(ti) Δ t и векторов f(ti) Δ t, xo, ∀ ti больше 1, то в качестве функций пропускания группы соответствующих транспарантов 3 матрицы, объединенных по выходу волокнами в контуре 4, используются отношения приведенных выше функций пропускания к нормирующей величине Q, равной или большей максимального значения любого из элементов указанных матриц для произвольного момента времени. Адекватность последующего решения обеспечивается увеличением коэффициента усиления соответствующего усилителя на выходе объединяющего волокна в N раз. Выход источника излучения 1 подключен ко входу оптического разветвителя 2, имеющего N ответвлений 21-2N.
Каждое ответвление 2i разветвляется, в свою очередь, на М+1 ответвлений 2ij, i=; j=. Выходы ответвлений 2io оптически связаны с транспарантами 3io, выходы ответвлений 2ij cоответcтвенно c 3i(j-1), i=; j=. Выходы транcпарантов 3iо через оптические волокна 4io контура 4i оптически связаны с входами соответствующих оптических усилителей 5io, 1=. Входы оптических усилителей 5ij оптически соединены с помощью оптического волокна 4ij контура 4, имеющего N+1 ответвлений, с выходами транспарантов 3i1(j-1) 3iN(j-1); i= .
Выходы оптических усилителей 5ij оптически связаны с входами оптических разветвителей 6ij, имеющих N+1 ответвлений 6ij(o) 6ij(N); i=, j=.
Разветвители 6iM ответвлений не имеют, их выходы являются выходами устройства (и соответствующего контура 4i) 4iM, i=. Выход ответвления 6ijo является выходом 4i(j) устройства, выходы ответвлений 6ijk оптически связаны с транспарантами 3ki(j), i, k=; j=. На фиг.1 эти связи обозначены точками.
Работа устройства организована следующим образом.
По включении устройства на выходе источника излучения 1 формируется световой поток интенсивностью N(M+1) усл.ед, поступающий далее на вход разветвителя 2. На выходе ответвлений 2io-2iM формируются световые потоки единичной интенсивности, поступающие на входы соответствующих транспарантов 3io, 3i(o)-3im-1, i= . С выходов транспарантов 3ioснимаются световые потоки с интенсивностями, пропорциональными значениям компонентов вектора хо, т.е. xio, i=. С выходов транспарантов 3i(o)-3i(M-1) формируются световые потоки с интенсивностями, пропорциональными значениями соответственно функций f1(to) Δ t fi(tM-1) Δ t, i=. Световой поток с интенсивностью xio, проходя через усилитель 5io и усиливаяcь в N+1 раз, поступает на вход оптического разветвителя 6io, имеющего N+1 ответвлений: 6io(o)-6ioN, i=. С выхода ответвления 6io(o) поток с интенсивностью xioпоступает на выход 4io устройства (формируется значение i-го компонента вектора х для момента tk xi(tk) на выходе устройства 4ik i=, k=. С выхода ответвления 6io(i) световой поток с интенсивностью xioпоступает на вход транспаранта 3ii(o), формируя на его выходе поток с интенсивностью xio(1 + aii(to) Δ t), а с выходов ответвлений 6io(k), k ≠ i, k= на выходы транспарантов 3ki(o), формируя на их выходах потоки с интенсивностью xio x aki(to) Δ t, i=.
Сформированные таким образом потоки, поступая на входы ответвлений 4i1 оптического волокна, суммируются и образуют на входе 5i1 усилителя поток с интенсивностью xi(t1). В усилителе 5i1 происходит усиление интенсивности входного потока в N+1 раз ввиду его последующего разветвления в разветвителе 6i1 на N+1 потоков. Последующее формирование значений компонентов вектора решения системы (3) xi(tk) на заданном интервале времени [to, tM] происходит аналогично изложенному ( с выхода ответвления 6ij(o) сигнал xi(tj) поступает на выход 4i(j) устройства, с выходов ответвлений 6ij на входы транспарантов 3ki(j), i, k= ; j=. На выходах 4i устройства практически мгновенно формируются значения компонентов вектора решения системы (3) xi(tj) для заданного временного интервала i=; j=. В заключение следует отметить, что реализация решения уравнения с запаздыванием (2) при известном значении τ= n˙Δ t (n целое) может быть осуществлена с помощью лишь двух контуров рассмотренного устройства (например, 41 и 42). В этом случае разветвители 6io(o) и 62i имеют по три ответвления: подключения ответвлений 61i(o), 62i(o), 61i(1), 62i(2) аналогичны вышерассмотренному случаю, а ответвления 61i(2) и 62i(2) оптически связаны соответственно с входами транспарантов 321(i+n), 312(i+n), функции пропускания которых пропорциональны значениям . Работа устройства аналогична изложенной, временное решение уравнения (2) одинаково формируется как на выходе контура 41, так и на выходе контура 42.
Формула изобретения: ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ, содержащее источник излучения, матрицу транспарантов и разветвленные световые жгуты, отличающееся тем, что в него введены оптические усилители, выход источника излучения через первый разветвленный световодный жгут, первые транспаранты в каждой из N групп транспарантов матрицы транспарантов и одно из волокон каждого из K разветвленного световодного жгута первой группы световодных жгутов соединнен с входами оптических усилителей, выход каждого оптического усилителя подключен через i-й разветвленный световодный жгут второй группы световодных жгутов, i-й транспарант каждой из N групп транспарантов матрицы транспарантов к входу j-го оптического усилителя.