Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УЗЕЛ
ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УЗЕЛ

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УЗЕЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к устройствам с плавающей архитектурой и к устройствам отображения информации и может быть использовано в вычислительной технике. Техническим результатом является повышение скорости обработки информации. Оптоэлектронный узел содержит основание с нанесенным на него световодным жидкокристаллическим слоем, который снабжен светоотражающими слоями, жидкокристаллический слой установлен с возможностью формирования в нем оптически прозрачных зон передачи информации между оптически непрозрачными зонами и светоотражающими слоями. Внутри жидкокристаллического слоя размещены фокусирующие системы и зоны накопления информации. В светоотражающем слое формируется дифракционная решетка с оптически прозрачными отверстиями. 15 з. п.ф-лы, 79 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: 2124748
Класс(ы) патента: G02F1/1335, G06T1/00
Номер заявки: 96124685/09
Дата подачи заявки: 31.12.1996
Дата публикации: 10.01.1999
Заявитель(и): Мокрышев Владимир Вячеславович
Автор(ы): Мокрышев В.В.; Мокрышев С.В.
Патентообладатель(и): Мокрышев Владимир Вячеславович
Описание изобретения: Изобретение относится к коммутационным, накопительным и контактным устройствам с плавающей архитектурой, устройствам отображения информации и может быть использовано в вычислительной технике при разработке принципов обработки, передачи, запоминания и отображения информации, а также при разработке конструкционных систем для суперкомпьютеров и суперсерверов с производительностью до сотен триллионов расчетов в секунду. Данное изобретение может быть также использовано при разработке конструкционных систем для оптических гироскопов.
Наиболее эффективное применение изобретения возможно в световодных устройствах обработки и передачи оптической информации, в сверхбыстродействующих буфферных оптических накопителях, в супердисплеях, а также в контактных световодных устройствах и оптических переключателях. Кроме того, изобретение может быть эффективно использовано в системах защиты от несанкционированного доступа к обрабатываемой информации.
Известен оптоэлектронный узел (1), содержащий по крайней мере одно основание с нанесенным на него световодным жидкокристаллическим слоем и установленный на основании управляющий модуль. Данный оптоэлектронный узел возможен к применению только в дисплеях и позволяет формировать оптическую информацию без ее обработки, передачи, накопления и съема. Оптоэлектронный узел невозможно использовать в оптических накопителях, контактных устройствах и дисплеях со стереоскопическим изображением. Известный оптоэлектронный узел имеет практически нулевые комбинационные возможности обработки информации.
Задачей данного изобретения является увеличение комбинационных возможностей обработки и передачи информации за счет использования плавающей архитектуры коммутации в оптоэлектронном узле. Другой задачей данного изобретения является увеличение скорости съема информации в оптических накопителях. Другой задачей данного изобретения является повышение эффективности передачи оптической информации в контактных световодных устройствах. Другой задачей данного изобретения является получение стереоскопических эффектов на плоских жидкокристаллических дисплейных устройствах. Другой задачей данного изобретения является возможность разложения в спектр светового сигнала.
С учетом поставленных задач в оптоэлектронной узле, содержащем по крайней мере одно основание с нанесенным на него световодным жидкокристаллическим слоем и установленным на основании управляющим модулем, согласно изобретению основание снабжено по крайней мере двумя светоотражающими слоями, между которыми расположен световодный жидкокристаллический слой, причем один из светоотражающих слоев закреплен на основании, световодный жидкокристаллический слой установлен с возможностью формирования управляющим модулем оптически прозрачных зон передачи информации между оптически непрозрачными зонами и светоотражающими слоями, внутри первого светоотражающего слоя, закрепленного на основании, и/или внутри оптически прозрачной зоны световодного жидкокристаллического слоя, и/или внутри второго светоотражающего слоя размещены фокусирующие системы, внутри оптически прозрачной зоны световодного жидкокристаллического слоя размещены зоны накопления и/или отображения информации, внутри второго светоотражающего слоя размещен световодный жидкокристаллический слой с возможностью формирования в нем управляющим модулем дифракционной световодной жидкокристаллической решетки с оптически прозрачными отверстиями, при этом оптически прозрачные отверстия дифракционной решетки расположены напротив фокусирующих систем и/или зон передачи, и/или накопления, и/или отображения информации.
Увеличение комбинационных возможностей обработки информации в предлагаемом изобретении достигается за счет формирования плавающей архитектуры каналов передачи информации, состоящих из последовательно соединенных оптически прозрачных зон и фокусирующих систем одного световодного жидкокристаллического слоя, соединенных с фокусирующими системами и оптически прозрачными зонами другого световодного жидкокристаллического слоя через оптически прозрачные отверстия дифракционной решетки. Каналы передачи информации наиболее оптимальной архитектуры в оптоэлектронном узле формируются в процессе обработки информации управляющим модулем. Причем для каждого этапа обработки информации архитектура каналов передачи информации должна соответствовать принципам обработки информации и используемым программным продуктам. Это обстоятельство позволит формировать в суперкомпьютерах шины данных с разрядностью, достигающей десятков и сотен тысяч единиц, что позволит в свою очередь превысить известный технический уровень обработки информации и достичь быстродействия в суперкомпьютерах по крайней мере в несколько сот триллионов расчетов в секунду.
Предлагаемое изобретение позволяет формировать плавающую архитектуру с десятками и сотнями тысяч точек съема информации в зонах накопления информации, что превышает аналогичные характеристики известных оптических накопителей по крайней мере на три - четыре порядка.
За счет использования фокусирующих систем и дифракционной решетки, расположенных в световодных жидкокристаллических слоях, предлагаемое изобретение позволяет увеличить эффективность и быстродействие передачи световых информационных потоков в световодных слоях контактных устройств.
За счет использования фокусирующих систем и дифракционной решетки, расположенных в световодных жидкокристаллических слоях, предлагаемое изобретение позволяет увеличить яркость изображения и предоставляет возможность получения стереоскопических изображений в плоских жидкокристаллических дисплеях. За счет использования дифракционной решетки в оптоэлектронном узле предлагаемое изобретение позволяет реализовать эффекты защиты от несанкционированного доступа к каналам передачи информации и накопителям служебной информации, обрабатываемой в оптоэлектронном устройстве.
За счет использования дифракционной решетки, расположенной во втором светоотражающем слое, представляется возможным получить разложение в спектр светового сигнала.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла с целью расширения функциональных возможностей основание выполнено в виде монтажной или печатной, или тканой, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля, или объемного оптоэлектронного модуля, или объемного интегрального модуля.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла, с целью расширения функциональных возможностей, управляющий модуль выполнен в виде оптоэлектронного модуля или объемного оптоэлектронного интегрального модуля, или объемного интегрального модуля, или интегральной схемы, или контроллера, или процессора, или центрального процессора, или суперпроцессора с фиксированной или плавающей архитектурой.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла с целью расширения функциональных возможностей оптически непрозрачная зона световодного жидкокристаллического слоя выполнена светоотражающей или светопоглощающей и размещена между электродами, расположенными в виде многослойной структуры один над другим.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла с целью увеличения комбинационных возможностей обработки информации фокусирующая система выполнена в виде плоских или уголковых, или сферических, или цилиндрических, или конических, или параболических, или гиперболических отражателей, или в виде оптически прозрачной линзы.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла с целью расширения функциональных возможностей фокусирующая система выполнена в виде полого стержня, заполненного оптически прозрачной неотвержаемой жидкостью и имеющего в конической его части на конце оптически прозрачный шарик, установленный с возможностью вращения, при этом цилиндрические стенки стержня выполнены полупрозрачными.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей и повышения быстродействия обработки и передачи информации фокусирующая система и/или зона передачи, и/или накопления, и/или отображения информации выполнена линейной, или зигзагообразной, или многоугольной, или произвольной криволинейной формы.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия обработки и передачи информации зона передачи информации выполнена в виде ромбического или П-образного, или L-образного, или X-образного циркулятора.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия обработки и передачи информации, отверстие дифракционной решетки выполнено в виде оптически прозрачной зоны передачи информации световодного жидкокристаллического слоя с возможностью формирования в нем управляющим модулем оптически непрозрачной зоны.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей за счет повышения защищенности систем обработки информации от несанкционированного доступа отверстие дифракционной решетки выполнено концентрическим или эллипсообразным, или многоугольным, или конусообразным.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия обработки и передачи информации, получения эффекта разложения светового сигнала в спектр отверстия дифракционной решетки размещены в световодном жидкокристаллическом слое в виде прямой или ломаной, или зигзагообразной, или концентрической линии, или в виде прямоугольной, или зигзагообразной, или концентрической матрицы, или крестообразно, или X-образно, или П-образно, или L-образно, или с переменным шагом, или в хаотичном порядке.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей, повышения быстродействия обработки и передачи информации оптоэлектронный узел дополнительно содержит второе основание со вторым управляющим модулем, содержащее световодный жидкокристаллический слой, расположенный между светоотражающим слоем и дифракционной решеткой с отверстиями, в котором сформированы зоны передачи, и/или накопления, и/или отображения информации, и/или размещены фокусирующие системы, установленные напротив отверстий дифракционной решетки, при этом отверстия дифракционной решетки первого основания расположены напротив отверстий дифракционной решетки второго основания, которое установлено с возможностью фиксации или перемещения, или вращения относительно первого основания.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей второе основание выполнено в виде оптического накопителя на жестком или гибком диске, или карточке, или ленте, или барабане.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей оптический накопитель второго основания дополнительно содержит аккумуляторную и/или гальваническую, и/или солнечную батареи, соединенные с управляющим модулем.
В конструктивных вариантах с целью расширения функциональных возможностей в зоне накопления и/или отображения информации дополнительно выполнены оптически непрозрачные зоны, размещенные между дополнительными электродами, расположенными нахлестно в промежутках между основными электродами.
Изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1, 2 показан оптоэлектронный узел в конструктивных вариантах, сечение А-А, общий вид;
на фиг. 3 - оптоэлектронный узел, общий вид СЖК слоя;
на фиг. 4 - оптоэлектронный узел с дополнительной дифракционной решеткой;
на фиг. 5, 6 - принцип передачи оптической информации в виде светового потока через фокусирующие системы и оптически прозрачное отверстие;
на фиг. 7 - конструктивный вариант каналов передачи информации в СЖК слоях с линейно расположенными прозрачными отверстиями дифракционной решетки;
на фиг. 8 - 11 - принципы формирования оптически непрозрачных зон;
на фиг. 12 - конструктивный вариант СЖК слоя со светоотражающими металлическими фрагментами;
на фиг. 13 - 23 - конструктивные варианты размещения оптически прозрачных отверстий дифракционной решетки в фокусирующих системах;
на фиг. 24 - конструктивные варианты фокусирующих элементов, размещенных в первом светоотражающем слое;
на фиг. 25, 26 - конструктивные варианты электродов, формирующих светоотражающие границы оптически непрозрачных зон;
на фиг. 27, 28 - конструктивные варианты каналов передачи информации в коммутационной матрице;
на фиг. 29 - 39 - конструктивные варианты зон передачи информации с различной конфигурацией;
на фиг. 40 - 42 - конструктивные варианты зигзагообразных каналов передачи информации, сформированные зигзагообразными электродами;
на фиг. 43, 44 - конструктивный вариант зоны отображения информации;
на фиг. 45 - 56 - конструктивные варианты элементов зон отображения и накопления информации;
на фиг. 57 - 60 - конструктивные варианты СЖК слоев с различной конфигурацией зон отображения и накопления информации;
на фиг. 61 - конструктивный вариант световодного контактного устройства;
на фиг. 62 - 69 - конструктивные варианты оптических накопителей;
на фиг. 70, 71 - конструктивный вариант оптического гироскопа;
на фиг. 72, 73 - принципы настройки оптического гироскопа;
на фиг. 74 - 77 - конструктивные варианты оптических накопителей с фокусирующими системами в виде полого стержня, заполненного оптически прозрачной жидкостью;
на фиг. 78, 79 - конструктивные варианты оптических накопителей.
Оптоэлектронный узел (фиг. 1 - 3) содержит основание 1 с нанесенным на него световодным жидкокристаллическим СЖК слоем 2, который размещен двумя светоотражающими слоями 3, 4. Причем первый светоотражающий слой 3 закреплен на внутренней поверхности основания 1. СЖК слой 2 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 5, закрепленным на основании 1, оптически прозрачных зон передачи информации между оптически непрозрачными зонами 6 и светоотражающими слоями 3, 4. Внутри СЖК слоя 2 размещены фокусирующие системы 7 и зоны накопления информации 8 эллипсообразной формы. Внутри второго светоотражающего слоя 4 размещен второй СЖК слой с возможностью формирования управляющим модулем 5 дифракционной СЖК решетки 9, оптически прозрачные отверстия 10 которой расположены напротив фокусирующих систем 7, размещенных в первом СЖК слое 2, и фокусирующих систем 11, 12, размещенных в третьем СЖК слое 13, нанесенном на светоотражающий слой 4. Поверх третьего СЖК слоя 13 нанесен дополнительный светоотражающий слой 14, в котором размещены параболические отражатели 15 фокусирующих систем 11. Основание 1 для защиты от механических воздействий содержит защитное покрытие 16.
Облучение световыми потоками 19 и съем оптической информации с зоны 8 накопления информации эллипсоидной формы (фиг. 2, 3) осуществляется через фокусирующие системы 11 и оптически прозрачные отверстия 10 СЖК дифракционной решетки 9. Траектория 20 записанной информации в зоне 8 накопления информации может быть выполнена произвольной криволинейной формы (фиг. 3). Съем информации через фокусирующие системы 11 осуществляется по оптически прозрачным зонам 21 - 24 передачи информации, расположенным веерообразно. Съем информации через фокусирующие системы 25 осуществляется по оптически прозрачным зонам 26 - 27 передачи информации, расположенным параллельно друг другу. При этом оптически прозрачные зоны 21-24 и 26-27 передачи информации линейной формы формируют каналы передачи оптической информации.
Траектория 20 записанной информации в зоне 8 накопления информации выполнена в виде оптически непрозрачных зон 28 СЖК слоя 2, выполненных в виде полос и расположенных в указанном слое вертикально относительно плоскости основания. Размещение указанных непрозрачных полос 28 вдоль траектории записи информации показано на фиг. 1. Размещение указанных непрозрачных полос 28 перпендикулярно траектории записи информации показано на фиг. 2.
В конструктивных вариантах основание 1 оптоэлектронного узла (фиг. 1) может быть выполнено в виде монтажной платы или печатной платы, или тканой платы, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля, или в виде оптоэлектронного модуля, или объемного интегрального модуля.
В конструктивных вариантах управляющий модуль 5 оптоэлектронного узла (фиг. 1) может быть выполнен в виде оптоэлектронного модуля или объемного оптоэлектронного модуля, или в виде объемного интегрального модуля или интегральной схемы, или в виде контроллера или процессора, или центрального процессора, или в виде суперпроцессора с фиксированной и плавающей архитектурой.
В конструктивном варианте (фиг. 4) для упрощения технологии изготовления многослойной структуры второй СЖК слой 13 и светоотражающий слой 14 размещены во втором основании 29, соединенным с первым основанием 1. Для расширения функциональных возможностей, а также в целях увеличения степени защиты от несанкционированного доступа к каналам передачи информации СЖК слой 13 содержит дополнительную СЖК дифракционную решетку 30 с оптически прозрачными отверстиями 31, которые могут быть закрыты с помощью дополнительной управляемой модулем 5 дифракционной решетки 30, т.е. переключены управляющим модулем 5 в оптически непрозрачные зоны 32.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 1, 5, 6) показан принцип передачи светового потока 19 через фокусирующие системы 12 и оптически прозрачные отверстия 17. Оптически непрозрачные зоны 6 (фиг. 1, 5), расположенные параллельно друг другу, формируют оптически прозрачный канал передачи информации. Передача оптической информации в виде светового потока 18 из СЖК слоя 13 в СЖК слой 2 осуществляется через фокусирующую систему 12, оптически прозрачное отверстие 17 и фокусирующую систему 7, расположенные соосно друг другу. Возможно несоосное расположение фокусирующих систем 12 и 7 относительно отверстий 17 дифракционной решетки при условии прохождения через эту систему оптической информации (фиг. 6). Оптоэлектронный узел позволяет формировать каналы передачи информации из одного слоя СЖК в другой без каких-либо ограничений траекторий передачи информации в каждом слое и точек перехода из одного СЖК слоя в другой.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 7 - 12) показаны принципы формирования каналов передачи информации в виде световых потоков 61 из СЖК слоя 2 в СЖК слой 13 с линейно расположенными оптически прозрачными отверстиями дифракционной решетки 59. Канал передачи информации формируется оптически непрозрачными зонами 33 - 35 (фиг. 10) и отражающими элементами 56 фокусирующей системы 55 (фиг. 12). При отсутствии необходимости формирования других каналов передачи информации отверстия дифракционной решетки закрыты оптически непрозрачной зоной 60. Оптически прозрачные отверстия 59 дифракционной решетки выполнены концентрической формы. Данный конструктивный вариант является оптическим переключателем и позволяет формировать каналы передачи информации с любой взаимной коммутацией.
Дискретные оптически непрозрачные зоны 33, 35 в основании 36 (фиг. 8 - 11) формируются электродами 37 - 40, управляющими СЖК слоем, выполненные в виде многослойной структуры один над другим. На основание 36 нанесен светоотражающий слой 3, являющийся подложкой для СЖК слоев. На поверхность слоя 3 нанесены металлические электроды, например, из никеля или алюминия 37 - 39, установленные внахлест относительно друг друга с образованием окна 41. Между электродами 38 и 37, а также между электродами 38 и 39 нанесен слой оптически непрозрачного диэлектрика 42. Между электродом 37, 39 и светоотражающим слоем 3 может быть нанесен дополнительный светоотражающий слой 43. На управляющие электроды 37 - 39 и дополнительный светоотражающий слой 43 нанесен СЖК слой 2, на который в свою очередь нанесен общий электрод 40, на который нанесен светоотражающий слой 4. Светоотражающие слои 3, 4, 43 могут быть выполнены из алюминиевого пигмента.
При наличии между общим электродом 40 и электродами 37 и 39 разности потенциалов (управляющего напряжения), например 2,5 В, в СЖК слое формируются оптически непрозрачные зоны 33 и 35 соответственно (фиг. 9). Оптически непрозрачные зоны, формируемые с СЖК слое, в зависимости от типа СЖК слоя могут быть выполнены светопоглощающими или светоотражающими. В результате чего в СЖК слое 2 образуется оптически прозрачная зона 44 (канал N1 передачи информации) с фиксированной границей в виде оптически непрозрачных зон 33 и 35. В оптически прозрачной зоне 44 распространения информационных потоков могут формироваться каналы передачи информации различной конфигурации, например, линейной или зигзагообразной формы.
При подаче на электрод 38 разности потенциалов (управляющего напряжения), например 5 В, относительно общего электрода 40 в СЖК слое 2 и окне 41 формируются оптически непрозрачные зоны 33 - 35 (фиг. 10), закрывающие зону 44 распространения информационных потоков (фиг. 9) и соответствующие каналы передачи информации.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 11) на основание 45 нанесен светоотражающий слой 46, являющийся подложкой для СЖК слоев. На поверхность слоя 46 нанесены металлические электроды, например, из никеля или алюминия 47 и 48, установленные внахлест относительно друг друга. Между слоями 47 и 48 нанесен слой оптически непрозрачного диэлектрика 49. Между электродом 48 и светоотражающим слоем 46 могут быть нанесены защитные светоотражающие слои 49, 50. Граница светоотражающего слоя 49 выполнена в сечении в виде ломаной линии. Граница светоотражающего слоя 50 выполнена в сечении в виде зигзагообразной кривой. На управляющие электроды 47, 48 и светоотражающие слои 49, 50 нанесен СЖК слой 2, на который в свою очередь нанесен общий электрод 51. На внешний электрод 51 нанесен светоотражающий слой 54. Для создания условий более эффективного светоотражения или светопоглощения между общим электродом 51 и управляющими электродами 48 могут быть установлены дополнительные электроды 52. При подачи соответствующей разности потенциалов на дополнительные электроды 52 могут формироваться оптически непрозрачные зоны 53 с границей светоотражающего или светопоглощающего слоя в виде ломаной линии. В результате чего в СЖК слое 2 образуется зона 44 распространения информационных потоков с фиксированной границей в виде оптически непрозрачных зон 53. При этом электрод 47 управляет процессом прохождения информации в зоне 44 по каналам передачи информации.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 7, 12) фокусирующая система 55 может быть выполнена в виде непрозрачных металлических отражателей 56, имеющих общий фокус и выполненных например, из никеля или в виде полупрозрачной зоны со светоотражающими металлическими фрагментами, например, из алюминия. Фокальная плоскость фокусирующей системы проходит через плоскость дифракционной решетки 57. В конструктивных вариантах фокальная плоскость фокусирующей системы может быть размещена перед/или за плоскостью дифракционной решетки 57. В конструктивном варианте светоотражающий слой 58 может быть выполнен в виде металлического слоя, например, из никеля. Дифракционная решетка 57 содержит оптически прозрачные отверстия 59, которые подачей управляющих напряжений с управляющего модуля 5 могут быть закрыты оптически непрозрачными зонами 60, сформированными между электродами дифракционной решетки 57.
В конструктивных вариантах оптоэлектронного узла (фиг. 13 - 23) показаны принципы формирования каналов передачи информации и варианты размещения оптически прозрачных отверстий дифракционной решетки в фокусирующих системах.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 13) показаны принципы формирования каналов передачи информации в виде световых потоков 61 в СЖК слое 2 через линейно расположенные оптически прозрачные отверстия дифракционной решетки 62, 64 и 65 эллипсообразной формы, осевые линии которых расположены под углом друг к другу. Канал передачи информации формируется оптически непрозрачными зонами 33, 35 прямоугольной формы и отражающими элементами 56 прямоугольной и 63 вогнутой формы линейно ориентированной фокусирующей системы 55. При отсутствии необходимости формирования других каналов передачи информации отверстия дифракционной решетки закрыты оптически непрозрачной зоной 66. Оптически прозрачные отверстия 62, 65 и 66 образуют прямоугольную матрицу. Элементы 56 и 63 фокусирующей системы 55 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 14) показаны принципы формирования каналов передачи информации в виде световых потоков 61 в СЖК слое 2 через оптически прозрачные отверстия дифракционной решетки 67, 68 квадратной формы, осевые линии которых расположены под углом друг к другу. Канал передачи информации формируется оптически непрозрачными зонами 33 - 35 прямоугольной формы и отражающими элементами 56 прямоугольной формы фокусирующей системы 55, которая выполнена в виде прямоугольной матрицы. При отсутствии необходимости формирования других каналов передачи информации отверстия дифракционной решетки закрыты оптически непрозрачной зоной 69. Элементы 56 и 34 фокусирующей системы 55 выполнены в виде полупрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 15) показан П-образный циркулятор, образованный каналами N1 и N2 передачи информации и оптически прозрачной зоной 44. Циркуляция световых потоков 61 в СЖК слое 2 осуществляется от оптически прозрачного отверстия 70 к отверстию 71 многоугольной формы. Канал передачи информации формируется оптически непрозрачными зонами 33 - 35 и отражающими элементами 56 прямоугольной формы фокусирующей системы 55, которая выполнена в виде прямоугольной матрицы. При отсутствии необходимости формирования других каналов передачи информации отверстия дифракционной решетки закрыты оптически непрозрачной зоной 72. Элементы 56 и 34 фокусирующей системы 55 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 16) показан L-образный циркулятор, образованный каналом N1 передачи информации и оптически прозрачными зонами 44. Циркуляция световых потоков 61 в СЖК слое 2 осуществляется от оптически прозрачного отверстия 73 к отверстиям 74 и 75 многоугольной формы. Канал передачи информации формируется оптически непрозрачными зонами 33 - 35 и отражающими элементами 56 прямоугольной формы фокусирующей системы 55. Элементы 56 фокусирующей системы 55 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя. В канале N2 передачи информации дополнительно размещен линейный циркулятор с циркуляцией световых потоков 61 от оптически прозрачного отверстия дифракционной решетки 76 к отверстию 77.
П-образные и L-образные циркуляторы (фиг. 15 и 16) могут быть использованы, например, в оптических гироскопах.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 17) показана циркуляция световых потоков 61 в каналах N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2 от оптически прозрачных отверстий 78 к оптически прозрачным отверстиям 79 многоугольной формы. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33 - 35 прямоугольной формы и отражающими элементами 80 вогнутой формы фокусирующей системы 81, которая выполнена в виде прямоугольной матрицы. При отсутствии необходимости формирования других каналов передачи информации отверстия дифракционной решетки закрыты оптически непрозрачной зоной 72 и 34. Элементы 80 фокусирующей системы 81 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 18) для получения дифракционного эффекта световой поток 61 поступает по каналу N2 и затем в фокусирующую систему 82, образованную фокусирующими системами 81 каналов N1 и N2, светоотражающим элементом 83 вогнутой формы, оптически прозрачной зоной 83 и отражающим вогнутым элементом 103. Фокусирующая система 82 имеет эллипсообразную форму. На выходе дифракционной решетки в сопряженном СЖК слое 84 световой поток 61 будет разложен в спектр.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 19) показана циркуляция световых потоков 61 в каналах N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2 через оптически прозрачные отверстия 85, 86 многоугольной формы. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33 - 35 прямоугольной формы и отражающими элементами 87 эллипсообразной формы. Фокусирующие системы 88 и 89 выполнены вогнутой формы. В канале N2 оптически прозрачные отверстия размещены в СЖК слое 2 с переменным шагом в виде ломаной линии 90. Элементы 87 и 34 фокусирующих систем 88 и 89 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 20) показаны каналы N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2, соединенные через оптически прозрачные зоны 44 с фокусирующими системами 92, в которых размещены по зигзагообразной линии 93 оптически прозрачные отверстия 91 многоугольной формы. При синфазной подаче оптического сигнала через отверстия 91 дифракционной решетки можно получить разложение спектра сигнала. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33 - 35 прямоугольной формы. Отражающие элементы 56 и фокусирующие системы 92 выполнены прямоугольной формы. Элементы 56 и 34 фокусирующих систем 92 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 21) показаны каналы N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2, соединенные через оптически прозрачные зоны 44 с фокусирующей системой 94, в которой размещены в виде концентрической матрицы 95 оптически прозрачные отверстия 96 многоугольной формы. При прохождении оптического сигнала через отверстия 96 дифракционной решетки можно получить разложение спектра сигнала. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33, 35 прямоугольной формы. Отражающие элементы 56 и фокусирующая система 94 выполнены прямоугольной формы. Элементы 56 и 34 фокусирующих систем 92 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 22) показаны каналы N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2, соединенные через оптически прозрачные зоны 44 с фокусирующими системами 97 и 98, в которых размещены в хаотичном порядке оптически прозрачные отверстия 99 и 100 многоугольной формы, отверстия 101 концентрической формы и отверстия 102 эллипсообразной формы. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33, 35 прямоугольной формы. Отражающие элементы 56 и фокусирующие системы 97 и 98 выполнены прямоугольной формы. Элементы 56 и 34 фокусирующих систем 97 и 98 выполнены в виде непрозрачного светоотражающего СЖК слоя.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 23) показан световодный X-образный переключатель 104 световых потоков 61 в каналах N1 и N2 передачи информации СЖК слоя 2. Для увеличения комбинационных возможностей обработки информации X-образный переключатель 104 содержит оптически прозрачные отверстия 105 - 109, используя которые можно направлять информационные потоки в другие СЖК слои или организовывать циркуляцию информационных потоков внутри X-образного переключателя. Каналы N1 и N2 передачи информации формируются оптически непрозрачными зонами 33, 34 прямоугольной формы и отражающими элементами 110, 111 треугольной формы фокусирующих систем 112.
В конструктивном варианте (фиг. 24) для обеспечения высокоэффективного фокусирования световых информационных потоков 61 в оптически прозрачных отверстиях 117 дифракционной решетки (фиг. 13 - 23) отражающие элементы 56 выполнены прямоугольной формы, а в светоотражающем слое 113 размещены фокусирующие элементы в виде параболического 114 или сферического 115, или гиперболического отражателя 116, расположенного соосно с оптически прозрачными отверстиями 117 дифракционной решетки. Второй светоотражающий слой 118 дополнительно снабжен плоским светоотражающим металлическим покрытием 119, выполненным, например, из никеля. Поверх второго светоотражающего слоя 118 дополнительно нанесено защитное покрытие 120.
В конструктивном варианте (фиг. 25, 26) для улучшения условий отражения световых потоков 61 при переходе из канала N1 в N2 передачи информации и условий фокусирования световых потоков в оптически прозрачных отверстиях дифракционной решетки (фиг. 13 - 24) оптически непрозрачные зоны 33 - 35 выполнены светоотражающими. Граница светоотражающей оптически непрозрачной зоны выполнена в виде выпукло- вогнутых кривых 121 - 123 (фиг. 25) или в виде ломаной линии 124 - 126. Формирование указанных границ светоотражающих оптически непрозрачных зон обеспечивается соответствующей формой электродов 37 - 40 (см. фиг. 8 - 10).
В конструктивных вариантах (фиг. 27, 28) каналы N1 - N4 передачи информации линейной формы сформированы оптически непрозрачными светоотражающими зонами 33 и 35, размещенными в виде коммутационной матрицы на основании 36. Прохождение световых потоков 61 в указанных каналах осуществляется в оптически прозрачном СЖК слое 2 через оптически прозрачные зоны 44 (фиг. 27). Для переключения светового потока 61 из канала N2 в канал N3 передачи информации (фиг. 28) достаточно сформировать оптически прозрачные зоны 44, соединяющие каналы N2 и N3, а также сформировать оптически непрозрачные зоны 34 на выходе канала N2 подачей на соответствующие электроды управляющего напряжения (фиг. 8 - 10). В этом случае световой поток 61 благополучно перейдет из канала N2 в N3. Для улучшения условий переключения граница светоотражающих зон 33 - 35 может быть выполнена в виде выпукло-вогнутой кривой или в виде ломаной линии (фиг 25, 26). Канал N4 передачи информации отключен сформированными оптически непрозрачными зонами 34, что исключает прохождение через него светового потока 61.
В конструктивном варианте (фиг. 29) каналы передачи информации ступенчатой формы сформированы оптически непрозрачными светоотражающими зонами 33 - 35, размешенными в виде коммутационной матрицы на основании 36. Прохождение световых потоков 61 в указанных каналах осуществляется в оптически прозрачном СЖК слое 2 через оптически прозрачные зоны 44.
В конструктивном варианте (фиг. 30) каналы передачи информации линейной формы сформированы оптически непрозрачными светоотражающими зонами 33 - 35, размещенными в виде коммутационной матрицы на основании 36. Прохождение световых потоков 61 между отверстиями 127 - 134 в указанных каналах осуществляется в оптически прозрачном СЖК слое 2 и через оптически прозрачные зоны 44.
В конструктивном варианте (фиг. 30, 31) каналы передачи информации линейной формы, сформированные оптически непрозрачными светоотражающими зонами 33 - 35 в коммутационной матрице на основании 36, путем переключения светоотражающих зон трансформированы в один канал передачи информации ступенчатой формы. Прохождение светового потока 61 от отверстия 127 к отверстию 132 и затем к отверстию 134 дифракционной решетки осуществляется в оптически прозрачном СЖК слое 2 и через оптически прозрачные зоны 44. Для передачи светового потока 61 от отверстия 127 к отверстию 129 (фиг. 32) снимается управляющее напряжение с соответствующих электродов дифракционной решетки. В результате отверстие 129 становится оптически прозрачным (см. фиг. 8 - 10) и через него может проходить информация в виде световых потоков 61 в другие СЖК слои. Для исключения отверстий 128 - 131 из информационного обмена (фиг. 33) в рассматриваемом канале передачи информации указанный канал трансформирован в канал многоступенчатой формы, топология которого обходит отверстия 128 - 131, участвовавшие ранее в информационном обмене. Для подключения отверстий 128 - 130 к информационному обмену и отключения отверстия 134 из информационного обмена канал передачи информации трансформирован в канал вихревой формы (фиг. 34). Для передачи информации от отверстия 127 к отверстию 132 и от отверстия 133 к отверстию 134 канал передачи информации трансформирован в два канала: канал ступенчатой формы и канал линейной формы (фиг. 35). Для передачи информации от отверстия 130 к отверстиям 129, 131 - 133 канал передачи информации трансформирован в канал многоугольной формы (фиг. 36). Для передачи информации от отверстия 131 к отверстиям 128 - 130, 132, 133 канал передачи информации трансформирован в канал прямоугольной формы (фиг. 37). Для организации циклического информационного обмена в ромбическом циркуляторе с парами отверстий в вершинах рассматриваемый канал трансформирован в ромбический циркулятор 143 с отверстиями 135 - 142 (фиг. 38). Для формирования на основании 36 коммутационной матрицы линейной зоны накопления информации рассматриваемый ромбический циркулятор трансформирован в V-образный циркулятор 144 и зону накопления 145 (фиг. 39).
В конструктивном варианте для улучшения коммутационных возможностей оптоэлектронного узла и снижения потерь при переключении информационных потоков (фиг. 40) каналы передачи информации N1 - N3 на основании 36 выполнены зигзагообразной формы из светоотражающих выпукло-вогнутых непрозрачных зон, которые образуют последовательно установленные вогнутые отражатели 146 - 148 фокусирующих систем, переотражающие последовательно световой поток в канале N3 от одного отражателя к другому, что повышает эффективность переотражения световых потоков 61. При переключении световых потоков 61 из канала N1 в канал N2 формируются оптически прозрачные зоны 153 и 149 и оптически непрозрачные светоотражающие зоны 150, которые коммутируют световой поток 61 от вогнутого отражателя 151, находящейся в канале N1, к отражателю 152, находящемуся в канале N2.
В конструктивном варианте для улучшения коммутационных возможностей оптоэлектронного узла и снижения потерь при переключении информационных потоков (фиг. 41) горизонтальные каналы передачи информации N1 - N3 на основании 36 выполнены зигзагообразной формы из светоотражающих выпукло-вогнутых непрозрачных зон, которые образуют последовательно установленные вогнутые отражатели 146 - 148 фокусирующих систем, переотражающие последовательно световой поток в канале N3 от одного отражателя к другому, что повышает эффективность переотражения световых потоков 61. В конструктивном варианте для повышения эффективности переотражения световых потоков 61 из одного канала передачи информации в другой на основании 36 дополнительно формируются светоотражающие выпукло-вогнутые непрозрачные зоны 154 - 156, образующие зигзагообразный вертикальный канал передачи информации N4. При переключении световых потоков 61 из горизонтального канала N1 в горизонтальный канал N3 формируются оптически прозрачные зоны 157 - 159, при этом формируется вертикальный зигзагообразный канал N4. Световой поток 61 от вогнутого отражателя 151, находящейся в канале N1, переотражается последовательно к отражателям 155 и 156, находящимся в вертикальном канале N4, затем к отражателям 146 - 148, находящимся в горизонтальном канале N3. При необходимости изменения направления перемещения светового потока 61, например, направо (фиг. 42), т. е. при необходимости формирования обратных или вихреобразных световых потоков, вместо оптически прозрачной зоны 159 в канале N4 формируется оптически непрозрачная светоотражающая зона 160, а вместо оптически непрозрачной зоны 156 формируется оптически прозрачная зона 161. В этом случае световой поток 61 переотражается последовательно от отражателя 155 к отражателям 146 и 162, находящимся в канале N3.
Конструктивные варианты оптоэлектронного узла (фиг. 40 - 42) могут быть использованы для формирования зон передачи информации любой конфигурации (см. фиг. 29 - 39).
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 43, 44), выполненный в виде устройства отображения информации, содержит основание 1 с нанесенным на него СЖК слоем 2, который снабжен двумя светоотражающими слоями 3, 4. Причем первый светоотражающий слой 3 закреплен на внутренней поверхности основания 1. СЖК слой 2 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 5, закрепленным на основании 1, оптически прозрачных зон передачи информации между оптически непрозрачными зонами 6 и светоотражающими слоями 3, 4. Внутри СЖК слоя 2 размещены каналы передачи информации 163 с фокусирующими системами 164 и зоны отображения информации 165. Внутри второго светоотражающего слоя 4 размещены второй СЖК слой с возможностью формирования управляющим модулем 5 дифракционной СЖК решетки 9, оптически прозрачные отверстия 166 и 167. Основание 1 с целью расширения функциональных возможностей дополнительно содержит каналы передачи информации 166 - 169, расположенные веерообразно. Фрагмент 170 записанной информации в зоне 165 отображения информации (фиг. 44) выполнен в виде оптически непрозрачных полос 28 СЖК слоя 2, расположенных в указанном слое вертикально относительно плоскости основания. Размещение указанных непрозрачных полос 28 вдоль траектории рисунка показано на рис. 43. Наличие дифракционной решетки 9 с оптически прозрачными отверстиями 166, 167 позволит получить эффект стереоизображения.
В конструктивных вариантах основание 1 оптоэлектронного узла (фиг. 43, 44) может быть выполнено в виде монтажной платы или печатной платы, или тканой платы, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля, или в виде оптоэлектронного модуля или объемного интегрального модуля.
В конструктивных вариантах управляющий модуль 5 оптоэлектронного узла (фиг. 43, 44) может быть выполнен в виде оптоэлектронного модуля или объемного оптоэлектронного модуля, или в виде объемного интегрального модуля или интегральной схемы, или в виде контроллера или процессора, или центрального процессора, или в виде суперпроцессора с фиксированной или плавающей архитектурой.
На фиг. 45 - 46 показаны конструктивные варианты зон отображения или накопления информации.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 45, 46) содержит основание 1 с нанесенным на него СЖК слоем 2, который снабжен двумя светоотражающими слоями 3. 4. Причем первый светоотражающий слой 3 закреплен на внутренней поверхности основания 1. СЖК слой 2 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 5, закрепленным на основании 1 (фиг. 43), оптически непрозрачных полос 28 отображения информации между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 44). Оптически непрозрачные полосы 28 формируются подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами плоских полупрозрачных электродов 171 - 173, например 2,5 В. В результате чего в СЖК слое 2 формируются оптически непрозрачные зоны 174 и 175 соответственно, образующие непрозрачную полосу 28, отображающую информацию 170 (фиг. 44).
Для регулирования процессов съема информации светоотражающий слой 4 содержит дифракционную решетку 9 с отверстиями 176. Для закрытия дифракционных отверстий на полупрозрачные электроды 177 и 178 подается управляющее напряжение, например 2,5 В, в результате чего формируется оптически непрозрачная зона 179 (фиг. 46), исключающая считывание информации.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 47) для получения стереоскопических эффектов оптически непрозрачные полосы 28 формируются между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 43, 44) подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами выпуклых полупрозрачных электродов 180.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 48) для получения стереоскопических эффектов и улучшения эффективности светоотражения оптически непрозрачные полосы 28 формируются между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 43, 44) подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами вогнутых полупрозрачных электродов 181.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 49) для получения стереоскопических эффектов и улучшения эффективности светоотражения оптически непрозрачные полосы 28 формируются между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 43, 44) подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами зигзагообразных полупрозрачных электродов 182.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 50) для получения стереоскопических эффектов и улучшения эффективности светоотражения оптически непрозрачные полосы 28 формируются между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 43, 44) подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами клиновидных полупрозрачных электродов 183.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 51) для получения стереоскопических эффектов и улучшения эффективности светоотражения оптически непрозрачные полосы 28 формируются между светоотражающими слоями 3, 4 в зоне 165 отображения информации (фиг. 43, 44) подачей управляющего напряжения (разности потенциалов) между парами полупрозрачных электродов 184 с угловым углублением.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 52, 53) для получения стереоскопических эффектов и формирования палитры цветов между основными электродами 171 - 173, формирующими оптически непрозрачные полосы 28 отображения информации в зоне 165 отображения информации, установлены дополнительные полупрозрачные электроды 185 - 186, расположенные нахлестно в промежутках между основными электродами 171 - 173. При подаче управляющего напряжения (разности потенциалов) на дополнительные электроды 185, 186, например 2,5 В, формируются дополнительные оптически непрозрачные полосы 187, 188, которые при определенных комбинациях взаимного расположения полос 28 и 187, 188 (фиг. 54, 55) могут давать оттенки цветов на фоне основного цвета 189.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 56) для формирования дополнительных каналов 190 и 191 передачи информации в многослойной структуре зоны 165 отображения информации между электродами 171 и 172, электродами 172 и 173, а также электродами 185 и 186 управляющим напряжением, например 2,5 В, формируются оптически непрозрачные зоны 28, 187 и 200, 201, которые ограничивают распространение световых потоков только в пределах оптически прозрачных зон 190 и 191.
Конструктивные варианты зон отображения информации (фиг. 45 - 56), сформированные в СЖК слоях оптоэлектронного узла, могут быть эффективно использованы в качестве зон накопления информации в буфферных оптических накопителях.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 2, 57) для расширения функциональных возможностей зона накопления информации выполнена в виде эллипса 192, расположенного под углом к главной оси узла, или в виде прямоугольника 193.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 2, 58) для расширения функциональных возможностей зона накопления информации может быть выполнена в виде фигуры произвольной криволинейной формы 194 или в виде многоугольника 195.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 2, 59) для расширения функциональных возможностей зона накопления информации может быть выполнена в виде фигуры произвольной криволинейной формы 196 или в виде ромба 197.
В конструктивном варианте оптоэлектронного узла (фиг. 2, 60) для расширения функциональных возможностей зона накопления информации может быть выполнена в виде фигуры произвольной криволинейной формы 198 или в виде Г-образного прямоугольника 199.
Облучение световыми потоками и съем оптической информации с указанных зон накопления (фиг. 2, 57 - 60) осуществляются через фокусирующие системы 11 и оптически прозрачные отверстия 10 СЖК дифракционной решетки 9 (фиг. 1). Съем информации через фокусирующие системы 11 осуществляется по оптически прозрачным каналам 21 - 24 передачи информации, расположенным веерообразно. Съем информации через фокусирующие системы 25 осуществляется по оптически прозрачным каналам 26 - 27 передачи информации, расположенным параллельно друг другу. При этом каналы передачи информации, например, 24 и 27 для удобства съема информации с зон 196 и 197 накопления могут изменять свои линейные размеры и местоположение (см. фиг. 59).
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 61), выполненный в виде световодного контактного устройства, содержит основание 202 с нанесенным на него СЖК слоем 203, который снабжен двумя светоотражающими слоями 204, 205. Причем первый светоотражающий слой 204 закреплен на внутренней поверхности основания 202. СЖК слой 203 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 206, закрепленным на основании 202, оптически прозрачных зон передачи информации между светоотражающими слоями 204, 205. Внутри СЖК слоя 203 размещены фокусирующие системы 207 и зоны 208 накопления информации. Внутри второго светоотражающего слоя 205 размещен второй СЖК слой с возможностью формирования управляющим модулем 206 дифракционной СЖК решетки 209, оптически прозрачные отверстия 210 которой расположены напротив фокусирующих систем 207, размещенных в первом СЖК слое 203. С целью расширения функциональных возможностей и увеличения скорости обработки, передачи и съема оптической информации оптоэлектронный узел дополнительно содержит второе основание 211, содержащее СЖК слой 212, расположенный между светоотражающим слоем 213 и дифракционной решеткой 214 с отверстиями 220, в котором сформированы оптически прозрачные каналы 215, 216 передачи информации с фокусирующими системами 217. Основание 211, содержащее СЖК слой 212, установлено с возможностью фиксации или возвратно-поступательного перемещения, или вращения относительно основания 202. Передача информации по каналам 215, 207 и через отверстия 220 и 210 дифракционных решеток 214 и 209 соответственно осуществляется в виде световых потоков 218, 219. Съем информации с зоны 208 накопления, расположенной на основании 202, осуществляется через отверстия 220 дифракционной решетки 215 и каналы 216 передачи информации СЖК слоя 212, расположенного на основании 211. Управление процессами формирования каналов передачи информации в СЖК слое 212 осуществляет управляющий модуль 221. Наиболее эффективно данный конструктивный вариант оптоэлектронного узла может быть использован в световодных контактных устройствах. Данный конструктивный вариант оптоэлектронного узла также может быть использован в качестве оптического накопителя. Дифракционные решетки 209 и 214 могут быть использованы для исключения несанкционированного доступа к информационным потокам, проходящим через сформированные каналы передачи информации.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 62, 63), выполненный в виде оптического накопителя, содержит основание 222 с нанесенным на него СЖК слоем 223, размещенным между светоотражающим слоем 224 и дифракционной решеткой 226 с отверстиями 227. СЖК слой 223 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 225, закрепленным на основании 222, оптически прозрачных каналов 228 и 233 передачи информации. Внутри СЖК слоя 223 размещены фокусирующие системы 229 напротив отверстий 227 дифракционной решетки 226, через которые осуществляется съем информации с оптического диска 230, снабженного покрытием 231, на которое нанесена информация в виде оплавленных участков (например, с помощью лазера). Съем информации с оптического диска осуществляется световым потоком 232. Оптический диск 230 установлен с возможность вращения относительно основания 222. Каналы 228 и 233 с фокусирующими системами 229 размещены на основании 222 веерообразно и параллельно друг к другу соответственно.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 62, 64), выполненный в виде оптического накопителя, содержит основание 222 с нанесенным на него СЖК слоем 223, в котором управляющим модулем 225 сформированы каналы 234 и 235 передачи информации, расположенные перпендикулярно друг к другу. При этом в каналах 235 передачи информации сформированы дополнительные фокусирующие системы 236, позволяющие осуществлять съем информации одновременно с нескольких траекторий записанной информации на оптическом диске 230.
Конструктивные варианты оптоэлектронного узла (фиг. 62,64) могут быть эффективно использованы в виде оптического накопителя на жестком или гибком диске, или карточке, или ленте, или барабане.
В конструктивном варианте с целью расширения возможностей съема и обработки информации оптоэлектронный узел (фиг. 65, 66), выполненный в виде оптического накопителя, содержит основание 237 с нанесенным на него СЖК слоем 238, в котором управляющим модулем 253 (фиг. 66) сформированы прямолинейные 239 и ромбические 240 каналы передачи информации. Через фокусирующие системы 241, 242 и отверстия 254 дифракционной решетки 255 осуществляется съем информации в виде световых потоков 245 с оптических барабанов 243 и 244 соответственно, имеющих покрытие 256, на которое нанесена информация в виде оплавленных участков (например, с помощью лазера). При этом возможен одновременный информационный обмен между оптическими барабанами 243 и 244. Сформированный ромбический канал 240 передачи информации на основании 237 позволяет осуществлять одновременный съем информации в виде световых потоков 246 через фокусирующие системы 247 - 250 с оптических барабанов 243, 244 и 251. При этом имеется возможность съема информации с разных траекторий записанной информации на барабанах 243, 244 и 251 с одновременным информационным обменом. Собранная информация с барабанов 243, 244 и 251 может быть передана по каналу 252 внешним устройствам. Оптические барабаны 243, 244 и 251 установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси и одновременного возвратно-поступательного перемещения относительно основания 237.
В конструктивном варианте с целью расширения возможностей съема и обработки информации оптоэлектронный узел (фиг. 67, 68) содержит основание 258 с нанесенным на него СЖК слоем 259, в котором управляющим модулем 260 (фиг. 66) сформированы прямолинейные каналы 261 и 262 передачи информации. Через фокусирующие системы 263 - 266 и отверстия 267 дифракционной решетки 268 осуществляется съем информации в виде световых потоков 269 с оптического барабана 270, имеющего покрытием 271, на которое нанесена информация в виде оплавленных участков (например, с помощью лазера). Оси 272 фокусирующих систем 263 - 266 расположены перпендикулярно касательной внешней поверхности покрытия 271 оптического барабана 270. Для упрощения конструкции оптоэлектронного узла в его конструктивном варианте (фиг. 69) оси 272 фокусирующих систем 263 - 266 расположены перпендикулярно внешней поверхности основания 258 и под углом _α к перпендикуляру 273, восстановленному из точки съема информации с покрытия 271 оптического барабана 270.
В конструктивном варианте с целью получения высокостабильных характеристик светоотражения оптоэлектронный узел (фиг. 70), выполненный в виде оптического гироскопа, содержит основание 274 с нанесенным на него СЖК слоем 275, в котором управляющим модулем 276 (фиг. 71) сформированы ромбический циркулятор 277 и прямолинейные каналы 278 и 279 передачи информации. Ромбический циркулятор 277 используется в качестве оптического гироскопа, а прямолинейные каналы 278 и 279 предназначены для съема и передачи информации. Циркуляция оптических световых потоков в ромбическом циркуляторе 277 осуществляется в двух его плечах 280 и 281 между фокусирующими системами 282 и 283, расположенными в верхней и нижней частях ромба. Для получения высокостабильных характеристик светоотражения в правой и левой вершинах ромбического циркулятора 277 внутри СЖК слоя 275 установлены дополнительные зеркала 284 и 285, выполненные в виде стеклянного или металлического зеркала. Для расширения функциональных возможностей оптического гироскопа в оптоэлектронном узле через фокусирующие системы 282 и 283 ромбического циркулятора и фокусирующую систему 286 прямолинейного канала 279 передачи информации и через соответствующие отверстия 287 дифракционной решетки 288 осуществляется съем информации в виде световых потоков 289 с оптического накопителя 290 в виде диска с покрытием 291, на которое нанесена информация в виде оплавленных участков (например, с помощью лазера). С целью улучшения фокусировки световых потоков 289 в отверстия 287 дифракционной решетки установлены оптически прозрачные стеклянные линзы 292.
Настройка оптического гироскопа осуществляется фазированием световых потоков в плечах 280 и 281 ромбического циркулятора 277. Это осуществляется смещением одной из вершин циркулятора 277 по стрелке вниз или вправо (см. фиг. 72 или 73). При этом представляется возможным контролировать процессы настройки путем сравнения с эталонными характеристиками оптического гироскопа, нанесенными на оптический накопитель 290 (фиг. 71). При появлении угловой скорости оптического гироскопа происходит изменение частоты излучения световых потоков 289 в плечах 280 и 281 ромбического циркулятора 277. Полученная разность частот светового излучения в плечах 280 и 281 может быть сравнена с эталонной на оптическом накопителе и передана по каналу 278 внешним вычислительным устройствам. Канал 279 используется для выполнения контрольных операций по определению углового положения оптического гироскопа.
В конструктивном варианте преимущественно для оптических переключателей оптоэлектронный узел (фиг. 74) содержит основание 293 с нанесенным на него световодным жидкокристаллическим (СЖК) слоем 294, который расположен между светоотражающим слоем 295 и дифракционной решеткой 296. СЖК слой 294 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 297, закрепленным на основании 293, оптически прозрачных каналов 298, 299 и 311 передачи информации. Внутри СЖК слоя 294 размещены фокусирующие системы 300, 306 и 307, выходящие из отверстий дифракционной решетки 296 и установленные с возможностью контактирования с оптически прозрачной поверхностью 301 оптического переключателя 302, расположенного на расстоянии δ от внешней поверхности дифракционной решетки 296. По условиям эксплуатация оптического переключателя 302 величина δ может приближаться к нулю или обращаться в нуль. При этом допускается прямое контактирование с элементов фокусирующих систем 300, 306 и 307 с плоской поверхностью 301 оптического переключателя 302, установленного с возможностью вращения. В целях исключения разрушения оптических элементов фокусирующая система 300 выполнена в виде полого цилиндрического стержня 303, заполненного оптически прозрачной неотверждаемой жидкостью 304 и имеющего в конической его части оптически прозрачный шарик 305, установленный с возможностью вращения. Стенки полого цилиндрического стержня 303 выполнены полупрозрачными. В качестве оптически прозрачной жидкости может быть использована эпоксидная смола ЭД-20, которая применяется в качестве компонента в оптически прозрачных клеях ОК-50 или ОК-72ФТ15. Эпоксидная смола без смешения с отвердителем может выполнять функцию неполимеризуемого материала. В случае контактирования фокусирующей системы 300 с плоской поверхностью 301 вращающегося оптического переключателя 302 оптически прозрачный шарик 305, смазанный оптически прозрачной жидкостью проворачивается, при этом не происходит разрушения конструктивных элементов фокусирующей системы 300. Для расширения возможностей функциональной фокусирующей системы оптоэлектронный узел дополнительно снабжен оптоэлектронным преобразователем 310, который расположен на внешней поверхности основания 293 и соединен с фокусирующими системами 306 и 307. Электронная информация, поступающая на преобразователь 310, трансформируется в оптическую информацию, которая затем в виде световых потоков 309 поступает через фокусирующие системы 306 и 307 на вращающийся оптический переключатель 302. Для расширения функциональных возможностей стенки стержень 303 выполнен оптически прозрачным. В этом случае информация в виде световых потоков 308 может поступать в фокусирующую систему 300 из канала 298 передачи информации и затем на оптический переключатель 302.
В конструктивном варианте оптического переключателя (фиг. 75) с целью расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел содержит дополнительный СЖК слой 312, расположенный внутри основания 293 (фиг. 74) между светоотражающими слоями 313 и 314. При этом фокусирующие системы 300, 306 и 307 установлены с возможностью оптического контакта с СЖК слоем 312. В этом случае через фокусирующие системы 300, 306 и 307 возможен обмен оптической информацией между СЖК слоями 294 и 312, а также с оптическим переключателем 302. Для повышения защищенности от механических воздействий оптоэлектронный преобразователь 310 установлен внутри основания 293. В целях расширения функциональных возможностей поверхность 301 оптического переключателя 302 выполнена с прямоугольной 315, радиусной 316 и гиперболической 317 выемками. При этом в прямоугольной выемке 315 возможен прямой контакт фокусирующей системы 300 с оптически прозрачной поверхностью 301 оптического переключателя 302.
В конструктивном варианте оптического переключателя (фиг. 76) с целью расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел содержит дополнительный СЖК слой 312, который расположен внутри основания 293 между светоотражающими слоями 313 и 314 (фиг. 75). При этом фокусирующие системы 300 и 306 установлены в СЖК слоях 294 и 312 под углом друг к другу с возможностью оптического контакта с указанными СЖК слоями. Оптическая информация в виде световых потоков 308 через фокусирующие системы 300 и 306 передается на оптический переключатель 302 в выемки угловой 318 и параболической 319 формы, расположенные на оптически прозрачной поверхности 301.
В конструктивном варианте оптического переключателя (фиг. 77) с целью расширения функциональных возможностей оптоэлектронный узел содержит дополнительный СЖК слой 312, который расположен внутри основания 293 (фиг. 75). При этом фокусирующая система 300 расположена внутри СЖК слоя 294 параллельно светоотражающему слою 295 и дифракционной решетке 296. Световые потоки 308, выходящие из фокусирующей системы 300, передаются на оптически прозрачную поверхность 301 буртика 320 оптического переключателя 302 с максимальной светопередачей.
В конструктивном варианте оптоэлектронный узел (фиг. 78), выполненный в виде оптического накопителя, содержит основание 321 с нанесенным на него СЖК слоем 322, который снабжен двумя светоотражающими слоями 323, 324. СЖК слой 322 установлен с возможностью формирования управляющим модулем 325, закрепленным на основании 321, оптически прозрачных зон передачи информации между светоотражающими слоями 323, 324. В первом светоотражающем слое 323 размещены фокусирующие системы 326, выполненные в виде уголкового отражателя. Оптически непрозрачные светоотражающие зоны 327, расположенные по периферии фокусирующих систем 326, образуют оптически прозрачные каналы 328 - 330 передачи информации. Внутри второго светоотражающего слоя 324 размещен второй СЖК слой с возможностью формирования управляющим модулем 325 дифракционной СЖК решетки 331, оптически прозрачные отверстия 332 - 334 которой расположены напротив фокусирующих систем 326, размещенных в первом светоотражающем слое 323. С целью расширения функциональных возможностей и увеличения скорости обработки, передачи и съема оптической информации оптоэлектронный узел дополнительно содержит второе основание 335 в виде накопителя информации, содержащее СЖК слой 336, в котором размещена зона 337 накопления информации. Основание 335 установлено с возможностью фиксации или перемещения, или вращения относительно основания 321. Основание 335 содержит управляющий модуль 341, соединенный с оптоэлектронным преобразователем 339, усилителем 340, гальванической или аккумуляторной батареей 342 проводниками 344. Основание дополнительно может быть снабжено солнечной батареей 343, соединенной с батареей 342. По каналу 330 информация в виде светового потока 338 поступает через отверстие 334 дифракционной решетки 331 на оптоэлектронный преобразователь 339, в котором осуществляется преобразование световых потоков в электронную информацию. Далее полученный сигнал усиливается в усилителе 340. Далее полученная информация поступает на управляющий модуль 341, который осуществляет накопление информации в зоне 336, формируя оптически непрозрачные полосы 345. Съем информации с оптического накопителя осуществляется в виде световых потоков 349 по каналам 329 основания 321 через отверстия 333 дифракционной решетки 331. В целях повышения надежности работы накопителя подпитка солнечной батареи системы энергоснабжения основания 321 осуществляется в виде световых потоков 350 по каналу 326 через отверстие 328 дифракционной решетки 331. Основание 335 дополнительно содержит защитное покрытие 346.
В конструктивном варианте в целях повышения защищенности от несанкционированного доступа накопитель 335 (фиг. 79) дополнительно может содержать дифракционную решетку 347 с оптически прозрачными отверстиями 348.
Источник информации
Патент США N 5181130, кл. G 02 F 1/335, 1/333, 359-42, 1990.
Формула изобретения: 1. Оптоэлектронный узел, содержащий по крайней мере одно основание с нанесенным на него жидкокристаллическим слоем, жидкокристаллический слой снабжен основными полупрозрачными электродами, нанесенными поверх жидкокристаллического слоя и на основание между жидкокристаллическим слоем и основанием, с возможностью формирования в жидкокристаллическом слое с помощью управляющих напряжений между электродами оптически непрозрачных зон отображения информации, оптоэлектронный узел также снабжен отражающими элементами, отличающийся тем, что жидкокристаллический слой размещен между светоотражающими слоями, причем один из светоотражающих слоев закреплен на внутренней поверхности основания, основные электроды, размещенные между основанием и жидкокристаллическим слоем, нанесены на светоотражающий слой внахлест относительно друг друга с нанесением между ними слоя оптически непрозрачного диэлектрика, жидкокристаллический слой установлен с возможностью формирования оптически прозрачных зон передачи информации между светоотражающими слоями и оптически непрозрачными зонами, сформированными управляющими напряжениями между основными электродами, и с возможностью формирования внутри оптически прозрачной зоны жидкокристаллического слоя управляющими напряжениями зоны накопления информации, в первом светоотражающем слое, закрепленном на основании, и/или внутри оптически прозрачной зоны жидкокристаллического слоя, и/или внутри второго светоотражающего слоя размещены фокусирующие системы, второй светоотражающий слой содержит дифракционную решетку с отверстиями, при этом отверстия дифракционной решетки расположены напротив фокусирующих систем, и/или зон передачи, и/или накопления, и/или отображения информации.
2. Узел по п.1, отличающийся тем, что основание выполнено в виде монтажной, или печатной, или тканой, или коммутационной платы, или световодной ленты, или плоского световодного кабеля, или объемного оптоэлектронного модуля, или объемного интегрального модуля.
3. Узел по п.1, отличающийся тем, что оптически непрозрачная зона жидкокристаллического слоя, сформированная управляющими напряжениями между основными электродами, выполнена светоотражающей или светопоглощающей и размещена между дополнительными электродами, расположенными между основными электродами в виде многослойной структуры один над другим.
4. Узел по п.3, отличающийся тем, что электроды выполнены выпуклой, или вогнутой, или зигзагообразной, или клиновидной формы, или с угловым углублением.
5. Узел по п.3, отличающийся тем, что в зоне накопления и/или отображения информации дополнительно выполнены оптически непрозрачные зоны, размещенные между дополнительными электродами, расположенными нахлестно в промежутках между основными электродами.
6. Узел по п.1, отличающийся тем, что фокусирующая система выполнена в виде прямоугольных, или сферических, или параболических, или гиперболических, иди эллипсообразных отражателей, или в виде оптически прозрачной линзы.
7. Узел по п.6, отличающийся тем, что фокусирующая система выполнена в виде полого стержня, заполненного оптически прозрачной неотверждаемой жидкостью и имеющего в конической его части оптически прозрачный шарик, установленный с возможностью вращения, при этом цилиндрические стенки стержня выполнены полупрозрачными.
8. Узел по п.1, отличающийся тем, что зона передачи, и/или накопления, и/или отображения информации, сформированные управляющими напряжениями, выполнена линейной, или эллипсообразной, или многоугольной, или произвольной криволинейной формы.
9. Узел по п.1, отличающийся тем, что зона передачи информации, сформированная управляющими напряжениями, выполнена в виде ромбического, или П-образного, или L-образного, или Х-образного циркулятора.
10. Узел по п.1, отличающийся тем, что отверстия дифракционной решетки, сформированные во втором светоотражающем слое, выполнены концентрическими, или эллипсообразными, или многоугольными.
11. Узел по п.10, отличающийся тем, что отверстия дифракционной решетки, сформированные во втором светоотражающем слое, размещены в виде ломаной или зигзагообразной линии, или в виде прямоугольной или концентрической матрицы, или с переменным шагом, или в хаотичном порядке.
12. Узел по п.1, отличающийся тем, что второе основание установлено с возможностью фиксации, или перемещения, или вращения относительно первого основания.
13. Узел по п. 12, отличающийся тем, что второе основание выполнено в виде оптического накопителя на жестком или гибком диске, или карточке, или ленте, или барабане.
14. Узел по п.12, отличающийся тем, что оптический накопитель второго основания дополнительно содержит аккумуляторную, или гальваническую, или солнечную батарею.
15. Узел по п. 1, отличающийся тем, что граница светоотражающего слоя выполнена в виде ломаной линии или зигзагообразной кривой.
16. Узел по п.1, отличающийся тем, что в отверстиях дифракционной решетки размещены прозрачные стеклянные линзы или фокусирующая система, выходящая из отверстий дифракционной решетки и выполненная в виде полого стержня, заполненного оптически прозрачной неотверждаемой жидкостью и имеющего в конической его части оптически прозрачный шарик.