ОПТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
OPTICAL PULSE SEQUENCE GENERATOR

Изобретение относится к средствам оптической импульсной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации и оптических вычислительных машинах в качестве источника тактовых импульсов.
Наиболее близким по техническому исполнению к заявленному устройству является оптический мультивибратор, состоящий из оптических волноводов, оптических разветвителей и оптических бистабильных элементов [Патент №2050017, Россия, 1995. Оптический мультивибратор / Соколов С.В.].
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, - оптические волноводы.
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и сложность регулировки параметров импульсных последовательностей.
Задачей изобретения является создание оптического устройства, способного генерировать как когерентные, так и некогерентные оптические импульсные последовательности заданной частоты и скважности при одновременном упрощении конструкции устройства.
Техническим результатом является расширение возможностей устройства за счет управления регулировкой параметров импульсных последовательностей при одновременном упрощении конструкции устройства.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптический генератор импульсных последовательностей, содержащий два параллельно расположенных оптических волновода, первый из которых имеет длину (n+1)×m усл. ед. длины, а второй - n×m усл. ед. длины (n - нечетное число), введены источник излучения, n электрооптических кристаллов, в которые интегрированы данные оптические волноводы, управляющим входом устройства являются объединенные управляющие входы электрооптических кристаллов, выход источника излучения подключен ко входу первого оптического волновода, вход второго оптического волновода расположен на расстоянии m от входа первого оптического волновода по оси распространения оптических сигналов, первый из n электрооптических кристаллов расположен на расстоянии m от входа первого оптического волновода, (i+1)-й электрооптический кристалл расположен на расстоянии m усл. ед. длины от i-го электрооптического кристалла (i=1, 2, …, n), выходы первого и второго оптических волноводов располагаются на расстоянии m от n-го электрооптического кристалла, выходы первого и второго оптических волноводов являются первым и вторым выходами устройства, соответственно.
Функциональная схема оптического генератора импульсных последовательностей показана на фигуре 1.
Оптический генератор импульсных последовательностей содержит:
- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью k условных единиц;
1
2
- 2, 2 - первый и второй оптические волноводы (ОВ),
1
2
n
1
2
- 3, 3, …, 3 - n электрооптических кристаллов (ЭОК), в которые интегрированы ОВ 2, 2.
1
2
При приложении внешнего электрического поля к управляющему входу ЭОК изменяет показатель преломления, меняя от 0 до 1 коэффициент оптической связи между первым и вторым ОВ 2, 2; ЭОК могут быть реализованы, например, в виде [Клер Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику: Пер. с франц. / Ж.-Ж. Клер. - M.: Советское радио, 1980. - 104 с., страница 80…81, рисунок 81].
1
2
n
Управляющим входом С устройства являются объединенные управляющие входы электрооптических кристаллов 3, 3, …, 3.
1
2
1
Выход ИИ 1 подключен ко входу первого OВ 2. Вход второго OВ 2 расположен на расстоянии m от входа первого OВ 2 по оси распространения оптических потоков.
1
1
2
n
1
1
2
n
Первый 3 из n ЭОК 3, 3, …, 3 расположен на расстоянии m усл. ед. длины от входа первого OВ 2, (i+1)-й ЭОК расположен на расстоянии m усл. ед. длины от i-го ЭОК (i=1, 2, …, n), выходы первого и второго OB 2, 2 располагаются на расстоянии m усл. ед. длины от n-го ЭОК 3.
1
2
Выходы первого и второго OВ 2, 2 являются первым (выход 1) и вторым (выход 2) выходами устройства, соответственно.
Работа устройства протекает следующим образом.
1
В начальном состоянии - в отсутствие управляющего сигнала на входе С устройства, с выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью k усл. ед. поступает на вход первого OВ 2 и далее на выход 1 устройства.
1
1
2
n
1
2
1
2
n
При подаче управляющего сигнала на вход С оптического генератора импульсных последовательностей в момент времени t все n ЭОК 3, 3, …, 3 по действием приложенного электрического поля изменяют свой показатель преломления таким образом, что между первым и вторым OВ 2, 2 на участках интеграции в соответствующий ЭОК 3, 3, …, 3 (через отрезки расстояния длиной m усл. ед.) появляется оптическая связь [Клер Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику: Пер. с франц. / Ж.-Ж. Клер. - M.: Советское радио, 1980. - 104 с., страница 80…81, рисунок 81].
зад
зад
1
2
1
1
2
1
2
1
2
3
2
n
2
2
-9
Следовательно, оптический поток с выхода ИИ 1 с интенсивностью k усл. ед. через время, равное Δt=t+n×m/c (t - время срабатывания ЭОК (составляет порядка 10 с [Клер Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику: Пер. с франц. / Ж.-Ж. Клер. - M.: Советское радио, 1980. - 104 с., страница 80…81]), с - скорость распространения оптического потока в среде OВ 2, 2), распределяется следующим образом: «участок между входом OВ 2 и ЭОК 3» - «участок OВ 2 между ЭОК 3 и ЭОК 3» - «участок OВ 2 между ЭОК 3 и ЭОК 3»… «участок OВ 2 между ЭОК 3 и выходом OВ 2». На выходе второго OВ 2 при этом формируется поток с интенсивностью k усл. ед.
3
1
3
n
1
2
1
2
1
2
После снятия управляющего сигнала со входа С устройства в момент времени t ЭОК 3, 3, …, 3 разорвут оптическую связь между первым и вторым OВ 2, 2. Следовательно, в первом и втором OВ 2, 2 одновременно будут сформированы оптические «отрезки» - длина каждого отрезка при этом составляет m усл. ед., расстояние между отрезками - m усл. ед. В каждом OВ 2, 2 таких "отрезков" будет (n+1)/2.
1
2
И
ИИ
И
Далее оптический генератор импульсных последовательностей выдает на первом и втором выходах OВ 2, 2 устройства (выход 1 и выход 2, соответственно) импульсные последовательности с длительностью импульса, равной t=m/с, и длительностью интервала между импульсами t=t=m/с.
*
1
Через интервал времени Δt=(n+1)×m/c выдача импульсных последовательностей на первом и втором выходах устройства (выход 1 и выход 2, соответственно) прекращается. ОГИП переходит в начальное состояние, при котором с выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью k усл. ед. поступает на вход первого OВ 2 и далее на выход 1 устройства. Такое состояние оптического генератора импульсных последовательностей длится вплоть до поступления очередного управляющего сигнала на вход С.
Дальнейшее функционирование оптического генератора импульсных последовательностей осуществляется аналогично вышеизложенному.
*
Подбирая значения n и m, можно сгенерировать импульсную последовательность оптических сигналов с заданными параметрами (длительностью импульса и длительностью интервала между импульсами), а выбирая период следования управляющих сигналов T≤Δt-Δt, можно обеспечить ее непрерывность.
1
2
1
2
n
Для полного управления значениями n и m необходимо ввести вместо единственного входа устройства n входов, являющихся одновременно входами электрооптических кристаллов 3, 3, …, 3n - входы C, С… С.
Функциональная схема такого оптического генератора импульсных последовательностей показана на фигуре 2. Обозначения функциональных блоков аналогичны обозначениям на фигуре 1. Такое исполнение оптического генератора импульсных последовательностей позволяет формировать на первом и втором выходах устройства импульсные последовательности с различными длительностями импульсов и периодами.
10
11
-1
Дополнительными преимуществами данного ОГИП являются возможность формирования ультракоротких оптических импульсов, а также высокая частота их следования: F=c/(2m)(10-10 c).