ОПТИЧЕСКИЙ Д-КОНЪЮНКТОР НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ
OPTICAL FUZZY SET D-CONJUNCTOR

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации, построенных на основе непрерывной (нечеткой) логики.
Известно оптическое устройство - оптический компаратор [Пат. RU 2020501 С1, Оптический компаратор / С.В.Соколов], содержащий источник излучения, коллимирующую линзу, прямоугольную призму, два электрооптических дефлектора и оптические объединители.
Существенные признаки аналога, общие с заявляемым изобретением, следующие: источник излучения, два электрооптических дефлектора, оптический объединитель.
Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.
Известно оптическое вычислительное устройство, предназначенное для вычитания оптических сигналов [Пат. RU 2103721 С1, 1998, Устройство для вычитания оптических сигналов / С.В.Соколов, А.А.Баранник]. Устройство для вычитания оптических сигналов содержит оптические усилители, входной оптический разветвитель, две группы оптических транспарантов, оптические разветвления, кольцевое ответвление, оптический компаратор, оптическое ответвление, пару оптически связанных волноводов и оптический бистабильный элемент.
Существенные признаки аналога, общие с заявляемым устройством, следующие: оптический транспарант, оптический разветвитель, пара оптически связанных волноводов, оптический бистабильный элемент.
Недостатками вышеописанного аналога являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.
Известно оптическое вычислительное устройство - нелинейный степенной преобразователь, принятый за прототип [Пат. RU 2020550 С1, 1994, Оптический функциональный преобразователь / С.В. Соколов], содержащий источник когерентного излучения, дифференциатор, оптический n-выходной разветвитель, оптический транспарант, оптический n-входной объединитель, оптически связанные волноводы, оптический модулятор.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие: источник излучения, оптический транспарант, оптический n-выходной разветвитель, пара оптически связанных волноводов.
Недостатками вышеописанного прототипа являются высокая сложность и невозможность выполнения операции Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств.
5
6
Задачей изобретения является создание оптического устройства, позволяющего выполнять операцию Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности до 10-10 операций в секунду.
Технический результат выражается в расширении возможностей устройства - создание устройства, выполняющего операцию Д-конъюнкции (пересечения) двух нечетких множеств при одновременном упрощении конструкции и увеличении вычислительной производительности устройства.
Сущность изобретения состоит в том, что в оптический Д-конъюнктор нечетких множеств, содержащий источник излучения, первый линейный оптический транспарант, первый оптический n-выходной разветвитель, пару оптически связанных волноводов, введены оптический Y-разветвитель, первая группа (n-1) пар оптических волноводов, две группы n оптических транспарантов, две группы n оптических Y-разветвителей, три группы n оптических Y-объединителей, две группы n фотоприемников, две группы n электрооптических дефлекторов, второй оптический n-выходной разветвитель, второй линейный оптический транспарант, вторая группа n пар оптических волноводов, группа n блоков нормирования интенсивности, каждый из которых содержит оптический бистабильный элемент, оптический Y-разветвитель, оптический Y-объединитель, входом блока является вход оптического бистабильного элемента, инверсный выход которого подключен к первому входу оптического Y-объединителя, а прямой выход подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя, а второй выход является поглощающим, выход оптического Y-объединителя является выходом блока нормирования интенсивности, выход источника излучения подключен ко входу оптического Y-разветвителя, первый выход которого подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя, а второй выход подключен ко входу второго оптического n-выходного разветвителя, каждый выход первого оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу первого линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов (i=1, 2, …n), выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из первой группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из первой группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из первой группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из первой группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу 1-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, каждый выход второго оптического n-выходного разветвителя подключен к соответствующему входу второго линейного оптического транспаранта, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода соответствующей пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов, выход первого оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов, выход второго оптического волновода i-й пары оптически связанных волноводов из второй группы n пар оптически связанных волноводов подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей, выход i-го оптического транспаранта из второй группы n оптических транспарантов подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, первый выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей, второй выход i-го оптического Y-разветвителя из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го фотоприемника из второй группы n фотоприемников, выход которого подключен к управляющему входу i-го электрооптического дефлектора из первой группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го оптического Y-объединителя из второй группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов, выход i-го электрооптического дефлектора из второй группы n электрооптических дефлекторов подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей, выход каждого оптического Y-объединителя из третьей группы n оптических Y-объединителей подключен ко входу соответствующего блока нормирования интенсивности из группы n блоков нормирования интенсивности, выходы которых являются выходами устройства.
Оптический Д-конъюнктор нечетких множеств - устройство, предназначенное для выполнения в режиме реального времени операции Д-конъюнкции (или драстического пересечения - от англ. drastic) двух нечетких множеств A и B и получения результирующего множества D, функция принадлежности которого равна:
A
1
2
n
где µ(x) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество A элементов, определенных на базовой шкале X∈x, x, …, x, где n - количество элементов множества A,
B
1
2
n
µ(x) - функция принадлежности, описывающая нечеткое множество B элементов, определенных на базовой шкале X∈x, x, …, x, где n - количество элементов множества B.
Функциональная схема оптического Д-конъюнктора нечетких множеств показана на фигуре 1.
Оптический Д-конъюнктор нечетких множеств содержит:
- 1 - источник излучения (ИИ) с интенсивностью 4×n усл(овных) ед(иниц);
- 2 - оптический Y-разветвитель;
- 3 - первый оптический n-выходной разветвитель;
- 4 - первый линейный оптический транспарант (ЛОТ) с функцией пропускания, пропорциональной ;
11
12
21
22
n1
n2
- 5, 5, 5, 5, …, 5, 5 - первую группу n пар оптически связанных волноводов (ОСВ) с порогом переключения оптического потока 2 усл.ед. [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с., страница 148, рисунок 5.2];
1
2
n
- 6, 6, …, 6 - первую группу n оптических транспарантов (ОТ) с функциями пропускания ;
1
2
n
- 7, 7, …, 7 - первую группу n оптических Y-разветвителей;
1
2
n
- 8, 8, …, 8 - первую группу n оптических Y-объединителей;
1
2
n
- 9, 9, …, 9 - первую группу n фотоприемников;
1
2
n
- 10, 10, …, 10 - первую группу n электрооптических дефлекторов (ЭОД);
- 11 - второй оптический n-выходной разветвитель;
- 12 - второй ЛОТ с функцией пропускания, пропорциональной ;
11
12
21
22
n1
n2
- 13, 13, 13, 13, …13, 13 - вторую группу n пар ОСВ с порогом переключения оптического потока 2 усл.ед.;
1
2
n
- 14, 14, …, 14 - вторую группу n ОТ с функциями пропускания ;
1
2
n
- 15, 15, …, 15 - вторую группу n оптических Y-разветвителей;
1
2
n
- 16, 16, …, 16 - вторую группу n оптических Y-объединителей;
1
2
n
- 17, 17, …, 17 - вторую группу n фотоприемников;
1
2
n
- 18, 18, …, 18 - вторую группу n ЭОД;
1
2
n
- 19, 19, …, 19 - третью группу n оптических Y-объединителей;
1
2
n
- 20, 20, …, 20 - n блоков нормирования интенсивностей (БНИ).
Выход ИИ 1 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 2. Первый выход оптического Y-разветвителя 2 подключен ко входу первого оптического n-выходного разветвителя 3, а второй выход - ко входу второго оптического n-выходного разветвителя 11.
1
2
n
11
21
n1
i1
i1
i2
i
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
Каждый выход 3, 3, …, 3 первого оптического n-выходного разветвителя 3 подключен к соответствующему входу первого ЛОТ 4, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 5, 5, …, 5 соответствующей пары ОСВ из первой группы n пар ОСВ. Выход первого оптического волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го ОТ 6 из первой группы n ОТ (i=1, 2, …n). Выход второго оптического волновода волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). Выход i-го ОТ 6 из первой группы n ОТ подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Первый выход i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Второй выход i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го ФП 9 из первой группы n ФП, выход которого подключен к управляющему входу i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
1
2
n
11
21
n1
11
12
21
22
n1
n2
i1
i1
i2
i
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
i
Каждый выход 11, 11, …, 11 первого оптического n-выходного разветвителя 11 подключен к соответствующему входу второго ЛОТ 12, каждый выход которого подключен ко входу первого оптического волновода 13, 13, …, 13 соответствующей пары ОСВ 13, 13, 13, 13, …, 13, 13 из второй группы n пар ОСВ. Выход первого оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го ОТ 14 из второй группы n ОТ (i=1, 2, …n). Выход второго оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ подключен ко входу i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). Выход i-го ОТ 14 из второй группы n ОТ подключен к первому входу i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Первый выход i-го оптического Y-разветвителя 15; из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Второй выход 1-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей подключен ко входу i-го ФП 17 из второй группы n ФП, выход которого подключен к управляющему входу i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей подключен к информационному входу i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Выход i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД подключен ко второму входу i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
1
2
1
2
n
Выход каждого оптического Y-объединителя 19, 19, …, 19n из третьей группы n оптических Y-объединителей подключен ко входу соответствующего БНИ 20, 20, …, 20 из группы n БНИ, выходы которых являются выходами устройства.
i
Функциональная схема БНИ 20 показана на фигуре 2.
i
Блок нормирования интенсивности 20 содержит:
21 - оптический бистабильный элемент (ОБЭ) с функцией переключения 2 усл.ед., который может быть выполнен, например, в виде трансфазора или в виде оптически связанных волноводов [Акаев А.А. Оптические методы обработки информации / А.А.Акаев, С.А.Майоров. - М.: Высшая школа, 1988. - 236 с.];
22 - оптический Y-разветвитель;
23 - оптический Y-объединитель.
i
Инверсный выход ОБЭ 21 подключен к первому входу оптического Y-объединителя 23, прямой выход ОБЭ 21 подключен ко входу оптического Y-разветвителя 22, первый выход которого подключен ко второму входу оптического Y-объединителя 23, а второй является поглощающим. Выход оптического Y-объединителя 23 является выходом блока нормирования интенсивности 20.
Работа оптического Д-конъюнктора нечетких множеств происходит следующим образом. С выхода ИИ 1 оптический поток с интенсивностью 4×n усл.ед. поступает на вход оптического Y-разветвителя 2, с первого выхода которого оптический поток с интенсивностью 2×n усл.ед. поступает на вход первого оптического n-выходного разветвителя 3. Со второго выхода оптического Y-разветвителя 2 оптический поток с интенсивностью 2×n усл.ед. поступает на вход второго оптического n-выходного разветвителя 11.
1
2
n
A
i
A
i
11
21
n1
На всех выходах 3, 3, …, 3 первого оптического n-выходного разветвителя 3 формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл.ед. Эти n потоков - с интенсивностью 2 усл.ед. каждый поступают на соответствующие входы ЛОТ 4, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µ(x), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µ(x) при конкретном i-м значении аргумента x (i=1, 2, …n). Далее эти оптические потоки поступают на входы соответствующих первых оптических волноводов 5, 5, …, 5 пар ОСВ из первой группы n пар ОСВ.
1
2
n
B
i
B
i
i
11
21
n1
Одновременно на всех выходах 11, 11, …, 11 второго оптического n-выходного разветвителя 11 также формируются оптические потоки с интенсивностью 2 усл.ед. Эти n потоков - с интенсивностью 2 усл.ед. каждый поступают на соответствующие входы ЛОТ 12, формируя на каждом его i-м выходе оптический поток с интенсивностью, пропорциональной 2×µ(x), т.е. пропорциональной значению функции принадлежности µ(x) при конкретном i-м значении аргумента x(i=1, 2, …n). Далее эти оптические потоки поступают на входы соответствующих первых оптических волноводов 13, 13, …, 13 пар ОСВ из второй группы n пар ОСВ.
A
i
B
i
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
Пусть µ(x)=1, а 0<µ(x)<1. Тогда на i-м выходе ЛОТ 4 формируется оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ и поступает далее на вход i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 9 из первой группы ФП, на выходе которого формируется электрический сигнал, управляющий i-м ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n).
B
i
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i1
i1
i2
B
i
i
B
i
i
i
i
B
i
i
i
Одновременно с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью менее 2 усл.ед., так как 0<µ(x)<1 (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ, не переключается во второй оптический волновод 13 i-й пары ОСВ 13, 13(i=1, 2, …n). С выхода первого оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ оптический поток с интенсивностью 2×µ(x)<2 усл.ед. поступает на вход i-го ОТ 14 из второй группы ОТ, с выхода которого оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. поступает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей и далее - на информационный вход i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 18 из второй группы n ЭОД подан заданный управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. с выхода ЭОД 18 направляется на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
i
i
i
i
i
i
B
i
i
Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Этот оптический поток не отклоняется на заданный угол и не попадает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей и поглощается, так как на 1-м ЭОД 10 (i=1, 2, …n) из первой группы n ЭОД отсутствует заданный управляющий сигнал (из-за того, что на входе i-го ФП 17 из второй группы ФП отсутствует оптический сигнал). Соответственно, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20 (i=1, 2, …n).
i
i
i
i
Работа блока нормирования интенсивности (БНИ) 20 происходит следующим образом (фигура 2). При поступлении на вход БНИ 20 оптического потока с интенсивностью менее 2 усл.ед. поток проходит со входа 20 на его выход, не изменяя своей величины, - через инверсный выход ОБЭ 21 и первый вход оптического Y-объединителя 23. Если поступает оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед., то ОБЭ 21 пропускает его на вход оптического Y-разветвителя 22, который уменьшает интенсивность потока в 2 раза. С первого выхода оптического Y-разветвителя 22 оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход оптического Y-объединителя 23 и на выходе БНИ 20 формируется оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед.
i
A
i
B
i
B
i
Следовательно, на выходе БНИ 20 при µ(x)=1, 0<µ(x)<1 будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. (i=1, 2, …n).
B
i
A
i
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
Пусть µ(x)=1, а 0<µ(x)<1. Тогда с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед., который, поступая на вход первого оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход 1-го ФП 17 из второй группы ФП, с выхода которого снимается электрический сигнал, который управляет i-м ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n).
A
i
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i1
i1
i2
A
i
i
A
i
i
i
i
A
i
i
i
Одновременно с i-го выхода ЛОТ 4 снимается оптический поток с интенсивностью менее 2 усл.ед., так как 0<µ(x)<1. Этот оптический поток, попадая на вход первого оптического волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ, не переключается во второй оптический волновод 5 i-й пары ОСВ 5, 5(i=1, 2, …n). С выхода первого оптического волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ оптический поток с интенсивностью 2×µ(x)<2 усл.ед. поступает на вход i-го ОТ 6 из первой группы ОТ, с выхода которого оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. поступает на первый вход i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей и далее - на информационный вход i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на 1-й ЭОД 10 из первой группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью µ(x) с выхода ЭОД 10 направляется на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
i
i
i
i
i
A
i
i
B
i
A
i
A
i
Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Этот оптический поток не попадает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей и поглощается, так как на i-м ЭОД 18 из второй группы n ЭОД отсутствует управляющий сигнал (i=1, 2, …n). Соответственно, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20 (i=1, 2, …n), на выходе которого при µ(x)=1, а 0<µ(x)<1 будет сформирован оптический поток с интенсивностью µ(x) усл.ед.
A
i
B
i
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
Пусть µ(x)=1 и µ(x)=1. Тогда с i-го выхода ЛОТ 4 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 5 i-й пары ОСВ 5, 5 из первой группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 5 i-й пары ОСВ 5, 5 первой группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 7 из первой группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 9 из первой группы ФП, с выхода которого снимается электрический сигнал, управляющий 1-м ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (1=1, 2, …n).
i1
i1
i2
i2
i1
i2
i
i
i
i
i
i
Одновременно с i-го выхода ЛОТ 12 снимается оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток, поступая на вход первого оптического волновода 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из второй группы n пар ОСВ, переключается во второй оптический волновод 13 i-й пары ОСВ 13, 13 из первой группы n пар ОСВ и далее поступает на вход i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей (i=1, 2, …n). С первого выхода i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход i-го оптического Y-объединителя 16 из второй группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n). Со второго выхода i-го оптического Y-разветвителя 15 из второй группы n оптических Y-разветвителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на вход i-го ФП 17 из второй группы ФП, на выходе которого формируется электрический сигнал, который управляет i-м ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n).
i
i
i
i
Также с выхода i-го оптического Y-объединителя 8 из первой группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 10 из первой группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 10 из первой группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. направляется на первый вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
i
i
i
i
Одновременно с выхода i-го оптического Y-объединителя 17 из второй группы n оптических Y-объединителей оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на информационный вход i-го ЭОД 18 из второй группы n ЭОД (i=1, 2, …n). Так как на i-й ЭОД 18 из второй группы n ЭОД подан управляющий сигнал, то оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. направляется на второй вход i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей (i=1, 2, …n).
i
i
Таким образом, на выходе i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей будет сформирован оптический поток с интенсивностью 2 усл.ед. (i=1, 2, …n). Этот оптический поток поступает на вход i-го БНИ 20, с выхода которого снимается оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. (i=1, 2, …n).
i
B
i
A
i
Следовательно, на выходе БНИ 20 при µ(x)=1 и µ(x)=1 формируется оптический поток с интенсивностью 1 усл.ед. (i=1, 2, …n).
B
i
A
i
B
i
A
i
i
i
i
i
i
При µ(x)=0 и µ(x)=0, а также когда 0<µ(x)<1 и 0<µ(x)<1 (оптические сигналы не проходят с выходов ЭОД 10, 18 на соответствующие входы оптического Y-объединителя 19), на выходе i-го оптического Y-объединителя 19 из третьей группы n оптических Y-объединителей, а следовательно, и на выходе БНИ 20 (i=1, 2, …n) оптический сигнал будет отсутствовать.
i
Из вышеизложенного следует, что на выходе i-го БНИ 20 формируются следующие оптические потоки (i=1, 2, …n):
A
i
B
i
- поток интенсивности µ(x) усл.ед. при µ(x)=1;
B
i
A
i
- поток интенсивности µ(x) усл.ед. при µ(x)=1;
A
i
B
i
- поток интенсивности 1 усл.ед. при µ(x)=1 и µ(x)=1;
- 0 усл.ед. во всех остальных случаях.
i
D
i
i
Таким образом, на выходе каждого i-го БНИ 20 формируется оптический поток, интенсивность которого пропорциональна значению функции принадлежности µ(x) для конкретного значения x.
1
2
n
D
Следовательно, на выходах всех БНИ 20, 20, …20 - на выходе устройства формируется плоский оптический поток с интенсивностью по оси Ох, пропорциональной функции принадлежности µ(x), соответствующей результату операции Д-конъюнкции двух нечетких множеств, определяемой равенством (1).
-12
9
10
Быстродействие оптического Д-конъюнктора нечетких множеств определяется динамическими характеристиками оптического бистабильного элемента, входящего в состав блока нормирования интенсивности, фотоприемников и электрооптических дефлекторов. Время задержки бистабильного элемента, входящего в состав блока нормирования интенсивности, составляет 10 с. Фотоприемники, выполняемые в традиционном варианте на основе фотодиодов, имеют частоту среза 10 Гц, а быстродействие электрооптических дефлекторов составляет 10 Гц. Для существующих непрерывнологических систем обработки информации подобное быстродействие обеспечивает их функционирование практически в реальном масштабе времени.