close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4353

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4353
(13)
C1
7
(51) G 06G 7/00,
(12)
G 06E 1/04
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УПРАВЛЕНИЕ ПУЧКОМ ЭНЕРГИИ, ОБРАБОТКА СИГНАЛА,
УСИЛЕНИЕ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТА ИНТЕРФЕРЕНЦИИ
(21) Номер заявки: 971254
(22) 1997.07.16
(86) PCT/US95/16455, 1995.12.14
(31) 08/357, 460; 08/424, 177
(32) 1994.12.16, 1995.04.19
(33) US, US
(46) 2002.03.30
(71) Заявитель: Сайбер Дайн Компьютер Корпорейшн (US)
(72) Авторы: ХЕЙТ, Джон Н. (US)
(73) Патентообладатель: Сайбер Дайн Компьютер
Корпорейшн (US)
BY 4353 C1
(57)
1. Способ управления пучком энергии, управляющий множеством совокупностей пучков энергии с помощью по меньшей мере одной совокупности из указанного множества совокупностей пучков энергии,
включающий следующие стадии: создание множества совокупностей входящих пучков, включающего первую совокупность пучков, состоящую из по меньшей мере одного первого входящего пучка энергии, и вторую совокупность пучков, состоящую из по меньшей мере одного второго входящего пучка энергии, модулированного управляющей информацией, в котором первая и вторая совокупности пучков направлены в по
меньшей мере одно первое положение, создание интерференции в по меньшей мере одном первом положении с помощью указанного множества совокупностей пучков энергии, отклонения энергии из указанной совокупности входящих пучков в по меньшей мере одно второе положение пропорционально указанной второй совокупности пучков, за счет чего энергия указанного множества совокупностей входящих пучков
отсутствует в указанном по меньшей мере одном втором положении, когда одна или обе из первой и второй
совокупностей пучков неактивированы и когда первая совокупность пучков сфазирована с указанной второй
совокупностью пучков, и выделение энергии из указанного по меньшей мере одного первого положения с целью создания по меньшей мере одного выхода, за счет чего создается устройство управления пучком энергии.
Фиг. 1
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанная управляющая информация является двоичной
информацией и включает осуществление модуляции указанной первой совокупности пучков двоичной ин-
BY 4353 C1
формацией, за счет чего в результате поддержания указанного по меньшей мере одного выхода активированным, только когда активированы указанные первая и вторая совокупности пучков, создается логический
элемент И.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поддерживают указанную первую совокупность пучков на
преимущественно постоянном уровне выше нулевого и отключают указанную первую совокупность пучков
на период, когда должно быть отключено усиление, благодаря чему за счет обеспечения амплитудномодулированного выхода с большим количеством энергии, чем в указанной второй совокупности пучков, и
отключения и включения указанного амплитудно-модулированного выхода посредством отключения и
включения указанной первой совокупности пучков создается стробируемый усилитель.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что осуществляют создание множества указанных стробируемых усилителей, направление указанных амплитудно-модулированных выходов указанных стробируемых
усилителей в по меньшей мере одно третье положение, направление энергии из указанного третьего положения в по меньшей мере один общий выход, осуществление модуляции каждой из указанных вторых совокупностей пучков стробируемых усилителей информацией, подлежащей временному уплотнению, и осуществление последовательного включения указанных усилителей путем посылки последовательных импульсов в
указанную первую совокупность пучков каждого из указанных стробируемых усилителей во время каждого
последовательного временного разделения, в результате чего посредством последовательного пропускания
цифровой информации из каждой из указанных вторых совокупностей пучков указанного множества стробируемых усилителей в указанный общий выходной сигнал создается временной уплотнитель.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что осуществляют создание множества указанных стробируемых
усилителей, создание уплотненного входящего пучка, модулированного уплотненной по времени информацией, направление участка указанного уплотненного входящего пучка, в указанную вторую совокупность
пучков каждого указанного стробируемого усилителя и последовательное включение указанных стробируемых усилителей посредством посылки последовательных импульсов в указанную первую совокупность пучков каждого из указанных стробируемых усилителей во время каждого последовательного временного разделения, в результате чего посредством последовательного пропускания уплотненной по времени цифровой
информации во время каждого временного разделения в указанный отдельный амплитудно-модулированный
выходной сигнал каждого из указанного множества указанных стробируемых усилителей создается временной разуплотнитель.
6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что обеспечивают по меньшей мере один инвертированный выход
из указанного по меньшей мере одного первого положения, при этом указанный инвертированный выход
дифференцирован от указанного амплитудно-модулированного выхода, за счет чего создается инвертор.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что осуществляют создание множества указанных стробируемых
усилителей, соединенных в каскадную последовательность, каскадирование указанного амплитудномодулированного выхода каждого указанного стробируемого усилителя в указанную вторую совокупность
пучков следующего указанного стробируемого усилителя в указанной каскадной последовательности и создание по меньшей мере одного мощного пучка, более мощного, чем указанная вторая совокупность пучков
указанного первого усилителя указанной каскадной последовательности, при этом указанный по меньшей
мере один мощный пучок используется в качестве указанной первой совокупности пучков другого указанного стробируемого усилителя в указанной каскадной последовательности, за счет чего посредством отклонения энергии из указанного по меньшей мере одного мощного пучка через указанную каскадную последовательность в амплитудно-модулированный выходной сигнал последнего указанного стробируемого усилителя
указанной каскадной последовательности в качестве реакции на указанный менее мощный пучок обеспечивается управление указанным по меньшей мере одним мощным пучком с помощью менее мощного пучка.
8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что осуществляют модуляцию указанной второй совокупности
пучков до достаточно высокого уровня с тем, чтобы вся энергия, доступная из первой указанной совокупности пучков, была отклонена в амплитудно-модулированный выходной сигнал, благодаря чему за счет создания усиленного выходного сигнала, когда уровень указанной второй совокупности пучков находится ниже
уровня насыщения, и ограничения указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала, когда уровень указанной второй совокупности пучков превышает уровень насыщения, создается ограничитель.
9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что осуществляют фазовую модуляцию указанной второй совокупности пучков, за счет чего создается фазовый демодулятор, в котором указанный амплитудномодулированный выходной сигнал находится на высоком уровне, когда указанные первая и вторая совокупности пучков находятся в противофазе, и на низком уровне, когда указанные первая и вторая совокупности
пучков сфазированы, и изменяет свой уровень по мере изменения фазы указанной второй совокупности пучков.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что осуществляют обеспечение по меньшей мере одной совокупности пучков запуска с по меньшей мере одним пучком энергии, направленным в по меньшей мере одно
третье положение, и модулированной информацией, подлежащей пороговому детектированию, обеспечение
совокупности пучков управления порогом с по меньшей мере одним пучком энергии с преимущественно по2
BY 4353 C1
стоянным уровнем, направленным в указанное по меньшей мере одно третье положение, с помощью указанной совокупности пучков запуска и указанной совокупности пучков управления порогом получение деструктивной интерференции в указанном по меньшей мере одном третьем положении при активированных указанных совокупностях пучков запуска и управления порогом, при этом комбинированная энергия в
указанном по меньшей мере одном третьем положении сфазирована с указанной совокупностью пучком
управления порогом, если указанная совокупность пучков запуска оказывается меньше, чем совокупность
пучков управления порогом, и несфазирована, если указанная совокупность пучков запуска оказывается
больше, чем указанная совокупность пучков управления порогом, и направление энергии из указанного по
меньшей мере одного третьего положения в указанную вторую совокупность пучков фазового демодулятора,
за счет чего, демодулируя фазовые изменения у указанной суммированной энергии, получают пороговый детектор.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что осуществляют направление сигнала обратной связи из части указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала в указанное по меньшей мере одно третье
положение, при этом указанный сигнал обратной связи в указанном по меньшей мере одном третьем положении несфазирован с указанной совокупностью пучков управления порогом и имеет меньшую мощность, за
счет чего, доводя выходной сигнал указанного фазового демодулятора до более высокого уровня, чем в случае отсутствия положительной обратной связи, вызванной указанным сигналом обратной связи, получают
триггер Шмитта.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что создают из указанной по меньшей мере одной из совокупностей пучков запуска множество входных сигналов логического элемента И, модулированных двоичной
информацией, при этом у указанных входных сигналов логического элемента И имеется сумма энергии, указанная сумма энергии входных сигналов логического элемента И превышает указанный преимущественно
постоянный уровень указанной совокупности пучков управления порогом при всех активированных указанных входных сигналах логического элемента И и уступает указанному преимущественно постоянному уровню указанной совокупности пучков управления порогом при неактивированном одном из указанных входных сигналов логического элемента И и активированных остальных указанных входных сигналах
логического элемента И, за счет чего путем обеспечения активированного выходного сигнала только при активированных всех указанных входных сигналах логического элемента И создается логический элемент И с
множеством входных сигналов.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что создают из указанной по меньшей мере одной из совокупностей пучков запуска множество входных сигналов логического элемента ИЛИ, модулированных двоичной информацией, при этом у указанных входных сигналов логического элемента ИЛИ имеется сумма энергии, указанная сумма энергии входных сигналов логического элемента ИЛИ превышает указанный
преимущественно постоянный уровень указанной совокупности пучков управления порогом при активированном по меньшей мере одном из указанных входных сигналов логического элемента ИЛИ, за счет чего
путем обеспечения активированного выхода при активированном по меньшей мере одном из указанных
входных сигналов логического элемента ИЛИ создается логический элемент ИЛИ с множеством входных
сигналов.
14. Способ по п. 3, отличающийся тем, что создают инвертированный задержанный сигнал путем направления первой части энергии из указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала по линии
задержки через средство инвертирования, направляют указанный инвертированный задержанный сигнал в
указанную вторую совокупность пучков для включения и отключения указанного амплитудномодулированного выходного сигнала с целью создания осцилляции, при этом указанная вторая совокупность пучков остается включенной, пока включен указанный инвертированный задержанный сигнал, и отключенной, пока указанный инвертированный задержанный сигнал отключен, и отключают указанную первую совокупность пучков на период, когда осцилляция должна быть прекращена, в результате чего
посредством последовательного включения или отключения указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала во время каждого периода задержки обеспечивается осцилляция указанного пучка энергии
и прекращение осцилляции указанного пучка энергии посредством отключения указанной первой совокупности пучков.
15. Способ по п. 3, отличающийся тем, что создают совокупность пучков с флюктуирующей фазой, направляют часть указанной совокупности пучков с флюктуирующей фазой в каждую указанную вторую совокупность пучков каждого из множества указанных демодуляторов, обеспечивают указанную первую совокупность пучков каждого указанного фазового демодулятора энергией отличающейся фазы, направляют
указанный амплитудно-модулированный выходной сигнал каждого указанного фазового демодулятора в по
меньшей мере одно такое третье положение, что энергия всех указанных амплитудно-модулированных выходных сигналов поступает в указанное по меньшей мере одно третье положение сфазированной, и направляют энергию из указанного по меньшей мере одного третьего положения с целью обеспечения синхронизированного по фазе выходного сигнала, за счет чего энергия из указанной совокупности пучков с
3
BY 4353 C1
флюктуирующей фазой синхронизируется по фазе в выходном сигнале с преимущественно постоянной фазой и преимущественно постоянной амплитудой.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что указанный пучок с флюктуирующей фазой является амплитудно- или частотно-модулированным информацией, подлежащей извлечению, за счет чего обеспечиваются
амплитудно-модулированный выходной сигнал, содержащий указанную информацию, и преимущественно
постоянная фаза у указанного синхронизированного по фазе выходного сигнала.
17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что создают у указанной первой совокупности пучков преимущественно постоянный превышающий нулевое значение уровень энергии по меньшей мере одной длины
волны, осуществляют отключение и включение волн указанной по меньшей мере одной длины с целью отключения и включения селективной фильтрации указанных волн, обеспечивают указанную вторую совокупность пучков подлежащей фильтрации энергией с множеством длин волн, создают указанную интерференцию с помощью подмножества указанных волн множества длин, согласующихся с указанной волной по
меньшей мере одной длины и отражающих все волны остальных длин, в результате чего за счет создания
выходного сигнала только на волнах такой длины, которые одновременно присутствуют в обеих указанных
совокупностях пучков, создается селективный активный фильтр.
18. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанный преимущественно постоянный превышающий
нулевое значение уровень имеет по меньшей мере одну длину волны, указанная вторая совокупность пучков
содержит подлежащую фильтрации энергию с множеством длин волн и указанная интерференция происходит с помощью подмножества указанных волн со множеством длин, согласующихся с указанной волной по
меньшей мере одной длины, отклоняющей энергию волн согласующейся длины из указанного по меньшей
мере одного первого положения, в результате чего за счет создания указанного инвертированного выходного
сигнала, в котором отсутствуют волны такой длины, которые одновременно присутствуют в обеих указанных совокупностях пучков, создается инвертированный активный фильтр.
19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что создают совокупность частотно-уплотненных пучков с
множеством модулированных по длине волн, создают множество указанных селективных активных фильтров, при этом указанная первая совокупность пучков каждого из указанных селективных активных фильтров
содержит энергию различной частоты, согласующейся с каждой из указанного множества модулированных
по длине волн, направляют часть указанной совокупности частотно-уплотненных пучков в указанную вторую совокупность пучков каждого указанного селективного активного фильтра, в результате чего посредством создания отдельного модулированного выходного сигнала из каждого указанного селективного активного фильтра, согласующегося с каждой из указанных различных частот, обеспечивается частотный
разуплотнитель.
20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанные первая и вторая совокупности пучков содержат
энергию, фазы которой подлежат сравнению, и используют указанную интерференцию с целью создания
выходного сигнала с высоким уровнем, когда указанные первая и вторая совокупности пучков находятся в
противофазе, и с более низким уровнем при иных значениях разности фаз, в результате чего создается устройство сравнения фаз.
21. Способ по п. 2, отличающийся тем, что создают каскадную последовательность из множества указанных логических элементов И и осуществляют каскадирование указанного по меньшей мере одного выходного сигнала каждого указанного логического элемента И в указанную вторую совокупность пучков следующего указанного логического элемента И в указанной каскадной последовательности, за счет чего
создается логический элемент И с множеством входных сигналов, в котором все указанные первые совокупности пучков указанного множества указанных логических элементов И и указанная вторая совокупность
пучков первого указанного логического элемента И в указанной каскадной последовательности должны
быть включены для того, чтобы активировать указанный по меньшей мере один выходной сигнал последнего указанного логического элемента И в каскадной последовательности.
22. Способ по п. 2, отличающийся тем, что направляют указанный по меньшей мере один выходной
сигнал указанного логического элемента И в логический элемент НЕ, за счет чего обеспечивается логический элемент И-НЕ.
23. Способ по п. 2, отличающийся тем, что создают первый логический элемент НЕ, выходящий пучок
энергии которого направлен в указанную первую совокупность пучков указанного логического элемента И,
и создают второй логический элемент НЕ, выходящий пучок энергии которого направлен в указанную вторую совокупность пучков указанного логического элемента И, за счет чего обеспечивается логический элемент НЕ.
24. Способ по п. 9, отличающийся тем, что создают первую совокупность входящих пучков логического
элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в которой по меньшей мере один пучок энергии модулирован двоичной
информацией, направленной в по меньшей мере одно третье положение, создают вторую совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в которой по меньшей мере один пучок энергии
4
BY 4353 C1
модулирован двоичной информацией, направленной в указанное по меньшей мере одно третье положение,
создают деструктивную интерференцию в указанном по меньшей мере одном третьем положении, когда указанные первая и вторая совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ
включены, направляют энергию из указанного по меньшей мере одного третьего положения в указанные
вторые совокупности пучков первого и второго указанных фазовых демодуляторов фазы, создают противофазы у указанных первых совокупностей пучков указанных первого и второго фазовых демодуляторов, при
этом указанный амплитудно-модулированный выходной сигнал указанного первого фазового демодулятора
включен, когда самоактивирована указанная первая совокупность входящих пучков логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а указанный второй фазовый демодулятор включен, когда самоактивирована указанная вторая совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, направляют
энергию из указанного второго фазового демодулятора с целью создания по меньшей мере выходного сигнала логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, направляют энергию из указанного второго фазового
демодулятора в указанный по меньшей мере один выходной сигнал логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с обеспечением сдвига фазы на 180°, в результате чего энергия указанных первого
и второго фазовых демодуляторов имеет согласующиеся фазы на указанном по меньшей мере одном выходном сигнале логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, за счет чего обеспечивается логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной сигнал которого имеет преимущественно постоянную фазу.
25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что направляют часть энергии из указанной совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в первый входной сигнал логического элемента И и направляют часть энергии из указанной второй совокупности входящих пучков логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ во второй входной сигнал указанного логического элемента И, за счет чего посредством обеспечения выходного сигнала указанного логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в виде
суммарного выходного сигнала и выходного сигнала указанного логического элемента И в виде выходного
сигнала переноса создается двоичный полусумматор.
26. Способ по п. 10, отличающийся тем, что создают по меньшей мере одну совокупность пучков очистки, направленную в указанное по меньшей мере одно третье положение, сфазированное с указанной совокупностью пучков управления порогом, направляют сигнал обратной связи из части указанного амплитудномодулированного выходного сигнала в указанное по меньшей мере одно третье положение, причем указанный сигнал обратной связи в указанном по меньшей мере одном третьем положении несфазирован с указанной совокупностью пучков управления порогом и превышает ее, осуществляют посылку импульса установки
в указанную по меньшей мере одну совокупность пучков запуска и посылку импульса очистки в указанную
по меньшей мере одну совокупность пучков очистки, за счет чего посредством включения указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала с помощью указанного импульса установки, поддержания
указанного амплитудно-модулированного выхода включенным с помощью указанного сигнала обратной
связи, затем выключения указанного амплитудно-модулированного выхода с помощью указанного импульса
очистки и поддержания указанного амплитудно-модулированного выхода выключенным ввиду отсутствия
указанного сигнала обратной связи обеспечивается бистабильная функция.
27. Способ по п. 26, отличающийся тем, что создают первый и второй логические элементы И, создают
совокупность синхронизирующих пучков с по меньшей мере одним пульсирующим пучком энергии с чередующимися первым и вторым импульсами, направляют первую часть указанной совокупности синхронизирующего пучка в первый входной сигнал указанного первого логического элемента И, направляют выходной
сигнал указанного первого логического элемента И с целью создания указанного импульса установки, направляют вторую часть указанной совокупности синхронизирующих пучков в первый выходной сигнал указанного второго логического элемента И, направляют выходной сигнал указанного второго логического
элемента И с целью создания указанного импульса очистки, направляют часть указанного амплитудномодулированного выходного сигнала указанного бистабильного действия по первой линии задержки с целью
обеспечения времени задержки и совокупности задержанных бистабильных пучков, направляют первую
часть указанной совокупности задержанных бистабильных пучков в логический элемент НЕ, направляют
выходной сигнал указанного логического элемента НЕ во второй входной сигнал указанного первого логического элемента И и направляют вторую часть указанной совокупности задержанных бистабильных пучков
во второй входной сигнал указанного второго логического элемента И, за счет чего посредством установки
указанной бистабильной функции с использованием указанных первых импульсов, проходящих через указанный первый логический элемент И, когда указанный второй входной сигнал указанного первого логического элемента И поддерживается активированным указанным логическим элементом НЕ в отсутствие указанной совокупности задержанных бистабильных пучков, а указанные первые импульсы не могут проходить
через указанный второй логический элемент в силу отсутствия указанной совокупности задержанных бистабильных пучков, а затем последующей очистки указанной бистабильной функции путем использования указанных вторых импульсов, проходящих через указанный второй логический элемент И, когда указанный
второй входной сигнал указанного второго логического элемента поддерживается активированным указан5
BY 4353 C1
ной совокупностью задержанных бистабильных пучков, а указанные вторые импульсы не могут проходить
через указанный первый логический элемент И в силу присутствия указанной совокупности задержанных
бистабильных пучков, которая инвертирована указанным логическим элементом НЕ для поддержания указанного первого логического элемента И неактивированным, обеспечивается функция бистабильной синхронизации.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что создают совокупность двоичных входящих пучков с импульсами, длительность которых превышает время задержки, осуществляют направление части указанной
совокупности двоичных входящих пучков в по меньшей мере одно четвертое положение, направление другой части указанной совокупности двоичных входящих пучков по второй линии задержки, а затем в виде совокупности задержанных пучков в указанное по меньшей мере одно четвертое положение, создание в указанном по меньшей мере одном четвертом положении деструктивной интерференции с использованием
указанной совокупности двоичных входящих пучков и указанной совокупности задержанных пучков, когда
обе указанные совокупности пучков активированы, выделение энергии из указанного по меньшей мере одного четвертого положения с целью создания дифференцированных импульсов и направление указанных
дифференцированных импульсов с целью создания указанной совокупности синхронизирующих пучков, обладающих указанной функцией бистабильной синхронизации, за счет чего получают счетчик двоичного разряда, позволяющий использовать указанные двоичные импульсы входящего пучка, превосходящие по длительности указанное время задержки, для синхронизации указанной функции бистабильной синхронизации
путем дифференцирования указанной совокупности двоичных входящих пучков с целью создания опережающего импульса постоянной длительности и запаздывающего импульса постоянной длительности, при
этом указанный опережающий импульс несфазирован с указанным запаздывающим импульсом, а функция
бистабильной синхронизации реагирует на по меньшей мере один из импульсов.
29. Способ по п. 28, отличающийся тем, что создают каскадную последовательность из множества указанных счетчиков двоичного разряда, направляют указанный амплитудно-модулированный выходной сигнал
каждого указанного счетчика двоичного разряда с целью создания указанной совокупности двоичных входящих пучков следующего указанного счетчика двоичного разряда каскадной последовательности и осуществляют посылку в указанную совокупность двоичных входящих пучков первого указанного счетчика двоичного разряда указанной каскадной последовательности импульсов, подлежащих считыванию, за счет чего
посредством соединения множества указанных счетчиков двоичного разряда в каскадную последовательность, создающую двоичные выходные сигналы, обозначающие подсчет импульсов, создается двоичный
счетчик.
30. Способ по п. 26, отличающийся тем, что осуществляют посылку указанного импульса установки в
период времени, когда должно происходить генерирование прямоугольных импульсов, и блокировку указанного импульса установки, когда генерирование указанных прямоугольных импульсов должно быть заблокировано, направляют часть указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала по линии задержки с определенным периодом задержки с целью создания задержанного бистабильного сигнала, направляют
указанный задержанный бистабильный сигнал с целью создания импульсов очистки, при этом длительность
указанных импульсов очистки превышает суммированную длительность указанного импульса установки и
указанного сигнала обратной связи, за счет чего посредством повторного включения и отключения указанной бистабильной функции по меньшей мере однократно для каждого указанного периода задержки создается стробируемый генератор прямоугольных импульсов пучков энергии и прекращается генерирование импульсов посредством отключения указанного импульса установки.
31. Способ по п. 26, отличающийся тем, что создают первый и второй логические элементы И, создают
совокупность пучков данных с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным двоичной информацией, создают совокупность отпирающих пучков с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным отпирающей хранение данных информацией, направляют первую часть указанной совокупности
пучков данных в первый выходной сигнал указанного первого логического элемента И, направляют вторую
часть указанной совокупности пучков данных в логический элемент НЕ, направляют выходной сигнал указанного логического элемента НЕ в первый входной сигнал указанного второго логического элемента И, направляют первую часть совокупности отпирающих пучков во второй входной сигнал указанного первого логического элемента И и вторую часть указанной совокупности отпирающих пучков во второй входной
сигнал указанного второго логического элемента И, направляют выходной сигнал указанного первого логического элемента И с целью создания указанного импульса установки и направляют выходной сигнал указанного второго логического элемента И с целью создания указанного импульса очистки, за счет чего посредством установки или очистки указанной бистабильной функции в зависимости от состояния указанной
совокупности пучков данных в период, когда активирована указанная совокупность отпирающих пучков,
создается бистабильная функция триггера задержки.
32. Способ по п. 26, отличающийся тем, что направляют часть указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала по линии задержки с целью обеспечения периода задержки и совокупно6
BY 4353 C1
сти пучков задержки обратной связи и направляют указанную совокупность пучков задержки обратной связи
с целью создания указанного импульса очистки, за счет чего обеспечивается функция одновибратора, при
которой в указанный амплитудно-модулированный выходной сигнал подается указанный импульс установки, на протяжении указанного периода задержки указанный амплитудно-модулированный выходной сигнал
поддерживается включенным указанным сигналом обратной связи, а затем по истечении указанного периода
задержки отключается указанной совокупностью пучков задержки обратной связи.
33. Способ управления пучком энергии, управляющий одной совокупностью пучков энергии с помощью
другой совокупности пучков энергии, включающий следующие стадии: создание первой совокупности пучков с по меньшей мере одним первым входящим пучком энергии, направленным в сторону по меньшей мере
одного первого положения, создание второй совокупности пучков с по меньшей мере одним вторым входящим пучком энергии, модулированным управляющей информацией, получение эффекта интерференции между указанными первой и второй совокупностями пучков в указанном по меньшей мере одном первом положении при активированных обеих указанных совокупностях пучков, отклонение энергии из обеих
указанных совокупностей пучков в по меньшей мере одно второе положение пропорционально указанной
второй совокупности пучков, за счет чего энергия указанной первой совокупности пучков отсутствует в
указанном по меньшей мере одном втором положении, когда указанная вторая совокупность пучков неактивирована или сфазирована с указанной первой совокупностью пучков, и присутствует в указанном по меньшей мере одном втором положении, когда указанная вторая совокупность пучков активирована или несфазирована с указанной первой совокупностью пучков, и выделение энергии из указанного по меньшей мере
одного второго положения с целью обеспечения по меньшей мере одного выходного сигнала, за счет чего
создается устройство управления пучком энергии.
34. Устройство управления пучком энергии, обеспечивающее управление множеством совокупностей
пучков энергии с помощью по меньшей мере одной из указанного множества совокупностей пучков энергии,
содержащее разделитель составляющих изображения, имеющий первое и второе положения и выходной
сигнал, по которому выходит энергия из указанного второго положения, и в котором множество совокупностей входящих пучков включает первую и вторую совокупности пучков, расположенные и ориентированные
так, чтобы создавать интерференцию в указанном первом положении таким образом, чтобы указанная интерференция отклоняла энергию пропорционально указанной второй совокупности пучков в указанное второе положение, когда указанные первая и вторая совокупности пучков активированы, за счет чего осуществляется управление указанным выходным сигналом.
35. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что указанные первая и вторая совокупности пучков модулированы цифровой информацией, за счет чего обеспечивается логический элемент И.
36. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что указанное устройство управления пучком энергии представляет собой стробируемый усилитель, когда при активированном состоянии указанной первой совокупности пучков ее уровень поддерживается преимущественно постоянным и превышающим нулевое значение
и преимущественно постоянным и равным или близким к нулевому значению при ее неактивированном состоянии.
37. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что содержит общий выход и множество указанных стробируемых усилителей, при этом указанные входные сигналы указанных стробируемых усилителей направлены
в указанный общий выход так, что при последовательном включении указанных стробируемых усилителей
путем посылки последовательных импульсов на указанную первую совокупность пучков каждого из указанных стробируемых усилителей во время каждого из ряда последовательных временных разделений создается
временной уплотнитель.
38. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что содержит множество указанных стробируемых усилителей, общий вход для приема уплотненного входящего пучка, содержащего уплотненную по времени информацию, и первое направляющее средство, служащее для направления части указанного уплотненного
входящего пучка в указанную вторую совокупность пучков каждого из указанных стробируемых усилителей,
в котором последовательное включение указанных стробируемых усилителей путем посылки последовательных импульсов на указанную первую совокупность пучков каждого из указанных стробируемых усилителей во время последовательных временных разделений приводит к последовательному пропусканию уплотненной по времени информации в отдельные выходы, в результате чего создается временной
разуплотнитель.
39. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что содержит инвертированный выход, обеспечивающий
выходной сигнал из указанного первого положения, за счет чего обеспечивается инвертор.
40. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что содержит каскадную последовательность из множества
указанных стробируемых усилителей.
41. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что указанная вторая совокупность пучков имеет достаточно высокий уровень амплитудной модуляции, чтобы отклонять всю энергию, доступную из указанной первой совокупности пучков, в указанный второй выходной сигнал, в результате чего устанавливается уровень
7
BY 4353 C1
насыщения, за счет чего указанный выходной сигнал ограничивается, когда указанная вторая совокупность
пучков превышает указанный уровень насыщения.
42. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что указанная вторая совокупность пучков является амплитудно-модулированной, за счет чего обеспечивается фазовый демодулятор, в котором указанный выходной
сигнал имеет высокий уровень, когда указанные первая и вторая совокупности пучков находятся в противофазе, и низкий уровень, когда указанные первая и вторая совокупности пучков сфазированы, и изменяется с
изменением фазы указанной второй совокупности пучков.
43. Устройство по п. 42, отличающееся тем, что содержит совокупность пучков запуска. модулированных информацией, подлежащей пороговому детектированию, и совокупность пучков управления порогом с
преимущественно постоянным уровнем, при этом указанная совокупность пучков запуска и указанная совокупность пучков управления порогом расположены и ориентированы так, чтобы создавать деструктивную
интерференцию в по меньшей мере одном третьем положении, когда указанная совокупность пучков управления порогом и указанная совокупность пучков запуска включены, суммированная энергия в указанном в
по меньшей мере одном третьем положении сфазирована с указанной совокупностью пучков управления порогом, когда указанная совокупность пучков запуска меньше, чем указанная совокупность пучков управления порогом, и несфазирована с указанной совокупностью пучков управления порогом, когда указанная совокупность пучков запуска больше, чем указанная совокупность пучков управления порогом, и первое
направляющее средство, служащее для направления энергии из указанного по меньшей мере одного третьего
положения в указанную совокупность пучков указанного фазового демодулятора, за счет чего, демодулируя
фазовые изменения в указанной суммированной энергии, получают пороговый детектор.
44. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что содержит средство обратной связи, служащее для направления части указанного выходного сигнала в указанное по меньшей мере одно третье положение в виде
сигнала обратной связи, при этом указанное средство обратной связи обеспечивает, чтобы указанный сигнал
обратной связи в указанном по меньшей мере одном третьем положении имел меньший уровень, чем указанная совокупность пучков управления порогом, и был сфазирован с указанной совокупностью пучков запуска, в результате чего возникает положительная обратная связь, а выходной сигнал имел больший уровень,
когда количество указанной суммированной энергии достигает порогового уровня, за счет чего получают
триггер Шмитта.
45. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что содержит множество модулированных двоичной информацией указанных совокупностей пучков запуска для их использования в качестве входных сигналов логического элемента И, при этом пороговый уровень достигается только при всех активированных входных
сигналах указанного логического элемента И, за счет чего создается логический элемент И с множеством
входных сигналов.
46. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что содержит множество модулированных двоичной информацией указанных совокупностей пучков запуска для их использования в качестве входных сигналов логического элемента ИЛИ, при этом пороговый уровень достигается при по меньшей мере одном активированном входном сигнале указанного логического элемента ИЛИ, за счет чего создается логический элемент
ИЛИ с множеством входных сигналов.
47. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что содержит инвертор, средство задержки, направляющее
первую часть энергии из указанного выхода по линии задержки в указанный инвертор с целью получения
инвертированного задержанного сигнала, и направляющее средство, служащее для направления указанного
инвертированного задержанного сигнала в указанную вторую совокупность пучков с целью включения и
выключения указанного выхода, при этом указанная вторая совокупность пучков остается включенной, когда указанный инвертированный задержанный сигнал включен, и выключенной, когда указанный инвертированный задержанный сигнал выключен, с целью создания осцилляции в то время, когда указанная первая
совокупность пучков остается включена, и блокирования осцилляции, когда указанная первая совокупность
пучков остается выключенной, за счет чего создается стробируемый генератор осцилляции пучков энергии.
48. Устройство по п. 42, отличающееся тем, что содержит первое направляющее средство, служащее для
направления части совокупности пучков с флюктуирующей фазой в каждую указанную вторую совокупность
пучков каждого из множества указанных демодуляторов, средство фазирования, служащее для обеспечения
указанной первой совокупности пучков каждого указанного фазового демодулятора энергией отличающейся
фазы, второе направляющее средство, служащее для направления указанного амплитудно-модулированного
выходного сигнала каждого указанного фазового демодулятора в по меньшей мере одно такое третье положение, что энергия всех указанных амплитудно-модулированных выходных сигналов поступает в указанное
по меньшей мере одно третье положение сфазированной, и третье направляющее средство, служащее для
направления энергии из указанного по меньшей мере одного третьего положения с целью обеспечения синхронизированного по фазе выходного сигнала, за счет чего обеспечивается устройство синхронизации фаз,
служащее для фазовой синхронизации энергии из указанной совокупности пучков с флюктуирующей фазой
8
BY 4353 C1
таким образом, чтобы обеспечить выходной сигнал с преимущественно постоянной фазой и преимущественно постоянной амплитудой.
49. Устройство по п. 48, отличающееся тем, что указанная совокупность пучков с флюктуирующей фазой модулирована по амплитуде или фазе информацией, подлежащей извлечению, за счет чего обеспечивается амплитудно-модулированный выходной сигнал, содержащий указанную информацию и имеющий преимущественно постоянную фазу в указанном синхронизированном по фазе выходе.
50. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что указанная первая совокупность пучков содержит волну
по меньшей мере одной длины и указанная вторая совокупность пучков содержит волны различной длины,
подлежащие фильтрации таким образом, чтобы создать указанную интерференцию с подмножеством указанных волн различной длины, согласующихся с волной указанной по меньшей мере одной длины и отражающих волны другой длины, за счет чего создается селективный активный фильтр путем обеспечения инвертированного выходного сигнала только на волнах такой длины, которые одновременно присутствуют в
обеих указанных совокупностях входящих пучков.
51. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что указанная первая совокупность пучков содержит волну
по меньшей мере одной длины и указанная вторая совокупность пучков содержит волны различной длины,
подлежащие фильтрации таким образом, и указанная интерференция происходит с подмножеством указанных волн различной длины, согласующихся с волной по меньшей мере одной длины первой совокупности
пучков, при этом происходит отклонение энергии волн согласующихся длин из указанного по меньшей мере
одного первого положения, за счет чего создается селективный активный фильтр путем обеспечения инвертированного выходного сигнала, в котором отсутствуют волны такой длины, которые одновременно присутствуют в обеих указанных совокупностях входящих пучков.
52. Устройство по п. 50, отличающееся тем, что содержит совокупность частотно-уплотненных пучков с
множеством модулированных по длине волн, множество указанных селективных активных фильтров, при
этом длина волны указанной первой совокупности пучков каждого из указанных селективных активных
фильтров согласуется с по меньшей мере одной из множества модулированных по длине волн, направляющее средство, служащее для направления части указанной совокупности частотно-уплотненных пучков в
указанную вторую совокупность пучков каждого указанного селективного активного фильтра, за счет чего
путем создания согласующегося с каждой из указанных различных частот отдельного модулированного выходного сигнала из каждого указанного селективного активного фильтра обеспечивается частотный разуплотнитель.
53. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что указанные первая и вторая совокупности пучков содержат энергию, фазы которой подлежат сравнению, и указанная интерференция создает выходной сигнал с высоким уровнем, когда указанные первая и вторая совокупности пучков находятся в противофазе, и с более низким
уровнем при иных разностях фаз в указанных первой и второй совокупностях пучков, в результате чего создается устройство сравнения фаз.
54. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что содержит каскадную последовательность из множества
указанных логических элементов И, в которой каждый указанный выходной сигнал каждого указанного логического элемента И подается в указанную вторую совокупность пучков следующего указанного логического элемента И в каскадной последовательности, за счет чего создается логический элемент И с множеством входных сигналов, в котором все указанные первые совокупности пучков указанного множества
указанных логических элементов И и указанная вторая совокупность пучков первого указанного логического
элемента И в указанной каскадной последовательности должны быть включены для того, чтобы активировать указанный выходной сигнал последнего указанного логического элемента И в указанной каскадной последовательности.
55. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что содержит направляющее средство, служащее для направления указанного выходного сигнала указанного логического элемента И в логический элемент НЕ, за
счет чего создается логический элемент И-НЕ.
56. Устройство по п. 35, отличающееся тем, что содержит первый логический элемент НЕ, выходящий
пучок энергии которого направлен в указанную первую совокупность пучков указанного логического элемента И, и второй логический элемент НЕ, выходящий пучок энергии которого направлен в указанную вторую совокупность пучков указанного логического элемента И, за счет чего создается логический элемент
ИЛИ-НЕ.
57. Устройство по п. 42, отличающееся тем, что содержит первую совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, модулированных двоичной информацией, направленной в по
меньшей мере одно третье положение, вторую совокупность входящих пучков логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, модулированных двоичной информацией, направленной в указанное по меньшей
мере одно третье положение с тем, чтобы создать деструктивную интерференцию в указанном по меньшей
мере одном третьем положении, когда обе указанные первая и вторая совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ включены, первое направляющее средство, служащее для на9
BY 4353 C1
правления энергии из указанного по меньшей мере одного третьего положения в указанные вторые совокупности пучков указанных первого и второго фазовых демодуляторов, при этом указанные первые совокупности пучков указанных первого и второго фазовых демодуляторов находятся в противофазе, указанный выход
указанного первого фазового демодулятора включен, когда указанная первая совокупность входящих пучков
логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ самоактивирована, а указанный выходной сигнал указанного
второго фазового демодулятора включен, когда указанная вторая совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ самоактивирована, второе направляющее средство, служащее для направления энергии из указанного второго фазового демодулятора с целью обеспечения по меньшей мере одного выходного сигнала логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, и третье направляющее средство,
служащее для направления энергии из указанного второго фазового демодулятора в указанный по меньшей
мере один выходной сигнал логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с обеспечением сдвига фазы на
180°, в результате чего фазы энергии указанных первого и второго фазовых демодуляторов согласуются в
указанном по меньшей мере одном выходном сигнале логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, за
счет чего обеспечивается логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной сигнал которого имеет
преимущественно постоянную фазу.
58. Устройство по п. 57, отличающееся тем, что содержит четвертое направляющее средство, служащее
для направления части энергии из указанной совокупности входящих пучков логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в первый входной сигнал логического элемента И, и пятое направляющее средство,
служащее для направления части энергии из указанной второй совокупности входящих пучков логического
элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ во второй входной сигнал указанного логического элемента И, за счет чего посредством обеспечения выходного сигнала указанного логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в
виде суммарного выходного сигнала и выходного сигнала указанного логического элемента И в виде выходного сигнала переноса создается двоичный полусумматор.
59. Устройство по п. 43, отличающееся тем, что содержит совокупность пучков очистки, направленную
в указанное по меньшей мере одно третье положение, сфазированное с указанной совокупностью пучков
управления порогом, и второе направляющее средство, служащее для направления сигнала обратной связи
из части указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала в указанное по меньшей мере одно
третье положение, при этом указанный сигнал обратной связи в указанном по меньшей мере одном третьем
положении несфазирован с указанной совокупностью пучков управления порогом и превышает ее, за счет
чего посредством включения указанного амплитудно-модулированного выходного сигнала с помощью указанного импульса установки, поддержания указанного амплитудно-модулированного выхода включенным с
помощью указанного сигнала обратной связи, затем выключения указанного амплитудно-модулированного
выхода с помощью указанного импульса очистки и поддержания указанного амплитудно-модулированного
выхода выключенным ввиду отсутствия указанного сигнала обратной связи обеспечивается бистабильная
функция.
60. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что содержит первый и второй логические элементы И, совокупность синхронизирующих пучков с пульсирующим пучком энергии с чередующимися первым и вторым импульсами, третье направляющее средство, служащее для направления первой части указанной совокупности синхронизирующего пучка в первый входной сигнал указанного первого логического элемента И,
четвертое направляющее средство, служащее для направления выходного сигнала указанного первого логического элемента И с целью создания указанного импульса установки, пятое направляющее средство, служащее для направления второй части указанной совокупности синхронизирующих пучков в первый выходной сигнал указанного второго логического элемента И, шестое направляющее средство, служащее для
направления выходного сигнала указанного второго логического элемента И с целью создания указанного
импульса очистки, первую линию задержки, обеспечивающую время первой задержки, седьмое направляющее средство, служащее для направления части указанного выходного сигнала указанной совокупности
задержанных бистабильных пучков по указанной первой линии задержки, за счет чего создается совокупность задержанных бистабильных пучков, восьмое направляющее средство, служащее для направления первой части указанной совокупности задержанных бистабильных пучков в указанный логический элемент НЕ,
девятое направляющее средство, служащее для направления выходного сигнала указанного логического
элемента НЕ во второй входной сигнал указанного первого логического элемента И, и десятое направляющее средство, служащее для направления второй части указанной совокупности задержанных бистабильных
пучков во второй входной сигнал указанного второго логического элемента И, и за счет чего создается синхронизированное бистабильное устройство посредством установки указанной бистабильной функции с использованием указанных первых импульсов, проходящих через указанный первый логический элемент И.
когда указанный второй входной сигнал указанного первого логического элемента И поддерживается активированным указанным логическим элементом НЕ в отсутствие указанной совокупности задержанных бистабильных пучков, а указанные первые импульсы не могут проходить через указанный второй логический
элемент в силу отсутствия указанной совокупности задержанных бистабильных пучков, а затем последую10
BY 4353 C1
щей очистки указанного бистабильного устройства путем использования указанных вторых импульсов, проходящих через указанный второй логический элемент И, когда указанный второй входной сигнал указанного
второго логического элемента И поддерживается активированным указанной совокупностью задержанных
бистабильных пучков, а указанные вторые импульсы не могут проходить через указанный первый логический элемент И в силу присутствия указанной совокупности задержанных бистабильных пучков, которая инвертирована указанным логическим элементом НЕ для поддержания указанного первого логического элемента И неактивированным.
61. Устройство по п. 60, отличающееся тем, что содержит совокупность двоичных входящих пучков с
импульсами, длительность которых превышает время первой задержки, одиннадцатое направляющее средство, служащее для направления части указанной совокупности двоичных входящих пучков в по меньшей
мере одно четвертое положение, вторую линию задержки, обеспечивающую время второй задержки, двенадцатое направляющее средство, служащее для направления другой части указанной совокупности двоичных
входящих пучков по указанной второй линии задержки, а затем в виде совокупности задержанных пучков в
указанное по меньшей мере одно четвертое положение с тем, чтобы создать в указанном по меньшей мере
одном четвертом положении деструктивную интерференцию с указанной совокупностью двоичных входящих пучков и указанной совокупностью задержанных пучков, когда обе указанные совокупности пучков активированы, разделитель составляющих изображения, служащий для выделения энергии из указанного по
меньшей мере одного четвертого положения с целью создания дифференцированных импульсов, и тринадцатое направляющее средство, служащее для направления указанных дифференцированных импульсов с
целью создания указанной совокупности синхронизирующих пучков указанного синхронизированного бистабильного устройства, за счет чего получают счетчик двоичного разряда, позволяющий использовать двоичные импульсы входящего пучка, превосходящие по длительности указанное время первой задержки, для
синхронизации указанного бистабильного синхронизированного устройства путем дифференцирования указанной совокупности двоичных входящих пучков с целью создания опережающего импульса постоянной
длительности и запаздывающего импульса постоянной длительности, при этом указанный опережающий
импульс несфазирован с указанным запаздывающим импульсом, в результате чего указанное бистабильное
синхронизированное устройство способно реагировать на по меньшей мере один из указанных импульсов.
62. Устройство по п. 61, отличающееся тем, что содержит каскадную последовательность из множества
указанных счетчиков двоичного разряда, при этом указанная совокупность двоичных входящих пучков первого из указанных счетчиков двоичного разряда в указанной каскадной последовательности содержит подлежащие считыванию импульсы, четырнадцатое направляющее средство, служащее для направления указанного выходного сигнала каждого указанного счетчика двоичного разряда в указанную совокупность
двоичных входящих пучков следующего указанного счетчика двоичного разряда каскадной последовательности, за счет чего посредством соединения множества указанных счетчиков двоичного разряда в каскадную
последовательность, создающую двоичные выходные сигналы, обозначающие подсчет импульсов, создается
двоичный счетчик.
63. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что содержит совокупность отпирающих пучков, поддерживающих указанный импульс установки включенным, когда должно происходить генерирование прямоугольных импульсов, при этом указанный импульс отключен, когда указанная совокупность отпирающих
пучков отключена, линию задержки, имеющую определенный период задержки, третье направляющее средство, служащее для направления части указанного выходного сигнала по линии задержки с целью создания
задержанного бистабильного сигнала, направляющее средство, служащее для направления указанного задержанного бистабильного сигнала в указанную совокупность пучков очистки с целью создания импульсов
очистки, при этом длительность указанных импульсов очистки превышает суммарную длительность указанного
импульса установки и указанного сигнала обратной связи, за счет чего посредством повторного включения и
отключения указанного бистабильного устройства по меньшей мере однократно для каждого указанного периода задержки создается стробируемый генератор прямоугольных импульсов пучков энергии и прекращается генерирование импульсов посредством отключения указанного импульса установки.
64. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что содержит первый и второй логические элементы И, совокупность пучков данных с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным двоичной информацией, совокупность отпирающих пучков с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным отпирающей хранение данных информацией, третье направляющее средство, служащее для направления первой
части указанной совокупности пучков данных в первый выходной сигнал указанного первого логического
элемента И, четвертое направляющее средство, служащее для направления второй части указанной совокупности пучков данных в логический элемент НЕ, пятое направляющее средство, служащее для направления
выходного сигнала указанного логического элемента НЕ в первый входной сигнал указанного второго логического элемента И, шестое направляющее средство, служащее для направления первой части совокупности
отпирающих пучков во второй входной сигнал указанного первого логического элемента И и второй части
указанной совокупности отпирающих пучков - во второй входной сигнал указанного второго логического
11
BY 4353 C1
элемента И, седьмое направляющее средство, служащее для направления выходного сигнала указанного
первого логического элемента И с целью создания указанного импульса установки, и восьмое направляющее
средство, служащее для направления выходного сигнала указанного второго логического элемента И с целью создания указанного импульса очистки, за счет чего посредством установки или очистки указанного
бистабильного устройства в зависимости от состояния указанной совокупности пучков данных в период, когда активирована указанная совокупность отпирающих пучков, создается бистабильное устройство задержки.
65. Устройство по п. 59, отличающееся тем, что содержит линию задержки, третье направляющее средство, служащее для направления части указанного выходного сигнала по линии задержки с целью обеспечения периода задержки и совокупности пучков задержки обратной связи, и четвертое направляющее средство,
служащее для направления указанной совокупности пучков задержки обратной связи в указанную совокупность пучков очистки с целью создания указанного импульса очистки, за счет чего обеспечивается одновибратор, в котором в указанный выходной сигнал подается указанный импульс установки, на протяжении указанного периода задержки указанный выходной сигнал поддерживается включенным указанным сигналом
обратной связи, а затем по истечении указанного периода задержки отключается указанной совокупностью
пучков задержки обратной связи.
66. Устройство управления пучком энергии, содержащее первую совокупность пучков, направленных в
по меньшей мере одно первое положение, и вторую совокупность пучков, модулированных управляющей
информацией и направленных в указанное по меньшей мере одно первое положение, в результате чего создается интерференция между указанными первой и второй совокупностями пучков в указанном по меньшей
мере одном первом положении, когда обе указанные совокупности пучков активированы, энергия из обеих
указанных совокупностей пучков отклоняется в по меньшей мере одно второе положение пропорционально
указанной второй совокупности пучков, при этом энергия из указанной первой совокупности пучков отсутствует в указанном по меньшей мере одном втором положении, когда указанная вторая совокупность пучков
отключена или сфазирована с указанной первой совокупностью пучков, и присутствует в указанном по
меньшей мере одном втором положении, когда указанная вторая совокупность пучков включена и несфазирована с указанной первой совокупностью пучков, и разделитель составляющей изображения, служащий для
выделения энергии из указанного по меньшей мере одного второго положения с целью создания по меньшей
мере одного выходного сигнала, за счет чего осуществляется управление указанным по меньшей мере одним
выходным сигналом с помощью указанной второй совокупности пучков.
(56)
US 5093802 A, 1992
US 5239173 A, 1993
US 5109156 A, 1992
US 5369511 A, 1994
Изобретение относится к управлению с помощью пучка энергии пучками энергии волнового типа, включая электромагнитные волны, акустические волны и движущиеся частицы, к оптическим процессорам, обработке и усилению оптического сигнала и основным функциям оптической логической схемы.
В патенте США N 5093802, "Способ оптического вычисления с использованием областей составляющих
интерференционных полос" (Хайт, 1992) за счет использования конструктивной интерференции обеспечен
способ усиления с целью перемещения энергии продолжающего оставаться активным энергонесущего пучка
и отклонения ее на выход наряду с энергией модулированного входящего пучка. В результате этого количество энергии на модулированном участке выхода превышает количество энергии на модулированном входящем пучке.
Недостаток известного из уровня техники способа заключен в том, что на выходе постоянно оказывается
участок энергонесущего пучка. Это происходит, поскольку в данном способе использованы наиболее известные и хорошо изученные интерференционные эффекты, например интерференционные полосы Янга, в
которых энергия накапливается в месте разделения с составляющей интерференционной полосой, как только
любой из входящих пучков оказывается самоактивированным. См. патент США N 5093802, позиция 2 на
Фиг. 1 и 2 и столбец 6, строки 7-45, в особенности, строки 36-40. Существуют, однако, и другие интерференционные эффекты, которые могут применяться с целью устранения известных из техники проблем.
Указанные особые интерференционные эффекты получают в тех случаях, когда геометрия установки такова, что энергия множества пучков вызывает деструктивную интерференцию в первом положении (-ях), в
котором оказывается энергия входящих пучков, когда любой из входящих пучков самоактивируется. Поскольку, согласно закону сохранения энергии, под воздействием деструктивной интерференции энергия пуч12
BY 4353 C1
ков не исчезает, когда несфазированный пучок активирован, то энергия должна появиться в каком-то другом
месте. В зависимости от геометрии наложения пучков, энергия будет отражена или отклонена в положение,
прилегающее к первому положению(-ям), или под каким-либо промежуточным углом. Важно то, что в результате этого энергия множества пучков действительно отклоняется в сторону от первого положения (-ий),
в котором происходила деструктивная интерференция, во второе положение, где происходит конструктивная
интерференция, за пределы области, в которой в отсутствии интерференции оказывается по меньшей мере
один входящий пучок.
В простейшем случае, когда имеются лишь два входящих пучка, можно наблюдать два типа особой интерференции. При интерференции первого типа ни один из входящих пучков не передает энергию во второе
положение, если один из пучков самоактивирован. Когда оба входящих пучка активированы, под воздействием интерференции энергия обоих пучков оказывается во втором положении.
В случае особой интерференции второго типа энергия первого входящего пучка не передается во второе
положение, когда он самоактивирован. Когда второй входящий пучок становится активированным, в результате интерференции энергия обоих входящих пучков оказывается во втором положении. При этом, однако,
энергия второго пучка все равно оказывается во втором положении, когда он самоактивирован.
В некоторых вариантах осуществления и применения настоящего изобретения возможно использовать
любой из типов особой интерференции. Тем не менее, известны случаи, когда необходим тот или иной тип
интерференции, и невозможно использовать оба ее типа, например, в рассмотренном ниже логическом элементе И.
При особой интерференции любого типа отдельные пучки создают изображения в положениях, где имеет
место интерференция, даже если указанные изображения представляют собой лишь простые пятна. Затем
происходит взаимная интерференция данных изображений.
В случае комплексных изображений один или несколько входящих пучков способны создавать зону(-ы)
составляющих изображения в соответствии с приведенными выше простыми примерами. Входы являются
подмножествами множества входящих пучков, образующих изображения. Когда имеется лишь одно множество пучков и, как результат, его изображение, энергетическая структура определяет множество "первых"
положений по присутствию энергии. Когда имеются по меньшей мере два подмножества, между двумя изображениями происходит интерференция, а энергия обоих изображений за счет деструктивной интерференции перемещается из первых точек. Затем под воздействием конструктивной интерференции указанная энергия оказывается во втором положении (-ях). Вторые положения находятся за пределами зоны расположения
первых точек.
Голограммы, в особенности, но не исключительно компьютерные голограммы, подобно другим изображениям создаются из отдельных элементов. От каждого элемента изображения поступает группа лучей, которые затем сочетаются, образуя голографическое изображение с реконструированным фронтом волны. В
результате этого каждое пятно изображения образуется группой лучей голограммы. Лучи образуют множество пучков. Когда все множество пучков подвергается модуляции согласованно, создаваемое ею изображение и комплексная интерференция, происходящая между ним и другими изображениями, также подвергается
модуляции. Интерференция между такими изображениями может также использоваться для получения особого эффекта интерференции, примененного в настоящем изобретении.
Важное различие между указанными особыми эффектами интерференции и интерференционными полосами Янга, использованными в известном из техники способе, заключается в том, что энергия по меньшей
мере одного из множества пучков, которая оказывается во втором положении (-ях), появляется во время интерференции и не появляется в указанном положении (-ях) при отсутствии интерференции. С другой стороны, входящие пучки, примененные в интерференционных полосах Янга, все же оказываются в указанном
втором положении (-ях) при отсутствии интерференции, когда любой из названных пучков самоактивирован.
Данные особые эффекты аналогичны друг другу по своей природе в том, что количество энергии, оказывающейся во втором положении (-ях), пропорционально количеству энергии двух входящих пучков или изображений. Энергия, оказывающаяся во втором положении (-ях), была отведена из первого положения (-ий).
Если один из входящих пучков остается постоянным, а второй входящий пучок (-и) увеличивают, количество энергии, поступающей во второе положение (-и) от первого входящего пучка (-ов), достигает предела, при котором дополнительное увеличение энергии во втором входящем пучке (-ах) неспособно привести к
увеличению количества энергии первого входящего пучка(-ов), оказывающейся во втором положении(-ях).
Данный эффект может быть использован в цифровых энергосхемах за счет применения дискретных
уровней модуляции входящих пучков с целью создания дискретных состояний интерференционных изображений, составные части которых обладают дискретным количеством энергии.
В настоящем изобретении применены не использовавшиеся до сих пор эффекты с целью создания основных средства и способа управления пучком энергии, имеющего непосредственное применение в вычислительной оптике, при обработке фотонного сигнала, акустической визуализации и получении изображения
движущихся частиц.
13
BY 4353 C1
Дополнительное различие между настоящим изобретением и практически всеми известными из уровня
техники способами заключается в том, что скорость осуществления способа, согласно настоящему изобретению, не зависит от формы используемой энергии. Например, если применяется энергия в виде света, скорость осуществления способа, согласно настоящему изобретению, полностью соответствует скорости света,
как это происходит в изобретении, раскрытом в патенте США 5093802. Включение каких-либо электронных,
механических или акустико-механических составляющих лишь ограничивает скорость осуществления способа до уровня наименее быстрой составляющей.
Патент США 5239173, выданный Яну, является отличным примером попытки совместить свет с более
медленными составляющими при одновременном использовании интерференционных полос Янга. В столбце
2 на строках 17 и 18 Ян указывает, что "на каждой диафрагме имеется механический и электро-оптический
прерыватель, служащий для включения и выключения света", и повторяет эту формулировку в пункте 1 в
столбце 5 на строке 23. Как указано в столбце 3 на строках 58 и 59 и в столбце 5 на строках 61 и 62, применяются также оптические датчики или детекторы. Они также ограничивают скорость работы до уровня медленных электронных датчиков.
Причина в том, что просто скорость электронов мала. Скорость фотонов гораздо выше, и именно поэтому настоящее изобретение должно практически применяться без использования каких-либо составляющих,
требующих изменения типа используемой энергии, несмотря на то, что один из вариантов осуществления
настоящего изобретения допускает применение акустических волн с целью выявления или создания акустических изображений, а в другом варианте осуществления настоящего изобретения возможно применение
света с целью обработки указанных изображений после того, как они были преобразованы в оптические сигналы.
Ян также использует интерференционные полосы Янга. Это очевидно следует из описания первых трех
чертежей (см. столбец 2, со строки 58 до столбца 3 на строке 58), где раскрыта дифракция на двойной щели,
что является общеупотребительным в технике обозначением интерференционных полос Янга. Тот факт, что
для его логического элемента И требуется "два работающих во взаимодействии детектора" (см. столбец 3,
строки 54-57), показывает, что это именно так. С целью выявления состояния, в котором оба входящих пучка
активированы, должна быть определена "нулевая", а также "конструктивная интерференция" в двух различных положениях, таким образом его логический элемент И в действительности является результатом конъюнкции двух выходных сигналов датчиков, а не прямым результатом применения только одной интерференции.
В свете указанных проблем, присущих известным из уровня техники способам, вся концепция способа,
согласно настоящему изобретению, построена на взаимодействии составляющих, не требующем преобразования из одной формы энергии в другую, а также на использовании особой интерференции, способной создавать такие эффекты, которые не создают интерференционные полосы Янга.
Изобретение обеспечивает основные средство и способ управления множеством пучков энергии с помощью другого множества пучков за счет использования вышеописанных особых эффектов интерференции. С
целью получения составляющих энергии в соответствии с интерференционными состояниями в положениях
взаимодействия интерференционных изображений расположены выходы.
Поскольку использование особой интерференции является совершенно новым в данной области, необходимо раскрыть большое число составляющих и взаимосвязей между составляющими, примененных поновому, а также применить новые способы организации и взаимосвязи с целью решения известных задач. В
результате этого указанное основное средство и способ обеспечивают решение ряда разнообразных задач по
управлению энергией и обработке сигнала, включая активную фильтрацию, стробируемое ограничительное
усиление, хранение многобитной двоичной информации, колебание пучка энергии, логические схемы ЭВМ,
обработку сигнала, а также множество других задач и функций, что станет более очевидным после прочтения всего описания.
1. Определение некоторых терминов.
С целью сделать раскрытие более ясным ниже даются определения ряду терминов.
"Энергия".
Особые эффекты интерференции, использованные в настоящем изобретении, могут быть получены с помощью энергии любого типа, обладающей волновой природой, включая звук, движущиеся частицы, электроны, свет, рентгеновские лучи, микроволны или другую электромагнитную энергию, но не ограничиваясь
перечисленным. Несмотря на то, что настоящее изобретение может быть практически осуществлено с использованием любой энергии волнового типа, в целях обеспечения ясности и последовательности описания
использованы термины, относящиеся к оптике. Установка, примененная для осуществления изобретения,
включает любой энергонаправляющий или оптический элемент (-ы), в том числе голограммы, совместимые
с применяемым типом энергии.
"Пучки и совокупности пучков".
14
BY 4353 C1
Поскольку в настоящем изобретении могут быть использованы как изображения, так и отдельные пучки,
термин "совокупность пучков" включает в себя пучки, которые были проецированы с целью получения комплексных изображений. Фактически, простое пятно, созданное одним пучком, является всего лишь одним из
подмножества возможных изображений, которые могут быть созданы одним пучком (или совокупностью
пучков) в зависимости от примененной оптики. В результате считается, что "пучок" или "совокупность пучков", которая активирована или неактивирована или подвергается модуляции с помощью аналоговой информации, включает получение как простых пятен, так и комплексных изображений, в которых все изображение или пятно согласованно подвергается модуляции с помощью той же информации. Таким образом,
изображения аналогичны пучкам и совокупностям пучков, имеющим многочисленные аналогичные положения воздействия. Первая совокупность пучков в целом относится к пучку энергии или постоянному пучку,
который обычно действует постоянно, тогда как второй пучок в целом относится к управляющему и/или модулирующему пучку. Определения других пучков и/или совокупностей пучков даны ниже в настоящем описании, пунктах и/или реферате.
"Интерференция".
В настоящем изобретении использована множественная интерференция пучков энергии волнового типа.
В результате термины "интерференция" и "особая интерференция", если только не оговорено что-либо иное,
относятся к множественной интерференции пучков, а не к проекции того типа изображений, которые определены выше как "совокупность пучков". Комплексным примером этого могут служить голографические
изображения, реально проецированные за счет интерференции в виде отдельных изображений, однако эти
изображения, в свою очередь, "интерферируют" друг с другом, когда присутствуют множественные изображения. В данном случае будет иметь место "интерференция" по типу между двумя или более голографическими изображениями.
Термины "отклонение, отклонять и отклоненный" применены для описания явления, происходящего в
случае деструктивной интерференции. Обычно энергия самоактивированной совокупности пучков влияет на
общее количество энергии в первом положении(-ях), но не влияет на количество энергии, оказывающейся в
это же время во втором положении (-ях). Когда происходит наложение несфазированного пучка на первую
совокупность пучков, происходит деструктивная интерференция, под воздействием которой энергия обоих
пучков оказывается во втором положении (-ях). В результате этого в процессе интерференции происходит
то, что называют "отклонением" энергии из первого положения (-ий) во второе положение (-ия).
Некоторые ученые имеют другую точку зрению на то, как действует интерференция. Тем не менее, концепция отклонения хорошо подходит для объяснения этапов и составляющих настоящего изобретения, даже
если физически имеют место и более сложные процессы. Важно то, что энергия определенного пучка оказывается в каком-либо положении только тогда, когда происходит интерференция, и не оказывается в нем, если
отсутствует второй интерферирующий пучок.
Входные и выходные "уровни" относятся к энергетическим уровням, а не к самим амплитудам, даже несмотря на то, что из контекста может очевидно следовать, что амплитудный режим играет важную роль. В
любом случае это все же дает основание для понимания интерференционных эффектов. Тем не менее, пучки,
даже небольшие, все же имеют определенную площадь поперечного сечения, в результате чего уровни энергии сказываются на изображении. Амплитуда и интенсивность может изменяться в зависимости от примененной установки. С целью увеличения амплитуды и интенсивности заданное количество энергии может
быть сфокусировано на небольшой площади или распределено на большей площади, что приводит к уменьшению амплитуды и интенсивности, общее количество энергии при этом остается неизменным. Тем не менее, в результате добавления энергии несущему информацию участку пучка происходит усиление, а снижение указанной энергии приводит к ослаблению. При необходимости реальная амплитуда и площадь
охваченной поверхности могут быть отрегулированы с помощью выбора соответствующей оптики.
"Фаза, инвертированная и неинвертированная".
При осуществлении настоящего изобретения пучки энергии и совокупности пучков действуют в качестве
несущих волн. В результате может возникнуть некоторое недопонимание в связи с использованием термина
"фаза", поскольку он может относиться к фазе самой несущей волны или любой огибающей модулированной
волны, наложенной на несущую волну. В настоящем раскрытии изобретения термин "фаза" всегда относится
к фазе несущей волны, дающей возможность определить, будет ли происходить конструктивная или деструктивная интерференция в положении, когда она наложена на другую несущую волну. Термины "инвертированная" и "неинвертированная" относятся к огибающей модулированной формы волны, а не к фазе несущей волны. Когда говорят, что амплитудно-модулированная несущая волна "инвертирована", это означает,
что она неактивирована в тот период, когда "неинвертированная" несущая волна активирована, что и происходит с ее аналоговым эквивалентом.
"ci" - конструктивная интерференция.
"di" - деструктивная интереференция.
15
BY 4353 C1
"Устройство управления" является основным элементом настоящего изобретения, что будет пояснено далее в разделах 2 и 3.
2. Основные средство и способ с использованием особой интерференции первого типа.
Настоящее изобретение обеспечивает основные средство и способ управления множеством совокупностей пучков энергии с помощью по меньшей мере одной совокупности из множества совокупностей пучков
энергии с использованием не применявшейся для этого ранее особой интерференции, включающие стадии:
a. создание множества совокупностей входящих пучков, включающего первую совокупность пучков, состоящую из по меньшей мере одного первого входящего пучка энергии, и вторую совокупность пучков, состоящую из по меньшей мере одного второго входящего пучка энергии, модулированного управляющей информацией, в котором первая и вторая совокупности пучков направлены на по меньшей мере одно первое
положение;
b. создание интерференции с помощью указанного множества совокупностей пучков энергии в по меньшей мере одном первом положении, отклонения энергии, приходящейся на вторую совокупность пучков
энергии, из множества совокупностей входящих пучков в по меньшей мере одно второе положение, за счет
чего энергия множества совокупностей входящих пучков отсутствует в указанном по меньшей мере одном
втором положении, когда одна или обе из первой и второй совокупностей пучков неактивированы и когда
первая совокупность пучков сфазирована с указанной второй совокупностью пучков (это является особой
интерференцией первого типа, когда ни один из входящих пучков в отсутствии других не передает энергии
во второе положение(-я)) и
с. выделение энергии из по меньшей мере одного первого положения с целью создания по меньшей мере
одного выхода, за счет чего получают устройство управления пучком энергии первого типа.
В каждом случае с целью создания изображений в положении(-ях), в которых различные составляющие
изображения разделены, все лучи в совокупности пучков действуют согласованно друг с другом, направляя
энергию на выходы. Когда по меньшей мере две совокупности пучков активированы (и несфазированы друг
с другом), изображения интерферируют, создавая композитное изображение с распределением энергии, отличающимся от изображений, полученных и созданных отдельными совокупностями пучков. Затем может
произойти разделение, поскольку пространственные положения распределенной энергии либо соответствуют выходным положениям (создавая "включенное" или "активированное" состояние с уровнем, пропорциональным относительным уровням и фазам совокупностей входящих пучков), либо не соответствуют им, создавая "отключенное" или "неактивированное" или сниженное выходное состояние.
В любом случае "разделение" может быть осуществлено путем управления стратегическим положением
любого элемента (оптического или иного, в зависимости от использованной формы энергии), что позволяет
энергии из одного положения попасть на выход, блокируя при этом попадание на выход энергии из другого
положения. Указанный разделитель может представлять собой как простое устройство в виде маски с отверстием в ней (см. иллюстрацию), так и сложную голограмму, направляющую энергию из одной совокупности
положений иным способом, чем это происходит, когда энергия поступает из какой-либо другой совокупности положений, либо такое устройство, как стратегически размещенный конец световода. Важно то, что с
помощью установки энергия разделяется таким образом, что она появляется или не появляется на определенном выходе в соответствии с тем, как это раскрыто в настоящем изобретении.
В настоящем изобретении в качестве входящих могут быть также использованы более двух совокупностей пучков. Комплексное групповое сочетание определяет выход. Для получения выхода любые два входящих пучка должны быть активированы и несфазированы друг с другом. Сфазированные пучки создают в
первом положении (-ях) конструктивную, а не деструктивную интерференцию. Сочетания двух пучков с различными фазами также способны создать комбинированный сигнал, полностью несфазированный с третьей
совокупностей пучков и так далее. В результате на основе настоящего изобретения могут быть получены
многочисленные средства, способы и устройства.
Вышеописанный перечень этапов описывает применение особой интерференции первого типа, когда
только при одной активированной совокупности пучков ни один из входящих пучков не передает энергии на
выход. В приведенном ниже втором перечне этапов использована особая интерференция второго типа, когда
по меньшей мере одна самоактивированная совокупность пучков не передает энергии на выход.
3. Основные средство и способ с использованием особой интерференции второго типа.
Средство и способ управления одной совокупностью пучков энергии с помощью другой совокупности
пучков энергии, включающий стадии:
а. создание первой совокупности пучков с по меньшей мере одним первым входящим пучком энергии,
направленным в сторону по меньшей мере одного первого положения. Является ли "совокупность пучков"
лишь одним небольшим пучком или целой группой лучей, образующих изображение, они направлены туда,
где в определенные промежутки времени будет происходить интерференция. "По меньшей мере одно первое
положение" может представлять собой просто точку или изображение, состоящее из многочисленных положений, действующих в унисон. Данная совокупность пучков является той совокупностью, которая в отсутствии интерференции не проявляется во втором положении;
16
BY 4353 C1
b. создание второй совокупности пучков с по меньшей мере одним вторым входящим пучком энергии,
модулированным с помощью управляющей информации. Данная совокупность пучков передает часть своей
энергии во второе положение при неактивированной первой совокупности пучков, и именно в этом заключается главное различие между особой интерференцией второго типа и раскрытой выше особой интерференцией первого типа;
с. получение эффекта интерференции между первой и второй совокупностями пучков в указанном по
меньшей мере одном первом положении при активированных обеих совокупностях пучков, отклонения
энергии из обеих совокупностей пучков в по меньшей мере одно второе положение пропорционально второй
совокупности пучков, за счет чего энергия первой совокупности пучков отсутствует в по меньшей мере одном указанном втором положении, вторая совокупность неактивирована или сфазирована с первой совокупностью пучков и присутствует в по меньшей мере одном указанном втором положении, когда вторая совокупность пучков активирована или несфазирована с первой совокупностью пучков (управляющая
интерференцией совокупность пучков может быть амплитудно- или фазово-модулированной. В тот момент,
когда обе совокупности пучков имеют одинаковый уровень, максимальное количество энергии оказывается
во втором положении (-ях), поскольку в первом положении (-ях) происходит полная деструктивная интерференция. На входящих уровнях и промежуточных фазах уровень на втором положении (-ях) пропорционален
совокупностям входящих пучков в зависимости от примененной ширины полосы частот, что объяснено ниже)
и
d. выделение энергии из по меньшей мере одного второго положения с целью обеспечения по меньшей
мере одного выхода, за счет чего создается управляющее устройство пучком энергии второго типа.
4. Обзор более сложных вариантов осуществления.
Для обозначения этого основного приспособления, использующего особую интерференцию любого типа,
применен термин "управляющее устройство". Его можно даже назвать управляющим устройством первого
или второго типов. Его общепринятое название - "фотонный транзистор", однако здесь применен термин
"управляющее устройство", поскольку в изобретении может быть использована не только энергия фотона.
Данное основное изобретение может быть воспроизведено и взаимосочетаться само с собой и с другими
устройствами, обеспечивая большое разнообразие полезных функций. Для осуществления указанного взаимосочетания необходима точность расположения фаз, синхронизации и взаимосвязи с различными компонентами.
С целью обеспечить понимание данных требований здесь раскрыто ограниченное число способов взаимосочетания, использующих особые принципы, неизвестные из предшествующего уровня техники. Будучи
раскрыты, данные компоненты и способы взаимосочетания могут быть усовершенствованы с целью обеспечения еще большего разнообразия функций.
В порядке очередности следует объяснить некоторые основополагающие процессы, раскрывающие действие основного изобретения и различия, имеющие место в зависимости от того, особая интерференция какого типа используется. Дается определение таких терминов, как логический элемент И, усилитель, стробируемый усилитель, ограничитель, фазовый детектор, активный фильтр, каскадирование и применение
обратной связи. Значение каждого из этих терминов вытекает из определения типа входящих пучков, создающих различные виды выходов.
Далее будут дополнительно объяснены некоторые более сложные компоненты, в которых для решения
более сложных задач применен ряд таких принципов, как временное уплотнение и разделение и частотное
разделение наряду с такими логическими устройствами, как бистабильная ячейка и многобитная ячейка,
способная хранить частотно уплотненные биты.
Принцип суммирования входящих пучков и то, как это влияет на усилитель с обратной связью и без нее,
позволяет использовать настоящее изобретение в качестве порогового детектора. Возможность выбора
входных уровней в определенных границах обеспечивает осуществление разнообразных полезных функций,
включая логические схемы ЭВМ, например бистабильный RS-триггер, логический элемент И со множеством
входных сигналов и логический элемент ИЛИ со множеством входных сигналов.
Для синхронизации RS-триггера требуется особая методика синхронизации и фазовое соотношение. Способ дифференциирования пучка энергии является новым. Он необходим для выполнения требований синхронизации тактируемого триггера с тем, чтобы он мог быть использован в качестве двоичного счетчика.
Применение эффектов особой интерференции открывает путь в совершенно новую область изобретений.
Некоторые из принципов, раскрытых здесь, не имеют аналогов ни в электронике, ни в любой другой области
техники. Другие принципы имеют такие аналоги, но способ их применения является уникальным. Следовательно, указанные многочисленные положения не были включены в заявку лишь в силу нежелания делать ее
слишком большой. Должно быть раскрыто каждое из названных условий использования настоящего изобретения. И каждое из них было выбрано с тем расчетом, чтобы раскрыть конкретный аспект использования основного изобретения.
5. Логический элемент И.
17
BY 4353 C1
Основное различие между двумя типами особой интерференции и интерференционными полосами Янга
легко проиллюстрировать с помощью логического элемента И. В случае использования особой интерференции первого типа можно получить логический элемент с двумя входами, поскольку когда один из двух входов самоактивирован, выход остается неактивированным. (Примечание: термин "неактивирован" может
означать любое состояние в интервале между полностью "неактивированным" и малоактивированным состоянием по сравнению с "активированным" или высокоактивированным состоянием, поскольку в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения может происходить утечка энергии. Поэтому, даже
если такие варианты осуществления являются несовершенными, они все же могут быть полезными). Только
в случае, когда оба входа активированы, энергия обоих пучков действительно появляется во втором положении (-ях), из которого обеспечивается выходной сигнал логического элемента И.
Таким образом, при осуществлении настоящего изобретения с использованием особой интерференции
первого типа единственным необходимым дополнительным этапом для получения логического элемента И
является модуляция входящих пучков с помощью двоичной информации, после чего изобретение будет
осуществлять функции логического элемента И.
Интерференция второго типа не может создать логическую схему И, поскольку энергия одного из пучков
все же оказывается на выходе при отсутствии интерференции двух пучков, что, конечно, противоречит определению логического элемента И.
Интерференция Янга в том виде, как она применялась в предшествующем уровне техники, также не способна обеспечить функции логического элемента И. Интерференция Янга обеспечивает энергию на выходе,
когда один или оба входящих пучка активированы. В технике это явление описано как логический элемент
ИЛИ.
Существуют и другие способы получения логического элемента И; один из наиболее интересных из них
предполагает использование порогового детектора. Он будет описан позже, поскольку перед этим необходимо раскрыть ряд основополагающих принципов.
В следующих ниже разделах объяснено, каким образом настоящее изобретение реагирует на изменения
входных уровней.
6. Основной усилитель и стробируемый усилитель.
Усиление может быть произведено с использованием любого основного варианта осуществления, описанного ранее в разделах 2 и 3.
Даже несмотря на то, что первая совокупность пучков (пучок энергии) остается активированной, имея
преимущественно постоянный уровень энергии, при отсутствии второй совокупности пучков (управляющего
пучка) выход будет неактивирован. Может быть использована особая интерференция любого типа, поскольку по меньшей мере один из входящих пучков действует указанным способом.
Когда вторая совокупность пучков модулирована с помощью аналоговой или двоичной информации, выход будет представлять собой усиленный вариант входа, поскольку энергия обеих совокупностей входящих
пучков отклоняется на выход пропорционально уровню второй совокупности пучков и ее фазовому соотношению с первой совокупностью пучков.
Если максимальный уровень второй совокупности пучков равен максимальному уровню первой совокупности пучков, и он ровно на 180 градусов несфазирован с первой совокупностью пучков, то при условии, что
оптика не загрязнена, в первом положении (-ях) будет происходить деструктивная интерференция. В данном
случае вся энергия будет отклонена в области конструктивной интерференции во втором положении (-ях),
расположенных за пределами области, в которой при отсутствии интерференции оказывается первая совокупность пучков. В результате этого уровень энергии суммированного выхода может до двух раз превышать
величину второй совокупности пучков при равных уровнях обеих совокупностей пучков. Если вторая совокупность пучков меньше первой совокупности пучков, на выходе будет находиться энергия обоих пучков
пропорционально уровню второй совокупности пучков (и фазовому соотношению с ней).
Примененная методика создания усилителя включает:
а. использование особой интерференции любого типа согласно основному изобретению и
b. поддержание первой совокупности пучков на преимущественно постоянном уровне выше нулевой отметки, благодаря чему создается усилитель за счет обеспечения амплитудно-модулированного неинвертированного выхода с большим количеством энергии, чем у второй совокупности пучков.
Если применена особая интерференция первого типа, усилитель может отпираться и запираться посредством включения и выключения первой совокупности пучков, в результате чего, создавая амплитудно- модулированный выход с большим количеством энергии, чем у указанной второй совокупности пучков, можно
получить стробируемый усилитель и отпирать и запирать амплитудно-модулированный выход посредством
включения и выключения первой совокупности пучков.
Причина, по которой интерференция второго типа создает усилитель, но его запирать посредством отключения первой совокупности пучков, заключена в том, что при отсутствии первой совокупности пучков
остается остаточный выход второй совокупности пучков.
7. Инвертор.
18
BY 4353 C1
Энергия, отклоненная интерференцией на выход, создает "неинвертированный" выход. Так, при включенном управляющем пучке создается неинвертированный выход. Указанная отклоненная энергия удаляется
из пучка энергии и управляющего пучка, в результате чего их влияние на первое положение (-я) уменьшается. Поступление остающейся энергии из первого положения (-й) на отдельный выход создает инвертированную огибающую сигнала. Данный инвертированный выход обеспечивает дифференциал с неинвертированным выходом.
Если модулированный вход модулируют с помощью двоичной информации и используют инвертированный выход, то полученный логический элемент является логическим элементом НЕ, в котором используется
особая интерференция любого типа. Когда оба входящих пучка модулированы с помощью двоичной информации и использована особая интерференция первого типа, в результате получают логический элемент
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Функции указанных элементов аналогичны известным из уровня техники элементам, однако в настоящем изобретении они являются результатом использования особой интерференции, а не
интерференционных полос Янга.
8. Ограничитель.
Настоящее изобретение может действовать в качестве усилителя-ограничителя с использованием особой
интерференции любого типа. При поддержании первой совокупности пучков на преимущественно постоянном уровне создается уровень насыщения (в зависимости от примененной конкретной оптики). Когда уровень второй совокупности пучков оказывается ниже указанного уровня насыщения, выход, как это было
описано ранее, увеличивается, в результате чего создается выходное усиление. Тем не менее, по мере увеличения уровня второй совокупности пучков все большая часть первой совокупности пучков отклоняется на
выход. Вслед за этим достигается уровень насыщения, при котором дальнейшее увеличение входного уровня
второй совокупности пучков больше не приводит к отклонению энергии из первой совокупности пучков на
выход, поскольку на первой совокупности пучков больше нет энергии, которая может быть отклонена.
После того, как вся энергия из первой совокупности пучков была отклонена на выход, достигнут максимальный уровень усиления. В зависимости от примененных оптических устройств дальнейшее увеличение
уровня второй совокупности пучков может привести или не привести к повышению выходного уровня. Тем
не менее, усиление ослабляется, поскольку первая совокупность пучков просто больше не содержит энергии,
которую она может передать.
Примененная методика создания ограничителя включает: осуществление модуляции второй совокупности пучков до достаточно высокого уровня с тем, чтобы вся энергия, доступная из первой совокупности пучков, была отклонена в амплитудно-модулированный выходной сигнал, благодаря чему за счет создания усиления на выходе, когда уровень второй совокупности пучков находится ниже уровня насыщения, и
ограничение усиления амплитудно-модулированного выходного сигнала, когда уровень второй совокупности пучков превышает уровень насыщения, создается ограничитель.
Дополнительная информация об ограничителях, в которых использована особая интерференция двух различных типов, содержится в следующем далее разделе 38 "Теоретические основы функционирования".
9. Временной уплотнитель.
В число многих способов и устройств, которые могут быть получены с использованием стробируемых
усилителей, входит и временной уплотнитель. Примененная методика создания временного уплотнителя
включает:
a. создание множества стробируемых усилителей;
b. направление выходов стробируемых усилителей в по меньшей мере одно третье положение;
c. направление энергии из указанного третьего положения с целью создания по меньшей мере одного
общего выхода;
d. осуществление модуляции каждой из вторых совокупностей пучков стробируемых усилителей с помощью информации, подлежащей временному уплотнению;
е. осуществление последовательного включения усилителей посредством генерирования последовательных импульсов совокупностей пучков энергии отдельных усилителей во время каждого последующего временного разделения, в результате чего посредством последовательного пропускания цифровой информации
из каждой из вторых совокупностей пучков множества стробируемых усилителей в общий выход создается
временной уплотнитель.
Существует несколько способов обеспечения последовательно пульсирующих совокупностей пучков.
Один из простых способов заключается в генерировании исходного импульса, направлении части импульса
пучка по нескольким линиям задержки, каждая из которых имеет разную протяженность, затем направления
каждой линии задержки в отдельный стробируемый усилитель.
10. Временной разуплотнитель.
Временной разуплотнитель очень похож на временной уплотнитель за исключением того, что его входы
являются общими, а выходы раздельными. Примененная методика создания временного разуплотнителя
включает:
а. создание множества стробируемых усилителей;
19
BY 4353 C1
b. создание уплотненного входящего пучка, модулированного с помощью уплотненной по времени информации;
с. направление участка указанного уплотненного входящего пучка во вторую совокупность пучков каждого стробируемого усилителя и
d. осуществление последовательного включения каждого усилителя посредством посылки последовательных импульсов в первую совокупность пучков энергии каждого последующего усилителя во время каждого последующего последовательного временного разделения, в результате чего посредством последовательного пропускания уплотненной по времени цифровой информации во время каждого временного
разделения в отдельный выход каждого из множества стробируемых усилителей создается временной разуплотнитель.
Временное уплотнение является важным способом направления разнообразных источников информации
в общую систему передачи информации. Одним из примеров служит уплотнение телефонных вызовов в волоконно-оптическом кабеле. Настоящее изобретение превосходит существующие технологии, обеспечивая
высокую скорость и ширину полосы частот. Применение настоящего изобретения для непосредственного
коммутирования волоконно-оптических сигналов повысит пропускную способность волоконных линий связи.
До тех пор, пока медленно действующие электронные интерфейсы не будут заменены на обладающие
более высоким быстродействием фотонные устройства, согласно настоящему изобретению, временное уплотнение с использованием настоящего изобретения позволит уплотнять большое число более медленно
действующих электронных систем в широкополосные оптические линии связи посредством модуляции каждой отдельной входной линии уплотнителя с помощью отдельного электро-оптического модулятора и каждого отдельного выхода разуплотнителя с помощью фотонного бистабильного устройства и электрооптического датчика.
По существу, уплотнитель и разуплотнитель представляют собой параллельно-последовательный и последовательно-параллельный преобразователи.
В следующих далее разделах объясняется, как в настоящем изобретении обеспечено реагирование на изменения фазы и частоты.
11. Фазовый демодулятор.
Если входящий управляющий пучок вышеописанного усилителя является фазово-модулированным, то в
результате этого выход будет являться амплитудно-модулированным, обеспечивая фазовый демодулятор, в
котором амплитудно-модулированный вход находится на высоком уровне при противофазном расположении
первой и второй совокупностей пучков, на низком уровне при сфазированном положении первой и второй
совокупностей пучков и пропорционален фазе второй совокупности пучков в промежутке между указанными крайними положениями фаз. (См. далее раздел "Теоретические основы функционирования" и рассуждения о ширине полосы частот).
В зависимости от примененной оптики выходной сигнал обеспечивает чистый, амплитудномодулированный сигнал, свободный от каких-либо фазово-модулированных составляющих, поскольку во
втором положении (-ях) происходит конструктивная интерференция, сфазированная с первой совокупностью
пучков. Тем не менее, если второе положение (я) не находится непосредственно в месте, где происходит
конструктивная интерференция, амплитудно-модулированный выход будет содержать определенную фазово-модулированную составляющую.
12. Активный фильтр.
Настоящее изобретение может быть применено в качестве высокочувствительного и точного активного
фазового и частотного фильтра, в котором использована особая интерференция первого типа. Если энергия
одного из входящих пучков отличается по частоте и противоположна по фазе энергии другого входящего
пучка, не может быть получен неинвертированный выход. В результате этого настоящее изобретение может
быть использовано с целью разуплотнения частотно-уплотненных сигналов, цветоразделения и демодуляции
частотно-модулированных и фазомодулированных сигналов.
Если на обе совокупности пучков подается более одного цвета (длины волны), на каждой длине волны
независимо и одновременно будет единое устройство. За счет этого настоящее изобретение может быть
применено для коммутации, разделения и обеспечения широкополосных сигналов.
При наличии у первой совокупности пучков стробируемого усилителя энергии различной длины волн с
преимущественно постоянным (превышающим нулевое значение) уровнем (-ями) и энергии различной длины волн у второй совокупности пучков на выходе окажется усиленный сигнал, согласованный с каждой длиной волны, одновременно проходящей через оба входящих пучка. Путем включения и выключения в пучке
энергии волн отдельной длины возможно осуществлять селекцию процесса фильтрации с целью селекции и
разуплотнения согласующихся сигналов.
Для разуплотнения частотно-уплотненных сигналов всех видов, включая сигналы, применяемые при передаче по волоконно-оптической линии связи, СВЧ и даже радиопередаче может быть применено множество
таких активных фильтров - параллельно либо в виде древовидной структуры.
20
BY 4353 C1
В активном фильтре использовано настоящее основное изобретение, в средство и способ осуществления
которого дополнительно включены следующие стадии:
а. обеспечение у первой совокупности пучков постоянного уровня энергии (превышающего нулевое значение) по меньшей мере одной длины волны, часто нескольких длин волны;
b. выключение и включение волн различной длины первой совокупности пучка с целью выключения и
включения селективной фильтрации указанных волн отдельной длины;
с. обеспечение второй совокупности пучков с подлежащей фильтрации энергией различной длины волн и
d. создание особой интерференции с помощью подмножества волн различной длины, согласующихся с
длинами волн первой совокупности пучков и подавляющих все волны другой длины.
13. Удаление сигналов с использованием активного фильтра.
Следует отметить, что для фильтрации может быть применена особая интерференция любого типа, однако соотношение между входными и выходными сигналами при интерференции второго типа немного отличается от соотношения при интерференции первого типа.
При интерференции второго типа отфильтрованный, неинвертированный выходной сигнал будет содержать энергию второй совокупности пучков, если только вторая совокупность пучков не равна и сфазирована
с длиной волны первой совокупности пучков, в таком случае в первом положении (-ях) на волнах указанной
длины будет происходить конструктивная интерференция, в результате чего энергия из второго положения (й) и неинвертированного выхода будет удалена.
Добавление инвертированного выхода, например, с помощью описанного ранее инвертора создает выход, отличающийся от неинвертированного выхода на каждой длине волны, присутствующей в пучке энергии, однако не отличающийся от волн другой длины.
Методика получения дифференциального активного фильтра с применением интерференции любого типа
начинается с усилителя с неинвертированным выходом и далее включает следующие стадии:
а. обеспечение у первой совокупности пучков постоянного уровня энергии (превышающего нулевое значение) по меньшей мере одной длины волны;
b. обеспечение второй совокупности пучков с подлежащей фильтрации энергией различной длины волн;
с. создание интерференции с помощью подмножества указанных волн различной длины, согласующихся
с волной по меньшей мере одной длины первой совокупности пучков, с целью отклонения энергии волн согласующихся длин из первого положения(-й) во второе положение(-я), за счет чего создается инвертированный активный фильтр посредством обеспечения инвертированного выхода, в котором отсутствуют волны,
одновременно присутствующие в обеих совокупностях входящих пучков. Аналогично ранее описанному
случаю с инвертором указанный инвертированный выход только в данном случае отличается от неинвертированного выхода наличием волн разнообразной длины, что необходимо для фильтрации, удаления и отделения волн различной длины друг от друга при сохранении любой информации в фильтруемых волнах.
14. Частотный разуплотнитель.
Частотное уплотнение легко осуществляется путем объединения модулированных по отдельности сигналов различной частоты в общую траекторию пучка. Разуплотнение является более сложным процессом. Методика осуществления частотного разуплотнения включает:
а. создание множества активных фильтров;
b. создание совокупности частотно-уплотненных пучков с множеством модулированных по длине волн;
с. направление части совокупности частотно-уплотненных пучков во вторую (управляющую) совокупность пучков каждого фильтра и
d. создание первой совокупности пучков каждого фильтра с помощью энергии отличающейся частоты,
согласующейся с каждой из множества модулированных по длине волн, в результате чего посредством создания отдельного модулированного выходного сигнала из каждого фильтра, согласующегося с каждой отдельной частотой, обеспечивается частотный разуплотнитель.
Особая интерференция второго типа не применяется, поскольку частоты, не имеющие согласующегося
пучка энергии, будут попадать на выход.
Если во второй совокупности пучков активных фильтров использован тот же вход и первые положения,
указанная выше стадия с. осуществляется одновременно с тем, как энергия направляется в указанное первое
положение. Конструктивная интерференция на каждой частоте будет происходить в различном положении,
где имеются отдельные выходы.
15. Сравнение фаз.
В случае применения особой интерференции первого типа с двумя входными пучками одинакового уровня, выходной уровень будет пропорционален разности фаз между указанными двумя пучками, если применены положения с различными длинами волн, в результате чего получают усредненное, широкополосное
устройство. В случае применения узкополосного устройства с небольшим числом или даже одной совокупностью положений, фаза должна быть более точной, а выход не будет пропорционален по всему диапазону
21
BY 4353 C1
фаз от 0 до 180. Благодаря прецизионной технологии возможно сузить диапазон фаз с тем, чтобы он занимал
меньшую полосу. (См. ниже раздел "Теоретические основы функционирования").
В любом случае способ создания устройства сравнения фаз включает:
а. обеспечение первой и второй совокупности пучков энергией, фазы которой подлежат сравнению, и
b. использование особой интерференции с целью создания выхода с высоким уровнем, когда первая и
вторая совокупности пучков находятся в противофазе, и с более низким уровнем, при иных значениях разности фаз, в результате чего создается устройство сравнения фаз.
Если обе входные фазы являются переменными относительно тех, которые применены в других составляющих, для синхронизации суммированной фазы, полученной на отдельном этапе, с фазами, полученными
на других этапах, понадобятся дополнительные стадии.
16. Одноступенчатые и двухступенчатые бистабильные ячейки.
В настоящем изобретении ряд важных применений нашел принцип обратной связи. С целью создания
триггера часть неинвертированного выхода непосредственно или через промежуточную операцию перенаправляется и подается по цепи обратной связи во вторую совокупность пучков. Изначально выход отключен,
равно как и сигнал, поступающий по цепи обратной связи.
Когда совокупность импульсов также поступает во вторую совокупность пучков, она усиливается на выходе. Часть указанного выхода подается по цепи обратной связи во вторую совокупность пучков, снова усиливается, в результате чего сигнал, поступающий по цепи обратной связи, становится сильнее и т.д. Это называется положительной обратной связью.
Процентная доля выхода, поступающая по цепи обратной связи, и особенности оптики определяют течение процесса. Если сигнал обратной связи является сильным, усилитель быстро достигнет уровня насыщения, если сигнал слабый, усилитель восстановит положительную обратную связь, обеспечивая больший выход, но не достигнет насыщения.
Отключение импульсов первой совокупности пучков или сигнала обратной связи приведет к очистке бистабильной ячейки. Может быть использована особая интерференция любого типа, поскольку энергия, необходимая для поддержания режима установок, поступает от первой совокупности пучков. Поскольку во время
очистки управляющий пучок отключен, отключение энергии приводит к запиранию выхода, а также к отключению пучка обратной связи.
Помимо выполнения обычных функций хранения двоичной информации данный тип триггера может обладать высокой чувствительностью при наличии сильного сигнала обратной связи. Указанная чувствительность позволяет настроить триггер даже с помощью одного соответствующим образом сфазированного фотона второй совокупности пучков с длиной волны, согласующейся с длиной волны первой совокупности
пучков. В результате он обладает высокой спектральной и предельной чувствительностью.
Кроме того, при подаче на него энергии различной длины волн с использованием тех же составляющих
возможно осуществить частотное уплотнение многобитной информации. Методика создания указанного
триггера включает:
а. применение устройства управления любого типа;
b. поддержание первой совокупности пучков на преимущественно постоянном уровне выше нуля с помощью энергии различной длины волн;
с. сообщение второй совокупности пучков импульсов энергии по меньшей мере одной длины волны, согласующейся с по меньшей мере одной из указанных различных длин волны;
d. направление части выхода во вторую совокупность пучков в качестве сигнала обратной связи с целью
поддержания выхода открытым на каждой длине волны, на которой был сообщен импульс, и
е. прекращение посылки импульсов любой совокупности пучков в качестве сигнала очистки с целью блокирования выхода и отключение сигнала обратной связи с целью поддержания выхода закрытым на каждой
длине волны, на которой было прекращено сообщение импульсов, в результате чего за счет поддержания
выхода открытым на каждой длине волны, установленной настроечным сигналом, и поддержания выхода закрытым на каждой длине волны, переустановленной сигналом очистки, обеспечивается многобитная бистабильная функция.
Одним из способов создания триггера, не обладающего повышенной чувствительностью к изменениям,
является использование двух инверторов, запускающих друг друга аналогично ячейкам ЗУ с произвольным
доступом в электронике. Такой триггер был описан в патенте США 5093802. Тем не менее, в указанном изобретении использованы интерференционные полосы Янга.
Поскольку настоящее изобретение действует также в качестве фазочувствительного активного фильтра,
возможна также работа в многобитном режиме, что обеспечивает чистый, неинвертированный, частотноуплотненный выход. Методика создания указанного фазочувствительного активного фильтра включает:
а. наличие первого и второго инверторов;
22
BY 4353 C1
b. поддержание первой совокупности пучков обоих инверторов на преимущественно постоянном уровне
выше нуля за счет энергии различной длины волн;
с. направление инвертированного выхода первого инвертора во вторую совокупность пучков второго инвертора с целью поддержания инвертированного выхода второго инвертора закрытым на каждой волне различной длины, присутствующей на инвертированном выходе первого инвертора;
d. направление инвертированного выхода второго инвертора во вторую совокупность пучков первого инвертора с целью поддержания инвертированного выхода первого инвертора закрытым на каждой волне различной длины, присутствующей на инвертированном выходе второго инвертора;
е. обеспечение сигнала установки посредством сообщения второй совокупности пучков первого инвертора импульсов энергии с по меньшей мере одной длиной волны, согласующейся с по меньшей мере одной из
волн различной длины, и
f. обеспечение сигнала очистки посредством посылки во вторую совокупность пучков второго инвертора
импульсов энергии по меньшей мере одной длиной волны, согласующейся с по меньшей мере одной из волн
различной длины, в результате чего посредством поддержания неинвертированного выхода первого инвертора открытым для каждой длины волны, установленной сигналом установки, и поддержания неинвертированного выхода первого инвертора закрытым для каждой указанной длины волны, переустановленной сигналом очистки, обеспечивается многобитная бистабильная функция установки/очистки.
Поскольку оба инвертора уравновешены относительно друг друга, импульсы установки и очистки должны быть достаточно сильными, чтобы преодолеть уровень равновесия и привести триггер в новое состояние.
Импульсы, недостаточно сильные для того, чтобы привести к изменению состояния, не будут влиять на него.
В результате данное устройство обладает меньшей чувствительностью к шуму на входе.
Еще одним способом снизить чувствительность является применение порогового детектирования.
17. Пороговый детектор.
С использованием настоящего изобретения пороговое детектирование может быть осуществлено таким
образом, что триггер Шмитта, схема детектирования нейронов, размытый логический элемент, логический
элемент И, логический элемент ИЛИ и обладающий меньшей чувствительностью RST-триггер могут быть
созданы лишь за счет создания необходимого числа входов и регулировки порогового уровня, что обеспечивает требуемые характеристики процесса.
В известных из уровня техники оптических устройствах нет аналога, в котором применяются интерференционные полосы Янга, поэтому в настоящем изобретении раскрыт способ взаимосочетания различных
сигналов и необоходимое соотношение между ними. Может быть проведена аналогия в области электроники, однако построение настоящего изобретения имеет отличия с учетом требований к фазированию пучка и
установке относительных уровней многочисленных входов, не говоря уже о критериях синхронизации, необходимой для осуществления взаимодействий волновой энергии.
Основной принцип суммирования нескольких пучков обеспечивает наличие входных сигналов, необходимых для порогового детектирования. Суммирование пучков может быть осуществлено путем направления
нескольких пучков в первое и второе положения фильтра усилителя/ограничителя/фазы в управляющем
устройстве с преимуществено постоянной первой совокупностью пучков по меньшей мере одной длины
волны.
Тем не менее, отделение положения (-й) суммирования от положения (-й) усиления позволяет осуществлять суммирование нескольких входящих пучков до усиления, обеспечивая при этом гораздо более четкую
реализацию основных принципов изобретения. Таким образом, третье положение (-я) применяется в случае
суммирования нескольких входных сигналов.
После суммирования входных сигналов в третьем положении (-ях) их отделяют и направляют во вторую
совокупность пучков усилителя. Действующий как фазовый фильтр основной усилитель, в котором использована особая интерференция любого типа, создает неинвертированный выход только в случае наличия соответствующей фазы у модулированного входящего пучка. Неинвертированный выход тогда будет зависеть
от соотношения общей суммы входящих пучков и первой совокупности пучков.
Суммирование в третьем положении (-я) функционирует особым способом, позволяющим осуществлять
пороговое детектирование. В положении (ях) суммирования присутствуют совокупности входящих пучков
двух типов. Пучки первого отвечают за ввод запуска, а пучки второго типа - за ввод импульсов управления
порогом. Пучки указанных двух типов находятся в противофазе на 180 градусов друг к другу. В более сложных вариантах устройства некоторым указанным входящим пучкам присвоены особые задания и даны особые обозначения, например входы "установки" или "очистки", пока они несут энергию, сфазированную с
пучком того или иного типа.
Согласно принципу наложения амплитуды наложенных пучков складываются алгебраически. Сумма всех
пучков запуска уравновешивает сумму всех пучков импульсов управления порогом. Общая алгебраическая
сумма двух сумм обладает интересным и полезным свойством, будучи сфазированной с пучками импульсов
управления порогом, если сумма пучков импульсов управления порогом превышает сумму всех пучков за23
BY 4353 C1
пуска. Указанная общая сумма несфазирована с пучками импульсов управления порогом, если больше оказывается сумма всех пучков запуска. Если обе суммы равны, общая сумма составляет нуль.
Если какой-либо из входящих пучков не равен нулю или 180 градусам, будет получена комбинированная
фаза (с широкополосной оптикой). Тем не менее, поскольку входящие пучки имеют ту или иную фазу, сумма
будет составлять лишь ту или иную фазу (или нулевой, если они уравновешивают друг друга).
Если по меньшей мере один из пучков импульсов управления порогом поддерживается на преимущественно постоянном уровне, а уровень суммы пучков запуска превышает нуль, амплитуда общей суммы
уменьшится, однако ее фаза останется той же, что и фаза пучка импульсов управления порогом.
Энергия из положения (-й) суммирования отделяется и направляется во входящий пучок управления усилителя, где за счет своей фазы она удерживает усилитель в положении отсечки (отключения неинвертированного выхода). Поскольку любая сумма, создающая указанную фазу, создает конструктивную интерференцию в первом положении (-ях), это не отражается на входном уровне на усилителе. Усилитель остается в
положении отсечки независимо от колебания входных уровней.
Когда сумма импульсов запуска равна сумме импульсов управления порогом, общая сумма составляет
нуль; в результате выходной сигнал усилителя остается в положении отсечки.
По мере того, как сумма импульсов запуска превышает сумму импульсов управления порогом, общая амплитуда возрастает. Тем не менее, поскольку ее фаза поменялась на 180 градусов, теперь она сфазирована с
суммой импульсов запуска. Если сумма импульсов запуска растет быстро, фаза общей суммы не пройдет через все фазы от нуля до 180°, а совершит скачок от нуля к 180°. Указанный принцип внезапного изменения
фазы применен для порогового детектирования посредством выявления изменения фазы. Как только входящий в усилитель сигнал управления фиксирует новую фазу, в первом положении (-ях) происходит деструктивная интерференция, а на неинвертированном выходе появляется энергия.
До тех пор, пока входящий пучок импульсов управления порогом остается постоянным, он будет задавать уровень, на котором происходит указанное пересечение фаз. Без данного уравновешивающего входящего пучка усилитель будет чувствителен к самому слабому входящему пучку; его пороговый уровень равен
нулю. Тем не менее, присоединение положения (-й) суммирования перед и за пределами усилителя позволяет установить пороговый уровень на точке, превышающей нуль.
Изменяя сумму импульсов управления порогом путем изменения уровня главного пучка импульсов
управления порогом или добавления из различных источников пучков с любой фазой с различной временной
селекцией, с помощью данного основного порогового детектора возможно осуществить целый ряд разнообразных функций. Методика осуществления указанных основных средства и способа порогового детектирования, в основе которой находится основной усилитель или ограничитель, включает:
а. обеспечение по меньшей мере одной модулированной информацией, подлежащей пороговому детектированию, совокупности пучков запуска с по меньшей мере одним пучком энергии, направленным в по
меньшей мере одно третье положение (суммирования);
(В случае использования данного устройства в качестве триггера Шмитта указанный пучок ввода импульсов запуска модулируется аналоговой информацией, подлежащей преобразованию в цифровую форму
посредством включения выхода, как только указанный входящий пучок превысит пороговое значение. При
использовании в качестве детектора нейронов, детектора размытого логического элемента, логического элемента И или ИЛИ, данное устройство имеет множество пучков ввода импульсов запуска, сфазированных
друг с другом).
b. обеспечение совокупности пучков импульсов управления порогом с по меньшей мере одним пучком
энергии с преимущественно постоянным уровнем, направленным в третье положение(-я) (суммирования);
(Данный входящий пучок устанавливает пороговый уровень, на который будет реагировать устройство.
Он несфазирован с пучками ввода пусковых импульсов).
с. с помощью совокупности пучков запуска и совокупности пучков управления порогом получение деструктивной интерференции в третьем положении (-ях) при активированных совокупностях пучков запуска и
управления порогом таким образом, что комбинированная фаза энергии в третьем положении (-ях) сфазирована с совокупностью пучком управления порогом, когда совокупность пучков запуска оказывается меньше,
чем совокупность пучков управления порогом, и несфазирована, когда совокупность пучков запуска оказывается больше, чем совокупность пучков управления порогом;
(Указанное третье положение (-я) суммирования применяется для суммирования различных входящих
пучков. Если входящие пучки имеют только одну из двух противофаз, выделение суммы всех входящих пучков в данном положении (-я) создаст сигнал с той или иной фазой, но не в промежутке между ними.
Входящий пучок импульсов управления порогом поддерживают постоянным в течение промежутка времени, пока происходит пороговое детектирование. Если входящий пучок(-ки) запуска отключен, выходной
пучок из третьего положения (-й) имеет такую фазу, которая не проходит через ограничитель).
24
BY 4353 C1
d. направление энергии из третьего положения (-й) во вторую (управляющую) совокупности пучков фазового демодулятора, за счет чего, демодулируя фазовые изменения у суммированной энергии в третьем положении (-ях), получают пороговый детектор.
Фазовый демодулятор, согласно настоящему изобретению, создает выходной пучок только тогда, когда
две его совокупности входящих пучков находятся в противофазе. При их сфазированном положении для отклонения энергии в неинвертированный выход в первом положении (-ях) происходит конструктивная, а не
деструктивная интерференция.
Пороговый уровень был выявлен в данной точке, поскольку усилитель создаст выходной пучок только в
том случае, когда входящий пучок (-ки) запуска превышает пороговый уровень. При входящем пучке запуска ниже порогового уровня усилитель снова переходит в режим отсечки. Таким образом, если конкретные
цели использования порогового детектирования требуют, чтобы пороговый уровень "включения" и пороговый уровень "отключения" были одинаковыми наряду с двоичным выходом, то пучок энергии усилителя регулируют таким образом, чтобы насыщение происходило при низких уровнях управляющего пучка. В таком
случае неинвертированный выход может быть каскадирован в другой усилитель, если требуется дополнительная энергия.
Во многих двоичных схемах имеется целый диапазон доступных уровней, благодаря чему пороговые
уровни включения и отключения не должны быть одинаковыми. За счет быстрого изменения порогового
уровня усилитель по достижении порогового уровня может быть быстро приведен либо в состояние насыщения, либо отсечки.
Ранее при раскрытии триггеров были объяснены два взаимосвязанных принципа - обратной связи и мгновенного действия триггера Шмитта. Теперь к пороговому детектору добавляется сигнал обратной связи.
Различие здесь заключается в том, что сигнал обратной связи, который берут из части неинвертированного выхода, направляют в положение (-я) суммирования в качестве дополнительного входящего пучка пусковых импульсов, несфазированного с входящим пучком импульсов управления порогом, а не непосредственно во входящий пучок управления, как это было ранее.
По достижении порога при медленном увеличении уровня входящего пучка запуска неинвертированный
выход активируется, направляя энергию по линии обратной связи. Если указанная линия коротка, время задержки будет пренебрежимо малым по сравнению с увеличением на входящем пучке запуска. Если временем задержки нельзя пренебречь, оно должно быть учтено в процессе конструирования остальных компонентов, входящих в состав комплексной системы. В данном случае, однако, мы будем исходить из
пренебрежимо малого времени задержки обратной связи.
По достижении положения (-й) суммирования сигнал обратной связи немедленно снижает пороговый
уровень. Если уровень входящего пучка запуска плюс входящий сигнал обратной связи достаточен, усилитель немедленно перейдет в состояние насыщения. Это называется мгновенным действием бистабильного
типа. Как только входящий пучок запуска достиг порогового уровня включения, усилитель мгновенно переходит прямо в состояние насыщения. До тех пор, пока усилитель остается насыщенным, колебания уровня
входящего пучка пусковых импульсов будут оказывать незначительное воздействие на выход или не будут
оказывать на него воздействия ввиду ограничивающего действия.
То, что происходит при снижении уровня входящего пучка пусковых импульсов, зависит от соотношения
уровня сигнала обратной связи и других суммированных входящих пучков. Если уровень сигнала обратной
связи меньше, чем уровень пучка импульсов управления порогом, для преодоления уровня пучка импульсов
управления порогом будет необходим как пучок запуска, так и пучок сигнала обратной связи.
По мере падения уровня входящего пучка запуска усилитель выходит из состояния насыщения, а уровень
выхода начинает снижаться. По мере снижения уровня выхода, снижается и уровень сигнала обратной связи,
повышая пороговый уровень. Быстро происходящее под воздействием положительной обратной связи падение уровня сигнала обратной связи приводит к тому, что уровень выхода снижается так же быстро, как он
ранее повышался. Поскольку регенеративное мгновенное действие по своей природе происходит очень быстро по сравнению с повышением и падением уровней импульсов запуска, можно также одинаково легко как
мгновенно привести усилитель в действие, так и отключить его. В результате этого пороговый уровень
включения будет очень близок к пороговому уровню отключения. При уровне входящего пучка запуска выше порогового выход мгновенно включается, а когда он падает ниже порогового уровня, выход мгновенно
отключается. Это называют триггером Шмитта.
Дополнительный этап, необходимый для получения триггера Шмитта, включает:
е. направление части амплитудно-модулированного выхода в виде сигнала обратной связи с меньшим
уровнем, чем у совокупности пучков импульсов управления порогом, в по меньшей мере одно третье положение, несфазированное с совокупностью пучков импульсов управления порогом, за счет чего, доводя выходной сигнал фазового демодулятора до более высокого уровня, чем в случае отсутствия положительной
обратной связи, вызванной сигналом обратной связи, получают триггер Шмитта.
Изменение максимального уровня сигнала обратной связи меняет режим работы порогового детектора
после его первого включения.
25
BY 4353 C1
Если сигнал обратной связи превышает входящий пучок импульсов управления порогом и достаточно
силен, чтобы поддерживать состояние насыщения, снижение уровня входящего пучка запуска мало влияет
или не влияет на выход. Усилитель включился и будет оставаться включенным. Он становится бистабильным. Входящий пучок пусковых импульсов становится входящим пучком "установки", и есть по меньшей
мере два способа, чтобы перенастроить его.
Посылка импульсов в пучок энергии может быть прекращена, однако для этого необходим дополнительный компонент. Наилучшим способом является обеспечение еще одного входящего пучка импульсов управления порогом, которому сообщают импульсы с целью очистки устройства. Когда импульс очистки сочетается с сигналом обратной связи и главным входящим пучком импульсов управления порогом, уровень
порога поднимается выше уровня сигнала обратной связи. Фаза общей суммы обращается в фазу входящего
пучка импульсов управления порогом, а усилитель переходит в состояние отсечки.
Тем не менее, здесь также имеет место эффект мгновенного действия. По мере увеличения импульсов
очистки общая сумма падает. В точке насыщения усилитель выходит из состояния насыщения, а уровень
выхода (и, следовательно, сигнал обратной связи) также начинает падать. Это приводит к регенеративному
усилению времени спада. То есть, падение уровня сигнала обратной связи, в свою очередь, приводит к дополнительному падению уровня выхода, что вызывает падение уровня сигнала обратной связи, и так далее.
Сочетание повышающегося уровня импульсов очистки и падающего уровня сигнала обратной связи приводит к мгновенному переходу усилителя в положение отсечки.
Импульс очистки должен быть достаточно сильным, чтобы вывести усилитель из состояния насыщения.
В результате образуется пороговый уровень "отключения", ниже которого импульс очистки будет неспособен вывести усилитель из состояния насыщения с целью его отключения.
Описанное выше бистабильное устройство создает RST-триггер, обладающий преимуществом по сравнению с раскрытыми ранее триггерами, которое заключается в том, что он включается и отключается импульсами, поступающими на отдельные входящие пучки, тогда как в известных из уровня техники триггерах необходимо, чтобы один из пучков был закрыт.
Основанная на описанном выше пороговом детекторе методика получения полного бистабильного RSTтриггера включает:
а. обеспечение по меньшей мере одной совокупности пучков импульсов очистки, сфазированной с совокупностью пучков импульсов управлениям порогом и направленной в по меньшей мере одно третье положение (суммирования) в пороговом детекторе;
b. направление сигнала обратной связи из части амплитудно-модулированного выхода в по меньшей мере
одно третье положение (-я), причем сигнал обратной связи в по меньшей мере одном третьем положении (ях) несфазирован с совокупностью пучков импульсов управления порогом и превышает его (в положении
суммирования);
с. посылку импульса установки в совокупность пучков запуска и
d. посылку импульсов очистки в совокупность пучков очистки, за счет чего посредством включения амплитудно-модулированного выхода с помощью импульса установки, поддержания амплитудномодулированного выхода включенным с помощью сигнала обратной связи, затем выключения амплитудномодулированного выхода с помощью импульса очистки и поддержания амплитудно-модулированного выхода выключенным ввиду отсутствия сигнала обратной связи обеспечивается бистабильная функция.
При многобитном режиме работы также используется данное бистабильное устройство, в котором применяется пучок энергии с волнами различной длины, широкополосная оптика, а также установка и очистка
устройства с помощью волн отдельной длины.
19. Детектор нейронов, детектор размытых контуров и логический элемент И.
Общая сумма многочисленных входящих пучков, которыми обеспечен пороговый детектор запуска, достигает своего максимума, когда все входящие пучки запуска активированы. При установке значения порогового уровня немного ниже указанной суммы и выше уровня, при котором все входящие пучки запуска, кроме одного, активированы, пороговое детектирование будет происходить только тогда, когда все входящие
пучки запуска активированы одновременно, создавая насыщенный выход из ограничителя.
Если данное устройство будет подсоединено к цепи нейронов, оно будет действовать как пороговый детектор нейронов со взвешенным сигналом в качестве входящего пучка импульсов управления порогом. Аналогичным образом обстоит дело с размытым логическим элементом. Аналоговые входящие пучки любой
фазы могут быть суммированы из множества размытых источников информации с целью обеспечения выхода с подчеркнутыми контурами.
Если данное устройство подключено к двоичной цифровой цепи, оно действует как логический элемент
И со множеством входных сигналов. Способ создания логического элемента И с множеством входных сигналов включает:
обеспечение множества совокупностей пучков запуска в качестве входных сигналов логического элемента, модулированных двоичной информацией, при этом у входных сигналов логического элемента И имеется
26
BY 4353 C1
сумма энергии, сумма энергии входных сигналов логического элемента И превышает преимущественно постоянный уровень совокупности пучков управления порогом при всех активированных входных сигналах
логического элемента И и уступает преимущественно постоянному уровню совокупности пучков управления
порогом при одном неактивированном входном сигнале логического элемента И и активированных остальных входных сигналах логического элемента И, за счет чего путем обеспечения активированного выхода
только при всех активированных входных сигналах логического элемента И создается логический элемент И
со множеством входов.
Данный способ будет действовать при наличии и в отсутствии цепи обратной связи триггера Шмитта.
Действие триггера Шмитта в особенности полезно при наличии аналогового входа, что имеет место в случае
с логической схемой нейронов.
20. Логический элемент ИЛИ с множеством входных сигналов.
Если уровень сигнала управления порогом меньше уровня слабейшего из входящих пучков запуска в устройстве порогового детектирования, то ограничитель включится, как только станет активным любой из входящих пучков запуска. В результате имеет место функция логического элемента ИЛИ со множеством входных сигналов. Стадии создания логического элемента ИЛИ со множеством входных сигналов включают:
обеспечение множества совокупностей пучков запуска в качестве входных сигналов логического элемента ИЛИ, модулированных двоичной информацией, при этом у входных сигналов логического элемента ИЛИ
имеется сумма энергии, сумма энергии входных сигналов логического элемента ИЛИ превышает преимущественно постоянный уровень совокупности пучков управления порогом только при одном активированном
входном сигнале логического элемента ИЛИ, за счет чего путем обеспечения активированного выхода только при одном активированном входном сигнале логического элемента ИЛИ создается логический элемент
ИЛИ со множеством входов. Логический элемент ИЛИ со множеством входных сигналов может быть применен как с обратной связью, так и без нее. Если обратная связь не применяется, сумма сигналов, превышающая порог, будет усилена.
21. Бистабильное устройство с множеством входных сигналов.
Интересные процессы происходят в случае, когда сигнал обратной связи достаточно силен для того, чтобы сделать устройство бистабильным. Установка низкого порогового уровня аналогична помещению на сигналы установки и очистки с множеством входных сигналов логического элемента ИЛИ с множеством входных сигналов. Установка высокого порогового уровня аналогична помещению на сигналы установки и
очистки с множеством входных сигналов логического элемента И с множеством входных сигналов.
Установка промежуточного порогового уровня приводит к тому, что пороговый уровень оказывается
достигнутым, когда он достигнут двумя из трех или тремя из пяти входами, или при каком-либо аналогичном соотношении входов, что крайне полезно в среде размытой логической схемы.
22. Одновибратор.
Функция одновибратора может быть обеспечена за счет применения любого бистабильного устройства
путем ввода пучка задержки обратной связи, при этом наиболее просто это осуществить с устройством,
имеющим прямые входящие пучки импульсов установки и очистки, как, например, в описанном ранее бистабильном устройстве установки/очистки, в котором использован пороговый детектор. Методика обеспечения функции одновибратора включает:
а. направление части амплитудно-модулированного выхода по линии задержки с целью обеспечения периода задержки и совокупности пучков задержки обратной связи и
b. направление совокупности пучков задержки обратной связи с целью создания импульса очистки, за
счет чего обеспечивается функция одновибратора, при которой на амплитудно-модулированный выход подается импульс установки, на протяжении периода задержки амплитудно-модулированный выход поддерживается включенным с помощью сигнала обратной связи (уже составляющим часть триггера установки/очистки), а затем по истечении периода задержки отключается с помощью совокупности пучков задержки
обратной связи.
Задержанный сигнал обратной связи является дополнительным по отношению к любому сигналу обратной связи, примененному с целью сделать исходное устройство бистабильным. По существу, одновибраторный триггер включает бистабильное устройство, а задержанный сигнал обратной связи отключает его. Длительность задержки также влияет на рабочий цикл, поскольку устройство не способно быть снова
настроенным до тех пор, пока вся энергия не возбудила линию задержки. Для того, чтобы второй одновибраторный цикл мог начаться немедленно по окончании первого, задержанный сигнал обратной связи может
быть дифференцирован и переведен в более короткие импульсы. Дифференцирование будет более подробно
описано ниже.
23. Каскадированнные усилители.
Для осуществления многих поставленных выше задач в ряде вариантов осуществления потребуется подача большего количества энергии на многочисленные выходы. В результате, вместо описанных отдельных
усилителей будут необходимы несколько усилителей. Каскадированные усилители помимо свойств отдельных усилителей обладают рядом важных новых характеристик.
27
BY 4353 C1
Каскадирование одного усилителя в другой на каждой ступени увеличивает количество энергии в огибающей модулированного сигнала. Когда активированы все ступени, последний выход в последовательности
каскада содержит аккумулированную энергию всей последовательности огибающей модулированного сигнала. Поскольку через выход каждой ступени передается дополнительная энергия на следующую ступень,
каждая ступень может быть обеспечена все более мощными пучками энергии. В таком случае входящий пучок управления на первый усилитель в последовательности становится входящим пучком управления всего
каскада. В результате входящий в каскад пучок с низким уровнем будет управлять гораздо более мощным
(неинвертированным) выходом из последовательности, благодаря чему менее мощный пучок превращается в
устройство управления более мощным пучком.
Количество энергии на выходе последовательности достигает максимального уровня и составляет
E0 = Es2n, где n - число ступеней в последовательности, a Es - уровень слабого входящего пучка. Тем не менее, величина E0 также ограничена уровнем пучка, входящего в отдельные усилители последовательности. В
результате максимальный уровень выхода будет ограничен уровнем энергонесущих пучков. Когда каскадированный усилитель достигает данный уровень, он переходит в состояние насыщения. Подача дополнительной
энергии на слабый входящий пучок не приведет к отклонению большего количества энергии из энергонесущих пучков на выход, поскольку вся энергия, которая может быть отклонена на выход, уже была отклонена.
Методика обеспечения средства и способа каскадирования усилителей, согласно настоящему изобретению, включает:
а. создание множества усилителей, соединенных в каскадную последовательность;
b. каскадирование выхода каждого усилителя во вторую совокупность (управляющих) пучков следующего усилителя последовательности и
с. создание по меньшей мере одного мощного пучка, более мощного, чем вторая совокупность (управляющих) пучков первого усилителя последовательности, при этом мощный пучок представляет собой первую совокупность пучков (энергии) другого усилителя последовательности, за счет чего посредством отклонения энергии из мощного пучка через каскадную последовательность в амплитудно-модулированный выход
последнего усилителя каскадной последовательности в качестве реакции на менее мощный пучок обеспечивается управление более мощным пучком с помощью менее мощного пучка.
Поскольку уровень модулированного сигнала по существу удваивается на каждой ступени, может быть
осуществлено значительное усиление. Такие усилители имеют преимущество, заключающееся в том, что они
не вносят шум в сигнал, пока шум отсутствует в пучках энергии, а также вибрацию в оптику.
24. Стробируемые усилители, применяемые для создания логического элемента И с множеством входных
сигналов.
Каскадированные усилители могут применяться во всех цепях пучков энергии, описанных в настоящем
изобретении. Если используется особая интерференция первого типа, усилители могут быть стробированы.
По существу, отключение любого из пучков энергии приводит к отключению всей последовательности. В
результате, каскадирование является отличным способом обеспечения функции логического элемента И с
множеством входных сигналов.
Способ включает следующие стадии:
1. обеспечение множества логических элементов И в каскадной последовательности и
2. каскадирование выхода каждого логического элемента И во вторую последовательность пучков следующего логического элемента И каскадной последовательности, за счет чего создается логический элемент
И с множеством входных сигналов, в котором все первые совокупности пучков множества логических элементов И и вторая совокупность пучков первого логического элемента И каскадной последовательности
должны быть включены с целью активирования по меньшей мере одного выхода последнего логического
элемента каскадной последовательности.
Если пучки энергии модулированы аналоговой информацией, в качестве смесителя-усилителя могут быть
использованы каскадированные последовательности усилителей.
25. Генератор.
Четыре основных элемента, необходимых для обеспечения осцилляции, включают: усилитель, источник
энергии, устройство определения частоты и линию обратной связи. В настоящем изобретении обеспечено
усиление. Постоянный входящий пучок обеспечивает источник энергии. При направлении выхода по траектории задержки выходной импульс из усилителя будет задержан на определенный промежуток времени, в
течение которого он проходит по линии задержки. Это обеспечивает устройство определения частоты. За
счет направления выхода из линии задержки обратно во вход усилителя обеспечивается линия обратной связи.
Тем не менее, необходимы еще одна или две вещи. Поскольку усиленный выход простого усилителя является неинвертированным, должен быть обеспечен инициирующий импульс. Вышеназванное устройство
может быть сконструировано таким образом, чтобы продолжить осцилляцию после ее начала, или таким образом, чтобы осцилляция замирала, как это происходит в кольцевом генераторе.
28
BY 4353 C1
Для создания самозапускающегося генератора цепь обратной связи должна быть дополнена инвертором.
Тогда вместе с траекторией обратной связи это обеспечивает инвертированный, задержанный сигнал, приводящий в действие усилитель. Изначально усилитель отключен. Инвертор обеспечивает сигнал, включающий
усилитель. Часть выхода задерживается и инвертируется до достижения входа усилителя. В результате усилитель отключается, ожидает окончания периода задержки, включается, ожидает окончания периода задержки и
снова отключается, реагируя на задержанный инвертированный сигнал.
Поскольку сигнал обратной связи является единственным источником энергии для входящего пучка
управления, а устройство является самозапускающимся, отсечка и включение пучка энергии отключает и
включает генератор в случае использования особой интерференции любого типа.
В результате средство и способ обеспечения осцилляции пучка энергии с использованием основного усилителя включает следующие стадии:
а. подачу инвертированного задержанного сигнала на усилитель путем направления первой части энергии
из амплитудно-модулированного выхода по линии задержки через средство инвертирования. Средством инвертирования может являться описанный выше инвертор или инвертор интерференционных полос Янга, известный из техники;
b. направление инвертированного задержанного сигнала во вторую совокупность пучков с целью включения и отключения амплитудно-модулированного выхода, при этом с целью создания осцилляции вторая
совокупность пучков остается включенной на протяжении периода, пока включен инвертированный задержанный сигнал, и отключенной, пока отключен инвертированный задержанный сигнал, и
с. отключение первых совокупностей пучков (энергии) на период, когда осцилляция должна быть прекращена, в результате чего посредством последовательного включения или отключения неинвертированного
выхода во время каждого периода задержки обеспечивается осцилляция пучка энергии и отключение осцилляции пучка энергии посредством отключения первой совокупности пучков (энергии).
Осцилляция пучка энергии может быть осуществлена с применением любых усиливающих компонентов,
включая бистабильные пороговые устройства. Компоненты соединены в цепи так же, как и их электронные
аналоги; однако необходимо, чтобы в каждом месте соединения компонентов они были правильно сфазированы и синхронизированы относительно друг друга.
26. Фазовая синхронизация и разуплотнение.
Пучок с флуктуирующей фазой, как в случае, когда пучки двух различных лазеров или других источников должны быть согласованы по фазе, направлен параллельно в группу фазовых фильтров/демодуляторов
настоящего изобретения. Качество примененной оптики будет значительно влиять на реальную ширину
полосы, пропускаемую каждым фазовым фильтром/демодулятором. С целью перекрыть весь спектр, используемый входящим пучком с флуктуирующей фазой, обеспечено достаточное число фильтров/демодуляторов. Каждый демодулятор обеспечен сигналом с отличающимися, но постоянными фазами.
Выходы будут представлять собой разуплотненную совокупность сигналов, создающих собственные выходы по мере того, как сигнал с флуктуирующей фазой колеблется в области полосы пропускания каждого отдельного фильтра/демодулятора.
Фазовые фильтры/демодуляторы обеспечивают максимальный выход только в то время, когда сигнал с
флуктуирующей фазой и отдельные пучки энергии несфазированы на 180 градусов. В результате, на выходах, пока они имеют максимальный уровень, обеспечивается преимущественно постоянная фаза. Регулировка фазы каждого из выходов фильтра/демодулятора, а затем их повторное комбинирование в единый пучок
приводит к тому, что выходящий пучок имеет преимущественно постоянную фазу относительно источника
энергии устройств управления, включающих энергию как пучка энергии, так и пучка с флуктуирующей фазой. В результате, обеспечивается совместная фазовая синхронизация обоих источников.
Если пучок с флуктуирующей фазой имеет преимущественно постоянный уровень, то синхронизированный по фазе выход также будет иметь преимущественно постоянный выход даже несмотря на то, что отдельные устройства управления будут включаться по отдельности в каждый данный момент в соответствии с
фазой. Поскольку в любой момент по меньшей мере одно из них будет включено, тем не менее выход будет
оставаться включенным, а если вход будет амплитудно-модулированным, то выход будет также амплитудномодулированным.
В случае применения узкополосных устройств управления, первое положение (-я) может быть использовано для всех устройств управления. Выходы могут быть расположены достаточно близко друг к другу, образуя сплошную полосу. Может быть предусмотрен меняющий фазу оптический элемент, расположенный
таким образом, что фаза энергии в каждой точке вдоль полосы будет меняться по-разному. Затем, направляя
все выходы с измененными фазами в положение синхронизированного по фазе выхода, их сводят в одно положение с одинаковыми фазами.
Методика получения средства и способа синхронизации фазы включает:
а. применение фазовых демодуляторов настоящего изобретения;
b. обеспечение совокупности пучков с флуктуирующей фазой;
29
BY 4353 C1
с. направление части совокупности пучков с флуктуирующей фазой в каждую вторую совокупность
(управляющих) пучков каждого множества демодуляторов;
d. обеспечение первой совокупности пучков (энергии) каждого демодулятора энергией отличающейся
фазы;
е. направление амплитудно-модулированных выходов каждого демодулятора в по меньшей мере одно такое третье положение, что энергия всех выходов демодуляторов поступает в указанное третье положение
сфазированной, и
f. направление энергии из указанного третьего положения с целью обеспечения синхронизированного по
фазе выхода, за счет чего энергию из совокупности пучка с флуктуирующей фазой синхронизируют по фазе
с преимущественно постоянной фазой выхода с преимущественно постоянной амплитудой.
Важной функцией синхронизированного по фазе выхода является синхронизация по фазе одного волнового цуга с другим волновым цугом с целью получения из множества волновых цугов выхода с преимущественно постоянной фазой с тем, чтобы информация, хранящаяся и обрабатываемая в оптическом процессоре,
не была потеряна из-за сдвига фазы в источнике энергии.
Принцип действия заключается в обеспечении такого числа фазовых демодуляторов, чтобы их полосы в
сумме перекрывали диапазон флуктуации. Сигнал с флуктуирующей фазой рассматривается в качестве сигнала с уплотненной фазой, в котором в каждый данный момент присутствует лишь одна фаза. Поскольку фазовые демодуляторы создают конструктивную интерференцию в положении (-ях) своих выходов, фаза указанного сигнала будет известна, а именно, будет являться фазой пучка энергии. Когда у входящего пучка
управления будет неправильная фаза, выход будет отключен (в пределах диапазона ширины спектра, определенного прецизионной оптикой).
Выход из демодулятора с согласующейся (и известной) фазой направлен в синхронизированный по фазе
выход после того, как фаза сначала будет отрегулирована с целью ее согласования с фазой всех остальных
выходов демодуляторов. Демодуляторы запускаются поочередно в зависимости от фазы входящего пучка с
флуктуирующей фазой. Тем не менее, комбинированный выход имеет преимущественно стабильную фазу, обусловленную энергией обоих пучков.
Стабильность фазы выхода зависит от ширины спектра отдельных демодуляторов и от их числа, поскольку это определяет характеристики процесса.
Почему может понадобиться сочетать два сигнала с постоянной волной с целью получения сигнала с постоянной фазой? Одной из целей является синхронизация волновых цугов. Даже лучшие лазеры создают конечные волновые цуги. Это означает, что на выходах лазеров иногда происходят резкие изменения фазы, что
равнозначно форме фазовой модуляции.
Когда конечный участок одного волнового цуга синхронизирован с началом следующего волнового цуга,
синхронизированный по фазе выход способен поддерживать преимущественно стабильную фазу или по
меньшей мере такую, которая изменяется очень медленно. Преимущественно постоянная фаза необходима
для обеспечения работы высокоскоростных оптических процессоров.
Данные методики могут быть включены непосредственно в траекторию обратной связи самого лазера, в
результате чего он будет выдавать на выходе совместно синхронизированные по фазе волновые цуги.
Благодаря применению данного средства могут быть совместно синхронизированы по фазе многочисленные источники, даже некоторые источники, не являющиеся лазерами. Способы синхронизации по фазе и
фильтрации, согласно настоящему изобретению, позволяют получить начальный сигнал, например лазер с
малой выходной мощностью или даже высококачественный спектральный фильтр для использования в качестве эталона синхронизма при извлечении энергии из тепловых источников, например, солнечного света или
"белого" света и ее синхронизации по фазе. Несомненно, настоящее изобретение найдет полезное применение в спектроскопии.
Извлечение информации:
если пучок с флуктуирующей фазой был амплитудно-модулирован, синхронизированный по фазе выход
будет также амплитудно-модулирован пучком с флуктуирующей фазой. В результате, информация может
быть извлечена из одного источника, например свет из оптического волокна, и подготовлена для обработки в
синхронизированной по фазе системе, например оптическом процессоре.
Если пучок частотно-модулирован, сразу все фазовые демодуляторы отключаются, когда длина волны
меняется таким образом, что она оказывается за пределами суммы полосы спектра групп демодуляторов. В
результате, за счет применения частотной или амплитудной модуляции информация, переданная с использованием одного источника энергии, может быть перенесена на устройства, приводимые в действие другим источником энергии.
Фазовая синхронизация играет существенно важную роль при создании высокоскоростных линий связи
между оптическими процессорами, включая волоконно-оптические телефонные системы.
Дополнительный этап, необходимый для извлечения модулированной информации из сигнала с флуктуирующей фазой, заключается в осуществлении амплитудной или частотной модуляции пучка с флуктуирующей фазой с помощью информации, подлежащей извлечению, за счет чего обеспечивается амплитудно30
BY 4353 C1
модулированный выход, содержащий указанную информацию и имеющий преимущественно постоянную
фазу на синхронизированном по фазе выходе.
27. Фазовый кодер/модулятор.
Фазовое кодирование и фазовая модуляция из амплитудно-модулированного сигнала могут быть осуществлены путем создания дифференциальной пары амплитудно-модулированных сигналов и рекомбинирования обоих сигналов, находящихся в противофазе. Когда один из дифференциальных сигналов пары включен,
комбинированный выход имеет одну фазу, когда включен другой - комбинированный сигнал имеет противоположную фазу. В промежутке он имеет комбинированную фазу. Методика создания данного средства и
способа фазовой модуляции или кодирования включает:
а. использование устройства управления одного из типов;
b. поддержание первые совокупности пучков (энергии) на преимущественно постоянном уровне выше
нуля;
с. осуществление амплитудной модуляции совокупности вторых (управляющих) пучков;
d. направление части по меньшей мере одного выхода, имеющего первую фазу, в по меньшей мере одно
третье положение;
е. выделение части энергии из первого положения с целью создания инвертированного сигнала с фазой,
противоположной первой фазе;
f. направление инвертированного сигнала в указанное третье положение и;
g. направление энергии из указанного третьего положения с целью создания модулированного по фазе
выхода, за счет чего посредством подачи энергии с первой фазой на выход, когда вторая совокупность входящих пучков включена, подачи энергии со второй фазой на выход, когда совокупность вторых входящих
пучков отключена, и подачи фазы энергии на фазово-модулированный выход с целью изменения соотношения с амплитудой второй совокупности (управляющих) пучков создается фазовый модулятор.
28. Логический элемент И-НЕ.
Булева алгебра предусматривает создание различных логических элементов путем комбинирования логических функций. При комбинировании функций, в которых применяется особая интерференция, необходимо
обратить внимание на некоторые элементы (например, фаза несущей волны), поскольку они не имеют аналогов в электронике. В результате в данном описании также содержатся некоторые примеры, целью которых
является достаточно ясное раскрытие взаимосвязи процессов.
Согласно булевой алгебре, инвертированный выход логического элемента И создает логический элемент
И-НЕ. Это включает следующие стадии:
а. использование одной из ранее описанных функций логического элемента И и
b. направление по меньшей мере одного выхода логического элемента И в средство обеспечения логического элемента И-НЕ, за счет чего получают логический элемент И-НЕ.
Логический элемент НЕ может представлять собой логический элемент согласно настоящему изобретению или известный из уровня техники логический элемент.
29. Логический элемент ИЛИ-НЕ.
Логический элемент ИЛИ-НЕ получают путем инвертирования двух выходов в логический элемент И.
Методика получения логического элемента ИЛИ-НЕ включает:
а. использование логического элемента И согласно настоящему изобретению;
b. обеспечение первого логического элемента ИЛИ-НЕ, выход пучка энергии которого направлен в первую совокупность пучков энергии логического элемента И; и
с. обеспечение второго логического элемента ИЛИ НЕ, выход пучка энергии которого направлен во вторую совокупность пучков энергии логического элемента И, за счет чего получают логический элемент ИЛИ
НЕ.
Какими бы обычными не были данные соединения в области электроники, ранее они никогда не осуществлялись с использованием логических элементов с пучками энергии, в которых применена особая интерференция. Пучки энергии должны интерферировать, отвечая при этом всем требованиям фазировки и направленности, предъявляемым к отдельным элементам, раскрытым в настоящем изобретении.
30. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
Известный из уровня техники логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ создает выход, включающий
фазово-модулированную составляющую. Когда один пучок энергии самоактивирован, выход имеет одну фазу. Когда самоактивирован другой пучок, выход имеет другую фазу. В настоящем изобретении эта проблема
решена путем выделения фазово-модулированного выхода, коррекции фазы и их обратного рекомбинирования. Способ создания логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ включает:
а. применение фазовой демодуляции согласно настоящему изобретению;
b. создание первой совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в которой по меньшей мере один пучок энергии модулирован двоичной информацией, направленной в по меньшей
мере одно третье положение;
31
BY 4353 C1
с. создание второй совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, в которой по меньшей мере один пучок энергии модулирован двоичной информацией, направленной в указанное
третье положение;
d. создание деструктивной интерференции в указанном третьем положении, когда первая и вторая совокупности входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ включены;
е. направление энергии из указанного третьего положения в первый и второй указанные фазовые демодуляторы; при этом первые совокупности пучков первого и второго фазовых демодуляторов находятся в противофазе, в результате чего амплитудно-модулированный выход первого фазового демодулятора включен,
когда первая совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ самоактивирована, а второй фазовый демодулятор включен, когда вторая совокупность входящих пучков логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ самоактивирована;
f. направление энергии из второго фазового демодулятора на выход логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с целью обеспечения по меньшей мере одного выхода логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и
g. направление энергии из второго фазового демодулятора на выход логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с обеспечением сдвига фазы на 180°, в результате чего фазы энергии первого и
второго фазовых демодуляторов на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ согласуются, за
счет чего обеспечивается логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходной сигнал которого имеет
преимущественно постоянную фазу.
31. Двоичный полусумматор.
Функция двоичного полусумматора обеспечивается путем создания из общего входа выхода логического
элемента И в качестве сигнала переноса и логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в качестве суммарного сигнала. Методика создания двоичного полусумматора включает:
а. применение логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ согласно настоящему изобретению;
b. направление части энергии из совокупности входящих пучков логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на первый вход логического элемента И и
с. направление части энергии из второй совокупности входящих пучков на второй вход логического элемента И, за счет чего посредством обеспечения выхода логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ в качестве выхода суммарного сигнала и выхода логического элемента И в качестве выхода сигнала переноса
создается двоичный полусумматор.
32. Синхронизирующий сигнал бистабильной ячейки.
Ввод синхронизирующего сигнала в бистабильную ячейку, согласно настоящему изобретению, предусматривает нечто большее, чем это необходимо в электронике. Высокоскоростная природа волн-носителей,
примененных в настоящем изобретении, приводит к возникновению время от времени ложных сигналов в
тех местах, где они не появились бы в более медленных средах, как, например, в обычной электронике.
Примененная бистабильная ячейка, согласно настоящему изобретению, имеет раздельные входы установки в состояние "1" и очистки. Поток амплитудно-модулированных синхронизирующих импульсов должен быть сначала направлен во входной сигнал импульсов установки, а затем во входной пучок импульсов
очистки. Если синхронизирующий сигнал направлен одновременно в оба пучка, могут иметь место непредсказуемые последствия. В результате, чтобы направить синхронизирующие сигналы в соответствующие
входы, используют оба логических элемента И путем деблокирования логических элементов по отдельности
на короткий период, немного превышающий продолжительность синхронизирующих импульсов. Это обеспечивает непрерывность и высокое качество импульсов установки и очистки. Методика предусматривает:
а. применение одного из RS-триггеров со счетным запуском согласно настоящему изобретению, имеющих пульсирующий входной сигнал очистки, а также пульсирующий входной сигнал установки;
b. обеспечение первого и второго логических элементов И;
с. обеспечение совокупности синхронизирующих пучков с по меньшей мере одним пульсирующим пучком энергии с чередующимися первым и вторым импульсами;
d. направление первой части совокупности синхронизирующего пучка в первый вход первого логического элемента И;
е. направление выхода первого логического элемента И с целью создания импульса установки;
f. направление второй части совокупности синхронизирующего пучка в первый выход второго логического элемента И;
е. направление выхода второго логического элемента И с целью создания импульса очистки;
h. направление части амплитудно-модулированного выхода бистабильного действия по первой линии задержки с целью обеспечения времени задержки и совокупности задержанных бистабильных пучков;
i. направление первой части совокупности задержанных бистабильных пучков в логический элемент НЕ;
j. направление выхода логического элемента НЕ во второй вход первого логического элемента И и
32
BY 4353 C1
k. направление второй части совокупности задержанных бистабильных пучков во второй вход второго
логического элемента И, за счет чего посредством установки бистабильной функции с использованием первых импульсов, проходящих через первый логический элемент И, когда второй вход первого логического
элемента И поддерживается логическим элементом НЕ активированным в отсутствии совокупности задержанных бистабильных пучков, а первые импульсы не могут проходить через второй логический элемент в
силу отсутствия совокупности задержанных бистабильных пучков, последующей очистки бистабильной
функции с использованием вторых импульсов, проходящих через второй логический элемент И, когда второй вход второго логического элемента И поддерживается совокупностью задержанных бистабильных пучков активированным, а вторые импульсы не могут проходить через первый логический элемент в силу присутствия совокупности задержанных бистабильных пучков, которая инвертирована логическим элементом
НЕ с целью поддержания логического элемента И неактивированным, обеспечивается функция бистабильной синхронизации.
Задержка бистабильного пучка до того, как он может включать логический элемент НЕ и выключать первый логический элемент И, дает возможность пройти первому синхронизирующему импульсу и установить
триггер в устойчивое активное положение до того, как эта возможность будет потеряна по истечении периода задержки. Задержка бистабильного пучка до того, как он может отключить логический элемент НЕ, дает
возможность второму синхронизирующему импульсу осуществить очистку триггера до истечения периода
задержки. В каждом случае синхронизирующий импульс должен быть короче периода задержки; в противном случае произойдут непредсказуемые процессы.
33. Счетчик двоичного разряда, дифференцирование и интегрирование пучка энергии.
Поскольку синхронизирующие импульсы раскрытого выше синхронизированного бистабильного устройства должны быть короче, чем период задержки, необходимо ввести дополнительный комплекс схем несущих с тем, чтобы одно бистабильное устройство могло быть направлено в другое бистабильное устройство.
Для осуществления этой задачи синхронизирующий сигнал с длительным импульсом должен быть дифференцирован.
Дифференцирование импульса несущей немного отличается от дифференцирования электронного импульса. Дифференцирование положительного электронного импульса приводит к получению короткого положительного импульса, за которым следует период задержки, равный длительности импульса входящего
сигнала минус положительный импульс, за которым следует отрицательный импульс. Аналогичное дифференцирование длительного импульса несущей приводит к получению короткого импульса несущей, за которым следует продолжительная пауза, равная длительности импульса входящего сигнала минус короткий импульс, за которой следует короткий импульс, находящийся в противофазе с первым коротким импульсом.
Дифференцирование импульсов пучков энергии осуществляют путем разделения пульсирующего пучка
на две части. Одну часть направляют по линии задержки с периодом задержки, равным длительности дифференцированного импульса. Задержанную часть затем рекомбинируют с незадержанной частью в положении (-ях), где осуществляется дифференцирование. Указанное положение (-я) дифференцирования обеспечивает выход. В течение указанного краткого периода задержки энергия выводится в виде опережающего
короткого импульса. Когда задержанная энергия поступает из линии задержки, в положении (-ях) дифференцирования происходит деструктивная интерференция, запирающая выходы. До тех пор, пока вход активирован, дифференцированный выход остается закрытым.
Когда вход заперт, деструктивная интерференция прекращается. Тем не менее, энергия по-прежнему поступает из линии задержки. Данная энергия выводится в виде запаздывающего короткого импульса. Однако
этот импульс на 180 градусов несфазирован с опережающим импульсом.
Результатом является пара противофазных дифференцированных импульсов, полученная из однофазного
входящего импульса. Преимущество такого устройства состоит в том, что период паузы между двумя импульсами может иметь любую продолжительность, что никак не влияет на компоненты, расположенные ниже по потоку, тогда как период задержки, устанавливающий длительность дифференцированных импульсов,
может быть стандартизирован, чтобы соответствовать требованиям других компонентов. Отличным примером является создание счетчиков двоичного разряда.
С целью создания ступени считывания бистабильное устройство должно быть синхронизировано или десинхронизировано через один выход двоичного импульса из бистабильного компонента, который может
иметь импульсы различной длительности. Следовательно, входящие синхроимпульсы сначала дифференцируют таким образом, что короткие импульсы стандартной длительности будут присутствовать на следующей
двоичной ступени. Поскольку логический элемент И пучка энергии, согласно настоящему изобретению, реагирует только на входные сигналы соответствующей фазы, может быть использован любой из дифференцированных импульсов путем простой регулировки фазы дифференцированного сигнала, чтобы она была согласована с фазой, необходимой для логических элементов И. Логические элементы И будут реагировать
только на один из импульсов.
33
BY 4353 C1
Стадии создания данного средства и способа получения счетчика двоичного разряда включают:
а. обеспечение совокупности двоичных входящих пучков с импульсами, длительность которых превышает время задержки;
b. направление части совокупности двоичных входящих пучков в по меньшей мере одно четвертое положение;
с. направление другой части совокупности двоичных входящих пучков по второй линии задержки, а затем в виде совокупности задержанных пучков по меньшей мере одно четвертое положение;
d. создание в по меньшей мере одном четвертом положении деструктивной интерференции с использованием совокупности двоичных входящих пучков и совокупности задержанных пучков, когда обе совокупности пучков активированы;
е. выделение энергии из по меньшей мере одного четвертого положения с целью создания дифференцированных импульсов и
f. направление дифференцированных импульсов с целью создания совокупности синхронизирующих
пучков, обладающих функцией бистабильной синхронизации, за счет чего получают счетчик двоичного разряда, позволяющий использовать двоичные импульсы входящего пучка, превосходящие по длительности
время задержки, для синхронизации функции бистабильной синхронизации путем дифференцирования совокупности двоичных входящих пучков с целью создания опережающего импульса постоянной длительности и
запаздывающего импульса постоянной длительности, при этом опережающий импульс несфазирован с запаздывающим импульсом, а функция бистабильной синхронизации реагирует на по меньшей мере один из
импульсов.
Дифференцирование является крайне эффективным способом построения устройства задания последовательности. Длительный импульс дифференцируют. Если требуется только один из импульсов, то для удаления одного из них используется усилитель. Выход выделяют по частям в группу линий задержки различной
протяженности. Данный подход может быть применен при создании импульсов со сдвигом по фазе на 90
градусов или последовательных импульсов для оптического процессора.
Интегрирование.
Линия задержки представляет собой пучок энергии, эквивалентный электронному конденсатору. Энергию направляют по линии задержки. Через определенное время энергия выходит из линии задержки. Данный
способ применяют с целью дифференцирования импульса путем его отключения по истечении периода задержки, а затем поиска энергии, хранящейся в линии задержки в конце импульса.
Интегрирование представляет собой накопление энергии с течением времени. Подлежащий интегрированию пучок разделяют на части и направляют в одну или несколько линий задержки различной протяженности. Выход линий задержки аккумулируется в положении суммирования. Для дифференцирования с применением данного устройства задержанный импульс снова расфазируют. Для интегрирования задержанную
энергию снова фазируют.
Соотношение протяженности входного импульса и периодов задержки определяет форму получаемого
сигнала. Если длительность импульса превышает период линии задержки, то происходит увеличение амплитуды по мере одновременного поступления энергии из различных линий в положение суммирования.
Если каждый период задержки нескольких линий задержки увеличивается на длительность одного импульса, интегрированный выход будет представлять собой последовательность импульсов, которые могут
быть расположены достаточно близко друг к другу для того, чтобы функционировать в качестве единого
длительного импульса. На практике это может быть трудно осуществимо, поскольку даже малейший разрыв
в потоке энергии может прервать процесс. В настоящем изобретении данная проблема решена за счет применения порогового детектора, триггера Шмитта, ограничителя или бистабильного устройства, обеспечивающих постоянный уровень выхода из интегрированного сигнала с меняющимся уровнем.
Интересно, что есть возможность создания уплотнителя частот путем первого дифференцирования длительного импульса и задержки его частей на последовательно возрастающие периоды, в результате чего сигнал окончательной формы включается и отключается с частотой, превышающей частоту главного входного
импульса.
34. Двоичный счетчик.
Следующая стадия предусматривает создание двоичного счетчика путем взаимосочетания нескольких
тактируемых триггеров переменной длины в каскадную последовательность. Методика создания такого двоичного счетчика включает:
а. применение средства и способа синхронизации импульсов переменной длительности;
b. создание из множества счетчиков двоичного разряда каскадной последовательности;
с. направление амплитудно-модулированного выхода каждого счетчика двоичного разряда с целью создания совокупности двоичных входящих пучков следующего счетчика двоичного разряда каскадной последовательности и
d. посылку в совокупность двоичных входящих пучков первого счетчика двоичного разряда каскадной
последовательности импульсов, подлежащих считыванию, за счет чего посредством соединения в каскадную
34
BY 4353 C1
последовательность множества счетчиков двоичного разряда, создающих двоичные выходные сигналы, обозначающие подсчет импульсов, создается двоичный счетчик.
35. Генератор прямоугольных импульсов.
Описанный выше генератор импульсов способен создавать сигналы разнообразной формы, включая гармоническую волну и огибающую модулированного сигнала. Прямоугольные импульсы получают в результате подсоединения бистабильного устройства, генерирующего импульсы. Методика получения генератора
прямоугольных импульсов включает:
а. применение любого описанного выше бистабильного устройства с входным импульсом очистки;
b. посылку импульса установки в период времени, когда должно происходить генерирование прямоугольных импульсов, и его блокировку, когда генерирование прямоугольных импульсов должно быть заблокировано;
с. направление части амплитудно-модулированного выхода по линии задержки с определенным периодом задержки и через логический элемент НЕ, что обеспечивает получение задержанного бистабильного
сигнала, который инвертируется, и
d. направление задержанного бистабильного сигнала с целью создания импульсов очистки, при этом длительность каждого импульса очистки превышает суммированную длительность импульса установки и сигнала обратной связи, за счет чего посредством повторного включения и отключения бистабильной функции по
меньшей мере однократно для каждого периода задержки создается стробируемый генератор прямоугольных импульсов пучков энергии и блокируется генерирование импульсов посредством отключения импульса
установки.
36. Триггер задержки.
Триггер задержки является главной схемой, в которой при включении совокупности отпирающих пучков
на одной совокупности пучков сохраняется входной сигнал двоичных разрядов. Методика создания триггера
задержки предусматривает:
а. применение одного из триггеров установки/очистки с импульсом установки и импульсом очистки;
b. обеспечение первого и второго логического элемента И;
с. обеспечение совокупности пучков данных с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным
двоичной информацией;
d. обеспечение совокупности отпирающих пучков с по меньшей мере одним пучком энергии, модулированным отпирающей хранение данных информацией;
е. направление первой части совокупности пучков данных в первый выход первого логического элемента
И;
f. направление второй части совокупности пучков данных в логический элемент НЕ;
g. направление выхода логического элемента НЕ в первый вход второго логического элемента И;
h. направление первой части совокупности отпирающих пучков во второй вход первого логического элемента И и второй части совокупности отпирающих пучков - во второй вход второго логического элемента И;
i. направление выхода первого логического элемента И с целью создания импульса установки и
j. направление выхода второго логического элемента И с целью создания импульса очистки, за счет чего
посредством установки или очистки бистабильной функции, в зависимости от состояния совокупности пучков данных в период, когда активирована совокупность отпирающих пучков, создается бистабильная функция триггера задержки.
37. Различно применение, различные формы энергии.
Описанные выше принципы взаимосочетания составляющих пучка энергии могут быть применены в бесконечном разнообразии комплексных устройств точно так же, как базовые стандартные блоки в электронике. Дифференцирование пучков энергии, суммирование входов, пороговое детектирование, частотная и фазовая фильтрация, фазировка пучка энергии с целью взаимосочетания составляющих, а также применение
множества лучей для создания чередующихся изображений - все это лишь некоторые из важных характеристик, благодаря которым настоящее изобретение может сочетаться с комплексными устройствами и применяться в них.
Все эти характеристики были раскрыты таким образом, чтобы обеспечить должное обоснование для
применения особой интерференции. С учетом многих описанных здесь функций настоящего изобретения,
подобных функциям транзистора, и его способности использовать электромагнитную энергию, оно может
быть с полным основанием отнесено к "фотонному транзистору".
Огромное число разнообразных сложных устройств, построенных из стандартных электронных блоков,
может быть удвоено за счет применения настоящего изобретения. Если применяется электромагнитная энергия, скорость действия таких устройств достигает феноменальных показателей по сравнению с их электронными аналогами.
В случае применения электромагнитной энергии в цифровых фотонных схемах способность настоящего
изобретения как усиливать, так и ограничивать энергию обеспечивает широкий диапазон применений, непо35
BY 4353 C1
средственно аналогичных применению усилителей и ограничителей в электронных схемах, а также дает
возможность решать задачи того же типа, но с более высокой скоростью, чем в обычных электронных устройствах.
Когда в настоящем изобретении используются волновые свойства пучков электронов, могут быть получены свободные пространственные электронные структуры, выполняющие описанные здесь функции. Применение свободных пространственных электронов или электронов, удерживаемых в пространствах, где могут быть использованы их волновые свойства, дает многочисленные преимущества.
Благодаря настоящему изобретению могут быть созданы высокочувствительные приборы. Например, некоторые субатомные частицы в небольших количествах с трудом поддаются детектированию. В настоящем
изобретении за счет использования потока таких частиц в качестве пучка энергии небольшое количество
частиц, входящих во вторую совокупность пучков, может быть обращено в соответственно большие количества таких частиц, после чего их проще исследовать.
Существует множество вариантов осуществления, которые могут быть реализованы с использованием
энергии различной формы. Если настоящее изобретение будет включено в антенну радиолокатора или рентгеновский аппарат, будет возможно детектировать фазово-модулированные отраженные или переданные
сигналы. Если создана матрица, в которой каждый элемент изображения является результатом усиления, согласно настоящему изобретению, выход будет являться композитным, амплитудно-модулированным изображением отраженного или переданного радиолокатором или рентгеновским аппаратом фазовомодулированного изображения. На основе такой информации посредством создания известной из уровня
техники согласующейся матрицы частотных конверторов, преобразующих невидимые элементы изображения в видимые элементы изображения, могут быть сконструированы полностью трехмерные радиолокационные изображения. То же справедливо и в отношении гидролокатора, когда он использует акустическую
энергию и преобразует каждый элемент изображения в видимую энергию.
Настоящее изобретение также может иметь такие же применения с использованием множества отличающихся форм энергии. Например, в одном варианте осуществления могут быть использованы как акустические волны, так и свет за счет ориентации входящих составляющих на каждый из источников энергии, в результате чего они имеют общую точку разделения на выходе, а при наличии соответствующих сред в данных
положениях, различные формы энергии могут быть введены во взаимодействие друг с другом. Аналогичным
образом информация, которую несут различные частоты энергии одной формы, может быть перенесена с
одной частоты на другую.
Отраженные ультразвуковые волны гидролокатора являются по существу совокупностями модулированных пучков, способных создавать конструктивную и деструктивную интерференцию в "первом" положении
данного комбинированного варианта осуществления. Конструктивная и деструктивная интерференция акустической волны приведет к компрессии и декомпрессии среды, использованной в варианте осуществления.
Изменение плотности среды приводит к изменению ее коэффициента преломления и, в результате, к фазовой
модуляции пучка света, проходящего через нее. Указанная фазовая модуляция может быть применена непосредственно или во взаимодействии со вторым пучком энергии, в результате чего данный эффект может
быть усилен прямо в точке преобразования формы энергии.
Результатом является сверхчувствительный микрофон, способный выявлять изменения фазы акустической волны и направлять собранную информацию в фотонный процессор, состоящий из взаимосвязанных
компонентов, заявленных в настоящем изобретении.
Материалы определенных типов реагируют на свет, создавая частоты биений. Применение таких материалов в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения позволяет осуществлять гетеродинирование света, частотное уплотнение и разделение даже в то время, как происходит усиление сигналов.
Материалы других типов обладают фоточувствительностью к свету одной частоты, будучи при этом способны вызывать реакцию со светом другой частоты. Когда такие материалы используют в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, содержащаяся в луче одна частота может быть перенесена в луч
другой частоты.
Одновременно может использоваться энергия любых двух типов или частот одинакового волнового типа,
чтобы взаимодействовать с настоящим изобретением, обеспечивая соответствующую среду, способствующую взаимодействию. Затем настоящее изобретение используют для переноса информации из энергоносителя одного типа в энергоноситель другого типа, обеспечивая для этого чувствительную усиливающую среду, в которой должен происходить перенос.
38. Теоретические основы функционирования.
Заявитель исходит из теоретической посылки, согласно которой амплитуда и интенсивность энергии в
положениях, где имеет место чисто конструктивная интерференция, в которой использована особая интерференция первого типа, могут быть рассчитаны за счет адаптации стандартного способа суммирования амплитуды векторов, который применяется в отношении других интерференционных явлений.
36
BY 4353 C1
Основная формула расчета интенсивности выведена из закона косинусов и принимает во внимание только два входящих луча.
Указанная формула имеет следующий вид:
A = амплитуда первого пучка.
B = амплитуда второго пучка.
Theta = разность фаз двух пучков.
Интенсивность = 1 = A2 + B2 + 2AB Cos(Theta).
Общая амплитуда Tci = квадратный корень из 1, так же как A2 = интенсивность амплитуды A.
В центре зоны конструктивной интерференции (ci) Theta = 0, a Cos(Theta) = + 1. В центре зоны деструктивной интерференции (di) Theta = 180°, a Cos(Theta) = -1. В результате, сумма векторов двух амплитуд в
указанных двух положениях является также алгебраической суммой амплитуд.
Оба луча сфазированы в зоне ci, поэтому у суммы такая же фаза. В результате, формула расчета интенсивности ci выглядит следующим образом:
Ici = A2 + B2 + 2AB = (A + B)2
Зона di:
В зоне di оба луча несфазированы, поэтому сумма векторов равна разности двух амплитуд с учетом фазы
более мощного из двух лучей. Если они одинаковы, алгебраическая сумма равна нулю. Формула расчета интенсивности di имеет следующий вид:
Idi = A2 + B2-2AB = (A-B)2.
Указанные два состояния могут быть рассмотрены в качестве сумм векторов трех различных лучей, обозначенных B1, B2 и U. В зоне di B = -B1, поэтому U - это разность между A и B, а
A = B + U.
Когда A самоактивирован, амплитуда в положении 1 равна сумме векторов B1 и U. Интенсивность равна:
(B1 + U)2.
Когда активируется пучок B2, он сочетается с первыми двумя пучками. Поскольку он на 180 градусов несфазирован с B1 и U, общие значения амплитуды и интенсивности показаны в формуле 1. Положение di для
всех типов интерференции согласно формуле 1:
T1 = Тdi = B1 + U-B2 = U;
I1 = Idi = (B1 + U-B2)2 = U2
методом подстановки также получаем:
I1 = Idi = A2 + B2-2AB = (В + U)2 + В2-2B(В + U) = В2 + 2BU + U2 + В2-2B2-2BU = U2 .
Это в точности соответствует ожидавшемуся, поскольку амплитуды складываются алгебраически, а интенсивность равна квадрату амплитуды.
Это указывает на то, что ввод несфазированного пучка меньшей мощности, чем первый пучок, оставляет
амплитуду энергии равной их разности. Если рассмотреть это как сумму трех пучков, два из которых равны
по амплитуде, но имеют противо-положный знак, третий пучок будет равен амплитуде энергии, остающейся
в данном положении после суммирования всех трех пучков.
В процессе интерференции происходит перемещение энергии внутри изображения интерференционной
полосы. Соответствующее количество энергии, исчезнувшей из зон di, появляется в зонах ci. Как было показано выше, когда происходит деструктивная интерференция двух неравных пучков, не вся энергия из зоны di
перемещается в зоны ci. Остаток в точности равен разности между мощностями двух неравных пучков. Данный остаток не остается не перемещенным и продолжает поступать в положение di. Таким образом, оставшуюся энергию можно назвать "неотклоненной" энергией, поскольку в результате интерференции она не
была отклонена в зоны ci.
В результате энергию, исчезнувшую из зон di, можно охарактеризовать как "отклоненную" энергию.
Область интерференционных полос Янга:
в случае с интерференцией по типу Янга амплитуда энергии, поступающей во второе положение, а именно, в зону ci при только одном активизированном пучке, равна A. A может рассматриваться как сумма двух
амплитуд B1 и U.
Снова, когда пучок B2 активизируется, он сочетается с первыми двумя пучками. Поскольку он сфазирован с B1 и U, то В = B1 = B2, а общие суммы амплитуд и интенсивности равны значениям, показанным в
формуле 2.
Интерференция по типу Янга при любом усилении или насыщении согласно формуле 2:
Т2 = Tci = B1 + U + В2 = 2B + U;
I2 = Ici = (B1 + U + B2)2 = (2B + U)2
методом подстановки также получаем:
I2 = Ici = A2 + B2 + 2AB =
(В + U)2 + B2 + 2B(В + U) = В2 + 2BU + U2 + В2 + 2B2 + 2BU =
4B2 + 4BU + U2 = (2B + U)2 .
37
BY 4353 C1
Это в точности соответствует ожидавшемуся, поскольку амплитуды складываются алгебраически, а интенсивность равна квадрату амплитуды.
В данном случае интерференции по типу Янга энергия направлена в указанное положение ci, когда активизирован только один пучок. Ее можно рассматривать как состоящую из двух компонентов. Когда второй
пучок активизируется, энергия из зоны di отклоняется в зону ci. Как было показано выше, количество энергии, введенное в результате интерференции в зону ci, точно равно количеству энергии, удаленному из зоны
di.
В результате имеются две равные части - B1 и В2. Одна поступает из пучка A, а другая из пучка B. Разность между ними равна U.
В случае как с зоной ci, так и зоной di величина U остается неизменной. Она была названа "неотклоненной" энергией. Очевидно, на ее количество не влияет интерференция, происходящая между B1 и В2, даже в
зоне ci.
Если величина 1 растет и сравнивается с величиной A, величина U падает до нуля в обоих положениях.
Полученное в результате интерференционное изображение становится полностью темным в положении di, а
интенсивность в положении ci становится равной 4A2 = 4B2. Вся энергия способствует созданию интерференционного изображения.
Когда A и B не равны, полученное изображение можно рассматривать как сумму двух изображений. Одно из них - это интерференционное изображение, полученное частями B1 и В2 в картине обычных интерференционных полос. Другое изображение является целостным пятном, контрастность которого в разных частях не меняется; его амплитуда равна U2, а интенсивность - U.
В результате величина U, являющаяся разностью между мощностями двух неравных пучков, может быть
справедливо названа "неотклоненной" энергией, поскольку она поступает в те же положения и с той же
структурой, как и когда B1 и В2 отключены.
B1 и В2 справедливо называют "отклоненной" энергией, поскольку эта энергия была перераспределена
или "отклонена" с целью получения интерференционного изображения. В данном изображении энергия из
положения di отклоняется в положение ci, чтобы сочетаться с равным количеством энергии другого пучка,
которая в любом случае поступит туда при отсутствии интерференции.
При особой интерференции:
Далее мы рассмотрим особую интерференцию. Особая интерференция не оказывает влияние на положение 2, положение ci, когда только один пучок активизирован. Это происходит потому, что пучки имеют небольшую мощность по сравнению с положением di и направлены только в положение di, а не распределены
таким образом, чтобы перекрыть положение, где впоследствии будет происходить конструктивная интерференция.
Зона di, имеющая два сфазированных пучка из A с несфазированным пучком B, функционирует точно так
же, как это описано выше.
В зоне ci в отсутствии интерференции нет энергии. Более важно, что в ней нет "неотклоненной" энергии
(т.е. U = 0).
Когда второй пучок (В2) активизируется, происходит интерференция, создающая интерференционное
изображение, удаляющее энергию из положения di, (B1-В2), при этом U является остаточной энергией.
Энергия, удаленная из положения di, отклоняется в положение ci в виде B1 + В2. Ее интенсивность равна
(B1 + В2)2.
Методом подстановки снова получаем:
I2 = Ici = A2 + B2 + 2AB = (В + U)2 + B2 + 2B(В + U) =
В2 + 2BU + U2 + В2 + 2B2 + 2BU = 4B2 + 4BU + U2 = (2B + U)2 .
Тем не менее, в данном положении U = 0, устанавливая важное соотношение, раскрытое в формуле 3.
Интерференция первого типа при любом усилении или насыщении согласно формуле 3:
T2 = 2B
I2 = (2B + 0)2 = 4B2 .
В результате выведена формула особой интерференции первого типа как для расчета амплитуды, так и
интенсивности.
Общее количество энергии в любом из применений зависит от площади ci и площади di, поскольку они
могут быть составлены из множества лучей, вплоть до нескольких тысяч или миллиардов лучей. Вся энергия
может быть растянута, чтобы охватывать большие площади, или сфокусирована на малых площадях. Выходные характеристики будут зависеть от размера, положений и соотношения площади выхода и площади
изображения разделителя составляющих изображения относительно изображения. Энергия других частей
изображения, не являющихся зонами ci или di в чистом виде, также влияет на общее функционирование изобретения.
Значение данных формул для процесса усиления и ограничения нельзя переоценить. Примером служат
преимущественно постоянный пучок энергии A, направленный в положение 1, и пучок управления В (менее
38
BY 4353 C1
мощный, чем A), создающие интерференционное изображение в положениях 1 и 2, при этом зона di расположена в положении 1, а зона ci - в положении 2.
Интенсивность на выходе равна 4B2, а амплитуда - 2B. Не имеет значения, насколько пучок A мощнее,
чем пучок B в пределах бесперебойной работы оптики или иных параметров, способных физически изменить устройство. Количество отклоненной на выход энергии прямо пропорционально пучку управления B.
Когда пучок управления модулирован по амплитуде, выход также является модулированным по амплитуде, причем его амплитуда вдвое превышает амплитуду пучка управления. Количество энергии в несущей
информацию части выходной формы сигнала удвоилось. В отличие от известного из уровня техники усилителя, в котором применены интерференционные полосы Янга, в настоящем изобретении не создается остаточный выход U, представляющий собой неотклоненную остаточную энергию, которая не оказывает влияния на интерференционное изображение.
Выход будет усиливаться до тех пор, пока мощность модулированного пучка меньше, чем мощность постоянного пучка. Выходная амплитуда всегда вдвое меньше обоих значений.
Далее рассмотрим, что происходит, когда мощность модулированного пучка управления превышает уровень постоянного пучка энергии. При B>A в любой момент выход будет вдвое меньше обоих значений. Это
аналогично перемене имен пучков в приведенной выше формуле. Поскольку менее мощный пучок всегда
является постоянным, выход будет постоянно составлять 2A вне зависимости от того, насколько сильно модулирован пучок B в пределах, в которых не происходит разрушения или изменения оптического устройства.
Данное состояние называют "насыщением". Происходит отклонение на выход всей энергии из пучка А, которая может быть отклонена.
В результате кривая усиления в соответствии с настоящим изобретением является НЕЛИНЕЙНОЙ. Нелинейная оптика, действующая со скоростью света, способна обеспечить решение многих задач, решить которые в противном случае невозможно. Промодулированный сигнал будет ограничен в точке, в которой
мощность обоих входящих пучков равна.
Особая интерференция второго типа:
особая интерференция второго типа также может быть рассмотрена как процесс с тремя составляющими
амплитудами. Пучок энергии (А) направлен в положение di; ни одна его часть не направлена в положение ci,
что аналогично особой интерференции первого типа.
Пучок управления (В) направлен в оба положения. По этой причине интерференция данного типа не создает логический элемент И на единственной ступени; тем не менее, она создает отличный усилитель.
Когда пучок управления отключен, I2 = 0, a I1 = B1 + U.
Когда мощность пучка управления меньше мощности преимущественно постоянного пучка энергии,
A = B1 + U, а B = B2. Амплитуда в положении 1 будет составлять B1 + U. Интерференция второго типа в режиме усиления согласно формуле 4:
Амплитуда = Т2 = B1 + В2 = 2B
Интенсивность = I2 = (B1 + В2)2 = 4B2 .
Это полностью аналогично случаю особой интерференции первого типа. Различие проявляется, когда
устройство переходит в состояние насыщения. Когда это происходит, неотклоненная энергия (U), количество которой равно B-A (поскольку мощность В больше), не поступает из пучка энергии. В данном случае остаточная энергия поступает из пучка управления, направленного прямо на выход. В результате выход в режиме насыщения рассчитывается по формуле 5.
Интерференция второго типа в режиме насыщения согласно формуле 5:
Амплитуда = T2 = B1 + B2 + U = 2B + U = 2A + U
Интенсивность = I2 = (B1 + В2 + U)2 = 4A2 + 4AU + U2 .
Усиление уменьшается, поскольку A является постоянной величиной. Вся доступная энергия пучка энергии отклонена на выход. Дальнейшее увеличение мощности B приводит только к увеличению размера U, который не удвоен. При возведении в квадрат, чтобы получить величину интенсивности, коэффициент 4AU
указывает на то, что существует определенное взаимодействие с энергией из других частей интерференционного изображения, однако величина U остается постоянной.
В результате особая интерференция второго типа проявляет себя аналогично интерференции первого типа, когда B<A. Тем не менее, когда B>A, ее поведение аналогично интерференционным полосам Янга. Усиление по-прежнему частично, но не полностью ограничено.
Широкополосные и узкополосные устройства.
Для вышеописанных процессов характерна фазовая зависимость. Энергия, удаленная из положения di,
перераспределяется в положение ci. Но что произойдет, если сигналы поступят в первое положение, имея
какую-либо другую фазу? В таком случае зона ci будет находиться в каком-либо ином положении, в результате чего фазово-модулированный сигнал будет находиться в псевдодвоичном режиме. Для того, чтобы положение ci совпадало с положением выхода, входы должны быть в точности несфазированы.
39
BY 4353 C1
На практике используемая оптика должна быть разработана с учетом размеров длин волн. Действие
большей части оптических устройств основано на усреднении энергии, поступающей из множества точек
пересечения с входным пучком. За счет усреднения энергии из указанного множества точек создается стандартная синусоидная интерференционная полоса.
Если за счет своей конструкции усилитель, включая большое число таких точек, может использовать
принцип усреднения, то он будет иметь широкую полосу пропускания и будет способен действовать, используя большое число входных частот. Выходные положения действуют так, как если бы в одну линию была помещена группа устройств управления, каждое из которых использует отдельную совокупность пучков.
В данном случае выходное отверстие включает большое число положений волн различной длины. При
незначительно различающихся фазах и частотах зона ci, образованная каждой парой входных положений,
будет находиться в незначительно различающихся выходных положениях. Если данные выходные положения окажутся расположенными в площади отверстия, энергия будет поступать на выход. Если это не так, то
энергия поступать не будет.
Современная оптика способна работать на волнах различной длины. Входящие пучки волн различной
длины и выходные отверстия для волн различной длины обуславливают ряд процессов, протекающих в значительной мере отлично от варианта усреднения множества положений. Чем более точной является оптика,
тем более точными должны быть фазы и частоты для того, чтобы зона ci совпала с выходным отверстием.
Благодаря точности размеров волн различной длины, фазово-модулированный сигнал оказывается на выходе только в том случае, когда фаза в первом положении настолько близка к 180 градусам, чтобы зона ci
совпала с выходным отверстием волн различной длины. Выход аналогового фазово-модулированного сигнала представлял бы собой двоичный выход, который образуется только в том случае, когда оба входа полностью несфазированы.
В случае применения множества частот, только частоты, согласующиеся с геометрией длины волны, будут способны совпадать с выходным отверстием таким образом, чтобы зона ci располагалась в точке нахождения небольшого отверстия.
В результате, каждый способ и каждое устройство должны быть разработаны с учетом создания усилителя требуемого типа. Если в аналоговом входе должен применяться фазовый демодулятор, он должен относится к усредняющему, многопозиционному (широкополосному) типу. Если он должен применяться в двоичной цепи, то достаточно будет устройства однопозиционного (узкополосного) типа.
С помощью устройств управления размерами длин волны с общим первым положением, но раздельными
выходными положениями возможно обеспечить осуществления ряда сложных процессов; таким образом,
одновременно можно управлять разнообразными сигналами.
Вводя пучки из различных положений и направляя их в общее положение, можно создать частотный разуплотнитель. Каждая отдельная частота создаст свою зону ci в отдельном выходном положении. Если каждое выходное положение будет иметь собственное выходное отверстие в разделителе составляющих изображения, комплексная группа входящих частот будет выделена в раздельные выходы. Тем временем,
произойдет фильтрация всех промежуточных частот, поскольку у таких частот отсутствует выходное отверстие, а также согласующаяся входная частота.
Если пучок управления направлен в общее положение и используется несколько пучков энергии, каждый
из которых имеет собственные частоту и положение, структура может быть такой, что все зоны ci согласуются, создавая очень точный частотно-избирательный фильтр. У всех частот, согласующихся с пучком энергии, зоны ci будут расположены в общем выходном отверстии. У остальных частот - нет. Различие между
данным устройством и широкополосным усредняющим устройством заключено в том, что каждая из частот,
проходящих через фильтр, должна точно согласовываться с частотой и фазой пучка энергии. При волнах
различной длины фильтры способны обеспечить наилучшую избирательность, которая возможна у любого
известного средства, в особенности на частотах световых волн и короче.
Указанные основные принципы работы обеспечивают выполнение функций аналогично тому, как электронные транзисторы выполняют аналогичные функции. В результате, в настоящем изобретении обеспечены
"фотонные транзисторы" общего типа. Даже несмотря на то, что в настоящем изобретении вполне возможно
применять нефотонную энергию волнового типа, варианты осуществления с использованием фотонной
энергии, как ожидается, станут наиболее общеупотребительными.
39. Настоящее изобретение обеспечивает следующие преимущества в области фотоники:
a. Полную технологическую основу для машинного расчета пучка энергии (особенно, фотонного) с использованием особой интерференции.
b. Средство, способ и установку для осуществления:
i. Основного усиления, ограничения и отсечения.
ii. Основной булевой логической схемы.
iii. Основного порогового детектирования.
iv. Хранения цифровой информации.
40
BY 4353 C1
v. Частотной и фазочувствительной фильтрации.
с. Средство и способ взаимосвязи для сопряжения составляющих пучков энергии.
d. Четкое понимание принципов действия пучка энергии, включая:
i. Суммирование множества пучков с целью функционального сопряжения.
ii. Одновременную работу на нескольких частотах.
iii. Дифференцирование пучка энергии.
iv. Интегрирование пучка энергии.
v. Положительную обратную связь.
vi. Требования к фазовым параметрам.
vii. Эффект поддержания одного пучка постоянным.
viii. Усиление.
ix. Насыщение.
x. Отсечку.
xi. Фазовую зависимость между множеством пучков энергии.
е. Создание математических основ теории действия особой интерференции, включая параметры нелинейного усиления.
f. Создание технологической и концептуальной основы одновременного действия нескольких форм энергии.
g. Создание более четкой концептуальной основы применения пучков энергии с целью решения задач, до
настоящего времени относящихся к сфере электроники, и задач, далеко выходящих за пределы возможностей обычной электроники.
h. Создание функциональных аналогов и различий между электронным транзистором и схемами пучков
энергии, благодаря чему общий термин "фотонные транзисторы" будет справедливо отнесен к настоящему
изобретению.
i. Создание технологической и концептуальной основы обеспечения электронно-волновых электронных
функций.
Вышеупомянутые преимущества настоящего изобретения станут более очевидными по изучении следующих ниже чертежей, описания чертежей, лучшего способа (-ов) осуществления изобретения, пунктов и
реферата.
Краткое описание чертежей.
Изобретение станет более ясным для понимания при изучении следующих далее чертежей с их подробным описанием, приведенным ниже.
Фиг. 1. Устройство управления с использованием особой интерференции.
Фиг. 2A-2E. Положения управления в пяти состояниях.
Фиг. 2A. Устройство управления с использованием особой интерференции обоих типов при обоих отключенных входящих пучках.
Фиг. 2B. Устройство управления с использованием особой интерференции обоих типов при одном включенном входящем пучке.
Фиг. 2C. Устройство управления с использованием особой интерференции обоих типов при включенном
втором входящем пучке.
Фиг. 2D. Устройство управления с использованием особой интерференции обоих типов при обоих включенных входящих пучках.
Фиг. 2E. Устройство управления с использованием особой интерференции второго типа при включенном
втором входящем пучке.
Фиг. 3. Инвертор с одним включенным входящим пучком.
Фиг. 3A. Инвертор с обоими включенными входящими пучками.
Фиг. 4. Фильтрация частотного спектра.
Фиг. 5. Каскадированные усилители.
Фиг. 6. Бистабильная конфигурация с обратной связью.
Фиг. 7. Пороговый детектор.
Фиг. 8. Векторы суммирования.
Фиг. 8A. Формы входного/выходного сигнала порогового детектора.
Фиг. 9. Обратная связь порогового детектора.
Фиг. 10. Формы входного/выходного сигнала триггера Шмитта.
Фиг. 11. Формы входного/выходного сигнала порогового детектирования логических элементов И и
ИЛИ.
Фиг. 12. Логический элемент И-НЕ.
Фиг. 13. Логический элемент НЕ.
Фиг. 14. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
41
BY 4353 C1
Фиг. 15. Логический элемент двоичного полусумматора.
Фиг. 16. Тактируемая бистабильная логическая схема.
Фиг. 17. Формы входного/выходного сигнала счетчика двоичного разряда.
Фиг. 18. Счетчик двоичного разряда.
Фиг. 19. Двоичный счетчик и формы входного, промежуточного и выходного сигнала.
Фиг. 20. Логическая схема генератора.
Фиг. 21. Логическая схема генератора прямоугольных импульсов/триггера Шмитта.
Фиг. 22. Бистабильная логическая схема задержки и формы входного/выходного сигнала.
Фиг. 23. Разуплотнители и логическая схема.
Фиг. 24. Логическая схема уплотнителя.
Фиг. 24A. Формы входного сигнала уплотнителя.
Фиг. 25. Логическая схема синхронизации фазы.
Лучший способ (-ы) осуществления изобретения.
1. Основное устройство управления пучком энергии.
Изображенный на фиг. 1 вид в перспективе иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления основного элемента настоящего изобретения - устройства управления пучком энергии с использованием интерференции одного из типов, как это было раскрыто ранее в описании. Оно состоит из первой совокупности
(1) пучков, состоящей из по меньшей мере одного пучка энергии, и второй совокупности (2) пучков, состоящей из по меньшей мере одного другого пучка энергии, которые наложены в по меньшей мере одном положении (3). На данной иллюстрации показано по одному из них, хотя слова "по меньшей мере" значат, что на
практике может быть много таких положений и пучков, поведение которых проиллюстрировано.
Когда обе совокупности пучков активированы, они интерферируют, создавая интерференционное изображение, зона di которого находится в положении (3), а зона ci - в по меньшей мере одном другом положении (4). На данной иллюстрации показаны две зоны ci (4). Поведение энергии является одинаковым в расположении всех зон (4). Энергия продолжает поступать из зон ci, обеспечивая выход (5). На иллюстрации
показаны четыре луча или пучка совокупности выходящих пучков. Они действуют одинаково и согласованно.
Разделитель (6) составляющих изображения, в данном случае представляющий собой непрозрачную маску, не дает энергии из положения (3) и становится частью выхода (5).
Когда оптика сконструирована таким образом, чтобы использовать преимущества особой интерференции
первого типа, вся энергия пучка (1) или пучка (2), когда они находятся в самоактивированном режиме, направлена в положение (3) и останавливается маской разделителя (6), а выход (5) отключен. Оптические устройства не направляют энергию одного из пучков в направлении положения (4) или на выход (5).
Входящие пучки ориентированы таким образом, что деструктивная интерференция охватывает всю площадь, куда пучки поступают по отдельности, включая положение (3), когда оба пучка (1) и (2) активированы.
Если пучок (1) активирован первым, а затем включается пучок (2), менее мощный или равный по уровню
пучку (1), общее количество энергии в зоне di, включая положение (3), снижается на величину, равную
уровню мощности пучка (2).
Происходит не только деструктивная интерференция. Энергия не просто уходит. Закон преобразования
энергии требует, чтобы энергия, исчезающая из зоны di, появилась в зоне ci, в результате чего образуется
полное интерференционное изображение. Зоны ci обозначены как положения (4).
Энергия, отклоненная из зон di, например положений (3) в зоне ci, например положения (4), включает
энергию обоих пучков (1) и (2). Если амплитуда пучков одинакова, то амплитуда в положениях (3) будет
равна нулю, а вся энергия обоих пучков появится в положениях (4). Как только энергия появится в положениях (4), она далее поступит на выход (5).
Если мощность пучка (1) превышает мощность пучка (2), энергия, количество которой равна разности
между (1) и (2), окажется в положениях (3) и будет остановлена разделителем составляющих изображения
(6). Количество энергии, отклоненной в положения (4), будет равна удвоенному количеству энергии менее
мощного из двух пучков, в данном случае пучка (2). Вся энергия обоих пучков отклоняется из положении di
(3) в положения ci (4).
Если амплитуда пучка (2) возрастает таким образом, что она начинает превышать амплитуду пучка (1),
количество энергии, отклоненной интерференцией на выход (5), будет равна удвоенному количеству энергий
менее мощного из двух пучков, а именно, пучка (1). Интенсивность энергии или мощность на единицу площади приблизительно равна квадрату ее количества. В результате, интенсивность на выходе в четыре раза
больше, чем у любого из входящих пучков в положении (3).
Для расчета общего количества энергии на выходе (5) необходимо также принять во внимание площадь
поверхности и время. Поскольку оба входящих пучка являются единственными источниками энергии, общее
количество энергии на выходе (5) не превысит удвоенное количество энергии менее мощного из двух пучков. Тот факт, что интенсивность является в четыре раза больше, всего лишь говорит о том, что энергия была сконцентрирована на поверхности меньшей площади.
42
BY 4353 C1
Если уровень пучка (1) остается преимущественно постоянным, а уровень пучка (2) колеблется или модулирован ниже уровня пучка (1), выход (5) будет содержать удвоенное количество энергии, которая содержится в модулированном входящем пучке (2), если исходить из наличия совершенной оптики.
Дополнительная энергия на выходе (5) удаляется из пучка (1) интерференцией. Поскольку уровень выхода (5) зависит от уровня модулированного входящего пучка (2), на выходе находится огибающая модулированного сигнала, аналогичная огибающей модулированного сигнала пучка (2), но содержащая удвоенное количество энергии.
Поскольку энергия для данного усилителя поступает из пучка (1), его называют "пучком энергии" в том
случае, когда настоящее изобретение применяется в качестве усилителя. Модулированный входящий пучок
(2) называют "пучком управления", поскольку он регулирует количество энергии, которое будет отклонено
интерференцией из пучка энергии.
Если уровень пучка (2) управления превосходит уровень пучка (1) энергии, выход будет оставаться устойчивым на уровне, вдвое превышающем уровень пучка энергии. Усиление прекращается, а сигнал модулированной формы отсекается. Это происходит по той причине, что выход равен удвоенному уровню менее
мощного из двух пучков, а в данном случае уровень менее мощного из пучков является постоянным, создавая постоянный выход.
Более полно понять, как положения данных компонентов и пучки взаимодействуют, создавая разнообразные функции, можно, если более подробно проанализировать критические положения.
На фиг. 2A-2D показано устройство управления пучком энергии первого типа; т.е. устройство, в котором
применена особая интерференция первого типа. На фиг. 2A-2E показаны четыре состояния большей части
рабочих процессов. Для ясности углы на чертежах показаны в увеличенном виде. В данном контексте "пучки" представляют собой совокупности пучков или лучей, действующих согласованно, как если бы они являлись едиными пучками. Такие совокупности пучков могут иметь множество положений, действующих согласованно, как это описано здесь, однако все они действуют так, как это изображено на данном
увеличенном виде.
Четыре состояния проиллюстрированы с помощью двух входящих пучков (1) и (2), направленных в общее положение (3), а также положения (4), выхода (5) и маски (6). На фиг. 2A показано состояние, когда оба
входящих пучка (1) и (2) отключены (что обозначено перекрещивающимися штрихами). Энергия не появляется ни в одном из положений. Данное нулевое состояние имеет важное значение и встречается во многих
вариантах применения настоящего изобретения, в особенности, цифровых. Выход (5) отключен.
На фиг. 2B показано состояние, когда пучок (1) включен, а пучок (2) отключен. Энергия в положении (4)
не появляется, поскольку она намеренно не направлена в него. Маска (6) не дает энергии достичь выхода (5),
поэтому он отключен.
На фиг. 2C показано состояние, когда пучок (2) включен, а пучок (1) отключен. В данном состоянии
энергия не появляется в положении (4), поскольку она не направлена в него оптическим устройством, поэтому выход (5) отключен.
На фиг. 2D показано состояние, когда оба пучка (1) и (2) включены. Пучки наложены, чтобы создать деструктивную интерференцию в их общем положении (3). С математической точки зрения оба пучка взаимно
уничтожаются; тем не менее, энергия указанных пучков не разрушена. Наоборот, энергия обоих пучков отклонена из положения (3) в положение (4), где происходит конструктивная интерференция. В результате интерференционное изображение на фиг. 2D охватывает площадь, отличающуюся от охваченной площади, показанной на фиг. 2A-2C. Энергия, отклоненная в положение (4), проходит маску (6) и создает выход в
положении (5).
Пучки (1) и (2) могут быть очень слабыми, даже представлять собой одиночные лучи, подобно лучам, поступающим от отдельных элементов голограммы. Пучки (1) и (2) также могут представлять собой проецированные изображения, включая изображения, созданные голограммами, полученные с помощью совокупностей пучков или лучей в положении (3) в состояниях, проиллюстрированных на фиг. 2B и 2C. В состоянии,
проиллюстрированном на фиг. 2D, изображения интерферируют, создавая новое изображение, способное
включать множество составляющих элементов, разделенных таким образом, чтобы обеспечить множество
выходов, как например положение (4).
Пучки (1) и (2) также могут являться составляющими элементами сложных динамических изображений
со множеством входных сигналов (изображений, непрерывно меняющихся в процессе вычисления, как,
например, в фотонном процессоре). Как составляющие более сложных изображений, они проиллюстрированы на фиг. 2A-2E, на которых представлено действие одной совокупности положений из множества совокупностей положений, действующих одновременно в качестве различных составляющих элементов множества сложных, параллельно функционирующих изображений.
Разделитель (6) составляющих изображения может представлять собой любой оптический элемент, помещенный таким образом, чтобы отделять энергию в одной зоне изображения от энергии в другой зоне изображения. Для простоты проиллюстрирована маска. Она блокирует энергию, появляющуюся в положении
43
BY 4353 C1
(3), но пропускает энергию в положение (4) на выход (5) в состоянии, показанном на фиг. 2D, когда оба
входных пучка (1) и (2) включены.
С целью обеспечения максимального уровня на выходе (5) пучки (1) и (2) должны быть несфазированы
на 180 градусов в положении (3) (что, конечно, является условием создания деструктивной интерференции)
и иметь одинаковую мощность. При соблюдении данных требований вся энергия обоих пучков будет отклонена в зоны конструктивной интерференции в положениях (4) сфазированной, а затем на выход (5). Когда
данные устройства управления пучком энергии взаимосвязаны с другими компонентами, фазы несущих
сравнивают с указанными двумя положениями (3) и (4).
Фазу входящего пучка определяют как его фазу в положении (3), когда он самоактивирован (если не указано что-либо иное). В результате, чтобы обеспечить выход на выходе (5), пучки (1) и (2) рассматриваются
как несфазированные на 180 градусов относительно друг друга.
Фазу выходного пучка определяют как равную комбинированной фазе энергии в положении (4). Когда
друг с другом соединены два или более устройств управления или других фазозависимых компонентов, их
положения и оптику разрабатывают таким образом, чтобы обеспечить требуемое соотношение фаз. Например, если выход одного из устройств управления направлен на вход другого устройства управления, то оба
они расположены таким образом, что выход, измеренный в положении (4), будет обеспечивать соответствующую фазу энергии в положении (3) последующего устройства управления, чтобы обеспечить решение
его проектной задачи.
Точность проиллюстрированного на фиг. 2A-2E процесса зависит от допусков, использованных при создании оптики, примененной для его осуществления. Если допуск превышает размер длины волны, то процесс будет в целом проходить в широкополосном режиме. Если допуск находится в пределах размера длины
волны, будет происходить процесс узкополосного типа. В широкополосном режиме процесс действует так
же, как и в случае, когда параллельно работает несколько узкополосных устройств управления с незначительно различающимися полосами пропускания, т.е. когда из множества прецизионных положений (4) энергия попадает на выход (5). Это объясняется тем, что прецизионные (4) положения будут немного различаться при различных частотах и разностях фаз. Чем больше конструкция позволяет изолировать прецизионные
(4) положения, тем уже будет полоса пропускания.
1. Применение особой интерференции второго типа.
Благодаря интерференции второго типа, энергия одного из пучков, когда он самоактивирован, появляется на
выходе. В противном случае этого не происходит. Данный случай, также проиллюстрированный на фиг. 2A, 2B
и 2D, показанное на фиг. 2C состояние отсутствует; вместо этого имеет место состояние, проиллюстрированное
на фиг. 2E. Интерференция данного типа может быть применена с целью обеспечения усилителя путем использования пучка (1) в качестве энергонесущего пучка. Тем не менее, такая интерференция не может быть использована для создания функции булева логического элемента И или стробируемого усилителя.
Это является устройством управления пучком энергии второго типа. Могут быть созданы как широкополосные, так и узкополосные устройства.
2. Логический элемент И.
Устройство управления первого типа будет работать как булев логический элемент И. Когда пучки (1) и
(2) модулированы двоичной информацией, энергия появится в положении (4) и переместится на выход (5)
только тогда, когда оба пучка (1) и (2) активированы. Если один из пучков (1) или (2) отключен, выход (5)
будет отключен.
Что касается амплитуды, когда менее мощный из двух входящих пучков равен нулю, выход, равный удвоенной мощности менее мощного пучка, равен нулю.
3. Усиление.
Если уровень одного из входящих пучков, например пучка (1), поддерживается преимущественно постоянным, а второй пучок (2) является аналого-модулированным, количество энергии, отклоненной на выход,
будет превышать мощность пучка (2) и будет пропорционально ей. Поскольку энергия обоих пучков оказывается на выходе (5), выход (5) представляет собой усиленный вариант модулированного входа на пучке (2).
В результате, при одинаковой мощности обоих пучков максимальное количество энергии равно комбинированной мощности обоих пучков, а именно удвоенному уровню пучка (2).
Энергия, необходимая для осуществления усиления, поступает из постоянного пучка (1) энергии, а ее количество определяется модулированным пучком (2) управления. Если пучок (2) управления является двоичным, выход (5) также будет двоичным, достигая вплоть до удвоенного уровня пучка (2).
При этом происходит не только простое изменение амплитуды, которое имеет место, когда пучок с определенным поперечным сечением сфокусирован на небольшом пятне. У пучка (2) имеется огибающая модулированного сигнала с определенным максимальным количеством энергии. Это может быть представлено
реальной амплитудой пучка.
Пучок (1) энергии также содержит энергию, а его амплитуда превышает амплитуду входящего пучка (2)
управления или равна ей, однако он не несет информации. В результате интерференции энергия обоих пучков (1) и (2) отклоняется на выход (5) только в том случае, если пучок (2) активирован, а ее количество про44
BY 4353 C1
порционально пучку (2). Поскольку все модуляционые изменения в пучках (1) и (2) проявляются в выходе
(5), выход (5) будет содержать информацию только из пучка (2) по той причине, что только управляющий
сигнал в пучке (2) содержит какую-либо информацию.
Не только амплитуда, подобно входящему пучку (2) управления, но и количество энергии в огибающей
модулированного сигнала на выходе (5) удвоено. В результате, реальным действием настоящего изобретения
является усиление, не создающее остаточного выходного уровня при отключенном пучке управления, как
это происходит в известных из уровня техники усилителях пучков энергии.
Для создания усиления может быть применена особая интерференция любого типа. Если используется
интерференция второго типа, пучок (1) должен представлять собой пучок энергии, поскольку его энергия не
попадает на выход (5) при отключенном входящем пучке (2) управления.
4. Селекция.
Если применена особая интерференция первого типа, любой из входов способен обеспечивать энергию,
поскольку оба они действуют одинаково. Кроме того, отключение пучка (1) энергии предотвращает проникновение какой-либо энергии из пучка (2). Это позволяет выключать усилитель простым отключением пучка
(1).
5. Ограничение.
Уровень постоянной энергии в пучке (1) устанавливает определенный уровень насыщения. В целом этот
уровень равен уровню пучка (1) (в зависимости от примененной оптики).
Когда уровень пучка управления (пучка (2)) находится ниже уровня насыщения, модулированный вход
пучка (2) усиливается на выходе (5). Выше этого уровня вся энергия, доступная для отклонения на выход (5),
уже была отклонена. При отсутствии в пучке (1) какой-либо доступной энергии повышение уровня входящего пучка управления (пучка (2)) не может привести к появлению дополнительной энергии из пучка (1) на выходе (5). В результате, настоящее изобретение действует как усилитель-ограничитель.
Как и в аналогичных электронных устройствах, шумы или иные препятствия огибающей модулированного сигнала могут быть отсечены. Насколько чисто это делается, зависит от примененной оптики. Значительное перевозбуждение устройства в некоторых случаях может вызвать утечку. В случае превышения уровня
насыщения, когда утечка все же происходит, входной уровень будет не усилен, а ослаблен маской (6), не
дающей избытку энергии попасть на выход (5).
Из-за несовершенства оптики некоторая часть входящей энергии пучка (1) может быть направлена в определенное положение, в результате чего интерференция не может отклонять эту часть энергии на выход (5).
Такая энергия просто становится недоступной для отклонения оптическим устройством.
6. Инвертор и логический элемент НЕ.
Когда в положении (3) усилителя происходит деструктивная интерференция, энергия обоих пучков отклоняется в зоны конструктивной интерференции, например, положение (4), удаляющее энергию из положения (3). На фиг. 3 и 3A показано модифицированное устройство, в котором маска (6) заменена маской (7)
(показана в поперечном разрезе), у которой в положении (3) имеется отверстие.
Количество энергии, отклоненной на выход (5), прямо пропорционально мощности входящего пучка (2)
управления, в результате выход (5) называют "неинвертированным" выходом. Количество энергии, проходящей через положение (3) на выход (8), обратно пропорционально мощности входящего пучка (2) управления. В результате выход (8) называют "инвертированным" выходом.
Максимальный уровень неинвертированного выхода (когда мощность входящего пучка управления
меньше мощности входящего пучка энергии) равен мощности пучка энергии, просто проходящего через него на выход (8), в результате не происходит усиления неинвертированного выхода.
Если усилитель приведен в состояние насыщения, избыток энергии, неотклоненной на неинвертированный выход (5), выходит через выход (8). Выходная фаза меняется в зависимости от величины входных уровней и фаз. Этот аспект будет рассмотрен более подробно ниже в разделе, касающемся порогового детектирования.
Если пучок (2) управления данного инвертора модулирован двоичной информацией, то данное устройство выполняет функцию логического элемента НЕ.
7. Фазовый демодулятор и устройство сравнения фаз.
Далее со ссылкой на фиг. 2A-2E или фиг. 3-3A будет проанализировано, как настоящее изобретение
функционирует в условиях изменения фаз и частот.
Настоящее изобретение обладает высокой фазовой чувствительностью. Рабочая фаза задается постоянным пучком энергии усилителя, поскольку он является немодулированным и служит в качестве эталонного
пучка, который сравнивают с другими пучками.
Для обеспечения максимального уровня выхода (5) входящие пучки (1) и (2) должны быть несфазированы в положении (3) точно на 180 градусов. Любая другая разность фаз, превышающая нуль, приведет к снижению уровня энергии в положении (3) и его повышению в положении (4) пропорционально разности фаз
между пучками (1) и (2) в широкополосном устройстве. Поскольку прецизионность оптики повышается, в
особенности, что касается сближения размерности длин волн за счет расчетной точности, оптические устрой45
BY 4353 C1
ства могут быть сконструированы таким образом, что энергия, поступающая в пространство между положениями (3) и (4), будет заблокирована устройством разделения составляющих изображения, в результате чего
сузится полоса пропускания и повысится фазовая избирательность устройства.
Если входящий пучок (2) управления сфазирован с пучком (1) энергии в положении (3), то в положении
(3) будет происходить конструктивная, а не деструктивная интерференция. Если оптическое устройство обладает очень широкой полосой пропускания, за счет чего энергия из пространства между положениями (3) и
(4) попадает на выход (5), на выходе (5) окажется незначительный фазово-модулированный компонент. Тем
не менее, узкополосное оптическое устройство будет пропускать энергию на выход (5) только из таких положений, как положение (4), где происходит полная конструктивная интерференция, а энергия обоих входящих пучков сфазирована.
Если пучок (2) управления включает как фазовые, так амплитудные составляющие, выход (5) будет содержать амплитудно-модулированное сочетание как амплитудно-модулированной, так и фазовомодулированной частей. В результате выход с наиболее высоким уровнем, являющийся результатом демодуляции фазовых изменений, также подвергается влиянию амплитуды входящего пучка.
Таким образом, модулируя фазу пучка (2) управления усилителя, можно использовать настоящее изобретение в качестве фазового демодулятора.
Фазовый демодулятор в действительности сравнивает фазы пучка (1) и (2). Если один из них является постоянным, а другой - фазово-модулированным, выход демодулируется в амплитудно-модулированный сигнал. Если оба входящих пучка являются фазово-модулированными, выход будет иметь более высокий уровень, когда оба сигнала несфазированы в положении (3), и более низкий уровень, когда они сфазированы.
Поскольку конструктивная интерференция происходит в положении (4), выходная фаза на выходе (5) будет
являться общей для них.
Выходная амплитуда устройств с широкополосной конструкцией будет изменяться пропорционально
полному диапазону разности фаз. В устройствах узкополосного типа она будет изменяться пропорционально
только выше диапазона полосы пропускания.
8. Работа в многочастотном режиме и активная фильтрация.
Каждый введенный в пучок (2) сигнал управления, подлежащий усилению, должен иметь согласующийся
пучок (1) энергии. Для того, чтобы произошли интерференция и усиление, пучок (1) энергии должен содержать энергию с той же частотой, что и информация, подлежащая усилению в пучке управления (2).
Конструктивная интерференция происходит в незначительно различных положениях на каждой частоте
(подобно цветам радуги). Если выходные отверстия в положении (4) достаточно велики, чтобы вместить
большое число точно локализованных частот, то устройство будет действовать в широкополосном режиме.
Если оно сконструировано таким образом, чтобы пропускать энергию в небольшом числе частотных положений, то устройство будет узкополосным.
Если энергия входящего пучка (2) управления имеет различные длины волн, интерференция будет происходить только на тех частотах, которые одновременно присутствуют в обоих входящих пучках. (Не учтено
применение гармонических, гетеродинирующих и особых материалов, которые также могут быть использованы в настоящем изобретении).
Таким образом, настоящее изобретение действует в качестве очень чувствительного фильтра. Если имеется частотно-уплотненный пучок, он может быть использован для отбора информации, согласующейся с
каждой частотой пучка энергии, и для ее усиления, при этом все остальные частоты игнорируются, если
применяется особая интерференция первого типа. Если применяется особая интерференция второго типа,
согласующиеся частоты будут усилены, а остальные ослаблены.
В случае использования световой энергии может быть выделен отдельный цвет, за счет чего может быть
также исследована любая информация, которую он несет. С учетом фазовой и частотной чувствительности
настоящего изобретения, сверхвысокочастотные и даже видимые участки спектра могут быть разделены на
каналы такие же узкие, как аудиоканалы в полосах радиочастот. Естественно, возможная степень разделения
также зависит от способности оптики создавать исключительно чистые стандартные пучки энергии.
Если энергия пучка (1) энергии имеет две или более частот, выход (5) будет содержать усиленные сигналы, выделенные из широкополосного входящего пучка, согласующегося с комбинацией частот в пучке (1)
энергии, при этом все остальные частоты будут отражены. Если спектральные линии источника энергии, например лазера, имеют волны, близкие по длине, они часто будут модулированны согласованно. Если это
происходит, настоящее изобретение также будет усиливать их согласованно при условии, что они не выходят за расчетный диапазон полосы пропускания примененного активного фильтра.
На фиг. 4 показано три примерных спектра широкополосного усилителя пучка энергии. Входящий пучок
энергии, обозначенный номером (1), имеет пять частот. Частоты с (Р1) по (Р4) имеют одинаковый уровень;
частота (Р5) имеет меньший уровень. Входящий пучок управления, обозначенный номером (2), имеет 10
входных частот с различными уровнями.
Согласно формуле 3, выходная амплитуда во время усиления равна:
если (1)>(2), то
46
BY 4353 C1
a(комбинированный выход)-2a(входящий пучок энергии)
И при насыщении выходная амплитуда равна:
если (2)>(1), то
a(комбинированный выход)-2a(входящий пучок энергии)
Если входящий пучок энергии = 0 при неизвестной частоте, комбинированный выход (5) = 0.
Комбинированный выход, показанный на фиг. 4, имеет лишь три сигнала. Именно так их можно вывести
с помощью приведенной выше формулы.
1. Частоты C1, C3, C4, C6, C7, C9 и C10 не имеют согласующегося пучка энергии и, следовательно, согласующегося входящего пучка. Данные частоты отфильтрованы на выходе (5); тем не менее, они появятся
на инвертированном выходе (8), если он будет доступен.
2. Частота C2 согласуется с Р1, создавая выход O1, вдвое превосходящий частоту C2.
3. Частота C5 согласуется с Р3, создавая выход O2, вдвое превосходящий частоту C5.
4. Частота C8 согласуется с Р5, создавая выход O3, вдвое превосходящий частоту Р2. Поскольку C8
больше, чем Р2, на данной частоте усилитель находится в состоянии насыщения. Если применена особая интерференция второго типа, в соответствии с формулой 5, происходит ограничение, а на уровне Р2 не будет
происходить отсечения.
5. У Р4 нет согласующейся частоты в пучке управления, поэтому на данной частоте отсутствует выход.
Тем не менее, являясь частью постоянного пучка энергии, она находится в режиме готовности и ожидания
согласующегося сигнала, который появится в пучке управления.
Обращаем внимание, что усилитель может одновременно находиться в состоянии насыщения на одной
частоте и в состоянии отсечки на другой частоте.
Каждая частота создает интерференцию и происходящее в результате этого взаимодействие в рамках настоящего изобретения полностью независимо от остальных частот. Исключением является случай, когда две
частоты расположены настолько близко, что интерференция все же происходит между ними. В этом случае
каскадная последовательность усилителей, каждый из которых имеет немного отличающуюся, следующую
по порядку частоту, пропустит информацию в фазомодулированнном виде в первый из каскадированных
усилителей с целью обеспечить успешный перенос информации на все более высокие (или низкие) частоты
до тех пор, пока информация не будет успешно перенесена с одной полосы частот на другую.
Еще одним исключением является интерференция одной из частот с частотой ее гармоники. Этот эффект
также может быть использован в настоящем изобретении с целью переноса информации с одной базовой
частоты на другую.
Благодаря независимости работы на каждой частоте, каждое из средств, способов и установок, заявленных в настоящем изобретении, может действовать в многочастотном режиме, будь это триггер со счетным
запуском, каскадированные усилители, ограничители или иные устройства.
Определенные материалы способны реагировать на различные частоты, изменяя свои характеристики таким образом, что такие изменения оказывают влияние на другие частоты. Подобные материалы могут применяться для разделения и уплотнения несущих частот. Благодаря включению таких материалов в рамки настоящего изобретения в качестве энергопередающей среды, характеристики среды влияют на
интерференцию. Например, если Р4 вдвое превышает C1, удваивающая частоту среда вызовет такую интерференцию, которая создаст модулированный выход на Р4 и, возможно, удвоит Р4 и C1 в зависимости от материала.
С помощью настоящего изобретения может быть также осуществлена негативная или инвертированная
фильтрация. Показанный на фиг. 3 и 3A инвертор направляет энергию в сторону от выхода (8), если имеет
место согласование частот, в результате выход (8) будет аналогичен входящему пучку (2) управления. Однако он не будет включать частоты, равные и согласующиеся с частотами входящего пучка (1) энергии. Если
они не равны, разность амплитуд окажется на выходе.
Следующий далее раздел относится к сопряжению усилителей пучков энергии с различными уровнями
энергии и фазовыми соотношениями, необходимому для осуществления широкомасштабного усиления.
9. Каскадированные усилители.
На фиг. 5 показаны три усилителя, соединенные в каскадную последовательность. Пучок (9) является
пучком управления первого усилителя, а пучок (10) - пучком энергии. Положение (11) эквивалентно положению (3) на фиг. 2A-2E, когда при обоих включенных пучках происходит деструктивная интерференция.
Энергия отклоняется интерференцией в пучок (12). Разделитель (11A) составляющих изображения блокирует энергию в положении (11) и пропускает ее в пучок (12) и в положение (13). Максимальное усиление,
обеспеченное первым усилителем, равно удвоенному уровню пучка (10) энергии, когда вся энергия из пучков (9) и (10) отклонена в пучок (12).
Второй усилитель находится в положениях (13) и (14). Энергия поступает из пучка (15). Аналогичным
образом, когда пучок (12) активирован, в результате отклонения энергии из пучков (15) и (12) в положении
(13) происходит деструктивная интерференция, а в положении (14) - конструктивная интерференция. Разде47
BY 4353 C1
литель (13A) составляющих изображения, расположенный в положении (13), не допускает попадание энергии из положения (13) в положение (16), при этом пропуская энергию из положения (14). Максимальное
усиление на данном этапе равно удвоенной максимальной мощности пучка (12), когда уровень пучка (15)
является достаточно высоким. Таким образом, когда пучок (9) имеет максимальную мощность, в положении
(14) содержится энергия из пучков (9), (10) и (15), максимальное количество которой равно учетверенной
мощности пучка (9). Когда пучок (9) отключен, в положении (11) не происходит интерференции, поэтому
пучок (12) отключен, вызывая отключение пучка (14), в результате пучок (14) управляется пучком (9).
Третий усилитель находится в положениях (16) и (17). Максимальный уровень усиления здесь равен удвоенной мощности пучка (14), поэтому пучок (18) установлен на уровне четырехкратной мощности пучка
(9). Когда пучок (9) достигает максимального уровня, деструктивная интерференция в положении (16) приводит к отклонению энергии из пучков (18) и (14) в зону (17) конструктивной интерференции и ее непосредственному попаданию в выходящий (пучок (19)) каскадной последовательности. Разделитель (16A) составляющих изображения не допускает попадание энергии из положения (16) в выходящий (пучок (19)),
пропуская при этом отклоненную в положение (17) энергию в выходящий (пучок (19)). В результате выходящий пучок (19) содержит энергию пучков (9), (10), (15) и (18), количество которой в восемь раз превышает мощность пучка (9). Когда пучок (9) отключен, пучок (14) также отключен, что вызывает отключение
пучка (19).
Выход пучка (19) полностью управляется пучком (9). Поскольку пучки (15) и (18) являются более мощными, чем пучок (9), и либо отклонены, либо не отклонены на выход (19) интерференцией, управляемой
пучком (9), это означает, что пучок (9) управляет более мощными пучками. Естественно, возможно дополнительно использовать столько усилителей, сколько это необходимо для того, чтобы менее мощный пучок
мог управлять гораздо более мощными пучками. Это является аналогичным по своей природе способом, однако также дающим возможность оперировать двоичными сигналами, используя сигналы с высоким или
низким уровнем входа в пучок (9).
В случае использования особой интерференции первого типа при перекрытии любого из пучков энергии
(пучки (10), (15) или (18)) перекрывается выходящий пучок (19). Таким образом, данный вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой стробируемый каскадный усилитель, также называемый
стробируемым усилителем лавинного действия, поскольку слабый входящий пучок приводит к лавинообразному увеличению энергии, проходящей через устройство и попадающей на выход.
В случае использования особой интерференции второго типа при перекрытии любого из пучков энергии
снижается общий уровень выхода пучка (19), однако выход не перекрывается ввиду проникновения пучков
управления на каждой ступени. Только пучок (9) полностью управляет последовательностью.
Все свойства отдельных усилителей относятся также и к каскадированным усилителям. Все усилители,
действующие в других устройствах, раскрытых в данной заявке, могут быть заменены на каскадную последовательность.
В случае использования особой интерференции первого типа, если любой из усилителей приведен в состояние насыщения, вся последовательность оказывается в состоянии насыщения. Если применено множество частот, все они будут усилены, но если одна из них отсутствует либо в пучке управления, либо в пучке
энергии, такая частота не будет усилена. Любой из усилителей, кроме первого, может быть подогнан под инвертированный выход, либо входящий пучок (19) может быть направлен в инвертор. Таким способом может
быть создан усиленный инвертор.
Когда пучки энергии имеют различные характеристики, возможно создать множество интересных и полезных устройств. Например, если каждый входящий пучок энергии имеет множество частот с различными
амплитудными распределениями для различных входящих пучков энергии, то будет выделено подмножество
таких частот, обладающих общими характеристиками, поскольку каждая ступень действует как активный
фильтр, пропускающий только ту энергию, для пропускания которой он был сконструирован, как это показано на фиг. 4 и описано выше в разделе 8.
Аналогичным образом, когда одно из устройств является узкополосным, а остальные - широкополосными, общая ширина полосы пропускания будет равна ширине полосы пропускания узкополосного устройства.
10. Логический элемент И с множеством входных сигналов.
В упомянутом выше каскадном усилителе пучки энергии, равно как и входящий пучок (9) управления,
могут иметь одинаковые уровни энергии. В случае использования особой интерференции первого типа при
перекрытии любого из входящих пучков перекрывается выходящий пучок (19), что приводит к созданию логического элемента И с множеством входных сигналов.
Средство и способ соединения устройств управления с другими излучающими пучки энергии устройствами, включая другие устройства управления, также проиллюстрированы на фиг. 5. Каждый выход, например пучок (12), чтобы действовать, должен иметь частоту, фазу, амплитуду, поперечное сечение, уровень
энергии, направление (-я) пучка и непрерывность, и, если он модулирован, синхронизированную огибающую
48
BY 4353 C1
модулированного сигнала. Каждое последующее устройство, например следующий усилитель, положение
(13) и пучок (14), должно отвечать одинаковым требованиям.
Для соединения множества устройств в оптических приборах, обеспечивающих взаимосоединение,
должны быть учтены все требования. Если это необходимо, в промежутки между различными положениями
и/или пучками, например между пучком (12) и положением (13), могут быть введены дополнительные оптические элементы, корректирующие любые проблемы и согласующие выход одного усилителя со входом другого. Это же относится к случаю, когда используются очень сложные изображения, в которых, по существу,
объединены данные базовые устройства, действующие параллельно и последовательно с другими параллельными устройствами.
11. Обратная связь, бистабильные устройства.
На фиг. 6 показано, как включить в настоящее изобретение схему обратной связи. Пучок (1) подает энергию на усилитель. Разделитель (6) составляющих изображения не дает энергии, которая не была отклонена
интерференцией, попасть на выход (5). Когда пучок управления (пучок (2)) включен одновременно с пучком
энергии (пучком (1)), в положении (3) происходит деструктивная интерференция, а в положении (4) - конструктивная интерференция, в результате чего создается выход (5).
Поскольку выход (5) может быть выделен в виде множества положений, часть выхода (5) перенаправлена
оптическими элементами (20) и (21), например зеркалами. Данный пучок повторно попадает в усилитель в
виде другого пучка управления - "пучка обратной связи" (22). Он ориентирован таким образом, чтобы энергия, поступающая по цепи обратной связи, была сфазирована с пучком управления (пучком (2)) и несфазирована с пучком энергии (пучком (1)).
Изначально выход (5) отключен. Входной импульс пучка управления (пучка (2)) усиливается. Часть выхода поступает по цепи обратной связи на вход в сфазированном виде с пучком управления (пучком (2)).
Положительная обратная связь приводит к внезапному повышению уровней выхода (5) и пучка (22) обратной связи. То, насколько он повышается, зависит от мощности пучка (22) обратной связи.
Если пучок (22) обратной связи представляет собой малую часть выхода (5), усиление будет мощнее, подобно его электронному аналогу. Если в обратной связи использована большая часть выхода (5), уровень
выхода (5) внезапно вырастет и достигнет точки насыщения.
На данном этапе выход активирован; что происходит, когда импульс данного выхода отключен? Если
мощность пучка (22) обратной связи достаточна только для стимуляции усиления, уровень выхода (5) упадет
до нижней точки. Если пучок (22) обратной связи привел выход (5) в состояние насыщения, выход (5) останется активированным, превращая устройство в бистабильное. Таким образом, пучок управления (пучок (2))
является входом "установки". Кратковременное прекращение подачи импульсов пучка (22) обратной связи
или пучка энергии (пучка (1)) приведет к очистке устройства.
Данное устройство является высокочувствительным. Оно может быть создано для реагирования на единичный фотон. Таким образом, оно может быть применено в качестве высокочувствительного частотного и
фазочувствительного датчика энергии.
В большей части случаев цифрового применения данная схема пучка энергии может оказаться слишком
чувствительной. Для того, чтобы иметь возможность управлять его чувствительностью, необходимо раскрыть способ детектирования уровня.
12. Пороговый детектор.
На фиг. 7 показан пороговый детектор с применением ступени суммирования входа и фазовый детектор с
применением усилителя. Пороговый усилитель использует преимущества двух важных принципов: суммирования пучков энергии и фазовой фильтрации и чувствительности усилителей пучка энергии.
Перекрещивающиеся штрихи на данном чертеже помогают идентифицировать пучки, однако включены
ли они или нет, зависит от описанного ниже их взаимоотношения.
Суммирование пучков энергии является очень важным принципом сопряжения сигналов пучков энергии
с различным временем коммутации и амплитудами. Суммирование происходит в положении (23). Суммированное изображение с множеством входных сигналов выделяют так же, как выделяют другие изображения. В
данном случае маска (24), показанная в поперечном сечении, пропускает в пучок (2) усилителя только энергию, поступающую из положения суммирования.
В большей части случаев применения входы (25) и (26) на 180 градусов несфазированы друг с другом.
При введении дополнительных входов они будут иметь одну из данных фаз, но не какую-либо промежуточную фазу. Почему это так, показано на фиг. 8.
На фиг. 8 изображены четыре векторных графика, иллюстрирующие четыре возможности суммирования
двух векторов энергии. В общей формуле использован стандартный треугольник векторов (8A). Сочетания
любых двух векторов (сторон треугольника) создает третий. Длина стрелки соответствует ее амплитуде, а ее
угол от вертикального 12-часового положения является фазовым углом, при этом, когда она направлена
прямо вверх, он соответствует нулевой фазе, а когда прямо вниз - фазе 180 градусов.
49
BY 4353 C1
Если поддерживать фазовое соотношение показанных на фиг. 7 входящих пучков (25) и (26) таким образом, чтобы оно было равно 0° либо 180°, сумма в положении суммирования (23) будет представлена изображенными на фиг. 8 графиками (8B), (8C) и (8D). Поскольку фазовые углы входящих пучков либо сфазированы, либо полностью несфазированы, треугольник векторов превращается в прямую линии. Сумма будет
иметь фазу более мощного из двух пучков и амплитуду, равную разности между мощностями пучков.
Если амплитуда одного из пучков остается постоянной, а амплитуда другого медленно растет от нуля,
пучок с постоянной амплитудой будет изначально определять фазу суммы (8B). Если амплитуды пучков
равны, выходная амплитуда падает до нуля (8C). Когда она превысит амплитуду постоянного пучка, произойдет внезапный сдвиг фазы на выходе (8D), чтобы она согласовывалась с большей из двух амплитуд.
Данное внезапное изменение фазы, происходящее даже при медленно меняющемся входе, составляет основу
принципа порогового детектирования уровня настоящего изобретения.
Показанный на фиг. 7 пучок (26) называют "пучком управления порогом". Его уровень остается преимущественно постоянным. Этот уровень определяет порог, который будет выявлен. Пучок (25) называют "пучком запуска", поскольку он активирует выход (5) по достижении им уровня, превышающего пороговый.
Когда пучок (25) отключен, фаза суммы в положении (23) суммирования определяется пучком (26)
управления порогом. Выделенная энергия направляется в пучок (2) усилителя, имеющего пучок (1) с преимущественно постоянным уровнем, как это было описано выше применительно к усилителю.
За счет установки соответствующей протяженности траектории, фаза пучка (2), создавая конструктивную
интерференцию в положении (3), на этот раз приведет усилитель, детектирующий фазу, в состояние отсечки,
в результате чего в положении (4) энергия отсутствует. Выход (5) отключен.
Не имеет значения, какова величина суммы в положении (23) суммирования. До тех пор, пока оно создает какую-либо сумму с фазой, равной пучку (26) управления порогом, выход (5) будет оставаться отключенным. Сравним уровень (8B) энергии на фиг. 8 и 8A. Это означает, что по мере роста выхода (25), он как
угодно может колебаться ниже порога, не влияя на выход (5).
График на фиг. 8A показывает, как входной пучок запуска может колебаться ниже ПОРОГА, не вызывая
изменений на выходе (5). Когда пучок (25) запуска равен пучку (26) управления порогом, как это показано
в точках (8C), (выход (5)) остается отключенным, поскольку амплитуда пучка (2) равна нулю.
Когда пучок (25) запуска превышает пороговый уровень (8C), пучок (2) имеет соответствующую фазу,
чтобы создать усиленный (выход (5)) в точке (8D).
Результатом является высокочувствительный пороговый детектор с регулируемым уровнем порога. Уровень порога может быть отрегулирован статически или динамически за счет изменения уровня пучка (26)
или обеспечения дополнительных входящих пучков в положение (23) суммирования, сфазированных с пучком (26) управления порогом или с пучком (25) запуска.
13. Триггер Шмитта и бистабильное устройство установки/очистки.
При вводе в пороговый детектор обратной связи он может быть сделан бистабильным или быть встроен в
триггер Шмитта. На фиг. 9 показан пороговый детектор, аналогичный изображенному на фиг. 7, который
дополнительно оснащен двумя входящими пучками в положение (23) суммирования.
Перекрещивающиеся штрихи на чертеже помогают идентифицировать пучки, однако включен или нет
конкретный пучок, зависит от описанного ниже их взаимоотношения.
С помощью любой подходящей оптической системы, например зеркал (29), часть выхода (5) направлена
на обеспечение входящего пучка (27) обратной связи. Пучок (27) поступает в положение (23) суммирования
несфазированным с пучком (26) управления порогом.
Последовательность его действия проиллюстрирована с помощью графиков на фиг. 10.
Изначально выход (5) отключен, а пучок (1) энергии и пучок (26) управления порогом включены. Пучок
(25) запуска имеет уровень, уступающий уровню пучка (26), и алгебраически складывается с пучком (26).
Уровень порога не достигнут (как это описано выше в отношении порогового детектора), поэтому фазовый
детектор в положении (3) и (4) остается отключенным.
Повышаясь, уровень пучка (25) запуска достигает порога, и выход (5) начинает активироваться. Часть
выхода (5) направлена в пучок (27). Поскольку он сфазирован с пучком (25) запуска, он создает отрицательную обратную связь, под воздействием которой фазовый детектор переходит в состояние насыщения или
приближается к нему. В результате выход (5) полностью активирован.
Является ли устройство бистабильным или триггером Шмитта, зависит от уровня пучка (27). Если он менее мощный, чем пучок (26) управления порогом, устройство будет представлять собой триггер Шмитта. Когда уровень входящего пучка запуска опустится ниже порога, порог будет достигнут, фаза в положении (23)
суммирования поменяется на обратную, а фазовый детектор снова перейдет в состояние отсечки.
Если мощность пучка (27) обратной связи превышает мощность пучка (26) управления порогом, устройство будет бистабильным. Когда уровень пучка (25) запуска упадет, пучок (27) будет по-прежнему содержать достаточно энергии, чтобы поддерживать уровень энергии в положении (23) суммирования выше порогового. Пучок (25) запуска теперь называют пучком "установки".
50
BY 4353 C1
Для очистки устройства в качестве входящего импульса очистки вводят пучок (28). Импульс энергии в
пучке (28) поступает в положение (23) суммирования сфазированным с пучком (26) управления порогом,
поднимая порог над уровнем пучка (27) обратной связи, меняя фазу в положении (23) суммирования на обратную и принудительно отключая пороговый детектор.
14. Логические элементы И и ИЛИ со множеством входных сигналов и размытый логический элемент.
На фиг. 11 показано, как, используя фиг. 7 или фиг. 9, можно создать логический элемент И со множеством входных сигналов, устанавливая порог на нужном уровне. Пучок (26) управления порогом установлен
таким образом, что пороговый уровень согласуется с требуемым типом работы. На фиг. 11 с помощью обозначения ПОРОГ И показано, как пороговый уровень установлен немного ниже максимальной суммы, которая образуется, когда все входящие пучки запуска включены, в данном случае пучки (25) и (28), при этом
пучок (28) сфазирован с пучком (25). Поскольку для того, чтобы достичь порогового уровня, все входящие
пучки запуска должны быть включены, а в устройство по желанию может быть дополнительно введено неограниченное число входящих пучков запуска, оно действует как логический элемент И со множеством
входных сигналов.
Если пучок (26) управления порогом установлен на таком низком уровне, что пороговый уровень оказывается достигнутым, когда любой из пучков запуска активируется, это значит, что достигнут уровень
ПОРОГА ИЛИ и выход (5) отключается. Это - логический элемент ИЛИ со множеством входов.
Если применяется показанное на фиг. 7 устройство, уровни всех входящих пучков могут быть установлены таким образом, что насыщение наступает при вводе любого пучка, в результате положение (23) суммирования превышает пороговый уровень. Если применяется показанное на фиг. 9 устройство, то его входящие
пучки устанавливают таким образом, чтобы оно действовало по принципу триггера Шмитта.
Поскольку пороговый уровень может быть установлен в любом положении между ПОРОГОМ И и
ПОРОГОМ ИЛИ, устройство можно применять в размытых логических схемах и нейронной схемотехнике.
Пучок (26) управления порогом способен действовать как входящий пучок с регулируемой "массой".
15. Логический элемент И НЕ.
С учетом показанного на предыдущих чертежах действия основного устройства управления, могут быть
представлены соединения логических элементов с использованием обычных логических символов, снабженных обозначениями, соответствующими примененным положениям пучков. В тех случаях, когда во всех логических схемах данного описания использованы дублирующие цифровые обозначения, они относятся к
пучкам типов, описанных на фиг. 2A-2D, 3 и 3A, поскольку они имеют отношение к отдельным логическим
элементам. Например, на фиг. 12 логический элемент И обозначен выходом (5), указывающим в направлении символа инвертора в пучке (2). Символ, обозначающий логический элемент И, относится к устройству,
показанному на фиг. 2A-2D, а символ, обозначающий инвертор, относится к устройству, показанному на
фиг. 3 и 3A. Естественно, что каскадное устройство может быть применено согласно описанию, данному
выше в разделе 9.
На фиг. 12 показана логическая схема элемента И НЕ. Позиция (30) обозначает логический элемент И,
аналогичный показанному на фиг. 2A-2D. Позиция (31) - инвертор, аналогичный показанному на фиг. 3 и
3A, хотя инвертор, согласно патенту США 5092802, будет действовать так же, как данный инвертор. На вход
(1) инвертора (31) подается пучок энергии (Р). Позиция (30) обеспечивает функцию логического элемента И
на входных сигналах (NAND1) и (NAND2), а позиция (31) осуществляет функцию логического элемента НЕ,
обеспечивая на выход с функцией логического элемента И-НЕ в положении (NAND3).
15. Логический элемент НЕ.
На фиг. 13 показана логическая схема элемента НЕ. На два инвертора (32) и (33) подаются пучки энергии
из (Р). Входы (NORI) и (NOR2) инвертируются до попадания в логический элемент И (34). За счет этого создается выход с функцией логического элемента НЕ (NOR3).
16. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
На фиг. 14 показана логическая схема элемента исключающее ИЛИ, не меняющего фазу на выходе,
как это происходит в известном из уровня техники логическом элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.
(XOR1) и (XOR2) являются входящими пучками в положение (35) суммирования. Данное положение суммирования действует так же, как положение суммирования, обозначенное позициями (8B), (8C) и (8D) на фиг. 8
и 8A, и положение (23), показанное на фиг. 7 и фиг. 9.
Положение (35) суммирования создает двухфазный выход, как только самоактивируются пучок (XOR1)
или пучок (XOR2). Выход положения (35) суммирования направлен в два логических элемента И (36) и (37),
действующих как фазовые детекторы. Несмотря на то, что применен символ логического элемента И, в данном случае может быть использована особая интерференция второго типа.
Из положения Р в логический элемент И (36) подается постоянный пучок энергии. Пучок энергии подается также в логический элемент И (37); тем не менее, он фазовращатель (38) создает сдвиг его фазы на 180°.
Данный сдвиг фазы может быть осуществлен с помощью оптического элемента или просто за счет соответствующего расположения компонентов. В результате, когда пучок (XOR1) самоактивирован, логический
51
BY 4353 C1
элемент И (36), действующий как фазовый детектор, обеспечивает выход, а логический элемент И (37) не
обеспечивает его. Когда пучок (XOR2) самоактивирован, он на 180 градусов несфазирован с пучком (XOR1),
равно как и выход суммирующего положения (35). Теперь логический элемент И (36) отсечен, а логический
элемент И (37) обеспечивает выход.
После своего разделения две фазы могут быть снова сведены. Выход логического элемента И (36) имеет
фазовый сдвиг на 180 градусов, созданный фазовращателем (39) или устройством управления положением
пучка. Выходы логического элемента (37) и логического элемента И (36) со сдвинутой фазой сводятся вместе в другом положении (40) суммирования. Это обеспечивает у пучка (XOR3) выход с функцией логического элемента (XOR), создающий ту же выходную фазу независимо от того, какой пучок - (XOR1) или (XOR2)
- самоактивирован. Пучок (XOR3) отключен, если пучки (XOR1) и (XOR2) одновременно отключены или
включены.
17. Двоичный полусумматор.
Двоичный полусумматор показан на фиг. 15. Изображенный на фиг. 14 логический элемент
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ показан с использованием символа (41) обычного логического элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Оба входящих пучка (42) и (43) разделены как на логический элемент (41), так и на
логический элемент И (44). Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ обеспечивает суммированный выходной сигнал, а логический элемент И (44) - выходной сигнал переноса.
18. Функция синхронизации бистабильного устройства.
На фиг. 16 показана логическая схема синхронизации использующего волновую энергию бистабильного
устройства (FF). (FF) представляет собой бистабильное устройство, например, показанное на фиг. 9. Пучок
(25) обеспечивает импульс установки, а пучок (28) - импульс очистки.
Для получения импульсов установки и очистки с соответствующей синхронизацией входные синхроимпульсы (CLK) должны быть сначала направлены во входящий пучок (25) установки, а затем во входящий
пучок (28) очистки устройства (FF).
На бистабильную ячейку (FF) подается энергия, как это показано на фиг. 9. Изначально (FF) находится в
режиме очистки, а выход (5) отключен. На инвертор (47) подается энергия пучка из положения (Р). Его вход
включен, деблокируя логический элемент И (46).
Поступающие в положение (CLK) импульсы направлены в логические элементы И (45) и (46). Поскольку
из линии (48) задержки пока не поступает энергии, логический элемент И (45) заблокирован. Первый поступающий из CLK импульс проходит через разблокированный логический элемент (46) и через пучок (25) устанавливает бистабильную ячейку (FF), включая выход (5).
Часть выхода (5) проходит по линии (48) задержки. До того, как энергия выйдет из линии (48) задержки,
указанный первый синхроимпульс из CLK перестает обеспечивать успешное осуществление функции установки.
Задержанная в линии (48) задержки энергия деблокирует логический элемент И (45) и направлена в инвертор (47). Это приводит к тому, что инвертор (47) отключается, блокируя логический элемент (46).
Энергия продолжает выходить из линии (48) задержки, обеспечивая успешное осуществление функции
очистки. Второй импульс из CLK прекращает поступать до истечения времени задержки в линию (48) задержки. Затем прекращает поступать энергия из линии (48) задержки, деблокируя логический элемент (46) и
блокируя логический элемент (45), после чего период повторения синхронизирующих импульсов завершен.
19. Дифференцирование и счетчик двоичного разряда.
На фиг. 17 (17A) показан график типичного бистабильного сигнала на выходе синхронизированного бистабильного устройства, например показанного на фиг. 16, для его использования в качестве входного сигнала в счетчик двоичного разряда. Счетчик двоичного разряда является по существу бистабильным устройством, которое может быть синхронизировано пучком двоичных импульсов с импульсами переменной
длительности. На фиг. 18 показана логическая схема счетчика двоичного разряда.
Показанная на фиг. 18 (CCF) представляет собой синхронизированную бистабильную ячейку, представленную на фиг. 16. Для нее необходимо, чтобы длительность синхроимпульсов в CLK была меньше периода
задержки в траектории (48), представленной на фиг. 16. Импульсы переменной длительности показаны в виде графика (17A) на фиг. 17 и в виде входа в счетчик двоичного разряда (BI) на фиг. 18.
Время начала первого двоичного импульса обозначено на фиг. 17 позицией (51). Для создания импульсов
стандартной длительности часть (BI) направляют в положение (49) суммирования, а другую часть - в линию
(50) задержки, показанную на фиг. 18. Положение (49) суммирования пока не имеет другого входа. Его выход активирован, за счет чего в CLK поступает первый синхроимпульс.
Энергия не поступает из линии (50) задержки до показанного на фиг. 17 момента (52), после наступления
которого энергия выходит из линии (50) задержки, в результате чего в положении (49) суммирования происходит деструктивная интерференция, прекращающая поступление первого синхроимпульса в CLK. Период
задержки в линии (50) короче, чем время деблокирования задержки линии (48), показанной на фиг. 16.
52
BY 4353 C1
CLK остается отключенным все время, пока активированы оба пучка, входящие в положение (49) суммирования, до того момента (53), как входящий пучок (BI) отключится и прекратится деструктивная интерференция в положении (49) суммирования. В линии (50) задержки все еще находится энергия, поэтому из положения (49) суммирования начинает выходить еще один импульс. Тем не менее, поскольку деструктивная
интерференция использована в положении (49) суммирования, данный импульс на 180 градусов несфазирован с первым импульсом, показанным на фиг. 17 перекрещивающимися штрихами. Это иллюстрирует процесс дифференцирования импульса энергии.
Устройства управления фазовым детектированием в бистабильной синхронизированной ячейке CFF не
реагируют на энергию данной фазы, поэтому эти импульсы пропускаются. Когда вся энергия в линии (50)
задержки окажется исчерпанной, в момент (54) в CLK прекратится импульс с обратной фазой. В момент (55)
процесс повторится, а синхронизированная бистабильная ячейка (CFF) будет синхронизирована вторично. За
счет этого создается бистабильный синхронизированный выход синхронизированной бистабильной ячейки
(CFF) с сигналом (17C), равным половине частоты синхронизации двоичного входа (BI). В результате отдельные двоичные символы подсчитываются в двоичном режиме.
Для того, чтобы вся энергия, за исключением ее небольшого количества, прошла процесс дифференцирования через положение (49), частота повторения подъемов и/или спадов импульса должна быть больше, чем
скорость прохождения через линию (50) задержки. Если подъемы и спады импульса происходят слишком
медленно, то деструктивная интерференция установится или будет удалена до того, как уровень выхода (49)
сможет достигнуть максимальной величины. В результате импульсы с быстро повторяющимися подъемами
или спадами будут подвергнуты процессу дифференцирования, а медленно меняющиеся импульсы будут ослаблены.
Указанный процесс дифференцирования может быть применен к большому числу разнообразных цепей,
включающих пучки энергии, как и в электронике, где его электронный аналог является таким же универсальным средством.
20. Двоичный счетчик.
На фиг. 19 показана каскадная последовательность счетчиков двоичного разряда, начиная с BDC1 до
BDCn. Каждый счетчик двоичного разряда BDC аналогичен показанному на фиг. 18. Каждый бистабильный
синхронизированный выход каждого BDC направлен во вход BI следующего BDC.
Последовательность импульсов, подлежащая считыванию, поступает в первый вход (56) и график (56).
Имеет место тот же процесс, что и в электронике, за исключением того, что в случае применения в настоящем изобретении световой энергии, считывание происходит со скоростью света.
Графики с (57) по (59) отображают типичный выходной сигнал двоичных импульсов счета согласующихся пучков с (57) по (59). Как следует из последовательности BCDn, дополнительно в выход (60) может быть
введено необходимое число счетчиков двоичного счета.
21. Стробируемый генератор.
На фиг. 20 показан стробируемый генератор. Усилитель (61) обеспечивает усиление. Энергия его пучка
(1) поступает из пучка (G). Его входящий пучок (2) управления обеспечивается выходом инвертора (63).
Энергия инвертора (63) поступает из пучка (Р). Изначально инвертор (63) включен, за счет чего энергия направляется в пучок (2) усилителя (61), и, в свою очередь, усиливается, создавая определенный выходной
уровень на выходе (5).
Часть выхода (5) направляется по линии (62) задержки с целью создания задержанного сигнала обратной
связи. Величина совокупной задержки по всей цепи является средством определения частоты, однако время
прохождения через линию (62) задержки является главным определяющим фактором. Выходной сигнал из
линии (62) задержки отключает инвертор (63). Выходной сигнал (8) отключает усилитель (61) и выход (5),
завершая цикл.
Генератор продолжает включать и выключать пучки энергии до тех пор, пока в усилитель (61) поступает
энергия. Когда входящий пучок (G) с постоянным уровнем выключают, осцилляция прекращается. Когда
пучок (G) включают, осцилляция снова начинается.
22. Генератор прямоугольных импульсов.
На фиг. 21 показан генератор прямоугольных импульсов. Бистабильная ячейка FF является бистабильным устройством, показанным на фиг. 9. Энергия из пучка (G) поступает в пучок (1). Часть выхода (5) направлена в линию (64) задержки, что обеспечивает основное время задержки, выполняющее функцию главного устройства определения частоты. Выход из линии (64) задержки направлен во входящий сигнал (28)
сброса бистабильного устройства (FF).
Изначально выход (5) отключен. Входной сигнал (25) включают и оставляют включенным на то время,
пока должна происходить осцилляция. Достигается пороговый уровень и выход отключается. После окончания задержки в линии (64) задержки происходит очистка бистабильной ячейки (FF), так как входной сигнал
(28) импульсов очистки несфазирован с сигналом импульсов установки на входе (25). В результате этого
комбинированный входной сигнал опускается ниже порогового уровня, а выход (5) отключается. Входной
53
BY 4353 C1
сигнал (28) импульсов очистки продолжает удерживать комбинированный входной сигнал ниже порогового
уровня до тех пор, пока прекращение импульсов на выходе (5) не пройдет через линию (64) задержки, завершая цикл.
Выключение входного сигнала (25) приводит к снижению комбинированного входного сигнала ниже порогового уровня, в результате чего осцилляция прекращается. Она самоактивируется, когда входной сигнал
(25) включается. Осцилляция также может быть выключена путем отключения стробируемого источника
энергии (G).
Стробируемый генератор, показанный выше на фиг. 20, будет работать, используя как аналоговые, так и
дискретные сигналы, в зависимости от того, насколько сильно задержанный сигнал обратной связи возбуждает усилитель. В результате, он может создавать огибающую синусоидального сигнала. С другой стороны,
показанный на фиг. 21 генератор прямоугольных импульсов в силу наличия бистабильной ячейки (FF) по
своей природе является двоичным устройством. Таким образом, он создает выходной сигнал прямоугольных
импульсов SQR.
23. Одновибратор.
В генератор прямоугольных импульсов, показанный на фиг. 21, необходимо внести лишь одно изменение, чтобы он выполнял функцию одновибратора. Если импульс установки включается на более короткий
период времени, чем продолжительность периода задержки в линии (64) задержки, то устройство пройдет
только через один цикл и отключится.
24. Бистабильная функция задержки.
На фиг. 22 показано бистабильное устройство задержки, в котором применен RS-триггер, представленный на фиг. 9. Пучок (D) модулируется входным сигналом двоичных данных. Его часть направлена в логический элемент И (65) и инвертор (66). Выход (8) инвертора направлен в логический элемент (67). Логический элемент (65) устанавливает бистабильную ячейку (FF) через входной сигнал (25), когда он поступает на
выход, а логический элемент (67) очищает бистабильную ячейку (FF) через входной сигнал (28), когда он
включен. Деблокированный пучок (E) направлен в другие два входа логического элемента (65) и логического элемента (67).
На фиг. 22 также изображен график, показывающий, как осуществляется данная бистабильная функция
задержки. В начальный момент (68) пучок (D) отключен. Любые изменения в состоянии пучка (D) не оказывают влияния на состояние бистабильной ячейки (FF) до тех пор, пока логические элементы И (65) и (67) отключены, как это показано на моменты (68) и (69). В момент (70) появляется деблокирующий импульс (E),
активирующий логические элементы И (65) и (67) и приводящий к тому, что состояние пучка (D) записывается в бистабильной ячейке (FF). В момент (70) пучок (D) отключен, за счет чего логический элемент И (65)
удерживается в отключенном состоянии, а инвертор (66) - во включенном. Это, в свою очередь, приводит к
включению логического элемента И (67), поскольку он также уже был деблокирован импульсом (E). Логический элемент И (67) подает выходной сигнал импульсов очистки на вход (28), длящийся до тех пор, пока
импульс (E) активирован. Состояние пучка (D) теперь оказывается на выходе (5) бистабильной ячейки (FF).
По прекращении подачи деблокирующего импульса (E) изменения в пучке (B) снова не оказывают влияния
на бистабильную ячейку (FF).
В момент (71) еще один деблокирующий импульс активирует логические элементы И (65) и (67). На этот
раз пучок (D) включен, что приводит к отключению инвертора (66), который удерживает отключенным логический элемент И (67). Часть пучка (D) теперь способна включить логический элемент И (65), подающий
импульсы на вход (25), устанавливая бистабильную ячейку (FF). Новое состояние пучка (D) теперь оказывается на выходе (5) бистабильной ячейки (FF). Подача деблокирующего импульса (E) снова прекращается до
того, как изменится состояние пучка (D).
Если состояние (D) должно измениться до прекращения подачи импульса (E), последнее состояние (D)
будет записано в бистабильной ячейке (FF) до тех пор, пока (D) сохраняет данное состояние достаточно долго для того, чтобы прошел весь цикл установки или очистки.
25. Частотный разуплотнитель.
На фиг. 23A показана логическая схема частотного разуплотнителя. Группа устройств управления (аналогичных показанным на фиг. 2A-2E) используется в качестве фильтров, начиная с F1 до Fn. Частотноуплотненный входящий пучок (72) распределен по частям во входящих пучках каждого фильтра. Каждый
пучок энергии с (73) по (76) обеспечен энергией различной частоты. Выходные сигналы с (77) по (80) содержат только одну частоту, амплитудно-модулированную любой информацией, с помощью которой была
модулирована частота во время процесса частотного уплотнения.
На фиг. 23B показан частотный разуплотнитель, в котором все устройства управления имеют общие компоненты (3), (72) и (81). Тем не менее, выходной сигнал каждой частоты будет иметь отдельное положение с
(77) по (80), подобно тому, как различные частоты солнечного спектра разделяются, создавая радугу. Для
того, чтобы геометрией разделения было легче пользоваться, пучки энергии с раздельными частотами могут
быть скомбинированы в единый входящий пучок (81) энергии; это, однако, не требуется.
54
BY 4353 C1
25. Временной разуплотнитель.
Разуплотнители обладают общим для них свойством обеспечивать множество выходных сигналов из общего входа. Устройство, показанное на фиг. 23A, может быть использовано в качестве временного разуплотнителя, если в нем будет применен вариант с различными пучками энергии.
В данном случае входной сигнал (72) содержит уплотненную по времени информацию, представляющую
собой последовательные импульсы. Входные сигналы с (73) по (76) содержат ряд импульсов с заданной последовательностью. Устройства управления действуют в качестве усиливающих логических элементов И. По
мере посылки последовательных импульсов поочередно на каждое управляющее устройство, какая бы информация ни содержалась в пучке (72), она будет выведена в отдельные выходные сигналы с (77) по (80).
Начиная с этого момента, может быть осуществлена дальнейшая обработка сигнала, например установка
бистабильного устройства.
На фиг. 23C показано, как логические элементы F1-Fn способны совместно использовать общую зону деструктивной интерференции. Пучок (72) поступает в комплексное устройство управления. Каждый из входных сигналов с (73) по (76) ориентирован по-разному для того, чтобы обеспечить различные положения выходных сигналов с (77) по (80). Поскольку входящие пучки энергии имеют заданную последовательность,
каждый цикл информационных битов будет выделен из пучка (72) и отклонен в другое направление с целью
обеспечения разделения выходных сигналов.
26. Временной уплотнитель.
Временные уплотнители по существу параллельны последовательным конверторам. На фиг. 24 показана
логическая схема временного уплотнителя. Входящие пучки с (81) по (84) обеспечены параллельной информацией (смотри график, изображенный на фиг. 24A). Входящие пучки энергии с (85) по (88) посылают последовательные импульсы на устройства управления с CR1 по CRn, имеющие конфигурацию логических
элементов. Выходные сигналы устройств управления направлены в общий выходящий пучок (90) в положение (89).
Далее выходящий пучок (90) содержит ряд импульсов, в заданной последовательности взятых из данных,
содержащихся в пучках с (85) по (88). Суммирование сигналов в положении (89) обычно не происходит, поскольку нет одновременно активированных двух входящих пучков.
27. Фазовая синхронизация.
Фазовая синхронизация по существу представляет собой временное разуплотнение фаз с последующим
синфазным уплотнением. На фиг. 25 показана логическая схема устройств фазовой синхронизации. Пучок
(91) с флюктуирующей фазой распределен по входным сигналам управления матрицы устройств управления
с конфигурацией фазовых демодуляторов. Каждый из входящих пучков энергии с (92) по (95) обеспечен постоянным уровнем энергии различной фазы. Пучок с флюктуирующей фазой с одной фазы переходит затем
на другую фазу и затем на еще одну. Это может происходить произвольно или по определенной схеме. При
любой фазе в любой момент времени по меньшей мере один из фазовых демодуляторов с PD1 по PDn будет
создавать выходной сигнал, поскольку имеется достаточное число фазовых демодуляторов для того, чтобы
охватить весь диапазон фазовых колебаний.
После разуплотнения у каждого из выходных сигналов управляющего устройства происходит фазовый
сдвиг с (96) по (99), в результате чего при включении каждого из сигналов, его энергия будет поступать в
положение (100) и далее на выход сигнала (101), имея такую же фазу, как у других сигналов.
Каждый из входящих пучков энергии с (92) по (95) имеет постоянную фазу, хотя и установленную так,
чтобы отличаться от других фаз. Фаза каждого выходного сигнала устройства управления также постоянна и
создана конструктивной интерференцией в устройстве управления. В результате ввод заданных фазовых
сдвигов дает возможность повторно уплотненному выходному сигналу (101) иметь любую фазовую диаграмму. Для создания фазовой синхронизации указанные фазовые сдвиги просто используют для обеспечения преимущественно постоянной выходной фазы.
Если пучок (91) с флюктуирующей фазой, например лазер, подлежащий согласованию с другим лазером,
активирован, энергия, выходящая из обоих лазеров, будет иметь одинаковую фазу.
Если пучок (91) с флюктуирующей фазой является амплитудно-модулированным, выходной сигнал (101)
также будет амплитудно-модулированным. Например, если пучок (91) с флюктуирующей фазой поступает из
оптического волокна для того, чтобы содержащаяся в нем информация могла быть обработана в фотонном
режиме, она должна быть наложена на пучок местного лазера. Данное устройство способно сделать это.
28. Вывод.
Настоящее изобретение сделало возможным осуществлять множество названных общих этапов создания
логических схем с использованием пучков энергии. Каждый из них обладает двумя интересными свойствами, делающими их уникальными. Во-первых, они могут иметь очень малые размеры. Как это было раскрыто
выше, различия, возникающие в ходе осуществления процессов и создания устройств, заключены в размерах
длин волн. Чем выше высокая точность оптических устройств, тем с большей точностью каждое устройство
55
BY 4353 C1
управления способно решать свои проектные задачи, будь это узкополосное или широкополосное устройство.
Второе важное свойство заключается в том, что многие из названных операций могут быть осуществлены
устройствами управления, занимающими общие положения. Сложный входящий пучок может управляться
группой других входящих пучков с незначительно отличающейся геометрией, импульсной синхронизацией,
частотами, фазами и уровнями. Эти операции могут быть объединены вместе как операции с элементами
изображений, являющихся малыми частями динамических изображений гораздо больших размеров. За счет
должной синхронизации, ориентации, модуляции и выделения отдельных лучей или совокупностей лучей,
создающих сложные изображения, могут быть созданы занимающие очень мало место процессоры, осуществляющие расчеты со скоростью света.
Принцип частотного уплотнения широкополосных устройств, перемежающихся с особыми узкополосными устройствами, дает возможность осуществлять сложные операции, обеспечивающие полное управление используемыми потоками энергии. Динамические изображения, полученные таким образом, могут переключать данные, адресацию, синхронизацию, запоминание и информацию любого другого рода из одного
элемента изображения в другое на различных длинах волн.
Как уплотнение, так и разуплотнение, частотное или временное, в основном заключается в выделении,
сортировке и комбинировании операций. За счет создания матрицы множества устройств управления, следующих в должной последовательности, и соответствующей селекции в каждом варианте осуществления
может быть выполнено множество различных процессов. В их число входят временное и частотное уплотнение и разуплотнение, дешифровка адреса, сортировка и коммутация каналов.
Настоящее изобретение также дает возможность осуществлять оптическую коммутацию, например, применяемую в волоконно-оптических сетях, оптические вычисления, управление и манипуляцию голографическими и динамическими изображениями. В случае применения акустических волн, могут также применяться
различные способы создания изображений, например, гидролокационных и сонограмм.
Поэлементное управление другими изображениями и организация параметров применения позволяет решать многие задачи, что было сложно или невозможно сделать в прошлом. В их число входят управление
как мощными, так слабыми потоками движущихся частиц в промышленных процессах, электронными микроскопами, лазерной резкой и другими процессами, потребляющими энергию, или движущимися частицами,
требующими управления с высокой точностью.
Более важно, что с созданием оптических процессоров, включая процессоры, в основе работы которых
лежит настоящее изобретение, предназначенных для управления множеством входных и выходных периферийных устройств, которые также могут быть созданы с использованием настоящего изобретения, такие
операции станут более распространенными и ценными.
В данном описании раскрыто не только основное изобретение, использующее особую интерференцию.
Здесь также изложены принципы сочетания компонентов и управления пучками энергии с целью создания
устройств управления, в которых применяются иные принципы использования пучков энергии. Это обеспечивает основное средство и способ решения задач, ранее относившихся к области медленной электроники.
Как прямой результат данного подробного раскрытия, практически любая известная в области электроники
логическая структура или архитектура может быть использована с применением данной новой технологии на
основе пучка энергии, в особенности, в области световой энергии. Это достигается благодаря снабженными
подробными пояснениями конкретными примерами разнообразных логических устройств, точно показывающими, как должны сочетаться компоненты для того, чтобы сложные логические задачи были решены.
Человечество веками изучает свет, звук, волновые частицы и другие формы энергии. Принцип наложения
был правильно понят еще более 150 лет назад, хотя обычные способы, даже оптические, натолкнулись на
преграду, поставленную перед ними основами физики фундаментальных процессов, примененных для их
создания.
Область фотонных вычислений находилась в тупике. Настоящее изобретение преодолевает эту преграду
за счет использования до настоящего времени недооцениваемой особой интерференции. Настоящее изобретение создает полностью новую технологию. Как непосредственный результат этого, настоящее изобретение
должно стать основой компьютерных знаний 21-го века.
56
BY 4353 C1
Фиг. 2А
Фиг. 2В
Фиг. 2С
Фиг. 2D
Фиг. 2Е
Фиг. 3
Фиг. 3А
57
BY 4353 C1
Фиг. 4
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 8А
Фиг. 9
Фиг. 10
58
BY 4353 C1
Фиг. 11
Фиг. 12
Фиг. 13
Фиг. 14
Фиг. 15
Фиг. 16
Фиг. 17
Фиг. 18
59
BY 4353 C1
Фиг. 19
Фиг. 20
Фиг. 21
Фиг. 22
60
BY 4353 C1
Фиг. 23А
Фиг. 23С
Фиг. 24А
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
61
Фиг. 23В
Фиг. 24
Фиг. 25
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
846 Кб
Теги
by4353, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа