close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY9603

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2007.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 02F 1/35
G 06E 3/00
H 04J 14/00
ОПТИЧЕСКИЙ ВЕКТОРНЫЙ ПРОЦЕССОР
(21) Номер заявки: a 20050671
(22) 2005.07.05
(43) 2007.03.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт электроники
Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пилипович Владимир Антонович; Есман Александр Константинович; Гончаренко Игорь Андреевич; Кулешов Владимир Константинович (BY)
BY 9603 C1 2007.08.30
BY (11) 9603
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт электроники Национальной академии наук
Беларуси" (BY)
(56) US 6894827 B2, 2005.
RU 2212046 C2, 2003.
RU 2097815 C1, 1997.
RU 2079873 C1, 1997.
SU 1784957 A1, 1992.
EP 0621524 A1, 1994.
US 4588255 A, 1986.
(57)
Оптический векторный процессор, содержащий линейку светоизлучающих диодов,
расположенную под углом 90° по отношению к линейке фотоприемников, отличающийся тем, что содержит оптически управляемую матрицу волноводных кольцевых микрорезонаторов, оптически связанную с линейкой светоизлучающих диодов через входные
волноводы столбцов и их элементов с коэффициентами оптической связи соответственно
ki = pi/n, где рi - интенсивность оптического излучения i-го элемента линейки светоизлучающих диодов, n - число столбцов, и kj = pj/m, где pj - интенсивность оптического излучения, приходящегося на j-й столбец, m - число элементов в столбце, а с линейкой
фотоприемников - через выходные волноводы строк, и пространственно совмещенную с
матрицей вертикально излучающих диодов.
Изобретение относится к области обработки оптической информации и может быть
использовано в оптических компьютерах для выполнения таких операций линейной алгебры, как перемножение матриц и векторов.
BY 9603 C1 2007.08.30
Известен оптический процессор [1], содержащий первый нелинейный кольцевой резонатор с управляющими электродами и волновод связи, образующий с этим кольцевым резонатором первый направленный ответвитель, два лазера, расположенные в резонаторе, и
электроды, расположенные над областью связи первого направленного ответвителя, второй нелинейный кольцевой резонатор с управляющими электродами и двумя лазерами,
образующими в области связи с первым резонатором оптический смеситель с активной
оптической бифуркацией с управляющими электродами, переходящий в направлении вертикальной оси смесителя в волновод с двумя лазерами, расположенными на концах этого
волновода диаметрально противоположно по отношению к смесителю с активной оптической бифуркацией, на горизонтальной оси второго резонатора расположен второй волновод связи, образующий со вторым резонатором второй направленный ответвитель, над
областью связи расположен электрод, причем второй резонатор расположен на горизонтальной оси диаметрально противоположно первому направленному ответвителю.
Данное устройство имеет недостаточную скорость выполнения вычислительных операций и низкую помехоустойчивость вычислений.
Наиболее близким по технической сущности является оптический векторный процессор [2], состоящий из линейки светоизлучающих диодов, каждый из которых имеет интенсивность излучения, соответствующую разным компонентам вектора, расположенных
на фокальной линии входной цилиндрической линзы, оптически связанной с электрически
управляемым пространственным модулятором света, состоящим из множества зон модуляции, имеющих конфигурацию матрицы колонок и рядов зон модуляции, которые через
выходную цилиндрическую линзу связаны с линейкой фотоприемников, развернутой по
отношению к линейке светоизлучающих диодов на 90°.
Описанное изобретение имеет низкую производительность, что ограничивает его
функциональные возможности.
Техническая задача - повышение производительности алгебраических операций при
одновременном увеличении точности.
Поставленная техническая задача решается тем, что оптический векторный процессор,
содержащий линейку светоизлучающих диодов, расположенную под углом 90° по отношению к линейке фотоприемников, содержит оптически управляемую матрицу волноводных кольцевых микрорезонаторов, оптически связанную с линейкой светоизлучающих
диодов через входные волноводы столбцов и их элементов с коэффициентами оптической
связи соответственно ki = рi/n, где рi - интенсивность оптического излучения i-го элемента
линейки светоизлучающих диодов, n - число столбцов, и kj = рj/m, где pj - интенсивность
оптического излучения, приходящегося на j-й столбец, m - число элементов в столбце, а с
линейкой фотоприемников - через выходные волноводы строк, и пространственно совмещенную с матрицей вертикально излучающих диодов.
Совокупность указанных признаков позволяет исключить влияние различных дестабилизирующих факторов на работу оптического векторного процессора, что увеличивает
производительность и точность вычислений.
Сущность изобретения поясняется на фигуре, где 1 - линейка светоизлучающих диодов, 2 - оптически управляемая матрица волноводных кольцевых микрорезонаторов, 3 матрица вертикально-излучающих диодов, 4 - линейка фотоприемников.
В заявляемом устройстве линейка светоизлучающих диодов 1 оптически связана с
входными волноводами оптически управляемой матрицы волноводных кольцевых микрорезонаторов 2. Между матрицей вертикально-излучающих диодов 3 и оптически управляемой матрицей волноводных кольцевых микрорезонаторов 2 оптические межсоединения
организованы с использованием свободного распространения световых пучков в пространстве. Линейка фотоприемников 4 оптически соединена с выходными волноводами оптически управляемой матрицы волноводных кольцевых микрорезонаторов 2.
В конкретном исполнении линейки светоизлучающих диодов 1 и фотоприемников 4
выполнены по известной, освоенной промышленностью электронной интегральной тех2
BY 9603 C1 2007.08.30
нологии. Матрица вертикально-излучающих диодов 3 выполнена по GaAs, Bi-CMOS и
CMOS технологии, обеспечивающей возможность получения 1000×1000 светоизлучающих элементов. Оптически управляемая матрица волноводных кольцевых микрорезонаторов 2 выполнена из арсенида галлия на подложке из того же материала с буферным слоем
из AlGaAs [3]. Буферный слой обеспечивает локализацию излучения в волноводах.
Работает оптический векторный процессор следующим образом. Известно:
(1)
X × A = Y,
a 11 a 12 a 13 ............ a 1n
a 21 a 22 a 23 ............ a 2 n
.
.
.
. ,
где вектор X = (x1,x2,x3,...хn), матрица A = .
.
.
.
.
.
a m1 a m 2 a m 3 ............ a mn
вектор Y = (y1,y2,y3,…ym), где
y1 = a11×x1 + a12×x2 + a13×x3 + … + a1n×xn,
y2 = a21×x1 + a22×x2 + a23×x3 + … + a2n×xn,
y3 = a31×x1 + a32×x2 + a33×x3 + … + a3n×xn,
……………………………
……………………………
ym = am1×x1 + am2×x2 + am3×x3 + … + amn×xn.
Оптические излучения каждого диода из линейки светоизлучающих диодов 1, соответствующие компонентам (x1,x2,x3, … хn) перемножаемого вектора X, поступают через
входные волноводы с учетом оптических коэффициентов связи ki и кj на соответствующие
столбцы и их элементы оптически управляемой матрицы волноводных кольцевых микрорезонаторов 2 (первого светоизлучающего диода - на первый столбец и его элементы, второго светоизлучающего диода - на второй столбец и его элементы и т.д.), как показано на
фигуре. Одновременно сформированное оптическое изображение матрицы вертикальноизлучающих диодов 3 в соответствии с перемножаемой матрицей A (интенсивности оптических излучений диодов матрицы вертикально-излучающих диодов 3 соответствуют
компонентам аij перемножаемой матрицы А) проецируется на оптически управляемую
матрицу волноводных кольцевых микрорезонаторов 2, с выхода элементов которой излучение попадает на линейку фотоприемников 4. При этом каждый фоточувствительный
элемент линейки фотоприемников 4 принимает излучение от соответствующей строки оптически управляемой матрицы волноводных кольцевых микрорезонаторов 2 согласно выражению (1). Результирующая энергия, полученная всеми фоточувствительными
элементами линейки фотодиодов 4, является результатом "выполнения процедуры" умножения вектора на матрицу, т.е. вектор Y = (y1,у2,y3, … ym). Таким образом, за один такт
процессор позволяет перемножить вектор из n элементов на матрицу размерностью n × m.
Источники информации:
1. Патент РФ 2111520.
2. Патент США 6894827.
3. Absil P.P., Hryniewicz J.V., Little B.E. et al // IEEE Photon. Technol. Letters. - 2001. Vol.13. - No.1. - P. 49-51.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
220 Кб
Теги
by9603, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа