RU2485691C1 - Optical encoding nanodevice - Google Patents
Optical encoding nanodevice Download PDFInfo
- Publication number
- RU2485691C1 RU2485691C1 RU2011148000/28A RU2011148000A RU2485691C1 RU 2485691 C1 RU2485691 C1 RU 2485691C1 RU 2011148000/28 A RU2011148000/28 A RU 2011148000/28A RU 2011148000 A RU2011148000 A RU 2011148000A RU 2485691 C1 RU2485691 C1 RU 2485691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- input
- nanofiber
- output
- inputs
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 209
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 108
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств в наноразмерном исполнении.The invention relates to computer aids and can be used in optical information processing devices in the development and creation of optical computers and transceivers in nanoscale execution.
Известные различные кодирующие устройства (преобразователи кодов), построенные на основе использования электронных функциональных элементов [У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1983], обеспечивающие преобразование N входных сигналов в М выходных сигналов.Known various encoding devices (code converters), built on the basis of the use of electronic functional elements [W. Titze, K. Schenck. Semiconductor circuitry. - M .: Mir, 1983], providing the conversion of N input signals into M output signals.
Недостатками этих кодирующих устройств являются большая сложность и низкое быстродействие.The disadvantages of these encoding devices are the great complexity and low speed.
Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является оптический аналоговый наномультиплексор, содержащий M входных оптических нановолокон, M оптических нановолокон, оптический М-входной нановолоконный объединитель, две телескопические нанотрубки, источник постоянного оптического сигнала, оптический нановолоконный N-выходной разветвитель, управляющее оптическое нановолокно, оптический нановолоконный N-входной объединитель [Патент №2419126, Россия, 2011. Оптический аналоговый наномультиплексор / Каменский В.В., Соколов С.В.].The closest in technical execution to the proposed device is an optical analog nanomultiplexer containing M input optical nanofibers, M optical nanofibres, optical M-input nanofiber combiner, two telescopic nanotubes, a constant optical signal source, optical nanofiber N-output splitter, controlling optical nanofiber optical nanofiber N-input combiner [Patent No. 2419126, Russia, 2011. Optical analog nanomultiplexer / Kamensky VV, Around SV].
Недостатком данного оптического аналогового наномультиплексора является невозможность выполнения функции кодирования оптических сигналов.The disadvantage of this optical analog nanomultiplexer is the inability to perform the function of encoding optical signals.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи кодирования оптических сигналов, задачи упрощения устройства и задачи реализации устройства в наноразмерном исполнении.The claimed invention is aimed at solving the problem of encoding optical signals, the task of simplifying the device and the task of implementing the device in nanoscale performance.
Поставленные задачи возникают при разработке и создании оптических вычислительных наномашин или приемопередающих наноустройств.The tasks set arise in the development and creation of optical computing nanomachines or transceiver nanodevices.
Заявленное устройство строится на основе оптических нановолокон, варианты технического исполнения которых описаны в [Оптика наноструктур / Под редакцией А.В.Федорова: СПб. «Недра», 2005 г.; Krenn J.R., Dereux A., Weeber J.C., et al. Squeezing the optical near-field zone by plasmon coupling of metal nanoparticles. Physical Review Letters, 1999, 82, 12, 2590], и телескопических нанотрубок, под которыми понимается пара вложенных одна в другую нанотрубок [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002].The claimed device is built on the basis of optical nanofibers, technical options for which are described in [Optics of nanostructures / Edited by A.V. Fedorov: St. Petersburg. Nedra, 2005; Krenn J.R., Dereux A., Weeber J.C., et al. Squeezing the optical near-field zone by plasmon coupling of metal nanoparticles. Physical Review Letters, 1999, 82, 12, 2590], and telescopic nanotubes, which refers to a pair of nanotubes embedded in each other [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002].
Сущность изобретения состоит в том, что в него введены N-1 оптических наноусилителей, оптический N+1-входной нановолоконный объединитель, второй источник постоянного оптического сигнала, Р групп входных оптических нановолокон, Р групп промежуточных оптических нановолокон, Р групп выходных оптических нановолокон, М оптических Р-входных нановолоконных объединителей, причем, информационными входами устройства являются входы Р групп входных оптических нановолокон, управляющими входами устройства является первый вход оптического N+1-входного нановолоконного объединителя и входы оптических наноусилителей, выход первого источника постоянного оптического сигнала подключен к первому входу оптического N+1-входного нановолоконного объединителя, выходы оптических наноусилителей подключены ко входам оптического N+1-входного нановолоконного объединителя, выход второго источника постоянного оптического сигнала подключен к входу оптического нановолоконного Q -выходного разветвителя, выходы оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя оптически связаны со входами оптического Q-входного нановолоконного объединителя обратной связи, Р групп входных оптических нановолокон и оптический нановолоконный Q-выходной разветвитель расположен во взаимно перпендикулярных плоскостях, телескопические нанотрубки расположены между выходами оптического N+1-входного нановолоконного объединителя и оптического Q-входного нановолоконного объединителя обратной связи по оси распространения их выходных оптических сигналов, выход каждого входного оптического нановолокна оптически связан с входом одного промежуточного оптического нановолокна, а выход каждого промежуточного оптического нановолокна оптически связан с входом одного выходного оптического нановолокна, каждая группа выходных оптических нановолокон подключена к одноименным входам оптических нановолоконных Р-входных объединителей, выходы оптических нановолоконных Р-входных объединителей являются выходами устройства.The essence of the invention lies in the fact that it introduced N-1 optical nanoscale amplifiers, an optical N + 1-input nanofiber combiner, a second source of constant optical signal, P groups of input optical nanofibers, P groups of intermediate optical nanofibers, P groups of output optical nanofibers, M optical P-input nanofiber combiners, moreover, the information inputs of the device are the inputs of P groups of input optical nanofibers, the control inputs of the device are the first input of the optical N + 1-input about the nanofiber combiner and the inputs of the optical nano-amplifiers, the output of the first source of constant optical signal is connected to the first input of the optical N + 1-input nanofibre combiner, the outputs of the optical nano-amplifiers are connected to the inputs of the optical N + 1-input nanofiber combiner, the output of the second source of the constant optical signal is connected to the input of the optical nanofiber Q-output splitter, the outputs of the optical nanofiber Q-output splitter are optically connected to the inputs of the optical A Q-input nanofiber feedback combiner, P groups of input optical nanofibers and an optical nanofiber Q-splitter located in mutually perpendicular planes, telescopic nanotubes are located between the outputs of the optical N + 1-input nanofiber combiner and the optical Q-input nanofiber feedback combiner the propagation axis of their output optical signals, the output of each input optical nanofiber is optically coupled to the input of one intermediate pticheskogo nanofibers, and an intermediate optical output of each nanofiber is optically coupled to the input of one output optical nanofibers, each group of output optical nanofibres connected to the like input optical nanofibrous P-input combiners, optical outputs nanofibrous P-input combiners are the outputs of the device.
В зависимости от входных сигналов {x1, х2, …xN} оптическое кодирующее наноустройство позволяет сформировать выходные сигналы {Y1, Y2, …YM} в соответствии со значениями требуемой функции. Значения требуемой функции должны быть установлены на информационных входах «D11-DPM», где P=2N.Depending on the input signals {x 1 , x 2 , ... x N }, the optical coding nanodevice allows generating the output signals {Y 1 , Y 2 , ... Y M } in accordance with the values of the required function. The values of the required function must be set at the information inputs “D 11 -D PM ”, where P = 2 N.
Устройство состоит из N-1 оптических наноусилителей 1i, i=1, N-1, оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2, двух источников постоянного оптического сигнала 3i, i=1, 2, двух телескопических нанотрубок 4i, i=1, 2 41 - внутренняя нанотрубка, 42 - внешняя нанотрубка), оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя 5, оптического Q-входного нановолоконного объединителя 6 обратной связи, Р групп входных оптических нановолокон 71ij, i=1…P, j=1…M, Р групп промежуточных оптических нановолокон 72ij, i=i…P, j=1…M, Р групп выходных оптических нановолокон 73ij, i=i…P, j=1…M, M оптических Р-входных нановолоконных объединителей 8i, i=1, M.The device consists of N-1 optical nano amplifiers 1 i, i = 1, N-1 , optical N + 1-input nanofiber combiner 2, two sources of constant optical signal 3 i, i = 1, 2 , two telescopic nanotubes 4 i, i = 1, 2 4 1 - inner nanotube, 4 2 - outer nanotube), optical nanofiber Q-output splitter 5, optical Q-input nanofiber combiner 6 feedback, P groups of input optical nanofibers 7 1ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M, the groups R 7 nanofibers intermediate optical 2ij, i = i ... P, j = 1 ... M, the optical output P groups nanovoloko 7 3ij, i = i ... P, j = 1 ... M, M-P optical input combiners nanofibrous 8 i, i = 1, M.
Информационными входами устройства «D11-DPM» являются входы входных оптических нановолокон 71ij. Управляющими входами устройства является первый вход оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 и входы оптических наноусилителей 11…1N-1.The information inputs of the device "D 11 -D PM " are the inputs of the input optical nanofibers 7 1ij . The control inputs of the device are the first input of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2 and the inputs of the optical nano amplifiers 1 1 ... 1 N-1 .
Выходами устройства Y1…YМ являются выходы оптических нановолоконных N-входных объединителей 81…8М.The outputs of the device Y 1 ... Y M are the outputs of the optical nanofiber N-input combiners 8 1 ... 8 M.
Выход первого источника постоянного оптического сигнала 31 подключен к первому входу оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2, выходы оптических наноусилителей подключены ко входам оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2. Оптические наноусилители могут быть выполнены в соответствии с [Патент №2423733, Россия, 2011. Оптический наноусилитель / Каменский В.В., Соколов С.В.].The output of the first source of constant optical signal 3 1 is connected to the first input of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2, the outputs of the optical nano-amplifiers are connected to the inputs of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2. Optical nano-amplifiers can be made in accordance with [Patent No. 2423733 , Russia, 2011. Optical Nano-Amplifier / Kamensky VV, Sokolov SV].
Выход второго источника постоянного оптического сигнала 32 подключен к входу оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя 5. Выходы оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя 5 оптически связаны со входами оптического Q-входного нановолоконного объединителя 6 обратной связи.The output of the second constant optical signal source 3 2 is connected to the input of the optical nanofiber Q-output splitter 5. The outputs of the optical nanofiber Q-output splitter 5 are optically connected to the inputs of the optical Q-input nanofiber feedback combiner 6.
Телескопические нанотрубки 41, 42 расположены между выходами оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 и оптического Q-входного нановолоконного объединителя 6 обратной связи по оси распространения их выходных оптических сигналов. Под действием разности сил, обусловленных давлениями световых потоков (разность оптических мощностей 1-5 Вт создает разность сил 5-15 нН), внутренняя нанотрубка 41 будет перемещаться в сторону оптического потока с меньшей интенсивностью (при этом необходимо иметь в виду, что минимально необходимая сила для перемещения нанотрубки составляет аттоньютоны [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, 28 January, 2002]).Telescopic nanotubes 4 1 , 4 2 are located between the outputs of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2 and the optical Q-input nanofiber combiner 6 feedback along the propagation axis of their output optical signals. Under the influence of the force difference due to the pressure of the light flux (the optical power difference of 1-5 W creates a force difference of 5-15 nN), the inner nanotube 4 1 will move towards the optical stream with a lower intensity (it must be borne in mind that the minimum necessary the force for moving the nanotube is attonewtons [Multiwalled Carbon Nanotubes as Gigahertz Oscillators / Quanshui Zheng, Qing Jiang // Phys. Rev. Lett. 88, 045503, January 28, 2002]).
В пределах одной группы входные оптические нановолокна 71ij, i=1…Р, j=1…M, промежуточные оптические нановолокона 72ij, i=1…P, j=1…M и выходные оптические нановолокона 73ij, i=1…P, j=1…M располагаются линейно (фиг.1) или радиально (фиг.2).Within one group, the input optical nanofibers 7 1ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M , the intermediate optical nanofibres 7 2ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M, and the output optical nanofibres 7 3ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M are located linearly (figure 1) or radially (figure 2).
Выход каждого входного оптического нановолокна 71ij, i=1…P, j=1… M оптически связан с входом одного промежуточного оптического нановолокна 72ij, i=1…P, j=1…M, а выход каждого промежуточного оптического нановолокна 72ij, i=1…P, j=1…M оптически связан с входом одного выходного оптического нановолокна 73ij, j=1…P, j=1…M.The output of each input optical nanofiber 7 1ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M is optically connected to the input of one intermediate optical nanofiber 7 2ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M , and the output of each intermediate optical nanofiber 7 2ij , i = 1 ... P, j = 1 ... M is optically coupled to the input of one output optical nanofiber 7 3ij, j = 1 ... P, j = 1 ... M.
Выходы первой группы входных оптических нановолокон 711i…711M (i=1…M) оптически связаны со входами первой группы промежуточных оптических нановолокон 721i…721M, а выходы первой группы промежуточных оптических нановолокон 721i…721M оптически связаны со входами первой группы выходных оптических нановолокон 731i…731M.The outputs of the first group of input optical nanofibres 7 11i ... 711M (i = 1 ... M) are optically connected to the inputs of the first group of intermediate optical nanofibres 7 21i ... 7 21M , and the outputs of the first group of intermediate optical nanofibres 7 21i ... 7 21M are optically connected to the inputs of the first group output optical nanofibers 7 31i ... 7 31M .
Выходы группы i входных оптических нановолокон 71ij (j=1…M) оптически связаны со входами группы i промежуточных оптических нановолокон 72ij, а выходы группы i промежуточных оптических нановолокон 72ij оптически связаны со входами группы i выходных оптических нановолокон 73ij.The outputs of the group i of the input optical nanofibers 7 1ij (j = 1 ... M) are optically connected to the inputs of the group i of the intermediate optical nanofibers 7 2ij , and the outputs of the group i of the intermediate optical nanofibres 7 2ij are optically connected to the inputs of the group i of the output optical nanofibers 7 3ij .
Первые выходы каждой группы выходных оптических нановолокон 73i1 подключены ко входам первого оптического нановолоконного Р-входного объединителя 81. Вторые выходы каждой группы выходных оптических нановолокон 73i2 подключены ко входам второго оптического нановолоконного Р-входного объединителя 82. Выходы j каждой группы i выходных оптических нановолокон 73ij подключены ко входам j-го оптического нановолоконного Р-входного объединителя 8j.The first outputs of each group of output optical nanofibres 7 3i1 are connected to the inputs of the first optical nanofiber P-input combiner 8 1 . The second outputs of each group of output optical nanofibers 7 3i2 are connected to the inputs of the second optical nanofiber P-input combiner 8 2 . The outputs j of each group i of output optical nanofibers 7 3ij are connected to the inputs of the j-th optical nanofiber P-input combiner 8 j .
Световой поток от Р групп входных оптических нановолокон 71ij, i=1…P, j=1…M и Р групп промежуточных оптических нановолокон 72ij, i=1…P, j=1…M распространяются по оси OY, световой поток от оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя 5 распространяется по оси OZ (фиг.1).Luminous flux from P groups of input optical nanofibers 7 1ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M and P groups of intermediate optical nanofibers 7 2ij, i = 1 ... P, j = 1 ... M propagate along the OY axis, the luminous flux from optical nanofiber Q-output splitter 5 extends along the axis OZ (figure 1).
В исходном положении внутренняя нанотрубка 41 находится в крайнем левом (исходном) положении и разрывает оптические связи между выходами оптического нановолоконного Q-выходного разветвителя 5 и входами оптического Q-входного нановолоконного объединителя 6. Оптические связи между выходами промежуточных оптических нановолокон 72ij и входами выходных оптических нановолокон 73ij при этом сохраняются.In the initial position, the inner nanotube 4 1 is in the extreme left (initial) position and breaks the optical links between the outputs of the optical nanofiber Q-output splitter 5 and the inputs of the optical Q-input nanofiber combiner 6. Optical links between the outputs of the intermediate optical nanofibres 7 2ij and the outputs of the outputs optical nanofibres 7 3ij are thus retained.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
С выхода источника постоянного оптического сигнала 32 сигнал с интенсивностью Q·K усл.ед. (Q - количество выходов Q-выходного оптического нановолоконного разветвителя 5) поступает на вход Q-входного оптического нановолоконного объединителя 6, с каждого выхода которого снимается постоянный оптический сигнал с интенсивностью K усл.ед.From the output of the source of constant optical signal 3 2 signal with intensity Q · K conv. (Q is the number of outputs of the Q-output optical nanofiber splitter 5) is fed to the input of the Q-input optical nanofiber combiner 6, from each output of which a constant optical signal with an intensity of K conv.
С выхода источника постоянного оптического сигнала 31 сигнал с интенсивностью 1 усл.ед. поступает на второй вход оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2. Оптические сигналы на остальных входах оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 равны нулю, поэтому интенсивность сигнала на его выходе будет равна 1 усл.ед. Тогда на внутреннюю нанотрубку 41 будет действовать разность сил за счет следующих световых давлений: давления, пропорционального интенсивности светового потока на выходе N+1-входного нановолоконного объединителя 2-F=Z·I1 (Z - коэффициент пропорциональности), и давления, пропорционального интенсивности светового потока на выходе Q-входного оптического нановолоконного объединителя 6.From the output of the source of constant optical signal 3 1 signal with an intensity of 1 srvc arrives at the second input of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2. The optical signals at the other inputs of the optical N + 1-input nanofiber combiner 2 are equal to zero, so the signal intensity at its output will be 1 srvc. Then, the force difference due to the following light pressures will act on the inner nanotube 4 1 : pressure proportional to the intensity of the light flux at the output of the N + 1-input nanofiber combiner 2-F = Z · I 1 (Z is the coefficient of proportionality), and pressure proportional the intensity of the light flux at the output of the Q-input optical nanofiber combiner 6.
Под действием разности световых давлений внутренняя нанотрубка 41 из крайнего левого положения начнет перемещаться вправо, интенсивность светового потока на выходе Q-входного оптического нановолоконного объединителя 6 начнет увеличиваться пропорционально величине перемещения «S» внутренней нанотрубки 41. Т.к. длины правой и левой частей внутренней нанотрубки 41 составляют единицы микрон, а диаметры оптических нановолокон - нанометры, то изменение величины перемещения «S» для ясности последующего изложения можно считать непрерывным (дискретный характер изменения «S» не вносит никаких принципиальных ограничений в принцип действия устройства) - интенсивность светового потока на выходе Р-входного оптического нановолоконного объединителя 6 будет равна «К·S», где «K» - интенсивность постоянного оптического сигнала.Under the influence of the light pressure difference, the inner nanotube 4 1 from the extreme left position will begin to move to the right, the light flux at the output of the Q-input optical nanofiber combiner 6 will begin to increase in proportion to the displacement value “S” of the inner nanotube 4 1 . Because the lengths of the right and left parts of the inner nanotube 4 1 are units of microns, and the diameters of the optical nanofibers are nanometers, then the change in the "S" displacement can be considered continuous for clarity of the subsequent presentation (the discrete nature of the "S" change does not introduce any fundamental restrictions on the principle of operation of the device ) - the intensity of the light flux at the output of the P-input optical nanofiber combiner 6 will be equal to "K · S", where "K" is the intensity of the constant optical signal.
Оптический сигнал с интенсивностью «К·S» формирует сигнал отрицательной обратной связи, препятствующий движению внутренней нанотрубки 41 вправо, - скорость ее движения уменьшается, изменение величины перемещения «S» замедляется.An optical signal with an intensity of "K · S" forms a negative feedback signal that impedes the movement of the inner nanotube 4 1 to the right - its speed decreases, the change in the amount of movement "S" slows down.
По окончании переходного процесса (на момент остановки внутренней нанотрубки 41) величина перемещения «S» будет равнаAt the end of the transition process (at the moment of stopping the inner nanotube 4 1 ), the amount of displacement "S" will be equal to
S1=I1/K.S 1 = I 1 / K.
(Время переходного процесса определяется массой внутренней нанотрубки 41 (≈10-15-10-16 г), силой трения при ее движении (≈10-9 Н), интенсивностью «K» постоянного оптического сигнала, интенсивностью I входного оптического сигнала и составляет ≈10-7-10-8 с).(The transition process time is determined by the mass of the inner nanotube 4 1 (≈10 -15 -10 -16 g), the friction force during its movement (≈10 -9 N), the intensity "K" of the constant optical signal, the intensity I of the input optical signal and is ≈10 -7 -10 -8 s).
Источник оптического сигнала 31 обеспечивает начальное смещение нанотрубки при входных сигналах, равных нулю.The optical signal source 3 1 provides the initial bias of the nanotube with input signals equal to zero.
Смещение внутренней нанотрубки 41 вправо на величину S1 приведет к образованию связей между выходами первой группы входных оптических нановолокон 711i…711M и входами первой группы промежуточных оптических нановолокон 721i…721M, оптические связи между выходами первой группы промежуточных оптических нановолокон 721i…721M и входами первой группы выходных оптических нановолокон 731i…731M сохраняются. Оптические сигналы с информационных входов «D11-D1M» поступят на выходы Y1…YM устройства.The shift of the inner nanotube 4 1 to the right by S 1 will lead to the formation of bonds between the outputs of the first group of input optical nanofibers 7 11i ... 7 11M and the inputs of the first group of intermediate optical nanofibres 7 21i ... 7 21M , the optical connections between the outputs of the first group of intermediate optical nanofibres 7 21i ... 7 21M and the inputs of the first group of output optical nanofibres 7 31i ... 7 31M are stored. Optical signals from the information inputs “D 11 -D 1M ” will go to the outputs Y 1 ... Y M of the device.
Усилители 1i, i=1, N-1 обеспечивают цифроаналоговое преобразование сигналов, поступающих на входы «x1», «x2» …«xN», путем усиления сигнала со входа «x2» 2N-1=22-1=2 - в два раза, со входа «х3» 2N-1=23-1=4 - в четыре раза, со входа «xN-1» в 2N-1-1 раза.Amplifiers 1 i, i = 1, N-1 provide digital - to-analog conversion of the signals supplied to the inputs “x 1 ”, “x 2 ” ... “x N ”, by amplifying the signal from the input “x 2 ” 2 N-1 = 2 2 -1 = 2 - twice, from the input "x 3 " 2 N-1 = 2 3-1 = 4 - four times, from the input "x N-1 " 2 N-1-1 times.
При подаче на вход «x1» оптического сигнала интенсивностью 1 усл.ед. (на остальных входах оптические сигналы равны 0) на выходе N+1-входного нановолоконного объединителя 2 будет присутствовать сигнал с интенсивностью I2=2 усл. ед.When applying to the input "x 1 " an optical signal with an intensity of 1 srvc (at the other inputs, the optical signals are 0) at the output of the N + 1-input nanofiber combiner 2 there will be a signal with an intensity of I 2 = 2 srvc. units
Тогда внутренняя нанотрубка 41 начнет вновь двигаться вправо. По окончании переходного процесса величина перемещения «S» будет равнаThen the inner nanotube 4 1 will again begin to move to the right. At the end of the transition process, the amount of displacement "S" will be equal to
S2=I2/K.S 2 = I 2 / K.
Таким образом, каждому входному оптическому сигналу с интенсивностью I будет соответствовать свое перемещение внутренней нанотрубки S.Thus, each input optical signal with intensity I will correspond to its movement of the internal nanotube S.
В положении S2 внутренняя нанотрубка 41 не препятствует образованию оптических связей между выходами входных оптических нановолокон первой и второй групп 7111…711M, 7121…712M и входами промежуточных нановолокон 7211…721M, 7221…722M, но препятствует образованию оптических связей между выходами промежуточных оптических нановолокон 7211…7221M и входами выходных оптических нановолокон 7311…731M. Оптические сигналы с информационных входов «D21-D2M» поступят на выходы Y1…YM устройства.In position S 2, the inner nanotube 4 1 does not prevent the formation of optical links between the outputs of the input optical nanofibres of the first and second groups 7 111 ... 7 11M , 7 121 ... 7 12M and the inputs of the intermediate nanofibers 7 211 ... 7 21M , 7 221 ... 7 22M , but prevents the formation of optical links between the outputs of the intermediate optical nanofibers 7 211 ... 72 21M and the inputs of the output optical nanofibers 7 311 ... 7 31M . Optical signals from the information inputs “D 21 -D 2M ” will go to the outputs Y 1 ... Y M of the device.
В зависимости от подаваемых входных сигналов внутренняя нанотрубка будет перемещаться в соответствующее положение, при этом только одна группа входных оптических нановолокон 71il…71iM будет оптически связана с одной группой выходных оптических нановолокон 73il…73iM. И соответственно, сигналы со входов только одной группы входных оптических нановолокон 71il…71iM через промежуточные 72il…72iM и выходные нановолокна 73il…73iM, через оптические Р-входные нановолоконные объединители 81…8M поступят на выходы Y1…YM устройства.Depending on the input signals supplied, the inner nanotube will move to the corresponding position, while only one group of input optical nanofibres 7 1il ... 7 1iM will be optically coupled to one group of output optical nanofibres 7 3il ... 7 3iM . And accordingly, the signals from the inputs of only one group of input optical nanofibres 7 1il ... 7 1iM through intermediate 7 2il ... 7 2iM and output nanofibres 7 3il ... 7 3iM , through optical P-input nanofiber combiners 8 1 ... 8 M will go to outputs Y 1 ... Y M devices.
Например, для построения на основе оптического кодирующего устройства приоритетного шифратора, осуществляющего кодирование трех входных сигналов в два выходных, на входы входных оптических нановолокон подаются сигналы:For example, to build a priority encoder based on an optical encoder that encodes three input signals into two output signals, the following signals are sent to the inputs of the input optical nanofibers:
D11=0, D12=0, D21=0, D22=1, D31=1, D32=0, D41=1, D42=0,D 11 = 0, D 12 = 0, D 21 = 0, D 22 = 1, D 31 = 1, D 32 = 0, D 41 = 1, D 42 = 0,
D51=1, D52=1, D61=1, D62=1, D71=1, D72=1, D81=1, D82=1.D 51 = 1, D 52 = 1, D 61 = 1, D 62 = 1, D 71 = 1, D 72 = 1, D 81 = 1, D 82 = 1.
При подаче на управляющие входы устройства оптических сигналов, равных нулю «x3»=0, «x2»=0, «x1»=0, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит 4·0+2·0+1·0+1=1 усл.ед., в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в положение S1, при котором сигналы с информационных входов «D11-D12» поступают на выходы устройства Y2=0, Y1=0.When optical signals equal to “x 3 ” = 0, “x 2 ” = 0, “x 1 ” = 0 are supplied to the control inputs of the device, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
При подаче на управляющие входы устройства оптических сигналов, равных «x3»=0, «x2»=0, «x1»=1, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит 4·0+2·0+1·1+1=2 усл.ед. - в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в положение S2, при котором сигналы с информационных входов «D21-D22» поступают на выходы устройства Y2=0, Y1=1.When optical signals equal to “x 3 ” = 0, “x 2 ” = 0, “x 1 ” = 1 are supplied to the control inputs of the device, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
При подаче на управляющие входы устройства оптических сигналов, равных «x3»=0, «x2»=1, «x1»=0, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит 3 усл.ед. - в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в положение S3, при котором сигналы с информационных входов «D31-D32» поступают на выходы устройства Y2=1, Y1=0.When applying optical signals equal to “x 3 ” = 0, “x 2 ” = 1, “x 1 ” = 0 to the control inputs of the device, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
При подаче на управляющие входы устройства оптических сигналов, равных «x3»=0, «x2»=1, «x1»=1, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит 4 усл.ед. - в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в положение S4, при котором сигналы с информационных входов «D41-D42» поступают на выходы устройства Y2=l, Y1=0.When applying optical signals equal to “x 3 ” = 0, “x 2 ” = 1, “x 1 ” = 1 to the control inputs of the device, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
При подаче на управляющие входы устройства оптических сигналов, равных «x3»=1, «x2»=0, «x1»=0, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит 5 усл.ед. - в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в положение S5, при котором сигналы с информационных входов «D51-D52» поступают на выходы устройства Y2=1, Y1=l.When applying optical signals equal to “x 3 ” = 1, “x 2 ” = 0, “x 1 ” = 0 to the control inputs of the device, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
При подаче на управляющий вход устройства оптических сигналов, равных «x3»=1, «x2»=0, «x1»=1 или «x3»=1, «x2»=1, «x1»=0 или «x3»=1, «x2»=1, «x1»=1, интенсивность оптического сигнала на выходе оптического N+1-входного нановолоконного объединителя 2 составит от 6 до 8 усл.ед. - в результате внутренняя нанотрубка 41 переместится в одно из положений (S6…S8) при котором, сигналы с соответствующих информационных входов «Di1-Di2» (i=6…8) поступают на выходы устройства Y2=1, Y1=1.When applying optical signals equal to “x 3 ” = 1, “x 2 ” = 0, “x 1 ” = 1 or “x 3 ” = 1, “x 2 ” = 1, “x 1 ” = 0 or “x 3 ” = 1, “x 2 ” = 1, “x 1 ” = 1, the intensity of the optical signal at the output of the optical N + 1-
Таким образом, в зависимости от комбинации сигналов на входах «xN», «x2» и «x1» на выходах устройства Y1…YM появятся оптические сигналы, установленные на информационных входах «Di1-Di2».Thus, depending on the combination of signals at the inputs "x N ", "x 2 " and "x 1 " at the outputs of the device Y 1 ... Y M , optical signals will appear on the information inputs "D i1 -D i2 ".
Следует отметить, что вход «х1» может быть использован как вход аналогового управления, а на входы входных оптических нановолокон могут подаваться аналоговые оптические сигналы, что позволит производить кодирование аналоговых сигналов.It should be noted that the input "x 1 " can be used as an analog control input, and analog optical signals can be supplied to the inputs of the input optical nanofibers, which will allow encoding of analog signals.
Простота данного оптического наноусилителя, высокое быстродействие и возможность наноразмерного исполнения делают его весьма перспективным при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемопередающих наноустройств.The simplicity of this optical nano-amplifier, high speed and the possibility of nanoscale execution make it very promising in the development and creation of optical computing nanomachines and transceiver nanodevices.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148000/28A RU2485691C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Optical encoding nanodevice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011148000/28A RU2485691C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Optical encoding nanodevice |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2485691C1 true RU2485691C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011148000/28A RU2485691C1 (en) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Optical encoding nanodevice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2485691C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2383026C1 (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-27 | Сергей Викторович Соколов | Optical nanoaccelerometre |
| US20100196005A1 (en) * | 2007-07-07 | 2010-08-05 | Naoya Wada | Optical Multiport Spectral Phase Encoder |
| RU2408040C1 (en) * | 2009-11-23 | 2010-12-27 | Владислав Валерьевич Каменский | Optical logic nanodevice |
| RU2419125C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-20 | Владислав Валерьевич Каменский | Optical nano-adder |
-
2011
- 2011-11-24 RU RU2011148000/28A patent/RU2485691C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100196005A1 (en) * | 2007-07-07 | 2010-08-05 | Naoya Wada | Optical Multiport Spectral Phase Encoder |
| RU2383026C1 (en) * | 2008-07-23 | 2010-02-27 | Сергей Викторович Соколов | Optical nanoaccelerometre |
| RU2408040C1 (en) * | 2009-11-23 | 2010-12-27 | Владислав Валерьевич Каменский | Optical logic nanodevice |
| RU2419125C1 (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-20 | Владислав Валерьевич Каменский | Optical nano-adder |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2364906C1 (en) | Optical subtracting nano device | |
| RU2357275C1 (en) | Optical nanocomparator | |
| RU2485691C1 (en) | Optical encoding nanodevice | |
| CN105372756A (en) | Optical-gain gold nanowire-enhanced surface plasmon transmission device | |
| RU2370801C1 (en) | Nanodevice for dividing optical signals | |
| RU2370800C1 (en) | Optical multipying nanodevice | |
| RU2398254C1 (en) | Optical analogue-to-digital nanoconverter | |
| RU2419125C1 (en) | Optical nano-adder | |
| RU2379728C1 (en) | Optical nanogenerator | |
| RU2373559C1 (en) | Optical analog memory nanodevice | |
| RU2383026C1 (en) | Optical nanoaccelerometre | |
| RU2408040C1 (en) | Optical logic nanodevice | |
| RU2423733C1 (en) | Optical nano-amplifier | |
| RU2456653C1 (en) | Optical nano-function generator | |
| RU2399941C1 (en) | Optical integrating nanodevice | |
| RU2412481C1 (en) | Optical differentiating nanodevice | |
| CN105137692B (en) | The speed optical device of micro-ring resonant cavity based on grating | |
| RU2407048C1 (en) | Optical analogue nano-demultiplexer | |
| US20170307820A1 (en) | High-contrast photonic crystal "and" logic gate | |
| RU2419126C1 (en) | Optical analogue nano-multiplexer | |
| RU2411562C1 (en) | Optical nano rs-flip flop | |
| RU2576334C1 (en) | Optical nanocounter | |
| RU2420780C1 (en) | Optical non-majority device | |
| RU2433437C1 (en) | Optical multifunctional logic nanoelement | |
| US20170285441A1 (en) | Photonic crystal all-optical d-type flip-flop |