Оптический логический элемент

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси (ВУ)(72) Авторы Пилипович Владимир Ан тонович Есман Александр Кон стантинович Гончаренко Игорь(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники Национальной академии наук Беларуси (ВУ)Оптический логический элемент, содержащий активатор, в оптическом тракте которого расположены оптический элемент памяти и оптический детектор, отличающийся тем,что содержит два оптических объединителя и ответвитель, активатор выполнен в виде лазера, а оптический элемент памяти выполнен в виде активного волноводного кольцевого микрорезонатора длинойЬ Кс/Гп,где 1 - количество хранимых бит в активном кольцевом волноводном микрорезонаторе,с - скорость света, Г - частота поступления входных данных, п - коэффициент преломленияОПТИЧССКОЙ запоминающей СрСДЫ, ПрИ ЭТОМ ВЫХОД ОТВСТВИТСЛЯ связан СО ВХОДОМ ОПТИЧССКОГО детектора, а ВХОД ОПТИЧССКИ связан С активным ВОЛНОВОДНЫМ КОЛЬЦСВЫМ МИКрОрСзонатором, КОТОрЫЙ ОПТИЧССКИ СОСДИНСН С ВЫХОДОМ ПСрВОГО ОбЪСДИНИТСЛЯ, ВХОД КОТОрОГО ЯВЛЯСТСЯ ВХОДОМ ОПТИЧССКОГО ЛОГИЧССКОГО элемента, И ВЫХОДОМ ВТОрОГО ООЪСДИНИТСЛЯ,ВХОД КОТОрОГО ОПТИЧССКИ связан С активатором.Изобретение относится К области вычислительной техники и может быть использовано для создания элементной базы высокопроизводительных оптоэлектронных систем обработки, хранения и передачи информации.Наиболее близким по технической сущности является оптический логический элемент, содержащий оптический элемент памяти, выполненный в виде первого слоя, активатор, выполненный из второго слоя, присоединенного к первому слою, оптический детектор, выполненный в виде третьего слоя, присоединенного к первому слою 1.Данный оптический логический элемент имеет недостаточное быстродействие из-за последовательного выполнения операций и недостаточную достоверность выполнения операций из-за сильной подверженности переключения оптического элемента памяти от внешних дестабилизирующих факторов (магнитного, электромагнитного или электрического поля и т.д.).Техническая задача - увеличение быстродействия оптического логического элемента при одновременном повышении достоверности выполнения операций и расширении функциональных возможностей.Поставленная техническая задача решается тем, что в оптический логический элемент,содержащий активатор, в оптическом тракте которого расположены оптический элемент памяти и оптический детектор, введены два оптических объединителя и ответвитель, активатор выполнен в виде лазера, а оптический элемент памяти выполнен в виде активного волноводного кольцевого микрорезонатора длинойЬ 1 с/Г п, где 1 - количество хранимых бит в активном кольцевом волноводном микрорезонаторе, с скорость света, п - коэффициент преломления оптической запоминающей среды, Г - частота поступления входных данных, при этом выход ответвителя связан со входом оптического детектора, а вход оптически связан с активным волноводным кольцевым микрорезонатором, который оптически соединен с выходом первого объединителя, вход которого является входом оптического логического элемента, и выходом второго объединителя, вход которого оптически связан с активатором.Совокупность указанных признаков и связей позволяет параллельно (одновременно) производить выполнение операции над всеми разрядами входного операнда в заданном интервале частот (на тактовой частоте).Сущность изобретения поясняется приведенной на фигуре структурной схемой, где 1 первый объединитель, 2 - активный волноводный кольцевой микрорезонатор, 3 - второй объединитель, 4 - активатор, 5 - ответвитель, 6 - оптический детектор.В оптическом логическом элементе выходы первого объединителя 1 и второго объединителя 3 оптически соединены с активным волноводным кольцевым микрорезонатором 2. Вход второго объединителя 3 оптически связан с выходом активатора 4. Вход ответвителя 5 оптически соединен с активным волноводным кольцевым микрорезонатором 2, а выход - с оптическим детектором 5. Вход первого объединителя является входом оптического логического элемента.В конкретном исполнении первый 1 и второй 3 объединители и ответвитель 5 - это элементы полупроводниковых волноводов, выполненных в арсениде галлия как активный гетеропереход 6 аА 5/А 16 аА 5 активный волноводный кольцевой микрорезонатор 2 - это кольцевой волновод, выполненный как активный гетеропереход 6 аА 5/А 16 аА 5 2 актива 2тор 4 - это титан-сапфировь 1 й лазер с синхронизацией мод на длину волны 800 нм оптический детектор 6 - полупроводниковый фоточувствительный элемент с апертурой, превышающей Ширину волновода, выполненный также в виде гетероперехода 6 аА 5/А 16 аА 5. Предложенный оптический логический элемент представляет единую интегральную компоненту. Поэтому множество оптических логических элементов, представляющих собой оптическое логическое устройство, может быть изготовлено в интегральном исполнении. Работает оптический логический элемент следующим образом. Через первый объединитель 1 в активный волноводный кольцевой микрорезонатор 2 поступает одновременно(параллельно) оптический операнд в виде набора оптических импульсов на нескольких несущих частотах 7 ь 17 ь 1. Для выполнения логической операции на активный волноводный кольцевой микрорезонатор 2 через второй объединитель 3 поступает оптический сигнал от активатора 4. Оптический сигнал изменяет показатель преломления активной среды волноводного кольцевого микрорезонатора 2, что приводит к изменению условий резонанса для поступившего операнда. Мощность оптического сигнала должна быть достаточна для изменения условий резонанса для каждого из поступивших разрядов операнда 7 ь 17 ь 1. Вследствие этого происходит сдвиг частоты оптических сигналов, соответствующих разрядам входного операнда (другими словами переключение на соседние моды) 7 ь 1 ь 2. . .7 ц 7 ь 11, и соответственно одновременно меняется весовое значение каждого раз ряда входного операнда кГДС 1 С - ЧИСЛО разрядов ВХОДНОГО операнда. Затем ПОЛУЧСННЫЙ ОПТИЧССКИЙ операнд ПОСТУпает через ОТВСТВИТСЛЬ 5 на ОПТИЧССКИЙ ДСТСКТОр1. Патент США 6005791, 1999. 2. 1 Ьга 111 ш Т.А., Сао д, Кйш У. ег.а 1. А 11-орйса 1 зшйгспйп 111 1 агега 11 у соир 1 е 1 шйсгогйп гезопагог Ьу саггйег йщесйоп / 1 ЕЕЕ рпогоп. Тес 1 шо 1. Ьеп. - 2003. - У. 15. - По 1. - Р. 36-38.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.