Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 164
Текст из файла (страница 164)
761 6. Приборы функционвльной электроники второго поколения Рис. З.З. Акустооптический дефлектор: 1 — подложка ОИЬОК 2 — вопнавад ТЬШНВОь 3 — призма; 4 — ВШ11, 5 — фазовая решетка; б — отражатель, Π— основной пучок излучения; я1 — дифракционные максимумы первого порядка Определенный интерес представляют акугтоопппшегкле процессоры, которые эффективно используются в задачах параллельной обработки информации в реальном масштабе времени. Такие процессоры позволяют обрабатывать сигналы с частотой 2 — 3 ГГц при ширине полосы 0,5 — 1,0 ГГц в динамическом диапазоне 40 — 60 дБ.
Различают корреляторы с пространственным и временным интегрированием, которые обеспечивают свертку или взаимную корреляционную функцию сигналов. Схема коррелятора с пространственным интегрированием приведена на рис. 8.4. Рис. В.4. Коррелятор с пространственным интегрированием Сигнал Я1) подастся на пьезопреобразователь акусгооптического модулятора 3. Модулятор представляет блок, способный создать акусгооптическую копию сигнала у)1) в виде зон с измененной оптической плотностью.
Коэффициент преломления в зонах сжатия увеличиваегся, а в зонах разряжения уменьшается. При этом пучок света от источника 1, пройдя коллимируюшую линзу 2, дифрагирует, а амплитуда дифрагируюшей составляющей модулируется функцией 1 1 —— где )г, — скорость звука в модуляторе. Оптическая система из линз Ц, б и диафрагмы 5 формирует изображение в плоскости Р„в которой расположен транспарант 7 с амплитудным пропусканием, заданным функцией 1кг) Линза Я осуществляет пространственное преобразование Фурье над волновым полем в плоскости Р,. В результате имеем где Š— фокусное расстояние линзы 8, З.
— длина световой волны, х пространственная координата в выходной плоскости Ры Точечная диафрагма выделяет результат преобразования, световое распределение регистрируется фотодетектором /О в виде: Часть IК цзункциональнэя электроника другими словами, этот сигнал содержит информацию о квадрате модуля взаимной карре нации функций У(г) и й(х). В корреляторе с временным интегрированием функция л(г) вво дится с помощью модулятора. В задачах обработки больших массивов информации определенные надежды связываю~ с акустооптическими линейно алгебраическими процессорами, предназначенными для перемножения матрицы на вектор, матрицы на матрицу, тройного перемножения матриц ит. и.
В таких процессорах используются свойства акустооптических ячеек: возможность моду ляции интенсивности дифрагированного пучка и его отклонения на угол, пропорциональный частоте акустических колебаний в ячейке (рис. 8.5). Рис. 8.8. Схема акустсоптическсго алгебраического процессора Элементы матрицы, соответствующим образом представленные сигналами ак, подаются на линейку источника света 1 в плоскости Рн их коллимированное излучение — на модулятор 3. Одновременно на модулятор подаются импульсы хн х,,..хзь пропорциональные Ж-мерному вектору М. Результатом перемножения является вектор у= Ах, компоненты которого вычисляются по правилу: у= , 'ач х, (бг=!...М). Оптическая система из линз 4, 6 и диафрагмы 5 проецирует результат на линейку фотодетекторов 7.
Работа устройства синхронизирована так, что в момент времени входа в апертуру ячейки первого акустического импульса первый источник света (фотодиод) излучает световой импульс с заданной интенсивностью ан, а на выходе первого детектора появляется импульс тока, пропорциональный ан хо Следующий такт вычисления произойдет, когда первый импульс сместится и будет напротив второго светодиода, излучающего со световой интенсивностью, пропорциональной а, В результате суммарный выходной сигнал первого фотодетектора пропорционале~ а~гх~ + апхь а выхолной сигнал втоРого фотодетектоРа ап .хь ЧеРез Ф таких тактов все элементы вектора х заполнят амплитуду ячейки, и величина сигнала нагрузки на |'-ом фо к — г ! тодетектоРе бУдет пРопоРциональна ) ачхг ПРедел скоРости обРаботки оцениваетсв В.
Приборы функциональной электроники второго поколения величиной (5.— 10)'а операций умножения!сложения в секунду. Аналогично строится процессор для перемножения матрицы иа матрицу. Акустооптические процессоры достаточно полно теоретически разработаны, известны алгоритмы обраоотки различных видов сигналов. Что касается технологических аспектов производства акустооптических процессоров, то ие решены проблемы эффективных материалов для звукопроводов, не доведены до совершенства технологические процессы изготовления этого типа приборов.
В случае решения этих задач появится возможность разработать эффективную элементную базу для создания оптических интегральных схем. Сравнительные оценки эффективности использования цифровых и оптических процессоров для корреляционного анализа радиолокационных сигналов показывают, что экономически выгоднее использовать акустооптические процессоры. Выяснилось также, что скорость обработки сигналов с полосой частот выше 300 Мрц недоступна цифровым процессорам, и вполне эффективно обрабатывается акустооптическими процессорами. В этой связи становится объяснимым внедрение в радиоэлектронные комплексы глобальной системы ориентации (бйоЬа) Роз(1(оп Вумеш), системы электронного противодействия (Е1ес1гоп(с СопзЬаг) США именно акустоэлектронных процессоров.
Контрольные вопросы 1. Что такое приборы функцнаишшной электроники второго поколения? 2. Опишиш работу прибора с акустическим переносом зарядов. 3. Какие приборы акустооптики вы знаете? Какие физические принципы лежат в основе их работы? 4. Как устроен акустический алгебраический процессор? Рекомендуемая литература 1. Балакший В.
И., Парыгин В. Н., Чирков Л, Е. Физические основы акустоопзики. — Мс Радио и связь, 1985. 2. Егоров Ю. В.. Наумов К. П. Ушаков В Н. Акусюоптические процессоры. — Мл Радио и свя~ь, 1991. 3. Кухаркин Е. С. Элегирофизика иш)юрмациоиных систем. Учебник лля вузов.— Мл Высшая ш кола, 2001. 4.
Шука А. А. Функциональная электроника. — Мс МИРЭА, 1998. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Когда все уже написано, к автору приходят свежие мысли; О Что получилось'? (3 Чего не хватает'? С! Что не так сказано? С! Что неясно выраэкено? !3 Названы ли вещи своими именами? И т. д. и т. и. Видимо это неизбежно. Пока шла работа над книгой, тысячи исследователей и инженеров плодотворно работшпз в элек~роннке. Вспомним.
Вначале был электрон. Свободный электрон в пустоте. Вго приучили работать. Он стал работать в "пустотном реле" — электронной лампе. Родилась вакукпная электроника, ныне здравствующая, Выяснилось, что электроны формируют ионы, Их тоже привлекли на службу. Возникла пяазз~вииая электроника, которая сегодня обретает новое звучание. Свободные электроны обнаружили и в твердом теле.
И не только электроны, но н покинутые ими места — дырки. Они стали "работать" на твердотельную .электра»ину. С появлением "его величества" транзистора развилась полупроводниковая эяектроннка, а затем ярко расцвела язинрдэявктроника. Сегодня микроэлектроника важнейшая нз всех направлений электроники. В перспективе ожидается развитие наноэяектронини на базе возникшей в последние годы нанотехнологии. Стало ясно, что и ансамбли связанных электронов обладают уникальными способностими.
Родилась квинтова» электроника. Ныне квантовая электроника процветает. Каких только лазеров нет, где только их не встретишь! А может быть электроника без электронов? И да, и нет! Нет! Потому, что электроны зримо и незримо присутствуют во всех процессах, связанных с динамическими неоднородностями, которые являются носителями информационного сигнала в ?эункинональной электронике. Да! Потому, что наступает эра солитанов. Солитон стал первой широко известной линамической неоднородностью и лик его ныне многообразен. До шестидесятых годов прошлого столетия солитоном называли уединенную волну волновой пакет неизменной формы, распространяющуюся с постоянной скоростью в жидкости.
Математики многих поколений всесторонне описали это явление природы. Полученные решения показали на существование в природе различных видов солитонов в различных средах. Физики частично эти решения овеществили. В каждой среде у солитона свое лицо: ьэ в кристаллической решетке — это дислокации; С3 в плазме —. это ио>шо-звуковые солитоны; 7бб Заключение сл а ферромагнетиках —.
это доменные стенки; Д в оптических волокнах — это оптические солитоны; ~3 в органических полупроводниках — это волны зарядовой пло пюстн; (3 в полимерах — это топологические солитоны; ьл в сверхпроводниках — это вихри магнитного потока н т. д, Солитоны сушествуют не только в электронике в ее нынешних границах.
Созданы солитонные модели элементарных частиц. В четырехмерном пространсгве времени найдены динамические неоднородности солитонного происхождения — ннстантоны,. Именно поэтому функциональная электроника имеет право ца жизнь„на дальнейшее раз- витие. Моэкег быть со временем это направление в электронике получит название салатанная электроника. А может быть просто — солэгтоэшка... Электроника всегда на марше! ПРИЛОЖЕНИЕ Вехи развития отечественной электроники Российский период Начало электроники а России по существу было положено а конце Х1Х века работами профессора Столетова А. Г, по фотоэффекту и профессора Попова А. С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
