Інтегрально-оптичні корелят ори

Інтегрально-оптичні корелятори (ІОК) можуть використовуватися для реалізації операцій типу згортки в задачах розпізнавання образів з метою прийняття рішень.

ІОК умовно можна поділити на два типи:

1. Корелятори з просторовим інтегруванням.

2. Корелятори з часовим інтегруванням.

Схема корелятора з просторовим інтегруванням наведена на рисунку 5.2.3. За допомогою двох ПАХ модуляторів, які формують акустичні хвилі, що розповсюджуються назустріч друг другу утворюється дві бігучі решітки, тим самим забезпечується зсув двох модулюючих функцій у часі. Інтегрування здійснюється за допомогою об’єктива 7. В площині фотоприймача формується певний сигнал, якій є згорткою сигналів: еталонного та сигналу порівняння .

Схема корелятора з часовим інтегруванням наведена на рисунку 5.2.4. Еталонний сигнал задається за допомогою модуляції струму накачування джерела випромінювання. Сигнал порівняння сигнал, що модулює певний високочастотний сигнал (сигнал проміжної частоти). Тоді частота бігучої решітки залишається сталою. Отже дифракційний порядок завжди має один напрямок. Глибина модуляції решітки визначається модулюючим сигналом , якій пересувається вздовж модулятора із швидкістю розповсюдження акустичної хвилі. Просторовий зсув сигналу визначається швидкістю розповсюдження акустичної хвилі. Поле за модулятором 3,4 можна розглядати як добуток двох функцій та , що дифрагує на решітці. Інтегрування здійснюється за допомогою об’єктива 6. В площині фотоприймача формується певний сигнал, якій є згорткою сигналів: еталонного та сигналу порівняння .

На рисунку 5.2.5 наведена принципова схема інтегрально-оптичного корелятора цифрових сигналів. Еталонний сигнал, сигнал порівняння, (“фільтруюча функція”) подається на електрооптичний просторовий модулятор 10. При роздільному збудженні окремих сегментів модулятора можна формувати еталонні функції різного виду в широкому діапазоні з високою роздільною здатністю. Іншими словами, при подачі напруги до секцій модулятора за рахунок електрооптичної зміни показника заломлення хвилевідного шару формується стаціонарна (нерухома) дифракційна решітка, яка дає можливість модулювати однорідний пучок 4 паралельно за декількома інформаційними каналами (їх кількість дорівнює кількості секцій модулятора). ПАХ-модулятор 6 формує біжучу поверхневу акустичну хвилю , яка у свою чергу формує динамічну решітку.

Вхідні сигнали перетворюються в імпульси ПАХ, довжина яких узгоджена з довжиною елементів модулятора. Одиниця кодується високочастотною ПАХ, нуль – низькочастотною.

Операція множення виконується за рахунок подвійної дифракції на двох решітках (рухомій та нерухомій). Інтегрування здійснюється об’єктивом 8. Геометрія пристою така (періоди дифракційних решіток), що світловий пучок, який відповідає збіжним розрядам вхідної посилки (1-1, 0-0), попадає на один приймач, а якщо він відповідає незбіжним розрядам (1-0, 0-1), – на інший приймач.

Поданий на рисунку 5.2.5 інтегрально-оптичний корелятор, призначений для обробки 32-розрядних кодів при швидкодії 32 МБіт/с. Виконання кореляції з такою швидкістю еквівалентне швидкості виконання такої операції у звичайному комп’ютері зі швидкістю ~ 10⁹ операцій за секунду.