Одномодовый оптический компаратор

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт электроники НАН Беларуси(72) Авторы Есман Александр Константинович Гончаренко Игорь Андреевич Кулешов Владимир Константинович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт электроники НАН Беларуси(57) Одномодовый оптический компаратор, содержащий блок проецирования изображения и блок подачи напряжения, отличающийся тем, что содержит параллельно расположенные ячейки, содержащие по два одинаковых набора одномодовых кольцевых резонаторов с различными собственными резонансными частотами, при этом каждый из наборов связан через входные волноводы с блоком проецирования изображения, а через волноводы связи - с соответствующими наборами кольцевых лазеров с одинаковыми встроенными насыщающимися поглотителями и оптическими длинами , равными,где- коэффициент преломления среды -го кольцевого лазера 9742 1 2007.10.30- длины волн спектральных диапазонов исследуемого оптического изображения- целое число,каждый из наборов кольцевых лазеров оптически связан с выходным волноводом, связанным одним из выходов с дифракционной решеткой, а блок подачи напряжения электрически связан со всеми указанными наборами. Изобретение относится к области обработки оптической информации, в частности к устройствам усиления, сравнения, обработки изображений. Наиболее близким по технической сущности является компаратор оптических изображений 1, состоящий из тонкопленочного ферроэлектрического материала, имеющего первую и вторую поверхности первая поверхность покрыта полупрозрачным проводящим материалом, образующим первый электрод вторая поверхность покрыта проводящим материалом, образующим второй электрод устройства для подачи первого напряжения через указанные электроды для поляризации всех электрических доменов в указанном ферроэлектрическом материале устройства для подачи второго меньшего по амплитуде напряжения, противоположной полярности во время проецирования первого изображения на первый электрод, что приводит к сохранению первого изображения в ферроэлектрическом материале, устройства для проецирования второго изображения в спектральной области ближнего ультрафиолета или видимого излучения на первый электрод, что вызывает генерацию носителей заряда в освещенных областях устройства для измерения фототока короткого замыкания. Описанное изобретение не позволяет сравнивать изображения в широком спектральном диапазоне, например в ближнем и среднем инфракрасных диапазонах, ограничена область его применения из-за незначительного динамического диапазона. Техническая задача - расширение участков спектрального диапазона исследуемых изображений за счет увеличения динамического диапазона сравниваемых изображений. Поставленная техническая задача решается тем, что в одномодовый оптический компаратор, содержащий блок проецирования изображения и блок подачи напряжения введены параллельно расположенные ячейки, состоящие по два одинаковых набора одномодовых кольцевых резонаторов с различными собственными резонансными частотами, при этом каждый из наборов связан через входные волноводы с блоком проецирования изображения, а через волноводы связи - с соответствующими наборами кольцевых лазеров с одинаковыми встроенными насыщающимися поглотителями и оптическими длинами,где- коэффициент преломления среды -го кольцевого лазера- длина волны спектрального диапазона исследуемого оптического изображения- целое число,каждый из наборов кольцевых лазеров оптически связан с выходным волноводом, связанным одним из выходов с дифракционной решеткой, а блок подачи напряжения электрически связан со всеми указанными наборами. Расширение области применения в предлагаемом изобретении достигается за счет обеспечения возможности исследования оптических изображений в различных участках спектрального диапазона. Сущность изобретения поясняется фигурой, где 1 - блок проецирования изображения(БПИ) 2, 3 - первый, второй входные волноводы 4, 5 - первый, второй наборы одномодовых кольцевых резонаторов (НОКР) 6, 7 - первый, второй волноводы связи 8, 9 - первый,второй наборы кольцевых лазеров (НКЛ) 10 блок подачи напряжения (БПН) 11 - дифракционная решетка 12 - выходной волновод. 9742 1 2007.10.30 В заявленном устройстве БПИ 1 через первый 2 и второй 3 входные волноводы оптически соединен с первым 4 и вторым 5 наборами ИКР, которые соответственно связаны с первым 6 и вторым 7 волноводами связи, последние соответственно связаны с первым 8 НКЛ, вторым 9 НКЛ, которые подключены к БПН 10, последний соединен также с первым 4 и вторым 5 наборами НКР, выходной волновод 12 оптически связан с дифракционной решеткой 11, первым 8 и вторым 9 НКЛ. В конкретном исполнении БПИ 1 - это объектив, пропускающий излучение в широком спектральном диапазоне, например зеркальный. Первый 2 и второй 3 входные волноводы выполнены изна подложке из , как в 2. По одному кольцевому резонатору в первом 4 и втором 5 наборах НКР выполнены на основе четырехкомпонентных гетероструктур , как в 2, на длину волны 1,3 мкм. Таким же образом выполнены по одному кольцевому лазеру в первом 8 и втором 9 НКЛ. Но два кольцевых резонатора в первом 4 и втором 5 наборах НОКР выполнены на основе гетероструктур 1-, как в 3 на длины волны 1,5 мкм и 2 мкм. Также изготовлены по два кольцевых лазера из первого 8 и второго 9 ПКЛ. Насыщающиеся поглотители в кольцевых лазерах могут быть выполнены как участки волноводов резонатора, на которые не подается напряжение накачки, обычная дифракционная решетка. Работает одномодовый оптический компаратор следующим образом. В исходном состоянии исследуемое изображение с помощью блока проецирования изображения 1 подается на входные волноводы устройства, представляющего собой линейку одинаковых ячеек. Рассмотрим работу для трех спектральных диапазонов (1, 2, 3). В зависимости от того, в какой области спектрального диапазона из (1, 2, 3) в данный момент времени находится исследуемое изображение, световые потоки 1(1) и 2(1) или 1(2) и 2(2), или 1(3) и 2(3) поступают в приемные части соответственно первого 2 и второго 3 входных волноводов. Если анализируемое изображение соответствует спектральному диапазону с длиной волны 1, то на первые одномодовые кольцевые резонаторы из первого Н 4 и второго НОКР 5 поступают световые потоки 1(1) и 2(1), так как собственные резонансные частоты резонаторов первого 4 и второго 5 Н лежат в спектральном диапазоне с длиной волны 1. В одномодовых кольцевых резонаторах этих наборов происходит усиление поступающих сигналов (уровень усиления оптических сигналов в первом 4 и втором 5 НОКР задается одинаковым током накачки, поступающим из БПН 10). Одномодовые спектральные компоненты исследуемых сигналов через первый 6 и второй 7 волноводы связи поступают на первые кольцевые лазеры (каждому кольцевому резонатору из Н 4 и 5 соответствует свой кольцевой лазер из НЛ 8 и 9) из первого НКЛ 8 и второго НКЛ 9, накачка которых осуществляется аналогично током из БПН 10. Поскольку каждый кольцевой лазер из обоих наборов НЛ 8 и НКЛ 9 содержит одинаковый насыщающийся поглотитель, являющийся пороговым элементом, то на их выходах сигналы появляются только при достижении определенной величины (из-за насыщающихся поглотителей), одинаковой для кольцевых лазеров обоих наборов. Следовательно, если интенсивность первого сигнала 1(1), поступающего в первый кольцевой лазер первого НКЛ 8 по часовой стрелке, больше интенсивности второго сигнала 2(1), поступающего в первый кольцевой лазер второго НКЛ 9 против часовой стрелки, то выходной сигнал появится на выходе дифракционной решетки 11. Дифракционная решетка 11 служит для вывода оптического сигнала в вертикальном направлении из-за ограничений, накладываемых топологией. При противоположном соотношении интенсивностей входных сигналов 2(1)2(1) выходной сигнал появится на выходе выходного волновода 12. Аналогичным образом происходит работа устройства при исследовании изображений в спектральных диапазонах 2 и 3. В этих случаях сравниваются световые потоки 1(2) и 2(2), поступающие со вторых кольцевых резонаторов первого НОКР 4 и второго НОКР 5, на вторых кольцевых лазерах из первого НКЛ 8 и второго НКЛ 9 и соответственно для 1(3) и 2(3) - на 3 9742 1 2007.10.30 третьих кольцевых лазерах из НКЛ 8 и НКЛ 9. Время срабатывания устройства порядка 9, определяется временем нарастания сигналов в первом НОКР 4, втором Н 5 и первом НКЛ 8, втором НКЛ 9. Таким образом, одномодовый оптический компаратор позволяет анализировать оптические изображения в различных участках спектрального диапазона и может быть изготовлен по хорошо освоенной промышленной интегральной технологии. Источники информации 1. Пат. США 5267179. 2. Пат. США 6785003. 3. . -. . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4