Цифровая оптическая обработка информации и оптические вычисления (физические основы) Николай Николаевич Розанов

1. Введение Потенциал оптики. Аналоговые (Фурье- преобразования, свертки) и дискретные (цифровые) оптические операции. Оптическая нелинейность и оптическая обратная связь. Одноканальные режимы и схемы оптической бистабильности (пассивные и лазерные). Стационарные режимы и их устойчивость, пульсации. Оптический триггер, оптическое дифференциальное усиление, оптические логические элементы. Роль шумов.

ПОТЕНЦИАЛ ОПТИКИ Ширина полосы временных и пространственных частот Контролируемое взаимодействие световых пучков/импульсов Многоканальность, параллелизм Линейные среды, вакуум – отсутствие взаимодействия (межсоединения) Нелинейные среды – контролируемое преобразование Частота ~ 10 Гц, длина волны ~ 1 мкм 15

Передача информации или изображения – линейный и нелинейный режимы Нелинейность позволяет устранить расплывание Дисперсионное расплывание импульса световод Управление дисперсией и дифракцией линейная среда, вакуум Дифракционное расплывание пучка, угл. расх.

Аналоговые операции Дж. Гудмен. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970 А.А. Акаев, С.А. Майоров. Оптические методы обработки информации. М.: Высш. школа, Двумерное комплексное преобразование Фурье f – фокус z линза Параллелизм и точность

ДИСКРЕТНЫЕ (ЦИФРОВЫЕ) ОПЕРАЦИИ Триггер – элемент с двумя устойчивыми состояниями Устройства ввода и вывода информации Запоминающее устройство (память) Управляющее и арифметико-логическое устройства Универсальные и специализированные компьютеры СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРА

Нелинейнооптический элемент Оптический бистабильный элемент, входной (in) и выходной (out) сигналы, продольная (z) и поперечная (x) кординаты

Оптическая бистабильность Передаточная функция и гистерезис в бистабильной (а) и мультистабильной (b) схемах; память. Шумы, скорость сканирования и динамический гистерезис

Родственные режимы Передаточная функция для режимов дифференциального усиления (a) и ограничения (b)

Нелинейные схемы Нелинейный интерферометр Лазер с насыщающимся поглощением