13. Структура оптичної обчислюваної машини
На основі S-SEED виготовлений перший повністю оптичний процесор. У кожному з чотирьох кристалів з розміром сторони 1,3 мм виконана матриця з 32 S-SEED. Матриці пов'язані між собою лінзами та масками, які виконують роль з'єднань елементів. Маски – це скляні пластинки з нанесеним на них рисунком із прозорих і непрозорих ділянок.
Для підвищення функціональності SEED у пристрої включають транзистори. Наприклад, SEED на польовому транзисторі, сформованому безпосередньо на верхньому шарі надрешітки (НР). При змні напруги на стоці транзистора змінюється також напруга над НР безпосередньо поблизу стоку або під ним. Таким чином реалізується оптичний «вихідний контакт» польового транзистора. На малюнку зображено схему пристрою варіанта підсилювача оптичного сигналу, сумісного зі стандартною технологією польових транзисторів із затвором Шоткі; В, З, С – відповідно виток, затвор і стік транзистора; 1,2,3 – світлові промені: управляючий, живлення і модульований. SEED зручні для досить великих цифрових систем, оскільки вони можуть бути інтегровані з цифровими пристроями. SEED працюють за кімнатної температури, сумісні з напівпровідниковими лазерами та ІС, їх швидкодія порівняна з швидкодією електронних схем. SEED можна виготовляти на Si – підкладці разом з електронними елементами, що значно розширює можливості гібридної цифрової оптики.
Мал. №8
14. Магнітооптичний керований транспарант
Транспарантом - називають елемент оптичної обчислюваної системи, що
призначений для введення оброблюваних даних модуляцією падаючої на нього оптичної хвилі.
Магнітооптичний керований транспарант (МОКТ) – світлоклапанна система з керуванням електричними імпульсами. В МОКТ використовується ефект Фарадея в прозорих магнетиках, найчастіше – в монокристалічних плівках феритгранатів (мають кристалічні ґрати мінералу гранату), які містять вісмут.
Ефект Фарадея полягає в обертанні площини поляризації світла при його
проходженні крізь намагнічене середовище.
Мал. №9
При проходженні крізь намагнічений кристал (оптично анізотропне середовище) ці хвилі розповсюджуються з різними швидкостями, з'являється різниця фаз хвиль, яка приводить до повороту площини поляризації. Кут повороту площини поляризаціє визначається співвідношенням:
де φ± та n± - фази та показники заломлення «правої» та «лівої» хвиль;
l – довжина шляху хвилі; λ0 – довжина хвилі при відсутності намагнічування.
Для цього треба використовувати магнітооптичні матеріали, які мають велику магнітооптичну добротність Q=2ψ/αl, де α – коефіцієнт оптичного поглинання.
Оптична ефективність транспаранта та контрастність картинки, яка відображається, визначаються магнітооптичною добротністю середовища – носія доменів. Оптичний контраст між інформаційними комірками у «відкритому» та «закритому» станах досягається антипаралельним напрямом у них векторів намагніченості. Площина поляризації світла обертається у цих комірках у протилежні сторони.
Мал. №10
1-джерело світла, 2-поляризатор, 3-прозорий магнетик, 4-схема керування транспаранта, 5-аналізатор, 6-лінза, 7-екран
Поляризатор і аналізатор – поляроїди – пропускають хвилю з визначеним
напрямом
вектора
і поглинають або відхиляють хвилі з
іншими напрямами поляризації. Поляризатор
виділяє лінійно поляризоване світло,
аналізатор встановлено так, щоб світло
при проходженні через «закриті» комірки
практично повністю згасало, а через
«відкриті» проходило. Осі поляризатора
і аналізатора схрещені під кутом 90°-φ,
де φ ≈ 5°…7°.
Якщо в пластинках або плівках магнітних матеріалів типу гранату індукувати
підвищену коерцитивність, то за допомогою локального магнітного або теплового поля можна сформувати довільні доменні конфігурації, які зберігають свою форму після зняття поля. Цей ефект має порогів характер і пояснюється тим, що коерцитивність матеріалу вища від пружних сил, які прагнуть змінити структуру доменів.