專利名稱：可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三值光學(xué)計算機的三值光學(xué)處理器，特別是一種可重構(gòu)的三值 本可重構(gòu)的三值光學(xué)處理適用于三值光學(xué)計算機和類似的其他多值計算機。本
發(fā)明以三值光學(xué)計算機為研發(fā)平臺，實現(xiàn)三值光學(xué)處理器的快速重新配置。本發(fā)明 能把三值光學(xué)處理器的一組指定單元構(gòu)造成滿足用戶需求的邏輯運算器，當(dāng)用戶運算完 畢，這些單元又可被重新配置。當(dāng)不同區(qū)域的單元被配置成不同的運算器時，三值光學(xué) 處理器整體上成為復(fù)合運算器。
背景技術(shù)：
本發(fā)明以三值光學(xué)計算機為硬件平臺，以降值設(shè)計理論為基礎(chǔ)。金翊教授于 2000年提出的三值光學(xué)計算機理論用偏振方向正交的兩種光偏振狀態(tài)(例如水平偏振光 和垂直偏振光)和無光態(tài)來分別表示三個不同的值，利用液晶和偏振片來實現(xiàn)這三種狀 態(tài)的轉(zhuǎn)換。三值光學(xué)計算機原理結(jié)構(gòu)示意圖見附圖1。附圖1中的主要模塊有光源、主光路編碼器、三值光學(xué)處理器(它包括用H 表示的三個水平偏振片、用V表示的兩個垂直偏振片和有四個分區(qū)(HH區(qū)，HV
區(qū)，VV區(qū)和VH區(qū))的處理器液晶陣列)、解碼器、控制光路編碼器、重構(gòu)器、監(jiān)控系 統(tǒng)和用戶界面。圖中的細實箭頭線表示自然光，細虛線表示三態(tài)光信號，其中，主光路 編碼器和三值光學(xué)處理器之間的虛線是用戶輸入光信號A，控制光路編碼器和重構(gòu)器之 間的虛線是用戶輸入光信號B；位于三值光學(xué)處理器和解碼器之間的細虛線是輸出三態(tài) 光信號C;粗箭頭線所示為電信號。稱主光路編碼器、三值光學(xué)處理器和解碼器構(gòu)成的 光路為主光路，而控制光路編碼器和重構(gòu)器構(gòu)成的光路為控制三值光學(xué)計算機的工作過 程如下光源持續(xù)發(fā)出穩(wěn)定的自然光束，自然光垂直2穿過主光路編碼器和控制光路編 碼器；主光路編碼器根據(jù)用戶送入的兩路數(shù)據(jù)之一(例如A路數(shù)據(jù))，將光束調(diào)制成表 達用戶輸入數(shù)據(jù)的三態(tài)光信號(光信號A)，而控制光路編碼器根據(jù)用戶送入的另一路 數(shù)據(jù)(即B路數(shù)據(jù))，將光束調(diào)制成表達相應(yīng)輸入數(shù)據(jù)的三態(tài)光信號(光信號B)；輸 入數(shù)據(jù)B的三態(tài)光束(光信號B)射入重構(gòu)器；重構(gòu)器按當(dāng)前的自身結(jié)構(gòu)對來自控制光 路編碼器的三態(tài)光信號進行自動篩選和引導(dǎo)，產(chǎn)生對三值光學(xué)處理器液晶陣列的作用信 號，這個“作用信號”就是輸入數(shù)據(jù)B對輸入數(shù)據(jù)A的作用；輸入數(shù)據(jù)A的三態(tài)光束 (光信號A)射入三值光學(xué)處理器，此時該處理器已由重構(gòu)器按照用戶提交的計算要求 重構(gòu)成具體的運算器，重構(gòu)過程發(fā)生在用戶提交計算要求之后，且輸入計算數(shù)據(jù)之前的 時間段中；在重構(gòu)器送來的“作用信號”參與下，三值光學(xué)處理器中液晶陣列的各像素 通過改變穿過各自的光束的偏振狀態(tài)來完成運算；由三值光學(xué)處理器射出的光束(光信 號C)即為運算結(jié)果，即輸出數(shù)據(jù)C ；解碼器接收運算結(jié)果的三態(tài)光束，并將光信號轉(zhuǎn) 換成相應(yīng)的電信號，計算結(jié)果的電信號被回傳到三值光學(xué)計算機的監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng) 再把計算結(jié)果回饋到用戶界面。本發(fā)明所述可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器主要由圖1中的三值光學(xué)處理器和重構(gòu)器構(gòu)成，同時涉及到主光路編碼器、控制光路編碼器、解碼器和監(jiān)控系統(tǒng)來配合工作?？芍貥?gòu)三值光學(xué)處理器的理論依據(jù)是嚴軍勇博士、金翊教授和左開中博士提出 的降值設(shè)計理論。該理論指出19683個兩輸入三值邏輯運算器中的任何一個都可以通 過組合18種運算基元中的不多于6個來構(gòu)造。于是，在一個三值邏輯運算系統(tǒng)中，只要 準備好足夠數(shù)量的18種運算基元，就可以按用戶的要求隨時構(gòu)造出任一個三值邏輯運算 器。將該理論應(yīng)用到三值光學(xué)計算機，得出三值光學(xué)邏輯運算基元的典型結(jié)構(gòu)——兩個 偏振片夾一個液晶像素的主光路和對液晶像素的控制光路，我們稱之為三值光學(xué)處理器 典型結(jié)構(gòu)。將2個或者3個運算基元合并在一起的一個典型結(jié)構(gòu)稱為復(fù)合基元，使用復(fù) 合基元可以有效減少運算器使用典型結(jié)構(gòu)的數(shù)量。在此之前，本團隊用軟件模擬方式證 實了上述可重構(gòu)三值光學(xué)處理器理論正確性和技術(shù)可行性，卻未給出硬件結(jié)構(gòu)，未能構(gòu) 建實用的可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可重構(gòu)的三值光學(xué)處理 器，
給出能實現(xiàn)實時地構(gòu)建滿足用戶需要的三值光學(xué)運算器，把三值光學(xué)處理器的單元 迅速地構(gòu)建成用戶需要的運算基元或復(fù)合基元。為達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是
1.在一個液晶陣列兩側(cè)各貼一個V型偏振片構(gòu)成三值光學(xué)處理器的V-V區(qū)模塊；在 一個液晶陣列兩側(cè)各貼一個H型偏振片構(gòu)成三值光學(xué)處理器的H-H區(qū)模塊；在一個液晶 陣列前側(cè)貼一個V型偏振片，后側(cè)貼一個H型偏振片構(gòu)成三值光學(xué)處理器的V-H區(qū)模 塊；在一個液晶陣列前側(cè)貼一個H型偏振片，后側(cè)貼一個V型偏振片構(gòu)成三值光學(xué)處理 器的H-V區(qū)模塊。這四個模塊一起構(gòu)成本發(fā)明中的三值光學(xué)處理器。2.用下述的電學(xué)元件和光學(xué)元件及其聯(lián)接方式構(gòu)成重構(gòu)器重構(gòu)器每一位的輸 出聯(lián)接到運算液晶的一個像素的控制端，因此重構(gòu)器的每一位對應(yīng)于三值光學(xué)處理器的 一個數(shù)據(jù)位，這決定了重構(gòu)器的每一位完全相同，所以本說明書只詳細說明重構(gòu)器中的 一位，即一個運算液晶像素的重構(gòu)單元。重構(gòu)單元的詳細結(jié)構(gòu)和元器件見圖2中虛線框6 。其特征在于由三個異或門——異或門a、異或門b及異或門c、三個高阻門一一高阻門 a、高阻門b及高阻門c、一個或門、一個8位的重構(gòu)命令寄存器、兩個光電轉(zhuǎn)換器—— 光電轉(zhuǎn)換器a及光電轉(zhuǎn)換器b、兩個偏振片——水平偏振片及垂直偏振片e和一個接地電 阻組成。其聯(lián)接關(guān)系為重構(gòu)指令寄存器的第7位和主光路編碼寄存器的第1位分別聯(lián) 接到異或門a的輸入端之一，異或門a的輸出端聯(lián)接到編碼液晶a的電控端；重構(gòu)指令寄 存器的第6位和主光路編碼寄存器的第0位分別聯(lián)接到異或門b的輸入端，異或門b的輸 出端聯(lián)接到編碼液晶b的電控端；三個高阻門的輸出端并聯(lián)后聯(lián)接到異或門c的一個輸 入端，異或門c的另一個輸入端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第5位；異或門c的輸出端聯(lián)接 到運算液晶的電控端；高阻門a的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第4位；高阻門b的 控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第3位；高阻門c的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第2 位；重構(gòu)指令寄存器的第1位和第0位的內(nèi)容表示該指令所對4應(yīng)的基元在三值光學(xué)處理 器的哪一個分區(qū)；光電轉(zhuǎn)換器a的輸出端聯(lián)接到高阻門a的輸入端；光電轉(zhuǎn)換器b的輸出端聯(lián)接到高阻門b的輸入端；或門的輸入端分別聯(lián)接到光電轉(zhuǎn)換器a和光電轉(zhuǎn)換器b的輸 出端；水平偏振片置于光電轉(zhuǎn)換器a和控制光路編碼器之間；垂直偏振片e置于光電轉(zhuǎn) 換器b和控制光路編碼器之間；或門的輸出端聯(lián)接到高阻門c的輸入端；接地電阻一端 接到高阻門a、高阻門b和高阻門c的輸出共接點，另一端接地。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器，包括一個作為三值光學(xué)計算機核心器件的三值光學(xué) 處理器，其特征在于有一個重構(gòu)器的一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)處理器的控制 端，另一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)計算機中的主光路編碼器的控制端；重構(gòu)器的一 個輸入端來自所述三值光學(xué)計算機中的控制光路編碼器，另一個輸入端來自三值光學(xué)計 算機中的監(jiān)控系統(tǒng)；三值光學(xué)處理器的輸入光線來自所述三值光學(xué)計算機中的主光路編 碼器，其輸出光線送入所述三值光學(xué)計算機中的解碼器。所述重構(gòu)器有N個相同的重構(gòu)基元，N為三值光學(xué)處理器具有的數(shù)據(jù)位數(shù)， 每個重構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)是由三個異或門——異或門a、異或門b及異或門c、三個高阻 門——高阻門a、高阻門b及高阻門c、一個或門、一個8位的重構(gòu)命令寄存器、兩個光 電轉(zhuǎn)換器——光電轉(zhuǎn)換器a及一個光電轉(zhuǎn)換器b、兩個偏振片——水平偏振片及垂直偏振 片e和接地電阻組成。其聯(lián)接關(guān)系為重構(gòu)指令寄存器的第7位和主光路編碼寄存器的第 1位分別聯(lián)接到異或門a的輸入端之一，異或門a的輸出端聯(lián)接到編碼液晶a的電控端； 重構(gòu)指令寄存器的第6位和主光路編碼寄存器的第0位分別聯(lián)接到異或門b的輸入端，異 或門b的輸出端聯(lián)接到編碼液晶b的電控端；高阻門a、高阻門b和高阻門c的輸出端并 聯(lián)后聯(lián)接到異或門c的一個輸入端，異或門c的另一個輸入端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第 5位；異或門c的輸出端聯(lián)接到運算液晶的電控端；高阻門a的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄 存器的第4位；高阻門b的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第3位；高阻門c的控制端 聯(lián)接到重構(gòu)5指令寄存器的第2位；重構(gòu)指令寄存器的第1位和第0位的內(nèi)容表示該指令 所對應(yīng)的基元在三值光學(xué)處理器的哪一個分區(qū)；光電轉(zhuǎn)換器a的輸出端聯(lián)接到高阻門a的 輸入端；光電轉(zhuǎn)換器b的輸出端聯(lián)接到高阻門b的輸入端；或門的輸入端分別聯(lián)接到光 電轉(zhuǎn)換器a和光電轉(zhuǎn)換器b的輸出端；水平偏振片置于光電轉(zhuǎn)換器a和控制光路編碼器之 間；垂直偏振片e置于光電轉(zhuǎn)換器b和控制光路編碼器之間；或門的輸出端聯(lián)接到高阻 門c的輸入端；接地電阻一端接到高阻門a、高阻門b和高阻門c的輸出共接點，另一端 接地；接地電阻的阻值滿足三個高阻門任一個輸出高電位時，其電壓值不低于4.5V，而 三個高阻門都關(guān)閉時，其共接點的電位不高于0.3V。所述三值光學(xué)處理器的結(jié)構(gòu)是采用4個分區(qū)且每個分區(qū)均為兩偏振片夾一個 液晶陣列的結(jié)構(gòu)形式，4個區(qū)的偏振片的偏振方向配置不同，而且液晶每個像素的旋光 控制端受權(quán)利要求2所述重構(gòu)器的控制。偏振片的配置方式為在一個液晶陣列兩側(cè)各 貼一個V型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的V-V區(qū)模塊；在一個液晶陣列兩側(cè)各 貼一個H型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的H-H區(qū)模塊；在一個液晶陣列前側(cè)貼 一個V型偏振片，后側(cè)貼一個H型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的V-H區(qū)模塊； 在一個液晶陣列前側(cè)貼一個H型偏振片，后側(cè)貼一個V型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué) 處理器的H-V區(qū)模塊。這四個模塊一起構(gòu)成本發(fā)明中的可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器?？刂乒饴放c重構(gòu)器對三值光學(xué)處理器單元的聯(lián)合控制。重構(gòu)器根據(jù)重構(gòu)指令寄存器中的值形成對控制光路輸出的控制信號自動進行選擇和變換，并自動將選擇和變換 后的控制信號送給可重構(gòu)三值光學(xué)處理器液晶的控制端。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點 1是降值設(shè)計理論的第一個硬件具體實現(xiàn)。2以向重構(gòu)指令寄存器里寫入相應(yīng)重構(gòu)指令的簡潔方式實現(xiàn)光學(xué)處理器的重構(gòu) 過程。3實現(xiàn)了用一束光信號的物理狀態(tài)控制另一束光信號的物理狀態(tài)。4三值光學(xué)處理器單元的重構(gòu)工作完全由硬件來完成。


圖1是三值光學(xué)計算機原理結(jié)構(gòu)示意圖2是可重構(gòu)三值光學(xué)處理器一個數(shù)據(jù)位的結(jié)構(gòu)詳圖； 圖3是三值光學(xué)計算機一個數(shù)據(jù)位的結(jié)構(gòu)詳圖。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合

如下
實施例一參見圖1，本可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器包括一個作為三值光學(xué)計算機核 心器件的三值光學(xué)處理器3，有一個重構(gòu)器6的一個輸入端聯(lián)接到所述三值光學(xué)處理器3 的控制端，另一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)計算機中的主光路編碼器2的控制端；重 構(gòu)器6的一個輸入端聯(lián)接所述三值光學(xué)計算機中的控制光路編碼器5，另一個輸入端聯(lián)接 所述三值光學(xué)計算機中的監(jiān)控系統(tǒng)8 ；所述三值光學(xué)處理器3的輸入光線來自所述三值光 學(xué)計算機中的主光路編碼器2，其輸出光線送入所述三值光學(xué)計算機中的解碼器4。實施例二本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下在主光路中，偏振 片a 13和偏振片b 15均采用V型偏振片，與一個液晶陣列14 一起構(gòu)成三值光學(xué)處理器 的V-V區(qū)模塊；偏振片a和偏振片b均采用H型偏振片，與一個液晶陣列一起構(gòu)成三值 光學(xué)處理器的H-H區(qū)模塊；偏振片a采用V偏振片，偏振片b采用H偏振片，與一個液 晶陣列一起構(gòu)成三值光學(xué)處理器的V-H區(qū)模塊；偏振片a采用H偏振片，偏振片b采用 V偏振片，與一個液晶陣列一起構(gòu)成三值光學(xué)處理器的H-V區(qū)模塊。在控制光路中，垂 直偏振片e 27取V型偏振片，和光電轉(zhuǎn)換器b 25 一起構(gòu)成控制光路中的V型偏振光探測 器；水平偏振片26取H型偏振片，和光電轉(zhuǎn)換器a 24 —起構(gòu)成控制光路中的H型偏振光 探測器。參見圖2，所述重構(gòu)器6有N個相同的重構(gòu)單元，N為所述三值光學(xué)處理器3具 有的數(shù)據(jù)位數(shù)，每個重構(gòu)單元由異或門a 16、異或門b 17、異或門c 18、高阻門a 19、 高阻門b 20、高阻門c 22、或門21、接地電阻23、8位的重構(gòu)命令寄存器33、光電轉(zhuǎn)換 器a 24、光電轉(zhuǎn)換器b 25、水平偏振片26和垂直偏振片e 27按圖2中虛線框6所示的聯(lián) 接組成。參見圖3，本實施例中的電學(xué)元件之間聯(lián)接以及與光學(xué)元件之間聯(lián)接的為重 構(gòu)指令寄存器33的第7位和主光路編碼寄存器32的第1位分別聯(lián)接到異或門a 16的輸 入端之一，異或門a的輸出端聯(lián)接到編碼液晶a 10的電控端；重構(gòu)指令寄存器的第6位和主光路編碼寄存器的第0位分別聯(lián)接到異或門b 17的輸入端之一，異或門b的輸出端 聯(lián)接到編碼液晶b 12的電控端；高阻門a 19、高阻門b 20和高阻門c 22的輸出端并聯(lián)后 聯(lián)接到異或門c 18的一個輸入端，異或門c的另一個輸入端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第5 位；異或門c的輸出端聯(lián)接到運算液晶14的電控端；高阻門a的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令 寄存器的第4位；高阻門b的控制端聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第3位；高阻門c的控制端 聯(lián)接到重構(gòu)指令寄存器的第2位；重構(gòu)指令寄存器的第1位和第0位的內(nèi)容表示該指令 所對應(yīng)的基元在三值光學(xué)處理器的哪一個分區(qū)；光電轉(zhuǎn)換器a 24的輸出端聯(lián)接到高阻門 a的輸入端；光電轉(zhuǎn)換器b 25的輸出端聯(lián)接到高阻門b的輸入端；或門21的輸入端分別 聯(lián)接到光電轉(zhuǎn)換器a和光電轉(zhuǎn)換器b的輸出端；水平偏振片26置于光電轉(zhuǎn)換器a和控制 光路編碼器之間；垂直偏振片e 27置于光電轉(zhuǎn)換器b和控制光路編碼器之間；或門的輸 出端聯(lián)接到高阻門c 22的輸入端；接地電阻23 —端接到高阻門a、高阻門b和高阻門c 的輸出共接點，另一端接地；接地電阻的阻值滿足三個高阻門任一個輸出高電位時，其 電壓值不低于4.5V，而三個高阻門都關(guān)閉時，其共接點的電位不高于0.3V。本重構(gòu)器6的重構(gòu)單元的工作原理如下液晶有常旋光液晶和常不旋光液晶之 分，常不旋光液晶在其電控端為高電平時，液晶有旋光作用，此時穿過液晶的光束的偏 振方向被旋轉(zhuǎn)90度，在其電控端為低電平時沒有旋光作用，此時穿過液晶的光束不改變 偏振方向。本實施例中使用常不旋光液晶。對于使用常旋光液晶的實施例，由于常旋光 液晶工作狀態(tài)與常不旋光液8晶的工作狀態(tài)相反，因此只需將本實施例中各寄存器的內(nèi) 容取反，其他部分與本實施例保持相同即可正常工作，故不再重復(fù)討論。編碼器的工作原理(以主光路編碼器為例，控制光路編碼器與此相同)光源 發(fā)出穩(wěn)定的自然光束，穿過垂直偏振片a后，只剩下垂直偏振光束，其它偏振態(tài)的
光束被濾除。該垂直偏振光束射入編碼液晶a，此時如果編碼液晶a的電控端電位為高電 平，編碼液晶a旋光，這時得到出射光束為水平偏振光束；編碼液晶a若不旋光，則得 到的出射光束為垂直偏振光束。當(dāng)編碼液晶a的出射光束為水平偏振態(tài)時，該光束不能 繼續(xù)穿過垂直偏振片b，這樣不論編碼液晶b是否旋光，主光路編碼器的輸出(即編碼 液晶b的出射光束)總是無光態(tài)。當(dāng)編碼液晶a的出射光束為垂直偏振態(tài)時，該光束穿 過垂直偏振片b，射入編碼液晶b。此時，若編碼液晶b旋光，則主光路編碼器的輸出為 水平偏振光，若編碼液晶b不旋光，則主光路編碼器的輸出為垂直偏振光。從上述編碼 過程可知，若以“1”表示高電位，以“0”表示低電位，則當(dāng)編碼液晶a的電控端為 “1”時，無論編碼液晶b的電控端是“1”或“0”，主光路編碼器輸出均為無光態(tài)； 當(dāng)編碼液晶a和編碼液晶b的電控端為“00”時，主光路編碼器輸出為垂直偏振光；當(dāng) 編碼液晶a和編碼液晶b的電控端為“01”時，主光路編碼器輸出為水平偏振光。主光路編碼寄存器和控制光路編碼寄存器所起的作用相同，都是用來存儲用戶 輸入數(shù)據(jù)(主光路和控制光路)的光狀態(tài)編碼。如果數(shù)據(jù)對應(yīng)的光狀態(tài)為無光態(tài)
時，主光路編碼寄存器(控制光路編碼寄存器)的內(nèi)容為“11” ；如果數(shù)據(jù)對應(yīng)的光狀 態(tài)為垂直偏振態(tài)時，相應(yīng)寄存器的內(nèi)容為“00 ” ；如果數(shù)據(jù)對應(yīng)的光狀態(tài)為水平偏振態(tài) 時，相應(yīng)寄存器的內(nèi)容為“01，，。異或門a和異或門b的作用是與重構(gòu)指令寄存器的第7位和第6位配合，以
應(yīng)對當(dāng)主光路為無光態(tài)而要求計算結(jié)果為有光態(tài)的情況。當(dāng)重構(gòu)指令寄存器的第7位和第6位為“0”時，異或門a和異或門b沒有作用。當(dāng)重構(gòu)指令寄存器的第7位和 第6位為“1”時，異或門a和異或門b將分別對來自主光路編碼寄存器第1位和第0位 的信號取反。當(dāng)構(gòu)建把主光路的無光態(tài)變換成有光態(tài)的運算基元時，給重構(gòu)指令寄存器 的第7位送入1，于是，當(dāng)主光路編碼寄存器第1位為“1”時，原本使主光路編碼器輸 出無光態(tài)的編碼液晶a的控制信號，會被異或門a變成使主9光路編碼器輸出有光態(tài)的編 碼液晶a的控制信號，而這個變換過程對編碼器控制程序是透明的。再通過給重構(gòu)指令 寄存器的第6位賦值“0”或“1”，使異或門b控制來自寄存器主光路編碼寄存器第0 位的信號，從而控制主光路編碼器輸出水平偏振光還是垂直偏振光。當(dāng)重構(gòu)指令寄存器 第7位為“1”時，若主光路編碼寄存器第1位的值為“0”，經(jīng)異或門a后會使主光路 編碼器送出無光態(tài)，這與此類運算基元的要求一致。異或門c與重構(gòu)指令寄存器的第5位配合，控制運算液晶14是處于常旋光狀態(tài) 還是處于常不旋光狀態(tài)。當(dāng)構(gòu)建的運算基元要求運算液晶是常不旋光液晶時，給重構(gòu)指 令寄存器的第5位送入“0”，則異或門c不起作用，運算液晶處于常不旋光狀態(tài)。當(dāng)構(gòu) 建的運算基元要求運算液晶是常旋光液晶時，給重構(gòu)指令寄存器的第5位送入“1”， 則異或門c將對送往運算液晶14的控制信號取反，于是運算液晶14在功能上相當(dāng)于常旋 光液晶?；蜷T21的作用是檢測控制光路的有光態(tài)。當(dāng)控制光路為有光態(tài)時，無論是垂直 偏振光還是水平偏振光，或門21的輸出都為高電平。重構(gòu)指令寄存器的第4位、第3位和第2位分別控制高阻門a、高阻門b和高 阻門c的打開和關(guān)閉。當(dāng)重構(gòu)指令寄存器的第4位的內(nèi)容為“1”時，高阻門a打
開，此時若控制光路中為水平偏振光，則水平偏振光束通過水平偏振片照在光電轉(zhuǎn)換器a 上產(chǎn)生電信號“1”，這個電信號通過高阻門a和異或門c成為對運算液晶14的控制信 號；當(dāng)控制光路中為其他光狀態(tài)時，不會產(chǎn)生對運算液晶的控制信號。當(dāng)重構(gòu)指令寄存 器的第3位的內(nèi)容為“1”時，高阻門b打開，此時若控制光路中為垂直偏振光，則垂直 偏振光束通過垂直偏振片e照在光電轉(zhuǎn)換器b上產(chǎn)生電信號“1”，這個電信號通過高阻 門b和異或門c成為對運算液晶14的控制信號；當(dāng)控制光路中為其他光狀態(tài)時，不會產(chǎn) 生對運算液晶的控制信號。當(dāng)重構(gòu)指令寄存器的第2位的內(nèi)容為“1”時，高阻門c打 開，此時控制光路只要有光，或門21就會輸出“1”，這個電信號通過高阻門c和異或 門c成為對運算液晶14的控制信號；當(dāng)控制光路中為無光態(tài)時，不會產(chǎn)生對運算液晶的 控制信號。特別要指出的是這個電路不允許高阻門a、高阻門b和高阻門c中同時打 開兩個或三個，所以不允許給重構(gòu)指令寄存器33的第4位、第3位和第2位送入兩個或 三個10 “1 ”。重構(gòu)指令寄存器33的第1位和第0位的值表示基元在三值光學(xué)處理器四個分區(qū) 的哪一個分區(qū)上。其值“00”表示基元在VV分區(qū)，“01”表示基元在VH分區(qū)， “10 ”表示基元在HV分區(qū)，“11 ”表示基元在HH分區(qū)。光電轉(zhuǎn)換器a 24的作用是
將控制光路的水平偏振光信號轉(zhuǎn)換成高電平，并傳送到高阻門a的輸入端。光電轉(zhuǎn)換器b 25的作用是將控制光路的垂直偏振光信號轉(zhuǎn)換成高電平，并傳送到高阻門b的輸入端。
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器，包括一個作為三值光學(xué)計算機核心器件的三值光學(xué)處理器(3 )，其特征在于有一個重構(gòu)器(6 )的一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)處理器(3)的控制端，另一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)計算機中的主光路編碼 器(2)的控制端；重構(gòu)器(6)的一個輸入端聯(lián)接所述三值光學(xué)計算機中的控制光路 編碼器(5)，另一個輸入端聯(lián)接所述三值光學(xué)計算機中的監(jiān)控系統(tǒng)(8)；所述三值光 學(xué)處理器(3)的輸入光線來自所述三值光學(xué)計算機中的主光路編碼器(2)，其輸出 光線送入所述三值光學(xué)計算機中的解碼器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器，其特征在于所述重構(gòu)器(6)有 N個相同的重構(gòu)單元，N為三值光學(xué)處理器(3)具有的數(shù)據(jù)位數(shù)，每個重構(gòu)單元的結(jié) 構(gòu)是由三個異或門——異或門a (16)、異或門b (17)及異或門c (18)、三個 高阻門——高阻門a (19 )、高阻門b (20 )及高阻門c (22 )、一個或門(21 )、 一個8位的重構(gòu)命令 寄存器(33)、兩個光電轉(zhuǎn)換器——光電轉(zhuǎn)換器a (24)及光電轉(zhuǎn) 換器b (25)、一個水平偏振片(26)、一個垂直偏振片e (27)和一個接地電阻(23 )組成；其聯(lián)接關(guān)系為所述重構(gòu)指令寄存器(33)的第7位和一個主光路編碼寄存器(32)的第1位分別聯(lián)接到異或門a(16)的輸入端之一，異或門a的輸出端聯(lián)接到所 述主光路編碼器(2)中的編碼液晶a (10)的電控端；所述重構(gòu)指令寄存器(33)的 第6位和所述主光路編碼寄存器(32)的第0位分別聯(lián)接到異或門b (17)的輸入端， 異或門b (17)的輸出端聯(lián)接到所述主光路編碼器(2)中的一個編碼液晶b (12)的 電控端；所述高阻門a (19)、高阻門b (20)和高阻門c (22)的輸出端并聯(lián)后聯(lián) 接到所述異或門c (18)的一個輸入端，異或門c (18)的另一個輸入端聯(lián)接到所述重 構(gòu)指令寄存器(32)的第5位；所述異或門c (18)的輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)處理 器(3)中的一個運算液晶(14)的電控端；所述高阻門a (19)的控制端聯(lián)接到所 述重構(gòu)指令寄存器(33)的第4位；所述高阻門b (20)的控制端聯(lián)接到所述重構(gòu)指 令寄存器(33)的第3位；所述高阻門c (22)的控制端聯(lián)接到所述重構(gòu)指令寄存器(33)的第2位；所述重構(gòu)指令寄存器(33)的第1位和第0位的內(nèi)容表示該指令所對 應(yīng)的基元在三值光學(xué)處理器的哪一個分區(qū)；所述光電轉(zhuǎn)換器a (24)的輸出端聯(lián)接到所 述高阻門a (19)的輸入端；所述光電轉(zhuǎn)換器b (25)的輸出2端聯(lián)接到所述高阻門b(20)的輸入端；所述或門(21)的輸入端分別聯(lián)接到所述光電轉(zhuǎn)換器a (24)和光 電轉(zhuǎn)換器b (25)的輸出端；所述水平偏振片(26)置于所述光電轉(zhuǎn)換器a (24)和 所述控制光路編碼器(5)之間；所述垂直偏振片e (27)置于所述光電轉(zhuǎn)換器b (25 )和控制光路編碼器(5)之間；所述或門(21)的輸出端聯(lián)接到所述高阻門c (22) 的輸入端；所述接地電阻(23) —端接到高阻門a (19)、高阻門b (20)和高阻門 c (22)的輸出共接點，另一端接地；該接地電阻(23)的阻值滿足三個高阻門任一個 輸出高電位時，其電壓值不低于4.5V，而三個高阻門都關(guān)閉時，其共接點的電位不高于 0.3V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器，其特征在于所述三值光學(xué)處理 器(3)的結(jié)構(gòu)是采用4個分區(qū)且每個分區(qū)均為兩偏振片(13、15)夾一個運算液晶(14)陣列的結(jié)構(gòu)形式，4個區(qū)的偏振片(13、15)的偏振方向配置不同，而且運算液 晶(14)每個像素的旋光控制端受所述重構(gòu)器(6)的一個基本單元的控制；偏振片的配置方 式為在一個運算液晶(14)陣列兩側(cè)各貼一個V型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光 學(xué)處理器的V-V區(qū)模塊；在一個運算液晶陣列兩側(cè)各貼一個H型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三 值光學(xué)處理器的H-H區(qū)模塊；在一個運算液晶陣列前側(cè)貼一個V型偏振片，后側(cè)貼一個 H型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的V-H區(qū)模塊；在一個運算液晶陣列前側(cè)貼一 個H型偏振片，后側(cè)貼一個V型偏振片構(gòu)成可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器的H-V區(qū)模塊；這 四個模塊一起構(gòu)成本發(fā)明中的可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可重構(gòu)的三值光學(xué)處理器。它包括一個作為三值光學(xué)計算機核心器件的三值光學(xué)處理器，有一個重構(gòu)器的一個輸出端聯(lián)接到所述三值光學(xué)處理器的控制端，另一個輸出端聯(lián)接到三值光學(xué)計算機中的主光路編碼器的控制端；重構(gòu)器的一個輸入端聯(lián)接三值光學(xué)計算機中的控制光路編碼器，另一個輸入端聯(lián)接三值光學(xué)計算機中的監(jiān)控系統(tǒng)，三值光學(xué)處理器的輸入光線來自主光路編碼器，其輸出光線送入三值光學(xué)計算機中的解碼器。本發(fā)明給出能實現(xiàn)實時地構(gòu)建滿足用戶需要的三值光學(xué)處理器，實現(xiàn)了用一束光信號的物理狀態(tài)控制另一束光信號的物理狀態(tài)，把三值光學(xué)處理器的單元迅速地構(gòu)建成用戶需要的運算基元或復(fù)合基元。
文檔編號G06F15/78GK102012892SQ201010584129
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者彭俊杰, 歐陽山, 沈云付, 諶章義, 金翊 申請人:上海大學(xué)