Оптический генератор равномерно распределенных хаотических последовательностей

 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании, создании оптических средств обработки информации и т.д.. Техническим результатом является возможность формирования хаотического процесса с равномерным законом распределения. Для этого оптический генератор содержит источник излучения, оптические разветвители, электрооптический модулятор, оптические волноводы, оптические фазовые модуляторы, оптический усилитель. 1 ил.

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при статистическом моделировании, создании оптических средств обработки информации и т.д.

Известны генераторы случайного процесса, обеспечивающие при формировании случайных величин заданный закон распределения с различной степенью приближения // А.С. N 1170454, кл. G 06 F 7/58, СССР, А.С. N 1317435, кл. G 06 F 7/58, СССР, А. С. N 1509884, кл. G 06 F 7/58, СССР). Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является стохастический фильтр, описанный в патенте РФ N 2050581.

Недостатком данных устройств является отсутствие возможности обеспечения высокоточного приближения закона распределения выходной последовательности к равномерному.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи формирования хаотического процесса с равномерным законом распределения.

Поставленная задача возникает при моделировании сложных систем, анализе выходных сигналов систем большой размерности, разработке перспективных средств обработки информации и т.д.

Сущность изобретения состоит в том, что в него введены оптический разветвитель, электрооптический амплитудный модулятор, два оптических фазовых модулятора, оптический усилитель и оптический Y-разветвитель, выход источника излучения через три оптических разветвления оптического разветвителя подключен ко входу оптического Y-разветвителя, входу оптического усилителя и информационному входу электрооптического амплитудного модулятора, управляющий вход которого объединен со входом устройства, а выход подключен через первый оптический волновод ко входу первого оптического фазового модулятора, выход которого подключен ко входу второго оптического волновода, выход которого объединен с выходом второго оптического разветвления оптического разветвителя и подключен ко входу оптического усилителя, выход которого через второй оптический фазовый модулятор подключен ко входу оптического Y-разветвителя, второе оптическое разветвление которого объединено по выходу с первым оптическим волноводом, а выход первого оптического разветвления является выходом устройства.

В основу работы генератора положено свойство функционального отображения вида x_n∈[0,1], n - номер шага отображения, порождать при итерировании хаотическую равномерно распределенную последовательность случайных величин [Шустер Г. Детерминированный хаос. - М.: Мир, 1988 г., с.33,38].

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, где представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник когерентного излучения 1, оптический разветвитель 2 с оптическими разветвлениями 2₁ - 2₃, электрооптический амплитудный модулятор (ЭАМ) 3, первый оптический волновод 4, два оптических фазовых модулятора 5₁, 5₂, второй оптический волновод 6, оптический усилитель (ОУ) 7, оптический Y-разветвитель 8 с оптическими разветвлениями 8₁, 8₂.

Оптические фазовые модуляторы 5₁, 5₂ обеспечивают сдвиг фазы когерентного оптического потока на π и могут быть выполнены в виде оптически прозрачных пластин заданной толщины.

Выход источника излучения 1 подключен ко входу оптического разветвителя 2, выход первого оптического разветвления 2₁ которого подключен ко входу оптического Y- разветвителя 8, выход второго оптического разветвления 2₂ - ко входу ОУ 7, выход третьего оптического разветвления 2₃ - к информационному входу ЭАМ 3.

Управляющий вход ЭАМ 3 объединен со входом устройства, а выход подключен ко входу первого оптического волновода 4, выход которого через первый оптический фазовый модулятор 5₁ подключен ко входу второго оптического волновода 6, выход которого объединен с выходом второго оптического разветвления 2₂ и подключен ко входу ОУ 7. Выход ОУ 7 через второй оптический фазовый модулятор 5₂ подключен ко входу оптического Y-разветвителя 8, выход второго оптического разветвления 8₂ которого объединен с выходом первого оптического волновода 4 и подключен ко входу первого оптического фазового модулятора 5₁, а выход первого оптического разветвления 81 является выходом устройства Устройство работает следующим образом.

В течение всего времени работы устройства с выхода источника излучения 1 снимается когерентный оптический поток с интенсивностью усл(овных) ед(иниц), который за счет конструктивного исполнения оптических разветвлений оптического разветвителя 2 разделяется на три неравных по интенсивности оптических потока - первый (с интенсивностью 2 усл.ед.), поступающий на вход первого оптического разветвления 2₁, второй - с интенсивностью усл.ед., поступающий по второму оптическому разветвлению 2₂ на вход оптического усилителя (ОУ) 7 с коэффициентом усиления по амплитуде равным , и третий - с единичной интенсивностью, поступающий по третьему оптическому разветвлению 2₃ на информационный вход электрооптического амплитудного модулятора (ЭАМ) 3. При отсутствии входного (стартового) сигнала, на выходе устройства (в соответствии с описанным далее алгоритмом его работы) формируется нулевой сигнал. Для начала работы устройства с его входа на управляющий вход ЭАМ 3 подается импульсный сигнал, пропорциональный X₀ (где X₀ - начальное значение хаотической последовательности), обеспечивающий формирование на входе первого оптического волновода 4 оптического импульса с амплитудой X₀. После прохождения данного оптического сигнала через первый оптический волновод 4 и первый оптический фазовый модулятор 5₁, обеспечивающий сдвиг фазы потока на π, он поступает по второму оптическому волноводу 6 на вход ОУ 7, где интерферирует с когерентным оптическим потоком интенсивности усл. ед. (амплитуды усл.ед.), поступающим с выхода второго оптического разветвления 2₂. Результирующий сигнал с амплитудой усл.ед. через ОУ 7 (где усиливается по амплитуде в раз) и второй оптический фазовый модулятор 5₂ (где происходит сдвиг фазы потока на π) поступает на вход оптического Y-разветвителя 8, где интерферирует с когерентным оптическим сигналом интенсивности 2 усл. ед., поступающим с выхода первого оптического разветвления 2₁.

Сформированный в результате интерференции оптический сигнал с амплитудой усл. ед. (интенсивностью усл.ед.) разветвляется в оптическом Y-разветвителе 8 на два сигнала с амплитудами усл. ед., поступающие по первому оптическому разветвлению 8₁ на выход устройства и по второму 8₂ - на вход первого оптического фазового модулятора 5₁. После прохождения оптическим сигналом первого оптического фазового модулятора 5₁ работа устройства повторяется аналогично вышеизложенному - на выходе устройства формируется последовательность оптических сигналов (с амплитудами усл. ед. на n-м шаге работы устройства), представляющих собой эргодичную хаотическую последовательность с равномерной на [0,1] плотностью распределения.

Формула изобретения

Оптический генератор равномерно распределенных хаотических последовательностей, содержащий первый и второй оптические волноводы, источник излучения, выход которого подключен ко входу оптического разветвителя, оптический усилитель, электрооптический амплитудный модулятор, отличающийся тем, что в него введены два оптических фазовых модулятора и оптический Y-разветвитель, выход первого оптического разветвления оптического разветвителя подключен ко входу оптического Y-разветвителя, выход второго оптического разветвления оптического разветвителя подключен ко входу оптического усилителя, выход третьего оптического разветвления оптического разветвителя подключен к информационному входу электрооптического амплитудного модулятора, управляющий вход которого объединен со входом упомянутого оптического генератора, а выход подключен через первый оптический волновод ко входу первого оптического фазового модулятора, выход которого подключен ко входу второго оптического волновода, выход которого объединен с выходом второго оптического разветвления оптического разветвителя, выход оптического усилителя через второй оптический фазовый модулятор подключен ко входу оптического Y-разветвителя, второе оптическое разветвление которого объединено по выходу с первым оптическим волноводом, а выход первого оптического разветвления является выходом упомянутого оптического генератора.

РИСУНКИ

Рисунок 1