Ліпінський Олександр Юрійович. Оптоелектронні високоточні операційні пристрої дискретної обробки сигналів

brief description

Ліпінський Олександр Юрійович. Оптоелектронні високоточні операційні пристрої дискретної обробки сигналів : Дис... канд. наук: 05.13.13 - 2007.

Ліпінський О.Ю.Оптоелектронні високоточні операційні пристрої дискретної обробки сигналів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2007.
Викладено фізико-технічні основи створення оптоелектронних пристроїв дискретної обробки інформації, що дозволяють підвищити точність обчислень оптоелектронних акустооптичних процесорів.
Запропоновано фізичну модель акустооптичного процесора цифрової обробки сигналів. Виконано моделювання операцій множення і затримки в акустооптичному середовищі, визначені фізичні обмеження продуктивності пристрою.
Побудовано математичну модель дифракції світлової хвилі на акустичному імпульсі з використанням векторного методу скінченних елементів у часовій області.
Запропоновано архітектуру 128-бітного оптоелектронного акустооптичного операційного пристрою. Проведено оцінку його швидкодії і похибки розрахунку.
Розроблено прототип оптоелектронного акустооптичного цифрового операційного пристрою обробки сигналів, який доцільно використовувати при побудові багатофункціональної елементної бази алгебраїчних оптоелектронних процесорів.

В дисертації розроблені фізико-технічні основи створення оптоелектронних пристроїв дискретної (цифрової) обробки інформації, що дозволяють підвищити точність обчислень оптоелектронних акустооптичних процесорів.
1. У результаті аналізу сучасного стану розробок в області оптоелектронних процесорів, що функціонують на основі акустооптичної взаємодії при дискретному розподілі акустичної потужності, зроблено висновок про необхідність урахування скінченних розмірів області взаємодії, що вимагає залучення сучасних чисельних методів моделювання, оскільки розрахунки з використанням існуючих аналітичних моделей акустооптичної взаємодії не дозволяють проектувати акустооптичні операційні пристрої із достатнім ступенем точності.
2. Виконано математичне моделювання основного вузла інтегральних акустооптичних приладів оптичного хвилеводу, що відіграє важливу роль на етапі проектування й наступної оптимізації з метою одержання певних властивостей хвилеводів, таких як ширина смуги, профілі мод, узгодження фаз мод з різною довжиною хвилі, тощо. Чисельне рішення дисперсійного рівняння інтегрального оптичного хвилеводу, отриманого в результаті застосування методу характеристичної матриці, яке визначає сталі поширення хвилеводних мод, вимагає малих обчислювальних потужностей.
3. Розроблено методику проектування цифрових оптоелектронних операційних пристроїв на етапі моделювання фізичних процесів взаємодії оптичних і акустичних хвиль в акустооптичному середовищі, в основі якої лежить розвиток радіофізичних уявлень про процеси та явища в області акустооптичної взаємодії скінченних розмірів шляхом створення математичної моделі й методів моделювання як у частотній, так і в часовій областях.
4. Запропоновано фізичну модель акустооптичного процесора цифрової обробки сигналів. Виконано моделювання операцій множення й затримки в акустооптичному середовищі, визначені фізичні обмеження продуктивності пристрою.
5. Розвинуто векторний метод скінченних елементів у процесі моделювання акустооптичних пристроїв дискретної (цифрової) обробки сигналів у часовій області, внаслідок чого, побудовано математичну модель дифракції світлової хвилі на акустичному імпульсі.
6. Запропоновано архітектуру 128-бітного оптоелектронного акустооптичного операційного пристрою. На основі скінченно-елементної математичної моделі дифракції світла на акустичному імпульсі, розраховано геометрію області взаємодії. Проведено оцінку похибки розрахунку й швидкодії пристрою.
7. Розроблено прототип оптоелектронного акустооптичного цифрового операційного пристрою обробки сигналів, який доцільно використовувати при побудові за інтегральною технологією багатофункціональної елементної бази алгебраїчних оптоелектронних процесорів на основі сучасних швидкодіючих фотоприймачів, лазерних діодів та п’єзоперетворювачів.