[发明专利]利用干涉的频率多路化逻辑,放大和能束控制

说明书

技术领域

本发明是关于光学计算机和光子晶体管功能，如放大、布尔逻辑、和控制能束信号的频率多路化。

背景技术

美国专利US NO.5093802含有本发明的基础技术。它采用受调制和未受调制的波动型能量的输入能束之间的干涉。这些功能以一条纹成分分离器、如一掩膜中的相长和相消干涉成分区加以定义，此分离器用来由至少一成分区分离能量以提供至少一个输出。干涉在能产生干涉条纹和所述的各种不同输出的相干能量的输入能束之间产生。

该发明提供有数种功能，包括：二输入“或”，“异或”，反相器，和放大器，以及各种不同的双稳装置，它们全都具有叠加在单个频率波上的波形。现有技术所欠缺的是一单个装置中采用多载波频率的多个独立功能的频率多路化或同时操作的任何装置或方法。

在撰写美国专利NO.5093802时已意识到这样的装置不限于一定的波长，如下面的US NO.5093802的纵列11行14中所指出的：

“由于分割干涉条纹的成分区，如本发明所要求的不受所采用的波动型能量的波长的限制，工作波长可由电磁能谱的视觉范围选择。这样，一组多个输入如(104)就能作为直接的可视显示数据。同时或快速连续地利用多个波长，其多个输出就能作为一完全的彩色可视显示的功能。”

当一组装置被设计来在大于一个波长、如为产生一完全彩色显示所需的红、兰和绿的波长运行时虽然要求有“多输出”和因此的多个成分，但为在一单个装置中完成同时的频率多路化操作的概念和机制则还不明显。稍后，在发明了实现频率多路化的装置之后，申请人也认识到频率多路化的优越性。

本发明的说明

本发明为提供频率多路化功能包括逻辑、放大和能束控制的装置和方法。一组公共镜片在一单个装置内的独立频道产生同时发生的独立功能。频率多路化输出的各单独通道包含各单独地在通道上执行的各单独功能的结果。

输入能束包含多频率能量，其中，各单独的频率通道起以本发明中所用的信息独立地调制的独立的载波的功能作用。本发明具有多个这样的频率多路化输入。干涉同时在所有输入之中产生，对各载波频率通道生成分开的干涉图象。因为采用公共的镜片产生干涉，所以在同一通用区中的所有图象均欲相互重叠，虽然会发生某些频率分隔。

虽然重叠图象可被叫做一组合图象，而事实是一单个通道中的调制变化仅在由该特定波长的能量产生的干涉图象中引起变化。由其他通道的能量所产生的其他图象则不受影响。

图象成分分离器，如一掩膜，使得能量可因为它们与各单独图象的关系由一或多个被专门选控的位置传送到输出。由于重叠的结果，同时从这些相同位置上由各单独图象进行输出。利用来自各单独通道的能量执行的功能取决于该通道输入能束的调制特性、该通道的干涉图象的形状，和欲由其取能量的图象中的位置。这些参数依靠适当选择和定向光学元件和依靠各单独通道的调制格式和相位的选择来加工进一特定的装置。

因此，按照它们与所采用的公共镜片的关系的各个通道的各单独参数，本发明可以为一通道提供逻辑“与”，为另一通道提供逻辑“或”，为第三通道提供放大器，等等。

在采用公共镜片时，输出也是作频率多路化的，并且它含有单独地执行本发明中的功能的各通道内的结果，

频率多路化逻辑具有降低为控制许多信号所需的光学部件数量的优点。例如，一完整的频率多路化字的各个比特可由控制一单个装置的输入信号来单个地或成组地接通和断开。

本发明可采用任何产生干涉的波动型能量来实现，包括声波、运动粒子波、和电磁波。但对声波和粒子波进行多路化比采用电磁波困难，因为所涉及的波长以不同的速度作用。不过本发明将利用这些另外的能量型式运行。从而，这些另外型式的能量可被用来提供采用干涉的图象检测和多速电子控制：为了一致性和理解，这里将采用光学术语。

全息图由多个能束或多组能束产生干涉图象。由于全息图，特别是计算机产生的全息图是实现本发明的方便途径，下面将对本发明的输入描述成为多组就象是一单个能束那样被作一齐调制的能束。这样做是因为许多射线、即能束组合以产生全息干涉图象、即条纹。然后多组输入能束一致地动作来产生确定输出的各种不同的干涉图象格式。

全息图还能产生作频率补偿的重叠图象，以使得各单独通道图象的重叠位置能被按照匹配某一定的图象成分分离器所需地定位。计算机产生的全息图还能被用来生成此图象成分分离器。这使得全息图象设计者能对本发明生成复杂的光学设置，它们能产生带有匹配加工的图象成分分离器的被加工的干涉产生镜片以使得此镜片能被加工来提供特定通道上的特定功能。