Оптические методы в информатике. Лантух Ю.Д. - 34 стр.

состояний, только намного быстрее (за время, измеряемое пикосекундами). Бы-
стродействие трансфазора ограничивается временем установления поля внутри
резонатора t ' = 2 Ln / c . Для оптической длины резонатора L = 10 мкм t ' равно
10-13 с (0,1 пс). Частота переключения трансфазора зависит от частоты модуля-
ции управляющего сигнала, составляющей порядка 1 ГГц. Трансфазор может
быть таким же миниатюрным, как и электронный транзистор. Его поперечные
размеры определяются сечением входного лазерного пучка, которое ограничено
длиной волны и возможностью фокусирующий системы. Получить пучок диа-
метром сечения порядка 10λ не представляет трудности. Длина резонатора, как
отмечалось, составляет порядка 10 мкм. Для поддержания бистабильного со-
стояния в трансфазоре требуется мощность порядка 10 мВт, а энергия переклю-
чения порядка 10-15 Дж. Таким образом, энергетическая добротность трансфа-
зора практически может достигать значения 10-14, что на 2-3 порядка лучше,
чем у электронного транзистора.
       Трансфазор относится к потенциальной системе элементов, поскольку он
реализует потенциальный способ представления цифровой информации. Дво-
ичные переменные "1" и "0" кодируются соответственно высоким и низким
уровнем пропускания (или, что, то же самое, интенсивностью выходного свето-
вого сигнала).
       Рассмотрим принципы построения логических элементов на основе
трансфазора при реализации простейшей функционально полной системы ло-
гических элементов: И, ИЛИ и НЕ. Один и тот же трансфазор может служить
как элементом И, так и элементом ИЛИ в зависимости от подведенных к нему
световых сигналов. Если интенсивности входных световых пучков подобраны
так, что I1 = I2 = Im/2 (если ϕ1 − ϕ 2 = k π , то достаточно I1 = I2 = Im/4. поскольку
пучки взаимно когерентны и интерферируют на входе трансфазора), то образу-
ется элемент И, так как трансфазор переключается только при одновременном
появлении обоих сигналов (рисунок 2.14 а). Если I1 = I2 = Im, то образуется ло-
гический элемент ИЛИ, поскольку любой из входных световых сигналов спосо-
бен переключить трансфазор (рисунок 2.14 б). Если в качестве выходного сиг-
нала использован отраженный пучок, то трансфазор работает как элемент HЕ.
                                                             Действительно, отра-
                                                             женный пучок являет-
                                                             ся инверсией прошед-
                                                             шего пучка, поэтому
                                                             повышение интенсив-
                                                             ности входного пучка
                                                             до Im уменьшает вы-
                                                             ходной сигнал до ми-
                                                             нимума наоборот. Ха-
                                                             рактеристика и услов-
                                                             ное обозначение эле-
                           Рисунок 2.14
                                                              мента НЕ представле-
                                                              ны на рисунке 2.14 в.

118