專利名稱：采用干涉的能束控制,信號處理,放大和計算機邏輯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于包含電磁波、聲波和運動粒子的波型能束的能束控制、光計算機、光信號處理、光信號放大和基本光邏輯功能。
背景技術(shù)：
“利用干涉條紋成份區(qū)的光計算方法”(美國專利NO.5093802，Hait，1992)采用相長干涉進行放大，其中，由保持運作的供能能束分離能量，將其轉(zhuǎn)移到連同有來自一受調(diào)制輸入能束的能量的輸出。結(jié)果，出現(xiàn)在輸出受調(diào)部分中的能量總量就大于受調(diào)輸入能束中的能量總數(shù)。
此現(xiàn)有方法的缺點就在于供能能束的一部分自始至終存在于輸出中。這種情況的發(fā)生是因為現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用最普通的得到透徹研究的干涉效應(yīng)，例如楊氏干涉紋，其中只要有任一個輸入能束本身在運作，在此條紋成分隔離區(qū)的信號上均會出現(xiàn)能量。參看美國專利NO.5093802，

圖1和2的狀態(tài)2，第6段行7～45，特別是行36～40。但是，存在有另外的可被用來緩和該現(xiàn)有技術(shù)問題的干涉現(xiàn)象。
這些特殊的干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生條件是，只要設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)能使得在當任一個輸入能束本身在運行中時就會出現(xiàn)來自輸入能束的能量的第一位置上來自多個能束的能量導致相消干涉。由于按照能量守恒定律能束中的能量不會被相消干涉所消失，所以當一異相能束運行時，此能量必定出現(xiàn)在別的地方。取決于能束相疊置的幾何布局，能量會被反射，或被轉(zhuǎn)移到鄰接該第一位置的某一場所，或者相互間出現(xiàn)某一角度。重要的結(jié)果是，來自多個能束的能量實際上從發(fā)生相消干涉的第一位置被轉(zhuǎn)移開，而進到在不存在干涉時至少出現(xiàn)了一能束的區(qū)域之外的發(fā)生相長干涉的第二位置上。
在此僅具有二個輸入能束的最初步的例子中，僅表明二種型式的特殊干涉，第一型式是，當任一個輸入能束本身在運行中時哪一個也不傳播能量到此第二位置，當二輸入能束均在運行中時，干涉引起來自二能束的能量均出現(xiàn)在第二位置上。
第二型式的特殊干涉是，當?shù)谝惠斎肽苁旧碓谶\行中時它不傳播任何能量到第二位置。當?shù)诙斎肽苁M入運行狀態(tài)，干涉使得來自二輸入能束的能量出現(xiàn)在第二位置。但在第二能束自身處在運行中時來自第二能束的能量并不出現(xiàn)在第二位置上。
本發(fā)明的某些實施例和應(yīng)用能應(yīng)用此二種型式的特殊干涉中的每一個。但是有一些細節(jié)要求一種型式或另一種，但不能工作于兩種型式，例如下面討論的邏輯“與”。
在每一種型式的特殊干涉中各單獨能束實際上在發(fā)生干涉的位置上產(chǎn)生鏡象，即使這些鏡象僅只是簡單的斑點。然后這些鏡象相互干涉。
在復雜的鏡象中，一或多個輸入能束能夠產(chǎn)生對應(yīng)于以上的簡單例子的鏡象成份區(qū)。這些輸入是形成鏡象的多個輸入能束的子集。當僅一組能束在運行中，因而其鏡象也存在時，此能量圖以能量的存在確定一組“第一”位置。當至少二個子集在運行中，二鏡象間發(fā)生干涉，而來自二鏡象的能量被相消干涉由第一位置除去。然后該能量由于相長干涉出現(xiàn)在第二位置。此第二位置位于第一位置所處的區(qū)域之外。
全息圖，特別是但不僅僅是計算機產(chǎn)生的全息圖，象其他圖形一樣由各單獨的象素構(gòu)成。由每一象素發(fā)生一組射線，最后組合產(chǎn)生波前再現(xiàn)的全息圖象。結(jié)果，圖象上的每一斑點均由一組來自全息圖的射線產(chǎn)生。這些射線組成一組能束。當整個組能束一齊被調(diào)制時，它產(chǎn)生的圖象和在它與其他圖象之間發(fā)生的復雜干涉也被調(diào)制。由所有輸入能束的子集作成的這些圖象之間的干涉也能被用來產(chǎn)生本發(fā)明所用的特殊的干涉現(xiàn)象。
這些特殊干涉現(xiàn)象與現(xiàn)有技術(shù)中所用的楊氏干涉紋之間的重要區(qū)別在于，出現(xiàn)在第二位置的來自至少一組輸入能束的能量在發(fā)生干涉期間出現(xiàn)而在沒有干涉時不出現(xiàn)在該位置上。但在另一方面，當這些能束中任一個自身在運行中時，若不存在干涉楊氏干涉紋所用的輸入能束也出現(xiàn)在該第二位置上。
這些特殊現(xiàn)象實質(zhì)上是相似的，即出現(xiàn)在第二位置的能量總數(shù)正比于二輸入能束或鏡象中的能量總數(shù)。出現(xiàn)在第二位置的能量已被從第一位置轉(zhuǎn)移。
如果一個輸入保持不變并且第二輸入增加，則由第一輸入傳播到第二位置的能量總數(shù)到達一極限，即第二輸入增加更多能量不能再導致來自第一輸入的更多能量出現(xiàn)在第二位置上。
這種現(xiàn)象可通過利用離散能級調(diào)制輸入能束被應(yīng)用于數(shù)字能量電路，以建立在其組成部分中有離散能量值的干涉圖象的離散狀態(tài)。
本發(fā)明利用這些迄今尚未被利用過的現(xiàn)象來產(chǎn)生直接應(yīng)用于光計算、光子信號處理、聲成象、和運動粒子成象的能束控制的基本裝置和方法。
本發(fā)明與幾乎所有的現(xiàn)有技術(shù)之間再一個差別是本發(fā)明不管采用什么能量形式均以全速運行。例如，如果采用的能量形式是光線，本發(fā)明即完全以光速操作，如美國專利5093802中的發(fā)明所揭示的。采用任何電子的、機械的，或聲-機械部件僅僅是為了將處理速度限制到最慢部件的速度。
Yang的美國專利5239173是努力將光線和低速部件相聯(lián)合、同時還應(yīng)用楊氏干涉紋的杰出范例。在縱欄2行17和18中Yang說明“在每一光隙處設(shè)置一機械的或電子光閘來導入或切斷光線”，并在其權(quán)利要求1縱欄5行23中重述這一點。如縱欄3行58和59及縱欄5行61和62中指出的，還采用了光傳感器、即檢測器。這些也將操作速度限制到緩慢的電子傳感器的速度。
電子的確太慢。光子要快得多，而這正是為什么本發(fā)明的實踐中不采用任何要求改變所應(yīng)用的能量形式的部件的原由，雖然本發(fā)明能應(yīng)用針對聲波的實施方案來檢測或生成聲象，而另一實施方案則能在這些圖象已變換成光信號之后利用光線來處理它們。
Yang也利用楊氏干涉紋。這由他在縱欄2、行58至縱欄3、行58的他的最初三個形態(tài)的說明是很顯見的，這里描述雙隙衍射，楊氏型干涉條紋用的一普通術(shù)語。他的“與”(AND)裝置需要三個檢測器協(xié)同工作這一事實(縱欄3行54到57)表明情況就會是這樣。為了檢測二輸入能束均在運行中這一狀態(tài)，必須測知二不同地點的“零位”以及“相長干涉”，因之他的“與”實際上是二傳感器輸出相互“與”的結(jié)果，而不是單獨應(yīng)用干涉的直接結(jié)果。
鑒于現(xiàn)有技術(shù)這些先天的問題，本發(fā)明的整個基本過程是使得其適合于部件的交互作用向無需由一種形式至另一種形式的能量變換，并適合應(yīng)用能產(chǎn)生楊氏干涉紋不能產(chǎn)生的效果的特殊干涉。
本發(fā)明為利用上述的特殊干涉現(xiàn)象由一組能束來控制另一組能束的基本裝置和方法。輸出被定位到干涉圖象交互作用的位置來按照干涉狀態(tài)產(chǎn)生能量成分。
因為應(yīng)用特殊干涉在這一領(lǐng)域完全是新事物，所以必須揭示需要新的組織和相互連接的方法來完成常見的任務(wù)的新途徑加以應(yīng)用的大量的部件和部件的相互連接。從而，這種基本裝置和方法就能實現(xiàn)各種的能量控制和信號處理任務(wù)，包括有源濾波、門控限幅放大、多位二進制信息存貯、能束振蕩、計算機邏輯、和信號處理，以及多種其他任務(wù)和功能，這些由完整地閱讀本說明書將會更為清楚。(1.某些術(shù)語的定義)為使發(fā)明內(nèi)容更清楚這里對某些術(shù)語加以定義。
“能量”。本發(fā)明所用的特殊干涉現(xiàn)象可能以任何類型的呈現(xiàn)波動性質(zhì)的能量產(chǎn)生，包括(但不只限于)聲音、運動粒子、電子、光線、X射線、微波、或其他電磁能量。雖然本發(fā)明將利用任一波動型能量來運行，但為說明清楚和一致這里以光學領(lǐng)域加以說明。用于實現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備包含任何能量導引元件即光學元件，包括與應(yīng)用中的能量類型兼容的全息圖。
“能束和能束組”。因為圖象以及各單獨能束均可被用于本發(fā)明中，術(shù)語“能束組”包括有已被發(fā)射來產(chǎn)生復雜圖象的多個能束。事實上，由單個能束產(chǎn)生的簡單的斑點只不過是能由一能束(或一組能束)所產(chǎn)生的、取決于所用鏡片的可能的圖象的子集。因此，運行中或斷開的、或者被模擬信息調(diào)制的“能束”或“能束組”被認為是包括簡單斑點和復雜圖象兩者的產(chǎn)生物，其中整個圖象或斑點被以同一信息一致地進行調(diào)制。結(jié)果，圖象即與具有多個相似的作用位置的能束和能束組同樣。第一能束組一般是指功率或恒定能束，它通常保持不變，而第二組能束一般是指控制和/或調(diào)制能束。其他能束或能束組下面在此說明書、權(quán)利要求和/或摘要中加以定義。
“干涉”。本發(fā)明利用波動型能量的多能束干涉。因此，術(shù)語“干涉”和“特殊干涉”除另有說明外均指多能束干涉，而不是指上面定義的“能束組”類別的圖象的發(fā)射。這方向的一個復雜的舉例是全息圖象，這實際上作為各單獨的圖象由“干涉所產(chǎn)生，而隨后在出現(xiàn)多重圖象時，這些圖象相“干涉”。在這種情況下，所指的“干涉”的類型將在兩個或更多的全息圖象之間。
“轉(zhuǎn)移、使轉(zhuǎn)移和被轉(zhuǎn)移”在此用于說明存在相消干涉時發(fā)生的現(xiàn)象。通常，由自身在運行中的射線來的能量對第一位置的能量總數(shù)起增加作用，但不會助長這時出現(xiàn)在第二位置的能量總和。當異相能束被疊加到第一個能束上時，相消干涉發(fā)生，即導致二個能束的能量出現(xiàn)在第二位置上。結(jié)果，就被說成是能量被干涉過程由第一位置“被轉(zhuǎn)移”到第二位置。
一些科學家對干涉如何作用具有不同觀點，但轉(zhuǎn)移的概念對說明本發(fā)明的步驟和組成部分非常有用，即使牽涉到更復雜的過程。重要之點在于，來自特定能束的能量僅在發(fā)生干涉時才出現(xiàn)在一位置，而當不存在第二干涉能束時即不會在那里出現(xiàn)。
輸入和輸出“級”是指能級而不是指幅度本身，雖然從整體內(nèi)容上看很明顯幅度具有重要的功用；終究它并不構(gòu)成理解干涉效應(yīng)的基礎(chǔ)。但是，能束，即使是細微的能束的確具有一截面積，使能級的概念形成。幅度和強度可能根據(jù)所用的設(shè)備變化。有可能將一給定量的能量聚焦在一小面積上來增加幅度和強度，或者分散到一較大面積上降低幅度和強度，而總的能量數(shù)保持相同。但在對載有信息的能束的受調(diào)制部分增加能量產(chǎn)生放大時，那種能量的減少就會減弱。實際的幅度和所包圍的面積在需要時能以恰當選擇所用的鏡片來進行調(diào)節(jié)。
“相位，反相的和未反相的”。能束和能束組的功能是作為本發(fā)明工作的載波。結(jié)果，在術(shù)語“相位”的利用上可能引起一些混亂，因為它可以是指載波本身的相位，或者是被加在載波上的被調(diào)波形包跡的相位。在本發(fā)明中，術(shù)語“相位”總是指在其被疊加到另一載波上時能確定一位置上將發(fā)生相長還是相消干涉的載波相位?！胺聪嗟摹焙汀拔捶聪虻摹边@些術(shù)語是指受調(diào)波形包跡，而不是指載波相位。當一調(diào)幅載波被說成是“反向的”時，它是在“未反向”載波接通期間被斷開，如同其模擬等同物時的情況那樣。
“ci”是相長干涉。
“di”是相消干涉。
“控制器”是本發(fā)明的基本單元，如下面第二部分和第三部分的說明。(2.應(yīng)用第一類型特殊干涉的基本裝置和方法)本發(fā)明是采用這種迄今未被應(yīng)用過的特殊干涉由一多組能束中至少一組來控制此多個能束組的基本裝置和方法，包括有步驟a.產(chǎn)生多組輸入能束，包括具有至少第一輸入能束的第一組能束，和具有至少受控制信息調(diào)制的第二輸入能束的第二組能束，其中第一和第二組能束被定向到至少第一位置；b.在此至少第一位置產(chǎn)生與該多組輸入能束的干涉，由此多組輸入能束轉(zhuǎn)移與此第二組能束成比例的能量到至少第二位置；由此，當?shù)谝缓偷诙M能束之一或兩者截止時和當?shù)谝唤M能束與所述第二組能束同相位時，來自此多組輸入能束的能量就會由該至少第二位置消失，(這是第一類型特殊干涉，在不存在其他的能束時輸入能束將不會傳播能量到第二位置)；和c.由此致少第二位置分離出能量提供至少一輸出，由此生成第一類型能束控制器。
在每一情況中，一組能束中的所有射線相互一致地運行在此位置上生成圖象，在此各種圖象成分被加以區(qū)分開將能量引向到輸出。當至少有二組能束在運行中時(而且相互不同相位)，圖象間相互干涉而產(chǎn)生與由各單獨組能束所生成的圖象不同的具有能量分布的組合圖象。然后就能發(fā)生分離，因為被分布能量的空間位置或者與輸出位置相一致(生成具有與輸入組能束的相對能級和相位成比例的能級的“運行”或“高”的條件)，或者它們不相一致(生成“截止”或“低”即降低輸出的條件)。
在任一情況中，“分離”均能以定位任一元件的對策來實現(xiàn)(光學的或其他，取決于所采用的能量形式)，這使得能量由一位置送到輸出而同時阻止能量由其他位置到達輸出端。這一分離器可能簡單得如一其中帶有一個孔的掩膜，復雜得象一對由一組位置得到的能量以與來自一些其他組位置的能量不同的方式進行導向的全息圖?；蛘呤且蝗绻饫w的作策略配置的終端的裝置。重要之點在于要使設(shè)備能將能量分離得能按照本發(fā)明的原則出現(xiàn)或不出現(xiàn)在一定的輸出端。
本發(fā)明也能采用大于二組的能束作為輸入。復雜的分類組合將決定輸出。為產(chǎn)生輸出，任何兩個輸入都必須在進行中并相互異相。同相的能束在第一位置將產(chǎn)生相長的而不是相消的干涉。不同相位的二能束的組合也能生成一完全與第三組能束異相的組合成的信號的等等。因此按本發(fā)明能作成許多復雜的裝置、方法和設(shè)備。
上列步驟說明在僅一組能束在運行中時沒有輸入傳播能量到輸出的第一類型特殊干涉的應(yīng)用。下面的第二列步驟利用第二類型特殊干涉，這里在當本身在運行中時至少一組輸入能束不會向輸出傳播能量。(3.采用第二類型特殊干涉的基本裝置和方法)由一組能束控制另一組能束的裝置和方法，包括以下步驟a.生成具有至少被導向到至少第一位置的第一輸入能束的第一組能束。不論此“能束組”僅僅是一細小的能束還是形成一圖象的一整組射線，它們都被定向到在一定時間將要產(chǎn)生干涉的場所。此“至少第一位置”可以是一簡單的點，或由許多將一致地作用的許多單元地點構(gòu)成的圖象。這組能束在不存在干涉時不會在第二位置顯現(xiàn)；b.生成具有至少受控制信息調(diào)制的第二輸入能束的第二組能束。這是在當?shù)谝唤M能束截止時不將其某些能量傳播到第二位置的能束組，而且是第二類型特殊干涉與上面說明的第一類型之間的基本差別；c.當二組能束均在運行中時，在該至少第一位置生成第一和第二組能束間的干涉，由二組能束轉(zhuǎn)移與第二組能束成比例的能量到至少第二位置，由此，來自第一組能束的能量在當?shù)诙M能束為截止或與另一級能同相時由該至少第二位置消失，而在第二組能束在運行中并與第一組能束異相時則出現(xiàn)于該至少第二位置。
(干涉控制能束組可以是經(jīng)過振幅或相位調(diào)制的。在當二組能束具有相等的能級時，因為在第一位置發(fā)生完全的相消干涉，因而在第二位置發(fā)生最大數(shù)量的能量。在輸入能級以及相位在中間時，取決于所實現(xiàn)的帶寬，第二位置的能級正比于輸入能束組，這在下面說明。)和
d.分隔來自該至少第二位置的能量以提供至少一輸出，由此生成第二類型的能束控制器。(4.較復雜實施例的予見)對于這種應(yīng)用二特殊干涉中任一個的基本設(shè)置可適用的名稱是“控制器”。人們甚至可以稱其為類型一控制器或類型二控制器。通用名稱是“光子晶體管”，但這里采用單詞“控制器”，因為本發(fā)明可能利用非光子能量。
這一基本的發(fā)明能被加以復制并與自己和其他裝置相互連接可形成大量不同的有用功能。為實現(xiàn)這種相互連接，要求有精確的位置、相位、定時和與各種不同部件類型的關(guān)系。
為能理解這些要求，這里揭示有限數(shù)量的應(yīng)用所選擇的現(xiàn)有技術(shù)中并不顯見的原理的相互關(guān)連的過程。一經(jīng)認識到，這些基本部件和相互連接的方法就能被加以重新安排和相互連接來產(chǎn)生更大量的各種不同功能。
作為開始，對某些說明基本發(fā)明的操作和圖采用哪一類型的特殊干涉之間的差異的非?；A(chǔ)的過程進行解釋是有必要的。定義這樣一些項目，如邏輯“與”、放大器、門控放大器、限幅器、相位調(diào)制器、相位比較器、有源濾波器，將一個級連成另一個和反饋應(yīng)用。這些項目的每一個均起源于定義為產(chǎn)生各種不同輸出的輸入類型。
而后可進一步說明某些利用數(shù)個這些原理來完成更復雜任務(wù)例如時分多路復用和多路選擇及頻分多路選擇連同有邏輯裝置例如雙穩(wěn)觸發(fā)器和能存貯多路復頻率比特位的多位觸發(fā)器的更復雜的部件。
輸入能束相加的原理和帶反饋及無反饋時放大器的作用，使得本發(fā)明可能作為一閥值檢波器工作。在一定范圍內(nèi)選擇輸入能級促成各種不同有用的過程，包括象置位/復位雙穩(wěn)觸發(fā)器、多輸入“與”、和多輸入“或”等的計算邏輯。
為鐘控一置位/復位觸發(fā)器需要特定的定時和相位關(guān)系，能束差分是一種新的過程。它必須是為滿足一作鐘控觸發(fā)器的定時需要，以便使之能被用作為一二進制計數(shù)器。
采用特殊干涉開辟了通往全新發(fā)明領(lǐng)域的道路。這里提出的一些原理在電子或任何其他現(xiàn)有技術(shù)中是沒有匹敵者的。其他的一些有對應(yīng)者，但必須以特有方式應(yīng)用。因此這許項次目未被包括進僅僅是沒有認真考慮重要的應(yīng)用。這許多為利用本發(fā)明的要求中的每一個均需要加以教導。而已經(jīng)選擇了的每一個均指導采用此基礎(chǔ)發(fā)明的一特定方向。(5.邏輯“與”)此二類型特殊干涉與楊氏干涉紋之間的基本差別以邏輯“與”很容易說明。應(yīng)用第一類型特殊干涉能構(gòu)成一雙輸入“與”門，因為此二輸入中的一個本身在運行(起作用)時，輸出保持不起作用。(注“截止(off)”可以是完全“截止”與相對于“運行(on)”即高狀態(tài)而言的一低狀態(tài)之間的任何狀態(tài)，因為本發(fā)明的某些實施中可能有能量泄漏。所以即使這樣的實施例是不完全的，但它們?nèi)匀挥杏谩?只有在二輸入均為運行中時，來自二能束的能量才出現(xiàn)在第二位置上，此“與”門的輸出即由此得到。
這樣，為利用第一類型特殊干涉來形成邏輯“與”，唯一需要的額外的步驟就是以二進制信息來調(diào)制輸入能束，于是本發(fā)明將實現(xiàn)此“與”功能。
第二類型的干涉將不會生成邏輯“與”，因為來自一能束的能量在不存在二能束的干涉時會出現(xiàn)在輸出端，自然這一點與邏輯和的定義是相違背的。
楊氏干涉，如現(xiàn)有技術(shù)中所用的，也不能得到邏輯“與”功能。楊氏干涉在二輸入中一個或兩者都在運行中時均將能量提供輸出。在現(xiàn)有技術(shù)中這被說明為“或”。
有許多另外的生成邏輯“與”的途徑，最令人感興趣的是采用閥值檢波器。這將在下面討論，其中有許多必須首先了解的基本觀念。
下一節(jié)說明本發(fā)明對輸入能級中的變化的反應(yīng)。(6.基本放大器和門控放大器)利用以上第2和3部分所述的基本實施例之一能進行放大。
即使第一組能束(功率能束)保持基本恒定能級，在不存在第二組能束(控制能束)時其輸出將截止。二種類型的特殊干涉任一個均可加以應(yīng)用，至少輸入中有一個起這樣的作用。
在當?shù)诙M能束被以模擬或二進制信息調(diào)制時，輸出將成為受調(diào)輸入的被放大的樣式，因為來自二組輸入能束的能量被與第二組能束的能級及其對第一組能束的相位關(guān)系成比例地轉(zhuǎn)移到輸出。
如果第二組能束具有等于第一組能束的最大能級的最大能級和與第一組能束的相位嚴格相差180°，而且只要鏡片不是淋濕的，就會在第一位置上發(fā)生相消干涉。在這種情況下，所有能量將被轉(zhuǎn)移進處于在不存在干涉中出現(xiàn)第一能束的區(qū)域之外的第二位置的相長干涉區(qū)中。結(jié)果，組合輸出的能級在當二組能束的能級相等時可能達到第二組能束值的二倍。如果第二組能束小于第一組能束，其輸出將含有來自二能束的與第二能束的能級(和相位關(guān)系)成比例的能量分額。
構(gòu)成一放大器的過程是a.利用采用二種類型特殊干涉之一的此基本發(fā)明；和b.維持第一組能束于一基本恒定的高于零的能級，以此由產(chǎn)生具有大于第二能束的能量的調(diào)幅非反相數(shù)據(jù)來形成放大器。
如要用第一類型特殊干涉，可由開動和關(guān)斷第一組能束來將放大器門控到運行和截止狀態(tài)，由此以生成具有大于所述第二組能束的能量的調(diào)幅輸出來得到門控放大器，和由切斷和接通第一組能束來將調(diào)幅輸出門控為截止和運行。
第二類型干涉由切斷第一組能束將得到放大但不能被門控載止，其原因在于在不存在第一組能束時出現(xiàn)有由第二組能束來的剩余輸出。(7.反相器)由干涉轉(zhuǎn)移到輸出的能量產(chǎn)生“非反相的”輸出。亦即，當控制能束在運行時，其即為非反相輸出。該被轉(zhuǎn)移的能量由功率能束和控制能束被消除而使得他們對第一位置的傳播前弱。將來自第一位置的余留能量引向到分開的輸出，產(chǎn)生一反相的波形包跡。這一反相輸出與非反相輸出操作有區(qū)別。
如果此受調(diào)輸入以二進制信息和所用的反向輸出調(diào)制，則所生成的邏輯元件為利用特殊干涉任一類型的邏輯“非”。當二組輸入能束均由二進制信息調(diào)制，而且采用第一類型特殊干涉時，結(jié)果就是“異或”。這些功能與現(xiàn)有技術(shù)中的那些相同，但在這里它們是由應(yīng)用特殊干涉而不是楊氏干涉得到的。(8.限幅器)本發(fā)明也可用作為應(yīng)用此二特殊類型干涉之一的限幅放大器的功能。當?shù)谝唤M能束保持基本恒定的能級時，確定一飽和能級(取決于所用的確切的鏡片)。在當?shù)诙M能束低于該飽和能級時，輸出將增加，如上所述，產(chǎn)生被放大的輸出。但是，在第二組能束的能級增加時，越來越多的第一組能束被轉(zhuǎn)移進輸出。最終，達到一飽和能級，這時第二組能束的輸入能級再增加也不會再由第一組能束轉(zhuǎn)移更多能量到輸出，因為第一組能束中不再有能量可被轉(zhuǎn)移。
在所有由第一能束來的能量均已被轉(zhuǎn)移到輸出時，放大就達到其最大值。取決于所采用的光學設(shè)備，再更多地增加第二組光束可能會也可能不會增加輸出能級。但因為第一組能束已沒有更多的功率傳播，放大被削弱了。
構(gòu)成限幅器所用的過程是調(diào)制第二組能束達到足夠高的電平以便將所有來自第一組能束的可利用的能量均轉(zhuǎn)移到調(diào)幅輸出，由此在第二組能束低于飽和能級時以產(chǎn)生被放大的輸出來得到一限幅器，和在第二組能束超過飽和能級時限制此調(diào)幅輸出的放大。
有關(guān)采用此二不同類型特殊干涉的限幅器的更多信息包括在下面38款“基本運行理論”中。(9.時分多路器)時分多路器是能以門控放大器作成的許多過程和裝置之一。用于建立時分多路器的過程是a.提供多個門控放大器；
b.將這些門控放大器的輸出導向到至少第三位置；c.導引來自第三位置的能量以得到至少一公共輸出；d.以欲作時分多路化的信息調(diào)制門控放大器的各組第二能束；和e.在每一相繼時間分割期間以順序啟動各單獨放大器的功率能束組來逐個地選通放大器。
由此，依靠由多個門控放大器的每一組第二能束順序?qū)?shù)字信息選通到一公共輸出來實現(xiàn)時分多路器。
有數(shù)種方法提供順序的脈沖控制能束組。一簡單方法是提供一初始脈沖，將脈沖能束的一部分導向數(shù)個各自具有不同長度的延遲通路，然后將各延遲通路引導到分開的門控放大器。(10.時分多路分配器)時分多路分配器非常類似于時分多路器，除開其輸入是共用的和輸出是分開的。用于建立一時分多路分配器的過程是a.設(shè)置多個門控放大器；b.設(shè)置以時分多路化信息調(diào)制的多路化輸入能束；c.將該多路化的輸入能束的一部分引導到各門控放大器的第二組能束；和d.在每一連續(xù)的順序時間分割期間順序地啟動各個連續(xù)的放大器的第一組能束來逐個地選通每一放大器。
由此，依靠將各時間分割期間的時分多路化信息順序地選通進多個門控放大器的每一個的獨立輸出來構(gòu)成時分多路分配器。
時分多路化是將各種不同的信息來源引導到一公共傳送系統(tǒng)的重要途徑。例子之一是將電話呼叫作多路化處理進光纖電纜。本發(fā)明對已有技術(shù)具有巨大的速度和帶寬上的優(yōu)勢。應(yīng)用本發(fā)明于光導纖維信號的光子開關(guān)將增加光纖干線的容量。
在低速的電子接口被以本發(fā)明的更快速的光子接口取代之前，采用本發(fā)明的時分多路化借助于以一獨立的電光調(diào)制器調(diào)制多路器的每一獨立的輸入線和以一光子雙穩(wěn)裝置和一電光傳感器調(diào)制多路分配器的各個獨立的輸出，將能使大量較慢的電子系統(tǒng)被加以多路化進入高帶寬的光鏈路。
此多路器和多路分配器基本上是一并/串變換器和一串/并變換器。
下面的章節(jié)說明本發(fā)明如何響應(yīng)相位和頻率的變化。(11.相位解調(diào)器)如果上述放大器的控制輸入是作相位調(diào)制的，，這時設(shè)置一相位解調(diào)器將得到幅度調(diào)制的輸出，其中，當?shù)谝缓偷诙M能束相位相反時此調(diào)幅輸出將為高能級，而在當?shù)谝坏诙M能束同相時則將為低能級，并用正比于處在此二相位極限之間的第二組能束的相位(見下面的“基本工作理論”)和帶寬的討論。
取決于所用的鏡片，輸出信號提供一純凈的調(diào)幅信號，它不帶有任何相位調(diào)制成分。因為在與第一組能束同相位的第二位置上發(fā)生相長干涉。但，如果輸出位置不是恰好地位于發(fā)生完全的相長干涉的位置，此調(diào)幅輸出就將含有某些相位調(diào)制成分。(12.有源濾波器)本發(fā)明能被用作為采用第一類型特殊干涉的相位和頻率靈敏、精確動作的濾波器。如果輸入能束之一包含與另一輸入頻率不同和反相位的能量，則將不會發(fā)生非反相輸出。結(jié)果，本發(fā)明就能被用來對頻率多路化信號作多路選擇、區(qū)分色彩、和解調(diào)調(diào)頻和調(diào)相信號。
如果多于一個彩色(波長)加到二組能束，則每一波長將有一裝置獨立地同時操作。從而本發(fā)明能被用于開關(guān)、分離和組織寬帶信號。
由應(yīng)用能級基本恒定的(大于零的)多波長能量作為一門控放大器的第一組能束，連同一多波長的第二組能束，就將在輸出中出現(xiàn)符合在二輸出中同時發(fā)生的各個波長的放大信號。通過將功率能束組的各單獨波長接通和斷開，就能將濾波過程作門控來選擇和多路選通符合信號。
多個這些有源濾波器能作并行的或樹型結(jié)構(gòu)地用于對所有種類的頻率多路化信號作多路選擇，包括光纖傳輸、微波和甚至無線電波中所用的。
此有源濾波器以在該裝置和方法上增加下述步驟應(yīng)用現(xiàn)在的基本發(fā)明a.給第一組能束加以具有至少一波長、而經(jīng)常為數(shù)個波長的恒定的高于零的能級的能量；b.接通和斷開第一組能束的波長來門控開始和停止這些單獨波長的濾波；c.給第二組能束加以欲予濾波的多波長能量；和d.生成與符合第一組能束波長的多波長的子集的特殊干涉并排斥所有其他波長。
由此，以生成僅同時存在于二組輸入能束的波長的輸出來得到門控有源濾波器的裝置和方法。(13.利用有源濾波器來消除信號)應(yīng)指出，二種類型的特殊干涉均能用于濾波，但第二類型干涉中輸入信號與輸出信號之間的關(guān)系與第一類型干涉在一些方面不同。
采用第二類型干涉，除非第二組能束等于并與第一組能束的波長同相位，被濾波的非反相輸出將含有來自第二組能束的能量傳播，在該情況下在第一位置在這些波長上將發(fā)生相長干涉，由此從第二位置和非反相輸出消除那些能量。
附加一反相輸出，如利用上述的反相器，產(chǎn)生與功率能束中存在的每一波長的非反相輸出成差分的輸出，但在其他波長上則非差分的。
利用二種類型干涉之一產(chǎn)生差分有源濾波器的過程以帶有一反相輸出的放大器開始和以下列步驟繼續(xù)a.提供第一組能束具有至少一波長的基本恒定的大于零能級的能量；
b.提供第二組能束欲予濾波的多波長；和c.產(chǎn)生與符合第一組能束中至少一波長的該多個波長的子集的干涉以便由第一位置將匹配波長的能量轉(zhuǎn)移到第二位置。
由此，通過產(chǎn)生不含有二組輸入能束中同時存在的波長反相輸出來得到反相的有源濾波器。這一反相輸出與非反相輸出為差分，正如上面的反相器那樣，只有在這種情況下，即具有各種不同波長的輸入為用來濾波、消除和將一波長與另外的分開而同時保留任何正被濾波的波長中存在的信息。(14.頻率多路選擇器)頻率多路化由單獨地組合不同頻率的受調(diào)信號進一公共的能束通路很容易實現(xiàn)。多路選擇則較復雜。建立一頻率多路選擇器的過程是a.設(shè)置多個有源濾波器；b.設(shè)立具有多個受調(diào)波長的頻率多路化能束；c.將頻率多路化能束組的一部分引導進各濾波器的第二(控制)組能束；和d.給各濾波器的第一組能束提供與多個受調(diào)波長的每一個相匹配的不同頻率的能量。
由此，通過由各濾波器產(chǎn)生與各不同頻率匹配的獨立的受調(diào)輸出來得到頻率多路選擇器。
第二類型特殊干涉不被應(yīng)用，因為不具有匹配功率能束的頻率將直通進入輸出。
如果此有源濾波器的第二組能束利用相同的輸入和第一位置，上述步驟C即與能量波直接導向該第一位置同時發(fā)生。各個頻率將在作獨立輸出的不同位置產(chǎn)生ci。(15.相位比較)
當?shù)谝活愋吞厥飧缮姹灰远嗤芗壍妮斎爰右詰?yīng)用時，輸出電平在應(yīng)用多波長大小的位置時將正比于二輸入之間的相位差，產(chǎn)生平均的寬帶裝置。如果采用是有少量位置組，或甚至僅僅一組的窄帶裝置，則相位將必須更精確，而輸出在由0至180的整個相位范圍內(nèi)將不成比例。精確的工藝將可能縮小相位帶寬來覆蓋較小的范圍。(見以下的“基本工作理論”中的討論。)在任一情況下，用于建立一相位比較器的過程是a.給第一和第二組能束提供具有欲進行比較的相位的能量；和b.利用特殊干涉產(chǎn)生輸出，在第一和第二組能束為反相時它為高能級而在其他相位差時則為較低能級，由此而得到相位比較器。
如果二輸入的相位對于其他部件中所用的是可變的，則需要附加的步驟來將由單一步驟產(chǎn)生的組合相位鎖定到其他步驟的相位。(16.單級和雙級雙穩(wěn)觸發(fā)器)反饋原理在本發(fā)明中有數(shù)個重要應(yīng)用。為了建立一觸發(fā)器，非反相輸出的一部分被加以更向，或者直接地或者通過中間過程反饋到第二組能束。最初輸出是截止的，此反饋信號也如是。
當一組脈沖也進入第二組能束時，它在輸出中被放大。該輸出的一部分被反饋進第二組能束，它又被放大而使反饋信號越來越大。這是一種正回授反饋。
被反饋輸出的百分數(shù)和鏡片的安置確定此過程如何運行。如果反饋信號很大，放大器將波很快驅(qū)動到飽和；如果它很小，它將再生地產(chǎn)生較大的輸出，但將不飽和。
脈沖斷開第一組能束或反饋信號將使雙穩(wěn)裝置復位。二種特殊干涉均可加以采用，因為為保持設(shè)定狀態(tài)所需的能量來自第一組能束。由于在復位期間控制能束截止，所以切斷功率就使輸出切斷，也切斷反饋能束。
除開其正常的二進制信息存貯功能外，這種型式的觸發(fā)器還能通過提供很大的反饋信號而被作得非常靈敏。這種靈敏性能使得此觸發(fā)器甚至能由具有與第一組能束波長匹配的波長的第二組能束中一單個的恰當?shù)囟ㄏ辔坏墓庾蛹右栽O(shè)定。因此，它在彩色和能級上均是非常靈敏的。
而且在提供多波長的能量時還能利用同樣的部件對多比特位進行頻率多路化。用于建立這樣的觸發(fā)器的過程是a.利用兩種類型控制器之一；b.保持第一組能束為多波長能量的基本恒定的大于零的能級；c.以具有至少一個與該多波長中至少一個相匹配的波長的能量啟動第二組能束；d.將輸出的一部分作為反饋導向第二組能束以保持輸出對每一波長均被啟動；和e.脈沖切斷二組能束之一作為復位信號以終止輸出，并切斷反饋信號以保持在各個波長斷開時的輸出切斷。
由此，通過保持對于設(shè)定信號設(shè)定為每一波長的輸出打開和保持由復位信號復位的每一波長的輸出切斷來提供多比特位雙穩(wěn)功能。
取得不如此敏感于變化的觸發(fā)器的一種途徑是按構(gòu)成電子靜態(tài)RAM單元的方法來利用相互推動的二個反相器。美國專利U.S.5093802中介紹過這樣一種觸發(fā)器，但該發(fā)明采用楊氏干涉。
因為本發(fā)明也起作為相敏有源濾波器的作用，所以多比特位運行也是可行的，以產(chǎn)生一純粹的非反相的頻率多路化輸出。用于建立這樣的相敏有源濾波器的過程是a.設(shè)立第一和第二反相器；b.將二反相器的第一組能束維持在多波長的能量的基本恒定的大于零的能級；c.將第一反相器的反相輸出導向到第二反相器的第二組能束，以便在第一反相器的反相輸出中存在的多波長的每一個處保持第二反相器的反相輸出截止；
d.將第二反相器的反相輸出導向到第一反相器的第二組能束，以便在第二反相器的反相輸出中存在的多個波長的每一個處保持第一反相器的反相輸出截止；e.以具有至少一個與至少該多個波長中一個相匹配的波長的能量啟動第一反相器的第二組能束來得到一設(shè)定信號；和f.以具有至少一個與該多波長中至少一個相匹配的波長的能量啟動第二反相器的第二組能束來得到復位信號。
由此，依靠由設(shè)定信號保持第一反相器的非反相輸出在所設(shè)定的各波長時為導通，和由復位信號保持第一反相器的非反相輸出在每一上述被復位的波長時為截止來實現(xiàn)多比特位設(shè)定/復位雙穩(wěn)功能。
因為此反相器相互抵消，此設(shè)定和復位脈沖必須足夠大來補償這種相消以便將觸發(fā)器推動到新的狀態(tài)。結(jié)果這種設(shè)置對輸入的噪聲即稍不靈敏。
降低靈敏度的另一途徑是利用閥值檢測。(17.閥值檢測器)利用本發(fā)明能實現(xiàn)閥值檢測以便使得僅僅由提供所需數(shù)量的輸入和按過程響應(yīng)的要求調(diào)節(jié)閥值能級即能產(chǎn)生一施密特觸發(fā)器、神經(jīng)電路檢測器、模糊邏輯元件、“與”、“或”、和較低靈敏度的設(shè)定/復位觸發(fā)器。
現(xiàn)有的光學技術(shù)中應(yīng)用楊氏干涉沒有這樣的對應(yīng)物，因而這里揭示相互連接各種不同信號的方法和它們之間所需的關(guān)系。在電子技術(shù)方面可能作出模擬，但本發(fā)明的體系結(jié)構(gòu)不同，因為這里要求作能束相位設(shè)定和設(shè)置多輸入的相對能級，更不用說為實現(xiàn)能量波形的交互作用所需的關(guān)鍵的定時。
多能束相加的基本原則為閥值檢測提供所需的輸入信號。能束相加的實現(xiàn)可以由將多個能束引導到具有至少一波長的基本恒定的第一組能束的控制器中一放大器/限幅器/相位濾波器的第一和第二位置來達到。
但將相加位置由放大位置分開使得多個輸入能在放大之前相加，同時能對所涉及到的基本原理有清晰得多的理解。因此，采用一多個輸入被相加的第三位置。
在輸入信號于該第三位置相加之后，它們被分開和引導到放大器的第二組能束。作為相位濾波器，采用二種類型特殊干涉之一的基本放大器以在僅當受調(diào)輸入具有適當?shù)南辔粫r才產(chǎn)生非反相輸出來作出響應(yīng)。然后此非反相輸出將取決于相對于第一組能束的輸入的總和。
此相加(第三)位置以使得可能進行閥值檢測的特定方式進行。有兩種形式的對此相加位置的輸入能束組。第一種形式是“觸發(fā)器輸入”第二種是“閥值控制輸入”。此二種型式相位相差180°。在復雜的裝置中，這些輸入能束的某些具有特定的功用，并被給予特定的名稱如“設(shè)定”或“復位”輸入，而它們提供的能量與一種或另一種型式同相位。
按照疊加原理，被疊加能束的幅值作代數(shù)相加。所有觸發(fā)器能束之和平衡所有閥值控制能束之和。每當所有閥值控制能束之和大于所有觸發(fā)器能束之和時，此二和的總的代數(shù)和即有意義并具有與閥值控制能束同相位的性質(zhì)。每當所有觸發(fā)器能束之和較大時該總和則與閥值控制能束不同相。如此二和值相等，總和就是零。
如果任何輸入能束不是零或180°，則將得到一組合相位(采用寬帶鏡片)。但由于輸入為一種相位或另一相位，此和亦將僅僅為一個或另一個相位(或者如果它們平衡則截止)。
如果至少一個閥值控制能束被保持在一基本恒定的能級，而觸發(fā)能束之和的能級由零開始增加，則總和的幅值就將減少，但其相位將維持與閥值控制能束的相同。
來自相加位置的能量被加以分開并被導向至放大器的控制輸入，具有在達到后即保持此放大器為截止(非反相輸出截止)的相位。因為任一產(chǎn)生這一相同相位的和均在第一位置生成相長干涉，所以對放大器的輸入能級沒有效果。放大器不受輸入能級的作用而維持截止狀態(tài)。
當觸發(fā)器輸入和等于閥值控制和時，總和為零；結(jié)果，放大器輸出保持截止。
在觸發(fā)器和升高到閥值控制和的能級之上時，總的幅值上升。但其相位已轉(zhuǎn)換180°，現(xiàn)在是與觸發(fā)器和同相位；如果觸發(fā)器和升高迅速，該總和的相位將不會通過由0°至180°的全部相位，而是相位會由零跳至180°。這突發(fā)相位變化原理被用于通過檢測這種相位變化來進行閥值檢測。一旦對放大器的控制輸入達到此新的相位，就在第一位置發(fā)生相消干涉，而在非反相輸出上出現(xiàn)能量。
只要閥值控制輸入保持恒定，就會達到發(fā)生這種相位交叉的能級。沒有這一相抵消的輸入，放大器將對最微小的輸入很敏感；其閥值能級為零。但在放大器的前面和外面增加相加位置就能在大于零的某點上建立一閥值。
通過或者由改變主閥值控制能束的能級或者由此不同的定時自各種不同來源對二者之一的相位增加能束，來改變閥值控制和，能由這一基本的閥值檢測器實現(xiàn)大量的各種不同的功能。由此基本放大器或限幅器開始，用于閥值檢測的基本裝置和方法的過程是a.提供以欲作閾值檢測的信息調(diào)制的、具有至少一被導向到至少一第三(相加)位置的能束的至少一組觸發(fā)器能束；(當這一設(shè)置被用作施密特觸發(fā)器時，這一觸發(fā)器輸入依靠每當此輸入高于閥值時即接通輸出來以欲加以數(shù)字化的信息作模擬調(diào)制。當其用作一種神經(jīng)檢測器、模糊邏輯檢測器、“與”或“或”時，這種設(shè)置具有全都相互同相位的觸發(fā)器輸入的幅值。)b.提供具有被引導到第三(相加)位置的基本上恒定能級的至少一能束的閥值控制能束組；(這一輸入確定此設(shè)置將響應(yīng)的閥值能級。它與觸發(fā)器能束異相。)c.當觸發(fā)器和閥值控制能束組兩者均在運行中時，將在第三位置產(chǎn)生與觸發(fā)器能束組和閥值控制能束組的相消干涉，以使得在觸發(fā)能束組小于閥值控制能束組時第三位置上的能量的合成相位與閥值控制能束組同相，而在觸發(fā)器能束大于閥值控制能束組時則與閥值控制能束組異相；(這一“第三”相加位置被用于對各種不同的輸入求和。當輸入僅有二相反相位之一時，將到此位置的所有輸入之和加以分隔將產(chǎn)生一個相位或者另一相位的但不會為其中間相位的信號。在要發(fā)生閥值檢測期間閥值控制輸入維持不變。如果觸發(fā)器輸入截止，由第三位置的輸出的相位不通過限幅器。)
d.將由第三位置得的能量引導到相位解調(diào)器的第二(控制)組能束。
由此，通過解調(diào)第三位置上組合能量中的相位變化來得到閥值檢測器。
本發(fā)明的相位解調(diào)器僅在其二組輸入能束為相反相位時才產(chǎn)生輸出，當它們?yōu)橥辔粫r，在“第一位置”發(fā)生相長干涉而不是為轉(zhuǎn)移能量到非反相輸出所需的相消干涉。
這時已檢測了閥值，因為只有在觸發(fā)器輸入之和大于閥值時放大器才會產(chǎn)生輸出。在觸發(fā)器輸入降到閥值以下時，放大器再次進入截止狀態(tài)。這樣，如果閾值檢測的特定應(yīng)用要求“接通”閥值與“斷開”閥值相同，連同為二進制輸出，那么就可以將放大器的功率能束調(diào)節(jié)到在低控制能束能級下發(fā)生飽和。而后非反相輸出在如果需要更大功率時被串接到另外的放大器。
許多二進制電路中，可采用一系列無需要接通和斷開閾值相同的能級。迅速地改變閾值可快捷地將放大器驅(qū)動進飽和狀態(tài)或達到閾值的切斷狀態(tài)。
在上述討論的觸發(fā)器中說明了二相互關(guān)連的原理，反饋和施密特觸發(fā)器階躍操作。下面將一反饋信號加到閥值檢測器。
這里區(qū)別在于，由非反相輸出的部分取得的反饋信號被作為與閥值控制輸入異相的附加觸發(fā)器輸入而導入到相加位置而不是如以前那樣被直接饋送到控制輸入。
當通過緩慢地提高觸發(fā)器輸入而到達閥值時，非反相輸出起作用，沿反饋通路導引能量。如此通路很短，延遲時間與觸發(fā)器輸入的上升時間相比較將可予忽略不計。如此延遲時間不能忽略，則在復雜系統(tǒng)中其余部件的設(shè)計就必須加以考慮。但在這一討論中我們將假定此反饋延遲可予忽略。
在到達相加位置后，反饋信號立即降低閥值能級。如果此觸發(fā)器加反饋輸入足夠，放大器將立即進入飽和。這是一種“躍進”觸發(fā)器式的動作。一旦觸發(fā)器輸入已到達接通閥值，放大器即直接躍進飽和狀態(tài)。只要放大器維持飽和，觸發(fā)器輸入中的波動因為有限的動作對輸出將很少或者沒有影響。
在觸發(fā)器輸入下降時，所發(fā)生的事情取決于相對于其他相加的輸入的反饋信號的能級。如果反饋信號小于閥值控制能束，則為了克服閥值控制能束將需要觸發(fā)器和反饋能束雙方。
在觸發(fā)器輸入下降時，放大器退出飽和而輸出開始降低。在輸出降低時，反饋信號也下降而使閥值升高。迅速變化的再生驅(qū)使反饋信號的降落使得輸出如同先前上升一樣迅速地降低。由于此躍進動作的再生性質(zhì)與觸發(fā)器脈沖的上升和下落時間相比較要快速得多，所以能將放大器同樣容易地急劇啟動和斷開。結(jié)果，接通閥值就將與切斷閥值極其近似相同，在觸發(fā)器輸入高于閥值時，輸出迅速建立，而在其降到閥值之下時輸出迅速切斷。這就是一施密特觸發(fā)器。
生成施密特觸發(fā)器動作所需的附加步驟是e.將小于閥值控制能束組的調(diào)幅輸出的一部分作為反饋信號導引到至少一個與閥值控制組能束組異相的第三位置。
由此，以將相位解調(diào)器驅(qū)動到比在不存在有由反饋信號引起的再生反饋時所發(fā)生的更大的輸出來得到一施密特觸發(fā)器。(18.雙觸穩(wěn)發(fā)器)改變反饋信號的最大能級將改變閥值檢測器在其最初被接通之后的操作方式。
如果反饋信號大于閥值控制輸入并且大得足以維持飽和，減小觸發(fā)器輸入對輸出很少或沒有作用。放大器被觸發(fā)啟動并將維持運行。它成為雙穩(wěn)態(tài)的。觸發(fā)器輸入成為一“設(shè)定”輸入，并具有至少二個復位其的方式。
功率能束可以被脈沖切斷，但這需要一另外的部件。一較好的方法是提供另一作脈沖復位此設(shè)置的閥值控制輸入。當此復位脈沖與反饋信號和主閥值控制輸入相組合時，閥值即被提高到反饋信號的能級之上?？偤拖辔换貜偷介y值控制輸入的相位，放大器進入截止狀態(tài)。
但這里也發(fā)生有一躍進動作。在復位脈沖上升時總和下降。在飽和點放大器脫離飽和狀態(tài)，而輸出(和作為結(jié)果的反饋信號)也開始下降。這導致下降時間的再生放大。亦即，隨后反饋信號的損失使得輸出部分降低，這促使反饋信號下降，如此連續(xù)下去。上升復位脈沖和下降反饋的組合促使放大器迅速地躍進到截止。
復位脈沖必須至少能大到足以使放大器脫離飽和狀態(tài)。結(jié)果就存在有一閥值，低于此值，復位脈沖將不能使放大器脫離飽和而將其觸發(fā)截止。
上述的雙穩(wěn)態(tài)設(shè)置產(chǎn)生的設(shè)定/復位觸發(fā)器較之先前討論的觸發(fā)器具有這樣的優(yōu)點，即它是以對分開的輸入加以脈沖來接通和斷開的，而先前的觸發(fā)器則要求能束之一被截止。
以上述閥值檢測器開始，為生成一完全的設(shè)定/復位雙穩(wěn)觸發(fā)器的過程是a.提供至少一與閥值控制能束組同相的復位能束組，引導到此閥值檢測器中的至少一第三(相加)位置；b.將由部分調(diào)幅輸出得的反饋信號導引到該至少一第三位置，在此至少一第三位置的反饋信號與閥值控制能束組異相并大于它(在此相加位置上)；c.脈沖發(fā)出觸發(fā)器能束作為設(shè)定脈沖；和d.脈沖發(fā)出復位脈沖組作為復位脈沖。
由此，以設(shè)定脈沖接通調(diào)幅輸出、以反饋信號保持此調(diào)幅輸出運行狀態(tài)、然后以復位脈沖斷開調(diào)幅輸出、和在因不存在反饋信號而保持調(diào)幅輸出為斷開狀態(tài)來得到雙穩(wěn)功能。
由采用具有多個波長的功率能束、采用寬帶鏡片、和再以各個波長設(shè)定和復位該設(shè)置，也可用這一雙穩(wěn)態(tài)設(shè)置來作多比特位運行工作。(19.神經(jīng)檢測器、模糊檢測器、和邏輯“和”)給閥值檢測器加以一觸發(fā)器輸入幅值產(chǎn)生在所有觸發(fā)器輸入均為運行中時成為其最大值的總和。依靠將閥值能級設(shè)定為恰恰低于該和值和高于除一個觸發(fā)器輸入之外均在運行中時的能級，就將只存在所有觸發(fā)器輸入均同時在運行時才發(fā)生閥值檢測，生成來自限幅器的飽和輸出。
如果將此設(shè)置連接在一神經(jīng)電絡(luò)中，它就將作為神經(jīng)閥值檢測器運行，以閥值控制輸入作為“加權(quán)”信號。對于模糊邏輯也同樣。二相位的模擬輸入均可被相加來由“模糊”信息源的幅值得到一“邊界”。
如將此設(shè)置連接到一二進制數(shù)字電路中則它作為一多輸入邏輯“與”的功能作用。用于產(chǎn)生多輸入邏輯“與”的過程是提供多個以二進制信息調(diào)制的觸發(fā)器能束組作為“與”輸入，此“與”輸入具有一能量和，此“與”輸入的能量和在當所有“與”輸入均為運行中時大于閥值控制能束組的基本恒定的能級，而在“與”輸入之一為截止而其余“與”輸入為運行中時低于閥值控制能束組的基本恒定的能級。
由此，以僅在所有“與”輸入為運行中時才產(chǎn)生運行輸出來得到多輸入“與”這一過程將在帶有或不帶有施密特觸發(fā)器的反饋電路進行。當輸入為模擬量時施密特觸發(fā)器操作特別有用，如在神經(jīng)邏輯應(yīng)用中的情況那樣。(20.多輸入邏輯“或”)如果閥值控制信號小于閥值檢測設(shè)置中最小觸發(fā)器輸入，則在每當任一觸發(fā)器輸入啟動時限幅器將接通。結(jié)果就成為一多輸入邏輯“或”的功能。用于產(chǎn)生多輸入邏輯“或”步驟是提供多個以二進制信息調(diào)制的觸發(fā)器能束組成為“或”輸入，所述“或”輸入具有一能量和，當僅“或”輸入中一個在運行中時此“或”輸入的能量和才大于閥值控制能束組的基本恒定的能級。
由此，以在至少一“或”輸入在運行中產(chǎn)生運行輸出來得到多輸入“或”。
此多輸入邏輯“或”能帶有和不帶有反饋地加以應(yīng)用。如無反饋被應(yīng)用，大于閥值的和信號將被放大。(21、多輸入雙穩(wěn)態(tài)設(shè)置)在反饋信號足夠大得使設(shè)置呈雙穩(wěn)態(tài)時是有重要意義。將閥值設(shè)定得低得相同于對多設(shè)定和復位信號加以多輸入“或”。將閥值設(shè)定得高得相同于對多輸入設(shè)定和復位信號加以多輸入“與”。
將閥值設(shè)定在中央使在達到2/3、或3/5、或某種類似的輸入比例時到達閥值，這是一種在模糊邏輯環(huán)境中非常有用的功能。(22、單穩(wěn))以增加一延遲的反饋能束可利用任一雙穩(wěn)態(tài)設(shè)置來得到單穩(wěn)功能，最簡易的是那些具有直接設(shè)定和復位輸入的例如上述采用閥值檢測器的設(shè)定/復位雙穩(wěn)裝置。用于得到此單穩(wěn)功能的過程是a.將調(diào)幅輸出引向通過一延遲通路以得到一延遲期間和一組延遲的能束；b.導引此延遲的能束以得到復位脈沖。
由此，以在此延遲期間被反饋信號(已經(jīng)是設(shè)定/復位觸發(fā)器的一部分)保持為運行態(tài)，而后在延遲期間之后被延遲的能束組切斷的設(shè)定脈沖，來提供一調(diào)幅輸出被啟動的單穩(wěn)功能。
此延遲的反饋信號是附加到被用于促成最初的設(shè)置雙穩(wěn)態(tài)的反饋上的。實質(zhì)上是，此單穩(wěn)觸發(fā)器打開雙穩(wěn)設(shè)置，而延遲反饋信號將其切斷。延遲的長度也影響有效作用周期，因為此設(shè)置在所有能量退出延遲通路之前是不能再被設(shè)定的。為了能使第二個單穩(wěn)在另一個結(jié)束后立即開始，能將延遲反饋信號加以差分，使之成為較短的脈沖。下面將較詳細討論這種差分。(23、級連放大器)為實現(xiàn)上述的許多任務(wù)，許多實施方案將需要用于許多輸出的更大能量。結(jié)果，將需要多個放大器來代替所說明的單個放大器。級連放大器具有加上一些重要的新特點的單個放大器的品質(zhì)。
將一放大器級連到另一個增加了每一級受調(diào)包跡中能量總數(shù)。在每一級均在運行中時，此級連系列中的最后輸出是有此受包跡中整個系列的量加能量。由于各級的輸出均給下一級提供更多的能量，所以每一級能被越來越大的能原騅動。這樣，對此系列中的第一放大器的控制輸入即成為對整個級連的控制輸入。因此，對此級連的低能級輸入將控制此條列的大得多的(非反向)輸出，向使很小的能原成為較大能原的控制器。
此系列的輸出中的能量總數(shù)最大能級為Eo＝Ea2n，其中n＝系列中的級數(shù)，Es為小輸入能原的能級。但，Eo也由輸入變到系列中各個別放大器的能級所限制。因此，輸出的最大能級由供能能原的能級所限造。當級連的放大器達到這一極限時，它將進入飽和。增加更多的能量到該小輸入將不再會使行由供能能原轉(zhuǎn)移更多能量到輸出，因為已經(jīng)達到全部能@加以轉(zhuǎn)移的。
用于實現(xiàn)本發(fā)明的級連放大器的手段和方法是a、提供多個連接在級連系列中的放大器；b、將各放大器的輸出級連到此系列中下一放大器的第二(控制)組能來；和c、提供大于系列中第一放大器的第二組(控制)能束的至少一個大能束，其中此大能束是此系列中另一放大器的第一組(功率)能束。
由此，按照較小的能束將來自大能束的能量通過級連系列轉(zhuǎn)移到此級連系列的最后一放大器的調(diào)幅輸出，由此來達到以較小能束控制大能束。
由于在每一級受調(diào)信號的能級基本上被加倍，所以能實現(xiàn)相當大的放大。這樣的放大器具有只要功率能束中沒有噪聲和鏡片無振動就不會在信號中引起噪聲的優(yōu)點。(24、用于生成多輸入“與”的門控放大器)級連放大器可能被用于本發(fā)明中所述的所有能束電路中如果采用第一類型特殊干涉，放大器就能加以門控。事實上，切斷任一功率能束將切斷整個系列。因此，級連是取得多輸入“與”功能的良好方法。
其步驟是1、設(shè)置多個級連系列中的邏輯“與”；和2、將各邏輯“與”的輸出級連到此級連系列中下一邏輯“與”的第二組能束。
由此，為了接通級連系列中最系的邏輯和的至少一個，輸出此級連系列中的多個邏輯“與”的所有第一組能束和第一邏輯“與”的第二組能束都必需是在運行中，這樣來得到多輸入“與”。
如果功率能束以模擬信號調(diào)制，此級連放大器系列就能被用作為一放大混頻器。(25、振蕩器)為維持振蕩所需的四個主要項目為放大器，功率源，頻率確定裝置，和反饋通路。本發(fā)明提供放大。恒定輸入能原組提供功率源。將輸入導向到一延遲通路，放大器的脈沖輸出就將在其沿著延遲通路前進時延遲一定的時期。這一點提供頻率確定裝置。將延遲通路的輸出引導回到放大器的輸入，建立起一反饋通路。
但還需要一或二件另外的項目。因為簡單放大器的放大輸出不被反相，因而必須提供一初始化的脈沖。一旦振蕩開始，上述設(shè)置就能被設(shè)計得能繼續(xù)振蕩，或者能被設(shè)計得使振蕩停止，如一環(huán)形振蕩器那樣。
為構(gòu)成一自啟動振蕩器，必須在反饋電路上加以反相器，然后協(xié)同反饋通路提供一被反相的、延遲的信號來驅(qū)動放大器。一開始，放大器截止。反相器提供信號將放大器接通。輸出的一部分在其到達放大器的輸入之前被延遲并反相。結(jié)果，按照延遲的反相的信號，放大器截止，等待延遲時間，接通，等待延遲時間，和再次截止。
因為反饋信號是控制輸入的唯一能源，而此設(shè)置是自起動的，當采用二種類型特殊干涉之一時切斷和斷開功率能束即將振蕩器門控斷開和接通。
由此，能束振蕩的裝置和方法以此基本放大路開始并以如下過程產(chǎn)生a、由導引調(diào)幅輸出的第一部分能量沿著一延遲通路并通過一反相器裝置來將一反相的延遲信號提供給放大器。此反相器裝置可能是上述的反相器，或者是現(xiàn)有技術(shù)中揭述的楊氏干涉反相器；b、將反相的延遲信號導向第二組能束以導通和截止調(diào)幅輸出，通過在反相的延遲信號作用期間第二組能束維持運行而在反相的延遲信號斷開期間截止來產(chǎn)生振蕩；和
c、在振蕩要被門控截止期間關(guān)斷第一組(功率)能束。
由此，通過在各延遲期間順序地接通或斷開非反相輸出來產(chǎn)生能束振蕩，而以斷開第一組(功率)能束來門控截止能束振蕩。
能束振蕩可利用任一放大部件、包括雙穩(wěn)和閥值過程來完成。這些部件被連接在電路中，正如它們的電子對應(yīng)部件那樣；但為能工作，各個連接必須有正確的相位和定時關(guān)系。(26、相位鎖定和多路選擇)相位擺動能束，例如象在來自二不同的激光或其它來源的能束的情況下，被并行引導進本發(fā)明的一組相位濾波器/解調(diào)器。所用的鏡片的質(zhì)量對各相位濾波器/解調(diào)器所通過的實際帶寬將具有巨大作用。為覆蓋相位擺動輸入所用的整個頻譜要設(shè)置足夠的濾波器/觸調(diào)器。各觸調(diào)器被提供以不同的、但恒定的相位信號。輸出將是在相位擺動信號擺動進各單獨濾波器/解調(diào)器的帶通區(qū)間時產(chǎn)生他們的各個輸出的一組經(jīng)多路選擇的信號。
相位濾波器/解調(diào)器只有在相位擺動信號與各個的功率能束相位相差180°期間才產(chǎn)生最大輸出。因此，輸出在他們?yōu)樽畲髸r的期向內(nèi)具有基本恒定的相位輸出。調(diào)整各濾波器/解調(diào)器輸出然后將它們再組合成一單個能束的相位使得輸出能束相對于控制器的功率源具有基本不變的相位，和具有來自功率和相位擺動能束兩者的能量。從而此二能源被鎖相一齊。
如果此相位擺動能束為基本恒定的能級，則該被鎖相的輸出也將具有基本恒定的能級，即使各單獨控制器將各個地按照任何給定瞬間的相位動作。由于任何給定時刻至少一個將在運行中，此輸出將保持工作，而如果輸入為調(diào)幅的，則輸出也會同樣是調(diào)幅的。
如果采用窄帶控制器，第一位置即能夠被用于所有的控制器，輸出位置可以互相接近以便能形成一連續(xù)的頻帶?？砂仓靡还庀辔蛔兓允乖诖祟l帶上的每一點的能量將能接收不同的相位變化。然后，將所有相位改變的輸出導引至鎖相輸出位時使它們到達一相同相位的位置。
用于生成相位鎖定的裝置和方法的過程是
a、采用本發(fā)明的相位解調(diào)器；b、提供一組相位擺動能束；c、將該組相位擺動能束的一部分導引到多個解調(diào)器中每一個的各組第二(控制)能束；d、給各解調(diào)器的第一(功率)組能束提供不同相位的能量；e、將各解調(diào)器的調(diào)幅輸出導引到至少一個第三位置，以使來自所有解調(diào)器輸出的能束相互同相位地到達該第三位置；和f、引導來自第三位置的能量以提供鎖相輸出。
由此使來自相位擺動能束組的相位鎖定能量成為具有基本恒定幅值的基本恒定的相位輸出。
鎖相輸出的一重要應(yīng)用是對一波列的一波列進行鎖相以便能由復重波列生成一基本恒定的相位輸出，以使得不致因功率源中的相移而丟失被存儲的和在一光學計算機中被處理的信號。
其運行原理是提供足夠的相位解調(diào)器使得它的頻帶寬之和能覆蓋擺動范圍。擺動相位信號被看成是一在任一給定瞬間僅存在一個相位的相位多路化信號。因為相位解調(diào)器在其輸出位置產(chǎn)生相長干涉，信號的相位將會是已知的相位，即功率能束的相位，當控制輸入相位不正確時，輸出將截目(在由鏡片的精度所確定的帶寬范圍內(nèi))。
具有匹配(和已知的)相位的解調(diào)器的輸出在相位開始時被調(diào)整到匹配所有其他解調(diào)器輸出的相位之后被導引至鎖相輸出。解調(diào)器根據(jù)擺動相位輸入的相位輪流激發(fā)。但，組合的輸出具有由來自二能束的能量構(gòu)成的基本穩(wěn)定的相位。
輸出相位的穩(wěn)定性取決于各單獨解調(diào)器的帶寬，和它們被采用的數(shù)量，因為這確定過程的分辯率。
為什么誰都要組合二CW信號來生成恒定相位的信號？一種應(yīng)用是將波列鎖定到一齊。即使最好的激光也產(chǎn)生有限的波列。即就是說，有時在激片輸出中會發(fā)生急劇的變化，這相當于一種相位調(diào)制形式。
當一波列的尾端被鎖定到一波列的開始時，鎖相輸出能維持基本穩(wěn)定的相位，或者至少是變化非常緩慢的相位。對于高速光學計算機的操作，基本恒定的相位是必須的。
這些過程可以直接接合到激光自身的反饋通路中使其能輸出被鎖相到一齊的波列。
多重能源，甚至一些非激光源，采用這一措施可被鎖相到一齊。本發(fā)明的相位鎖定和濾波質(zhì)量使得一種源信號，例如一低功率激光，或者是至高質(zhì)量的彩色濾波器，能被用作為提取和相位鎖定來自熱源、陽光、或白光的能量的標準。當然，本發(fā)明在能頻學中也將是非常有用的。信號提取如果相位擺動能束已經(jīng)過幅度調(diào)制，則鎖相輸出亦將為相位擺動能束作幅度調(diào)制。從而，信號可被從一個源中，例如來自光纖的光中提取，并準備在例如光學計算機這樣的鎖相系統(tǒng)中進行處理。
當能束作頻率調(diào)制時，在波長變化使將它超出解調(diào)器組的組合帶寬時，所有的相位解調(diào)器一齊截止。從而，利用一能源發(fā)送的信號可能以利用頻率或幅度調(diào)制來通過由另外的能源驅(qū)動的裝置加以傳送。
相位鎖定對于在包括光纖電話傳輸系統(tǒng)的光學計算機之間形成高速通信線路是必不可少的。
為由相位擺動信號提取受調(diào)信號所需的附加步驟是g、以欲予提取的信號對相位擺動能束進行幅度或頻率調(diào)制。
由此來得到包含該信號和在鎖相輸出中具有基本恒定相位的調(diào)幅輸出。(27、相位編碼器/調(diào)制器)由調(diào)幅信號作相位編碼和相位調(diào)制可依靠生成一對不同的調(diào)幅信號并將此具有相反相位的二信號加以組合來實現(xiàn)。此不同對之一在運行中時，組合輸出具有一個相位；當另一個在運行中時，此組合信號則具有相反的相位。在中間時則具有一組合相位。用于這一相位調(diào)制或編碼的裝置和方法是a、采用一種類型控制器；b、保持第一組(功率)能束為基本恒定的大于零的能級；c、對第二(控制)組能束進行幅度調(diào)制；d、將具有第一相位的至少一輸出的部分導引到至少第三位置；e、由第一位置分離部分能量以產(chǎn)生與第一相位反相位的反相信號；f、將此反相信號引導到第三位置；和g、引導來自該第三信號的能量以產(chǎn)生調(diào)相輸出。
由此，通過在第二組輸入能束在運行中時使第一相位的能量輸出，在第二組輸入能束截止時使第二相位的能量輸出，和使得調(diào)相輸出處的能量的相位與第二組(控制)能束的幅度成比例地改變，這樣來得到相位調(diào)制器。(28、“與非”)布爾代數(shù)為以組合邏輯功能產(chǎn)生各種不同的邏輯門制造了條件。當組合采用特殊干涉的功能時，需要注意某些事件(如載波相位)，因為它們在電子方面沒有對應(yīng)物。因此，本說明也包含一些例子，以便著重和清楚地說明過程相互連接。
布爾代數(shù)中，反相的“與”輸出構(gòu)成“與非”。其過程是a、利用前述的任何“與”功能；和b、將此邏輯“與”的至少一個輸出導引到一邏輯“非”裝置。
由此得到一邏輯“與非”。
此“非”可以為本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)中的任一個。(29、“或非”)邏輯“或非”由反映二個到“與”的輸入來產(chǎn)生。用于產(chǎn)生一邏輯“或非”的過程是a、采用本發(fā)明的“與”；b、設(shè)置一具有被導引到此邏輯“與”的第一組能束的能束輸出的第一邏輯“非”裝置；和c、設(shè)置一具有被導引至此邏輯“與”的第二組能束的能束輸出的第二邏輯“非”裝置。
由此生成一邏輯“或非”。
象這些相交連接在電子技術(shù)領(lǐng)域域那樣普遍地應(yīng)用的，在采用利用特定干涉的能束“與”之前還沒有做到過。而且能束必須吻合，同時要滿足對這里指示的各個部分的所有相位和定向需要。
(30、“異或”)現(xiàn)有技術(shù)的“異或”功能產(chǎn)生具有調(diào)相成分的輸出。在一輸入能束自身在運行中時，輸出是一個相位。當另一能束自身在運行中時，輸出是另一相位。本發(fā)明糾正這一問題是分離調(diào)相輸出，校正相位和將它們重新組合到一齊。用于建立一“異或”的過程是a、利用本發(fā)明的相位解調(diào)器；b、產(chǎn)生具有被引導向至少一第三位置的、以二進制信息調(diào)制的至少一個能束的第一組“異或”輸入能束；c、產(chǎn)生具有被引導向該第三位置的、以二進制信息調(diào)制的至少一個能束的第二組“異或”輸入能束；d、在第一和第二組“異或”輸入能束都在運行中時在該第三位置上產(chǎn)生相消干涉；e、將來自第三位置的能量引導到第一和第二所述解調(diào)器，第一和第二相位解調(diào)器的第一組能束為反相位的以使得在當?shù)谝唤M“異或”輸入能束自身在運行中時第一相位解調(diào)器的調(diào)幅輸出為有效，而在當?shù)诙M“異或”輸入能束自身在運行中時第二相位解調(diào)器工作；f、引導來自第一相位解調(diào)器的能量以得到至少一個“異或”輸出；和g、將來自第二相位解調(diào)器的能量導引到“異或”輸出并作180°相移，以使得來自第一和第二相位解調(diào)器的能量在“異或”輸出具有相匹配相位。
由此得到具有基本恒定的相位輸出的“異或”。(31、二進制半加法器)二進制半加法器功能是由一公共輸入取得一“與”輸出作為進位信號和一“異或”作為求和信號來產(chǎn)生的。用于作成一二進制半加法器的過程是a、采用本發(fā)明的“異或”；b、將來自第一組“異或”輸入能束的部分能量導引至一邏輯“與”裝置的第一輸入；和c、將來自第二組“異或”輸入能束的部分能量導引至此邏輯“與”裝置的第二輸入。
由此，以將“異或”輸出作為一求和輸出而將此邏輯“與”的輸出作為進位輸出，得到一二進制半加法器。(32、用于雙穩(wěn)觸發(fā)器的時鐘信號)將時鐘信號加到本發(fā)明的雙穩(wěn)觸發(fā)器涉及到較電子領(lǐng)域中所需更多的方面。本發(fā)明中所采用載波的高速度特性會使得時常在它們在較慢的媒體中如通常的電子電路中本不會發(fā)生的場所出現(xiàn)錯誤的信號。
本發(fā)明的雙穩(wěn)觸發(fā)器被用于分開的設(shè)定和復位輸入。一調(diào)幅時鐘脈沖串必須被導引到首先至設(shè)定輸入然后至復位輸入。如果時鐘信號被同時導引至二輸入，將會發(fā)生無法預計的結(jié)果。因此，利用二個“與”門以單獨地使能這些門一稍長于時鐘脈沖的長度的短時間來將時鐘信號引導到適當?shù)妮斎搿＿@保證了良好的穩(wěn)定的設(shè)定和復位脈沖。此過程是a、采用本發(fā)明的具有脈沖復位輸入以及脈沖設(shè)定輸入的設(shè)定/復位二進觸發(fā)器；b、設(shè)置第一和第二邏輯“與”裝置；c、設(shè)置具有至少一個交替第一和第二脈沖的脈沖能束的一組時鐘能束；d、將該時鐘能束組的第一部分導引至第一邏輯“與”裝置的第一輸入；e、導引第一邏輯“與”裝置的輸出以得到設(shè)定脈沖；f、將該時鐘能束組的第二部分導引至第二邏輯“與”裝置的第一輸入；g、引導第二邏輯“與”裝置的輸出以得到復位脈沖；h、導引雙穩(wěn)功能的調(diào)幅輸出的部分通過一第一延遲通路，得到延遲時間和一被延遲的雙穩(wěn)能束組；i、將該延遲的雙穩(wěn)能束組的第一部分導引到一邏輯“非”裝置；j、將此邏輯非“非”裝置輸出導引至第一邏輯“與”裝置的第二輸入；和k、將延遲的雙穩(wěn)能束組的第二部分導引到第二邏輯“與”裝置的第二輸入。
由此，以在當不存在延遲的雙穩(wěn)能束組由邏輯“非”裝置將第一邏輯“與”裝置的第二輸入保持在運行狀態(tài)和由該延遲的雙穩(wěn)能束組的不存在而阻止第一脈沖通過第二邏輯“與”時，利用通過第一邏輯“與”裝置的第一脈沖設(shè)定雙穩(wěn)功能，然后在當?shù)诙壿嫛芭c”的第二輸出為該延時的雙穩(wěn)能束組保持在運行狀態(tài)和因延遲的雙穩(wěn)能束組的存在(它由邏輯“非”裝置反相以保持第一邏輯“與”截止)而阻止第二脈沖通經(jīng)第一邏輯“與”裝置時)，利用通經(jīng)第二邏輯“與”裝置的第二脈沖復位該雙穩(wěn)功能，從而得到鐘控的雙穩(wěn)功能。
在雙穩(wěn)能束能夠開通“非”而切斷第一“與”之前對其加以延遲，使得在延遲周期之后機會消失之前第一時鐘脈沖可能通過來將觸發(fā)器穩(wěn)定地設(shè)定為運行狀態(tài)。在雙穩(wěn)能束能夠切斷第二“與”之前將其延遲使得在時間周期結(jié)束之前第二時鐘脈沖能可靠地復位觸發(fā)器。每一種情況中時鐘脈沖均必須短于延遲周期，否則將會發(fā)生預計不到的事情。(33、二進數(shù)計數(shù)器，能束差分和積分)由于上述介紹的鐘控雙穩(wěn)設(shè)置的時鐘脈沖必須短于延遲周期，所以必須增加另外的載波電路來使得裝置將一雙穩(wěn)裝置被引導到另一雙穩(wěn)裝置。為實現(xiàn)這一任務(wù)，一具有長脈沖寬的時鐘信號必須加以差分。
差分一載波脈沖與差分一電子脈沖稍有不同。差分一正電子脈沖得到一短的正脈沖，后跟一等于輸入脈沖減去該正脈沖的長度的延遲周期，后面再隨之為一負脈沖。一長載波脈沖的類似的差分結(jié)果為一短載波脈沖，后跟等于輸入脈沖減去該短脈沖的長度的長截止周期，后面再隨之以一相位與該第一短脈沖相反的短脈沖。
能束脈沖差分是由將脈沖能束分成為二部分來實現(xiàn)的。一部分被引導沿著具有等于該被差分的脈沖寬的延遲的延遲通路。然后此經(jīng)延遲的部分與未加延遲的部分在進行差分的位置上重行組合。由此差分位置得到輸出。在該短延遲期內(nèi)，能量作為引導短脈沖輸出。當經(jīng)延遲的能量由延遲通路到達時，在差分位置產(chǎn)生切斷輸出的相消干涉。只要輸入繼續(xù)存在，經(jīng)差分的輸出即維持截止。
在輸入斷開時，相消干涉停止。但能量仍然由延遲通路到來。這一能量作為尾隨短脈沖輸出。但這一脈沖與引導脈沖相位相差180°。
結(jié)果由一單個輸入脈沖產(chǎn)生一對具有相反相位的差分脈沖。這樣的設(shè)置的優(yōu)點在于，二脈沖之間的截止周期可以是任何長度而不會影響后面的部件，同時可將建立此差分的脈沖寬的延遲周期加以標準化來與其他部件的需求相匹配。生成二進計數(shù)器是一個較好的例證。
為了生成一計數(shù)級，此雙穩(wěn)裝置必須在由一能具有各種不同長度的脈沖寬的雙穩(wěn)部件輸出的每隔一脈沖時被時鐘接通或斷開。因此，首先將輸入時鐘加以差分以使標準長的短脈沖將能出現(xiàn)在降低的二進階段。因為本發(fā)明的能束“與”裝置僅對合適相位的輸入信號作出響應(yīng)，所以二差分的脈沖之一就能被用來束只是調(diào)整作差分的信號的相位來匹配“與”所需的。此“與”將只對一個脈沖作出響應(yīng)。
用于生成這種為產(chǎn)生二進計數(shù)級的裝置和方法的步驟是a、設(shè)置具有長于延遲時間的脈沖的一組二進輸入能束；b、將二進輸入能束組的一部分導引到至少一第四位置；c、將二進輸入能束組的另一部分導引到沿著一第二延遲通路，然后作為經(jīng)延遲的能束組到達至少一第四位置；d、當二組能束均在運行中時在該至少一第四位置上利用二進輸入能束組和經(jīng)延遲的能束組產(chǎn)生相消干涉；e、由該至少一第四位置分離能量以得到差分的脈沖；和f、引導差分的脈沖來提供鐘控雙穩(wěn)功能的時鐘能束組。
由此，以將二進輸入能束組進行差分來生成一具有恒定脈沖長度的引導脈沖和一具有恒定脈沖長度的尾隨脈沖，此引導脈沖與尾隨脈沖異相，此鐘控雙穩(wěn)功能響應(yīng)至少一個上述脈沖，這樣來產(chǎn)生使得能利用長于延遲時間的二進輸入能束脈沖時鐘控雙穩(wěn)功能進行時鐘控制的二進數(shù)計數(shù)器。
差分是建立定序器的非常有效的方法。一長脈沖被加以差分。如果僅需要這些脈沖中的一個，則利用一放大器來取消它們中的一個。輸出被分配進一組具有不同長度的延遲線，這種措旋可被用來生成用于光學處理器的正交脈沖或序列脈沖。積分一電子電容器的能束相當物是一延遲線。能量被導向進一延遲通路。在稍后某一時刻能量由延遲線出來。這一過程被以在一延遲周期將其切斷來差分一脈沖，而后在此脈沖結(jié)束時檢取存放在延遲通路中的能量。
積分是能量對時間的累積。為實現(xiàn)能束積分，將欲予求積的能束分配到不同長度的一或多個延遲線。延遲線的輸出在一求和位置被加以累加。為利用這一設(shè)置進行差分，經(jīng)延遲的脈沖被恢復為不同相位。為作積分，經(jīng)延遲的能量被恢復為同相位。
相對于延遲周期的輸入脈沖的長度確定將得到的波形種類。如果脈沖長于延遲線，那么在由各不同的通路來的能量同時到達求和位置時幅度將會增加。
如果數(shù)個延遲線具有每次一脈沖時間地增加的延遲時間，則被積分的輸出就將是可能接近到一齊足以使它們作為一單個長脈沖的功能作用的一系列脈沖。實踐中這可能是困難的，因為甚至是能量流中最細微的中斷也可能破壞這一過程。本發(fā)明以采用一閥值檢測器、施密特觸發(fā)器、一限幅器或雙穩(wěn)設(shè)施來由變化能級的積分信號得到一恒定能級輸出來解決這些問題。
有意義的是，可由首先差分一長脈沖和對逐個增長時間將其作部分延遲來構(gòu)成一頻率放大器，使得在頻率大于主輸入脈沖時接通和斷開最后的波形。
(34.二進計數(shù)器)下一步是以相互連接一接連系列中的多個變長可鐘控的觸發(fā)器來產(chǎn)生二進計數(shù)器。用于作成這樣一個二進計數(shù)器的過程是a.利用可變脈沖長鐘控的裝置和方法；b.設(shè)置多個級連系列中的二進數(shù)計數(shù)器；c.引導各二進數(shù)計數(shù)器的調(diào)幅輸出以得到此級連系統(tǒng)中下一二進數(shù)計數(shù)器的二進輸入能束組；和d.給級連系列中第一二進數(shù)計數(shù)器的二進輸入能束組提供欲加計數(shù)的脈沖。
由此，以連接多個在一級連系列中的產(chǎn)生表示脈沖數(shù)的二進輸出的二進數(shù)計數(shù)器來得到二進計數(shù)器。(35.方波振蕩器)
上述振蕩器能產(chǎn)生各種波形，包括正弦波，受調(diào)波形包跡。方波是由連接一雙穩(wěn)設(shè)置來產(chǎn)生振蕩得到的。用于作成此方波振蕩器的過程是a.采用任一上述的具有復位輸入的雙穩(wěn)設(shè)置；b.在要發(fā)生方波振蕩期間保持設(shè)定脈沖作用，而在要關(guān)斷方波振蕩時使其截止；c.引導調(diào)幅輸出的一部分沿著一具有延遲周期的延遲通路并通過一邏輯“非”裝置，得到一被反相的延遲雙穩(wěn)信號；和d.引導延遲的雙穩(wěn)信號以得到復位脈沖，每一復位脈沖均大于設(shè)定脈沖與反饋信號之和。
由此，以各延遲周期至少一次地重復接通或切斷雙穩(wěn)功能來得到一門控的方波能束振蕩器，和以切斷設(shè)定脈沖來關(guān)斷振蕩。(36.D觸發(fā)器)D觸發(fā)器是一在接通一啟動能束組后存貯一二進制位輸入在一組能束上的基本電路，用于作成一D觸發(fā)器的過程是a.采用具有脈沖設(shè)定、和復位輸入的設(shè)定/復位二進觸發(fā)器之一；b.提供具有至少一個以二進制信息調(diào)制的能束的一組數(shù)據(jù)能束；c.提供具有至少一個以數(shù)據(jù)存貯使能信息調(diào)制的能束的一組啟動能束；d.提供具有至少一個以數(shù)據(jù)存貯使能信息調(diào)制的能束的一組啟動能束；e.將數(shù)據(jù)能束組的第一部分導引至第一邏輯“與”裝置的第一輸入；f.將數(shù)據(jù)能束組的第二部分導引到一邏輯“非”裝置；g.將邏輯“非”裝置的輸出導引至第二邏輯“與”裝置的第一輸入；
h.將啟動能束組的第一部分導引到第一邏輯“與”裝置的第二輸入，和啟動能束組的第二部分到第二邏輯“與”裝置的第二輸入；i.導引第一邏輯“與”裝置的輸出以提供設(shè)定脈沖；和j.導引第二邏輯“與”裝置的輸出以提供復位脈沖。
由此，以根據(jù)啟動能束組在運行期間數(shù)據(jù)能束組的狀態(tài)設(shè)定或復位雙穩(wěn)功能來得到D雙穩(wěn)功能。(37.多應(yīng)用，多能量形式)這里描述的能束部件相互連接的原理能被用于無數(shù)種不同的復雜設(shè)置，就象電子技術(shù)中的基本構(gòu)成塊一樣。能束差分、輸入求和、閥值檢測、頻率和相位濾波、對部件連接的能束定相位、和利用多重射線形成交互式圖象只不過是使得本發(fā)明能鎖相互連接和應(yīng)用在復雜的設(shè)置中的一些重要特點。
對所有這些的陳述是為了提供為應(yīng)用特殊干涉的廣泛基礎(chǔ)。至于這里所說明的許多晶體管式的功能以及其利用電磁能量的能力，本發(fā)明可以很恰當?shù)胤Q之為一“光子晶體管”。
由標準電子結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成的無數(shù)不同的復雜裝置能采用本發(fā)明重現(xiàn)。如果利用電磁能，與其電子對應(yīng)物相比這種裝置的速度是突出的。
當數(shù)字光子電路中利用電磁能時，本發(fā)明的功率放大和功率限制能力雙方提供直接與電子電路中放大器和限幅器的應(yīng)用相似的很寬范圍的應(yīng)用，而且能以高于通常電子電路的速度完成相同類型的任務(wù)。
當本發(fā)明中利用電子束的波動性質(zhì)時，就能產(chǎn)生完成這里所描繪的功能的自由空間電子結(jié)構(gòu)。自由空間電子、即被限定在其波動性質(zhì)能被加以利用的空間的電子的應(yīng)用有許多優(yōu)點。
采用本發(fā)明能作成非常靈敏的儀器。例如，少量的某種亞原子粒子很難檢測。利用這種粒子流作為本發(fā)明中的功率能束組，少量進入到第二組能束的粒子就能轉(zhuǎn)變成比例增大數(shù)量的這種粒子，然后它們就可能容易地加以測試。
有許多實施方案可采用各種不同能量形式來完成。如果本發(fā)明結(jié)合以一雷達天線或X射線機，就能檢測被反射的或被發(fā)射的調(diào)相信號。如果建立一陣列，其中每一象素為本發(fā)明的放大器，其輸出將為被反射或發(fā)送的雷達或X射線調(diào)相圖象的復合調(diào)幅圖象。根據(jù)這樣的信息就可由設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)中的將不可見象素幅值變換成可見象素的頻率變換器匹配陣列來構(gòu)成完全的三維雷達圖象。同樣在本發(fā)明中采用聲能和將各象素變換成可視能量亦遠用于聲納。
本發(fā)明還能在相同位置中應(yīng)用多種不同形式能量運行。例如，一實施方案能夠以將針對每一個的輸入成分定向得使它們具有一輸出隔離的公用點來包含聲波和光線，并在這些位置上有適當?shù)拿浇?，就能使得各種不同形式能量互相交互作用。
被反射的超聲聲納波基本上是受調(diào)能束組，能在這一組合實施例的“第一”位置上產(chǎn)生相長和相消干涉，聲波的相長和相消干涉將使得此實施例中的介質(zhì)受壓和減壓。改變介質(zhì)的密度將改變其折射率，因而將對穿過它的光束作相位調(diào)制。這種相位調(diào)制能直接地或與一第二能束相同地被用來使其效果直接在能量形式變換時刻得到放大。
結(jié)果就是一能檢測聲波中的相位變化的超靈敏擴音器，和將聚集的信息導引至由本發(fā)明許多相互連接部件構(gòu)成的光學計算機。
某些類型的材料對光線起反應(yīng)產(chǎn)生拍頻。在本發(fā)明的一實施例中利用這種材料使光線能被作外差、倍頻和分頻，甚至同時信號被放大。
另一些類型的材料是對一種頻率的光線為光敏的，而同時能使得對另一種頻率的光線起作用。當將這種材料置入本發(fā)明一實施例中時，包含在一頻率的能束上的信息能被傳送到另一頻率的能束。
相同波型能量的二種能量型式或頻率借助提供有助于交互作用的恰當?shù)慕橘|(zhì)，可能被同時用來與本發(fā)明作交互作用。然后本發(fā)明被用來以提供靈敏的放大的傳送環(huán)境由一能量類型將信息傳送到另一類型。
(38.基本運行理論)申請人認定，在采用第一類型特殊干涉的純粹相長干涉位置上的能量幅度和強度＝I＝A2+B2+2ABCOS (θ)總的幅值Tci＝I的方根，正如A2＝幅度A的強度。
在相長干涉(ci)區(qū)的中央，θ＝0，和COS(θ)＝+1。在相消干涉(di)區(qū)的中央，θ＝180°，和COS(θ)＝-1。結(jié)果，在此二位置的二幅值的向量和也是幅值的代數(shù)和。
在ci區(qū)中此二射線同相位，故其和具有該同樣相位。因而此強度等式為Ici＝A2+B2+2AB＝(A+B)2在di區(qū)中，二射線異相，故向量和為二振幅在最大時的相位時之差。如果它們相等，代數(shù)和為零。此di強度等式成為Idi＝A2+B2-2AB＝(A-B)2這兩種情況可被看作為三個不同射線的向量和，分別標為B1、B2和U。在di區(qū)，B＝-B1＝B2，故U為A與B間之差，而A＝B+U。
當A自身在運行中時，位置1處的幅值為B1和U的向量和。其強度為(B1+U)2。
在相消干涉(di)區(qū)的中央，θ＝180°，和COS(θ)＝-1。結(jié)果，在此二位置的二幅值的向量和也是幅值的代數(shù)和。
在ci區(qū)中此二射線同相位，故其和具有該同樣相位。因而此強度等式為Ici＝A2+B2+2AB＝(A+B)2在di區(qū)中，二射線異相，故向量和為二振幅在最大時的相位時之差。如果它們相等，代數(shù)和為零。此di強度等式成為Idi＝A2+B2-2AB＝(A-B)2這兩種情況也被看作為三個不同射線的向量和，分別標為B1、B2和U。在di區(qū)，B＝-B1＝B2，故U為A與B間之差，而A＝B+U。
當A自身在運行中時，位置1處的幅值為B1和U的向量和。其強度為(B1+U)2。
在能束B2進入運行時它與最初的二個組合，由于它與B1和U相位差180，幅值和強度的總數(shù)如式1所示。
式I，對于所有干涉類型的di位置T1＝Tdi＝B1+U-B2＝UI1＝Idi＝(B1+U-B2)2＝U2而由替代得到I1＝Idi＝A2+B2-2AB＝(B+U)2+B2-2B(B+U)＝B2+2BU+U2+B2-2B2-2BU＝U2這恰恰是所期望的，因為幅度作代數(shù)相加，而強度是幅值的平方。
這表明，小于第一能束的異向能束的相加得到具有等于二者差值的能量。如果看作為三個能束之和，其中二個幅度相等但符號相反，第三能束等于在所有三個被相加之后余留在該位置的能量的幅值。
干涉過程在干涉圖象內(nèi)對能量重新定位。由di區(qū)消失的能量的相當值出現(xiàn)在ci區(qū)。如以上所示，當二不等的能束作相消干涉時，di區(qū)中并非全部能量均被重新置于ci區(qū)。剩余下的恰恰等于二不相等能束間之差。這一剩余能量未被更換位置，它繼續(xù)到達di位置。因此，這一剩余能量可被稱為“未被轉(zhuǎn)移”能量，因為它未被干涉轉(zhuǎn)移到ci區(qū)。
結(jié)果，人們就可以將顯然由di區(qū)消失的能量說成是“被轉(zhuǎn)移”能量。
在楊氏ci區(qū)中，在楊氏干涉的情況下，在僅一個能束在運行中時到達第二位置，即ci區(qū)的能量的幅值為A。A可被認為是二幅值B1和U之和。
而當能束B2進入運行中時它與首先的二個相組合。因為它與B1和U同相位，B＝B1＝B2，而幅值和強度的總和如等式2中所示。
等式2，在放大或飽和狀態(tài)中的楊氏干涉T2＝Tci＝B1+U+B2＝2B+UI2＝Ici＝(B1+U+B2)2＝(2B+U)2而且在飽和時有I2＝Ici＝A2+B2+2AB＝(B+U)2+B2+2B(B+U)＝B2+2BU+U2+B2+2B2+2BU＝4B2+4BU+U2＝(2B+U)2這也正是所期望的，因為幅值作代數(shù)相加，而強度是幅值的平方。
在這種情況下，楊氏干涉在僅有一能束在運行中時使能量被導引至這一ci位置。當?shù)诙苁M入運行時，來自di區(qū)的能量被轉(zhuǎn)移到ci區(qū)。如此上所示，被干涉加到ci區(qū)的能量嚴格等于由di區(qū)移走的能量。
因此存在有二相等的部分，B1和B2。一來自能束A和另一個來自能束B。二者之間的差為U。
在ci和di兩種情況下，U均保持不變。它被稱之為“未被轉(zhuǎn)移”的能量。雖然，即使在ci區(qū)它亦維持不受B1與B2間發(fā)生的干涉的影響。
如果B升高到等于A，在二位置U都降至零。在di位置所得的干涉圖象完全成為黑的，在ci位置的強度成為4A2＝4B2。全部能量均傳播到干涉圖象。
當A與B不相等時，所形成的圖象可被看成是二圖象之和。一個圖象是由部分B1和B2形成的熟知的干涉條紋型式的干涉圖象。另一圖象是一始終一致的斑點，部分之間沒有對比度變化，其幅度為U，其強度為U2。
因此，二不相等的能束間之差U，可被恰當?shù)胤Q之為“未被轉(zhuǎn)移”的，因為當B1和B2截止時它以同樣的形式到達同樣的位置。
B1和B2被恰當?shù)胤Q之為“被轉(zhuǎn)移的”能量，因為為了形成干涉圖象這種能量被作了重新配置，即被作了轉(zhuǎn)移。在此圖象中來自di位置的能量被轉(zhuǎn)移到ci位置，與來自只要不存在干涉總會到達的另一能束的相等的能量相組合。
在特殊干涉中，當僅有一能束在運行中時不對位置2即ci位置有任何傳播。這是因為能束與di位置比較很小，并僅被引導向di位置，和不擴展到覆蓋最終ci要發(fā)生的位置。
di區(qū)的功能恰如上述，具有與B異相的來自A的兩個同相能束。
ci區(qū)在不存在干涉時沒有能量。最重要的是它沒有”未被轉(zhuǎn)移“的能量(即U＝0)。
當?shù)诙苁?B2)進入運行時，發(fā)生干涉產(chǎn)生干涉圖象，由di位置移走能量(B2-B2)，留下U作為剩余能量。
由di位置移走的能量被轉(zhuǎn)移到ci位置作為B1+B2。它具有強度(B2+B2)2。
經(jīng)過替代得到I2＝Ici＝A+B+2AB＝(B+U)2+B2+2B(B+U)＝B2+2BU+U2+B2+2B2+2BU
＝4B2+4BU+B2＝(2B+U)2但是，在這一位置U＝0，產(chǎn)生如等式3中所示的重要關(guān)系。
等式3，放大或飽和狀態(tài)中的第一類型干涉T2＝2BI2＝(2B+O)2＝4B2這樣即為振幅和強度雙方推導得第一類型特殊干涉的等式。
任一應(yīng)用中的總能量取決于ci面積和di面積，因為它們可能由許多射線、甚至數(shù)千或數(shù)萬射線構(gòu)成。全部能量可被擴大來覆蓋很大的面積，或者聚焦到很小面積。輸出特征將是大小、位置和輸出面積相對于圖象的圖象成分分離器的圖象面積之比的功用。來自非純粹ci或di的圖象的其他部分的傳播能量也傳播到發(fā)明的整個運行中。
這些等式對放大和限幅過程的重要性不能加以夸大。作為示例，被定向到位置1的基本恒定功率能束A和一控制能束B(小于A)在位置1和2產(chǎn)生干涉圖象，di在1，ci在2。
輸出強度為4B2，幅值為2B。在鏡片損壞或其他將實際改變此設(shè)置的其他因素的極限之內(nèi)A在怎樣程度上大于B無關(guān)緊要。被轉(zhuǎn)移到輸出的能量正比于控制能束B。
當控制能束為幅度調(diào)制時，輸出也為幅度調(diào)制，具有控制能束的幅度的二倍。在輸出波形的信息承載部分的能量被加倍。與采用楊氏干涉的現(xiàn)有技術(shù)的放大器不同，本發(fā)明不生成剩余輸出U，不對干涉圖象傳播的未轉(zhuǎn)移的剩余能量。
只要此受調(diào)能束小于此恒定能束，輸出就將被放大。輸出幅值總是二者中的較小者的雙倍。
下面考慮在受調(diào)控制能束升高到恒定的功率能束的能級之上時發(fā)生的情況。在B＞A時，任何時刻輸出均將為二者中較小者的二倍。這與上面等式中更換能束名稱相同。因為較小的一個也就是恒定的一個，不管B被作怎樣強的調(diào)制，輸出均將為恒定的2A，仍然要在不破壞或改變光學設(shè)施的范圍之內(nèi)。這種情況稱為“飽合”。所有可能來自能束A的能量均被轉(zhuǎn)移到輸出。
因此，本發(fā)明的放大曲線是非線性的。以光速運行的非線性鏡片能完成許多否則是不可能的任務(wù)。已收調(diào)波形在二輸入能束相等時將受到限制和箝位。
第二類型物殊干涉也能被看作是具有三個成分的幅值。功率能束(A)被定向于di位置，它不會被導引至ci位置，正如同第一類型特殊干涉那樣。
控制能束(B)被定向于二個位置。因而這一類型的干涉將不會在一單個階段中產(chǎn)生一邏輯“與”，但它構(gòu)萬一理想的放大器。
當控制能束截止時，I2＝0，I1＝B1+U。
當控制能束小于基本恒定的功率能束時，A＝B1+U，B＝B2。位置1的幅值將為B1+U。
等式U，放大中的第二類型干涉；幅值＝T2＝B1+B2＝2B強度＝I2＝(B1+B2)2＝4B2這與采用第一類型特殊干涉時同樣。當設(shè)置進入飽和時出現(xiàn)差異。發(fā)生這種情況時，等于B-A(因為B較大)的未被轉(zhuǎn)移的能量(U)不來自功率能束。在這種情況下，剩余能量來自被直接定向到輸出的控制能束。因而，飽和期間的輸出如等式5中所示。
等式5，飽和中的第二類型干涉幅值＝T2＝B1+B2+U＝2B+U＝2A+U
強度＝I2＝(B1+B2+U)2＝4A2+4AU+U2因為A為常數(shù)所以放大減弱。功率能束的所有可能的能量均轉(zhuǎn)移到輸出。B的進一步增大未被加倍的U的大小。在求平方以生成強度時，因子4AU表明存在著與來自干涉圖象的其他部分的能量的某種交互作用，但U保持相同。
結(jié)果，在B＜A時，這一第二類型特殊干涉象第一類型特殊干涉性能一樣。但它在B＞A時性能與楊氏干涉相同。放大仍有某種限制但不被箝位。寬帶和窄能設(shè)置上述過程是與相位相關(guān)的，由di位置移走的能量被重新送到ci位置。但如信號在其他相位到達第一位置時會是什么？在這種情況下，ci位置在其他的地點，結(jié)果是近似于調(diào)相信號的二進制操作。為使ci位置與輸出位置相同輸入將必須絕對為異相的。
實踐中，所用的鏡片將必須以波長單位和波長大小加工。大部分光學設(shè)置依賴于來自于輸入能束的多個交叉點的能量的平均。由這些多個點能量的平均產(chǎn)生熟知的正弦波干涉條紋。
如果放大器被加工成包括大量的這種點以便應(yīng)用此平均原理，則它將具有寬的帶寬并將能具有應(yīng)用多個輸入頻率的功能。輸出位置的作用就好像一組每一個采用單獨射線組的邊靠邊地排列的控制器。
在這種情況下，輸出通路包括大量波長大小的位置。對于稍有不同的相位和稍許不同的頻率，每對輸入位置中的ci位置將在稍許不同的輸出位置。如果這些位置恰都在此通路的區(qū)域內(nèi)，能量就將輸出。如果不是則無輸出。
近代的鏡片能以波長大小運行。波長大小輸入能束和波長大小輸出通路將產(chǎn)生與多位置平均式的鏡片相當不同的操作過程。鏡片越精確，為使得ci區(qū)命中輸出通路相位和頻率就必須越精確。
為了使ci區(qū)命中波長大小輸出通路，波長大小的精確性將使得在第一位置上只有當相位足夠地接近180°時調(diào)相信號才輸出。由模擬調(diào)相信號的輸出只有在二輸入嚴格地為異相時才為二進輸出。
如果采用多頻率，將能命中輸出通路的僅有頻率將是那些符合使ci位置是微輸出孔時的波長幾何條件的頻率。
因此，每一方法和每一裝置均必須被加工來產(chǎn)生所需的放大器型式。如果一相位解調(diào)器要以模擬輸入運行，它就將必須是平均多位置(寬帶)式。如果它要在二進制電路中運行，則單個的波長大小位置(窄帶)式將十分良好地工作。
借且利用具有一共用的第一位置、但分開的輸出位置的多個波長大小控制器，有可能產(chǎn)生相當大數(shù)量的組合操作，從而能同時處理各種不同的信號。
由定向到一共用信號的不同位置輸入能束能產(chǎn)生一頻分多路分配器。每一不同頻率將在不同輸出位置生成其ci。如果各輸出位置在圖象在分分離器中具有其自己的輸出通路，輸入中的一組復雜的頻率將被分離成獨立的輸出。同時它將濾出其當中的任何頻率，因為設(shè)有用于這些頻率的輸出通路，和設(shè)有提供符合的輸入頻率。
如果控制輸入被導引至一共用位置和采用多個功率輸入，各自具有不同的頻率和不同的位置，就可將幾何結(jié)構(gòu)安排成使ci位置全都符合，以產(chǎn)生一非常準確的頻率可選濾波器。所有符合一功率能束的頻率均將在公共輸出通路有它們的ci。所有其他頻率都沒有。這種設(shè)置與寬帶平均設(shè)置間的區(qū)別是每一個通過濾波器的頻率均必須佳精確地符合功率能束的頻率和相位。在波長大小，濾波器能提供任何已知手段的最佳選擇，特別是在光波頻率及以上。
這些基本操作原理生成類似于電子晶體管執(zhí)行類似功能的方法的功能。因此本發(fā)明提出的普遍名稱“光子晶體管”是正確的。雖然本發(fā)明也完全能利用非光子的波動能量，而光子實施方案則可期望成為是運行最普遍的。
本發(fā)明在光子技術(shù)中給出了下列進展a.用于采用特殊干涉的能束(特別是光子)計算的完整的技術(shù)基礎(chǔ)；b.手段、方法和設(shè)備，用于進行
I.基于放大、限幅和箝位；II.基本布爾邏輯；III.基本閥值檢測；IV.數(shù)字信息存貯；和V.頻率相敏濾波。c.為與能束成分接口的連接裝置和方法；d.對能束運行原理的清晰理解，包括I.作功能接口的多能束求和；II.多頻率同時運行；III.能束差分；IV.能束積分；V.再生反饋；VI.相位要求；VII.維持一能束衡定的作用；VIII.放大；IX.飽和；X.截止；和XI.多輸入能束的相位關(guān)系。
e.建立特殊干涉的、包括其非線放大特性的運行基本數(shù)學理論；f.建立多能量形式同時運行的技術(shù)和理念基礎(chǔ)；g.為應(yīng)用能束來完成在此之前僅限于電子技術(shù)的任務(wù)和遠遠超出通常電子技術(shù)的能力的任務(wù)，較堅實地建立理念基礎(chǔ)；h.確立電子晶體管電路和能束電路之間的運行相似性和差異，使得通用術(shù)語“光子晶體管”將能合理地應(yīng)用于本發(fā)明；和i.建立產(chǎn)生電子波電子功能的技術(shù)和理念基礎(chǔ)。
通過察看隨后的附圖、附圖的說明、實現(xiàn)本發(fā)明和最佳方式、權(quán)利要求和摘要，對本發(fā)明的前述優(yōu)點將更清楚。
對所列附圖的簡要說明，在連同下面的詳細說明察看所列附圖后對本發(fā)明將會有更多理解。(注能束的角度和大小是被夸大的，便于清楚理解)圖1為采用特殊干涉的控制器；圖2A-2E為五種狀態(tài)的控制位置；圖2A為采用二類型特殊干涉的、二輸入能束切斷時的控制器；圖2B為采用二種類型特殊干涉的、一輸入能束在運行時的控制器；圖2C為采用第一類型特殊干涉、第二輸入能束在運行時的控制器；圖2D為采用二類型特殊干涉的、二輸入能束均在運行時的控制器；圖2E為采用第二類型特殊干涉的、第二輸入在運行中時的控制器；圖3為一輸入能束在運行時的反相器；圖3A為一輸入能束均在運行時的反相器；
圖4為頻譜濾波；圖5為作級連的放大器；圖6為具有反饋的雙穩(wěn)結(jié)構(gòu)；圖7為閥值檢測器；圖8為總和向量；圖8A為閥值檢測器輸入/輸出波形；圖9為閥值檢測器中的反饋；圖10為施密特觸發(fā)器輸入/輸出波形；圖11為“與”和“或”閥值檢測輸入/輸出波形；圖12為“與非”邏輯；圖13為“或非”邏輯；圖14為“異或”邏輯；圖15為二進制半加法器邏輯；圖16為鐘控雙穩(wěn)邏輯；圖17為二進數(shù)計數(shù)器輸入/輸出波形；圖18為二進數(shù)計數(shù)器；圖19為二進計數(shù)器和輸入、中間和輸出波形；圖20為振蕩器邏輯；
圖21為方波振蕩器/施密特觸發(fā)器邏輯；圖22為D雙穩(wěn)邏輯和輸入/輸出波形；圖23為多路選擇器和邏輯；圖24為多路器邏輯；圖24為A多路器輸入波形；和圖25為鎖相邏輯。實現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式(1基本能束控制器)圖1的透視圖說明本發(fā)明基本單元的優(yōu)選實施例，一采用上述發(fā)明揭示中討論的一種型式干涉的能束控制器。它由至少一能束的一第一組能束(1)和在至少一位置(3)相疊置的至少一另外的能束的一第二組能束(2)構(gòu)成。雖然“至少一個”是指在實踐中可能有許多這種位置和能束起所說明的那些的作用，而在此圖中每一種均只表示出一個。
當二組能束均在運行中時，它們相干涉產(chǎn)生具有在位置(3)的di區(qū)和至少在一另外位置(4)的ci區(qū)。在這一圖中表示二個ci區(qū)(4)。來自ci區(qū)的能量連續(xù)作用提供輸出(5)。四個射線即輸出能束組的能束被表示在圖中。它們作用相同和一致地運行。
一圖象成分分離器(6)，在這里為一不透明掩膜，防止來自位置(3)的能量成為輸出(5)的一部分。
在鏡片被設(shè)計成利用第一類型特殊干涉時，所有來自本身為在運行中的能束(1)或能束(2)的能量被導引到位置(3)并由掩膜(6)停止，而輸出(5)截止。鏡片不將來自任一能束的能量引向位置(4)或進入輸出(5)。
輸入能束被取向成當能束(1)和(2)均在運行中時相消干涉覆蓋各能束單獨地到達的整個區(qū)域，包括位置(3)。如果能束(1)首先在運行中，而后能束(2)進入運行，小于或等于能束(1)的能級，包括位置(3)的di區(qū)中的能量總數(shù)，即被減少等于能束(2)的能級的量。
不只是發(fā)生di。能量不僅僅是消失。能量守恒定律要求由di區(qū)消失的能量必定出現(xiàn)在ci區(qū)，從而構(gòu)成整個的干涉圖象。ci區(qū)被標作為位置(4)。
由di區(qū)、如位置(3)轉(zhuǎn)換走和進入ci區(qū)、如位置(4)的能量包括來自能束(1)和(2)雙方的能量。如果能束幅值相等，則位置(3)處的幅值將為零，而所有來自二能束的能量均將出現(xiàn)在位置(4)。只要能量出現(xiàn)的位置(4)，它就會繼續(xù)進行輸出(5)。
如能束(1)大于能束(2)，具有幅值等于(1)和(2)間之差的能量將出現(xiàn)在位置(3)并被圖象成分分離器(6)停止。轉(zhuǎn)移進位置(4)的能量的幅值將等于二者中較小者，在這種情況下為能束(2)的幅值的二倍。來自二能束的所有能量被由di位置(3)轉(zhuǎn)移到ci位置(4)。
如果能束(2)的幅值增加使得其幅值大于能束(1)的幅值，由干涉轉(zhuǎn)移到輸出(5)的能量的幅值就等于二者中較小者，即能束(1)的幅值的二倍。能量的強度、即每單位面積的功率近似等于幅值的平方。因此，強度在輸出(5)中的大小為輸入能束之一自身在位置(3)的四倍。
為計算輸出(5)中的能量總數(shù)，還必須考慮到表面面積和時間。由于二輸入能束是僅有的能源，輸出(5)中的能量的總數(shù)不會超過二能束的較小者中的能量數(shù)量的二倍。強度大至四倍這一事實僅僅是表明能量已被集聚到一較小的表面面積中。
如果能束(1)被保持為基本恒定的能級，而能束(2)的能級擺動，或被調(diào)制得低于能束(1)的能級，則在假定鏡片完善時，輸出(5)將含有受調(diào)輸入能束(2)中存在的能量數(shù)量的二倍。
輸出(5)中的附加能量被干涉從能束(1)中消除。因為輸出(5)的能級是能束(2)受調(diào)輸入能級的函數(shù)，輸出(5)包含有完全與能束(2)的調(diào)制包跡那樣的被放大的調(diào)制包跡，僅具有最高為二倍的能量數(shù)。
因為這一放大器的功率來自能束(1)，所以在本發(fā)明被用作為一放大器時它被叫做“功率能束”。受調(diào)輸入能束(2)被稱做“控制能束”，因為它控制由干涉將有多少能量被從功率能束轉(zhuǎn)移。
如果控制能束(2)的能級升高到超過功率能束(1)的能級，輸出(5)將保持穩(wěn)定在功率能束電平的二倍。放大作用停止，受調(diào)波形被箝位。這種情況是因為輸出等于二能束的較小者的能級的二倍，而這時較小的功率能束的能級是恒定的，產(chǎn)生恒定的輸出。
更仔細地觀察準確位置能更全面地理解這些組成位置和能束是怎樣相互作用來產(chǎn)生各種不同功能的。圖2A～2D為第一型式的能束控制器，亦就是采用第一類型特殊干涉。
圖2A～2E中表示最基本操作的四種狀態(tài)。為清楚起見，圖中的角度被夸大了。在這一討論中，“能束”是指就象它們是一單個能束似的一致地運行的能束、即射線組。這種能束能夠具有如這里所說明的動作一致的多個位置，但它們?nèi)肯筮@一密集圖中所述地動作。
以二定向到一公共位置(3)的能束(1)和(2)，連同位置(4)，輸出(5)和掩膜(6)來說明四種狀態(tài)。圖2A的狀態(tài)表示當輸入能束(1)和(2)雙方均截止的狀態(tài)，(如截面線所指明的)。在任一位置均不出現(xiàn)能量。這一空態(tài)很重要，在本發(fā)明的許多應(yīng)用中，特別是數(shù)字應(yīng)用中會發(fā)生。輸出(5)截止。
圖2B的狀態(tài)說明在能束(1)為運行中而能束(2)截止時的狀態(tài)。位置(4)不出現(xiàn)能量，因為本不希望將能量導引至此。掩膜(6)阻止能量到達輸出(5)，所以它截止。
圖2C的狀態(tài)說明當能束(2)運行而能束(1)截止時的狀態(tài)。在此狀態(tài)下能量不出現(xiàn)的位置(4)，因為鏡片未將能量引導到此，所以輸出(5)截止。
圖2D的狀態(tài)說明二能束(1)和(2)均在運行時的狀態(tài)。能束被疊加來在它們的公共位置(3)產(chǎn)生相消干涉。數(shù)學上此二能束抵消，但這些能束中的能量并未被破壞。而是來自二能束的能量被位置(3)轉(zhuǎn)移到位置(4)，在此發(fā)生相長干涉。結(jié)果狀態(tài)圖2D中的干涉圖象覆蓋一與狀態(tài)圖2A～2C中所覆蓋的區(qū)域不同的區(qū)域。被轉(zhuǎn)移到位置(4)的能量繼續(xù)前進通過掩膜(6)在(5)上產(chǎn)生工作中的輸出。
能束(1)和(2)可能非常小，甚至象那些來自全息圖的單個象素的單個射線。能束(1)和(2)也可能是在圖2B和2C的狀態(tài)期間在位置(3)由能束組即射線產(chǎn)生的投射圖象，包括那些全息圖所產(chǎn)生的。在圖2D狀態(tài)期間，圖象相互干涉以產(chǎn)生能被分隔成多組部分以得到象位置(4)那樣的多個輸出的新圖象。
能束(1)和(2)也可能是復雜的多輸入動態(tài)圖象(如在一光子計算機內(nèi)的計算進行中連續(xù)變化的圖象)的組成部分。作為較復雜圖象的組成，則圖2A～2E即代表許多作為并行作用的多個復雜圖象的不同組成部分同時運行的多組位置中的一組位置的運行。
位置(6)的圖象成分分離器可以是任何被定位來由圖象中一個區(qū)中的能量分離在圖象的另一區(qū)中的光學元件。為簡單起見說明一掩膜。它阻擋出現(xiàn)在位置(3)的能量，但在當二輸入(1)和(2)均在運行中時使能量在位置(4)通過成為圖2D狀態(tài)中的輸出(5)。
為在輸出(5)產(chǎn)生最大的輸出，能束(1)和(2)必須在位置(3)相位相差180°(這當然是為生成di所要求的)并且強度相等。當這些條件符合時來自二能束的全部能量將被同相地轉(zhuǎn)移到位置(4)的相長干涉，并進入到輸出(5)。當這些能束控制器與其他部件相互連接，載波相位即可與這二位置(3)和(4)相比擬。
一輸入能束的相位被定義為在其本身在運行中時在位置(3)它的相位。因此，為在輸出(5)產(chǎn)生輸出，能束()和(2)被認為必須相互間有180°的相位差。
一輸出能束的相位被定義為與在位置(4)的能量組合相位相同。當二個或更多控制器，或其他相位相關(guān)部件相互連接時，它們的位置和鏡片被加工得能發(fā)生所需的相位關(guān)系。例如，如果一控制器的輸出被導引至另一控制器的輸入，此二者即被安排得使由位置(4)測量得的輸出為完成其設(shè)計任務(wù)將提供在此隨后的控制器的位置(3)上的適當?shù)南辔弧?br> 圖2A～2E的運行精度取決于在生成用于產(chǎn)生它的鏡片中所用的容差。
如果此容差大于波長大小，則運行一般將是寬帶的。如果容差是在波長大小中，則便于窄帶運行。寬帶應(yīng)用的功能與在帶有稍許不同的帶通的許多窄帶控制器并行運行時、亦即在多個精確的位置(4)放出能量進輸出(5)時相同。這是因為精確的位置(4)對于不同頻率和相位差將有稍許不同。一設(shè)計能挑選出精確的位置越多，其帶寬就將越窄。(2.利用第二類型特殊干涉)第二類型干涉使得來自能束之一的能量當其本身在運行中時可能出現(xiàn)在輸出，而否則就不會。在這一情況下，也如圖2A、2B和2D中所示，圖2C狀態(tài)不會發(fā)生；相反，圖2E狀態(tài)發(fā)生。這一類型的干涉依靠利用能束(1)作為能量供給功率能束可被用來得到一放大器。但是這種干涉不能被用于產(chǎn)生布爾“與”功能或門控放大器。
這是一第二類型的能束控制器。寬帶和窄帶裝置均可能被產(chǎn)生。(3.邏輯“與”)第一類型控制器將起作為一布爾“與”的功能。當能束(1)和(2)以二進制信息調(diào)制時，能量將只有在能束(1)和(2)兩者均在運行中時才出現(xiàn)在位置(4)和移動到輸出(5)。當能束(1)截止時，輸出(5)截止。
至于幅值，當二輸入能束的較小者為零時，等于較小一個的輸出為零。(4.放大)如果輸入能束之一如能束(1)保持在基本恒定的能級，第二能束(2)作模擬調(diào)制，被轉(zhuǎn)移到輸出的能量將大于和比例于能束(2)。因為來自二能束的能量出現(xiàn)在輸出(5)，輸出(5)即表示能束(2)中的受調(diào)輸入的被放大的值。因此在二能束相等時能量最大值為二能束的組合，即能束(2)能級的二倍。
用于完成放大的能量來自恒定的功率能束(1)，由受調(diào)控制能束(2)確定。如果控制能束(2)為二進制，輸出(5)亦將是二進制，最高達能束(2)雙倍。
這里發(fā)生的要大于如在某一交叉能束被集聚在一小斑點時發(fā)生的幅值的簡單變化。能束(2)具有一帶一定的最大能量值的受調(diào)包跡。這可由能束的實際幅值來表述。
功率能束(1)也含有能量，并具有大于或等于控制輸入能束(2)的幅值，但不承載信息。干涉僅在當能束(2)在運行時才促使來自能束(1)和(2)雙方的能量被轉(zhuǎn)移到輸出(5)，并與能束(2)成比例。由于能束(1)和(2)中所有的調(diào)制變化均出現(xiàn)在輸出(5)中，輸出(5)將含有僅來自能束(2)的信息，這僅僅是因為只有能束(2)的控制輸入具有任何信息。
輸出(5)中的受調(diào)包跡是具有最高達控制輸入(能束(2))的不只幅值的能量值的二倍。因此，本發(fā)明的操作真正是放大而在控制能束截止時不會有剩余的輸出能級，如現(xiàn)有技術(shù)的能束放大器那樣。
特殊干涉的任一類型均能被用于放大。如果采用第二類型，能束(1)必須是功率能束，因為在控制輸入(能束(2))截止時其能量不被傳播到輸出(5)。(5.門控)如果采用第一類型特殊干涉，則任一輸入均能提供功率，因而它們二者同樣工作。另外，切斷功率能束(1)阻止由能束(2)作任何能量饋送。這使得放大器可僅僅以切斷能束(1)來斷開。(6.限幅)能束(1)的恒定功率能級建立一定的飽和能級。通常這一能級等于能束(1)的能級(取決于所用鏡片)。
當控制能束(能束(2))低于飽和能級時，能束(2)的受調(diào)輸入在輸出(5)中被放大。大于該能級，所有可能被轉(zhuǎn)移進輸出(5)的能量均已被轉(zhuǎn)移。在再設(shè)有來自能束(1)的能量可用時，禁止控制輸入(能束(2))的能級增加以使得更多來自能束(1)的能量出現(xiàn)在輸出(5)中。因此，本發(fā)明即作為一限幅放大器起作用。
如其電子技術(shù)的對應(yīng)物那樣，噪聲或其他異常有可能切斷受調(diào)全跡。如何干涉地進行取決于所用鏡片。嚴重過載驅(qū)動一裝置在某些情況下可能導致泄漏。當然，如果采用第二類型特殊干涉，按設(shè)計將有泄漏。輸入能級增加高于將滲漏的飽和能級將不再被放大，但將為掩膜(6)所衰減，這阻止一些過度的能量到達輸出(5)。
不完善的鏡片可能將來自能束(1)的某些輸入能量導引至某些位置，在此使干涉不能將該部分能量轉(zhuǎn)移到輸出(5)。這種能量就成為不能由光學裝置轉(zhuǎn)移的。(7.反相器和“非”)當在一放大器的位置(3)發(fā)生相消干涉時，由二能束來的能量被轉(zhuǎn)移到如位置(4)的相長干涉區(qū)，由位置(3)移走能量。圖3和3A表示一變形的設(shè)置，這里掩膜(6)被掩膜(7)所代替(表示為斷面)，它在位置(3)有一個孔。
被轉(zhuǎn)移到輸出(5)的能量與控制輸入能束(2)成正比。因此，輸出(5)被稱為“未反相”的輸出。通過位置(3)進入輸出(8)的能量反比于控制輸入(2)。因此輸出(8)被稱為“反相”的輸出。
最大的未反相輸出(在控制輸入小于功率輸入時)等于僅通過到輸出(8)的功率能束。因此，未反相的輸出不被放大。
如果放大器被驅(qū)動進入飽和，未被轉(zhuǎn)移到未反相的輸出(5)的超過能量通過輸出(8)排出。輸出相位隨輸入能級和相位變化。這方面將在下面討論閥值檢測中更詳細說明。
如果這一反相器的控制輸入(2)被以二進制信息調(diào)制，則此設(shè)置執(zhí)行邏輯“非”的功能。(8.相位解調(diào)器和比較器)下面參照圖2A～2E或3～3A研討在相位和頻率的給定變化下本發(fā)明的運行。
本發(fā)明對相位是很敏感的。運行相信由放大器的恒定功率能束確立僅僅是因為它未被調(diào)制和用作為與其他能束比較的基準。
為在輸出(5)產(chǎn)生最大輸出，輸入能束(1)和(2)必須在位置(3)相位準確地相差180°。任一大于零的其他相位差將降低位置(3)的能級，并在位置(4)與寬帶設(shè)置中能束(1)和(2)之間的相位差成比例地增加。在鏡片被作得較精確，特別是在構(gòu)造準確性接近波長尺寸時，可將裝置作成使得到達位置(3)和(4)之間的能量將被圖象成分分離器阻斷，而達到較窄的帶寬和裝置的敏銳的相位選擇性。
如果控制輸入能束(2)在位置(3)與功率能束(1)同相位，在位置(3)將發(fā)生相長干涉而不是相消干涉。在這種情況下將設(shè)有能量將轉(zhuǎn)移到位置(4)，輸出(5)將截止?？刂戚斎肽苁?2)中的幅值變化將不會饋送至輸出(5)。
對控制(能束(2))作為相位調(diào)制在輸出(5)產(chǎn)生調(diào)幅輸出。如果鏡片帶寬很寬，使位置(3)與(4)間的空間中的能量能進入輸出(5)，微小的調(diào)相成分將滑入輸出(5)。但窄帶鏡片僅允許來自象發(fā)生完全的相長干涉和來自二輸入能束的能同相位的位置(4)的位置的能量送出到輸出(5)。
如果控制能束(2)具有相位和幅度成分兩者，輸出(5)將會有調(diào)幅部分和調(diào)相部分雙方的調(diào)幅組合。因此，由解調(diào)相位變化得到的最高能級輸出也受輸入的幅度影響。
結(jié)果，本發(fā)明可被用作為一由對一放大器的控制能束(2)作相位調(diào)制得到的相位解調(diào)器。
相位解調(diào)器實際上是比較能束(1)和(2)的相位。如果一個是恒定標準的，而另一是作相位調(diào)制的，輸出就被解調(diào)成為一AM信號。如果二輸入均是調(diào)相的，則在位置(3)當信號為異相時輸出將是高能級，而當它們同相時為較低能級。由于在位置(4)發(fā)生相長干涉，輸出(5)的輸出相位將是它們之間的共同相位。
寬帶設(shè)計的輸出幅值在整個相位差范圍內(nèi)將作均衡的變化。窄帶設(shè)計僅在帶通范圍內(nèi)均衡變化。(9.多頻率運行和有源濾波)各被輸入到能束(2)的欲加以放大的控制信號必須具有一匹配的功率能束(1)。為了產(chǎn)生干涉和發(fā)生放大作用，功率能束(1)必須含有與控制(能束(2))中欲予放大的信息相同頻率的能量。
對每一頻率(象彩帶的顏色)在稍有不同的位置上產(chǎn)生ci。如果在位置(4)輸出口足夠大能容納大量精確的頻率位置，由此裝置將在寬帶方式下作用。如果設(shè)計僅容許通過少量頻率位置的能量，則裝置將是窄帶的。
如果控制輸入能束(2)被提供帶有多波長的能量，則將僅與那些同時出現(xiàn)在二輸入中的頻率發(fā)生干涉。
(不考慮諧波、外差和也有可能為本發(fā)明采用的特殊材料的應(yīng)用。)結(jié)果本發(fā)明即作為一高度的銳截止濾波器作用。如果提供多頻多路化能束，它就能被用來在如果采用第一類型干涉時忽略所有其他頻率而檢取與各功率能束頻率匹配的信息對其進行放大。如果采用第二類型干涉，匹配的頻率將被放大而其它的將被衰減。
在光線的情況下，可以提取單個色彩，使得它所承截的任何信息能被加以檢驗。在本發(fā)明給定的相信和頻率靈敏度，微波甚至頻譜的可見光部分均可被分成為如射頻波段中普頻通道那樣窄的通道。自然，可能的分離程度還取決于產(chǎn)生極其純凈的標準功率能束的鏡片的能力。
如果功率能束(1)被供給以具有二或更多頻率的能量，則輸出(5)將包含由與功率能束(1)中頻率的組合匹配的寬帶輸入中抽取的被放大的信號，同時排除所有其他信號。如果功率源，例如一激光，恰巧具有數(shù)個鄰近波長的傳播方法，它們通常會被一致地調(diào)制。如果是這樣，而它們是在所用的有源濾波器的設(shè)計帶寬之內(nèi)的話，本發(fā)明也將一致地放大它們。
圖4表示一寬帶能束放大器的三個示例頻譜。以其能束號(1)標明的功率輸入具有五個頻率，具有同樣能級的(P1)至(P4)，(P5)較小。以其能束號(2)標明的控制輸入具10個各種不同能級的輸入頻率。
種用上述等式3，放大期間的輸出幅值為如果(1)＞(2)，則a(組合輸出)＝2a(控制輸入)以及，在飽和期間輸出幅值為
如果(2)＞(1)，則a(組合輸出)＝2a(功率輸入)如果在所涉及頻率中功率輸入＝0，組合輸出(5)＝0。
圖4中所示的組合輸出僅有三個信號。這就是它們利用上述等式推導出的。
1.C1、C3、C4、C6、C7、C9、和C10沒有匹配功率能束，結(jié)果無匹配輸出。由輸出(5)濾除這些頻率，如果可用的話它們將出現(xiàn)在反相的輸出(8)中。
2.C2匹配P1，產(chǎn)生二倍C2大小的輸出O1。
3.C5匹配P3，產(chǎn)生二倍C5大小的輸出O2。
4.C8匹配P5，產(chǎn)生二倍P2大小的輸出O3。因為C8大小P2，在這一頻率時放大器飽和。如果是采用的第二類型特殊干涉就產(chǎn)生限幅動作，如等式5，并將不箝位P2能級。
5.P4在控制輸出中無匹配，所以在這一頻率不產(chǎn)生輸出。但因為它是恒定功率能束的一部分，它已在等待在控制輸入中出現(xiàn)一匹配信號。
應(yīng)指出，此放大器可以是同時在一頻率為飽和而在另一頻率為截止。
每一頻率均產(chǎn)生干涉和所得的本發(fā)明之內(nèi)的交互作用，在其所有形式完全獨立于其他頻率。例外情況是當二頻率靠得太近使得二者之間不發(fā)生干涉。在該情況下各自依次具有微小差別頻率的放大器的級連序列，將使經(jīng)相位調(diào)制進作級連放大器的第一個的信息能逐個地傳送信息到越來越高(或越來越低)的頻率，直至信息已依次地被由一頻段傳送至另一頻段。
另一例外是一頻率與其諧波的干涉。這一效應(yīng)在本發(fā)明中也可被用來由基本頻率傳送信息至另一個。
作為每一頻率獨立運行的結(jié)果，本發(fā)明的裝置、方法和設(shè)備的每一個均能以多頻率方式運行，不管它們是二進觸發(fā)器、級連放大器、限幅器、還是其他裝置。
某些具體材料能對不同頻率起反應(yīng)使得它們的特性發(fā)生其變化會影響其他頻率的改變。這樣的材料能被用于對載波作分頻和倍頻。借助將這樣的材料用作本發(fā)明中的能量傳送媒體，此媒體的特性將影響干涉。例如，如果P4為C1頻率的二倍，一頻率加倍媒體將使干涉發(fā)生來產(chǎn)生P4的受調(diào)輸出，并有可能取決于材料而為P4和C1的二倍。
由本發(fā)明也可能實現(xiàn)負的或反相濾波。圖3和3A的反相器在發(fā)生頻率匹配時將能量導引離開輸出(8)。結(jié)果，輸出(8)將類似于控制輸入能束(2)，但缺少與功率輸入能束(1)相等匹配的頻率。如果它們不相等，將輸出差分幅值。
下一節(jié)有關(guān)能束放大器與各種不同功率能級的接口和為實現(xiàn)大范圍放大所需的相位關(guān)系。(10.級連放大器)圖5表示三個連接成級連系列的放大器。能束(9)為第一放大器的控制能束，能束(10)為其功率能束。位置(11)相當于圖2A～2E中的位置(3)，在此當二能束均在運行中時發(fā)生相消干涉。能量由干涉轉(zhuǎn)移到能束(12)。一圖象成分分離器(11A)阻塞位置(11)的能量并使它能通過進入能束(12)和到達位置(13)。由這第一放大器放大的最大數(shù)在當所有來自能束(9)和(10)的能量均被轉(zhuǎn)移到能束(12)時為功率能束(10)的能級的二倍。
第二放大器在位置(13)和(14)。功率由能束(15)供給。再次，當能束(12)在運行中時因來自能否(15)和(12)的能量的轉(zhuǎn)移在位置(13)發(fā)生di，在位置(14)發(fā)生ci。位置(13)的圖象成分分離器(13A)阻止位置(13)的能量到達位置(16)，而同時允許來自位置(14)的能量通過。這一級的最大放大為在當能束(15)的能級足夠高時能束(12)最大值的二倍。因此，當能束(9)為最大時，位置(14)含有為4倍能束(9)的最大能級的來自能束(9)、(10)和(15)的能量。當能束(9)截止時，位置(11)不發(fā)生干涉，所以能束(12)截止，使得能束(14)截止。結(jié)果能束(14)即由能束(9)控制。
第三放大器在位置(16)和(17)。這里最大的放大量為能束(14)的最大值的二倍，故能束(18)被設(shè)定為4倍能束(9)。當能束(9)為最大時，位置(16)的di使來自能束(18)和(14)的能量轉(zhuǎn)移到ci位置(17)，它直接傳送到此級連系列的輸出(能束(19))。圖象成分分離器(16A)阻止來自位置(16)的能量通往輸出(能束(19))，但同時允許被轉(zhuǎn)移到位置(17)的能量通往輸出(能束(19))。結(jié)果，輸出能束(19)含有總共能量為能束(9)的8倍的來自能束(9)、(10)、(15)和(18)的能量。當能束(9)截止時，能束(14)也截止，使得能束(19)截止。
能束(19)的輸出完全由能束(9)控制。由于能束(15)和(18)大于能束(9)并因由能束(9)控制的干涉被轉(zhuǎn)移或不被轉(zhuǎn)移到輸出(19)，所以能束(9)控制著很大的能束。自然，人們可以按需要增加可能多的放大器來使一小能束能控制非常大的能束。此過程在性質(zhì)上類似于、但也能夠以利用輸入到能束(9)的或高或低的輸入信號來作二進制信號運行。
采用第一類型的特殊干涉，切斷任一功率能束(能束(10)、(15)或(18))將切斷輸出能束(9)。結(jié)果，本發(fā)明的這一實施例就成為一門控的級連放大器，也被稱為門控雪崩放大器，因為一小輸入使得能量雪崩地通過裝置進行輸出。
采用第二類型干涉，切斷任一功率能束降低能束(19)的總輸出，但因為第一級的控制能束的傳送而并不終止此輸出。只有能束(9)才完全控制這一序列。
所有的各單獨放大器的特點也均應(yīng)用到此級連的放大器。這一申請中所揭示的其他設(shè)置內(nèi)的所有的放大器均能被替換為一級連系列。
采用第一類型干涉，如果任一放大器被驅(qū)動進飽和狀態(tài)，此序列即實際上成為飽和態(tài)。如果應(yīng)用了多頻率，它們?nèi)勘环糯螅绻刂颇苁谢蚬β誓苁杏幸粋€消失，此消失者將不被放大。除第一個外的任一放大器均能適應(yīng)一反相輸出，即輸出能束(19)能被導引進一反相器。這樣就能產(chǎn)生一放大的反相器。
在功率能束具有各異的特性時，有可能構(gòu)成許多有意義的和有價值的設(shè)置。例如，如果各功率輸入具有對不同的功率輸入作不同的幅值分布的多個頻率，那么那些具有公共特性的頻率的子集，在每一級作為一有源濾波器運作時，被選擇出以便允許只有如圖4中所示和上述第8部分中所述的被設(shè)計為通過的能量通過。
類似地，當一設(shè)置為窄帶而其他為寬帶時，總的帶寬將是以窄帶設(shè)置的帶寬。(11.多輸入“與”)在以上的級連放大器中，功率能束以及控制輸入能束能被提供以相等的能級。利用第一類型特殊干涉，切斷任一個輸入即切斷輸出能束(19)，而得到一多輸入“與”。
將控制器連接到包括另外的控制器在內(nèi)的其他能束裝置的手段和方法也在圖5中加以說明。為進行操作，每一輸入，例如能束(2)，都必須具有頻率、相位、幅值、斷面、能級、能束方向和一致性，而如果受調(diào)制的，還有定時的調(diào)制包跡。每一后隨裝置，例如下一放大器、位置(13)和能束(14)均具有相同的要求。
為相互連接多個裝置，互連鏡片必須考慮所有這些要求。如果需要可在各種不同位置和/或能束之間，例如在能束(12)和位置(13)之間加以附加的光學元件，以糾正任何問題和將一放大器的輸出與另一個的輸入進行匹配。當采用非常復雜的圖象時也是這樣，這時基本上是將大量的這些并行和串行運行的基本裝置與其他的并行裝置相集聚。(12.反饋，雙穩(wěn)設(shè)置)圖6表示如何在本發(fā)明中加入反饋電路。能束(1)為放大器提供能量。圖象成分分離器(6)防止未被干涉轉(zhuǎn)移的能量進到輸出(5)。當控制能束(2)連同功率能束(1)一齊在運行中，就在位置(3)發(fā)生di，在位置(4)發(fā)生ci，得到輸出(5)。
因輸出(5)能在多個位號檢取，利用光學元件(20)和(21)例如反射鏡重新定向輸出(5)的一部分。這一能束重新進入放大器作為另一控制能束，“反饋能束”(22)。它被取向得使反饋能量與控制能束(能束(2))同相向與功率能束(能束(1))異相。
一開始輸出(5)截止?？刂颇苁?能束(2))的輸入脈沖被放大。輸出的一部分與這一控制能束(能束(2))同相地饋送回到輸入。再生成的反饋使得輸出(5)和反饋能束(22)突然增加。其增加多少取決于反饋能束(22)的強度。
如果反饋能束(22)是輸出(5)的一小部分，放大將會增強，正如其電子對等物一樣。如果輸出(5)的一大部分被用于反饋，輸出(5)將突然增加到飽和點。
此時輸出(5)工作，在輸入脈沖斷開時會怎樣？如果反饋能束(22)僅足夠加強放大，輸出(5)將被降低到其最低輸出電平。如果反饋能束(22)將輸出(5)驅(qū)動到飽和點，則輸(5)將保持工作，使設(shè)置呈雙穩(wěn)態(tài)。結(jié)果控制能束(能束(2))成為一“設(shè)定”輸入。瞬時地脈沖斷開反饋能束(22)或功率能束(能束(1))將使設(shè)置復位。
這一設(shè)置是非常靈敏的。它能被作成來響應(yīng)一單個的光子。因此，它能被用作為一非常靈敏的頻率和相敏能量傳感器。
對于大多數(shù)數(shù)字應(yīng)用來說這一能束電能可能太靈敏。為了能控制其靈敏度，需要尋求能級檢測過程。(13.閥值檢測器)圖7為一利用輸入求和級的閥值檢測器和一利用放大器的相位檢測器。閥值檢測器利用二重要過程能束求和和能束放大器的相位濾波和靈敏度。
這圖中的剖面線用于識別能束，但其是否在運行取決于下述的關(guān)系。
能束求和是接口具有各種不同開關(guān)時間和幅值的能束信號的一個非常重要的概念。求和發(fā)生在位置(23)。多輸入和圖象被加以分隔，如同其他圖象的被分隔。在這種情況下以斷面表示的掩膜(24)使能僅有來自求和位置的能量能被發(fā)送到放大器的能束(2)。
對于大部分應(yīng)用，輸入(25)和(26)相互相位差180°。當被加以更多輸入時，它們將具有此二相位中之一而不能是中間某一相位。其理由如圖8中所示。
圖8表示四個向量圖，說明二能量和的四種可能性。通用格式采用標準的向量三角形(8A)。任何二向量(三角形的邊)的組合產(chǎn)生第三個。箭頭的長度為其幅值，其由12點垂線起的角度為相位角，垂直向上代表0相位，而垂直向下代表180°的相位。
以保持圖7的輸入能束(25)和(26)的相位關(guān)系，即它們的相位關(guān)系是0或180°，求和位置(23)的和將由圖8的(8B)、(8C)和(8D)的圖形來表示。因為輸入相位角是同相位或完全不同的，向量三角形就簡化成一直線。此和將具有二者中較大者的相位和等于它們間之差的幅值。
如果一能束保持恒定幅值而另一個由零緩慢上升，此恒定的能束最初將確定和的相位(8B)。當能束相等時，輸出幅值降至零(8C)。當其成為大于恒定能束，輸出突然移相(8D)以能匹配二者中較大者。這種即使在輸入緩慢變化時發(fā)生的突然的相位變化是本發(fā)明中能級或閥值檢測的基礎(chǔ)。
圖7中，能束(26)被叫做“閥值控制能束”。它持有一基本恒定的能級。該能級確定將被檢測的閥值。能束(25)被叫做“觸發(fā)器能束”，因為在其能級升高到閥值以上時它將觸發(fā)輸出(5)。
當能束(25)截止時，求和位置(23)的和其相位由閥值控制能束(26)確定。被分離的能量被導引至一具有持基本恒定能級的功率能束(1)的放大器的能束(2)，如上面在討論放大時所述。
恰當?shù)卦O(shè)定通路長度，這時能束(2)的相位將以在位置(3)產(chǎn)生相長干涉來將相位檢測放大器驅(qū)動到截止，使得在位置(4)無能量。輸出(5)截止。
求和位置(23)的和是什么無關(guān)緊要。只要它產(chǎn)生具有等于閾值控制能束(26)的相位的和，輸出(5)就將保持為截止。對照圖8和8A的能級(8B)。這就是說，在輸入(25)上升時，它能在閥值以下隨意擺動而不會改變輸出(5)。
圖8A中的圖形表明觸發(fā)器信號能在閥值之下擺動而不會促使輸出(5)改變的情形。當觸發(fā)器能束(25)等于閥值控制能束(26)時，如圖(8C)中所示的(輸出(5))維持截止因為能束(2)的幅值為零。
當觸發(fā)器能束(25)上升超過閥值(8C)時，能束(2)就具有適當?shù)南辔灰栽?8D)產(chǎn)生一被放大的(輸出(5))。
結(jié)果就得到一具有可調(diào)整閥值的非常靈敏的閥值檢測器。依靠改變能束(26)的能級或者以對求和位置(23)提供與閥值控制能束(26)同相位的或與觸發(fā)器能束(25)同相位的附加的輸入，就能對閥值作靜態(tài)的或動態(tài)調(diào)節(jié)。(14.施密特觸發(fā)器和設(shè)定/復位雙穩(wěn)設(shè)置)通過增加反饋可將閥值檢測器作成雙穩(wěn)的或者一施密特觸發(fā)器。圖9為象圖7的一閥值檢測器，對求和位置(23)加有另外二個輸入。
圖中的剖面線用于識別能束，但一特定能束是否在運行中取決于下述的關(guān)系。
輸出(5)的一部分被利用任何通常的光學系統(tǒng)如反射鏡(29)引導以提供反饋輸入能束(27)。能束(27)與閥值控制能束(26)異相地到達求和位置(23)。
其運行過程在圖10的圖形中說明。
一開始，輸出(5)截止，功率能束(1)和閥值控制能束(26)在運行中。觸發(fā)器能束(25)在一低于能束(26)的能級的能級下進入運行，并與能束(26)作代數(shù)相加。未達到閥值(如以上對閥值檢器所述的)，所以在位置(3)和(4)的相位控制器保持切斷。
觸發(fā)器能束(25)的上升電平到達閥值，于是輸出(5)開始導通。輸出(5)的一部分被導引至能束(27)。因為它與觸發(fā)器能束(25)同相位，所以產(chǎn)生再生反饋，迫使相位檢測器進入或接近飽和狀態(tài)。因而輸出(5)完全接通。
此設(shè)置是雙穩(wěn)還是施密特觸發(fā)器取決于能束(27)的能級。如果它小于閥值控制能束(26)，此設(shè)置將為一施密特觸發(fā)器。當觸發(fā)器輸入低于閥值時，此閥值將被達到，求和位置(23)處的相位將反轉(zhuǎn)，而相位檢測器將再次進入切斷狀態(tài)。
如果反饋能束(27)大于閥值控制能束(26)，此設(shè)置將是雙穩(wěn)。在觸發(fā)器能束(25)進入截止時，能束(27)將仍然具有足夠的能量維持求和位置(23)的能量高于閥值。這樣觸發(fā)器能束(25)即可被稱為“設(shè)定”輸入。
為復位此設(shè)置，加入能束(28)作為復位輸入。能束(28)中的能量脈沖與閥值控制能束(26)同相位地到達求和位置(23)，將閥值提高到反饋能束(27)的能級之上，使得求和位置(23)處的相位倒轉(zhuǎn)和迫使閥值檢測器截止。(15.多輸入“與”和“或”，以及模糊邏輯元件)圖11表明利用圖7或圖9如何能在需要時設(shè)定閥值能級來構(gòu)成一多輸入“與”。閥值控制能束(26)被設(shè)定得使閥值能與所希望的操作型式相匹配。圖11中，“與”閥值表明閥值被設(shè)定為剛好低于在所有觸發(fā)器輸入均在運行中時發(fā)生的最大和情況，在這種情況下輸入為能束(25)和(28)，能束(28)與能束(25)同相位。因為所有觸發(fā)器輸入均必須在運行中來達到閥值，而且可以將按入們所希望數(shù)量的觸發(fā)器輸入加到此設(shè)置，所以它的功能作用就是一多輸入“與”。
如果將閥值控制能束(26)設(shè)定得很低，以使得在任一觸發(fā)器能束進入運行時即達到閥值，則就實現(xiàn)了一“或”閥值而輸出導通。這即為一多輸入“或”。
如采用圖7的設(shè)置，則可將所有輸入能束的能級設(shè)定得成為由增加任何使求和位置(23)高于閥值的能束即發(fā)生飽和。如果采用圖9的設(shè)置，則其輸入被設(shè)定為使其作為一施密特觸發(fā)器運作。
則于可將閥值設(shè)定在“與”閥值和“或”閥值間的任何一點，所以此設(shè)置能被用于模糊邏輯和神經(jīng)電路中。閥值控制能束(26)可起一可調(diào)節(jié)的“加數(shù)”輸入的作用。(16.“與非”)使基本控制器如前向圖中所示那樣運行，就可利用通常的具有符合所用能束位置的標記的邏輯符號來說明邏輯連接。本說明類的所有邏輯圖中均采用重復號碼，它們是指明與圖2A～2D、3和3A中所說明的同樣能束類型被應(yīng)用于各個的邏輯文件。例如，圖12表示一帶有被導引到能束(2)的一反相器符號的(5)輸出的“與”符號。此“與”符號是指圖2A～2D的設(shè)置，而反相器符號是指圖3和3A的設(shè)置。當然，級連設(shè)置也能如上面第9節(jié)所述加以應(yīng)用。
圖12表示“與非”的邏輯圖。(30)是如圖2A～2D中的“與”。(31)是如圖3和3A中的反相器，但美國專利5092802中說明的反相器也能用作這一反相器。反相器(31)的輸入(1)被加以功率能束(P)。(30)對輸入信號(NAND1)和(NAND2)提供“與”功能，(31)執(zhí)行“非”功能在(NAND3)產(chǎn)生“與非”功能輸出。(17.“或非”)圖13表示一“或非”的邏輯圖。二反器(32)和(33)被由(P)加以功率能束。輸入(NOR1)或(NOR2)在進入“與”(34)之前被反相。這產(chǎn)生一“或非”輸出(NOR3)。(18.“異或”)圖14表示一如現(xiàn)有技術(shù)“異或”那樣在其輸出不改變相位的“異或”的邏輯圖。(XOR1)和(XOR2)為對求和位置(35)的輸入。這一求和位置正如圖8和8A的(8B)、(8C)和(8D)和圖7及圖9的位置(23)中描述的求和位置那樣地運行。
求和位置(35)只要(XOR1)或(XOR2)自身在運行即產(chǎn)生一雙相位輸出。求和位置(35)的輸出被導引至用作為相位檢測器的二個“與”(36)和(37)。雖然采用“與”符號，這種情況下也可以采用第二類型特殊干涉。
恒定功率能束被由P供給“與”(36)。還對“與”(37)供給功率，但它被移相器(38)作180°的第一相移。這種相移可由一光學元件或者僅僅以恰當?shù)囟ㄎ唤M件來完成。因此，當XOR1則自身在運行中時，作相位檢測器操作的“與”(36)給出輸出，而“與”(37)則沒有。當XOR2自身在運行中時，它與XOR1相位差180°，求和位置(35)的輸出亦如是。現(xiàn)在“與”(36)切斷，而“與”(37)提供輸出。
分隔此二相位后，它們就能被一齊帶回?！芭c”(36)的輸出被移相器(39)或位置處理作180°相移。“與”(37)和經(jīng)移相的“與”(36)的輸出被一齊導至另一求和位置(40)。這產(chǎn)生XOR3的“異或”輸出，不管XOR1還是XOR2本身在作“異或”運行均產(chǎn)生相同的輸出相位。如果XOR1和XOR2一齊運行或截止，XOR3即截止。(19.二進制半加法器)
圖15中表示二進制半加法器。圖14的“異或”采用通常的“異或”符號(41)表示。二輸入(42)和(43)被分配到“異或”(41)和“與”(44)雙方?！爱惢颉碧峁┖?SUM)輸出，而“與”(44)提供進位(CARRY)輸出。(20.鐘控雙穩(wěn))圖16表示用于時鐘控制一能量波形雙穩(wěn)裝置(FF)的邏輯圖。(FF)是如同圖9中所示的一雙穩(wěn)設(shè)置。能束(25)提供設(shè)定脈沖，能束(28)提供復位脈沖。
為了產(chǎn)生恰當定時的設(shè)定和復位脈沖，CLK時鐘脈沖必須被首先導引到(FF)的設(shè)定輸入能束(25)而后再到復位輸入能束(28)。
功能如圖9中所示提供給觸發(fā)器(FF)。一開始(FF)被復位，輸出(5)截止。反相器(47)經(jīng)一能束由(P)加給功率。其輸出導通，啟動“與”(46)。
進入CLK的脈沖被導入到“與”(45)和(46)。到目前還沒有來自延遲線(48)的能量，故“與”(45)被禁止。來自(CLK)的第一脈沖通過被啟動的“與”(46)并通過能束(25)設(shè)定觸發(fā)器(FF)，接通輸出(5)。
輸出(5)的一部分通過延遲通路(48)。在能量由延遲通路(48)出來之前，來自(CLK)的此第一時鐘脈沖終止以保證設(shè)定功能完成。
來自延遲通路(48)的延遲能量啟動“與”(45)，并被導引至反相器(47)。這使得反相器(47)截止，關(guān)閉“與”(46)。
來自CLK的第二脈沖在“與”(46)被關(guān)閉和“與”(45)被啟動時到達。這使得能量脈沖通過到能束(28)，復位(FF)。
能量繼續(xù)由延遲通路(48)輸出以保證復位操作完成。來自CLK的第二脈沖在(48)的延遲時間結(jié)束之前終止。然后來自延遲通路(48)的能量終止，啟動“與”(46)和禁止“與”(45)，并完成時鐘控制周期。(21.差分，和二進數(shù)計數(shù)器)圖17(17A)為在如圖16那樣的鐘控雙穩(wěn)設(shè)置的輸出得到的典型的雙穩(wěn)信號的圖形，該信號可被用作為一二進數(shù)計數(shù)器的輸入。一二進制數(shù)計數(shù)器基本上是一由具有可變長脈沖的二進制脈沖能束作時鐘控制的雙穩(wěn)裝置。圖18表明一二進制數(shù)計數(shù)器的邏輯圖。
圖18中(CFF)是圖16的鐘控觸發(fā)器。它要求(CLK)的時鐘脈沖短于圖16延遲通路(48)的時間?？勺冮L脈沖示于圖17和圖形(17A)中，被作為二進制數(shù)計數(shù)器的輸入示于圖18(BI)。
第一二進制脈沖在圖17時間(51)開始。為產(chǎn)生標準長脈沖，(BI)的一部分被導引到求和位置(49)，另外部分被導引至圖18中的延遲通路(50)。到目前求和位置(49)還沒有另外的輸入。其輸出在運行中，它開始CLK的第一時鐘脈沖。
延遲通路(50)在圖17中所示的時間(52)之前沒有能量輸出，在這一時間，能量由延遲通路(50)出來形成求和位置(49)的di，結(jié)束進入CLK的第一時鐘脈沖。延遲通路(50)的延遲時間短于圖16中延遲通路(48)的啟動延遲時間。
CLK只要到求和位置的二輸入保持在運行就維持截止，直至BI輸入切斷，且求和位置(49)的di停止的時間(53)。延遲通路(50)中仍然存在能量，所以求和位置(49)開始輸出另一脈沖。但因在求和位置(49)利用di，這一脈沖與圖17中由剖面線表示的第一脈沖相位相差180°。這表明為一能量脈沖的差分過程。
CFF中的相位檢測控制器不相應(yīng)這一能量相位，所以這些脈沖被忽略。當延遲通路(50)中所有的能量耗盡時，CLK的反向相位脈沖在時間(54)結(jié)束。在時間(55)過程重復，CFF第二次被作鐘控。這產(chǎn)生具有(BI)的時鐘頻率一半的波形(17C)的CFF輸出BC。從而單個的二進數(shù)被以二進制計數(shù)。
為使除一小部分外全部能量通過差分過程，通過(49)，脈沖升高和/或下降的速率必須大于通過(50)的延遲周期。如果升高或下降時間太慢，則di將在由(49)的輸出能達到最大值之前建立或去消。因此，迅速上升或下降的脈沖將通過差分過程，而緩慢地變化的脈沖將被衰減。
這種差分過程可被應(yīng)用于大量不同的能束電路，正如其電子對應(yīng)物是電子技術(shù)中一通用工具那樣。(22.二進計數(shù)器)級連的二進數(shù)計數(shù)器系列，BDC1～BDCN如圖19中所示。每一二進數(shù)計數(shù)器BDC如圖18所示。每一BDC的各個BC輸出被導引至下一BDC的BI輸入。
一系列欲加計數(shù)的脈沖在第一輸入(56)和圖形(56)進入。操作與電子的相同，除開在采用光線的本發(fā)明時過程以光速計數(shù)這一點以外。
圖形(57)～(59)示出匹配能束(57)-(59)的典型的二進計數(shù)器輸出?？杉尤胨枰臄?shù)量的二進數(shù)計數(shù)器，如帶有其輸出為(60)的……BCDN所示。(23.門控振蕩器)圖20表示一門控振蕩器。放大器(61)提供放大。其功率能束(1)由能束(G)供給。其控制輸入能束(2)由一反相器(63)的輸出提供。反相器的功率來自于能束(p)。最初，反相器(6 3)在運行，它將能量導引至放大器(61)的能束(2)，接著被放大產(chǎn)生輸出(5)的輸出。
輸出(5)的一部分被導引進延遲通路(62)以提供反饋信號。通過整個電路的累積延遲是一頻率確定的裝置，但通過(62)的延遲時間是主要決定因素。延時通路(62)的輸出切斷反相器(63)。輸出(8)切斷放大器(61)和輸出(5)，完成一周期。
只要有功率供給放大器(61)，振蕩器就繼續(xù)接通和關(guān)斷能束。當恒定的能級輸入(G)被關(guān)斷時，振蕩停止。當(G)接通，振蕩再開始。(25.方波振蕩器)
圖21表示一方波振蕩器。FF是圖9的設(shè)定/復位雙穩(wěn)設(shè)置。功率由(G)供給能束(1)。輸出(5)的一部分被導引至延遲通路(64)，得到起基本頻率確定裝置功能作用的基本時間延遲。延遲通路(64)的輸出被導引至雙穩(wěn)裝置(FF)的復位輸入(28)。
最初，輸出(5)截止。輸入(25)被開通并在欲發(fā)生時間振蕩期間保持接通。達到閥值，輸出(5)導通。在通過延遲通路(64)延遲后FF被復位，因為復位輸出(28)與輸入(25)的設(shè)定信號異相。它使得組合輸入下降到低于閥值，輸出(5)截止。(28)繼續(xù)維持組合輸入低于閥值直至(5)的脈沖終結(jié)能通過延遲(64)，完成一周期。
將輸入(25)關(guān)斷使得組合輸入低于閥值，而使振蕩停止。在輸入(25)進入運行時它自行起動。振蕩也可能由切斷門控功率源G來加以關(guān)斷。
以圖20中所示的門控振蕩器將采用模擬及數(shù)字信號運行，取決于被延遲的反饋信號驅(qū)動放大器的苛刻程度。因此，可能產(chǎn)生正弦波的波形包跡。另一方面，圖21的方波振蕩器因為觸發(fā)器FF而在性質(zhì)上是二進制的。因此它產(chǎn)生方波波形的輸出SQR。(25.單穩(wěn))為執(zhí)行單穩(wěn)功能僅需作一種變動來改變圖21的方波振蕩器。如果將設(shè)定脈沖接通較通過延遲通路(64)的時間延遲要短的時間周期，則此設(shè)置就將僅作經(jīng)過一周期的循環(huán)而后切斷。(26.D雙穩(wěn)功能)圖22表示一條用圖9中那樣的設(shè)定/復位觸發(fā)器的D雙穩(wěn)設(shè)置。能束(D)以輸入二進制數(shù)據(jù)調(diào)制。部分被引導進“與”(65)和反相器(66)，反相器(66)的輸出(8)被導引進“與”(67)。“與”(65)在其輸出時通過輸入(25)設(shè)定觸發(fā)器FF，而“與”(67)通過輸入(28)在其運行時復位FF。啟動能束(E)被導引至“與”(65)和“與”(67)的另外二個輸入。
圖22還具有表明這一D雙穩(wěn)功能如何運作的圖形。一開始在時間(68)，(D)截止。只要“與”(65)和(67)截止(D)狀態(tài)中的任何變化均對(FF)的狀態(tài)無影響，如在時間(68)和(69)所示。在時間(70)啟動脈沖(E)進入運行，使能“與”(65)和(67)，并使(D)的狀態(tài)被置入FF。在時間(70)，(D)截止，使得“與”(65)截止和反相器(66)運行。這隨著接通“與”(67)，因為它也已為(E)啟動?！芭c”(67)輸出一復位脈沖至輸入(28)，只要(E)在運行中就維持不變。現(xiàn)在在FF的輸出(5)出現(xiàn)(D)的狀態(tài)。在啟動脈沖(E)終結(jié)之后，(D)中的變化再次對(FF)不起作用。
在時間(71)，另一啟動脈沖啟動“與”(65)和(67)。這時(D)運行，將反相器(66)切斷，而保持“與”(67)截止?，F(xiàn)在能束(D)的一部分可接通“與”(65)，給輸入(25)加以脈沖，設(shè)定觸發(fā)器FF?，F(xiàn)在在FF的輸出(5)上出現(xiàn)新的(D)狀態(tài)。啟動脈沖(E)在(D)改變狀態(tài)時再次終止。
如果(D)在(E)終止前要改變狀態(tài)，只要(D)保持這一最后狀態(tài)足夠發(fā)生完整的設(shè)定或復位周期的長度，(D)的最后狀態(tài)就將被置入FF。(27.頻率多路選擇器)圖23(A)表示用于頻率多路選擇器的邏輯圖。一組控制器(如圖2A～2E中的)被用作為濾波器F1～FN。頻率多路化輸入能束(72)被分配到每一個濾波器的控制輸入。各功率能束(73)～(76)被加以不同頻率的能量。輸出(77)～(80)各自僅含有一以在作多路化處理期間頻率被以之進行調(diào)制的任何信息幅度調(diào)制的頻率。
圖23B表示一所有控制器共用部件(3)、(72)和(81)的頻率多路選擇器。但每一頻率均將具有分開的輸出位置(77)～(80)，就象陽光中的不同頻率分離來構(gòu)成一彩虹那樣。獨立的頻率功率能束能被組合成一單個的輸入功率能束(81)以便作成能易于以之工作的分開的幾何結(jié)構(gòu)，不過這不是所要求的。(27.時分多路選擇器)多路選擇器具有由一共用輸出得到多個輸出的公共性質(zhì)。圖23A可被用作為一采用不同的功率能束設(shè)置的時分多路選擇器。
在這種情況下，輸入(72)具有時分多路化信息，即串行脈沖。輸入(73)～(76)具有一經(jīng)排序的脈沖系列?？刂破髯鳛榉糯蟆芭c”作用。在每一控制器被按其順序逐個地加以脈沖時，能束(72)上的任何信息均將輸出到分開的輸出(77)～(80)。如此開始，就能完成進一步的處理如設(shè)定一雙穩(wěn)裝置。
圖23C表示“與”F1～FN能如何共用一公共的di位置。能束(72)進入一復雜控制器。各個輸入(73)～(76)的取向相互是不同的，以使給輸出(77)～(80)提供不同的位置。因功率輸入是順序的，將由能束(72)提取每一比特(位)幀并將其轉(zhuǎn)移向不同方向以得到獨立的輸出。(28.時分多路器)時分多路器基本上是一并/串變換器。圖24表示一時分多路器的邏輯圖。輸入能束(81)～(84)被加以并行信息。參看圖24A中的圖形。功率輸入(85)～(88)順次對被組成為“與”的控制器CR1～CRN加以脈沖。各控制器的輸出被導引至位置(89)處的一公共輸出能束(90)。
這樣輸出能束(90)即包含一系列順序取自能束(85)～(88)上的數(shù)據(jù)的脈沖。一般不會在位置(89)發(fā)生信號的疊合，因為沒有兩個輸入在同時運行。(29.相位鎖定)相位鎖定基本上是后跟以同相多路化的時分相位多路選擇。圖25為一鎖相設(shè)置的邏輯圖。擺動的相位能束(91)被分配到一被構(gòu)成相位解調(diào)器的控制器陣列的控制輸入。功率輸入(92)～(95)各自被加以不同相位的恒定能級能量。相位擺動能束存在于一個相位，然后轉(zhuǎn)換到另一個，然后再另一個。它可以是隨機的或者是其種格式的。在任一給定時刻出現(xiàn)的不管任何相位時，至少一個相位解調(diào)器PD1～PDN將會產(chǎn)生一輸出，因為設(shè)置有足以覆蓋整個相位擺動范圍的相位解調(diào)器。
一旦經(jīng)過作多路選擇，每一控制器輸出經(jīng)受相移(96)～(99)以使得在各自導通時其能量將到達位置(100)并進入輸出(101)，具有與其他的相同的相位。
功率輸入(92)～(95)每一個均具有恒定的相位，雖然從另一個作了相位調(diào)整。各控制器輸出的相位也是恒定的，在運行中時已由控制器中的Ci所產(chǎn)生。因此，引入特定的相移使得重新多路化的輸出(101)能具有任何人們所設(shè)想的應(yīng)產(chǎn)生的相位格式。為產(chǎn)生相位鎖定，這些相移僅被作成輸出基本上恒定的相位。
如果相位擺動能束是例如一外向的要與另一激光匹配的激光，則由二激光出來的能量(101)將具有相同相位。
如果相位擺動能束(91)作幅度調(diào)制，則輸出(101)也同樣為調(diào)幅的。如果例如相位擺動能束(91)來自一光纖，則其信息需要被加到一來自一本地激光的能束上以使其能作光子學處理。這一設(shè)置將完成該工作。
(30.結(jié)論)本發(fā)明已使這許多共用邏輯步驟能利用能束來實現(xiàn)。它們中每一個都具有二個附加到它們的獨特性上有意義的品質(zhì)。首先，它們能被作得十分小。如以上的揭示所說明的，在這些過程被執(zhí)行時發(fā)生差異，及裝置以波長大小構(gòu)成。光學設(shè)置越精確，各控制器就越精確地完成其設(shè)計任務(wù)，不管是窄帶還是寬帶。
第二個重要特征是，許多這些過程能由占有共用位置的控制器來完成。一復雜的輸入能束可以由一組具有微小差異的幾何結(jié)構(gòu)、脈沖定時、頻率、相位、和能級的其他的能束進行處理?？偲饋恚@些操作可被加以結(jié)合作為大得很多的動態(tài)圖象的細微部分的象素操作。依靠恰當?shù)囟〞r、定向、調(diào)制、和選擇構(gòu)成復雜圖象的各單獨的射線，或射線組，整個實現(xiàn)光速計算的計算機就能在一非常小的空間構(gòu)成。
散置有特殊的窄帶裝置的頻率多路寬帶裝置的原理使得強能進行對所用的能流作全面控制的復雜操作。這樣生成的動態(tài)圖象能以波長尺寸使數(shù)據(jù)、地址、定時、存貯和其他各種信息從象素到象素作往返運動。
不管是頻分還是時分，多路化和多路選擇二者都基本上分離、分類和組合操作。以適當順序配置一許多控制器的陣列和恰當?shù)剡x取各實施方案，可以進行許多不同的過程。它們包括有時分和頻分多路化和多路選擇、地址譯碼、分類和通道轉(zhuǎn)換。
利用本發(fā)明不可能執(zhí)行如光纖網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的光學開關(guān)、光學計算、全息圖和動態(tài)圖象的控制和管理。在應(yīng)用聲波時，可以實現(xiàn)象聲納和聲納圖等各種不同的圖象處理。
其他圖象的象素到象素的控制和應(yīng)用特征的組織使得有可能進行過去難以或者不可能進行的許多作業(yè)。這些包括工業(yè)選配用大小運動粒子流的處理、電子顯徽鏡、激光切割，和其他需要能量或運動粒子被精確地控制的過程。
最重要的是，在光學計算機，包括那些利用本發(fā)明構(gòu)成的被設(shè)計用來操縱和控制許多也可以是采用本發(fā)明構(gòu)成的輸入和輸出外設(shè)時，這些操作將成為更廣泛和有價值。
這一揭示說明提供不僅只是采用特殊干涉的基本發(fā)明。它還擬定了為實現(xiàn)和組織帶有其他能束處理的控制器的部件相互連接和能束操縱。它提供了為完成早先被局限于緩慢的電子技術(shù)領(lǐng)域中的任務(wù)的基本手段和方法。作為這一廣泛的揭示說明的直接結(jié)果是，實踐上在電子技術(shù)領(lǐng)域很普遍的邏輯組織或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)能以這一新的能束技術(shù)來實現(xiàn)，特別是在光線中。這是因為各種的邏輯配置的特定示例均加以完全的說明，表明如何相互連接部件來完成復雜的邏輯任務(wù)。
人們已經(jīng)研究光、聲、粒子波和其他能量形式數(shù)個世紀。疊加原理已清楚地理解了超過150年，但通常的方法，甚至光學方法，已碰到那些由用來生成它們的基礎(chǔ)過程的基本物理現(xiàn)象所產(chǎn)生的困難。
光子計算領(lǐng)域處于絕境中。本發(fā)明利用迄今目前被忽視的特殊干涉掃除了這一障礙。本發(fā)明提出了一全新的技術(shù)。作為一直接的結(jié)果，本發(fā)明有望成為21世紀計算機科學的基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.以多組能束的至少一組控制所述多組能束的方法，其包括步驟產(chǎn)生包括一具有至少一輸入能束的第一組能束和一具有至少一以控制信息調(diào)制的輸入能束的第二組能束的多組輸入能束，其中所述第一和第二組能束被導引到至少一第一位置；在所述至少一第一位置以所述多組輸入能束產(chǎn)生干涉，將與所述第二組能束成比例的能量由所述多組輸入能束轉(zhuǎn)移到至少一第二位置；由此，當所述第一和第二組能束之一或兩者為截止和當所述第一組能束與所述第二組能束同相位時來自所述多組輸入能束的能量即不在所述至少一第二位置；和將能量由所述至少一第二位置分離以提供至少一輸出，由此生成一能束控制器。
2.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述控制信息是二進制信息；和包括有，以二進制信息調(diào)制所述第一組能束，由此，以使得所述至少一輸出僅在所述第一和第二組能束在運行中時才運行來得到一邏輯“與”。
3.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其包括保持所述第一組能束在一基本恒定的高于零的能級；和在要關(guān)斷放大的時間期間切斷所述第一組能束，由此，以產(chǎn)生一具有多于所述第二組能束所具有的能量的調(diào)幅輸出并以關(guān)斷或接通所述第一組能束來門控切斷和接通所述調(diào)幅輸出，從而得到一門控放大器。
4.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括提供多個所述門控放大器；將所述門控放大器的所述調(diào)幅輸出導引到至少一第三位置；將來自所述第三位置的能量導引到一公共輸出；以欲進行時分多路化的信息調(diào)制所述門控放大器的每一個所述第二組能束；和以在各個順序時分期間依次脈沖接通每一個所述門控放大器的所述第一組能束來順次門控接通所述門控放大器，由此，以順序?qū)碜运龆鄠€門控放大器的每一所述第二組能束的數(shù)字信息選通進所述公共輸出來得到一時分多路器。
5.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括提供多個所述門控放大器；提供以時分多路化信息調(diào)制的多路化輸入能束；將所述多路化輸入能束的一部分導引到每一個所述門控放大器的所述第二組能束；和以在各順序的時分期間順次脈沖啟動各個所述門控放大器的所述第一組能束依次門控啟動所述門控放大器，由此，以將各時分期間的時分多路化信息順次選通進每一所述門控放大器的一分開的所述調(diào)幅輸出來得到一時分多路分配器。
6.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括提供由所述至少一第一位置的至少一反相輸出，所述反相輸出為所述調(diào)幅輸出的差分，由此得到一反相器。
7.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括提供多個在一級連系列中的所述門控放大器；級連各所述門控放大器的所述調(diào)幅輸出進所述級連系列中下一所述門控放大器的所述第二組能束；和提供至少一個大于所述級連系列中第一所述放大器的所述第二組能束的大能束，其中所述至少一大能束被用作作為所述級連系列中另一所述門控放大器的所述第一組能束，由此，以響應(yīng)一較小能束將來自所述至少一大能束的能量通過所述級連系列轉(zhuǎn)移進所述級連系列的最后一所述門控放大器的所述調(diào)幅輸出，來得到由所述較小能束對所述至少一大能束的控制。
8.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括將所述第二組能束調(diào)制成足夠高的能級以便將所有來自所述第一組能束的可用的能量均轉(zhuǎn)移到所述調(diào)幅輸出，由此，以在所述第二組能束低于飽和能級時提供放大的輸出和在所述第二組能束越過所述飽和能級時限制所述調(diào)幅輸出。
9.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括對所述第二組能束作相位調(diào)制，由此得到一相位解調(diào)器，其中所述調(diào)幅輸出在當所述第一和第二組能束相位相反時為一高能級，在當所述第一和第二組能束同相位時為一低能級，和在所述第二組能束的相位變化時改變。
10.按照權(quán)利要求9的發(fā)明，其包括提供至少一組觸發(fā)器能束，使至少一能束定向到至少一第三位置，并以欲作閥值檢測的信息加以調(diào)制；提供一具有被導引到所述至少一第三位置的具有至少一基本恒定能級的能束的閥值控制能束；在所述觸發(fā)器能束組和所述閥值控制能束組在運行中時在所述至少一第三位置以所述觸發(fā)器能束組和所述閥值控制能束組產(chǎn)生相消干涉，其中，在所述至少一第三位置的組合能量在當所述觸發(fā)器能束組小于所述閥值控制能束組進時與所述閥值控制能束組同相位，而在當所述觸發(fā)器能束組大于所述閥值控制能束組時與所述閥值控制能束組異相；和將來自所述至少一第三位置的能量導引進所述相位解調(diào)器的所述第二組能束，由此，以解調(diào)所述組合能量中的相位變化來得到一閥值檢測器。
11.按照權(quán)利要求10的發(fā)明，其包括將來自所述調(diào)幅輸出一部分的一反饋信號導引進所述至少一第三位置，所述反饋信號在所述至少一第三位置小于所述閥值控制能束組并與之同相位，由此，以將所述相位解調(diào)器驅(qū)動到一大于在沒有因所述反饋信號引起的再生反饋時發(fā)生的輸出，來得到一施密特觸發(fā)器。
12.按照權(quán)利要求11的發(fā)明，其包括提供多個所述至少一組觸發(fā)器能束作為以二進信息調(diào)制的輸入，所述“與”輸入具有一能量和，所述“與”輸入的所述能量和在當所有所述“與”均在運行時大于所述閥值控制組能束的所述基本恒定的能級，而在當所述“與”輸入之一截止和其余所述“與”輸入在運行中時小于所述閥值控制能束的所述基本恒定的能級，由此，以在只有全部所述“與”輸入在運行中時才產(chǎn)生一起作用的輸出來得到一多輸入“與”。
13.按照權(quán)利要求11的發(fā)明，其包括提供多個所述至少一組觸發(fā)器能束作為以二進信息調(diào)制的“或”輸入，所述“或”輸入具有一能量和，所述“或”輸入的所述能量和當至少一所述“或”輸入在運行時大于所述閥值控制能束的所述基本恒定的能級，由此，以在至少一所述“或”輸入在運行中時產(chǎn)生一工作輸出來得到一多輸入“或”。
14.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括以將所述調(diào)幅輸出的第一部分導引到沿著一延遲通路和通過一反相裝置來得到一反相延遲的信號；將所述反相延遲的信號導引到所述第二組能束來導通或截止所述調(diào)幅輸出，所述第二組能束在所述反相延遲的信號在運行的時間期間由維持運行，而在所述反相延遲的信號截止時斷開，這樣產(chǎn)生振蕩；和在所述振蕩要被阻斷時間期間將所述第一組能束關(guān)斷，由此，以在每一延遲期間依次地接通或關(guān)斷所述調(diào)幅輸出，和以關(guān)斷所述第一組能束來關(guān)斷所述能束振蕩，來產(chǎn)生門控能束振蕩。
15.按照權(quán)利要求3的發(fā)明，其包括提供一組相位擺動的能束；將所述相位擺動能束組的一部分導引到多個所述相位解調(diào)器的每一個的各所述第二組能束；提供各所述相位解調(diào)器的所述第二組能束以不同相位的能量；將各所述相位解調(diào)器的所述調(diào)幅輸出導引到至少一第三位置，使得來自所有的所述調(diào)幅輸出的能量相互同相位地到達所述至少一第三位置；和導引來自所述至少一第三位置的能量以提供一鎖相輸出，由此，將來自所述相位擺動能束組的能量作相位鎖定到一具有基本恒定幅值的基本恒定的相位輸出。
16.按照權(quán)利要求15的發(fā)明，其中所述相位擺動能束被以欲提取的信息作幅度或頻率調(diào)制，由此在所述鎖相輸出得到包含所述信息和具有基本恒定相位的調(diào)幅輸出。
17.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其包括提供具有至少一波長的帶基本恒定的高于零的能級的所述第一組能束；切斷和導通所述至少一波長的多個波長來關(guān)斷和啟動所述波長的濾波；提供帶具有多個欲予濾波的波長的所述第二組能束；和以所述多個波長的匹配所述至少一波長而排斥所有其他波長的一子集產(chǎn)生干涉，由此，以僅在同時存在于二組所述能束中的波長時才產(chǎn)生一輸出，來得到一門控有源濾波器。
18.按照權(quán)利要求6的發(fā)明，其中所述基本恒定的高于零的能級具有至少一波長；所述第二組能束具有欲予濾波的多波長能量；和所述干涉是以匹配所述至少一將匹配波長的能量由所述至少一第一位置轉(zhuǎn)移走的波長的所述多波長的一子集發(fā)生的，由此，以產(chǎn)生缺少同時存在于二組所述能束中的波長的所述反相輸出來得到一反相的有源濾波器。
19.按照權(quán)利要求17的發(fā)明，其包括提供具有多個受調(diào)波長的一組頻率多路化能束；提供多個所述門控有源濾波器，每一所述門控有源濾波器的所述第一組能束具有匹配每一所述多個受調(diào)波長的不同頻率能量；和將所述頻率多路化能束組的一部分導引到各所述門控有源濾波器的所述第二組能束；由此，以由各所述門控有源濾波器產(chǎn)生與每一所述不同頻率匹配的分開的調(diào)制輸出，得到一頻率多路分配器。
20.按照權(quán)利要求1的發(fā)明，其中所述第一和第二組能束具有欲予比較的相位的能量；和包括利用所述干涉產(chǎn)生一輸出，當所述第一組和第二組能束相位相反時它為高能級，而在其他相位差時為較低能級，由此得到一相位比較器。
21.按照權(quán)利要求2的發(fā)明，其特征是包括提供級連系列中的多個所述邏輯“與”；和將各所述邏輯“與”的所述至少一輸出級連到所述級連系列中下一所述邏輯“與”的所述第二組能束，由此得到一多輸入“與”，其中，為了導通所述級連系列中最后一所述邏輯“與”的所述至少一輸出，所述多個的所述邏輯和的所有所述第一組能束和所述級連系列中的第一所述邏輯“與”的所述第二組能束必須都在運行中。
22.按照權(quán)利要求2的發(fā)明，其包括將所述邏輯“與”的所述至少一輸出導引到邏輯“非”裝置，由此得到一邏輯“與非”。
23.按照權(quán)利要求2的發(fā)明，其包括提供一第一邏輯“非”裝置其一能束輸出被導引到所述邏輯“與”的所述第一組能束；和提供一第二邏輯“非”裝置其一能束輸出被導向到所述邏輯“與”的所述第二組能束，由此得到一邏輯“或非”。
24.按照權(quán)利要求9的發(fā)明，其包括產(chǎn)生一第一組“異或”輸入能束具有至少一被導引向至少一第三位置的以二進信息調(diào)制的能束；產(chǎn)生一第二組“異或”輸入能束具有至少一被導引向所述至少一第三位置的以二進信息調(diào)制的能束；當所述第一和第二組“異或”輸入能束在運行中時在所述至少一第三位置產(chǎn)生相消干涉；將來自所述至少一第三位置的能量導引到第一和第二所述相位解調(diào)器的所述第二組能束，保證所述第一和第二解調(diào)器的所述第一組能束相位相反，當所述第一組“異或”輸入能束本身在運行中時所述第一相位解調(diào)器的所述調(diào)幅輸出導通，當所述第二組“異或”輸入能束本身在運行中時所述第二相位解調(diào)器工作；導引來自所述第一相位解調(diào)器的能量以提供至少一“異或”輸出；和將來自所述第二相位解調(diào)器的能量導引到至少一“異或”輸出并加以180相移以使得來自所述第一和第二相位解調(diào)器的能量在所述至少一“異或”輸出具有相匹配的相位，由此，得到一具有基本恒定相位輸出的“異或”。
25.按照權(quán)利要求24的發(fā)明，其包括將來自所述第一組“異或”輸入能束的一部分能量導引到一邏輯“與”裝置的第一輸入；和將來自所述第二組“異或”輸入能束的一部分能量導引到所述邏輯“與”裝置的第二輸入，由此，以提供所述“異或”輸出作為和輸出以及所述邏輯“與”的輸出作為進位輸出，來得到一二進制半加法器。
26.按照權(quán)利要求10的發(fā)明，其包括提供至少一組被導引到所述至少一第三位置的與所述閥值控制能束組同相位的復位能束；將由一部分所述調(diào)幅輸出得到的反饋信號導引到所述至少一第三位置，所述反饋信號在所述至少一第三位置與所述閥值控制能束組異相并大于它；脈沖發(fā)送所述至少一組觸發(fā)器能束作為一設(shè)定脈沖；和脈沖發(fā)送所述至少一組復位能束作為一復位脈沖，由此，以所述設(shè)定脈沖接通所述調(diào)幅輸出，以所述反饋信號保持所述調(diào)幅輸出運行，然后以所述復位脈沖關(guān)斷所述調(diào)幅輸出，和因缺少所述反饋信號而保持所述調(diào)幅輸出截止，這樣就得到一雙穩(wěn)功能。
27.按照權(quán)利要求26的發(fā)明，其包括提供第一和第二邏輯“與”裝置；提供一組具有交替的第一和第二脈沖的至少一脈沖能束的時鐘能束；將所述時鐘能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”裝置的第一輸入；導引所述第一邏輯“與”裝置的輸出以提供所述設(shè)定脈沖；將所述時鐘脈沖組的第二部分導引到所述第二邏輯“與”裝置的第一輸入；導引所述第二邏輯“與”裝置的輸出以提供所述復位脈沖；導引所述雙穩(wěn)功能的所述調(diào)幅輸出的一部分沿著一第一延遲通路得到一延遲時間和一組被延遲的雙穩(wěn)能束；將所述經(jīng)延遲的雙穩(wěn)能束組的第一部分導引到一邏輯“非”裝置；將所述邏輯“非”裝置的輸出導引到所述第一邏輯“與”裝置的第二輸入；和將所述經(jīng)延遲的雙穩(wěn)能束組的第二部分導引到所述第二邏輯“與”裝置的第二輸入，由此，在所述第一邏輯“與”裝置的所述第二輸入被不存在所述經(jīng)延遲的雙穩(wěn)能束組時的所述邏輯“非”保持在運行中和所述第一脈沖因所述經(jīng)延遲的雙穩(wěn)能束組的不存在而被阻止通過所述第二邏輯“與”裝置時，利用通過所述第一邏輯“與”裝置的所述第一脈沖設(shè)定所述雙穩(wěn)功能，然后在所述第二邏輯“與”裝置的所述第二輸入被所述經(jīng)延遲的雙穩(wěn)能束組保持在運行中和所述第二脈沖因存在有被所述邏輯“非”反相來保持所述第一邏輯“與”裝置截止的所述經(jīng)延遲的能束組而被阻止通過所述第一邏輯“與”裝置時，利用通過所述第二邏輯“與”裝置的所述第二脈沖復位所述雙穩(wěn)功能，這樣就得到一鐘控的雙穩(wěn)功能。
28.按照權(quán)利要求27的發(fā)明，其包括提供一組具有脈沖長大于所述延遲時間的二進輸入能束；將所述二進輸入能束組的一部分導引到至少一第四位置；將所述二進輸入能束組的另一部分導引得延著一第二延遲通路然后作為一組延遲的能束到達所述至少一第四位置；當所述二進輸入能束組和所述延遲的能束組兩者均在運行中時利用此二所述能束組在所述至少第四位置產(chǎn)生相消干涉；由所述至少一第四位置分離能量以得到作差分的脈沖；和導引所述差分脈沖來得到所述鐘控雙穩(wěn)功能的所述時鐘脈沖，由此，以對所述二進輸入能束組進行差分產(chǎn)生一具有恒定脈沖長度的領(lǐng)頭脈沖和一具有恒定脈沖長度的尾隨脈沖，其中所述領(lǐng)頭脈沖與所述尾隨脈沖相位不同，而所述鐘控雙穩(wěn)功率響應(yīng)其中的至少一個，從而得到一使得能利用大于所述延遲時間的所述二進輸入能束脈沖至所述鐘控雙穩(wěn)功能作時鐘控制的二進數(shù)計數(shù)器。
29.按照權(quán)利要求28的發(fā)明，其包括提供多個一級連系列中的所述二進數(shù)計數(shù)器；導引每一所述二進數(shù)計數(shù)器的所述調(diào)幅輸出以提供所述級連系列中下一所述二進數(shù)計數(shù)器的所述二進輸入能束組；和提供所述級連系列中第一個所述二進數(shù)計數(shù)器的帶有欲加計數(shù)的所述二進輸入能束組，由此，以連接一級連系列中的多個生成表示脈沖數(shù)的二進制輸出的所述二進數(shù)計數(shù)器來得到二進制計數(shù)器。
30.按照權(quán)利要求26的發(fā)明，其包括在要發(fā)生方波振蕩時間期間內(nèi)保持所述設(shè)定脈沖運行，和在要關(guān)斷所述方波振蕩時保持所述設(shè)定脈沖截止；導引所述調(diào)幅輸出的一部分沿著一具有一延遲周期的延遲通路以得到一經(jīng)延遲的雙穩(wěn)信號；和導引所述經(jīng)延遲的信號來提供所述復位脈沖，所述復位脈沖大于所述設(shè)定脈沖和所述反饋信號之和，由此，以每一所述延遲周期至少一次地重復接通或關(guān)斷所述雙穩(wěn)功能并以切斷所述設(shè)定脈沖來關(guān)斷振蕩，而得到一門控方波能束振蕩器。
31.按照權(quán)利要求26的發(fā)明，其包括提供第一和第二邏輯“與”裝置；提供一組具有至少一個以二進信息調(diào)制的能束的數(shù)據(jù)能束；提供一組具有至少一個以數(shù)據(jù)存貯使能信息調(diào)制的能束的啟動能束；將所述數(shù)據(jù)能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”裝置的第一輸入；將所述數(shù)據(jù)能束組的第二部分導引到一邏輯“非”裝置；將所述邏輯“非”的輸出導引到所述第二邏輯“與”裝置的第一輸入；將所述啟動能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”裝置的第二輸入，和將所述能束組的第二部分導引到所述第二邏輯“與”裝置的第二輸入；導引所述第一邏輯“與”裝置的輸出來提供所述設(shè)定脈沖；和導引所述第二邏輯“與”裝置的輸出來提供所述復位脈沖，由此，以在所述啟動能束組運行時間期間內(nèi)按照所述數(shù)據(jù)能束組的狀態(tài)設(shè)定或復位所述雙穩(wěn)功能，來提供一D雙穩(wěn)功能。
32.按照權(quán)利要求26的發(fā)明，其包括導引所述調(diào)幅輸出的一部分沿著一延遲通路以得到一延遲周期和一組經(jīng)延遲的反饋能束；和導引所述經(jīng)延遲的反饋能束組以提供所述復位脈沖，由此，得到一單穩(wěn)功能，其中，由所述設(shè)定脈沖啟動所述調(diào)幅輸出，在所述延遲期間靠所述反饋信號保持運行，然后在所述延遲周期之后由所述經(jīng)延遲的反饋能束組關(guān)斷。
33.以一組能束控制另一組能束的方法，其包括步驟產(chǎn)生第一組具有至少一個被引導向至少一第一位置的第一輸入能束的能束；產(chǎn)生一第二組具有至少一以控制信息調(diào)制的第二輸入能束的能束；當所述第一和第二組能束均在運行中時在所述至少一第一位置上在所述二組能束間產(chǎn)生干涉，將來自二組所述能束的能量比例于所述第二能束地轉(zhuǎn)移到至少一第二位置，在此，來自所述第一組能束在當所述第二組能束為截止或者與所述第一組能束同相位時不出現(xiàn)在所述至少一第二位置，而在當所述第二組能束在運行中且與所述第一組能束不同相時出現(xiàn)在所述至少第二位置；和由所述至少一第二位置分離能量以提供至少一輸出，由此生成一能束控制器。
34.為以多組能束的至少一個來控制所述多組能束的能束控制器，包括有一圖象成分分離器，具有一第一位置和一第二位置以及為由所述第二位置輸出能的輸出；和包含第一組能束和第二組能束的多組輸入能束，被布置和定向得以使當所述第一和第二組能束在運行中時能在所述第一位置產(chǎn)生干涉和將能量與所述第二組能束成比例地轉(zhuǎn)移到所述第二位置，由此以與所述第二組能束成比例地輸出能量來控制所述輸出。
35.按照權(quán)利要求34的發(fā)明，其中所述第一和第二組能束以數(shù)字信息調(diào)制，由此得到一邏輯和。
36.按照權(quán)利要求34的發(fā)明，其中所述能束控制器為一門放大器，在運行中時所述第一組能束保持在基本恒定的高于零的能級，而在截止時為基本恒定的零或接近零的能級。
37.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，其包括一公共輸出；和多個所述門控放大器，所述門控放大器的所述輸出被導引到所述公共輸出，而使得以一系列順序的時分的每一個期間順次地脈沖起動每一個所述門控放大器的所述第一組能束來依次接通所述門控放大器從而產(chǎn)生一時分多路器。
38.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，其包括多個所述門控放大器；接收帶有時分多路化信息的多路化能輸入能束的公共輸入；和為將所述多路化輸入能束的一部分導引至每一所述門控放大器的所述第二組能束的第一引導裝置，其中，在連續(xù)的順序時間分割期間以順次脈沖啟動每一所述門控放大器的所述第一組能束順序選通所述門控放大器，順序?qū)r分多路化信息門選入分開的所述輸出來產(chǎn)生一時分多路選擇器。
39.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，包括為由所述第一位置提供輸出的反相輸出裝置，由此得到一反相器。
40.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，包括多個一級連系列中的所述門控放大器。
41.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，其中所述第二組能束被幅度調(diào)制到一足夠高的能級以使得能將來自所述第一組能束的所有可用的能束均轉(zhuǎn)移到所述輸出，這樣來達到一飽和能級，由此，在所述第二組能束超過所述飽和能級時限制所述輸出。
42.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，其中所述第二組能束被作相位調(diào)制，由此提供一相位解調(diào)器，其中，所述輸出在當所述第一和第二組能束反相位時為一高能級，在當所述第一和第二能束同相位時為一低能級，而其在所述第二組能束的相位變化時改變。
43.按照權(quán)利要求42的發(fā)明，包括以欲作閥值檢測的信息調(diào)制的一組觸發(fā)器能束和基本恒定能級的一組閥值控制能束，所述觸發(fā)器能束組和所述閥值控制能束組二者被布置和定向得當所述閥值控制能束組和所述觸發(fā)器能束組兩者均在運行中時能在至少一第三位置產(chǎn)生相消干涉，在所述至少一第三位置上的組合能量當所述觸發(fā)器能束組小于所述閥值控制能束組時與所述閥值控制能束組同相位，而當所述觸發(fā)器能束組大于所述閥值控制能束組時與所述閥值控制能束組異相；和第一引導裝置，將來自所述至少第三位置的能量導引到所述相位解調(diào)器的所述第二組能束，由此，以解調(diào)所述組合能量中的相位變化來得到一閥值檢測器。
44.按照權(quán)利要求43的發(fā)明，包括反饋裝置，將所述輸出的一部分作為反饋信號導引到所述至少一第三位置，所述反饋裝置保證在所述至少一第三位置的所述反饋信號小于所述閥值控制能束組和與所述觸發(fā)器能束組同相位從而得到再生反饋，而在當所述組合能量達到閥值時得到較大的所述輸出，由此得到一施密特觸發(fā)器。
45.按照權(quán)利要求43的發(fā)明，包括多個要被用作“與”輸入的所述觸發(fā)器能束組，以二進制信息調(diào)制，僅當所有所述“與”輸入都在運行中時才會達到閥值，由此得到一多輸入“與”。
46.按照權(quán)利要求43的發(fā)明，包括多個要被用作“或”輸入的所述觸發(fā)器能束組，以二進制信息調(diào)制，當至少一所述“或”輸入在運行中時到達閥值，由此得到一多輸入“或”。
47.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，包括一反相裝置；一延遲裝置，將來自所述輸出的能量的第一部分導引經(jīng)一延遲通路到所述反相器裝置以產(chǎn)生反相的延遲信號；和引導裝置，用于將所述反相的延遲信號導引到所述第二組能束以啟動或斷開所述輸出，所述第二組能束在當所述反相的延遲信號在運行中時保持運行，而當所述反相延遲信號截止時截止，以便在所述第一組能束在運行的時間期間產(chǎn)生振蕩，而在所述第一組能束截止時禁止振蕩，由此得到一門控能束振蕩器。
48.按照權(quán)利要求42的發(fā)明，包括第一引導裝置，為將一組相位擺動能束的一部分導引到多個所述相位解調(diào)器的每一個的各所述第二組能束；定相位裝置，為提供每一個所述相位解調(diào)器的所述第一組能束以不同的能量相位；第二引導裝置，為將各所述相位解調(diào)器的所述輸出導引到至少一第三位置使得來自全部所述輸出的能量均同相位地到達所述至少一第三位置；和第三引導裝置，導引來自所述至少一第三位置的能量來提供鎖相輸出，由此，得到一將來自所述相位擺動能束組的能量作相位鎖定到一具有基本恒定幅值的基本恒定的相位輸出。
49.按照權(quán)利要求48的發(fā)明，其中所述相位擺動能束組以欲加提取的信息作振幅或頻率調(diào)制，由此在所述鎖相輸出得到包含有所述信息并具有基本恒定相位的調(diào)幅輸出。
50.按照權(quán)利要求36的發(fā)明，其中所述第一組能束具有至少一波長；和所述第二組能束具有多個欲加以濾波的波長，以便能以與所述至少一波長匹配而排斥其它波長的所述多個波長的一個子集產(chǎn)生所述干涉，由此，以僅在同時存在于二組所述能束中的波長時才產(chǎn)生輸出，得到一門控有源濾波器。
51.按照權(quán)利要求39的發(fā)明，其中所述第一組能束具有至少一波長；所述第二組能束具有欲加以濾波的多波長能量；和以與所述至少一波長匹配的所述多波長的一子集發(fā)生所述干涉，由所述至少一第一位置轉(zhuǎn)移匹配波長的能量，由此，以生成缺乏同時存在于所述二組能束中的波長的反相輸出來得到一反相有源濾波器。
52.按照權(quán)利要求50的發(fā)明，包括一組具有多個受調(diào)波長的頻率多路化能束；多個所述門控有源濾波器，每一所述門控有源濾波器具有它的一與至少一個所述多個受調(diào)波長相匹配的波長的第一組能束；和引導裝置，為將所述頻率多路化能束組的一部分導引到每一所述門控有源濾波器的所述第二組能束；由此，以由各所述門控有源濾波器產(chǎn)生與每一所述不同頻率相匹配的獨立的受調(diào)輸出，得到一頻率多路選擇器.
53.按照權(quán)利要求34的發(fā)明，其中所述第一和第二組能束具有欲加以比較的相位的能量；和所述干涉產(chǎn)生所述輸出，在當所述第一組和第二組能束相位相反時為高能級，而在當所述第一和第二組能束為其他相位差時為較低的能級，由此得到相位比較器。
54.按照權(quán)利要求35的發(fā)明，包括在一級連系列中的多個所述邏輯“與”，其中各所述邏輯“與”的所述輸出被傳送到所述級連系列中的下一所述邏輯“與”的所述第二組能束，由此得到一多輸入“與”，其中，為了啟動所述級連系列中最后一所述邏輯“與”的所述輸出，所述級連系列中的所述多個所述邏輯“與”的全部所述第一組能束和第一所述邏輯“與”的所述第二組能束必須是在運行中。
55.按照權(quán)利要求35的發(fā)明，包括用于將所述邏輯“與”的所述輸出導引到一邏輯“非”裝置的引導裝置，由此得到一邏輯“與非”。
56.按照權(quán)利要求35的發(fā)明，包括第一邏輯“非”裝置，具有被導引到所述邏輯“與”的所述第一組能束的能束輸出；和第二邏輯“非”裝置，具有被導引到所述邏輯“與”的所述第二組能束的能束輸出，由此產(chǎn)生一邏輯“或非”。
57.按照權(quán)利要求42的發(fā)明，包括第一組“異或”輸入能束，以二進制信息調(diào)制被導引向所述至少一第三位置；第二組“異或”輸入能束，以二進制調(diào)制信息被導引所述至少一第三位置使得當所述第一和第二組“異或”能束二者均在運行中時在所述至少一第三位置產(chǎn)生相消干涉；第一引導裝置，為將來自所述至少一第三位置的能量導引到第一和第二所述相位解調(diào)器的所述第二組能束，保證所述第一和第二相位解調(diào)器的所述第一組能束相位相反，在當所述第一組“異或”輸入能束自身在運行中時所述第二相位解調(diào)器的所述輸出工作；第二引導裝置，用于導引來自所述第一相位解調(diào)器的能量以提供至少一“異或”輸出；和第三引導裝置，用于將來自所述第二相位解調(diào)器的能量導引到所述至少一“異或”輸出并作180°相移，以使得來自所述第一和第二相位解調(diào)器的能量在所述至少一“異或”輸出上具有相匹配的相位，由此，得到具有基本恒定相位輸出的“異或”。
58.按照權(quán)利要求57的發(fā)明，包括第四引導裝置，用于將來自所述第一組“異或”輸入能束的一部分能量導引到一邏輯“與”的第一輸入；和第五引導裝置，用于將來自所述第二組“異或”輸入能束的一部分能量導引到所述邏輯“與”的第二輸入，由此，以將所述“異或”輸出作為和輸出向?qū)⑺鲞壿嫛芭c”的輸出作為進位輸出來得到一二進制半加法器。
59.按照權(quán)利要求43的發(fā)明，包括一組復位能束，與所述閥值控制能束組同相位地被導引到所述至少一第三位置；和第二引導裝置，為將由一部分所述輸出得到的反饋信號導引到所述至少一第三位置，所述反饋信號在所述至少一第三位置與所述閥值控制能束組異相并大于它，由此，當所述觸發(fā)器能束組被一設(shè)定脈沖加以脈沖時導通所述輸出，以所述反饋信號保持所述輸出工作，然后當所述至少一組復位能束被加以一復位脈沖作脈沖控制時將所述輸出切斷，和在所述反饋信號不存在時保持所述輸出截止，從而得到一雙穩(wěn)裝置。
60.按照權(quán)利要求59的發(fā)明，包括第一和第二邏輯“與”；一組具有第一和第二脈沖交替的時鐘能束；第三引導裝置，將所述時鐘能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”的第一輸入；第四引導裝置，導引所述第一邏輯“與”的輸出以提供所述設(shè)定脈沖；第五引導裝置，將所述時鐘能束組的第二部分導引到所述第二邏輯“與”的第一輸入；第六引導裝置，導引所述第二邏輯“與”的輸出以提供所述復位脈沖；提供第一延遲時間的第一延遲通路；第七引導裝置，導引所述雙穩(wěn)裝置的所述輸出的一部分通經(jīng)所述第一延遲通路，提供一組延遲的雙穩(wěn)能束組；第八引導裝置，將所述延遲的雙穩(wěn)能束組的第一部分導引到一邏輯“非”裝置；第九引導裝置，將所述邏輯“非”裝置的輸出導引到所述第一邏輯“與”的第二輸入；和第十引導裝置，將所述延遲的雙穩(wěn)能束組的一部分導引到所述第二邏輯“與”的第二輸入，由此，在當不存在所述延遲的雙穩(wěn)能束組和所述第一脈沖因不存在所述延遲的雙穩(wěn)能束組而被阻止通過所述第二邏輯“與”而使得所述第一邏輯“與”的所述第二輸入被所述邏輯″非″保持在運行中時，利用通過所述第一邏輯“與”的所述第一脈沖設(shè)定所述雙穩(wěn)裝置，然后在當所述第二邏輯“與”的第二輸入被所述延遲的雙穩(wěn)能束組保持在運行中和所述第二脈沖因存在有被所述邏輯“非”裝置反相來保持所述第一邏輯“與”截止的所述延遲的雙穩(wěn)能束組而被阻止通過所述第一邏輯“與”時，利用通過所述第二邏輯“與”的所述第二脈沖復位所述雙穩(wěn)裝量，從而得到一鐘控的雙穩(wěn)裝置。
61.按照權(quán)利要求60的發(fā)明，包括一組二進輸入能束，具有大于所述第一延遲時間的脈沖；第十一引導裝置，將一部分所述二進制輸入能束組導引到至少一第四位置；提供第二延遲時間的第二延遲通路；第十二引導裝置，將所述二進輸入能束組的另一部分導引通經(jīng)所述第二延遲通路然后作為一組延遲能束到達所述至少一第四位置，以便以所述二進輸入能束組和所述延遲的能束組在當兩者在運行中在所述至少一第四位置產(chǎn)生相消干涉；圖象成分分離器，由所述至少一第四位置分離能量以提供作差分的脈沖；和第十三引導裝置，導引所述作差分的脈沖以提供所述鐘控雙穩(wěn)裝置的所述時鐘能束組，由此，以對所述二進輸入能束組進行差分來產(chǎn)生一具有恒定脈沖長的領(lǐng)頭脈沖和一具有恒定脈沖長的尾隨脈沖，所述領(lǐng)頭脈沖與所述尾隨脈沖相位不同，以使得所述鐘控雙穩(wěn)裝置能響應(yīng)至少一個所述脈沖，這樣來得到一便于利用大于所述第一延遲時間的二進輸入能束脈沖來對所述鐘控雙穩(wěn)裝置進行時鐘控制的二進數(shù)計數(shù)器。
62.按照權(quán)利要求61的發(fā)明，包括級連系列中的多個所述二進數(shù)計數(shù)器，所述級連系列中的第一個所述二進數(shù)計數(shù)器的所述二進輸入脈沖組具有欲加以計數(shù)的脈沖；和第十四引導裝置，將每一所述二進數(shù)計數(shù)器的所述輸出導引到所述級連系列中的下一個所述二進數(shù)計數(shù)器的所述二進輸入能束組，由此，以連接一級連系列中的多個產(chǎn)生表示脈沖數(shù)的二進輸出的所述二進數(shù)計數(shù)器來得到一二進制計數(shù)器。
63.按照權(quán)利要求59的發(fā)明，包括一組啟動能束，在要發(fā)生方波振蕩時保持所述設(shè)定脈沖運行，當所述啟動能束組截止時，所述設(shè)定脈沖截止；具有一延遲周期的延遲通路；第三引導裝置，導引所述輸出的一部分經(jīng)過所述延遲通路以提供延遲的雙穩(wěn)信號；和第四引導裝置，將所述延遲的雙穩(wěn)信號導引到所述復位能束組來提供所述復位脈沖，所述復位脈沖大于所述設(shè)定脈沖和所述反饋信號之和，由此，以至少每一所述延遲周期一次地重復啟動和關(guān)斷所述雙穩(wěn)裝置并由切斷所述設(shè)定脈沖來切斷振蕩，得到一門控方波能束振蕩器。
64.按照權(quán)利要求59的發(fā)明，包括第一和第二邏輯“與”；一組數(shù)據(jù)能束，具有至少一個以二進信息調(diào)制的能束；一組啟動能束，具有至少一個以數(shù)據(jù)存貯使能信息調(diào)制的能束；第三引導裝置，將所述數(shù)據(jù)能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”的第一輸入；第四引導裝置，將所述數(shù)據(jù)能束組的第二部分導引至一邏輯“非”裝置；第五引導裝置，將所述邏輯“非”裝置的輸出導引到所述第二邏輯“與”的第一輸入；第六引導裝置，將所述啟動能束組的第一部分導引到所述第一邏輯“與”的第二輸入和將所述啟動能束組的第二部分導引到所述第二邏輯“與”的第二輸入；第七引導裝置，將所述第一邏輯“與”的輸出導引到所述觸發(fā)器能束組提供所述設(shè)定脈沖；和第八引導裝置，將所述第二邏輯“與”的輸出導引到所述復位能束組提供所述復位脈沖，由此，由按照在所述啟動能束組在運行的時間期間所述數(shù)所述數(shù)據(jù)能束組的狀態(tài)設(shè)定或復位所述雙穩(wěn)裝置，得到一D雙穩(wěn)裝置。
65.按照權(quán)利要求59的發(fā)明，包括延遲通路；第三引導裝置，將所述輸出的一部分導引經(jīng)由所述延遲通路以提供一延遲周期和一組經(jīng)延遲的反饋能束；和第四引導裝置，將所述經(jīng)延遲的能束組導引到所述復位能束組以提供所述復位脈沖，由此得到一單穩(wěn)裝置，其中，所述輸出由所述設(shè)定脈沖脈沖啟動，在所述延遲期間由所述反饋信號保持運行，而且在所述延遲周期之后由所述延遲的反饋能束組關(guān)斷。
66.能束控制器，包括第一組能束，被導引向至少一第一位置；和第二組能束，以控制信息調(diào)制并被導引向所述至少一第一位置以便在所述第一和第二能束均在運行中時在所述至少一第一位置上在二組所述能束間產(chǎn)生干涉，由二組所述能束與所述第二組能束成比例地轉(zhuǎn)移能量到至少一第二位置，來自所述第一組能束的能量在當所述第二組能束截止或與所述第一組能束同相位時不出現(xiàn)在所述至少一第二位置，而在當?shù)诙M能束在運行中并與所述第一組能束相位不同時出現(xiàn)在所述至少一第二位置；和圖象成分分離器，由所述至少一第二位置分離能量以提供至少一輸出，由此，利用所述第二組能束來控制所述至少一輸出。
全文摘要
以多個能束中至少一個來控制此多個能束的方法構(gòu)成采用特定的干涉的光子和能束計算的準則和提供光子晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)。至少一第一組能束(1)在至少第一位置(3)產(chǎn)生與至少一第二組能束(2)間的特定的干涉。能量被由二組光束轉(zhuǎn)移到第二位置(4),這一位置在沒有干涉時是不會因一組,或任一組能束而出現(xiàn)能量的。依靠選擇定時、電平、相位、頻率、和多個控制器的相互連接,可作多種能束電路,包括門控放大器、門控振蕩器、相位解調(diào)器、有源濾波器、倒相器、反濾波器和限幅器,以及象“與”、(AND)“或”(OR)、“異或”(XOR)、“非”(NOT)、“與非”(NAND)和“或非”(NOR)等邏輯功能。
文檔編號G06K9/74GK1174614SQ95197518
公開日1998年2月25日 申請日期1995年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月16日
發(fā)明者約翰·N·海特 申請人:塞伯戴恩計算機公司