本公開涉及對復數(shù)執(zhí)行數(shù)學運算、更具體地為復數(shù)或復數(shù)的分量的光學傅里葉變換和卷積的光學方法。本公開還涉及用于執(zhí)行所述方法的光學裝置。

背景技術：

1、與使用數(shù)字電子器件執(zhí)行數(shù)學運算相比，光計算方法有望在消耗低得多的能量的同時以高得多的速度執(zhí)行類似運算。然而，已知光計算系統(tǒng)被設計為僅與整數(shù)兼容，并且受到帶有現(xiàn)有硬件的數(shù)字接口的限制。

2、光學傅里葉變換(optical?fourier?transform，oft)是一種使用光的特性來執(zhí)行傅里葉變換的高效方法。與電子硬件不同，oft以光速執(zhí)行計算并且是o(1)過程，其中，處理發(fā)生在單個時鐘周期內。另一方面，傳統(tǒng)的數(shù)字電子處理器需要多個時鐘周期來執(zhí)行相同的計算。

3、光學傅里葉變換耦合器(optical?fourier?transform?coupler，oftc)可以使用空間光調制器來調制光，并且使用自由空間光學組件來執(zhí)行計算，其中，用相干光照射包括傅里葉透鏡的自由空間光模塊，并且光學傅里葉變換出現(xiàn)在傅里葉透鏡的后焦平面處。

4、還使用集成oftc器件來執(zhí)行oft計算，其中，使用光子波導來插入和提取光。

5、然而，這種oft器件主要僅檢測輸出信號的強度，因此編碼到光信號上的信息的導出受到限制或者不是直接的。

6、本公開提供了解決這些和其他問題的oft方法和光學裝置。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明在所附的獨立權利要求中限定。

2、本概述介紹了在具體實施方式中更詳細描述的概念。它不應被用于標識所要求保護的主題的必要特征，也不應被用于限制所要求保護的主題的范圍。

3、本公開涉及一種光學裝置，該光學裝置將復元素(完整復數(shù)或復數(shù)的分量)編碼到輸入光流上，并且使用光學傅里葉變換級來執(zhí)行輸入流的光學傅里葉變換或卷積。解碼器被布置為從離開光學傅里葉變換級的輸出光流解碼完整復數(shù)。

4、本文描述的光學裝置提供了改進的從光學傅里葉變換級的輸出的信息導出，可以提供用于與數(shù)字(電子)計算硬件接口連接的改進的信號輸出。

技術特征：

1.一種光學裝置，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的光學裝置，還包括多個第一光電路，每個第一光電路被布置為作用于所述輸入流中的對應的一個輸入流，以對對應的編碼的第一復元素執(zhí)行算術運算，從而用第三復元素對所述輸入流進行編碼，其中，所述輸入函數(shù)可基于以下來定義：

3.根據(jù)權利要求2所述的光學裝置，其中，每個第一光電路是乘法器電路，所述乘法器電路被布置為作用于所述輸入流，以將所述第一復元素與附加復元素相乘，以便用所述第三復元素對所述輸入流進行編碼，或者

4.根據(jù)權利要求3所述的光學裝置，其中，在第一操作模式中，所述附加復元素的值使得所述第三復元素等于所述第一復元素，并且在第二操作模式中，所述附加復元素的值使得所述第三復元素不等于所述第一復元素。

5.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，其中，所述光學傅里葉變換級包括第一2f級和第二2f級，

6.根據(jù)權利要求5所述的光學裝置，其中，所述光學裝置還包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的光學裝置，其中，每個第二編碼器被布置為作用于所述中間流，以將所述第四復元素與附加復元素相乘，以便用所述第五復元素對所述中間流進行編碼。

8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，還包括被布置為放大所述輸入流的至少一個輸入放大器和/或被布置為放大所述輸出流的至少一個輸出放大器和/或被布置為放大所述中間流的至少一個中間放大器。

9.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，還包括處理器或者專用邏輯電路或另一邏輯電路，所述處理器或者專用邏輯電路或另一邏輯電路被布置為：

10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，其中，每個第一編碼器包括：

11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，其中，每個編碼器包括控制器，所述控制器被配置為：

12.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，其中，每個解碼器被布置為：

13.根據(jù)權利要求12所述的光學裝置，其中，所述至少一個特性是相位和/或幅度。

14.根據(jù)權利要求12或13所述的光學裝置，其中，所述解碼器包括至少一個平衡檢測器。

15.根據(jù)權利要求12、13或14所述的光學裝置，其中，所述解碼器包括第一平衡檢測器和第二平衡檢測器，

16.根據(jù)權利要求12至15中任一項所述的光學裝置，其中，所述第一參考流和所述第二參考流之間的相位差是nπ/2，其中，n是奇數(shù)。

17.根據(jù)權利要求12至16中任一項所述的光學裝置，其中，所述第一數(shù)字信號是數(shù)字字的第一段，所述第一段表示所述第二復元素的實分量，所述第二數(shù)字信號是所述數(shù)字字的第二段，所述第二段表示所述第二復元素的虛分量，其中，所述數(shù)字字表示所述完整復數(shù)。

18.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置，其中，所述光學裝置是光子集成電路。

19.一種光學計算機或光學計算機芯片，包括根據(jù)前述權利要求中任一項所述的光學裝置。

20.一種對輸入函數(shù)執(zhí)行光學傅里葉變換或卷積的方法，所述方法包括：

技術總結
一種光學裝置，包括：多個編碼器，每個編碼器被布置為將第一復元素編碼到輸入光流上；以及被布置成第一陣列的多個輸入端口。每個輸入端口被布置為被提供有輸入流中的對應的一個輸入流，從而形成可基于第一復元素的值和第一陣列中的對應的輸入端口的位置來定義的輸入函數(shù)。輸入端口被布置為向光學傅里葉變換級提供光輸入，該光學傅里葉變換級被布置為執(zhí)行輸入函數(shù)的至少一個光學傅里葉變換或卷積。光學裝置還包括：被布置成第二陣列的多個輸出端口，每個輸出端口被布置為接收光學傅里葉變換級的輸出的一部分，從而形成輸出流。光學裝置還包括多個解碼器，每個解碼器被布置為基于對應的輸出流的至少一個特性來從輸出流中的每個輸出流解碼第二復元素，該第二復元素是完整復數(shù)。

技術研發(fā)人員：伊曼·昆杜
受保護的技術使用者：奧普拓塞斯有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19