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

背景技術(shù)：

1、與使用數(shù)字電子器件執(zhí)行數(shù)學(xué)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(shè)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(xué)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(nèi)。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(xué)傅里葉變換耦合器(optical?fourier?transform?coupler，oftc)可以使用空間光調(diào)制器來調(diào)制光，并且使用自由空間光學(xué)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明在所附的獨立權(quán)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(yīng)被用于標識所要求保護的主題的必要特征，也不應(yīng)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(xué)裝置，該光學(xué)裝置將復(fù)元素(完整復(fù)數(shù)或復(fù)數(shù)的分量)編碼到輸入光流上，并且使用光學(xué)傅里葉變換級來執(zhí)行輸入流的光學(xué)傅里葉變換或卷積。解碼器被布置為從離開光學(xué)傅里葉變換級的輸出光流解碼完整復(fù)數(shù)。

4、本文描述的光學(xué)裝置提供了改進的從光學(xué)傅里葉變換級的輸出的信息導(dǎo)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(shù)特征：

1.一種光學(xué)裝置，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)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(yīng)的一個輸入流，以對對應(yīng)的編碼的第一復(fù)元素執(zhí)行算術(shù)運算，從而用第三復(fù)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(quán)利要求2所述的光學(xué)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(fù)元素與附加復(fù)元素相乘，以便用所述第三復(fù)元素對所述輸入流進行編碼，或者

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

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

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)裝置，其中，所述光學(xué)裝置還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)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(fù)元素與附加復(fù)元素相乘，以便用所述第五復(fù)元素對所述中間流進行編碼。

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

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

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

14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的光學(xué)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(quán)利要求12、13或14所述的光學(xué)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(quán)利要求12至15中任一項所述的光學(xué)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(quán)利要求12至16中任一項所述的光學(xué)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(fù)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(fù)元素的虛分量，其中，所述數(shù)字字表示所述完整復(fù)數(shù)。

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

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

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

技術(shù)總結(jié)
一種光學(xué)裝置，包括：多個編碼器，每個編碼器被布置為將第一復(fù)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(yīng)的一個輸入流，從而形成可基于第一復(fù)元素的值和第一陣列中的對應(yīng)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(xué)傅里葉變換級提供光輸入，該光學(xué)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(xué)傅里葉變換或卷積。光學(xué)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(xué)傅里葉變換級的輸出的一部分，從而形成輸出流。光學(xué)裝置還包括多個解碼器，每個解碼器被布置為基于對應(yīng)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(fù)元素，該第二復(fù)元素是完整復(fù)數(shù)。

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