光计算芯片以及光计算装置制造方法及图纸

本申请公开了一种光计算芯片以及光计算装置，属于光计算技术领域。光计算芯片通过光信号发射模块发射第一数据矩阵中每个数据的多个角度离散的第一光信号，由第一调制阵列根据调制的第二数据矩阵中的数据，输出多个第二光信号，合束器将从同一角度进入合束器的多个第二光信号发送给同一个探测器，从而探测器阵列根据多个探测器接收到的多个第二光信号的总光强，获得第一数据矩阵和第二数据矩阵的卷积计算结果。本申请提供的光计算芯片，在执行卷积计算的过程中，无需分解第一数据矩阵和第二数据矩阵的卷积计算过程，就可以快速执行完第一数据矩阵和第二数据矩阵的之间的卷积计算，实现卷积计算过程所占用的时间较短，提高了卷积计算的效率。了卷积计算的效率。了卷积计算的效率。

【技术实现步骤摘要】
光计算芯片以及光计算装置


[0001]本申请涉及光计算
，特别涉及一种光计算芯片以及光计算装置。

技术介绍

[0002]随着光学集成技术的快速发展，多个光学器件可以集成在一个芯片中，由多个光学器件通过对光信号的处理，实现数学计算，也即是进行了光计算。
[0003]例如包括马赫－曾德尔干涉仪(Mach
–
Zehnder interferometer，MZI)调制阵列的芯片，该芯片可以用于卷积计算，其中，输入矩阵与权值矩阵之间的卷积过程可以拆分为多个输入数据与多个权值之间的乘加计算，而MZI调制阵列中的每个MZI调制器通过对输入的光信号进行调制，以实现一个输入数据和一个权值的乘积，芯片中的控制器可以对多个MZI调制器所实现的乘积进行求和，进而可以实现多个输入数据与多个权值之间的乘加计算，以获取输入矩阵与权值矩阵之间的卷积结果。
[0004]由于芯片内MZI调制阵列中MZI调制器个数有限，MZI调制阵列每次所能计算出的乘积的数目有限，当输入矩阵中输入数据较多时，需要在芯片上通过MZI调制阵列进行多次光计算，才能获取到卷积过程所涉及到的所有乘积，控制器才能根据卷积过程所涉及到的所有乘积，获取最终的卷积结果，从而导致卷积计算过程所占用的时间较长，卷积计算的效率低。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种光计算芯片以及光计算装置，能够提高卷积计算的效率。该技术方案如下：
[0006]第一方面，提供了一种光计算芯片，所述芯片包括光信号发射模块、第一调制器阵列、合束器以及探测器阵列。所述光信号发射模块用于根据第一数据矩阵中的每个数据生成多个角度离散的第一光信号；所述第一调制器阵列包括多个第一调制器，每个第一调制器用于接收所述第一数据矩阵中的至少两个数据的一个第一光信号，并根据所述第一调制器上调制的第二数据矩阵中的数据输出多个第二光信号，其中，所述多个第二光信号中的每个第二光信号用于指示所述第一数据矩阵中的一个数据和所述第二数据矩阵中的一个数据的乘积；所述合束器用于接收所述第一调制器阵列输出的多个第二光信号，并将所述多个第二光信号发送给所述探测器阵列中的多个探测器，其中，从同一角度进入所述合束器的多个第二光信号被发送给同一个探测器；所述探测器阵列包括所述多个探测器，用于根据所述多个探测器接收到的多个第二光信的总光强获得计算结果，其中，所述计算结果用于指示所述第一数据矩阵和所述第二数据矩阵的卷积计算结果。
[0007]光计算芯片通过光信号发射模块发射第一数据矩阵中每个数据的多个角度离散的第一光信号，由第一调制阵列根据调制的第二数据矩阵中的数据，输出多个角度离散的第二光信号，合束器将从同一角度进入合束器的多个第二光信号发送给同一个探测器，从而由探测器阵列根据多个探测器接收到的多个第二光信号的总光强，获得第一数据矩阵和
第二数据矩阵的卷积计算结果。本专利技术实施例提供的光计算芯片，在计算过程中，无需分解第一数据矩阵和第二数据矩阵的卷积计算过程以执行多次计算，可以只需要执行一次计算，就可以以光速执行完第一数据矩阵和第二数据矩阵的之间的卷积计算。实现卷积计算过程所占用的时间较短，提高了卷积计算的效率。
[0008]在一种可能实现方式中，所述探测阵列中一个探测器接收的多个第二光信号的总光强用于指示所述探测器接收的多个第二光信号所指示的数据的乘积的和。
[0009]在一种可能实现方式中，所述光信号发射模块包括：
[0010]发光阵列，包括多个光信号发射器，每个光信号发射器用于根据所述第一数据矩阵中的一个数据生成第四光信号；
[0011]分光阵列，用于接收所述第一数据矩阵中的每个数据的第四光信号，对接收到的每个第四光信号进行分光，得到一个数据的多个角度离散的第一光信号，输出得到的多个角度离散的第一光信号。
[0012]在一种可能实现方式中，所述光信号发射模块包括：
[0013]面光源，用于发射目标光信号；
[0014]第二调制器阵列，包括多个第二调制器，每个第二调制器用于接收所述目标光信号，根据所述第二调制器上调制的所述第一数据矩阵中的数据输出一个第四光信号；
[0015]分光阵列，用于接收每个第二调制器输出的第四光信号，对接收到的每个第四光信号进行分光，得到一个数据的多个角度离散的第一光信号，输出得到的多个角度离散的第一光信号。
[0016]在一种可能实现方式中，所述分光阵列包括多个分光组件；
[0017]每个分光组件，用于接收所述第一数据矩阵中的一个数据的第四光信号，对接收到第四光信号进行分光，得到一个数据的多个角度离散的第一光信号，输出得到的多个角度离散的第一光信号。
[0018]在一种可能实现方式中，所述芯片还包括：
[0019]微透镜阵列，包括多个微透镜，每个微透镜的中心位于所述分光阵列的至少一个发射中心与至少一个第一调制器的中心之间的连线上；
[0020]每个微透镜用于接收所述至少一个发射中心输出的第一光信号，对接收到每个第一光信号进行收束，透射收束后的第一光信号。
[0021]第二方面，提供了一种光计算装置，所述装置包括处理器以及第一方面提供的任一种芯片；
[0022]所述处理器用于获取第一数据矩阵以及第二数据矩阵，向所述芯片发送所述第一数据矩阵以及所述第二数据矩阵，并接收所述芯片发送的所述第一数据矩阵和所述第二数据矩阵的卷积计算结果。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请实施例提供的一种光计算芯片的结构示意图；
[0025]图2是本申请实施例提供的一种卷积计算过程的示意图；
[0026]图3是本申请实施例提供的一种光信号发射模块的示意图；
[0027]图4是本申请实施例提供的一种第一光信号发射示意图；
[0028]图5是本申请实施例提供的一种反射式合束器的示意图；
[0029]图6是本申请实施例提供的一种互连式合束器的示意图；
[0030]图7是本申请实施例提供的一种光计算装置的示意图。
具体实施方式
[0031]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
[0032]图1是本申请实施例提供的一种光计算芯片的结构示意图，参见图1，光计算芯片100包括：
[0033]光信号发射模块101，用于根据第一数据矩阵中的每个数据生成多个角度离散的第一光信号；
[0034]第一调制器阵列102，包括多个第一调制器1021，每个第一调制器1021用于接收该第一数据矩阵中的至少两个数据的一个第一光信号，并根据该第一调制器1021上调制的第二数据矩阵中的数据输出多个第二光信号，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光计算芯片，其特征在于，包括：光信号发射模块，用于根据第一数据矩阵中的每个数据生成多个角度离散的第一光信号；第一调制器阵列，包括多个第一调制器，每个第一调制器用于接收所述第一数据矩阵中的至少两个数据的一个第一光信号，并根据所述第一调制器上调制的第二数据矩阵中的数据输出多个第二光信号，其中，所述多个第二光信号中的每个第二光信号用于指示所述第一数据矩阵中的一个数据和所述第二数据矩阵中的一个数据的乘积；合束器，用于接收所述第一调制器阵列输出的多个第二光信号，并将所述多个第二光信号发送给探测器阵列中的多个探测器，其中，从同一角度进入所述合束器的多个第二光信号被发送给同一个探测器；所述探测器阵列，包括所述多个探测器，用于根据所述多个探测器接收到的多个第二光信号的总光强获得计算结果，其中，所述计算结果用于指示所述第一数据矩阵和所述第二数据矩阵的卷积计算结果。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述探测阵列中一个探测器接收的多个第二光信号的总光强用于指示所述探测器接收的多个第二光信号所指示的数据的乘积的和。3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述光信号发射模块包括：发光阵列，包括多个光信号发射器，每个光信号发射器用于根据所述第一数据矩阵中的一个数据生成第四光信号；分光阵列，用于接收所述第一数据矩阵中的每个数据的第四光信号，对接收到的每个第四光信号进行分光，得到一个数据的多个角度离散的第一光信号，输出得到的多个角度离散的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冲，褚雅妍，董晓文，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：