本申请公开了一种光计算装置和方法，涉及光处理技术领域，该装置实现了对输入数据的二维傅里叶变换。该装置包括分束相移模块和合束模块。其中，分束相移模块用于接收用于指示输入数据的多个输入光信号，并根据该多个输入光信号输出多组中间光信号。合束模块用于根据该多组中间光信号获得多个输出光信号，该多个输出光信号所指示的输出数据即为对输入数据进行二维傅里叶变换后的数据。其中，每个输入光信号用于获得多组中间光信号中的一组中间光信号，多个输入光信号中的一个光信号用于指示包括有多个元素的输入数据中的一个元素。多个输出光信号中的每个输出光信号包括多组中间光信号中每组中间光信号里的一个中间光信号。光信号中每组中间光信号里的一个中间光信号。光信号中每组中间光信号里的一个中间光信号。
【技术实现步骤摘要】
一种光计算装置和方法
[0001]本申请涉及光处理
，尤其涉及一种光计算装置和方法。
技术介绍
[0002]在当下，图像及视频数据的高速智能处理的技术需求广泛，对光电混合人工智能(artificial intelligence，AI)芯片技术带来巨大挑战。其中，一个重要的技术需求即为：通过光电混合AI芯片对图像及视频的二维数据进行二维傅里叶变换，以实现对图像或视频中图像帧的特征的提取。
[0003]在傅里叶光学中，透镜具有二维傅里叶变换的性质。因此通常可以使用立体式结构透镜在三维空间中实现二维傅里叶变换。然而由于光电混合AI芯片受平面上工艺的限制，使得基于光电混合AI芯片当前的平面制备工艺，仅能实现片上的一维傅里叶变换，而无法在片上制备用于实现二维傅里叶变换的立体式结构透镜。
[0004]因此，如何在光电混合AI芯片上实现数据的二维傅里叶变换，是当前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供了一种光计算装置和方法，实现了对输入数据的二维傅里叶变换。
[0006]为达上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本申请提供了一种光计算装置，该装置包括：分束相移模块，用于接收用于指示输入数据的多个输入光信号，并根据该多个输入光信号输出多组中间光信号。合束模块，用于接收该多组中间光信号，并根据该多组中间光信号获得多个输出光信号，该多个输出光信号所指示的输出数据即为对输入数据进行二维傅里叶变换后的数据。
[0008]其中，每个输入光信号用于获得多组中间光信号中的一组中间光信号，多个输入光信号中的一个光信号用于指示包括有多个元素的输入数据中的一个元素。多个输出光信号中的每个输出光信号包括多组中间光信号中每组中间光信号里的一个中间光信号。
[0009]可以看出，由于输入到光计算装置的信号、光计算装置中处理的信号、以及光计算装置输出的信号均为光信号，因此，相比基于电计算实现的二维傅里叶变换过程，本申请提供的光计算装置在实现数据的二维傅里叶变换时，具有效率高、延时低的特点。
[0010]此外，本申请提供的光计算装置可以通过平面制备工艺被设置在光芯片上。这样的话，设置有本申请所提供的光计算装置的光芯片可以高效率、低延时的实现对数据的二维傅里叶变换。相比采用透镜实现数据的二维傅里叶变换，设置有本申请所提供的光计算装置的光芯片具有结构紧凑，体积小的特点，因此便于集成应用。
[0011]在一种可能的设计方式中，上述输入数据包括二维数据。通过该可能的设计，本申请实施例实现了对二维数据通过光入光出的方式进行二维傅里叶变换，提供了数据进行二维傅里叶变换的效率。
[0012]在另一种可能的设计方式中，上述分束相移模块包括多个分束相移器，该多个分
束相移器中的每个分束相移器用于接收一个输入光信号，并根据接收到的输入光信号输出多组中间光信号中的一组中间光信号。其中，每个分束相移器包括有多个输出端口，该多个输出端口中的每个输出端口用于输出一个中间光信号。上述合束模块，具体用于从多个分束相移器接收多组中间光信号，并将多个分束相移器中具有相同端口号的输出端口输出的中间光信号合束为一个输出光信号，从而获得多个输出光信号。
[0013]在另一种可能的设计方式中，上述多个分束相移器中的每个分束相移器，具体用于接收一个输入光信号，并将接收到的输入光信号分束为一组子光信号，并对该一组子光信号中的每个子光信号的相位进行调整，以得到一组中间光信号。
[0014]在另一种可能的设计方式中，上述每个分束相移器包括分束器和多个相移器，所述分束器用于将接收到的输入光信号分束为一组子光信号。所述多个相移器用于对该一组子光信号中的每个子光信号的相位进行调整，以得到一组中间光信号。
[0015]在另一种可能的设计方式中，上述多个相移器中的每个相移器对子光信号进行相位调整时的相位偏移量满足公式：ψ(x,y,u,v)＝exp(i
·
2π(ux/m+uy/n))。其中，ψ表示相位偏移量。x、y的组合用于表示分束相移器的编号，多个分束相移器的编号与上述二维数据中多个元素的位置编号对应。u、v的组合用于表示分束相移器的输出端口的端口号，上述多个分束相移器中的每个分束相移器包括多个输出端口。x和u的取值为[1，m]之间的整数，y和v的取值为[1，n]之间的整数，m和n均为大于1的正整数，i是虚数符号。
[0016]基于上述几种可能的实现方式，通过分束相移模块和合束模块对输入光信号的处理，以输出用于指示输入数据经二维傅里叶变换后的输出数据的输出光信号，即相当于通过光计算的方式实现了对数据进行二维傅里叶变换的过程。这样，相比电计算实现的数据的二维傅里叶变换，本申请提供的光计算装置通过对指示输入数据的输入光信号进行光处理，即可高效率、低延时的实现对输入数据的二维傅里叶变换。
[0017]在另一种可能的设计方式中，上述分束器包括光波导分叉结构、光栅结构或定向耦合器结构中的任一种结构。
[0018]在另一种可能的设计方式中，上述多个相移器中的每个相移器包括波导。
[0019]在另一种可能的设计方式中，上述合束模块包括三维波导连接结构或二维平面上的波导网络，波导网络中波导的交叉点通过耦合器衔接。
[0020]在另一种可能的设计方式中，上述多个分束相移器中的每个分束相移器包括衍射结构，该衍射结构的结构参数通过仿真系统迭代训练得到。
[0021]通常，上述几种可能的设计方式中的光波导分叉结构、光栅结构、定向耦合器结构、波导以及衍射结构等，都可以是制备在光芯片上的结构。这样的话，本申请提供的装置即可通过光芯片片上的结构实现数据的二维傅里叶变换，从而填补了基于片上结构对数据进行二维傅里叶变换的技术空白。
[0022]第二方面，本申请提供一种光计算方法，该方法用于对数据进行二维傅里叶变换。该方法包括：接收用于指示输入数据的多个输入光信号，根据该多个输入光信号输出多组中间光信号，并根据该多组中间光信号获得多个输出光信号，该多个输出光信号所指示的输出数据为对输入数据进行二维傅里叶变换后的数据。其中，每个输入光信号用于获得多组中间光信号中的一组中间光信号，多个输入光信号中的一个光信号用于指示包括有多个元素的输入数据中的一个元素。多个输出光信号中的每个输出光信号包括多组中间光信号
中每组中间光信号里的一个中间光信号。
[0023]在一种可能的设计方式中，上述输入数据包括二维数据。
[0024]在另一种可能的设计方式中，上述根据该多个输入光信号输出多组中间光信号，包括：根据该多个输入光信号中的每个输入光信号，输出多组中间光信号中的一组中间光信号。上述根据该多组中间光信号获得多个输出光信号，包括：将具有相同端口号的输出端口输出的中间光信号合束为一个输出光信号，从而获得多个输出光信号。
[0025]在另一种可能的设计方式中，上述根据该多个输入光信号中的每个输入光信号，输出多组中间光信号中的一组中间光信号，包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光计算装置，其特征在于，包括：分束相移模块，用于接收用于指示输入数据的多个输入光信号，并根据所述多个输入光信号输出多组中间光信号；其中，每个输入光信号用于获得所述多组中间光信号中的一组中间光信号，所述输入数据包括多个元素，所述多个输入光信号中的一个光信号用于指示所述输入数据中的一个元素；合束模块，用于接收所述多组中间光信号，并根据所述多组中间光信号获得多个输出光信号；其中，所述多个输出光信号中的每个输出光信号包括所述多组中间光信号中每组中间光信号里的一个中间光信号，所述多个输出光信号所指示的输出数据为对所述输入数据进行二维傅里叶变换后的数据。2.根据权利要求1所述的光计算装置，其特征在于，所述输入数据包括二维数据。3.根据权利要求1或2所述的光计算装置，其特征在于，所述分束相移模块包括多个分束相移器，所述多个分束相移器中的每个分束相移器用于接收一个输入光信号，并根据接收到的输入光信号输出所述多组中间光信号中的一组中间光信号；其中，所述每个分束相移器包括多个输出端口，每个输出端口用于输出一个中间光信号；所述合束模块，具体用于从所述多个分束相移器接收所述多组中间光信号，并将所述多个分束相移器中具有相同端口号的输出端口输出的中间光信号合束为一个输出光信号，从而获得所述多个输出光信号。4.根据权利要求3所述的光计算装置，其特征在于，所述每个分束相移器，具体用于接收一个输入光信号，并将接收到的输入光信号分束为一组子光信号，并对所述一组子光信号中的每个子光信号的相位进行调整，以得到所述一组中间光信号。5.根据权利要求3或4所述的光计算装置，其特征在于，所述每个分束相移器包括：分束器，用于将接收到的输入光信号分束为所述一组子光信号；多个相移器，用于对所述一组子光信号中的每个子光信号的相位进行调整，以得到所述一组中间光信号。6.根据权利要求5所述的光计算装置，其特征在于，所述多个相移器中的每个相移器对子光信号进行相位调整时的相位偏移量满足公式：ψ(x,y,u,v)＝exp(i
·
2π(ux/m+vy/n))；其中，ψ表示相位偏移量；x、y的组合用于表示所述分束相移器的编号，所述多个分束相移器的编号与所述二维数据中多个元素的位置编号对应；u、v的组合用于表示所述分束相移器的输出端口的端口号，所述每个分束相移器包括多个输出端口；x和u的取值为[1，m]之间的整数，y和v的取值为[1，n]之间的整数，m和n均为大于1的正整数，i是虚数符号。7.根据权利要求5或6所述的光计算装置，其特征在于，所述分束器...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝然，姜华卿，何建军，李冲，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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