光学人工神经网络系统技术方案

公开了一种光学人工神经网络系统。所述光学人工神经网络系统包括：第一空间光调制器，对入射光进行调制以生成具有第一光学图像的第一光；凹面镜，反射第一光以生成具有第二光学图像的第二光；第一偏振分束器，被设置在第一空间光调制器和所述凹面镜之间；第一四分之一波片，被设置在所述凹面镜和第一偏振分束器之间；第二空间光调制器，通过对由第一偏振分束器反射的第二光进行调制以便生成具有第三光学图像的第三光；分束器，被设置在第一空间光调制器和第一偏振分束器之间；以及成像装置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
光学人工神经网络系统
[0001]本申请要求在韩国知识产权局于2022年5月24日提交的第10
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2022
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0063662号韩国专利申请和于2022年12月9日提交的第10
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2022
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0171151号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用全部包含于此。


[0002]本文描述的本公开的实施例涉及人工神经网络，并且更具体地，涉及一种光学人工神经网络系统。

技术介绍

[0003]卷积人工神经网络是一种用于对象识别和图像分类的多层前馈人工神经网络。卷积人工神经网络被广泛用于需要图像信息处理系统的领域，诸如自主驾驶和物联网。随着无线通信技术的发展，卷积人工神经网络的使用正在兴起甚至更多。因此，随着系统中使用的图像数据量的增加以及图像信息变得越来越复杂，所需的图像信息的吞吐量指数级增长。然而，与信息量的增长相比，现有电子计算机处理图像信息的速度较慢，并且接近极限。特别是，对能量效率增强的需求不断增加。
[0004]卷积人工神经网络包括卷积层、池化层、全连接层等，并且通过运算的迭代输出最终计算结果。如今，正在研究一种通过光学地执行作为需要最大量计算的部分之一的卷积层的计算来同时提高计算速度和能量效率的技术。

技术实现思路

[0005]本公开的实施例提供了一种能够被小型化的光学人工神经网络系统。
[0006]本公开的实施例提供了一种具有改进的光学特性的光学人工神经网络系统。
[0007]根据实施例，一种光学人工神经网络系统包括：光插入单元，接收入射光；第一空间光调制器，对由所述光插入单元接收的所述入射光进行调制以生成具有第一光学图像的第一光；第一光程调节装置，使第一光透射；第二光程调节装置，对穿过第一光程调节装置的第一光进行圆偏振；光傅里叶变换装置，反射经圆偏振的第一光以生成具有第二光学图像的第二光；以及第二空间光调制器，对第二光进行调制以生成具有第三光学图像的第三光。由所述光傅里叶变换装置生成的第二光穿过第二光程调节装置行进到第二空间光调制器，并且由第二空间光调制器生成的第三光穿过第二光程调节装置行进到所述光傅里叶变换装置。所述光傅里叶变换装置反射第三光以生成具有第四光学图像的第四光，并且第一光程调节装置改变第四光的光程。
[0008]在实施例中，所述光插入单元包括偏振分束器和四分之一波片，所述偏振分束器朝第一空间光调制器反射所述入射光的第一方向分量，并且所述四分之一波片对由所述偏振分束器反射的所述入射光的第一方向分量进行圆偏振。
[0009]在实施例中，第一光程调节装置包括被构造为使透射光的偏振方向旋转45度的法拉第旋转器，并且穿过所述法拉第旋转器的第四光被所述偏振分束器反射。
[0010]在实施例中，第一空间光调制器为被构造为垂直反射所述入射光的数字微镜器件。
[0011]在实施例中，第一光程调节装置包括：分束器，反射第四光以改变第四光的光程。
[0012]在实施例中，第二光程调节装置包括偏振分束器和四分之一波片，并且所述偏振分束器使第一光的第一方向分量透射并反射第一光的第二方向分量。所述四分之一波片对穿过所述偏振分束器的第一光的第一方向分量进行圆偏振。
[0013]在实施例中，所述光傅里叶变换装置包括凹面镜。
[0014]在实施例中，所述凹面镜和第一空间光调制器之间的距离是考虑到设置在第一光的行进路径上的所述光插入单元、第一光程调节装置和第二光程调节装置中包括的组件的折射率而被确定的，以使得第一光的光程与所述凹面镜的焦距相同。
[0015]在实施例中，第二空间光调制器和第二光程调节装置之间的距离是考虑到设置在第二光的行进路径上的第二光程调节装置中的组件的折射率而被确定的，以使得第二光的光程与所述凹面镜的焦距相同。
[0016]在实施例中，所述光学人工神经网络系统还包括：成像装置，拾取光程被第一光程调节装置改变的第四光。
[0017]在实施例中，所述成像装置和第一光程调节装置之间的距离是考虑到设置在第四光的行进路径上的第一光程调节装置和第二光程调节装置中包括的组件的折射率而被确定的，以使得第四光的光程与所述凹面镜的焦距相同。
[0018]根据实施例，一种光学人工神经网络系统包括：光插入单元，接收入射光；第一空间光调制器，对由光插入单元接收的所述入射光进行调制以生成具有第一光学图像的第一光；光傅里叶变换装置，使第一光透射以生成具有第二光学图像的第二光；第二空间光调制器，反射第二光以生成具有第三光学图像的第三光；以及第一四分之一波片，被设置在所述光傅里叶变换装置和第二空间光调制器之间，并且所述光傅里叶变换装置使第三光透射以生成具有第四光学图像的第四光。
[0019]在实施例中，所述光插入单元包括偏振分束器和第二四分之一波片。所述偏振分束器朝第一空间光调制器反射所述入射光的第一方向分量，并且第二四分之一波片对由所述偏振分束器反射的所述入射光的第一方向分量进行圆偏振。
[0020]在实施例中，第一空间光调制器为被构造为垂直反射所述入射光的数字微镜器件。
[0021]在实施例中，所述光傅里叶变换装置包括凸透镜。
[0022]在实施例中，所述凸透镜和第一空间光调制器之间的距离是考虑到设置在第一光的行进路径上的光插入单元中包括的组件的折射率而被确定的，以使得第一光的光程与所述凸透镜的焦距相同。
[0023]在实施例中，所述凸透镜和第二空间光调制器之间的距离是考虑到设置在第二光的行进路径上的第一四分之一波片的折射率而被确定的，以使得第二光的光程与所述凸透镜的焦距相同。
附图说明
[0024]通过参考附图详细描述本公开的实施例，本公开的上述和其他目的和特征将变得
显而易见。
[0025]图1是示出根据本公开的实施例的光学人工神经网络系统的示图。
[0026]图2是示出在图1中第一光如何穿过第一偏振分束器的示图。
[0027]图3和图4是示出在图1中第一光如何穿过第一四分之一波片的示图。
[0028]图5和图6是示出在图1中第二光如何穿过第一四分之一波片的示图。
[0029]图7是示出在图1中第一偏振分束器如何反射第二光的示图。
[0030]图8是示出在图1中第一偏振分束器如何反射第三光的示图。
[0031]图9是示出在图1中第四光如何穿过第一四分之一波片和第一偏振分束器的示图。
[0032]图10是示出根据本公开的实施例的光学人工神经网络系统的示图。
[0033]图11是示出根据本公开的实施例的光学人工神经网络系统的示图。
[0034]图12和图13是示出在图11中第一光如何穿过偏振旋转器的示图。
[0035]图14和图15是示出在图11中第四光如何穿过偏振旋转器的示图。
[0036]图16是示出根据本公开的实施例的光学人工神经网络系统的示图。
[0037]图17是示出根据本公开的实施例的光学人工神本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学人工神经网络系统，包括：光插入单元，被构造为接收入射光；第一空间光调制器，被构造为对通过所述光插入单元接收的所述入射光进行调制以生成具有第一光学图像的第一光；第一光程调节装置，被构造为使第一光透射；第二光程调节装置，被构造为对穿过第一光程调节装置的第一光进行圆偏振；光傅里叶变换装置，被构造为反射经圆偏振的第一光，以产生具有第二光学图像的第二光；以及第二空间光调制器，被构造为对第二光进行调制以生成具有第三光学图像的第三光，其中，由所述光傅里叶变换装置生成的第二光穿过第二光程调节装置行进到第二空间光调制器，其中，由第二空间光调制器生成的第三光穿过第二光程调节装置行进到所述光傅里叶变换装置，其中，所述光傅里叶变换装置被构造为反射第三光以生成具有第四光学图像的第四光，并且其中，第一光程调节装置被构造为改变第四光的光程。2.如权利要求1所述的光学人工神经网络系统，其中，所述光插入单元包括偏振分束器和四分之一波片，其中，所述偏振分束器被构造为朝第一空间光调制器反射所述入射光的第一方向分量，以及其中，所述四分之一波片被构造为对由所述偏振分束器反射的所述入射光的第一方向分量进行圆偏振。3.如权利要求2所述的光学人工神经网络系统，其中，第一光程调节装置包括：法拉第旋转器，被构造为使透射光的偏振方向旋转45度，以及其中，穿过所述法拉第旋转器的第四光被所述偏振分束器反射。4.如权利要求1所述的光学人工神经网络系统，其中，第一空间光调制器为被构造为垂直反射所述入射光的数字微镜器件。5.如权利要求1所述的光学人工神经网络系统，其中，第一光程调节装置包括：光分束器，被构造为反射第四光以改变第四光的光程。6.如权利要求1所述的光学人工神经网络系统，其中，第二光程调节装置包括偏振分束器和四分之一波片，其中，所述偏振分束器被构造为：使第一光的第一方向分量透射；以及反射第一光的第二方向分量，以及其中，所述四分之一波片被构造为对第一光的穿过所述偏振分束器的第一方向分量进行圆偏振。7.如权利要求1所述的光学人工神经网络系统，其中，所述光傅里叶变换装置包括凹面镜。8.如权利要求7所述的光学人工神经网络系统，其中，所述凹面镜和第一空间光调制器
之间的距离是考虑到设置在第一光的行进路径上的光插入单元、第一光程调节装置和第二光程调节装置中所包括的组件的折射率而被确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珍货，朴善泽，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：