【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光计算领域，尤其涉及一种光神经网络装置。
技术介绍
1、通过光学元件搭建的光神经网络可以部分替代电信号处理单元进行卷积处理，提取目标的关键特征，相较于电信号的处理具有更快的运算速度和更高的能效比，但是现有的光神经网络在该场景下的应用还存在一些问题，其中最主要的是相较于电子元件，光学元件的体积过大，结合光路的焦距的限制，从光信号的发出到接收之间需要占用较长的空间距离，该较长距离意味着从芯片输出发光信号到芯片接收到光信号之间存在较长的时间间隔，在处理高频信息时存在障碍，并且电信号在更远的距离传输的耗时存在更多电信号的损耗，所以现有的光学元件搭建的光神经网络还无法很好的满足使用需求，制约了光神经网络的发展。
技术实现思路
1、为解决现有技术中光学元件搭建的光神经网络的体积过大、从芯片输出发光信号到芯片接收到光信号之间存在较长的时间间隔的问题，本专利技术的目的在于提供一种体积更小、芯片处理信号速度更快的光神经网络装置。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术一实施方式提供一种光神经网络装置，包括：
3、发光部，用于发出光信号；
4、探测部，用于接收光信号；
5、光路组件，其包括傅里叶变换部、傅里叶逆变换部和掩模部，所述傅里叶变换部、所述傅里叶逆变换部和所述掩模部均设置为反射型光元件，所述发光部发出的光信号依次经所述傅里叶变换部、所述掩模部、所述傅里叶逆变换部后到达所述探测部，所述傅里叶变换部和所述傅里叶逆变换部位于光信号传输区域
6、作为本专利技术的进一步改进，所述光神经网络装置还包括集成芯片，所述发光部和所述探测部均集成于同一所述集成芯片上。
7、作为本专利技术的进一步改进，所述傅里叶逆变换部设置为超表面反射型光元件，所述傅里叶逆变换部的表面设置纳米结构的多个基元，这些基元的分布符合设计公式其中，(x,y)为所述傅里叶逆变换部上的位置坐标，(xf,yf)为聚焦后焦点的坐标。
8、作为本专利技术的进一步改进，射入所述掩模部的入射光、经所述掩模部反射出的反射光均位于所述掩模部的左侧。
9、作为本专利技术的进一步改进，所述掩模部上x方向上每个位置对应的光束偏转的设计公式为φmask(x)＝-2π/λ[x×(sinθi-sinθi)]，其中，x为掩模部的x轴上的所在位置，θi为反射光的角度，θi为入射光的角度。
10、作为本专利技术的进一步改进，所述发光部对应的物面、所述掩模部的反射面、以及所述探测部对应的像面位于同一平面。
11、作为本专利技术的进一步改进，所述发光部、所述掩模部和所述探测部中的至少其一朝向光信号传输区域的一侧设置消光光阱，所述消光光阱用于消除经所述发光部、所述傅里叶变换部、所述掩模部、所述傅里叶逆变换部到所述探测部的目标光路上的其他杂散光。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述掩模部的反射面与所述发光部对应的物面不在同一平面；
13、和/或，
14、所述掩模部的反射面与所述探测部对应的像面不在同一平面。
15、作为本专利技术的进一步改进，所述傅里叶变换部设置为凹面反射型光元件或超表面反射型光元件。
16、作为本专利技术的进一步改进，所述傅里叶变换部将空间域光信号转换为频域光信号，所述掩模部设置为超表面反射型光元件，所述掩模部表面设置纳米结构的多个基元，通过调整所述基元的尺寸和空间分布，调控频域光信号的复振幅的幅值。
17、作为本专利技术的进一步改进，所述光神经网络装置还包括处理器，所述处理器对所述发光部输出发光信号、以及接收所述探测部的光信号，所述掩模部为硅基液晶件，所述掩模部也集成于所述集成芯片上，所述光神经网络装置包括调控组件，所述处理器根据接收的光信号对所述调控组件输出电压信号，所述调控组件根据所述电压信号对所述硅基液晶件施加可控电压，所述可控电压用于控制所述硅基液晶件中液晶的空间分布，以改变所述掩模部对光信号的调制结果。
18、作为本专利技术的进一步改进，所述发光部设置为高频光源，所述探测部设置为高探测频率探测器，所述调控组件施加可控电压的切换频率与所述发光部的发出光信号的频率一致。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：该光神经网络装置通过对光路组件结构的设计，通过傅里叶变换部、傅里叶逆变换部和掩模部的位置和反光方向的调整，使得发光部和探测部两者之间可以不设置其他零件，即两者可以设置得尽可能的靠近，进而使得芯片输出发光信号到芯片接收到光信号之间的距离更短，时间间隔更少，并且对光路进行了折叠，使光神经网络装置相对于现有的线性的光神经网络需要占用的空间体积大大减小，所以该光神经网络装置在减小体积的同时处理速度更快，具有更好的应用前景。
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1.一种光神经网络装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光神经网络装置，其特征在于，所述光神经网络装置还包括集成芯片，所述发光部和所述探测部均集成于同一所述集成芯片上。
3.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述傅里叶逆变换部设置为超表面反射型光元件，所述傅里叶逆变换部的表面设置纳米结构的多个基元，这些基元的分布符合设计公式其中，(X,Y)为所述傅里叶逆变换部上的位置坐标，(Xf,Yf)为聚焦后焦点的坐标。
4.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，射入所述掩模部的入射光、经所述掩模部反射出的反射光均位于所述掩模部的左侧；
5.根据权利要求4所述的光神经网络装置，其特征在于，所述掩模部上X方向上每个位置对应的光束偏转的设计公式为φmask(X)＝-2π/λ[X×(sinθI-sinθi)]，其中，X为掩模部的X轴上的所在位置，θI为反射光的角度，θi为入射光的角度。
6.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述发光部对应的物面、所述掩模部的反射面、以及所述探测部对应的像面位
7.根据权利要求6所述的光神经网络装置，其特征在于，所述发光部、所述掩模部和所述探测部中的至少其一朝向光信号传输区域的一侧设置消光光阱，所述消光光阱用于消除经所述发光部、所述傅里叶变换部、所述掩模部、所述傅里叶逆变换部到所述探测部的目标光路上的其他杂散光。
8.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述掩模部的反射面与所述发光部对应的物面不在同一平面；
9.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述傅里叶变换部设置为凹面反射型光元件或超表面反射型光元件。
10.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述傅里叶变换部将空间域光信号转换为频域光信号，所述掩模部设置为超表面反射型光元件，所述掩模部表面设置纳米结构的多个基元，通过调整所述基元的尺寸和空间分布，调控频域光信号的复振幅的幅值。
11.根据权利要求10所述的光神经网络装置，其特征在于，所述光神经网络装置还包括处理器，所述处理器对所述发光部输出发光信号、以及接收所述探测部的光信号，所述掩模部为硅基液晶件，所述掩模部也集成于所述集成芯片上，所述光神经网络装置包括调控组件，所述处理器根据接收的光信号对所述调控组件输出电压信号，所述调控组件根据所述电压信号对所述硅基液晶件施加可控电压，所述可控电压用于控制所述硅基液晶件中液晶的空间分布，以改变所述掩模部对光信号的调制结果。
12.根据权利要求11所述的光神经网络装置，其特征在于，所述发光部设置为高频光源，所述探测部设置为高探测频率探测器，所述调控组件施加可控电压的切换频率与所述发光部的发出光信号的频率一致。
...【技术特征摘要】
1.一种光神经网络装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光神经网络装置，其特征在于，所述光神经网络装置还包括集成芯片，所述发光部和所述探测部均集成于同一所述集成芯片上。
3.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述傅里叶逆变换部设置为超表面反射型光元件，所述傅里叶逆变换部的表面设置纳米结构的多个基元，这些基元的分布符合设计公式其中，(x,y)为所述傅里叶逆变换部上的位置坐标，(xf,yf)为聚焦后焦点的坐标。
4.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，射入所述掩模部的入射光、经所述掩模部反射出的反射光均位于所述掩模部的左侧；
5.根据权利要求4所述的光神经网络装置，其特征在于，所述掩模部上x方向上每个位置对应的光束偏转的设计公式为φmask(x)＝-2π/λ[x×(sinθi-sinθi)]，其中，x为掩模部的x轴上的所在位置，θi为反射光的角度，θi为入射光的角度。
6.根据权利要求2所述的光神经网络装置，其特征在于，所述发光部对应的物面、所述掩模部的反射面、以及所述探测部对应的像面位于同一平面。
7.根据权利要求6所述的光神经网络装置，其特征在于，所述发光部、所述掩模部和所述探测部中的至少其一朝向光信号传输区域的一侧设置消光光阱，所述消光光阱用于消除经所述发光部、所述傅里叶变换部、所述掩模...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙磊，韩旭，史坦，范鸿杰，刘思扬，
申请(专利权)人：苏州山河光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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