[發(fā)明專利]一種基于數(shù)字微鏡器件的光計(jì)算裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710961227.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107728704B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉一清;魏心玥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06E3/00
• 分類號(hào): G06E3/00
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于數(shù)字微鏡器件的光計(jì)算裝置，包括數(shù)據(jù)處理模塊、光源編碼模塊以及光計(jì)算模塊。所述光源編碼模塊包括LED燈、數(shù)字微鏡器件、數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊，光計(jì)算模塊包括數(shù)字微鏡器件、數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊、光電探測(cè)器。其中，數(shù)據(jù)處理模塊將需要計(jì)算的數(shù)據(jù)發(fā)送給光源編碼模塊，實(shí)現(xiàn)光編碼操作，以不同的光點(diǎn)表示數(shù)據(jù)。編碼后的光照射到光計(jì)算模塊的數(shù)字微鏡器件上，通過(guò)偏轉(zhuǎn)不同位置的數(shù)字微鏡實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果反射到光電轉(zhuǎn)換器上，得到計(jì)算結(jié)果，并發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊。光計(jì)算技術(shù)具有更快的傳播速度和更高的信息容量，本發(fā)明相較于傳統(tǒng)方法，提高了計(jì)算速度，降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，且能夠進(jìn)行級(jí)聯(lián)運(yùn)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光計(jì)算機(jī)和光計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于數(shù)字微鏡器件的光計(jì)算裝置。

背景技術(shù)

目前，大規(guī)模集成電路的集成度幾乎達(dá)到物理電子和工藝技術(shù)的“極限”，為了滿足人們對(duì)高速計(jì)算和對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理越來(lái)越高的需求，采用并行處理技術(shù)是提高計(jì)算能力的一種有效途徑。光與電子相比，交叉光束之間不容易發(fā)生互相干擾的問(wèn)題，同時(shí)光波束能夠承載二維圖像信息，從本質(zhì)上具有并行處理能力。

若要充分發(fā)揮光互連的快速、并行、無(wú)干擾優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)邏輯、運(yùn)算、搜索和系統(tǒng)的并行性，系統(tǒng)中對(duì)光信號(hào)的處理最好都能以并行、流水方式進(jìn)行處理。而計(jì)算機(jī)對(duì)構(gòu)成其系統(tǒng)的最基本邏輯器件有一定的要求，這些要求主要有：可級(jí)聯(lián)性、必須具備簡(jiǎn)單而完備的邏輯函數(shù)功能、具有邏輯級(jí)重建能力，器件必須能制成大的陣列等。對(duì)于一個(gè)邏輯代數(shù)系統(tǒng)，同時(shí)使用與門、或門和非門可以構(gòu)成任何功能的邏輯電路，因此與門、或門和非門是一個(gè)完備集。邏輯非和邏輯與、邏輯或分別組成的復(fù)合邏輯（NAND）、（NOR）及邏輯非和邏輯與，或者邏輯非和邏輯或構(gòu)成的集合（AND·NOR）、（OR，NOT）都是完備集，以上完備集中的門可以構(gòu)成任何邏輯電路。

傳統(tǒng)的光學(xué)處理器的光學(xué)計(jì)算部分通過(guò)級(jí)聯(lián)光學(xué)相關(guān)器實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)4f系統(tǒng)、8f系統(tǒng)空間濾波實(shí)現(xiàn)AND邏輯運(yùn)算，該方案對(duì)光學(xué)器件性能的依賴性極強(qiáng)，且體積大、邏輯級(jí)重建能力差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種基于數(shù)字微鏡器件的光計(jì)算裝置，通過(guò)數(shù)字微鏡實(shí)現(xiàn)光計(jì)算所需的簡(jiǎn)單而完備的邏輯函數(shù)，具有更快的計(jì)算速度，更加簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不需依賴復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)高速關(guān)計(jì)算的特性。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種基于數(shù)字微鏡器件的光計(jì)算的裝置，特點(diǎn)是該裝置包括數(shù)據(jù)處理模塊、光源編碼模塊以及計(jì)算模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接光源編碼模塊和計(jì)算模塊，所述光源編碼模塊和計(jì)算模塊相連；其中：

所述光源編碼模塊包括LED燈、第一數(shù)字微鏡器件及第一數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊，所述LED燈與第一數(shù)字微鏡器件相連，第一數(shù)字微鏡器件與第一數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊相連，第一數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊與數(shù)據(jù)處理模塊相連；

所述計(jì)算模塊包括第二數(shù)字微鏡器件、第二數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊及光電探測(cè)器，所述第二數(shù)字微鏡器件分別與第二數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊及光電探測(cè)器相連，第二數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊、光電探測(cè)器分別與數(shù)據(jù)處理模塊相連，第二數(shù)字微鏡器件與第一數(shù)字微鏡器件相連。

上述裝置實(shí)現(xiàn)光計(jì)算包括以下具體步驟：

步驟1：通過(guò)光源編碼模塊中的第一數(shù)字微鏡器件對(duì)需要計(jì)算的兩個(gè)數(shù)據(jù)完成光學(xué)編碼

ⅰ）LED燈發(fā)出的光照射到第一數(shù)字微鏡器件上；

ⅱ）數(shù)據(jù)處理模塊將需要計(jì)算的數(shù)據(jù)發(fā)送至第一數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊，第一數(shù)字微鏡器件驅(qū)動(dòng)模塊控制數(shù)字微鏡的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，以第一數(shù)字微鏡器件的四個(gè)微鏡為一個(gè)單元對(duì)進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，以排列方式不同的光點(diǎn)表示不同的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的組合結(jié)果，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的光編碼過(guò)程；

步驟2：光計(jì)算

ⅰ）經(jīng)過(guò)光源編碼模塊編碼后的光信號(hào)照射到第二數(shù)字微鏡器件上；