[發明專利]實現多階微分運算的光學芯片、參數確定方法及運算設備

有效

• 申請號: 202211444220.4
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115494912B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 劉洋;張斗國
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G06E3/00
• 分類號: G06E3/00;G06F17/13
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 郭夢雅

本發明提供了一種實現多階微分運算的光學芯片、參數確定方法及運算設備。該實現多階微分運算的光學芯片包括：玻璃基底；設置于玻璃基底上的光子晶體膜結構，光子晶體膜結構包括：預設層數的透射率調制膜，其中，透射率調制膜包括第一透射率膜和第二透射率膜。通過改變光學芯片的厚度和折射率，進而改變從不同角度入射光學芯片的入射光的透射率，以便對該入射光進行透射調制，實現該入射光包括的光場信息的一階微分運算、二階微分運算、三階微分運算和四階微分運算。本發明應用于光學模擬計算領域。

技術領域

本發明涉及光學模擬計算領域，尤其涉及一種實現多階微分運算的光學芯片、參數確定方法及運算設備。

背景技術

光學模擬計算是一種利用光學手段對光場信息進行模擬計算的方法，隨著相關技術的發展，對大規模實時數據處理的需求迅速增加，光學模擬計算受到廣泛關注，納米光子學的不斷發展也為該光學模擬計算領域帶來新的機遇。相關模擬計算技術中，數字信號處理方式可以實現各式各樣的信號處理功能，但由于工藝水平的限制，數字信號處理方式的處理速度較慢、功耗較高，導致數字信號處理不能滿足計算需求。而光信號相對于電信號具有高傳輸速度和低功耗的特點，所以在解決部分特定問題時，光學模擬計算更高效。相關光學模擬計算的光學元件和系統的體積，隨著納米光子學的發展以及超表面和超材料的應用，逐漸從大體積向小型化和集成化的方向發展。光學微分運算器屬于光學模擬計算設備的一種，光學微分運算器可以對多個光場計算光路并行地進行微分運算，光學模擬計算在邊緣檢測、計算機視覺、生物成像和自動駕駛等技術領域有較為重要的應用前景。然而，相關技術中，光學微分運算器的結構只能支持進行一種微分運算，并且需要復雜的表面結構來實現微分運算，這使得這些光學微分運算器的功能不足以解決實際需求，并且無法被大規模的制備。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種實現多階微分運算的光學芯片、參數確定方法及運算設備，以期部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

本發明的一個方面，提供了一種實現多階微分運算的光學芯片。

實現多階微分運算的光學芯片包括：

玻璃基底；設置于上述玻璃基底上的光子晶體膜結構，上述光子晶體膜結構包括：預設層數的透射率調制膜，其中，上述透射率調制膜包括第一透射率膜和第二透射率膜。

備選的，上述實現多階微分運算的光學芯片配置為：

在第一徑向角和第一方位角滿足第一預設條件的情況下，第一波長入射光通過上述光學芯片進行一階微分運算；在上述第一徑向角和上述第一方位角滿足第二預設條件的情況下，上述第一波長入射光通過上述光學芯片進行二階微分運算，其中，上述第一徑向角為，上述第一波長入射光與上述第一波長入射光入射的上述光子晶體膜結構的表面所在的平面的法線之間的夾角；上述第一方位角為，上述第一波長入射光在上述平面中的投影所在直線與第一波長入射光在上述平面中的投影的偏振方向所在直線的夾角的余角。

備選的，上述實現多階微分運算的光學芯片配置為：

在第二徑向角和第二方位角滿足第三預設條件的情況下，第二波長入射光通過上述光學芯片進行三階微分運算；在上述第二徑向角和上述第二方位角滿足第四預設條件的情況下，上述第二波長入射光通過上述光學芯片進行四階微分運算，其中，上述第二徑向角為，上述第二波長入射光與上述第二波長入射光入射的上述光子晶體膜結構的表面所在的平面的法線之間的夾角；上述第二方位角為，上述第二波長入射光在上述平面中的投影所在直線與上述第二波長入射光在上述平面中的投影的偏振方向所在直線的夾角的余角。

備選的，上述實現多階微分運算的光學芯片的基礎透射率是根據上述玻璃基底的折射率、上述第一透射率膜的折射率和上述第二透射率膜的折射率得到的；基于配置為上述基礎透射率的上述光學芯片，對上述第一波長入射光和上述第二波長入射光進行透射調制，實現上述一階微分運算、上述二階微分運算、上述三階微分運算和上述四階微分運算。