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更值得期待范嘱。光計算使用光子代替電子進(jìn)行計算送膳,這一過程可以克服電子學(xué)的固有局限性,將能源效率丑蛤、處理速度和計算吞吐量提高幾個數(shù)量級叠聋。這種非凡的特性已被用于構(gòu)建專用光學(xué)處理器,用于解決基本的數(shù)學(xué)和信號處理問題受裹,其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出現(xiàn)有電子處理器的性能碌补。特別是,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN) 是非常有前途的光學(xué)計算模型之一棉饶,其中神經(jīng)元功能及其密集的互連性可以通過光電設(shè)備和光傳播的性質(zhì)有效地實(shí)現(xiàn)厦章。zui近在光學(xué)加速神經(jīng)信息處理方面取得了重大進(jìn)展,能夠完成一些高ji AI任務(wù)照藻。當(dāng)前不足:(1)現(xiàn)有的光學(xué)AI加速器只能支持為特定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)或任務(wù)定制的單一功能袜啃,無法適應(yīng)不同任務(wù)的不同AI算法。(2)當(dāng)前光神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型 ...
前不足:盡管光計算具有巨大的潛力并且經(jīng)過大約半個世紀(jì)的集中研究幸缕,但通用光計算尚未成熟為實(shí)用技術(shù)群发。文章出發(fā)點(diǎn):推理任務(wù)(尤其是視覺計算應(yīng)用)非常適合用全光或混合光電子系統(tǒng)來執(zhí)行。例如发乔,線性光學(xué)元件可以“免費(fèi)”計算卷積熟妓、傅立葉變換、隨機(jī)投影和許多其它運(yùn)算栏尚,即起愈,這些是光與物質(zhì)相互作用或光傳播的自然結(jié)果。這些運(yùn)算是驅(qū)動大多數(shù)現(xiàn)代視覺計算算法的 DNN 架構(gòu)的基本構(gòu)造模塊译仗√洌基于此,美國斯坦福大學(xué)的Gordon Wetzstein和美國加州大學(xué)洛杉磯分校的Aydogan Ozcan等人撰寫綜述文章纵菌,回顧了人工智能應(yīng)用光學(xué)計算的新工作斥赋,并討論了它的前景和挑戰(zhàn)。工作回顧:(1) 用于人工智能的光子電路〔現(xiàn)代D ...
后出現(xiàn)的數(shù)字光計算將非線性光開關(guān)與取代電線的線性光互連(optical interconnections)相結(jié)合,并在1980年代得到了熱烈追捧。光互連在功耗方面具有優(yōu)勢闷堡;然而隘膘,在全光實(shí)現(xiàn)中,與電子開關(guān)相比杠览,光開關(guān)的功率低下和大尺寸抵消了這一優(yōu)勢弯菊。因此,全光數(shù)字計算機(jī)還沒有競爭力踱阿。光學(xué)還被用于不基于布爾邏輯(Boolean logic)的非線性計算的實(shí)現(xiàn)管钳,例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光學(xué)實(shí)現(xiàn)。原則上软舌,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的密集連接性及其對噪聲和設(shè)備缺陷的相對魯棒性使它們成為光學(xué)計算的一個有前途的領(lǐng)域才漆。當(dāng)前不足:近年來,人們對光學(xué)實(shí)現(xiàn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的興趣日益濃厚佛点,部分原因是需要管理的大型數(shù)據(jù)庫醇滥,對現(xiàn)有數(shù)字電子計算機(jī)的能力要求 ...
選擇。其中超营,光計算尤其令人感興趣鸳玩,因為它每比特所需的能量以及延時都更少。2017 年演闭,麻省理工學(xué)院的一組研究人員通過級聯(lián)多個Mach-Zehnder干涉儀(MZI)在硅芯片上展示了一個突破性的不跟、完全集成的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(optical neural network,ONN)。通過計算每個MZI的相應(yīng)相位米碰,可以將任意矩陣有效地映射到該ONN硬件上窝革。對于此類網(wǎng)絡(luò),所需的非線性可以通過利用強(qiáng)度調(diào)制器见间、相機(jī)的飽和效應(yīng)聊闯、光電二極管的二次非線性、半導(dǎo)體放大器的飽和米诉、可飽和吸收器等多種方法來實(shí)現(xiàn)菱蔬。從那時起,人們提出了許多方案來進(jìn)一步優(yōu)化這些陣列的實(shí)現(xiàn)及其片上訓(xùn)練過程史侣。雖然 ONN 在學(xué)術(shù)和工業(yè)界中都受到了相當(dāng) ...
很適合使用全光計算實(shí)現(xiàn)拴泌。(1) 它們嚴(yán)重依賴于固定的矩陣乘法。線性變換(和某些非線性變換)可以以光速執(zhí)行惊橱,并在光子網(wǎng)絡(luò)中以超過100GHz的速率進(jìn)行檢測蚪腐,并且在某些情況下,功耗低税朴。例如回季,普通鏡頭進(jìn)行傅立葉變換時無需任何功耗家制,某些矩陣運(yùn)算也可以在不耗費(fèi)功耗的情況下以光學(xué)方式進(jìn)行。(2)它們對非線性的要求較弱泡一。事實(shí)上颤殴,許多固有的光學(xué)非線性可以直接用于在ONN中實(shí)現(xiàn)非線性操作。(3) 一旦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被訓(xùn)練鼻忠,其將在沒有額外能量輸入的情況下對光信號進(jìn)行計算涵但。這些功能可以使ONN比電子同類產(chǎn)品更節(jié)能、速度更快帖蔓。然而矮瘟,迄今為止,由于需要相位穩(wěn)定性和大量神經(jīng)元塑娇,使用大塊光學(xué)元件(如光纖和透鏡)實(shí)現(xiàn)此類轉(zhuǎn)換一直是 ...
色差的二種色光計算主光線的光路,然后求出它們與高斯像面的交點(diǎn)高度 y'F和y'C,再按上述公式求得澈侠。物鏡的倍率色差很小或幾近為零。這是因為物鏡的位置色差已經(jīng)校正钝吮,倍率色差也 隨之校正之故埋涧。另外,倍率色差顯然與光闌位置有關(guān),因光闌與物鏡重合奇瘦,倍率色差也不會產(chǎn)生棘催。例如,單個薄透鏡不可能校正位置色差耳标,當(dāng)光闌與之重合時倍率色差為零;而當(dāng)光闌位置移動時醇坝,倍率色差就要隨之變化。當(dāng)光闌位于透鏡之前時次坡,如下圖所示呼猪,因,F光比C光偏折角度更大,y'F<y'C,故產(chǎn)生負(fù)的倍率色差;反之,如光闌位于透鏡之后砸琅,則產(chǎn)生正的倍率色差宋距。相關(guān)文獻(xiàn):《幾何光學(xué) 像差 光學(xué)設(shè)計》(第三版)——李曉 ...
症脂、湍流模擬谚赎、光計算、光遺傳學(xué)和散射介質(zhì)成像等應(yīng)用诱篷。 這些應(yīng)用需要能夠輕松快速地改變相干光束波前的調(diào)制器壶唤。 通過將液晶材料的電光性能特征與基于硅的數(shù)字電路相結(jié)合,Meadowlark Optics 現(xiàn)在提供了高分辨率的 SLM棕所,這些 SLM 還具有物理緊湊性和高光學(xué)效率闸盔。圖一:緊湊的HSP1K(1024×1024)系列和E19×12(1920×1200)系列SLMMeadowlark Optics 的硅基液晶 (LCoS) 空間光調(diào)制器 (SLM) 專為純相位應(yīng)用而設(shè)計,并結(jié)合了具有高刷新率的模擬數(shù)據(jù)尋址琳省。 這種組合為用戶提供最快的響應(yīng)時間和高相位穩(wěn)定性迎吵。這些SLM 適用于需要高速躲撰、高衍射效率、 ...
圖3所示钓觉。激光計算可得三路合成時x茴肥,y方向上的平均光束質(zhì)量分別為5.77和5.80,這樣的結(jié)果顯然不夠理想荡灾。圖3 基模三臂入射時Z=14mm處光場分布為了更為具體地確認(rèn)入射激光中LP02模和LP11模對光束質(zhì)量的影響,特意加入了一個中間模式——80%LP01+10%LP02+10%LP11瞬铸。隨后我們對四種情況進(jìn)行仿真批幌,得到了四種模式下激光入射到光纖功率合束器后再Z=25mm處的光場分布,如圖4所示嗓节。圖4四種模式下激光入射到光纖功率合束器后再Z=25mm處的光場分布根據(jù)上圖可以發(fā)現(xiàn)荧缘,激光模式中存在的20%LP02模式對光斑質(zhì)量沒有太大影響,而LP11模式對光束質(zhì)量的影響比較大拦宣。為了進(jìn)一步得到對比 ...
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