CN114967836A - 一种光计算装置、光计算系统以及方法 - Google Patents

一种光计算装置、光计算系统以及方法 Download PDF

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Abstract

一种光计算装置、光计算系统以及方法，本申请中，光计算装置包括第一透镜、第二透镜和调制单元。第一透镜接收加载有第一数据的第一组光信号，根据第一组光信号输出第二组光信号。调制单元位于第一透镜的后焦面，根据第二数据对第二组光信号进行振幅调制和相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号。第二透镜位于调制单元之后，根据多组中间光信号输出第三组光信号。第三组信号用于指示第一数据和第二数据的计算结果。光计算装置中透镜数量较少，较容易实现光路对准，有效降低光计算装置的构建难度。

Description

一种光计算装置、光计算系统以及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求在2021年2月25日提交中华人民共和国知识产权局、申请号为202110210105.X、发明名称为“一种光计算系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光计算装置、光计算系统以及方法。
背景技术
光计算是指利用加载了数据的光信号模拟数据运算的一种方式。光计算由于具备高速度、大容量、空间传输和抗电磁干扰等优点，被广泛应用。
在光计算领域，最具代表性的是光学4F系统，其中4F是指四倍焦距。在该光学4F系统中，将加载有数据的一束相干光投射到理想透镜L1上，该理想透镜L1的后焦面P2的光场分布理论上恰好是前焦面P1光场分布的傅里叶变换结果。投射到P2上的光继续传播，经过另一个理想透镜L2，再次经过一次傅里叶变换，在理想透镜L2的后焦面P3的光场分布理论上恰好是理想透镜L2前焦面光场分布的傅里叶变换结果。
为了能够在光学4F系统上实现卷积运算，可以将傅里叶变换后的数据F(B)调制到P2上，这样在理想透镜L2的后焦面P3的光场分布可以表征卷积运算的计算结果。但上述方式仅是理论上的实现方式，由于数据F(B)是复数域上的变换，同时涉及到振幅以及相位的调制。为了能够实现傅里叶变换，需要将该理想透镜L1的后焦面P2的光场分布进行扩展。目前常见的方式是在P2处在嵌入一个结构类似的光学4F系统，将该理想透镜L1的后焦面P2的光场分布在空间上扩展为两个相同的光场分布，在这两个光场分布的一个光场分布上实现相位调制，另一个光场分布上实现振幅调制。
这种方式中，将光学4F系统扩展成为“8F”系统，增加了透镜数量，透镜数量的增多提高了整个系统光路的对准难度，提高了光学系统的构建难度。
发明内容
本申请提供一种光计算装置、光计算系统以及方法，用以提供一种能够实现卷积运算的简单光计算装置。
第一方面，本申请实施例提供了一种光计算装置，光计算装置包括两个透镜和一个调制单元，该调制单元位于两个透镜之间，如该调制单元可以位于前一个透镜的后焦面上。为了方便说明，该两个透镜分别为第一透镜和第二透镜。
其中，第一透镜可以接收加载有第一数据(如数据A)的第一组光信号，根据第一组光信号输出第二组光信号，该第二组光信号可以为第一组光信号经过傅里叶变换后的一组光信号。
调制单元位于第一透镜的后焦面上，接收第二组光信号，调制单元可以根据第二数据(如数据B)对第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号。
第二透镜位于调制单元之后，接收该多组中间光信号，根据多组中间光信号输出第三组光信号，该第三组光信号可以为多组中间光信号经过傅里叶变换后的一组光信号。第三组信号用于指示第一数据和第二数据的计算结果，如可以指示第一数据和第二数据卷积运算后的计算结果。
通过上述光计算装置，该光计算装置在只包括两个透镜的情况下，可以模拟第一数据以及第二数据的运算(如卷积运算)，获取第一数据和第二数据的计算结果，透镜数量较少，较容易实现光路对准，能够有效降低光计算装置的构建难度。
在一种可能的实施方式中，第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号。调制单元包括相位板和振幅调制阵列，该调制单元存在两种不同的组建方式：
第一种、相位板位于振幅调制阵列之前，相位板接收第二组光信号。
在这种方式中，相位板接收到第二组光信号后，可以将第二组光信号分解为多组光信号，每组光信号中包括多个相位不同的光信号，该多个相位不同的光信号的振幅相同，第二组光信号中的一个光信号被相位板分解为一组光信号。该多组光信号继续传播，到达振幅调制阵列。
振幅调制阵列接收到该多组光信号后，可以根据第二数据调节多组光信号的振幅，输出多组中间光信号。
第二种、振幅调制阵列位于相位板之前，振幅调制阵列接收第二组光信号。
在这种方式中，振幅调制阵列接收第二组光信号后，可以根据第二数据调节第二组光信号的振幅，输出多组光信号，每组光信号中包括多个光信号，该多个光信号的相位相同。第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制阵列输出一组光信号。这里需要说明的是，第二种方式中的多组光信号与第一种方式中的多组光信号为不同的光信号。该多组光信号继续传播，到达相位板。
相位板可以调节多组光信号的相位，输出多组中间光信号。
通过上述光计算装置，调制单元包括相位板和振幅调制阵列，相位板结构简单，成本较低，能够有效降低调制单元的成本，降低光计算装置的构建难度。另外调制单元的组建方式较为灵活多样，适用于不同的场景。并且，本发明实施例提供的光计算装置，由于在所述第一透镜的频谱面处，采用了包括相位板和振幅调制器的调制单元，使得相位板和振幅调制器能够使用相同分辨率，且两者像素一一对齐，从而能够提高分辨率。
在一种可能的实施方式中，光计算装置还可以包括光探测器，光探测器位于第二透镜的后焦面上。能够在第二透镜的后焦面上接收该第三组光信号，对该第三组光信号进行探测，将第三组光信号转换为电信号，获得第一数据与第二数据的计算结果。该光探测器可以接收该第三组光信号中的所有光信号，也即光探测器的探测面积可以等于或大于该第三组光信号的面积(第三组光信号的面积可以理解为该第三组光信号形成的光斑的面积)。
通过上述光计算装置，光探测器的设置能够方便地获取该第一数据和第二数据的计算结果。
在一种可能的实施方式中，光计算装置除了可以直接接收第一组光信号，还可以接收电信号，如表征第一数据的电信号。这种情况下，该光计算装置还可以包括信号源。信号源可以位于第一透镜的前焦面上，该信号源可以根据第二数据(如表征第二数据的电信号)输出第一光信号。
通过增加信号源，使得光计算装置能够用于电信号的处理场景中，扩展了光计算装置的应用场景。
在一种可能的实施方式中，相位板和振幅调制器之间的距离可以尽量小，如距离小于设定值，设定值等于第一透镜或第二透镜的焦距的十分之一。
通过上述光计算装置，相位板和振幅调制器之间的距离较小，能够减少光信号的损失，保证最终的计算结果较为准确。
在一种可能的实施方式中，每组中间光信号包括M个光信号，M为大于或等于3的正整数。
通过上述光计算装置，每组中间光信号包括至少三个光信号，保证该组中间光信号能够较好的表征第二组光信号中的一个光信号经过相位调制以及振幅调制后的信号。
在一种可能的实施方式中，相位板包括多个元组，每个元组可以包括多个相位单元，每个相位单元能够将接收的光信号的相位调节为目标值，不同相位单元所调节的目标值不同。也即每个相位单元进行相位调制后光信号的相位是固定的。
通过上述光计算装置，相位板的结构简单，能够进一步降低光计算装置的构建难度。
在一种可能的实施方式中，振幅调制阵列包括多组振幅调制器，每组振幅调制器包括多个振幅调制器，每个振幅调制器用于根据第二数据调节接收的光信号的振幅。
通过上述光计算装置，振幅调制阵列包括多个振幅调制器，便于对光信号实现振幅调制。
在一种可能的实施方式中，第一透镜和第二透镜可以为凸透镜，也可以为具备凸透镜功能的透镜。该第一透镜和第二透镜还可以为具备凸透镜功能的透镜组。
通过上述光计算装置，第一透镜和第二透镜的种类较多，光计算装置的构建方式更加灵活多样。
在一种可能的实施方式中，具备凸透镜功能的透镜可以为反射式透镜。
通过上述光计算装置，反射式透镜应用于光计算装置，能够改变光计算装置中光路的传播方向，能够扩展光计算装置的具体形态。
第二方面，本申请实施例提供了一种光计算系统，光计算系统包括处理器、以及第一方面和第一方面任一可能的实施方式中提供的光计算装置，该处理器可以用于向光计算装置提供第二数据，如提供加载第二数据的电信号。可选的，该处理器也可以向光计算装置提供第一数据，如提供加载第一数据的电信号，本申请实施例并不限定光计算系统的具体形态，例如可以为板卡，如加速卡等。该光计算系统还可以是应用于成像系统，如智能摄像头，以智能摄像头为例，该光计算系统能够接收用于成像的第一组光信号，对该第一组光信号进行处理。
第三方面，本申请实施例提供了一种光计算方法，所述光计算方法应用于前述第一方面以及第一方面任一可能的实施方式中提供的光计算装置中。有益效果可以参见说明，此处不再赘述。在该方法中：
第一透镜接收加载有第一数据的第一组光信号，根据第一组光信号输出第二组光信号。
调制单元可以根据第二数据对第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号，其中，调制单元位于第一透镜的后焦面上。
第二透镜根据多组中间光信号输出第三组光信号，第三组信号用于指示第一数据和第二数据的计算结果。
在一种可能的实施方式中，第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号。调制单元中包括相位板和振幅调制阵列，在相位板位于振幅调制阵列之前的情况下，相位板可以将第二组光信号分解为多个组光信号，每组光信号中包括多个相位不同光信号，第二组光信号中的一个光信号被相位板分解为一组光信号。
振幅调制阵列根据第二数据调节多组光信号的振幅，输出多组中间光信号。
在一种可能的实施方式中，在相位板位于振幅调制阵列之后的情况下，振幅调制阵列可以根据第二数据调节第二组光信号的振幅，输出多组光信号，每组光信号中包括多个光信号，第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制阵列输出一组光信号。
调制单元中的相位板调节多组光信号的相位，输出多组中间光信号。
附图说明
图1A为一种向量分解示意图；
图1B为一种光学4F系统的结构示意图；
图2为本申请提供的一种光计算装置结构示意图；
图3为本申请提供的一种光计算装置结构示意图；
图4为本申请提供的一种光计算装置结构示意图；
图5为本申请提供的一种调制单元的结构示意图；
图6为本申请提供的一种复平面内调制前后向量的示意图；
图7为本申请提供的一种相位板的结构示意图；
图8为本申请提供的一种振幅调制阵列的结构示意图；
图9为本申请提供的一种相位板和振幅调制阵列的相对位置示意图；
图10为本申请提供的一种调制单元的结构示意图；
图11为本申请提供的一种光计算装置结构示意图；
图12为本申请提供的一种光计算装置结构示意图；
图13为本申请提供的一种光计算系统结构示意图；
图14为本申请提供的一种光计算方法示意图。
具体实施方式
在对本申请实施例提供的光计算装置说明之前，先对本申请实施例所涉及相关概念进行说明：
(1)、复数合成。
如图1A所示，为一复平面，其中，横轴为实轴，竖轴为虚轴。对于复平面上的任一向量(该向量可以表征一个复数)，均可以被分解为沿着M个基础向量(也可以简称为基矢)方向的分量。图1A以M等于4为例，其中，M个基础向量分别沿着实轴和虚轴的正方向以及反方向。需要说明的是，在实际分解中，基础向量的位置以及方向可以灵活设置。
也就是说，通过M个基础向量配以一定长度，M个基础向量可以合成为复平面上的任一个向量。
(2)、卷积以及傅里叶变换。
数据A和数据B的卷积运算可以表示为:
Figure BDA0003058594420000041
卷积运算可以通过如下方式转换为傅里叶变换的运算：
Figure BDA0003058594420000042
其中，F表示傅里叶变换，F-1表示傅里叶反变换。
利用如图1B所示的光学4F系统实现卷积运算时，可以将数据A加载于面P1上的光场上，然后通过透镜L1的傅里叶变换效应，可在面P2处得到表征F(A)的光场，之后，再将数据F(B)调制到面P2处的光场上。之后，再通过透镜L2的傅里叶变换效应，在面P3上得到表征F(A)·F(B)的光场，对面P3的光场执行一次中心对称操作，即可获得表征F-1{F(A)·F(B)}的光场，通过光探测器可以获得卷积运算的计算结果。
当数据A和数据B均为包括多个元素的向量时，数据A和数据B为向量之间的卷积运算，数据B经过傅里叶变换后的数据F(B)通常为一个复数向量(也即F(B)为一个由多个复数构成的向量)。在光学4F系统中，数据A可以加载到一组光信号上，该组光信号的每个光信号上加载数据A中的一个元素，该组光信号中光信号的数据与数据A中向量元素的数量相同。该组光信号经过透镜L1，面P2上的光场是由表征F(A)的一组光信号形成的，之后，再将数据F(B)调制到面P2处，与表征F(A)的一组光信号进行作用，其中，该表征F(A)一组的光信号的每个光信号上加载数据F(B)中的一个复数，实现F(B)和F(A)的乘法运算，再经过透镜L2，经过中心对称操作可以获得表征F-1{F(A)·F(B)}的一组光信号。
当数据A和数据B均为包括多个元素的矩阵时，数据A和数据B的卷积运算为矩阵之间的卷积运算，数据B经过傅里叶变换后的数据F(B)通常为包括多个元素(每个元素可以为一个复数)的复数矩阵。在光学4F系统中，数据A可以加载到一组光信号上，该组光信号上包括多个光信号，该组光信号中光信号的数量与数据A中元素的数量相同，每个光信号上加载数据A中的一个元素。该组光信号经过透镜L1，面P2上的光场是由表征F(A)的一组光信号形成的，该组光信号上的每个光信号可以表征数据A中一个元素经过傅里叶变换后的数据。之后，再将数据F(B)调制到面P2处，与表征F(A)的一组光信号作用，实现F(B)和F(A)的乘法运算上。其中，该表征F(A)一组的光信号的每个光信号上加载F(B)中的一个元素，实现F(B)和F(A)的乘法运算。之后，再经过透镜L2，经过中心对称操作可以获得表征F-1{F(A)·F(B)}的一组光信号。矩阵之间的卷积运算实质上是两个矩阵中元素之间的卷积运算。
从上述说明可知，数据A和数据B为向量的情况下对一组光信号的处理过程与数据A与数据B为矩阵的情况下对一组光信号的处理过程类似，区别在于一组光信号中的数量不同，此处不再赘述。
由于傅里叶变换为复数域的变换操作，这就导致数据F(B)通常为一个复数向量或复数矩阵。而一个复数存在如下转换：
Amp*ei*pha＝a+i*b(欧拉公式)
左边为对复数的振幅和相位表达方式，右边则为复数的实部和虚部表达方式，Amp即为该复数的振幅值(也称为幅值)，pha为复数的相位(也称为辐角)。
可见，当应用到光计算领域中，为了将数据F(B)调制到一组光信号上，需要对该组光信号中的每个光信号的相位以及振幅进行调制。
目前，常见的方式为在光学4F系统中的P2面上嵌入一个光学4F系统，形成一个8F系统，这样将P2面在空间上扩展为两个面，在一个面上实现相位调制，在另一个面上实现振幅调制。
但这样会增加光学系统中的透镜数量，增大了光学系统的构建难度以及构建成本，为了能够降低光学系统的构建难度以及构建成本，本申请实施例提供了一种光计算装置，如图2所示，为本申请实施例提供的一种光计算装置，该光计算装置10包括第一透镜100、调制单元300、以及第二透镜200。第一透镜100、调制单元300、以及第二透镜200沿着光路依次设置。
下面以第一组光信号投射到光计算装置10为例，对光计算装置10中对一组光信号的处理过程进行说明：
第一透镜100可以先接收加载有第一数据(如数据A)的第一组光信号A，A＝{a1，a2，…，aN}。其中，第一组光信号中每个光信号ai(其中，i为不小于1，不大于N的正整数)加载有第一数据中的部分数据，如加载有向量或矩阵中的一个元素。第一透镜100对接收到的第一组光信号进行处理，借助第一透镜100的傅里叶变换效应，输出第二组光信号B，B＝{b1，b2，…，bN}，第二组光信号中的一个光信号bi(其中，i为不小于1，不大于N的正整数)是第一组光信号中的一个光信号ai经过傅里叶变换后的光信号。
该第二组光信号继续传播，到达调制单元300，该调制单元300能够对接收到的任一光信号进行相位调制以及振幅调制。当调制单元300接收到第二组光信号B后，可以根据第二数据(如数据B)对第二组光信号中每一个光信号进行相位调制以及振幅调制，输出多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)，每组中间光信号中Ci＝{ci1，ci2，…，ciM}包括M个光信号。
调制单元300根据第二数据中的部分数据(如复数向量或矩复数矩阵中的一个元素)对第二组光信号中的一个光信号进行相位调制或振幅调制。第二组光信号中的一个光信号bi经过相位调制和振幅调制之后可以转换为一组中间光信号Ci。中间光信号Ci的组数N与第二组光信号B中光信号bi的数量N相同。其中，M为不小于3的正整数。
本申请实施例并不限定调制单元300进行相位调制以及振幅调制的顺序，可以先进行相位调制再进行振幅调制，也可以先进行振幅调制再进行相位调制。可见，经过调制单元300可以将一个第二组光信号B中每个光信号bi分解为M个振幅、或相位不同的光信号ci1，ci2，…，ciM，该M个光信号即为一组中间光信号Ci，M为不小于3的正整数。
多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)继续传播，到达第二透镜200，第二透镜200对接收到的多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)进行处理，输出第三组光信号D。第二透镜200具备傅里叶变换效应，能够对多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)再进行一次傅里叶变换，输出第三组光信号D。
这里对第三组光信号D中光信号的数量进行说明，在该多组中间光信号刚刚经过第二透镜200后，每组中间光信号中的每个光信号会经过一次傅里叶变换，故而，在刚经过第二透镜200后，该三组光信号D中光信号的数量等于该多组中间光信号中光信号的总数。但随着光信号的继续传播，当到达第二透镜200的后焦面时，该第三组光信号中的光信号会发生汇聚，第三组光信号中光信号的数量会减少。故而，在本申请实施例中并不限定该第三组光信号D中光信号的数量。
需要说明的是，调制单元300位于第一透镜100与第二透镜200之间。第一透镜100与第二透镜200之间的距离可以等于或接近于第一透镜100的焦距与第二透镜200的焦距之和。这样第一透镜100的后焦面与第二透镜200的前焦面重合或接近。这种情况下，调制单元300可以位于第一透镜100的后焦面或第二透镜200的前焦面上。在实际应用中，由于调制单元300存在一定厚度，调制单元300并非严格的位于第一透镜100的后焦面或第二透镜200的前焦面上。在允许的距离偏差内，可以认为调制单元300位于第一透镜100的后焦面以及第二透镜200的前焦面上。
从上述第一组光信号在光计算装置10中处理过程可以看出，本申请实施例提供的光计算装置10中通过内部设置的调制单元300既可以实现相位调制又可以实现振幅调制。不需要额外增加透镜，在包括两个透镜的光计算装置10中光路较容易实现对准，降低了光计算装置10的构建难度，减少构建成本。并且，本发明实施例提供的光计算装置，由于在所述第一透镜的频谱面处，对光信号进行了相位调制和振幅调制，使得两者像素一一对齐，从而能够提高分辨率。
下面对光计算装置10中可以包括的各个组成部分进行说明：
(1)、第一透镜100和第二透镜200。
在本申请实施例提供的光计算装置10中，第一透镜100以及第二透镜200为能够实现傅里叶变换效应的透镜。例如该第一透镜100以及第二透镜200可以为凸透镜。在一种可能的应用场景中，该第一透镜100和第二透镜200也可以利用具备傅里叶变换效应的透镜组替换，或具备傅里叶变换效应的反射式透镜(也即具备凸透镜功能的透镜)。本申请实施例并不限定该第一透镜100以及第二透镜200的透镜材料，如玻璃类透镜、树脂类透镜、液体透镜均适用于本申请实施例。凡是能够实现傅里叶变换的透镜或透镜组均适用于本申请实施例。
(2)、光探测器400。
为了能够确定出计算结果，如图3所示，本申请实施例的光计算装置10还可以包括光探测器400，该光探测器400的具体形态可以为光探测器阵列(包括多个探测器)，该光探测器400位于第二透镜200的后焦面上，对第三组光信号D进行探测，确定第二数据和第一数据的计算结果。
第一组光信号上加载了第一数据，利用调制单元300将第二数据加载到多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)上，之后经过第二透镜200，多组中间光信号C(C包括为C1、C2、…、CN)变为第三组光信号D。第三组光信号D表征了第二数据与第二数据的卷积运算后的计算结果。光探测器400可以将第三组光信号D转换为电信号，进而该电信号能够指示确定第二数据与第二数据的卷积运算后的计算结果。
光探测器400的类型本申请实施例并不限定，凡是能对一组光信号进行探测的光探测器400均适用于本申请实施例。例如，光探测器400可以为光电二极管(photodiode，PD)阵列、雪崩光电二极管(avalanche photodiodes,APD)阵列，电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)相机，互补性金属氧化物半导体(complementary metal-oxidesemiconductor，CMOS)相机，光电导探测器阵列，光电三极管阵列等。
(3)、信号源500。
在前述说明中，可以看出该光计算装置10能够对接收到一组光信号进行处理，在实际应用中光计算装置10也可以接收电信号，在这种情况下，该光计算装置10能够将接收到的电信号转换为一组光信号继续进行处理。
如图4所示，本申请实施例还提供了一种光计算装置，该光计算装置10包括信号源500、第一透镜100、调制单元300以及第二透镜200。可选的，还可以包括光探测器400。第一透镜100、调制单元300、第二透镜200以及光探测器400的设置位置可以参见前述说明，此处不再赘述。
信号源500位于第一透镜100的前焦面上，该信号源500能够将表征第一数据的电信号转换为第一组光信号。
本申请实施例并不限定信号源500具体结构，凡是能够将电信号转换为光信号的模块均可以作为信号源500。
图4中仅示例性的绘制出了其中一种信号源500的结构，参见图4，该信号源500中包括光源510、振幅调制单元520。可选的，在光源510与振幅调制单元520之间可以设置准直透镜530。
光源510可以为激光光源510，如激光器(如空间式激光器，光纤激光器，半导体激光器，垂直面发射激光器)、激光二极管等。该光源510可以发出稳定的一组光信号。该组光信号中可以包括多个光信号，该多个光信号可以为相干光，在一些特殊场景中，该多个光信号也可以为非相干光。
准直透镜530能够扩大光信号的横向面积，便于振幅调制单元520能够对该组光信号进行振幅调制。
振幅调制单元520可以包括多个振幅调制器，一个振幅调制器接收一个光信号，根据电信号对该光信号进行振幅调制。
本申请实施例并不限定振幅调制单元520的类型，例如，振幅调制单元520可以为空间光调制器(spatial light modulator，SLM)，数字微镜阵列(digital micromirrordevice，DMD)，或者电吸收调制器阵列。
在本申请实施例中，振幅调制单元520能够接收光源510出射的一组光信号E，E＝{e1，e2，…，eN}，将第一数据加载到该组光信号E中输出第一组光信号A。
振幅调制单元520包括多个振幅调制器，光源510可以出射出一组光信号E，E＝{e1，e2，…，eN}，该组光信号E包括N个相同的光信号，该组光信号E传输至振幅调制单元520时，每个振幅调制器可以接收多个光信号中的一个光信号ei，根据输入到振幅调制器的电信号(该电信号表征需要加载的数据，所加载的数据可以为数据A中的一个元素)对该光信号ei进行振幅调制，该振幅调制单元520输出的第一组光信号A再经过第一透镜100、调制单元300、第二透镜200的处理，获得最终的计算结果。
需要说明的是，这里仅是示例性的列举了其中一种可能的信号源500的结构，在一些场景中，若需要加载的第一数据为复数向量或复数矩阵。信号源500中为了能够将第一数据调制到一组光信号上，这种情况下，不仅需要对光信号的振幅进行调制，还需要对光信号的相位进行调制。可以将振幅调制单元520替换为既能够实现相位调制(如利用相位调制器阵列实现相位调制)又能够实现振幅调制的模块，以利用该模块实现第一数据的加载。
(4)、调制单元300。
下面对调制单元300的结构进行说明，在本申请实施例中调制单元300可以存在如下两种结构：
第一种、如图5所示，调制单元300包括相位板310和振幅调制阵列320，相位板310在第一透镜100之后，振幅调制阵列320之前。
在调制单元300内部，相位板310和振幅调制阵列320可以尽量靠近，例如，相位板310和振幅调制阵列320之间的距离可以小于设定值，该设定值可以等于第一透镜100焦距的十分之一，也可以等于第二透镜200焦距的十分之一。又例如，相位板310和振幅调制阵列320可以紧挨着，紧邻设置。
相位板310位于振幅调制阵列320之前，接收第一透镜100输出的第二组光信号B，相位板310能够将第二组光信号中的任一光信号bi分解为M个相位不同的光信号，该M个相位不同的光信号为一组光信号Fi，第二组光信号B经过相位板310可以转换为多组光信号F(包括F1、F2、…、FN)，多组中间光信号的组数N与第二组光信号B中光信号bi的数量N相同。
之后，该多组光信号F(包括F1、F2、…、FN)继续传播，到达振幅调制阵列320，该振幅调制阵列320可以根据第二数据再对该多组光信号进行振幅调制，输出多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)。
调制单元300对根据第二数据对第二组光信号进行振幅调制以及相位调制的过程与复数分解(或复数合成)的原理类似。
如图6所示，为调制前后光信号在复平面的示意图。其中，向量P表征调制前的光信号P(可以理解为第二组光信号B中的一个光信号bi)，向量Q表征相位调制和振幅调制后的光信号Q。
向量P和向量Q的长度不同，也即光信号P和光信号Q的振幅不同，向量P和向量Q与实轴的夹角不同，也即光信号P和光信号Q的相位不同。
光信号P可以进一步进行分解，如可以沿着四个不同的方向分解为4个分量。其中，四个不同的方向代表了不同的幅角，四个分量的长度表征了不同的振幅。
光信号Q也可以进一步进行分解，如可以沿着四个不同的方向分解为4个分量。其中，四个不同的方向代表了不同的幅角，四个分量的长度表征了不同的振幅。
对于光信号P和光信号Q在相同方向上的分量，其差别在于分量的长度不同，也就是说，可以将光信号P先投射到不同的方向上，获得光信号P在不同方向上的4个分量。之后，在对光信号P的4个分量的长度进行改变，改变了长度的4个分量合成即为光信号Q。
以M为4为例，第二组光信号B中的一个光信号bi经过相位板310可以被分解为4个相位不同的光信号{fi1，fi2，fi3，fi4}，也即分解为一组光信号Fi。之后，振幅调制阵列320再对该组光信号Fi中4个相位不同的光信号{fi1，fi2，fi3，fi4}进行振幅调制，输出四个光信号{di1，di2，di3，di4}，也即一组中间光信号Di。
映射到复平面内，相当于相位板310先改变向量T1(表征第二组光信号B中的一个光信号bi)与实轴的夹角，形成了4个与实轴的夹角不同的、长度相同的向量T2(每个向量T2表征该组光信号Fi中的一个光信号fil，其中l为不小于1，不大于M的正整数)。之后，振幅调制阵列320再对这4个向量T2的长度进行调制，实现振幅调制，生成4个向量T3，每个向量T3可以表征一组中间光信号Di中的一个光信号dil，这4个光信号构成的一组中间光信号Di是第二光信号B中的一个光信号bi经过了相位调制以及振幅调制的光信号。
在上述说明中以M为例，基于向量分解的原理，分量的方向需要尽量覆盖到复平面的各个方向，也即各个分量需要尽量保证可以合成为复平面的任一向量。在实际应用中可以将M设置为大于2的正整数。
1)、相位板310。
如图7所示，为本申请实施例提供的一种相位板，相位板310上设置有多个元组311，每个元组311中包括M个相位单元。每个元组311可以接收一个光信号，调节接收到的光信号的相位。故而M个相位单元可以将接收到的一个光信号分解为M个相位不同的光信号。
对于一个相位单元，每个相位单元可以将接收到的光信号的相位调节为目标值，每个相位单元所能调节的目标值不同。
当第二组光信号B中的一个光信号bi到达相位板310时，会投射到相位板310一个元组311上，也即该光信号bi的横向面积会覆盖该元组311。该元组311的每个相位单元均可以接收到该光信号bi。每个相位单元调节接收到的光信号bi的相位，使其变为目标值，输出一个光信号dil。该元组311会输出一组中间光信号Di，Di＝{di1，di2，…，diM}。
该相位单元不同于相位调制器，相位调制器能够灵活的根据加载的数据改变光信号的相位，加载的数据不同，相位调制后光信号的相位也不同。而相位单元只能将相位调节为目标值。
这种功能的相位单元构建方式更加简单。例如，该M个相位单元可以为厚度不同的透明介质。其中，厚度方向即为光信号的传播方向。本申请实施例并不限定该透明介质的材质，例如可以为二氧化硅、玻璃、硅片、聚酯树脂、有机玻璃、铌酸锂、氮化硅、硼酸盐、氧化铟锡玻璃，凡是光吸收率较低的材质均适用于本申请实施例。
这里简单说明下利用厚度不同的透明介质实现相位调制的原理：由于光信号经过一段厚度为d、折射率为n的透明介质时，该光信号会累积n*d的相位延迟。当构建两个透明介质厚度分别为d1和d2的相位单元时，相同的光信号经过该两个相位单元后，两个相位单元输出的光信号的相位会产生一个额外差值n(d1-d2)，以此原理即可使一个光信号分解为M个相位不同的光信号。
而相位板310中包括多个元组311是因为在实际应用中通常投射到调制单元300为一组光信号，该组光信号中每个光信号均需要进行相位调制。一个元组311可以对该组光信号中的一个光信号进行相位调制。
需要说明的是，不同元组311中包括的相位单元的数目、以及各个相位单元的厚度可以相同，也可以不同，在实际应用中，可以根据需要加载的第二数据进行调整。
2)、振幅调制阵列320。
如图8所示，为本申请实施例提供的一种振幅调制阵列，振幅调制阵列320包括多组振幅调制器321，每组振幅调制器321包括M个振幅调制器。每组振幅调制器321可以接收相位板310输出的M个光信号，对接收到的M个光信号进行振幅调制。其中，该组振幅调制器321中的一个振幅调制器可以对该N个光信号中的一个光信号进行振幅调制。
当相位板310输出的多组光信号D(包括D1、D2、…、DN)到达振幅调制阵列320时，一组中间光信号Di会投射到振幅调制阵列320上的一组振幅调制器321上，其中，Di＝{di1，di2，…，diM}，该组中间光信号Di的横向面积会覆盖该组振幅调制器321。
该组振幅调制器321的一个振幅调制器可以接收到组光信号Di中的一个光信号dil(其中，l为不大于1，不小于M的正整数)。每个振幅调制器对接收到光信号dil进行振幅调制，输出一个光信号cil。该组振幅调制器321对一组光信号Di进行振幅调制后，会输出一组中间光信号Ci，Ci＝{ci1，ci2，…，ciM}。
而振幅调制阵列320中包括多组振幅调制器321也是因为在实际应用中通常投射到调制单元300为一组光信号，任一组光信号中每个光信号均需要进行振幅调制。每组振幅调制器321可以对一组光信号中的一个光信号进行振幅调制。
在设置相位板310上的各个元组311和振幅调制器阵列的各组振幅调制器321时，可以采用一一对应的设置方式，也即在位置上相位板310上的一个元组311和振幅调制器阵列的一组振幅调制器321对应，该元组311输出的一组光信号可以传输到该组振幅调制器321中。该元组311中的一个相位单元与振幅调制器阵列的一个振幅调制器对应，该相位单元输出的光信号可以传输到达至该组振幅调制器321中一个振幅调制器。
以M等于4为例，如图9所示，为相位板310上的一个元组311与振幅调制阵列320上的一组振幅调制器321的设置位置示意图。
相位板310上一个元组311的4个相位单元各自的相位偏移量分别为0度、90度、180度、270度。其中，相位单元ph[1]的相位偏移量为0度，也即相位单元ph[1]可以将光信号的相位调节为0。相位单元ph[2]的相位偏移量为90度，也即相位单元ph[2]可以将光信号的相位调节为90度。相位单元ph[3]的相位偏移量为180度，也即相位单元ph[3]可以将光信号的相位调节为180度。相位单元ph[4]的相位偏移量为270度，也即相位单元ph[4]可以将光信号的相位调节为270度。
振幅调制阵列320上的一组振幅调制器321的4个振幅调制器与该4个相位单元相对设置，且振幅调制器和相位单元一一对应。一个振幅调制器能调节所对应的相位单元输出的光信号的振幅。如振幅调制器b_i[1]与相位单元ph[1]相对设置，对相位单元ph[1]输出的光信号进行振幅调制。振幅调制器b_i[2]与相位单元ph[2]相对设置，对相位单元ph[2]输出的光信号进行振幅调制。振幅调制器b_i[3]与相位单元ph[3]相对设置，对相位单元ph[3]输出的光信号进行振幅调制。振幅调制器b_i[4]与相位单元ph[4]相对设置，对相位单元ph[4]输出的光信号进行振幅调制。
以数据F(B)为中的一个元素为-1.5-2i为例，则振幅调制阵列320可以将ph[3]和ph[4]两个相位单元输出的光信号的振幅进行调制，分别调为1.5、2。将ph[1]和ph[2]两个相位单元输出的光信号的振幅调制为0。振幅调制器上调制的数值分别为(b_i[1],b_i[2],b_i[3],b_i[4])＝(0,0,1.5,2)。
第二种、如图10所示，调制单元300包括相位板310和振幅调制阵列320，振幅调制阵列320在第一透镜100之后，相位板310之前。
在调制单元300内部，相位板310和振幅调制阵列320之间的设置方式与第一种调制单元300中相位板310和振幅调制阵列320的设置方式类似，区别在于，振幅调制阵列320与相位板310的位置发生了互换。
振幅调制阵列320位于相位板310之前，接收第一透镜100输出的第二组光信号B，振幅调制阵列320能够根据第二数据将第二组光信号中的任一光信号bi分解为M个振幅不同的光信号，该M个振幅不同的光信号构成了一组光信号Gi，也就是说，第二组光信号经过振幅调制阵列320可以转换为多组光信号G(包括G1、G2、…、GN)，该多组光信号的组数N与第二组光信号B中光信号bi的数量N相同。
之后，该多组光信号G(包括G1、G2、…、GN)继续传播，到达相位板310，该相位板310可以根据第二数据再对该多组光信号进行相位调制，输出多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)。其中，一组光信号Gi经过相位板310会生成一组光信号Ci。
振幅调制阵列320和相位板310根据第二数据对所述第二组光信号B进行振幅调制以及相位调制的原理可以参见前述说明，此处不再赘述。
以M为4为例，第二组光信号B中的一个光信号bi经过振幅调制阵列320可以被分解为4个振幅不同、相位相同的光信号{gi1，gi2，gi3，gi4}，也即一组光信号Gi。相位板310再对该组光信号Gi中的4个光信号{gi1，gi2，gi3，gi4}进行相位调制，输出四个光信号{di1，di2，di3，di4}，也即一组中间光信号Di。
映射到复平面内，相当于振幅调制阵列320先改变向量T1(表征第二组光信号B中的一个光信号bi)的长度，实现振幅调制，形成了4个长度不同、与实轴夹角相同的向量T4(每个向量T2表征该组光信号Gi中的一个光信号gil，其中l为不小于1，不大于M的正整数)。振幅调制阵列320再对4个向量T4与实轴的夹角进行调制，实现相位调制，生成4个向量T3，每个向量T3可以表征一组中间光信号Di中的一个光信号dil，这4个光信号构成的一组中间光信号Di为第二光信号B中的一个光信号bi经过了相位调制以及振幅调制的光信号。
相位板310与振幅调制阵列320的结构以及相对位置可以参见前述说明，此处不再赘述。第二种调制单元300与调制单元300第一种不同的是相位板310与振幅调制阵列320的前后位置，具体到相位板310与振幅调制阵列320的结构以及相对位置与第一种调制单元300中相位板310与振幅调制阵列320的结构以及相对位置是相同的。
本发明实施例提供的光计算装置，由于在所述第一透镜的频谱面处，采用了包括相位板和振幅调制器的调制单元，使得相位板和振幅调制器能够使用相同分辨率，且两者像素一一对齐，从而能够提高分辨率。
基于如图2所示的光计算装置10，本申请实施例还可以改变光计算装置10中光路，形成不同的光计算装置10，下面列举其中两种。
如图11所示，为本申请实施例提供的一种光计算装置，该光计算装置10中包括第一反射式透镜110、调制单元300、第二反射式透镜210，可选的，还可以包括信号源500以及光探测器400。
图11中仅是以调制单元300中相位板310位于振幅调制阵列320之前为例。第一反射式透镜110、调制单元300、第二反射式透镜210、信号源500以及光探测器400位于第一平面内，与第一平面的平行的第二平面上可以设置反射层。光计算装置10中传输的光信号可以在第一平面以及第二平面之间来回反射。
下面以第一组光信号为例，对光信号在光计算装置10中的处理过程进行说明：
加载有第一数据的第一组光信号A(该第一组光信号A可以为信号源500发出的，或光计算装置10外部输入的)先进入到第一反射式透镜110，第一反射式透镜110对该第一组光信号A进行反射，输出第二组光信号B。第二组光信号B投射到反射层，经过反射层反射到调制单元300。由于调制单元300中相位板310位于振幅调制阵列320之前，因此，第二组光信号B先到达相位板310。相位板310将该第二组光信号B任一光信号bi分解为M个相位不同的光信号{hi1，hi2，…，hiM}，形成一组光信号Hi，第二组光信号B经过相位板310将产生多组光信号H(H包括H1、H2、…、HN)，该多组光信号的组数N等于第二组光信号B中光信号bi的数量N。多组光信号H(H包括H1、H2、…、HN)继续传播，到达振幅调制阵列320。
振幅调制阵列320根据第二数据对该多组光信号H(H包括H1、H2、…、HN)的振幅进行调制，输出多组光信号J(J包括J1、J2、…、JN)，该多组光信号J(J包括J1、J2、…、JN)的组数N与多组光信号H(H包括H1、H2、…、HN)的组数N相同。
对于任一组光信号Ji，Ji＝{ji1，ji2，…，jiM}，该振幅调制阵列320对该组光信号Ji中的M个光信号{ji1，ji2，…，jiM}进行振幅调制，经过振幅调制输出M个光信号{ji1，ji2，…，jiM}，该M个经过振幅调制的光信号即为一组光信号Ji。
多组光信号J(J包括J1、J2、…、JN)会再次经过相位板310，相位板310对该多组光信号J中的每组光信号(J1、J2、…、JN)进行相位调制，输出多组中间光信号(C包括C1、C2、…、CN)。一组光信号Ji经过相位板310会转换为一组中间光信号Ci。多组光信号J经过相位板310会转换为多组中间光信号C。
多组中间光信号投射到反射层，经过反射层反射投射到第二反射式透镜210。第二反射式透镜210对该多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)进行反射，输出第三组光信号D。该第三组光信号D投射到反射层，经过反射层反射投射到光探测器400。该光探测器400对该第三组光信号D进行探测，获得第一数据与第二数据的计算结果。
在图11所示的光计算装置10中，第一反射式透镜110以及第二反射式透镜210具备傅里叶变换效应，能够对接收到的一组光信号进行傅里叶变换。第一反射式透镜110以及第二反射式透镜210可以为二元反射透镜。
图11所示的光计算装置10可以应用于三维芯片中，若该光计算装置10包括信号源500，该信号源500中的振幅调制单元520可以设置于芯片上，信号源500中的光源510可以外置在芯片外。芯片外部的光源510可以将一组光信号传输到光计算装置10中，信号源500中的振幅调制单元520可以对该光信号进行调制，将第一数据加载到该组光信号上，输出第一组光信号A。振幅调制单元520可以为空间光调制器件，或者数字式微镜阵列。
相位板310的结构可以参见前述说明，此处不再赘述。与前述相位板310不同的是，在图11所示的光计算装置10中光信号会两次经过相位板310，故而相位板310中各个相位单元所对应的相位偏移量可以为前述光计算装置10中相位板310中各个相位单元所对应的相位偏移量的一半。在设计如图11所示的光计算装置10时，相较于前述光计算装置10中各个相位单元的厚度，图11所示的光计算装置10中各个相位单元的厚度可以减半。
光探测器400以及振幅调制阵列320的类型可以参见前述说明，此处不再赘述。
在一种可能得应用场景中，如图11所示的光计算装置10可以集成在芯片上，该芯片可以以硅为衬底，在该衬底上沉积有对光吸收率较小的介质层，该介质层可以为二氧化硅。在介质层的上表面上设置第一反射式透镜110、调制单元300、第二反射式透镜210、信号源500以及光探测器400。这样，衬底可以作为反射层。光计算装置10中传输的光信号可以介质层的上下表面来回反射。
如图12所示，为本申请实施例提供的又一种光计算装置，该光计算装置10中包括第一反射式透镜110、调制单元300、第二反射式透镜210，可选的，还可以包括信号源500以及光探测器400。图12所示中仅是以调制单元300中相位板310位于振幅调制阵列320之前为例。
下面以第一组光信号为例，对光信号在光计算装置10中的处理过程进行说明。
加载有第一数据的第一组光信号A(该第一组光信号可以为信号源500发出的，或光计算装置10外部输入的)先进入到第一反射式透镜110，第一反射式透镜110对该第一组光信号进行反射，输出第二组光信号B。
第二组光信号B投射到调制单元300，第二组光信号B先到达相位板310，相位板310将该第二组光信号B分解为多组光信号F(包括F1、F2、…、FN)，多组光信号继续传播，到达振幅调制阵列320。振幅调制阵列320根据第二数据对该多组光信号F(包括F1、F2、…、FN)的振幅进行调制，输出多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)。
多组中间光信号C(C包括C1、C2、…、CN)投射到第二反射式透镜210，第二反射式透镜210对该多组中间光信号(C包括C1、C2、…、CN)进行反射，输出第三组光信号D，该第三组光信号D投射到光探测器400，该光探测器400对该第三组光信号D进行探测，获得计算第一数据与第二数据的计算结果。
调制单元300、信号源500以及振幅调制单元520的结构可以参见前述说明，此处不再赘述。
在图12中，第一反射式透镜110和第二反射式透镜210的反射面为弧面，利用弧面反射实现傅里叶变换效应，为了增强第一反射式透镜110和第二反射式透镜210的反射效果，在第一反射式透镜110和第二反射式透镜210还可以增加增反膜、或镀金属薄膜，如铜、银、或金薄膜。图12所示的光计算装置10可以应用于二维芯片中，第一反射式透镜110和第二反射式透镜210的反射面的法线方向可以与芯片所在平面平行。当图12所示的光计算装置10应用于二维芯片中，该光计算装置10可以用于实现向量与向量之间的卷积运算。
如图13所示，为本申请实施例提供的一种光计算系统，该光计算系统20中包括如前述实施例所提供的光计算装置10和处理器20。该光计算装置10的形态可以为芯片。处理器30可以向光计算装置10提供第二数据。又例如，当该光计算装置10包括信号源500时，也即光计算装置10可以接收光信号时，该处理器30还可以向光计算装置提供第一数据，如表征第一数据的电信号。
处理器30可以为中央处理器(central processing unit，CPU)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array，FPGA)、人工智能(artificial intelligence，AI)芯片、片上系统(system on chip，SoC)或复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，图形处理器(graphics processing unit，GPU)等。
基于与方法实施例同一发明构思，本申请实施例还提供了一种光计算方法，该光计算方法可以应用于如前述任一实施例提供的光计算装置中(如图2～4、图11～13所示的光计算装置10)。如图14为本申请实施例提供了一种光计算方法，该方法中：
步骤1401：第一透镜100接收加载有第一数据的第一组光信号，根据第一组光信号输出第二组光信号。
步骤1402：调制单元300可以根据第二数据对第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号，其中，第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号，调制单元300位于第一透镜100的后焦面上。
步骤1403：第二透镜200根据多组中间光信号输出第三组光信号，第三组信号用于指示第一数据和第二数据的计算结果。
其中，调制单元300中包括相位板310和振幅调制阵列320。
在相位板310位于振幅调制阵列320之前的情况下。
相位板310可以将第二组光信号分解为多个组光信号，每组光信号中包括多个相位不同光信号，第二组光信号中的一个光信号被相位板310分解为一组光信号。
振幅调制阵列320根据第二数据调节多组光信号的振幅，输出多组中间光信号。
在相位板310位于振幅调制阵列320之后的情况下。
振幅调制阵列320可以根据第二数据调节第二组光信号的振幅，输出多组光信号，每组光信号中包括多个光信号，第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制阵列320输出一组光信号。
调制单元300中的相位板310调节多组光信号的相位，输出多组中间光信号。
需要说明的是，本申请所提供的实施例仅仅是示意性的。所属领域的技术人员可以清楚的了解到，为了描述的方便和简洁，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本发明实施例、权利要求以及附图中揭示的特征可以独立存在也可以组合存在。在本发明实施例中以硬件形式描述的特征可以通过软件来执行，反之亦然。在此不做限定。

Claims (15)

1.一种光计算装置，其特征在于，所述光计算装置包括：
第一透镜，用于接收加载有第一数据的第一组光信号，根据所述第一组光信号输出第二组光信号；
调制单元，位于所述第一透镜的后焦面上，用于根据第二数据对所述第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号；
第二透镜，位于所述调制单元之后，用于根据所述多组中间光信号输出第三组光信号，所述第三组信号用于指示所述第一数据和所述第二数据的计算结果。
2.如权利要求1所述的光计算装置，其特征在于，所述第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号，所述调制单元包括：
相位板，用于将所述第二组光信号分解为多个组光信号，每组光信号中包括多个相位不同光信号，所述第二组光信号中的一个光信号被所述相位板分解为一组光信号；
振幅调制阵列，位于所述相位板之后，用于根据所述第二数据调节所述多组光信号的振幅，输出所述多组中间光信号。
3.如权利要求1所述的光计算装置，其特征在于，所述第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号，所述调制单元包括：
振幅调制阵列，用于根据所述第二数据调节所述第二组光信号的振幅，输出多组光信号，每组光信号中包括多个光信号，所述第二组光信号中的一个光信号经过所述振幅调制阵列输出一组光信号；
相位板，位于所述振幅调制阵列之后，用于调节所述多组光信号的相位，输出所述多组中间光信号。
4.如权利要求1～3任一项所述的光计算装置，其特征在于，所述光计算装置还包括光探测器，所述光探测器位于所述第二透镜的后焦面上；
所述光探测器，用于接收所述第三组光信号，将所述第三组光信号转换为电信号。
5.如权利要求1～4任一项所述的光计算装置，其特征在于，所述光计算装置还包括：
信号源，位于第一透镜的前焦面上，用于根据所述第一数据输出所述第一组光信号。
6.如权利要求1～5任一项所述的光计算装置，其特征在于，所述每组中间光信号中包括至少三个光信号。
7.如权利要求2～6任一项所述的光计算装置，其特征在于，所述相位板和所述振幅调制器距离小于设定值，所述设定值等于所述第一透镜或所述透镜的焦距的十分之一。
8.如权利要求2～7任一所述的光计算装置，其特征在于，所述相位板包括多个相位单元，每个相位单元用于将接收的光信号的相位调节为目标值，不同相位单元所调节的目标值不同。
9.如权利要求2～8任一所述的光计算装置，其特征在于，所述振幅调制阵列包括多个振幅调制器，每个振幅调制器用于根据所述第二数据调整接收的光信号的振幅。
10.如权利要求1～9任一所述的光计算装置，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜为凸透镜，或具备凸透镜功能的透镜。
11.如权利要求10所述的光计算装置，其特征在于，所述具备凸透镜功能的透镜包括反射式透镜。
12.一种光计算系统，其特征在于，所述光计算系统包括处理器以及如权利要求1～11任一项所述的光计算装置，所述处理器用于向所述光计算装置传输所述第二数据。
13.一种光计算方法，其特征在于，所述方法适用于光计算装置，所述方法包括：
所述光计算装置中的第一透镜接收加载有第一数据的第一组光信号，根据所述第一组光信号输出第二组光信号；
所述光计算装置中的调制单元根据第二数据对所述第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，每组中间光信号中包括多个光信号，其中，所述调制单元位于所述第一透镜的后焦面上；
所述光计算装置中的第二透镜根据所述多组中间光信号输出第三组光信号，所述第三组信号用于指示所述第一数据和所述第二数据的计算结果。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号；
所述调制单元根据第二数据对所述第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，包括：
所述调制单元中的相位板将所述第二组光信号分解为多个组光信号，每组光信号中包括多个相位不同光信号，所述第二组光信号中的一个光信号被所述相位板分解为一组光信号；
所述调制单元中的振幅调制阵列根据所述第二数据调节所述多组光信号的振幅，输出所述多组中间光信号。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二组光信号中的一个光信号经过振幅调制以及相位调制后输出一组中间光信号；
所述调制单元根据第二数据对所述第二组光信号进行振幅调制以及相位调制，输出多组中间光信号，包括：
所述调制单元中的振幅调制阵列根据所述第二数据调节所述第二组光信号的振幅，输出多组光信号，每组光信号中包括多个光信号，所述第二组光信号中的一个光信号经过所述振幅调制阵列输出一组光信号；
所述调制单元中的相位板调节所述多组光信号的相位，输出所述多组中间光信号。
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