光学向量矩阵乘法器原理及其实现方法研究

发布时间：2024-03-30 16:05

　　向量矩阵乘法运算VMM(vector matrix multiplier)广泛用于傅里叶变换、线性方程求解等,在图像处理、波束成形、雷达探测、无线通信等领域都有重要应用,且对其处理速度要求越来越高。在过去的十多年里,由于工艺技术的进步,微电子芯片的处理能力有了很大提高。然而,由于受到物理极限、制备工艺多方面的限制,进一步提高芯片性能的空间有限。光信号处理具有高速、宽带、低功耗的特点,且允许并行处理,能有效克服电计算的速度瓶颈。因此,光学向量矩阵乘法运算(OVMM)近年来受到重视,成为研究热点之一。 本文提出了一种基于半导体光放大器(SOA)的光学向量矩阵乘法器的实现方法。采用SOA而不是普通的光调制器,因为SOA具有增益,可补偿系统的光功率损耗,从而提高计算精度;SOA还具有很快的上升和下降沿(理论上可达500ps),可以获得较高的调制速度。依据经典的Stanford multiplier结构,我们设计了一种基于光纤链路的2×2 OVMM运算模块,实验验证了方案的可行性。 光向量矩阵乘法器实现的是一个二维并行运算的光计算过程。本文对光学向量矩阵乘法器的计算原理及其在点积、卷积及离散傅里...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1Fourier透镜实现图像变换方法[11]

这些方案也需要用到离散傅里叶变换（DFT）或者快速傅里叶变换（FFT）。目前这些处理任务是依靠传统的中央处理器（CPU）、离散信号处理器（DSP）和用户可编程阵列（FPGA）等处理单元实现的。目前电信号处理仍受限于硬件计算速度，于是国内外的研究人员提出了光处理的解决方案，用光学方....

图1-2Enlight256系统[13]

图1-2Enlight256系统[13]Fig.1-2Enlight256system[13]Psaltis等人提出一种通过集成多色LED阵列和一个带有1-D反馈加法器实现的扩展光学向量矩阵乘法器[15]。Casasent提出声光转换器实现向量矩阵乘法器的方法....

图2-4电光计算系统结构框图[29]

DanE.Tami的文章中给出了电光计算系统的框图，其中光学向量矩阵乘法器（VMM）就是作为协处理器进行工作的，具体如图2-4所示[29]。图2-4电光计算系统结构框图[29]Fig.2-4Electro-opticalcomputingsystem[29]精简....

图2-5光向量矩阵乘法器结构[29]

第18页上述VMM协处理器的具体结构如图2-5所示[29]。图2-5光向量矩阵乘法器结构[29]Fig.2-5OVMMarchitecture[29]图2-5中的光学单元（OpticalUnit）就是基于Stanfordmultiplier结构实现的....

本文编号：3942600