光学矢量—矩阵乘法器中的光场分布研究

论文摘要

光计算机是未来的新一代计算机。利用它可以实现高速、并行计算。光学矢量-矩阵乘法器是光计算机中最基本的一种功能部件。本文研究的光学矢量-矩阵乘法器主要是由垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列、球面透镜和柱面透镜组、多量子阱空间光调制器（MQW SLM）及CCD阵列构成。作为小尺寸的集成光学器件,必须要考虑衍射的作用。本文在标量衍射理论体系下,应用柯林斯（Collins）公式对光学矢量-矩阵乘法器的光场分布进行模拟计算,得到SLM和CCD接收面上的光场分布图。本文提出并验证了通过多光束并束可以有效地改善激光束对SLM光照的均匀性。基于仙农（shanon）的组合逻辑设计理论,用光学矢量-矩阵乘法器对超前进位加法器模型的光学实现进行了数值模拟。继而讨论了缩小衍射孔径对SLM上光场分布和菲涅耳衍射调制函数的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 第一章 光学矢量-矩阵乘法器的结构和工作原理
• 1.1 光学矢量-矩阵乘法器的工作原理
• 1.2 光学矢量-矩阵乘法器中主要光学部件介绍
• 1.2.1 垂直腔面发射激光器
• 1.2.2 空间光调制器
• 1.2.3 光电探测器
• 1.2.4 主要光学元件参数选取
• 1.3 用光学矢量-矩阵乘法器实现光计算
• 1.3.1 超前进位加法器模型
• 1.3.2 Hopfield 神经网络物理模型
• 1.4 本章小结
• 第二章 光学矢量-矩阵乘法器中光场分布计算方法
• 2.1 柯林斯公式
• 2.1.1 矩阵光学
• 2.1.2 菲涅耳衍射积分
• 2.1.3 具体推导过程
• 2.2 用柯林斯公式计算光场分布
• 2.2.1 矩阵元素B 不为零时的光场分布计算
• 2.2.2 衍射受限成像时的光场分布计算
• 2.3 本章小结
• 第三章 光学矢量-矩阵乘法器的仿真模拟
• 3.1 光场分布计算结果
• 3.1.1 高斯光束经过复合柱面透镜系统问题中的参数设计
• 3.1.2 单束光照射时SLM 上的光场分布
• 3.1.3 均匀辐照
• 3.1.4 多束光照射时整个VMM 系统上的光场分布
• 3.2 光学矢量-矩阵乘法器实现加法运算时的光场分布
• 3.3 参数调整对光场分布的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结
• 4.1 本文完成的工作
• 4.2 展望
• 致谢
• 参考文献