背景技术:
1、深度学习、机器学习、潜变量模型、神经网络和其他基于矩阵的可微分程序用于解决各种问题,包括自然语言处理和图像中的对象识别。用深度神经网络解决这些问题典型地需要长的处理时间来执行所需的计算。加速深度学习算法的常规途径是开发专门的硬件架构。这是因为常规计算机处理器,例如中央处理单元(cpu),其由包括数亿个晶体管的电路组成,以在由电信号表示的信息位上实现逻辑门,被设计用于通用计算,因此未针对深度学习和其他基于矩阵的可微程序中使用的算法所需的数据移动和计算的特定模式进行优化。用于深度学习的专用硬件的一个常规示例是具有高度并行架构的图形处理单元(gpu),高度并行架构使得这些gpu比cpu更高效地执行图像处理和图形操纵。在开发图形处理之后,发现gpu比其他可并行算法(诸如神经网络和深度学习中使用的算法)的cpu更高效。这种认识,以及人工智能和深度学习的日益普及,导致对新的电子电路架构的进一步研究,其可以进一步提高这些计算的速度。
2、使用神经网络的深度学习常规而言需要两个阶段:训练阶段和评估阶段(有时称为“推理”)。在评估阶段期间,在深度学习算法可以在处理器上有意义地执行(例如,对图像或语音样本进行分类)之前,必须首先训练神经网络。训练阶段可能是耗时的并且需要密集的计算。
技术实现思路
1、一些实施例涉及一种计算机,其包括:光子加速器,该光子加速器配置成执行矩阵乘法;光纤阵列,该光纤阵列光学地耦合到光子加速器;以及光子源,该光子源光学地耦合到光纤阵列,光子源包括:激光器阵列,该激光器阵列包括多个单片共集成激光器;以及耦合透镜阵列,该耦合透镜阵列包括多个单片共集成透镜,该耦合透镜阵列将激光器阵列光学地耦合到光纤阵列。
2、在一些实施例中,激光器阵列配置成发射0.1w至10w之间的光功率。
3、在一些实施例中,光子源进一步包括体布拉格光栅(vbg),该vbg光学地耦合在激光器阵列与耦合透镜阵列之间,该vbg具有小于1nm的通带带宽。
4、在一些实施例中,光子源进一步包括光学隔离器,该光学隔离器光学地耦合在激光器阵列与耦合透镜阵列之间,该光学隔离器配置成允许由激光器阵列发射的多个光束的传输。
5、在一些实施例中,光学隔离器包括嵌入在第一磁体保持器中的第一磁体;嵌入在第二磁体保持器中的第二磁体;以及将第一磁体保持器与第二磁体保持器结合的安装件。
6、在一些实施例中,光学隔离器进一步包括成角度的半波片,该成角度的半波片设置在第一磁体与第二磁体之间。
7、在一些实施例中,光学隔离器进一步包括板,该板具有设置在第一磁体与第二磁体之间的稀土铁石榴石(rig)膜。
8、在一些实施例中,其中,光子源进一步包括转向透镜阵列,该转向透镜阵列包括多个单片共集成透镜,其中,该转向透镜阵列耦合在激光器阵列与耦合透镜阵列之间,并相对于耦合透镜阵列横向地偏移。
9、在一些实施例中,光子源进一步包括准直透镜阵列,该准直透镜阵列包括多个单片共集成透镜,其中,该准直透镜阵列的透镜配置成准直由激光器阵列发射的光束。
10、在一些实施例中,单片共集成激光器中的至少一些单片共集成激光器相对于彼此竖直地偏移,从而限定竖直延伸部,准直透镜阵列相对于竖直方向限定阵列中轴,并且阵列中轴落在相对于竖直方向的竖直延伸部内。
11、在一些实施例中,光源进一步包括壳体框架,该壳体框架限定第一空腔、第二空腔和在第一空腔与第二空腔之间的封闭窗口,其中,激光器阵列设置在第一空腔中,并且耦合透镜阵列设置在第二空腔内。
12、在一些实施例中,壳体框架进一步在第一空腔与第二空腔之间限定台阶。
13、在一些实施例中,壳体框架被定位成使得由激光器阵列发射的光束穿过窗口。
14、在一些实施例中,光源进一步包括水冷散热器,该水冷散热器配置成冷却激光器阵列。
15、一些实施例涉及一种用于制造计算机的方法,其包括:获得光子加速器,该光子加速器配置成执行矩阵乘法;获得包括多个单片共集成激光器的激光器阵列;获得包括多个单片共集成透镜的耦合透镜阵列;使用激光器阵列和透镜阵列来组装激光源,其中,组装激光源包括将激光器阵列的激光器与耦合透镜阵列的透镜光学对齐;以及将光纤阵列的第一端光学地耦合到光子加速器,并且将光纤阵列的第二端光学地耦合到耦合透镜阵列。
16、在一些实施例中,激光器阵列配置成输出0.1w至10w之间的光功率。
17、在一些实施例中,组装光子源进一步包括将激光器阵列与具有小于1nm的通带带宽的体布拉格光栅(vbg)光学地耦合。
18、在一些实施例中,组装光子源进一步包括将激光器阵列光学地耦合到光学隔离器,光学隔离器配置成允许由激光器阵列发射的多个光束的传输。
19、在一些实施例中,光学隔离器包括嵌入在第一磁体保持器中的第一磁体;嵌入在第二磁体保持器中的第二磁体;以及将第一磁体保持器与第二磁体保持器结合的安装件。
20、在一些实施例中,光学隔离器进一步包括成角度的半波片,该成角度的半波片设置在第一磁体与第二磁体之间。
21、在一些实施例中,光学隔离器进一步包括板,该板具有设置在第一磁体与第二磁体之间的稀土铁石榴石(rig)膜。
22、在一些实施例中,其中,组装光子源进一步包括在激光器阵列与耦合透镜阵列之间耦合包括多个单片集成透镜的转向透镜阵列,其中,耦合转向透镜阵列包括相对于耦合透镜阵列横向地偏移转向透镜阵列。
23、在一些实施例中,组装光子源进一步包括将激光器阵列耦合到包括多个单片共集成透镜的准直透镜阵列,其中,准直透镜阵列的透镜配置成准直由激光器阵列发射的光束。
24、在一些实施例中,单片共集成激光器中的至少一些单片共集成激光器相对于彼此竖直地偏移,从而限定竖直延伸部,并且准直透镜阵列相对于竖直方向限定阵列中轴,并且其中将激光器阵列耦合到准直透镜阵列包括将阵列中轴相对于竖直方向定位在竖直延伸部内。
25、在一些实施例中,组装光源进一步包括获得限定第一空腔、第二空腔和在第一空腔与第二空腔之间的封闭窗口的壳体框架,以及将激光器阵列定位在第一空腔内并且将耦合透镜阵列定位在第二空腔内。
26、在一些实施例中,组装光源进一步包括安装水冷散热器,使其热耦合到激光器阵列。
27、一些实施例涉及一种用于操作计算机的方法,其包括:控制光子源向光子加速器提供光,其中,控制光子源包括:控制激光器阵列发射多个光束,激光器阵列包括多个单片共集成激光器;以及通过耦合透镜阵列将光束耦合到光纤阵列,耦合透镜阵列包括多个单片集成透镜;以及控制光子加速器使用光执行矩阵乘法。
28、在一些实施例中,控制激光器阵列发射多个光束包括控制激光器阵列发射0.1w至10w之间的光功率。
29、在一些实施例中,其中,控制光子源进一步包括通过包括多个单片集成透镜的转向透镜阵列将光束耦合到耦合透镜阵列,其中,转向透镜阵列相对于耦合透镜阵列横向地偏移。
30、在一些实施例中,控制光子源进一步包括使用包括多个单片共集成透镜的准直透镜阵列来准直光束。
31、在一些实施例中,控制光子源进一步包括使用光学隔离器隔离所准直的光束。
32、在一些实施例中,其中,控制光子源进一步包括使光束通过限定在壳体框架中的封闭窗口,其中,壳体框架进一步限定第一空腔和第二空腔,其中,激光器阵列设置在第一空腔内,并且耦合透镜阵列设置在第二空腔内。
1.一种计算机,包括:
2.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述激光器阵列配置成发射0.1w至10w之间的光功率。
3.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光子源进一步包括体布拉格光栅(vbg),所述vbg光学地耦合在所述激光器阵列与所述耦合透镜阵列之间,所述vbg具有小于1nm的通带带宽。
4.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光子源进一步包括光学隔离器,所述光学隔离器光学地耦合在所述激光器阵列与所述耦合透镜阵列之间,所述光学隔离器配置成允许由所述激光器阵列发射的多个光束的传输。
5.根据权利要求4所述的计算机,其中,所述光学隔离器包括:
6.根据权利要求5所述的计算机,其中,所述光学隔离器进一步包括成角度的半波片,所述成角度的半波片设置在所述第一磁体与所述第二磁体之间。
7.根据权利要求5所述的计算机,其中,所述光学隔离器进一步包括板,所述板具有设置在所述第一磁体与所述第二磁体之间的稀土铁石榴石(rig)膜。
8.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光子源进一步包括转向透镜阵列,所述转向透镜阵列包括多个单片共集成透镜,其中,所述转向透镜阵列耦合在所述激光器阵列与所述耦合透镜阵列之间,并相对于所述耦合透镜阵列横向地偏移。
9.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光子源进一步包括准直透镜阵列,所述准直透镜阵列包括多个单片共集成透镜,其中,所述准直透镜阵列的透镜配置成准直由所述激光器阵列发射的光束。
10.根据权利要求9所述的计算机,其中:
11.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光源进一步包括壳体框架,所述壳体框架限定第一空腔、第二空腔和在所述第一空腔与所述第二空腔之间的封闭窗口,其中,所述激光器阵列设置在所述第一空腔中,并且所述耦合透镜阵列设置在所述第二空腔内。
12.根据权利要求11所述的计算机,其中,所述壳体框架进一步在所述第一空腔与所述第二空腔之间限定台阶。
13.根据权利要求11所述的计算机,其中,所述壳体框架被定位成使得由所述激光器阵列发射的光束穿过所述窗口。
14.根据权利要求1所述的计算机,其中,所述光源进一步包括水冷散热器,所述水冷散热器配置成冷却所述激光器阵列。
15.一种用于制造计算机的方法,包括:
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述激光器阵列配置成输出0.1w至10w之间的光功率。
17.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光子源进一步包括将所述激光器阵列与具有小于1nm的通带带宽的体布拉格光栅(vbg)光学地耦合。
18.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光子源进一步包括将所述激光器阵列光学地耦合到光学隔离器,所述光学隔离器配置成允许由所述激光器阵列发射的多个光束的传输。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述光学隔离器包括:
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述光学隔离器进一步包括成角度的半波片,所述成角度的半波片设置在所述第一磁体与所述第二磁体之间。
21.根据权利要求19所述的方法,其中,所述光学隔离器进一步包括板,所述板具有设置在所述第一磁体与所述第二磁体之间的稀土铁石榴石(rig)膜。
22.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光子源进一步包括在所述激光器阵列与所述耦合透镜阵列之间耦合包括多个单片集成透镜的转向透镜阵列,其中,耦合所述转向透镜阵列包括相对于所述耦合透镜阵列横向地偏移所述转向透镜阵列。
23.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光子源进一步包括将所述激光器阵列耦合到包括多个单片共集成透镜的准直透镜阵列,其中,所述准直透镜阵列的透镜配置成准直由所述激光器阵列发射的光束。
24.根据权利要求23所述的方法,其中,所述单片共集成激光器中的至少一些单片共集成激光器相对于彼此竖直地偏移,从而限定竖直延伸部,并且所述准直透镜阵列相对于竖直方向限定阵列中轴,并且其中,
25.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光源进一步包括:
26.根据权利要求15所述的方法,其中,组装所述光源进一步包括安装水冷散热器,使其热耦合到所述激光器阵列。
27.一种用于操作计算机的方法,包括:
28.根据权利要求27所述的方法,其中,控制所述激光器阵列发射多个光束包括控制激光器阵列发射0.1w至10w之间的光功率。
29.根据权利要求27所述的方法,其中,控制所述光子源进一步包括通过包括多个单片集成透镜的转向透镜阵列将所述光束耦合到所述耦合透镜阵列,其中,所述转向透镜阵列相对于所述耦合透镜阵列横向地偏移。
30.根据权利要求27所述的方法,其中,控制所述光子源进一步包括使用包括多个单片共集成透镜的准直透镜阵列来准直所述光束。
31.根据权利要求30所述的方法,其中,控制所述光子源进一步包括使用光学隔离器隔离所准直的光束。
32.根据权利要求27所述的方法,其中,控制所述光子源进一步包括使所述光束通过限定在壳体框架中的封闭窗口,其中,所述壳体框架进一步限定第一空腔和第二空腔,其中,所述激光器阵列设置在所述第一空腔内,并且所述耦合透镜阵列设置在所述第二空腔内。
