光學數據處理器是指利用原有的處理器架構設計，但用光學部件代替原來的電子部件，目的是不改變架構的情況下大幅提高其性能，尤其是頻寬。光學數據處理器研究內容包括光學餘數算法，非相干處理，空間光學調製器，光學矩陣乘法器，光學二維模-數轉換器，彩色編碼等。
基本介紹
- 中文名：光學數據處理器
- 外文名：Optical Data Processor
- 學科：計算機硬體
- 目的：提高運算能力
- 傳輸介質：光
- 有關術語：處理器
簡介,空間光調製器,優點,
簡介
光學數據處理器是指使用光而不是電來傳輸數據的處理器，其基礎部件是空間光調製器，並採用光內連技術，在運算部分與存儲部分之間進行光連線，運算部分可直接對存儲部分進行並行存取。突破了傳統的用匯流排將運算器、存儲器、輸入和輸出設備相連線的體系結構。運算速度極高、耗電極低。
空間光調製器
施加信息量於一維或二維光學數據場的器件。在時域電信號驅動下，或在空域光信號作用下，它可以空間地改變一維或二維光場的相位、偏振、強度、甚至波長分布，還可以實現非相干光和相干光的轉換。空間光調製器可有效地利用光固有的高速度、並行性和互連能力，是在光信息處理、光計算、光神經網路系統中起關鍵作用的基本器件。空間光調製器有反射型和透射型之分。而按其輸入的控制信號的性質，可以分為光定址 (O-SLM)和電定址 (E-SLM)的兩類。前者多為模型(非獨立象素)的構件，其基本結構和功能主要取決於所選用的材料及其效應。例如，就絕大多數O-SLM而言，通常是在兩個基板的透明電極之間，依次採用光導層、光隔離層、介質反射鏡和電光調製材料，構成一個多層的夾心結構。光導層通常採用CaS(Se)、非晶矽、矽平面二極體列陣等。調製材料有電光晶體、鐵電陶瓷、液晶(包括鐵電液晶)等。E-SLM是實時電光轉換接口的基本元件。例如，小型平板液晶電視、磁光空間光調製器等。許多電定址器件與相應的光定址器件緊密相關，可以採用相同的調製材料。例如，在微通道板空間光調製器中，放置於電光晶體前的微通道板增強電子束並與電控光陰極聯合，能提供光定址和電定址的雙功能器件。迄今，國外已經研製成功的空間光調製器，約有40多種以上，包括電光、聲光、磁光材料和器件，液晶材料和器件，光折變材料和器件，微機械與變形薄膜材料和器件，以及人造工程材料(半導體多量子阱、非線性聚合物等)和器件。我國已經研製成功的空間光調製器有各種LCLV、電導址陰極射線管液晶光閥(CRT-LCLV)、SEED、Si-LCLV、MSLM、泡克耳斯讀出光調製器(PROM)、半導體多量子阱空間光調製器等。在空間光調製器的諸多套用中，可以概括為幾個方面光信息處理，數據指令傳送、數據輸入，以及信息的存儲和顯示。
優點
第一，光器件允許通過的光頻率高、範圍大，也就是所謂的頻寬非常大，傳輸和處理的信息量極大。兩束光要發生干涉，必須頻率相同，振動方向一致和有不變的初始相位差。因此，同一根光導纖維中能並行地傳輸很多波長不同或波長相同但振動方向不同的光波，它們之間不會發生干涉。有人計算每邊長1.5厘米左右的三稜鏡，信息通過能力比全世界現有的全部電話電纜的通過能力還大好多倍。
第二，信息傳輸中畸變和失真小，信息運算速度高。光和電在介質中傳播速度都極快，但光和電不同，光計算機是“無”導線計算機，光在光介質中傳輸不存在寄生電阻、電容和電感問題，光器件又無接地電位差，因此，傳輸所造成的信息畸變和失真極小，光器件的開關速度比電子器件快得多。光計算機的運算速度在理論上可達每秒千億次以上，其信息處理速度比電子計算機要快數百萬倍。
第三，光傳輸和轉換時，能量消耗極低。儘管積體電路中的電流十分微弱，但由於集成度的提高，功耗仍然是個大問題，對於巨型計算機，問題更為嚴重。光計算機卻不同，除了雷射源需要一定的能量以外。光在傳輸和轉換時，能量消耗卻極低。
