【光学前沿】为什么说光子计算是加速人工智能的新型硬件系统？
在人工智能的快速发展中，对计算速度和功耗的要求日益严格。光子计算作为一种新兴技术，以其独特的优势在这一领域崭露头角。本文将探讨光子计算如何利用光子作为信息载体，为传统电子计算提供部分替代方案，并重点介绍一项突破性研究，该研究通过并行边缘提取策略显著提高了光子卷积神经网络的计算速度。
一、光子计算的潜力
光子计算利用光子在信息处理中的超低功耗特性，理论上能提供高达几太赫兹的更高带宽。这种技术的优势在于其高速和低能耗的特性，尽管实际应用受到大规模集成和硅光子学工业的限制。然而，随着技术的进步，这些挑战正在被逐步克服。
二、并行边缘提取策略
最近，Ouyang等人的研究表明，通过在3×3十字微环谐振器阵列上实现光子复用架构，可以依靠硅光子学实现光子卷积神经网络图像的并行边缘提取。这项技术能够在不增加硬件比例和功耗的情况下，同时处理四个特征映射的并行边缘提取，实现4倍的卷积计算加速。
三、性能指标
该微环谐振器阵列芯片的最大计算能力达到了0.742TOPS，能量成本仅为48.6mW，卷积精度高达95.1%。通过使用并行边缘提取算子代替通用算子，CIFAR-10数据集的图像识别精度提高了6.2%，最高可达78.7%。
四、光子卷积神经网络的性能
研究人员进一步分析了光子卷积神经网络在硅光子芯片上的性能。这包括训练期间的准确性和损失，以及CIFAR-10分类的混淆矩阵。这些分析结果表明，光子卷积神经网络在图像识别任务中表现出色。
这项研究不仅展示了一种利用微环谐振器阵列作为主处理器的硅光子计算芯片，而且通过并行边缘提取策略显著加速了光子卷积神经网络。这项工作为在硬件规模有限的情况下提高光子芯片的计算速度奠定了重要的基础，为人工智能领域提供了一种新的硬件加速方案。
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多基准轴透射式离轴光学系统高精度定心装调方法
星载光谱仪可获取空间连续分布的光谱数据，是陆地植被监测、海洋环境探测等领域的核心载荷。为校正分光系统引入的畸变，星载光谱仪成像透镜多采用离轴透射式设计，由此形成的多光轴结构存在大倾角、大偏心特征，超出了传统同轴系统定心装调方法的适用范围。本文提出一种多基准轴定心装调方法（Multi-referenceAxisAlignment,MAA），通过镜筒结构一体化加工预置各光轴的偏心与倾斜参数，结合光学平板实现基准轴的高精度引出，将复杂多光轴系统的装调拆解为多个单光轴子系统的独立装调，突破了传统定心仪的测量范围限制。针对某星载光谱仪3光轴离轴透射系统开展装调验证，实测结果表明，透镜最大偏心误差小于25.4μm，最大倾斜误差小于17.7″，系统实际畸变与理论值平均偏差小于0.32μm，全面满足设计指标要求。该方法为离轴折射类光学系统的高精度装调提供了可行的技术路径，拓展了透射式光学系统装调的适用边界。
2026-05-22
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平凸透镜朝向对光束会聚效果及像差特性的影响分析
平凸透镜是各类光学系统中应用最为广泛的基础折射元件之一，属于典型的无限共轭透镜，核心光学功能分为两类：一是将点光源出射的发散光束准直为平行光束，二是将入射的准直平行光束会聚至单点。在激光光学、显微成像、光电检测等领域的光路设计与装调中，平凸透镜的安装朝向是直接影响系统性能的核心参数，其选择直接决定了像差水平与最终会聚效果。
2026-05-21
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光机系统设计：镜头装配轴向预紧力计算（一）——通用设计原则与基础方法
本文基于光机系统设计领域的经典工程理论，系统阐述镜头装配中透镜面接触安装技术的核心原理，明确轴向预紧力在透镜固定、精度保持与环境适应性中的关键作用，详细介绍标称轴向预紧力的基础计算方法、参数定义与适用边界，同时解析轴向预载对透镜自动定心、抗径向偏心的力学效应，为光学镜头的装调设计提供标准化的工程参考。
2026-05-21
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高精度轴对称非球面反射镜面形轮廓非接触式测量方法
非球面光学元件是高端光学系统的核心器件，其面形轮廓的高精度、可溯源测量是保障加工质量与系统性能的关键。本文针对轴对称非球面反射镜的测量需求，建立了通用化的非球面扫描轨迹数学模型，提出一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用运动与计量分离的框架结构，有效隔离运动误差对测量结果的影响；测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统，实现1nm级测量分辨率；通过扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准设计，实现测量值可溯源至“米”定义。试验验证表明，该方法测量误差小于0.2μm，重复性精度达70nm，整体测量精度达到亚微米级，为非球面测量的量值统一与溯源提供了成熟的技术方案。
2026-05-21
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麻省理工学院固态激光雷达硅光子芯片核心突破解读
麻省理工学院研究团队攻克了硅光子集成光学相控阵（OPA）固态激光雷达的长期核心瓶颈，通过创新的低串扰集成天线阵列设计，首次实现了宽视野扫描+低噪声高精度的无活动部件激光雷达芯片，为下一代紧凑、高耐用性固态激光雷达的落地奠定了技术基础。
2026-05-20
