[发明专利]基于正交伪随机相位编码的光场并行傅氏变换装置及方法

摘要

本发明公开一种基于正交伪随机相位编码的光场并行傅里叶变换装置及方法，表示输入初态的多束具有正交伪随机相位编码的相干光场经过受控相位门，每一束光被调制上一个特定的相位；再经过哈德玛德型模式控制门，然后经过一个受控模式门阵列，得到最终叠加态；通过一种基于轮询机制的相干检测方法，得到表示的状态，完成对光场的解码；这种方法采用利用光场的两个正交模式(偏振模式或者横向模式)当作0和1的编码，在计算中保持场的叠加性，利用伪随机相位编码区分不同的光场实现不同的计算位，能够得到和量子傅里叶变换相类似的并行计算功能。

主权项

1.一种基于正交伪随机相位编码的光场并行傅氏变换装置，其特征在于，它包括：受控相位门阵列(2)、哈德玛德型模式控制门(4)、受控模式门阵列(5)和正交编码相干检测器(6)；所述受控相位门阵列(2)包括多个由目标基矢控制的受控相位门，受控模式门阵列(5)包括多个由目标基矢控制的受控模式门；初态的相干光场|ψ_n>；然后经过一个由目标基矢|x>＝|j₁j₂…j_n>控制的受控相位门，得到一个相位调制，再经过哈德玛德型模式控制门(4)和一个由目标基矢|x>＝|j₁j₂…j_n>控制的受控模式门，得到最终态，然后最终态通过正交编码相干检测器(6)进行检测，得到模式状态矩阵；最后通过一种基于序列遍历机制的读出方法，遍历模式状态矩阵，得到对应目标基矢|x>＝|j₁j₂…j_n>相应的系数从而得到傅里叶变换结果(7)；所述的哈德玛德型模式控制门，是指一种将光场|0>模式变换成|0>+|1>，|1>模式变换成|0>‑|1>的控制门；所述的受控相位门，是指一种由目标基矢|x>＝|j1j2…jn>控制的相位调制器，其相位调制大小由目标基矢的每个位决定，而且只改变光场|1>模式的相位，其结构由模式分离器、相位调制器和模式融合器构成；所述的受控模式门，是指一种由目标基矢|x>＝|j1j2…jn>控制的模式过滤器，其通过的模式由目标基矢的每个位决定，当ji＝0时只让光场|0>模式通过，反之当ji＝1时只让光场|1>模式通过；所述的正交编码相干检测器，是对最终叠加态与调制有正交伪随机相位编码的参考光场的相同正交模式进行相干探测，从而判断待测光场和参考光场之间编码的一致性，一致则输出1，不一致则输出0，形成模式状态矩阵；矩阵中的每行表示每个光场，每列表示每个正交伪随机相位编码，而每个矩阵单元包含两个分量，分别表示两个正交模式的存在状态，所述存在状态为一致或不一致。