本发明公开了一种片上集成的全光神经网络光计算芯片，包括：多幅值脉冲光源模块，包括至少两个激光器，用于生成多幅值的光计算输入脉冲信号；交叉增益调制模块，包括基于半导体光放大器的马赫‑曾德尔干涉仪SOA‑MZI模块和半导体光放大器SOA模块，用于基于SOA‑MZI模块和SOA模块的交叉增益调制，根据非线性激活Sigmoid函数对多幅值的光计算输入脉冲信号进行波长转换，以输出均衡幅值的脉冲光信号；阈值调节模块，用于调节SOA‑MZI模块和SOA模块中SOA的饱和状态，以调节Sigmoid函数的阈值；光子集成芯片基底，作为所述全光神经网络光计算芯片的芯片基底。本发明采用全光单片集成技术，实现了高速率、低功耗、低成本、高集成度的芯片级全光结构的神经网络光计算。