一种光通信装置、光通信系统及光信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术了一种光通信装置、光通信系统以及光信号处理方法，该光通信装置包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块。其中，光子神经网络芯片接收光信号，对光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号。第一光电转换模块将光信号中的非线性光信号以及第一中间光信号转换成第一中间电信号。电信号处理模块将第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可见，本方案中，光信号中的线性光信号通过光子神经网络芯片进行补偿和恢复，无需进行光电转换，非线性光信号仍由电信号处理模块进行处理，进而使得整个光通信装置提高了数据处理的速率，并降低了电信号处理模块的能耗。

An optical communication device, optical communication system and optical signal processing method

The invention provides an optical communication device, an optical communication system and an optical signal processing method. The optical communication device includes a photon neural network chip, a first photoelectric conversion module and an electrical signal processing module. Among them, the photon neural network chip receives the optical signal, preprocesses the linear optical signal in the optical signal, and generates the first intermediate optical signal. The first photoelectric conversion module converts the nonlinear optical signal and the first intermediate optical signal in the optical signal into the first intermediate electrical signal. The electric signal processing module processes the first intermediate electric signal and generates the target electric signal. It can be seen that in this scheme, the linear optical signal in the optical signal is compensated and recovered by the photon neural network chip without photoelectric conversion, and the nonlinear optical signal is still processed by the electrical signal processing module, which makes the whole optical communication device improve the speed of data processing and reduce the energy consumption of the electrical signal processing module.

【技术实现步骤摘要】
一种光通信装置、光通信系统及光信号处理方法
本专利技术涉及光通信
，具体涉及一种光通信装置、光通信系统及光信号处理方法。
技术介绍
目前，数字光纤通信系统中，光接收端在接收到光信号后，通过光电转换模块将光信号转化成电信号，然而，信号在传输过程会存在传输损伤，因此需要通过电信号处理模块对电信号进行补偿和损伤恢复。常用的电信号处理模块为高速数字信号处理器DSP，通常，光纤通信系统的光接收端需要接收大量的数据，如几十G，这使得光纤通信系统的成本较大。除此，电信号处理模块包括模数转换单元、时钟提取与同步单元、数字滤波单元、相偏补偿单元以及抽样判决单元等，使得电信号处理模块的运算复杂，功耗较大。因此，如何提供一种光通信装置及系统，能够降低电信号处理模块的运算复杂度以及功耗，提高运算速率，是本领域技术人员亟待解决的一大技术难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种光通信装置及系统，能够降低电信号处理模块的运算复杂度以及功耗，提高运算速率。为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种光通信装置，包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块；所述光子神经网络芯片用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；所述第一光电转换模块与所述光子神经网络芯片的输出端相连，用于将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号；所述电信号处理模块与所述第一光电转换模块的输出端相连，用于将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可选的，还包括第二光电转换模块；所述第二光电转换模块与所述电信号处理模块的输出端相连，用于将所述目标电信号进行信号处理，生成目标光信号。可选的，所述光子神经网络芯片包括马赫-曾德尔干涉仪、多模干涉仪、直接耦合器、光子晶体、微环谐振器中的任意一个。可选的，所述光子神经网络芯片对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号，具体用于：确定目标权重与所述光信号中的线性信号的线性卷积为所述第一中间光信号。一种光通信系统，包括光接收端以及光输出端；所述光接收端包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块；所述光子神经网络芯片用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；所述第一光电转换模块与所述光子神经网络芯片的输出端相连，用于将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号；所述电信号处理模块与所述第一光电转换模块的输出端相连，用于将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可选的，所述光接收端还包括第二光电转换模块；所述第二光电转换模块与所述电信号处理模块的输出端相连，用于将所述目标电信号进行信号处理，生成目标光信号。可选的，所述光子神经网络芯片包括马赫-曾德尔干涉仪、多模干涉仪、直接耦合器、光子晶体、微环谐振器中的任意一个。一种光信号处理方法，应用于任意一项上述的光通信装置，包括：接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号；将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可选的，还包括：将所述目标电信号进行信号处理，生成目标光信号。可选的，所述对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号，包括：获取所述光子神经网络芯片的目标权重；确定目标权重与所述光信号中的线性信号的线性卷积为所述第一中间光信号。基于上述技术方案，本专利技术实施例提供了一种光通信装置，包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块。其中，光子神经网络芯片用于接收光信号，对光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号。第一光电转换模块与光子神经网络芯片的输出端相连，用于将光信号中的非线性光信号以及第一中间光信号转换成第一中间电信号。电信号处理模块与第一光电转换模块的输出端相连，用于将第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可见，本方案中，光信号中的线性光信号通过光子神经网络芯片进行补偿和恢复，无需进行光电转换，非线性光信号仍由电信号处理模块进行处理，进而使得整个光通信装置提高了数据处理的速率，并降低了电信号处理模块的能耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本实施例提供的一种光通信装置的结构示意图；图2为本实施例提供的一种光通信装置的又一结构示意图；图3为本实施例提供的一种光通信装置中光子神经网络芯片的结构示意图；图4为本实施例提供的一种光通信系统的结构示意图；图5为本实施例提供的一种光信号处理方法的流程示意图；图6为本实施例提供的一种光信号处理方法的又一流程示意图；图7为本实施例提供的一种光信号处理方法的又一流程示意图。具体实施方式正如
技术介绍
所述，目前的数字光纤通信系统中，在接收端机接收到光信号后，将光信号转换为电信号，然后通过电信号处理技术来对信号进行补偿和恢复传输损伤。具体的，光通信系统中造成信道传输损伤和接收信号畸变如下：a、线性损伤，如光纤的色散、偏振摸色散及偏振相关损耗等；b、非线性损伤，包括有自相位调制(SPM)，WDM系统中的交叉相位调制(XPM)和四波混频效应(FWM)；c、本地激光器和信号载波的不匹配造成载波偏频；d、激光器线宽引入的相位偏移。即，电信号处理的作用在于恢复接收信号中的传输数据，主要包括有模数转换、时钟提取与同步，数字滤波，相偏补偿和抽样判决等模块，而电信号处理涉及到各种复杂运算，功耗大。除此，光通信接收端的光数据高达几十G，使得采样高速模数转换器(ADC)和高速数字信号处理(DSP)的实现难度大且成本高昂。有鉴于此，请参阅图1，图1为本实施例提供的一种光通信装置的结构示意图，包括光子神经网络芯片11、第一光电转换模块12以及电信号处理模块13。其中，所述光子神经网络芯片11用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号。所述第一光电转换模块12与所述光子神经网络芯片11的输出端相连，用于将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号。所述电信号处理模块13与所述第一光电转换模块12的输出端相连，用于将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。可见，本方案中，光信号中的线性光信号通过光子神经网络芯片进行补偿和恢复，光信号直接进入光子神经网络芯片，无需进行光电转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光通信装置，其特征在于，包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块；/n所述光子神经网络芯片用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；/n所述第一光电转换模块与所述光子神经网络芯片的输出端相连，用于将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号；/n所述电信号处理模块与所述第一光电转换模块的输出端相连，用于将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种光通信装置，其特征在于，包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块；
所述光子神经网络芯片用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；
所述第一光电转换模块与所述光子神经网络芯片的输出端相连，用于将所述光信号中的非线性光信号以及所述第一中间光信号转换成第一中间电信号；
所述电信号处理模块与所述第一光电转换模块的输出端相连，用于将所述第一中间电信号进行信号处理，生成目标电信号。


2.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，还包括第二光电转换模块；
所述第二光电转换模块与所述电信号处理模块的输出端相连，用于将所述目标电信号进行信号处理，生成目标光信号。


3.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，所述光子神经网络芯片包括马赫-曾德尔干涉仪、多模干涉仪、直接耦合器、光子晶体、微环谐振器中的任意一个。


4.根据权利要求1所述的光通信装置，其特征在于，所述光子神经网络芯片在对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号，具体用于：
确定目标权重与所述光信号中的线性信号的线性卷积为所述第一中间光信号。


5.一种光通信系统，其特征在于，包括光接收端以及光输出端；所述光接收端包括光子神经网络芯片、第一光电转换模块以及电信号处理模块；
所述光子神经网络芯片用于接收光信号，对所述光信号中的线性光信号进行预处理，生成第一中间光信号；
所述第一光电转换模块与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵斌，白冰，
申请(专利权)人：光子算数北京科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11