光连接单元以及光网格结构制造技术

一种光连接单元以及光网格结构，所述光连接单元包括：多个第一光开关和多个第二光开关；多条波导，所述多个第一光开关经由所述波导依次首尾相连；其中，每个第一光开关的一个光信号输入输出端与相邻的第一光开关的一个光信号输入输出端分别连接至同一个第二光开关的两个光信号输入输出端。本发明专利技术可以提高传播路径的自由度，有利于提高可扩展性和计算能效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
光连接单元以及光网格结构


[0001]本专利技术涉及光电
，尤其涉及一种光连接单元以及光网格结构。

技术介绍

[0002]可编程光芯片是具有软件定义能力的可重构、高度通用性的多功能光电芯片产品，在光通信、光子人工智能(Artificial Intelligence，AI)、微波光子、光量子计算、光传感等领域都有着大量潜在应用。同时，基于现场可编程门阵列(Field
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Programmable Gate Array，FPGA)技术形成的FPGA器件的基本结构包括可编程输入输出单元，属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。
[0003]可以理解的是，光FPGA技术采用光作为信号载体，具有更多光的本征优点，因此可编程光芯片得到了广泛重视。
[0004]然而，在现有技术中，可编程光芯片往往存在传播路径的自由度受限、可扩展性不足等问题，难以进行大规模应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是提供一种光连接单元以及光网格结构，可以提高传播路径的自由度，有利于提高可扩展性和计算能效。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种光连接单元，包括：多个第一光开关和多个第二光开关；多条波导，所述多个第一光开关经由所述波导依次首尾相连；其中，每个第一光开关的一个光信号输入输出端与相邻的第一光开关的一个光信号输入输出端分别连接至同一个第二光开关的两个光信号输入输出端。
[0007]可选的，每个第一光开关的一个光信号输入端和一个光信号输出端分别连接至相邻的第二光开关。
[0008]可选的，所述第一光开关选自以下一项或多项：马赫
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增德尔尔干涉仪MZI、定向耦合器；所述第二光开关选自以下一项或多项：MZI、定向耦合器。
[0009]可选的，所述第一光开关的数量与所述第二光开关的数量相等。
[0010]可选的，所述第一光开关的排列形状呈四边形，和/或，所述第二光开关的排列形状呈四边形。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种光网格结构，包括：多个上述的光连接单元；其中，每个第二光开关为所述光网格结构中相邻的网格所共有。
[0012]可选的，所述光连接单元呈四边形阵列排列。
[0013]可选的，在所述光网格结构的各条边上，具有所述第一光开关。
[0014]可选的，在所述光网格结构的各条边上，没有所述第一光开关。
[0015]可选的，光开关控制器，用于对各个第一光开关的导通或交叉状态进行控制。
[0016]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
[0017]在本专利技术实施例中，对于首尾相连的第一光开关,每个第一光开关的一个光信号输入输出端与相邻的第一光开关的一个光信号输入输出端分别连接至同一个第二光开关的两个光信号输入输出端，由于首尾相连的第一光开关可以构成环状结构，因此在一个第二光开关的光信号输入输出端输入光信号，能够沿着首尾相连的第一光开关顺时针传播或逆时针传播，从而能够顺时针输出至另一个第二光开关的光信号输入输出端口，还能够逆时针输出至该另一个第二光开关的光信号输入输出端口，相比于现有技术中，光开关仅能传播光信号至相邻的光开关，导致传播路径的自由度严重受限，采用本专利技术实施例的方案，可以提高传播路径的自由度，有利于提高可扩展性和计算能效。
[0018]进一步，所述第一光开关的排列形状呈四边形，和/或，所述第二光开关的排列形状呈四边形，从而可以形成优化的四边形网格结构，由于基于常规的四边形网格架构能够实现光路由、滤波器、功分器、延迟线等衍生功能，采用本专利技术实施例的方案，可以在实现四边形网格结构的衍生功能的过程中，降低研发复杂度，降低成本。
[0019]进一步，在本专利技术实施例中，提供一种光网格结构，能够以光连接单元为基础，按照阵列无限扩展形成任意规模的网络，使得基于网络构成的光连接网络具有非常高的传播路径的自由度、重构性和可扩展性。
[0020]进一步，所述光连接单元呈四边形阵列排列，能够以光连接单元为基础，按照阵列无限扩展形成任意规模的矩阵网络，使得基于矩阵网络构成的光电神经网络具有非常高的传播路径的自由度、重构性和可扩展性，并且在实现矩阵网络的衍生功能的过程中，降低研发复杂度，降低成本。
[0021]进一步，在所述光网格结构的各条边上，具有所述第一光开关，可以保留中间和边缘的连接结构，在解决了四边形网格架构的直通问题的同时，提高整个光网格结构的传播路径的自由度。
[0022]进一步，在所述光网格结构的各条边上，没有所述第一光开关，可以对光网格结构进行进一步的简化，只保留中间的连接结构，同样解决了四边形网格架构的直通问题，并且有效降低整个网格结构的复杂度。
[0023]进一步，所述光网格结构还包括光开关控制器，用于对各个第一光开关的导通或交叉状态进行控制，从而可以在一个第二光开关的光信号输入输出端输入光信号后，能够通过光开关控制器的控制，实现光信号沿着首尾相连的第一光开关顺时针传播或逆时针传播。
附图说明
[0024]图1是现有技术中一种光开关的结构示意图；
[0025]图2是现有技术中一种光网格结构的结构示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例中一种光连接单元的结构示意图；
[0027]图4是本专利技术实施例中一种光开关的结构示意图；
[0028]图5是本专利技术实施例中另一种光开关的结构示意图；
[0029]图6是本专利技术实施例中一种光网格结构的结构示意图；
[0030]图7是本专利技术实施例中另一种光网格结构的结构示意图。
具体实施方式
[0031]在现有技术中，光FPGA技术采用光作为信号载体，具有更多光的本征优点，得到了广泛重视。
[0032]具体地，与目前业界主流的开发定制化光器件相比，光FPGA技术可使用户大幅减少设计周期，进行快速迭代并投入使用，从而提高研发效率，减少芯片的开发周期和成本。其次，光FPGA采用光作为信号载体，具有光子频率高、延迟低、损耗低、串扰低及抗电磁干扰等光的本征优点，应用于微波光子信号处理领域，可实现滤波、变频、波形产生等功能，有助于解决目前电域器件带宽、速率、孔径效应的瓶颈问题；另外，光FPGA设计冗余及现场编程能力，使其稳定性高、抗破坏能力佳。
[0033]然而，在现有技术中，可编程光芯片往往存在传播路径的自由度受限、可扩展性不足等问题，难以进行大规模应用。
[0034]参照图1，图1是现有技术中一种光开关的结构示意图。
[0035]图1示出的光开关10可以为马赫
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增德尔干涉仪(Mach
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Zender Interferometer，MZI)，可以包括两个分光器和两个移相器，形成两进两出的光计算单元，其中，两个移相器可以分别实现对相位参数φ和幅度参数θ的调节。
[0036]具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光连接单元，其特征在于，包括：多个第一光开关和多个第二光开关；多条波导，所述多个第一光开关经由所述波导依次首尾相连；其中，每个第一光开关的一个光信号输入输出端与相邻的第一光开关的一个光信号输入输出端分别连接至同一个第二光开关的两个光信号输入输出端。2.根据权利要求1所述的光连接单元，其特征在于，每个第一光开关的一个光信号输入端和一个光信号输出端分别连接至相邻的第二光开关。3.根据权利要求1所述的光连接单元，其特征在于，所述第一光开关选自以下一项或多项：马赫
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增德尔尔干涉仪MZI、定向耦合器；所述第二光开关选自以下一项或多项：MZI、定向耦合器。4.根据权利要求1所述的光连接单元，其特征在于，所述第一光开关的数量与所述第二光开关的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智慧，欧阳伯灵，崔乃迪，
申请(专利权)人：联合微电子中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：