光学矩阵运算装置和系统制造方法及图纸

本申请公开了一种光学矩阵运算装置和系统，涉及光计算领域，光学矩阵运算装置包括：串联的N个第一微环调制器，第一分光器、第二分光器和M组第二微环调制器，每组第二微环调制器包括串联的N个第二微环调制器；N个第一微环调制器输入第一组激光、第二组激光和控制信号；根据控制信号调制第一组激光得到一组第一光信号，根据控制信号调制第二组激光得到一组第二光信号；第一分光器对一组第一光信号进行分光得到M组第一光信号；第二分光器对一组第二光信号进行分光得到M组第二光信号；M组第二微环调制器根据控制信号分别对M组第一光信号进行调制得到M组第三光信号，根据控制信号对M组第二光信号进行调制得到M组第四光信号。第二光信号进行调制得到M组第四光信号。第二光信号进行调制得到M组第四光信号。

【技术实现步骤摘要】
光学矩阵运算装置和系统


[0001]本申请涉及光计算领域，尤其涉及一种光学矩阵运算装置和系统。

技术介绍

[0002]在无线通信或者光通信中，由于信道间存在串扰，会使接收端接收的信号劣化，一种方式是可以通过矩阵运算对接收的信号进行纠正。基于电学的矩阵运算其计算速度很低，会导致信号延迟，并且功耗也相对较大。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种光学矩阵运算装置和系统，用于实现光学矩阵运算，以提高计算速度并降低功耗。
[0004]为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：
[0005]第一方面，提供了一种光学矩阵运算装置，包括：信号输入区和矩阵运算区，信号输入区包括串联的N个第一微环调制器，不同第一微环调制器中的微环的半径不同；矩阵运算区包括第一分光器、第二分光器和M组第二微环调制器，每组第二微环调制器包括串联的N个第二微环调制器，同一组中不同第二微环调制器中的微环的半径不同；N个第一微环调制器，用于输入第一组激光、第二组激光和控制信号；根据控制信号调制第一组激光得到一组第一光信号，根据控制信号调制第二组激光得到一组第二光信号；第一分光器，用于对一组第一光信号进行分光得到M组第一光信号；第二分光器，用于对一组第二光信号进行分光得到M组第二光信号；M组第二微环调制器，用于根据控制信号分别对M组第一光信号进行调制得到M组第三光信号，根据控制信号对M组第二光信号进行调制得到M组第四光信号；其中，M、N为正整数。
[0006]本申请实施例提供的光学矩阵运算装置和系统，通过信号输入区的串联的N个第一微环调制器输入实数矢量X，通过矩阵运算区的M组第二微环调制器输入实数传输矩阵A，光学矩阵运算装置输出的M组第三光信号的光强与M组第四光信号的光强之差为实数输出矩阵B，则有B＝AX，从而实现光学矩阵运算，提高计算速度并降低功耗。
[0007]在一种可能的实施方式中，第一微环调制器或第二微环调制器为单环结构、双环结构或八字型环结构。采用双环结构或八字型环结构的微环调制器的两个波导光路结构对称，使得各个波长的激光(或光信号)之间没有时延差。
[0008]在一种可能的实施方式中，八字型环结构中间两根波导交错的部分，采用交叉耦合波导或3D波导工艺(即一根波导直接从另一根波导上方跨过)。
[0009]在一种可能的实施方式中，信号输入区还包括光耦合器，光耦合器用于将第一组激光耦合输入N个第一微环调制器。通过光耦合器可以改变第一组激光输入N个第一微环调制器的方向，从而改变第一组激光被调制后得到的第一光信号的输出端口。
[0010]在一种可能的实施方式中，N个第一微环调制器或N个第二微环调制器中，第一个微环调制器的微环的半径为7.5um，后面串联的微环调制器的微环的半径依次增加2nm。，使
得各个微环调制器的谐振峰不同(相差约为80GHz)，从而对不同波长的激光(或光信号)进行调制。
[0011]在一种可能的实施方式中，N个第一微环调制器或N个第二微环调制器中，单个微环调制器的自由光谱范围容纳至少16个波长(即通道)，且下载端与直通端损耗差小于3dB，每个波长的通道带宽不小于80GHz。
[0012]在一种可能的实施方式中，第一组激光和第二组激光来自同一激光器，第一组激光中的第n个激光的波长与第二组激光中的第n个激光的波长为之差为N个第一微环调制器或第二微环调制器中第n个微环调制器的自由光谱范围的整数倍，1≤n≤N，n为正整数。使得第一组激光以及第二组激光不相干，该第n个微环调制器可以同时对第一组激光中的第n个激光以及第二组激光中的第n个激光进行调制，并且该微环调制器对第一组激光中的第n个激光的响应以及对第二组激光中的第n个激光的响应是相同的。
[0013]在一种可能的实施方式中，第一组激光和第二组激光来自不同激光器，第一组激光中的第n个激光的波长与第二组激光中的第n个激光的波长相同。使得第一组激光以及第二组激光不相干，该第n个微环调制器可以同时对第一组激光中的第n个激光以及第二组激光中的第n个激光进行调制，并且该微环调制器对第一组激光中的第n个激光的响应以及对第二组激光中的第n个激光的响应是相同的。
[0014]在一种可能的实施方式中，光学矩阵运算装置为光学矩阵运算芯片。有利于小型化。
[0015]第二方面，提供了一种光学矩阵运算系统，包括光源、处理器、驱动电路、探测电路以及如第一方面及其任一实施方式所述的光学矩阵运算装置，光源用于向光学矩阵运算装置输出两组激光；处理器用于通过驱动电路向光学矩阵运算装置输出控制信号，以控制光学矩阵运算装置进行矩阵运算；探测电路用于检测光学矩阵运算装置输出的M组第三光信号和M组第四光信号的光强，并将M组第三光信号和M组第四光信号光强之差反馈给处理器，M为正整数；处理器还用于根据光强之差得到矩阵运算的结果。技术效果参照第一方面及其任一实施方式的技术效果。
[0016]在一种可能的实施方式中，对于复数矩阵M＝C+iD的矩阵求逆运算M
‑1＝X
n
＝c
n
+id
n
，C表示M的实部，D表示M的虚部，c
n
表示X
n
的实部，d
n
表示X
n
的虚部，n表示第n次迭代，n为正整数，有迭代公式：c
n+1
＝2c
n
‑
c
n
(Cc
n
‑
Dd
n
)+d
n
(Cd
n
+Dc
n
)，d
n+1
＝2d
n
‑
c
n
(Cd
n
+Dc
n
)+d
n
(Cc
n
‑
Dd
n
)，其中，光学矩阵运算装置用于实现矩阵求逆运算中的矩阵乘法运算，处理器用于实现矩阵求逆运算中的加减法运算。不仅可以用于矩阵乘法运算，还可以用于矩阵求逆运算。
附图说明
[0017]图1A为本申请实施例提供的一种微环调制器的结构示意图；
[0018]图1B为本申请实施例提供的另一种微环调制器的结构示意图；
[0019]图1C为本申请实施例提供的又一种微环调制器的结构示意图；
[0020]图2为本申请实施例提供的光学矩阵运算系统的结构示意图；
[0021]图3为本申请实施例提供的一种光学矩阵运算装置的结构示意图；
[0022]图4为本申请实施例提供的另一种光学矩阵运算装置的结构示意图；
[0023]图5为本申请实施例提供的一种采用单环结构的第一微环调制器的结构示意图；
[0024]图6为本申请实施例提供的一种采用双环结构的第一微环调制器的结构示意图；
[0025]图7为本申请实施例提供的一种采用单环结构的第二微环调制器的结构示意图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学矩阵运算装置，其特征在于，包括：信号输入区和矩阵运算区，所述信号输入区包括串联的N个第一微环调制器，不同第一微环调制器中的微环的半径不同；所述矩阵运算区包括第一分光器、第二分光器和M组第二微环调制器，每组第二微环调制器包括串联的N个第二微环调制器，同一组中不同第二微环调制器中的微环的半径不同；所述N个第一微环调制器，用于输入第一组激光、第二组激光和控制信号；根据所述控制信号调制所述第一组激光得到一组第一光信号，根据所述控制信号调制所述第二组激光得到一组第二光信号；所述第一分光器，用于对所述一组第一光信号进行分光得到M组第一光信号；所述第二分光器，用于对所述一组第二光信号进行分光得到M组第二光信号；所述M组第二微环调制器，用于根据所述控制信号分别对所述M组第一光信号进行调制得到M组第三光信号，根据所述控制信号对所述M组第二光信号进行调制得到M组第四光信号；其中，M、N为正整数。2.根据权利要求1所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述第一微环调制器或所述第二微环调制器为单环结构、双环结构或八字型环结构。3.根据权利要求2所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述八字型环结构中间两根波导交错的部分，采用交叉耦合波导或3D波导工艺。4.根据权利要求2或3所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述信号输入区还包括光耦合器，所述光耦合器用于将所述第一组激光耦合输入所述N个第一微环调制器。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述N个第一微环调制器或所述N个第二微环调制器中，第一个微环调制器的微环的半径为7.5um，后面串联的微环调制器的微环的半径依次增加2nm。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述N个第一微环调制器或所述N个第二微环调制器中，单个微环调制器的自由光谱范围容纳至少16个波长，且下载端与直通端损耗差小于3dB，每个波长的通道带宽不小于80GHz。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的光学矩阵运算装置，其特征在于，所述第一组激光和所述第二组激光来自同一激光器，所述第一组激光中的第n个激光的波长与所述第二组激光中的第n个激光的波长为之差为所述N个第一微环调制器或所述第二微环调制器中第n个微环调制器的自由光谱范围的整数倍，1≤n≤N，n为正整数。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董建绩，周海龙，朱清，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：