[發明專利]一種光子神經網絡

在審

• 申請號: 202010956262.0
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112232504A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 田野;李強;趙洋;王瑋;劉勝平
• 申請（專利權）人: 聯合微電子中心有限責任公司
• 主分類號: G06N3/067
• 分類號: G06N3/067
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 朱薇蕾;張振軍

1.一種光子神經網絡，其特征在于，包括：

光調制單元，所述光調制單元用于將待處理信號調制到光的實振幅，并在調制時在所述實振幅與所述光的相位之間引入非線性對應關系，將所述光調制單元的輸出記作第一陣列的光學信號；

光子矩陣計算單元，與所述光調制單元耦接以接收所述第一陣列的光學信號，所述光子矩陣計算單元對所述第一陣列的光學信號進行矩陣計算以得到第二陣列的光學信號，其中，在對所述第一陣列的光學信號進行矩陣計算時同時執行矩陣乘法和非線性變換；

投影計算單元，與所述光子矩陣計算單元耦接以接收所述第二陣列的光學信號，所述投影計算單元基于光學干涉提取所述第二陣列的光學信號的復振幅的實部，以得到第三陣列的光學信號，其中，所述實部表征對所述第一陣列的光學信號執行所述矩陣乘法和非線性變換的運算結果；

光接收單元，與所述投影計算單元耦接以接收所述第三陣列的光學信號，所述光接收單元基于所述第三陣列的光學信號獲取處理后信號。

2.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述非線性變換的變換函數與所述光調制單元進行實振幅調制時引起的相位變化量以及移相器系數相關，其中，所述移相器系數是所述光子矩陣計算單元中等價對角矩陣采用的移相器的移相參數。

3.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系是由于所述光調制單元的啁啾效應引起的。

4.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述光調制單元包括：光學干涉單元，所述光學干涉單元的上臂或下臂設置有第一移相器，以將所述待處理信號調制到光的實振幅，同時調節所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系。

5.根據權利要求4所述的光子神經網絡，其特征在于，所述光學干涉單元的輸入端或輸出端設置有第二移相器，以調節所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系。

6.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述光調制單元包括：微環諧振器，所述微環諧振器包括相耦合的環形波導和直波導，所述環形波導設置有第一移相器，以將所述待處理信號調制到光的實振幅，同時調節所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系。

7.根據權利要求6所述的光子神經網絡，其特征在于，所述直波導的輸入端或輸出端設置有第二移相器，以調節所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系。

8.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述光調制單元包括：半導體光放大器，所述半導體光放大器的輸入端接收所述光和待處理信號，所述半導體光放大器的輸出端輸出所述第一陣列的光學信號。

9.根據權利要求8所述的光子神經網絡，其特征在于，所述半導體光放大器的輸入端或輸出端設置有第二移相器，以調節所述實振幅與所述光的相位之間的非線性對應關系。

10.根據權利要求5或7或9所述的光子神經網絡，其特征在于，所述相位的偏置根據所述第二移相器的移相參數確定，其中，所述相位的偏置為所述非線性變換的變換函數的起始相位。

11.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述投影計算單元包括：

光學干涉單元，所述光學干涉單元包括第一輸入臂和第二輸入臂，其中，所述第一輸入臂接收所述第二陣列的光學信號，所述第二輸入臂接收參考陣列的光學信號，所述第二陣列的光學信號和參考陣列的光學信號在所述光學干涉單元發生光學干涉后輸出得到所述第三陣列的光學信號。

12.根據權利要求1所述的光子神經網絡，其特征在于，所述光接收單元包括：光探測器，用于對所述第三陣列的光學信號進行光電轉換；

高通濾波單元，與所述光探測器耦接，所述高通濾波單元對所述光探測器的輸出進行高通濾波，以得到所述處理后信號。