[發明專利]一種基于多波長光源的矩陣向量乘法器及其運算方法

有效

• 申請號: 202110354818.3
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112799464B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 徐之光;程東;趙衛;姚宏鵬;杜炳政;布蘭特·埃弗雷特·李特爾;羅伊·戴維森
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所;西安奇芯光電科技有限公司
• 主分類號: G06E1/04
• 分類號: G06E1/04;G06F17/16
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 鄭麗紅

1.一種基于多波長光源的矩陣向量乘法器，其特征在于：包括依次設置的多波長光源（1）、光調制器（2）、延遲色散元件（3）、功率分束器（4）、波長解復用器陣列（5）、可調光衰減器陣列（6）、波長復用器陣列（7）和探測器陣列（8）；

所述功率分束器（4）設置有一個輸入口、N個輸出口；波長解復用器陣列（5）包括N個波長解復用器（51），每個波長解復用器（51）設置有一個輸入口、N個輸出口；所述可調光衰減器陣列（6）包括N×N個可調光衰減器（61）；所述波長復用器陣列（7）包括N個波長復用器（71），每個波長復用器（71）設置有N個輸入口、一個輸出口；所述探測器陣列（8）包括N個探測器（81）；

所述多波長光源（1）的輸出口與光調制器（2）的輸入口連接，所述光調制器（2）的輸出口與延遲色散元件（3）的輸入口連接，所述延遲色散元件（3）的輸出口與功率分束器（4）的輸入口連接，所述功率分束器（4）的N個輸出口與N個波長解復用器（51）的輸入口一一對應連接，每個波長解復用器（51）的N個輸出口與N個可調光衰減器（61）的輸入口一一對應連接，N個可調光衰減器（61）的輸出口均與一個波長復用器（71）的N個輸入口一一對應連接，N個波長復用器（71）的輸出口與N個探測器（81）的輸入口一一對應連接；

多波長光源（1）發出具有N個等頻率間隔的一組光束，光調制器（2）對該光束進行調制，得到具有N個不同頻率的一組光束；延遲色散元件（3）對調制后的光束產生不同的延遲，功率分束器（4）將延遲后的光束進行分束，得到N組光束，每組光束均包含N個頻率，N組光束分別進入N個波長解復用器（51），任意一組光束中N個頻率的光被解復用到不同的出口，從而產生N×N組只含有一種頻率的光束，N×N組光束中，每組光束被一個可調光衰減器（61）調制，加載不同的信息，經過可調光衰減器（61）調制之后的N×N組光束中，每N組光束經過一個波長復用器（71）合成一組光束，N×N組光束被合成N組光束，每組光束含有N個頻率，N組光束分別進入N個探測器（81），完成加法運算。

2.根據權利要求1所述的基于多波長光源的矩陣向量乘法器，其特征在于：

所述多波長光源（1）為多波長激光器陣列。

3.根據權利要求1所述的基于多波長光源的矩陣向量乘法器，其特征在于：所述多波長光源（1）為光學頻率梳。

4.根據權利要求1或2或3所述的基于多波長光源的矩陣向量乘法器，其特征在于：所述延遲色散元件（3）為光纖。

5.根據權利要求1或2或3所述的基于多波長光源的矩陣向量乘法器，其特征在于：所述延遲色散元件（3）為多點布拉格反射光柵。

6.一種基于多波長光源的矩陣向量乘法器的運算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、多波長光源發出具有N個等頻率間隔的一組光束，并對該光束以B的波特率進行調制，得到在不同時刻加載不同信息且具有N個不同頻率的一組光束；

步驟二、對步驟一得到的光束產生色散延遲，不同頻率的光在延遲色散元件中的延遲不同，任意相鄰兩個頻率間隔為f的光束延遲之差為1/B；

步驟三、將步驟二延遲后的光束進行分束，得到N組光束，每組光束均包含N個頻率；

步驟四、N組光束分別進入N個波長解復用器，任意一組光束中N個頻率的光被解復用到不同的出口，從而產生N×N組只含有一種頻率的光束；

步驟五、N×N組光束中，每組光束被一個可調光衰減器調制，加載不同的信息；

步驟六、經過可調光衰減器調制之后的N×N組光束中，每N組經過一個波長復用器合成一組光束，N×N組光束被合成N組光束，每組光束含有N個頻率；

步驟七、N組光束分別進入N個探測器，完成加法運算。