[發明專利]光學神經網絡裝置、芯片及神經網絡計算的光學實現方法

在審

• 申請號: 202210140961.7
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114565091A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王磊;錢懿;朱盈;胡曉;肖希
• 申請（專利權）人: 武漢光谷信息光電子創新中心有限公司;武漢郵電科學研究院有限公司
• 主分類號: G06N3/067
• 分類號: G06N3/067
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 張雪;蔣雅潔

1.一種光學神經網絡裝置，其特征在于，所述裝置包括：

第一調制模塊，用于基于第一電壓調制初始光信號，得到第一光信號，所述第一光信號包括并行的N種不同波長的光信號，所述第一光信號的強度由所述不同波長的光信號對應的不同強度相加得到，N為大于1的整數；

色散模塊，用于基于設置不同波長的光信號對應不同的第一時延，將所述第一光信號中的N種不同波長的光信號在時域上分開，得到第二光信號，所述第二光信號為包括N種不同波長的串行光信號；

分光模塊，用于將所述第二光信號分成N路功率相等的第三光信號；

第二調制模塊，用于基于輸入的N個第一電壓集，分別對N路第三光信號的強度進行調制，得到N路第四光信號；

反色散模塊，用于基于設置不同波長的光信號對應不同的第二時延，將不同波長的所述第四光信號在時域上疊加，得到N路第五光信號，其中，所述第一時延與所述第二時延不同；

處理模塊，用于基于所述N路第五光信號，調整N個所述第一電壓和N個所述第一電壓集。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調制模塊包括：

光產生子模塊，用于產生N路不同波長的并行初始光信號；

第一調制子模塊，用于基于輸入的N個所述第一電壓，分別調制每一路所述并行初始光信號的強度，得到不同強度的N路初始光信號；

合路子模塊，用于將所述不同強度的N路初始光信號合成所述第一光信號。

3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述光產生子模塊包括：

光頻梳，用于產生一路包括N種波長的初始光信號；

分波器，用于將所述一路包括N種波長的初始光信號分為N路不同波長的并行初始光信號。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述色散模塊包括色散光纖和/或色散光柵；所述反色散模塊包括反色散光纖和反色散光柵。

5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述處理模塊包括：

非線性子模塊，用于將N路第五光信號中的每一路光信號分別進行非線性處理，得到完成非線性處理的N路第五光信號；

光電探測子模塊，用于將所述完成非線性處理的N路第五光信號轉化為N路電信號；

歸一化子模塊，用于將所述N路電信號進行歸一化處理，將歸一化處理的N路結果作為所述N個第一電壓的值；產生N個第一電壓，并施加在所述調制子模塊上；

處理子模塊，用于基于歸一化處理的N路結果，確定所述N個第一電壓集中各電壓的值；產生N個第一電壓集，并施加在所述調制模塊上。

6.一種光學神經網絡芯片，其特征在于，包括權利要求1至5任一項所述的光學神經網絡裝置。

7.一種神經網絡計算的光學實現方法，其特征在于，所述方法包括：

光學神經網絡裝置的第一調制模塊基于第一電壓調制初始光信號，得到第一光信號，所述第一光信號包括并行的N種不同波長的光信號，所述第一光信號的強度由所述不同波長的光信號對應的不同強度相加得到，N為大于1的整數；

所述光學神經網絡裝置的色散模塊基于設置不同波長的光信號對應不同的第一時延，將所述第一光信號中的N種不同波長的光信號在時域上分開，得到第二光信號，所述第二光信號為包括N種不同波長的串行光信號；

所述光學神經網絡裝置的分光模塊將所述第二光信號分成N路功率相等的第三光信號；

所述光學神經網絡裝置的第二調制模塊基于輸入的N個第一電壓集，分別對N路第三光信號的強度進行調制，得到N路第四光信號；

所述光學神經網絡裝置的反色散模塊基于設置不同波長的光信號對應不同的第二時延，將不同波長的所述第四光信號在時域上疊加，得到N路第五光信號，其中，所述第一時延與所述第二時延不同；

所述光學神經網絡裝置的處理模塊基于所述N路第五光信號，調整N個第一電壓和N個所述第一電壓集。