[发明专利]一种光子神经网络

权利要求书

1.一种光子神经网络，其特征在于，包括：

光调制单元，所述光调制单元用于将待处理信号调制到光的实振幅，并在调制时在所述实振幅与所述光的相位之间引入非线性对应关系，将所述光调制单元的输出记作第一阵列的光学信号；

光子矩阵计算单元，与所述光调制单元耦接以接收所述第一阵列的光学信号，所述光子矩阵计算单元对所述第一阵列的光学信号进行矩阵计算以得到第二阵列的光学信号，其中，在对所述第一阵列的光学信号进行矩阵计算时同时执行矩阵乘法和非线性变换；

投影计算单元，与所述光子矩阵计算单元耦接以接收所述第二阵列的光学信号，所述投影计算单元基于光学干涉提取所述第二阵列的光学信号的复振幅的实部，以得到第三阵列的光学信号，其中，所述实部表征对所述第一阵列的光学信号执行所述矩阵乘法和非线性变换的运算结果；

光接收单元，与所述投影计算单元耦接以接收所述第三阵列的光学信号，所述光接收单元基于所述第三阵列的光学信号获取处理后信号。

2.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述非线性变换的变换函数与所述光调制单元进行实振幅调制时引起的相位变化量以及移相器系数相关，其中，所述移相器系数是所述光子矩阵计算单元中等价对角矩阵采用的移相器的移相参数。

3.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系是由于所述光调制单元的啁啾效应引起的。

4.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述光调制单元包括：光学干涉单元，所述光学干涉单元的上臂或下臂设置有第一移相器，以将所述待处理信号调制到光的实振幅，同时调节所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系。

5.根据权利要求4所述的光子神经网络，其特征在于，所述光学干涉单元的输入端或输出端设置有第二移相器，以调节所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系。

6.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述光调制单元包括：微环谐振器，所述微环谐振器包括相耦合的环形波导和直波导，所述环形波导设置有第一移相器，以将所述待处理信号调制到光的实振幅，同时调节所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系。

7.根据权利要求6所述的光子神经网络，其特征在于，所述直波导的输入端或输出端设置有第二移相器，以调节所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系。

8.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述光调制单元包括：半导体光放大器，所述半导体光放大器的输入端接收所述光和待处理信号，所述半导体光放大器的输出端输出所述第一阵列的光学信号。

9.根据权利要求8所述的光子神经网络，其特征在于，所述半导体光放大器的输入端或输出端设置有第二移相器，以调节所述实振幅与所述光的相位之间的非线性对应关系。

10.根据权利要求5或7或9所述的光子神经网络，其特征在于，所述相位的偏置根据所述第二移相器的移相参数确定，其中，所述相位的偏置为所述非线性变换的变换函数的起始相位。

11.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述投影计算单元包括：

光学干涉单元，所述光学干涉单元包括第一输入臂和第二输入臂，其中，所述第一输入臂接收所述第二阵列的光学信号，所述第二输入臂接收参考阵列的光学信号，所述第二阵列的光学信号和参考阵列的光学信号在所述光学干涉单元发生光学干涉后输出得到所述第三阵列的光学信号。

12.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述光接收单元包括：光探测器，用于对所述第三阵列的光学信号进行光电转换；

高通滤波单元，与所述光探测器耦接，所述高通滤波单元对所述光探测器的输出进行高通滤波，以得到所述处理后信号。