[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：

激光器阵列(1)、调制器阵列(2)、第一合束器(3)、调制器(4)、分束器(5)、延时线(6)、第二合束器(7)和探测器(8)；

所述激光器阵列(1)用于发出多束波长不同的激光；

所述调制器阵列(2)用于对所述激光器阵列(1)输出的激光进行调制，将卷积核的权重加载到所述激光器阵列(1)发出的不同波长的激光上；

所述第一合束器(3)用于将加载权重后的多束激光合束，得到第一光束；

所述调制器(4)用于对所述第一光束进行调制，将待处理信息加载到所述第一光束上；

所述分束器(5)用于将加载待处理信息的所述第一光束分束，得到波长不同的多束光；

所述延时线(6)用于使分束后的多束光产生等差延时；

所述第二合束器(7)用于将产生等差延时后的多束光合束，得到第二光束；

所述探测器(8)用于接收所述第二光束，实现信号的错位相加。

2.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，还包括：移相器(9)；

所述移相器(9)设置于所述延时线(6)与所述第二合束器(7)之间；

所述移相器(9)用于改变波导的群折射率n_g，引起延时线中时延量的变化。

3.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，还包括：光学引线键合(10)；

所述光学引线键合(10)用于连接所述调制器阵列(2)与所述第一合束器(3)；

经过所述调制器阵列(2)调制后的多束光通过所述光学引线键合(10)进入所述第一合束器(3)。

4.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，

所述等差延时的时延公差Δτ与所述调制器的带宽BW_m成反比；

所述延时线(6)的长度与光速c和所述时延公差Δτ成正比，与波导的群折射率n_g成反比。

5.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述激光器阵列(1)的通道数等于卷积核中权重个数；对于n×n的卷积核，通道数为n²；对于n×m的卷积核，通道数为nm，其中，n和m均为任意大于等于1的整数。

6.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述第一合束器(3)、所述分束器(5)或者所述第二合束器(7)由以下器件构成：

阵列波导光栅、多模干涉耦合器或宽带定向耦合器。

7.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，对于n×n的卷积核，所述调制器阵列(2)的工作带宽BW_e与所述调制器(4)的工作带宽BW_m间满足如下公式：

BW_m≥N×n²×BW_e，其中，N表示人工智能架构中卷积核的运算次数，n×n表示卷积核的大小；

对于n×m的卷积核，所述调制器阵列(2)的工作带宽BW_e与所述调制器(4)的工作带宽BW_m间满足如下公式：

BW_m≥N×n×m×BW_e，其中，N表示人工智能架构中卷积核的运算次数，n×m表示卷积核的大小。

8.根据权利要求1所述的光子神经网络，其特征在于，所述激光器阵列(1)和所述调制器阵列(2)的中心波长间隔δλ的典型值在0.4nm-4.8nm之间，满足如下公式：

δλΔΛ/n²，其中，n×n表示卷积核的大小，Λ表示所述调制器(4)的波长工作范围。