[发明专利]基于多模干涉的卷积运算装置和卷积运算方法

权利要求书

1.一种基于多模干涉的卷积运算装置，其特征在于，包括：

激光发生模块，用于产生第一激光；

数据输入模块，用于将待处理数据调制到所述第一激光上；

延时模块，用于对调制后的第一激光进行延时和分束，得到N束第二激光；

至少一个多模干涉耦合器，用于根据预设卷积矩阵同时对所述N束第二激光进行多模干涉，输出M组光信号；以及

探测器阵列包括M个光电探测器，所述M个光电探测器用于分别接收所述M组光信号，并探测所述M组光信号的强度，得到卷积运算结果；

其中，M和N为正整数。

2.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述多模干涉耦合器包括N个输入端口和M个输出端口；

所述多模干涉耦合器，用于通过所述N个输入端口分别接收所述N束第二激光，并分别根据N组预设分光比将所述N束第二激光分束至所述M个输出端口，得到M组光信号；

其中，所述N组预设分光比与所述N束第二激光一一对应。

3.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述预设卷积矩阵包括M个卷积核；

所述多模干涉耦合器，用于分别根据所述M个卷积核调整所述N束第二激光的强度，得到M组光信号；

其中，所述M个卷积核与所述M组光信号一一对应。

4.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述多模干涉耦合器包括N个输入波导、M个输出波导和多模干涉区；

所述N个输入波导和M个输出波导分别以预设间距安装在所述多模干涉区两侧。

5.根据权利要求4所述的卷积运算装置，其特征在于，所述多模干涉区包括多个多模干涉单元和多个调控件，所述多个调控件分别用于调整所述多个多模干涉单元的折射率。

6.根据权利要求2-5任一项所述的卷积运算装置，其特征在于，所述多模干涉耦合器还包括N个偏振控制器；

所述N个偏振控制器，用于分别控制所述N束第二激光的偏振态。

7.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，在所述至少一个多模干涉耦合器包括多个多模干涉耦合器的情况下，所述多个多模干涉耦合器并联。

8.根据权利要求1所述的卷积运算装置，其特征在于，所述数据输入模块包括：

任意波形产生器，用于将待处理数据转换为待处理信号；

电光调制器，用于接收待所述待处理信号和所述第一激光，将所述待处理信号调制到所述第一激光上。

9.根据权利要求8所述的卷积运算装置，其特征在于，所述延时模块包括分束器和至少N-1个光延时线，所述待处理数据包括连续输入的N位数据，每位数据持续的时间为一个输入周期；

所述分束器用于将调制后的第一激光分为N束，得到N个激光分量；

所述至少N-1个光延时线，用于对所述N个激光分量分别进行延时，得到N束第二激光；

其中，所述N束第二激光的N-1束第二激光被依次延时一个所述输入周期，以使所述N位数据同时输入所述多模干涉耦合器。

10.一种基于多模干涉的卷积运算方法，其特征在于，基于权利要求1-9中任意一项所述的基于多模干涉的卷积运算装置，所述方法包括：

通过激光发生模块产生第一激光；

通过数据输入模块将待处理数据调制到所述第一激光上；

通过延时模块对调制后的第一激光进行延时和分束，得到N束第二激光；

通过至少一个多模干涉耦合器根据预设卷积矩阵同时对所述N束第二激光进行多模干涉，输出M组光信号；

通过探测器阵列包括M个光电探测器，所述M个光电探测器分别接收所述M组光信号，并探测所述M组光信号的强度，得到卷积运算结果；

其中，M和N为正整数。