[发明专利]一种基于时间-波长交织的光子二维卷积加速方法及系统

权利要求书

1.一种基于时间-波长交织的光子二维卷积加速方法，其特征在于，将待卷积信号通过调制器加载到包含M×N个波长的多波长光信号上得到多波长调制光信号，其中，所述待卷积信号为实际二维数据经矩阵平坦化处理后得到的一维信号；通过解波分复用器将多波长调制光信号分为M个各包含N个波长的子调制光信号；M个子调制光信号进入延时阵列分别通过延时等间隔增加的延时线，延时后的M个子调制光信号送入延时加权微环阵列中，延时加权微环阵列包含M个延时加权微环单元，控制信号通过控制每个延时加权微环单元中N个微环的耦合系数实现M×N个波长调制信号卷积核矩阵加权；加权后的M个子调制光信号从延时加权微环阵列输出后通过波分复用器波分复用为一路复合光信号，复合光信号送入光电探测器完成光电转换得到电输出信号，电输出信号采集重构后，即得到待卷积信号完成卷积运算后的特征信号；

所述延时阵列由M段长度不同的光纤组成，以第一根为参考，其它根光纤长度依次增加∆L=O×c×∆t/n_f，其中O为待卷积信号二维数据列数，c为光在真空中速度，n_f为光纤折射率，∆t=1/S_M为待卷积信号单个符号持续时间，S_M为待卷积信号符号速率，且待卷积信号符号速率最大值取决于调制器带宽。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多波长光信号中M×N个波长信号幅度相等或不相等，其中M与N为正整数，分别为最大可支持卷积核矩阵的行数与列数；所述解波分复用器与波分复用器的通道间隔为N×∆f，其中∆f为多波长光信号中两个波长之间的频率间隔。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述延时加权微环阵列为一体集成芯片，由M个延时加权微环单元组成，每个延时加权微环单元由1个直通波导、1个耦合波导以及N个微环谐振器组成，N个微环谐振器在直通波导端彼此之间有一段长为∆l=c×∆t/n_w的延迟波导，其中n_w为延迟波导有效折射率。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制信号通过控制每个延时加权微环单元中N个微环的耦合系数实现M×N个波长调制信号卷积核系数加权，具体为：

根据卷积核矩阵元素的大小及多波长光信号中各个波长的初始信号强度确定微环谐振器耦合系数，且通过热光效应或电光效应改变微环谐振器耦合系数，每个延时加权微环单元中N个微环对应卷积核矩阵中一行元素。