[发明专利]一种硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器

权利要求书

1.一种硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特征在于，该光学向 量-矩阵乘法器由周期性排列的纳米线微环谐振器构成，用于实现N×N矩 阵与N×1向量的乘法，其中N×N矩阵与N×1向量中的元素均为0或1；

其中，该光学向量-矩阵乘法器中N×N排布的带热调制机构的纳米线 微环谐振器与N×N矩阵对应，在静态时，每一行及每一列的N个纳米线 微环谐振器均拥有不同的N个谐振波长λ₁、λ₂...λ_N；同一行或同一列的N 个纳米线微环谐振器谐振波长互不相同；若矩阵某元素为1，则相应纳米 线微环谐振器不进行调节，保持静态时波长；若矩阵某元素为0，将相应 纳米线微环谐振器调节至在λ₁、λ₂...λ_N处都不谐振。

2.根据权利要求1所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特 征在于，该光学向量-矩阵乘法器采用绝缘体上硅SOI材料制备，构成该 光学向量-矩阵乘法器的基本单元为纳米线微环谐振器，基本结构为N×N 排布的带热调制机构的纳米线微环谐振器。

3.根据权利要求1或2所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器， 其特征在于，所述纳米线微环谐振器是直波导相互交叉结构的微环谐振 器。

4.根据权利要求3所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特 征在于，所述直波导相互交叉结构的微环谐振器由两个相互交叉的直波导 和一个环形波导构成，该环形波导的外边缘同时与相互交叉的两个直波导 相切。

5.根据权利要求1所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特 征在于，该光学向量-矩阵乘法器的功能实现过程是：

输入端为N个纳米线微环谐振器的直波导端口，输入信号依原始向量 而定，若原始向量某元素为1，则对应端口输入含有N个波长成分的激光 脉冲；若原始向量某元素为0，则对应端口不输入任何信号；

该光学向量-矩阵乘法器中每一行或每一列的N个纳米线微环谐振器 在静态时谐振波长为λ₁、λ₂...λ_N中的一个，且互不相同，λ₁、λ₂...λ_N依次 间隔Δλ；利用热光效应对纳米线微环谐振器进行调谐，每次调谐都将纳 米线微环谐振器的谐振波长调节至非λ₁、λ₂...λ_N的任一波长处；

在进行向量-矩阵乘法运算时，某纳米线微环谐振器的谐振波长是否进 行调节依赖于原始矩阵；若原始矩阵某元素为1，则对相应纳米线微环谐 振器不予调节；如果原始矩阵某元素为0，则调节相应的纳米线微环谐振 器；

在光学向量-矩阵乘法器输出端的N个端口收集光，所得光强依次为 向量-矩阵乘法所得结果向量的N个元素。

6.根据权利要求1所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特 征在于，该光学向量-矩阵乘法器利用激光脉冲的有无表示数字信号的1 与0，当表示1时激光脉冲中含有N个波长成分，当表示0时不输入任何 信号；光学向量-矩阵乘法器的N个输入端对应向量的N个元素，若向量 某元素为1，则对应端口输入含有N个波长成分的激光脉冲，若向量某元 素为0，则对应端口不输入信号；N个波长成分的激光脉冲由N个激光器 通过合束得到。

7.根据权利要求1所述的硅基集成化的光学向量-矩阵乘法器，其特 征在于，该光学向量-矩阵乘法器作为运算器，与外围集成的寄存器、控制 器一起，构成协处理器或通用微处理器。