[发明专利]一种基于波长路由的光子矩阵向量乘法器及其运算方法

权利要求书

1.一种基于波长路由的光子矩阵向量乘法器，其特征在于：包括依次设置的多波长光源单元（1）、第一光调制器阵列（2）、功分器阵列（3）、第二光调制器阵列（4）、阵列波导光栅（5）和探测器阵列（6）；

所述多波长光源单元（1）用于产生N组不同波长的光束；

所述第一光调制器阵列（2）包括N个第一调制器（21），所述多波长光源单元（1）输出的N组光束通过N根输出波导分别与N个第一调制器（21）的输入口一一对应连接，所述第一光调制器阵列（2）对N组光束分别以同样的波特率进行调制，得到N组加载了向量信息的光束，且每组光束频率不同；

所述功分器阵列（3）包含N个功分器（31），每个功分器（31）设有一个输入口和M个输出口，N个功分器（31）的输入口与N个第一调制器（21）的输出口一一对应连接，单个功分器（31）将输入的光束分为M份输出，功分器阵列（3）共输出N×M组光束；

所述第二光调制器阵列（4）包括N个第二调制器（41），每个第二调制器（41）设置有M个输入口和M个输出口，所述第二调制器（41）的M个输入口分别与功分器（31）的M个输出口一一对应连接，所述第二光调制器阵列（4）对N×M组光束分别进行调制，加载矩阵信息；

所述阵列波导光栅（5）包括依次设置的输入衍射区（51）、阵列波导和输出衍射区（52），所述输入衍射区（51）设有N×M个输入口，分别与第二光调制器阵列（4）中的N×M个输出口一一对应连接，所述输出衍射区（52）设有M个输出口，N×M组光束经过阵列波导光栅（5）后被分成M组，分别进入输入衍射区（51）的M个输出口，其中输入衍射区（51）的第i、i+N…i+kN个波导中的光束进入输出衍射区（52）的第k个波导，其中i=1，2…N ，k=1，2…M；

所述探测器阵列（6）包括M个探测器（61），M个探测器（61）分别与输出衍射区（52）的M个输出口一一对应连接，在单个探测器（61）中，N个频率的光功率相加形成光电流，完成加法运算。

2.根据权利要求1所述的基于波长路由的光子矩阵向量乘法器，其特征在于：所述多波长光源单元（1）为单纵模激光器阵列（101）。

3.根据权利要求1所述的基于波长路由的光子矩阵向量乘法器，其特征在于：所述多波长光源单元（1）包括依次连接的光学频率梳（121）和波长解复用器（122）。

4.一种基于波长路由的光子矩阵向量乘法器的运算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、多波长光源单元发出N组等频率间隔的光束，并对N组光束分别以同样的波特率进行调制，得到N组加载了向量信息的光束，且每组光束频率不同；

步骤二、对步骤一的N组光束进行功率分束，每组光束被等分为M份输出，共输出N×M组光束；

步骤三、将步骤二产生的N×M组光束分别进行调制，加载矩阵信息；

步骤四、将调制之后N×M组光束通过N×M个输入口输入至阵列波导光栅中，并被路由到M个出口，形成M组光束，每组光束包含N个频率的光；

步骤五、M组光束分别进入M个探测器，在每个探测器中，N个频率的光功率相加形成光电流，完成加法运算。