[发明专利]基于时域泰伯效应的光学卷积加速装置及方法

权利要求书

1.一种基于时域泰伯效应的光学卷积加速装置，包括：

光脉冲发生模块，被配置为产生第一光脉冲簇，其中，所述第一光脉冲簇中光脉冲的幅度表征待卷积的数据，所述第一光脉冲簇中光脉冲具有梳状光谱，所述梳状光谱具有至少一个光谱分量；

卷积计算模块，被配置为对所述光谱分量进行编辑，得到光谱加载了目标卷积核的光脉冲；并基于时域泰伯效应对所述待卷积的数据进行卷积计算，输出第二光脉冲簇；以及

平衡光电探测器，被配置为将所述第二光脉冲簇转换成电信号，并将所述电信号作为卷积结果输出。

2.根据权利要求1所述的光学卷积加速装置，其中，所述光脉冲发生模块包括：

锁模激光器，被配置为产生具有梳状光谱的初始光脉冲簇；

任意波形产生器，被配置为产生与所述待卷积的数据对应的电压波形；

电光调制器，被配置为将所述电压波形加载到所述初始光脉冲簇上，以使所述初始光脉冲簇中光脉冲的幅度表征所述待卷积的数据，从而产生所述第一光脉冲簇。

3.根据权利要求1所述的光学卷积加速装置，其中，所述卷积计算模块包括：

色散介质，被配置为产生时域泰伯效应，以将第一光脉冲簇中不同光脉冲的不同光谱分量延时对准，生成第三光脉冲簇；

波形整形器，被配置为对所述第三光脉冲簇的光谱分量进行整形，以使所述目标卷积核加载到所述第三光脉冲簇上，并根据第三光脉冲簇中各光谱分量所表示的卷积核以及卷积核中值的正负进行分束，输出所述第二光脉冲簇。

4.根据权利要求1所述的光学卷积加速装置，其中，所述卷积计算模块包括：

波形整形器，被配置为对所述第一光脉冲簇的光谱分量进行整形，以将所述目标卷积核加载到所述第一光脉冲簇上，输出待处理光脉冲簇；

色散介质，被配置为产生时域泰伯效应，以将待处理光脉冲簇中不同光脉冲的不同光谱分量延时对准，生成第四光脉冲簇；

分束器，被配置为基于目标卷积核中参数对所述加载有目标卷积核的第四光脉冲簇根据光谱分量进行分束，输出所述第二光脉冲簇。

5.根据权利要求3或4所述的光学卷积加速装置，其中，

所述第二光脉冲簇包括表示卷积核中非负值的第二光脉冲的簇光谱分量和表示卷积核中负值的第二光脉冲簇的光谱分量；

所述输出所述第二光脉冲簇包括：

将所述表示卷积核中非负值的第二光脉冲簇的光谱分量和所述表示卷积核中负值的第二光脉冲簇的光谱分量基于不同的输出端口输出。

6.根据权利要求5所述的光学卷积加速装置，其中，

所述平衡光电探测器的数量与所述目标卷积核的数量相匹配；

每个所述平衡光电探测器包括第一输入端口和第二输入端口，其中，所述第一输入端口被配置为接收表示卷积核中非负值的第二光脉冲的光谱分量，所述第二输入端口被配置为接收表示卷积核中负值的第二光脉冲的光谱分量；或者

所述第一输入端口被配置为接收表示卷积核中非正值的第二光脉冲的光谱分量，所述第二输入端口被配置为接收表示卷积核中正值的第二光脉冲的光谱分量。

7.根据权利要求6所述的光学卷积加速装置，其中，

所述平衡光电探测器被配置为将所述表示卷积核中非负值的第二光脉冲簇的光谱分量与所述表示卷积核中负值的第二光脉冲簇的光谱分量做差，并将其转换为电信号，将所述电信号作为卷积结果输出。

8.根据权利要求3或4所述的光学卷积加速装置，

所述锁模激光器产生的初始光脉冲具有脉冲重复周期；

其中，所述色散介质的色散系数及长度与所述锁模激光器的产生的初始光脉冲的脉冲重复周期满足时域泰伯效应的条件：

其中，s为任意自然数，T为脉冲重复周期，为色散系数，L为色散介质的长度。

9.根据权利要求8所述的光学卷积加速装置，其中：

所述色散介质为色散补偿光纤、啁啾光纤光栅、普通单模光纤或多模光纤中的任意一种。

10.一种基于时域泰伯效应的光学卷积加速方法，包括：

利用光脉冲发生模块产生第一光脉冲簇，其中，所述第一光脉冲簇中光脉冲的幅度表征待卷积的数据，所述第一光脉冲簇中光脉冲具有梳状光谱，所述梳状光谱具有至少一个光谱分量；

利用卷积计算模块对所述光谱分量进行编辑，得到光谱加载了目标卷积核的光脉冲；并基于时域泰伯效应对所述待卷积的数据进行卷积计算，输出第二光脉冲簇；以及

利用平衡光电探测器将所述第二光脉冲簇转换成电信号，并将所述电信号作为卷积结果输出。