一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统和装置的制作方法

技术特征：
1.一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，包括：多波长光源，用于产生包含n个波长的多波长光信号，并将所述多波长光信号传输至调制器；待卷积信号源，用于将原始待卷积的二维数据转换成一维的待卷积信号，并将所述待卷积信号传输至调制器；调制器，用于将所述待卷积信号加载到所述多波长光信号上，得到多波长调制光信号，并将所述多波长调制光信号传输至色散模块；色散模块，用于对所述多波长调制光信号中对应n个波长的n个子调制光信号实现等间隔色散延时，得到色散延时后的多波长调制光信号，并将所述色散延时后的多波长调制光信号传输至1
×
m功分器；1
×
m功分器，用于将所述色散延时后的多波长调制光信号分为m路多波长调制光信号，并将m路多波长调制光信号传输至光纤延时阵列；光纤延时阵列，由m段光纤组成，用于对m路多波长调制光信号依次增加等间隔二级延时，得到m路二级延时的多波长调制光信号，并将m路二级延时的多波长调制光信号传输至微环加权阵列芯片；微环加权阵列芯片，包含m个微环加权单元，分别用于对m路二级延时的多波长调制光信号中各包含的n个子调制光信号进行加权求和，得到m个一级加权求和电信号，并将m个一级加权求和电信号传输至跨阻放大器阵列；卷积核矩阵控制单元，用于向微环加权阵列芯片提供卷积核系数控制信号；跨阻放大器阵列，包含m个跨阻放大器，分别用于对m个一级加权求和电信号进行放大，并对放大的m个一级加权求和电信号进行二级求和，得到二级加权求和电信号，将二级加权求和电信号传输至采集处理单元；采集处理单元，用于对二级加权求和电信号采集，并重构为对应待卷积信号的特征信号。2.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述色散模块为色散光纤、布拉格色散光栅或空间色散模块，所述等间隔色散延时为：
∆
t=1/s
m
，其中，
∆
t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。3.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，对m路多波长调制光信号依次增加等间隔二级延时具体为：光纤长度依次增加
∆
l=(o-1)c
∆
t/n
f
，其中，
∆
t为待卷积信号单个符号持续时间，o为原始待卷积的二维数据列数，c为光在真空中速度，n
f
为光纤折射率。4.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述微环加权阵列芯片基于硅基工艺或三五组工艺。5.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述微环加权单元由直通波导、耦合波导、平衡光电探测器和n个微环谐振器组成，n个所述微环谐振器通过所述直通波导和所述耦合波导串联连接，所述直通波导的输入端作为所述微环加权单元的输入端，所述耦合波导的输出端与所述直通波导的输出端分别连接所述平衡光电探测器，所述平衡光电探测器的输出端作为所述微环加权单元的输出端。6.如权利要求5所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，
n个所述微环谐振器，用于根据卷积核矩阵控制单元输出的卷积核系数控制信号控制n个相邻所述微环谐振器的耦合系数与传输系数，依次将m路二级延时的多波长调制光信号中对应n个波长的n个子调制光信号按不同耦合系数分别耦合到所述耦合波导中，同时对应n个波长的n个子调制光信号以不同传输系数在所述直通波导中传输，得到耦合波导加权调制光信号与直通波导加权调制光信号。7.如权利要求6所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述平衡光电探测器，用于对所述耦合波导加权调制光信号与所述直通波导加权调制光信号进行光电转换，得到m个一级加权求和电信号。8.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述多波长光源为多波长激光器、锁模激光器、飞秒激光器、光频梳发生器、光孤子光频梳发生器或单频信号外调制电光调制器。9.如权利要求1所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统，其特征在于，所述调制器为马赫-曾德尔调制器或电吸收调制器。10.一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速装置，其特征在于，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1-9中任一项所述的一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速方法。

技术总结
本发明公开了一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统和装置，包括：多波长光源、待卷积信号源、调制器、色散模块、1


技术研发人员：郭清水 尹坤 吉晨
受保护的技术使用者：之江实验室
技术研发日：2022.09.02
技术公布日：2022/10/11