阅读说明：本技术 一种集成数字编码光学相干运算器及其方法 (Integrated digital coding optical coherent arithmetic unit and method thereof ) 是由 周治平 许鹏飞 于 2020-07-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种集成数字编码光学相干运算器及其方法,应用于微电子集成技术领域,包括：集成光波导,用以相干光信号的传输；电光调制器单元,对相干光信号的强度进行调制；光学混合器单元,接收电光调制器单元输出的经过强度调制的相干光信号和集成光波导输出的未经强度调制的相干光信号,将两路相干光信号进行相互干涉,并将干涉后的相干光信号通过光学混合器单元的输出端输出；光探测单元,接收光学混合器单元输出的干涉后的相干光信号,并对该相干光信号进行解调,输出结果。本发明制备基于光电子的高速位运算器,通过高速的电光调制器,实现信号的宽带高速运算；实现集成数字编码光相干运算,可以在人工智能等领域实现高速的位运算。(The invention discloses an integrated digital coding optical coherent arithmetic unit and a method thereof, which are applied to the technical field of microelectronic integration and comprise the following steps: an integrated optical waveguide for transmission of coherent optical signals; an electro-optical modulator unit modulating an intensity of the coherent optical signal; the optical mixer unit is used for receiving the coherent optical signals which are output by the electro-optical modulator unit and subjected to intensity modulation and the coherent optical signals which are output by the integrated optical waveguide and not subjected to intensity modulation, mutually interfering the two paths of coherent optical signals and outputting the interfered coherent optical signals through the output end of the optical mixer unit; and the optical detection unit receives the interfered coherent optical signal output by the optical mixer unit, demodulates the coherent optical signal and outputs a result. The invention prepares a high-speed bit arithmetic unit based on photoelectrons, and realizes the broadband high-speed operation of signals through a high-speed electro-optical modulator; the method realizes integrated digital coding light coherent operation and can realize high-speed bit operation in the fields of artificial intelligence and the like.)

一种集成数字编码光学相干运算器及其方法

技术领域

本发明涉及微电子集成技术领域，更具体的说是涉及一种集成数字编码光学相干运算器及其方法。

背景技术

现阶段微电子处理器在进行超高速位运算过程中面临的时钟频率、热功耗和能效、电磁干扰等一系列限制和问题。

为解决这些问题，实现运算性能突破，提一种集成光学相干运算器及其方法，通过光电子器件的宽频带、高码率、低电磁干扰、易于操控等特点，制备基于光电子的高速位运算器，通过两路高速的电光调制器，实现两路信号的宽带高速运算，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种集成数字编码光学相干运算器及其方法，

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种集成数字编码光学相干运算器，包括：

一集成光波导，用以相干光信号的传输；以及

一电光调制器单元，所述电光调制器单元的输入端连接所述集成光波导的第一输出端，所述电光调制器单元接收所述集成光波导传输的相干光信号，并对该相干光信号的强度进行调制，将经过强度调制的相干光通过所述电光调制器单元的输出端输出；

一光学混合器单元，所述光学混合器单元的第一输入端连接所述电光调制器单元的输出端，所述光学混合器单元的第二输入端连接所述集成光波导的第二输出端；所述光学混合器单元接收所述电光调制器单元输出的经过强度调制的相干光信号和所述集成光波导输出的未经强度调制的相干光信号，将两路相干光信号进行相互干涉，并将干涉后的相干光信号通过所述光学混合器单元的输出端输出；

一光探测单元，所述光探测单元的输入端与所述光学混合器单元的输出端连接，所述光探测单元接收所述光学混合器单元输出的干涉后的相干光信号，并对该相干光信号进行解调，输出结果。

优选的，所述电光调制器单元包括至少两路电光调制器，用以将对相干光信号加载数字编码强度调制信号。

优选的，所述光探测单元将所述光学混合器单元输出的相干光信号转换为电信号，并输出该电信号。

优选的，所述集成光波导为介质材料制成。

一种集成数字编码光学相干运算方法，具体包括如下步骤：

S1、相干光信号通过所述集成光波导一路传输至所述电光调制器单元，另一路传输至所述光学混合器单元；

S2、所述电光调制器单元对输入的相干光信号加载高速电信号数据，实现对相干光信号强度调制，将调制后的相干光信号传输至所述光学混合器单元；

S3、所述光学混合器单元实现两路相干光信号汇合，将两路相干光信号进行相互干涉，实现两路信号高速运算，并将运算结果传输至所述光探测单元；

S4、所述光探测单元对接收到的相互干涉的相干光信号进行解调，将光信号转换为电信号，并输出结果。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

制备基于光电子的高速位运算器，通过高速的电光调制器，实现信号的宽带高速运算；实现了集成的数字编码光相干运算，可以在人工智能等领域实现高速的位运算。

附图说明

图1为本发明一种集成数字编码光学相干运算器结构示意图；

图2为本发明电光调制器单元结构示意图；

在图1-2中：

1-集成光波导，2-电光调制器单元，21-第一电光调制器，22-第二电光调制器，3-光学混合器单元，4-光探测器元件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见附图1所示，本发明实施例公开了一种集成数字编码光学相干运算器，包括：一集成光波导1，用以相干光信号的传输；以及一电光调制器单元2，电光调制器单元2的输入端连接集成光波导1的第一输出端，电光调制器单元2接收集成光波导1传输的相干光信号，并对该相干光信号的强度进行调制，将经过强度调制的相干光通过电光调制器单元2的输出端输出；一光学混合器单元3，光学混合器单元3的第一输入端连接电光调制器单元2的输出端，光学混合器单元3的第二输入端连接集成光波导1的第二输出端；光学混合器单元3接收电光调制器单元2输出的经过强度调制的相干光信号和集成光波导1输出的未经强度调制的相干光信号，将两路相干光信号进行相互干涉，并将干涉后的相干光信号通过光学混合器单元3的输出端输出；一光探测单元4，光探测单元4的输入端与光学混合器单元3的输出端连接，光探测单元4接收光学混合器单元3输出的干涉后的相干光信号，并对该相干光信号进行解调，输出结果。

在一个具体实施例中，电光调制器单元2包括至少两路电光调制器，参见附图2，本实施例公开两路电光调制器，第一电光调制器21和第二电光调制器22，用以将对相干光信号加载数字编码强度调制信号。

在一个具体实施例中，光探测单元4将光学混合器单元3输出的相干光信号转换为电信号，并输出该电信号。

在一个具体实施例中，集成光波导1为介质材料制成。

实施例2

一种集成数字编码光学相干运算方法，具体包括如下步骤：

S1、相干光信号通过集成光波导1一路传输至电光调制器单元2，另一路传输至光学混合器单元3；

S2、电光调制器单元2对输入的相干光信号加载高速电信号数据，实现对相干光信号强度调制，将调制后的相干光信号传输至所述光学混合器单元3；

S3、光学混合器单元3实现两路相干光信号汇合，将两路相干光信号进行相互干涉，实现两路信号高速运算，并将运算结果传输至所述光探测单元4；

S4、所述光探测单元4对接收到的相互干涉的相干光信号进行解调，将光信号转换为电信号，并输出结果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。