一种面向卷积神经网络的二维光子卷积加速系统和装置

    公开(公告)号:CN115169542A

    公开(公告)日:2022-10-11

    申请号:CN202211070507.5

    申请日:2022-09-02

    Inventor: 郭清水 尹坤 吉晨

    Abstract: 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×M功分器、光纤延时阵列、微环加权阵列芯片、卷积核矩阵控制单元、跨阻放大器阵列和采集处理单元。本发明基于波长‑时间交织技术实现二维卷积加速,单个调制器即可实现信号的光域加载,卷积运算速度仅限制于调制器速度;基于两级延时结合微环加权阵列芯片在单个信号周期即可实现二维数据的二维卷积核卷积加速运算,解决传统方法数据冗余问题,方案简单高效;基于微环加权阵列芯片实现卷积核矩阵系数的控制,可实现卷积核矩阵系数的快速更新,适应于实时数据处理应用,采用平衡光电探测器可实现任意卷积核系数加权。

    二维光子卷积加速芯片及应用系统与方法

    公开(公告)号:CN115167610A

    公开(公告)日:2022-10-11

    申请号:CN202211095094.6

    申请日:2022-09-08

    Inventor: 郭清水 吉晨 尹坤

    Abstract: 本发明公开了一种二维光子卷积加速芯片及应用系统与方法,属于光电集成技术领域。本发明二维光子卷积加速芯片由延时耦合器、波分延时加权微环阵列一体化集成。本发明将待处理信号分别加载到多个光载波上,通过延时耦合器分为M个子光信号并实现第一级时间交织,再通过M个延时加权单元中微环与延时波导实现不同载波信号的卷积核系数加权与第二级时间交织,并分别通过延时加权单元中探测器实现求和运算,最后M个探测器输出信号串联求和得到的电信号经过采集与数据重组即可得到特征信号。本发明基于两级延时波导及集成微环器可直接实现二维卷积核矩阵的构建,在单个信号周期即可实现二维数据的二维卷积核卷积加速运算,大幅提高卷积运算的速率。

    一种基于时间-波长交织的光子二维卷积加速方法及系统

    公开(公告)号:CN114819132B

    公开(公告)日:2022-10-11

    申请号:CN202210734531.8

    申请日:2022-06-27

    Abstract: 本发明公开了一种基于时间‑波长交织的光子二维卷积加速方法及系统,首先将待卷积信号加载到包含M×N个波长的多波长光信号上,通过解波分复用器将多波长光信号分为M个各包含N个波长的子光信号;M个子光信号依次增加等间隔延时后送入延时加权微环阵列,控制延时加权微环阵列中M个延时加权微环单元中共M×N个微环的耦合系数分别实现M×N个波长信号幅度加权;幅度加权后的M个子光信号波分复用为一路复合光信号后完成光电转换即可得到相应特征信号。本发明将光作为信息载体,基于两级延时与二维微环阵列加权,在单个信号周期即可实现二维数据的二维卷积核卷积加速运算,大幅提高卷积运算的速率及能效比。

    一种基于逆向设计的粗波分复用硅光发射芯片

    公开(公告)号:CN114779398B

    公开(公告)日:2022-09-23

    申请号:CN202210696520.5

    申请日:2022-06-20

    Abstract: 本发明公开了一种基于逆向设计的粗波分复用硅光发射芯片,包括:若干依次连接的垂直耦合光栅、多模干涉器和串联推挽型调制器、逆向设计的粗波分复用器和光发射芯片输出端。该芯片可用在光模块中的光发射芯片,在较小器件尺寸下能够对高速电信号调制,解决了器件插入损耗较大、尺寸较大和调制带宽较低等问题。逆向设计的垂直耦合光栅减小耦合损耗且适当的减小尺寸,耦合损耗约‑1.8 dB,耦合区长度仅为10‑15μm;串联推挽调制器有效增大器件的调制带宽,电光带宽可超过35 GHz;逆向设计的粗波分复用器明显减小器件的尺寸,器件尺寸小于15×15μm2,信道间串扰较小,小于‑16 dB。提出的器件具有尺寸小、耦合效率高、电光带宽高和低串扰等优势。

    一种基于时间-波长交织的光子二维卷积加速方法及系统

    公开(公告)号:CN114819132A

    公开(公告)日:2022-07-29

    申请号:CN202210734531.8

    申请日:2022-06-27

    Abstract: 本发明公开了一种基于时间‑波长交织的光子二维卷积加速方法及系统,首先将待卷积信号加载到包含M×N个波长的多波长光信号上,通过解波分复用器将多波长光信号分为M个各包含N个波长的子光信号;M个子光信号依次增加等间隔延时后送入延时加权微环阵列,控制延时加权微环阵列中M个延时加权微环单元中共M×N个微环的耦合系数分别实现M×N个波长信号幅度加权;幅度加权后的M个子光信号波分复用为一路复合光信号后完成光电转换即可得到相应特征信号。本发明将光作为信息载体,基于两级延时与二维微环阵列加权,在单个信号周期即可实现二维数据的二维卷积核卷积加速运算,大幅提高卷积运算的速率及能效比。

    一种时间-波长交织光子神经网络卷积加速芯片

    公开(公告)号:CN114358271A

    公开(公告)日:2022-04-15

    申请号:CN202210267027.1

    申请日:2022-03-18

    Abstract: 本发明公开了一种时间‑波长交织光子神经网络卷积加速芯片,适用于所有包含卷积运算的深度学习网络。本发明通过光子集成技术将完成卷积加速运算的调制器、波分延时加权微环阵列及平衡光电探测器一体化集成。基于波分复用技术将待处理信号分别加载到多个光载波上,通过微环与延迟线实现不同载波信号的卷积核系数加权与时间交织,通过平衡光电探测器实现加权后求和运算。本发明利用集成微环器谐振特性可实现任意卷积核矩阵的构建,结合延时可完成任意信号的卷积加速运算。将光作为信息载体,可大幅提高卷积运算的速率及能效比。

    一种基于双光频梳的三维固态激光雷达探测方法及装置

    公开(公告)号:CN113820688A

    公开(公告)日:2021-12-21

    申请号:CN202111413183.6

    申请日:2021-11-25

    Abstract: 本发明公开了一种基于双光频梳的三维固态激光雷达探测方法及装置,该方法利用中频线性扫频信号分别对重复频率不同的两个光频梳调制得到两个扫频光频梳信号;一个作为探测光信号依次送入包含N个输入端口的Rotman光透镜;不同输入端口的探测光信号在ϕ平面扫描,同时每个输入端口内探测光信号通过光天线在垂直于ϕ平面的θ平面进行扫描;探测光信号遇到目标后反射回光天线,与另一个扫频光频梳信号实现相干探测,信号处理后可获取目标三维空间分布及速度信息;本发明的三维固态激光雷达探测装置,通过频率色散波束扫描技术、Rotman光透镜波束方向控制技术以及双光频梳相干接收技术,可无机械扫描实现目标三维空间分布及速度信息的高精度测量。

    基于注入锁定倍频的相干微波光子雷达探测方法及系统

    公开(公告)号:CN113253286A

    公开(公告)日:2021-08-13

    申请号:CN202110765357.9

    申请日:2021-07-07

    Abstract: 本发明公开了一种基于注入锁定倍频的相干微波光子雷达探测方法及系统,该方法利用基带信号调制光载波生成包含多个高阶边带的调制光信号,调制光信号分成两路分别注入两个从激光器进行高阶边带注入锁定获得两个锁定边带光信号;选择其中一个锁定边带光信号分为两路,一路作为接收光信号对雷达回波接收得到雷达接收光信号,另一路与另一个锁定边带光信号合为一起后分为两路,一路经光电转换后获得倍频雷达发射信号;另一路与雷达接收光信号实现雷达回波信号的相干接收,得到中频信号,提取可获得探测目标信息。本发明通过光子注入锁定技术及光子相干接收技术,可实现倍频可重构雷达信号产生及相干接收,雷达系统参数灵活可调,抗干扰能力强。

    一种高性能亚毫米波产生传输片上系统集成芯片及制备方法

    公开(公告)号:CN118915244A

    公开(公告)日:2024-11-08

    申请号:CN202411003780.5

    申请日:2024-07-25

    Abstract: 本发明公开了一种高性能亚毫米波产生传输片上系统集成芯片及制备方法,所述片上系统集成芯片包括集成在衬底上的激光器、无源波导、单向载流子探测器和波拓扑光子晶体亚毫米波波导;拓扑光子晶体亚毫米波波导由两个其上设有周期性排布圆形气孔阵列的光子晶体平板拼接得到并形成拓扑边界态;激光器产生的两束单模激光传输到无源波导后通过多模干涉耦合器耦合并传输到单向载流子探测器中,在单向载流子探测器中将耦合后的激光通过拍频产生亚毫米波并传输到拓扑光子晶体亚毫米波波导,通过拓扑边界态实现亚毫米波的无背向散射传输。本发明能够提供宽频带、低损耗且高度集成、结构紧凑、转换效率高的亚毫米波波源,实现高性能亚毫米波产生和传输。

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