[发明专利]基于微环谐振腔的全光微分方程求解器

说明书

技术领域

本发明涉及的是光纤通信技术领域，具体是一种基于微环谐振腔的全光微分方程求解器。

背景技术

目前用于计算和信息处理的集成电子器件正逐渐接近其处理速率的极限。相较于传统电子器件，基于光器件的全光计算和信息处理技术能够有效克服高速传输过程中的带宽瓶颈，因而具有显著优势。

微分方程式广泛应用于自然科学工程领域。作为最基本的微分方程，线性常系数微分方程被广泛应用于线性时不变系统。求解线性常系数微分方程是实时模拟信号处理的重要组成部分。相比于传统电域的微分方程求解器，全光微分方程求解器具有将处理带宽提升若干个数量级的潜能。

经过对现有技术的文献检索发现，Kenneth Y.Yun等人于1998年发表在IEEE Trans.VLISSyst上的文章“The design and verification of a high‐performance low‐control‐overhead asynchronous differential equation solve”中提出用带有drop端的微环谐振腔来求解微分方程的整体思路，这个方案具有高集成的优势，但是当输入信号包含多种不同阶数时，它不能求解高阶微分方程。

中国专利文献CN104375354A，公开日2015.02.25，公开了一种基于干涉耦合硅基微环谐振腔的可调光微分方程求解器。其特点是该装置的微环谐振腔具有两个干涉耦合器，通过改变两个干涉耦合器的外臂相移，从而实现所求线性解常系数微分方程系数的动态调节，满足一般形式线性时不变系统的模拟和分析。该结构亦不能求解高阶微分方程。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于微环谐振腔的全光微分方程求解器，具有处理一阶或二阶输入信号的功能，可应用于线性时不变系统的建模和表征，为求解高集成芯片上的常微分方程提供了解决方案。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：待处理信号发生模块、全光微分方程求解器模块和处理后信号观测与分析模块，其中：待处理信号发生模块、全光微分方程求解器模块和处理后信号观测与分析模块依次串联连接；待处理信号发生模块产生待处理的光信号并从输出端输出至全光微分方程求解器模块，经全光微分方程求解器模块处理后得到的信号由输出端输出至处理后信号观测与分析模块进行检测。

所述的全光微分方程求解器模块包括：若干个微环谐振腔和与之相连的反馈环，其中：微环谐振腔与反馈环之间通过两个耦合器分别耦合，并形成两个输出支路；其中一个输出支路作为信号输出端，另一个输出支路作为反馈端循环；通过改变系统中与反馈环耦合的微环谐振腔的个数实现一阶或二阶全光微分方程的求解。