[发明专利]光电计算装置

权利要求书

1.一种光电计算装置，包括：

多个光波导，其中一组多个输入值被编码在由光波导承载的相应光信号上；

多个复制模块，并且对于一个或多个光信号的至少两个子集中的每一个，一个或多个复制模块的相应一组被配置以将一个或多个光信号的子集分成两个或更多个光信号的副本；

多个乘法模块，并且对于一个或多个光信号的第一子集的至少两个副本中的每一个，相应的乘法模块被配置以使用光幅度调制将第一子集的一个或多个光信号乘以一个或多个矩阵元素值，

其中乘法模块中的至少一个包括光幅度调制器，光幅度调制器包括一个输入端口和两个输出端口，并且从两个输出端口提供一对相关光信号，使得相关光信号的幅度之间的差值对应于将输入值乘以带符号矩阵元素值的结果；以及

一个或多个求和模块，并且对于两个或更多个乘法模块的结果，相应的一个求和模块被配置以产生电信号，所述电信号表示两个或更多个乘法模块的结果的总和。

2.根据权利要求1所述的光电计算装置，其中在相应的光信号上编码的一组多个输入值中的输入值表示与包括所述一个或多个矩阵元素值的矩阵相乘的输入向量的元素。

3.根据权利要求2所述的光电计算装置，其中一组多个输出值被编码在由一个或多个求和模块所产生的相应电信号上，并且所述一组多个输出值中的输出值表示输出向量的元素，所述输出向量藉由所述输入向量乘以所述矩阵产生。

4.根据权利要求1所述的光电计算装置，其中由光波导所承载的每一个光信号包括具有共同波长的光波，所述共同波长对于所有光信号基本相同。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电计算装置，其中所述复制模块包括具有光分离器的至少一个复制模块，所述光分离器被配置以在输入端口将光波的功率的预定比例发送至第一输出端口，并且在所述输入端口将所述光波的功率的剩余比例发送至第二输出端口。

6.根据权利要求5所述的光电计算装置，其中所述光分离器包括波导光分离器，所述波导光分离器被配置以将由输入光波导所引导的光波的功率的预定比例发送至第一输出光波导，并且将由所述输入光波导所引导的所述光波的功率的剩余比例发送至第二输出光波导。

7.根据权利要求6所述的光电计算装置，其中所述输入光波导的引导模式被绝热地耦接至所述第一输出光波导和所述第二输出光波导中的每一个的引导模式。

8.根据权利要求5所述的光电计算装置，其中所述光分离器包括光束分离器，所述光束分离器包括至少一个表面，所述表面被配置以在所述输入端口透射所述光波的功率的所述预定比例，并且在所述输入端口反射所述光波的功率的剩余比例。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光电计算装置，其中所述多个光波导中的至少一个包括耦接至光耦合器的光纤，所述光耦合器将所述光纤的引导模式耦接至自由空间传播模式。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的光电计算装置，其中所述乘法模块包括至少一个相干敏感乘法模块，所述相干敏感乘法模块被配置以基于光波之间的干涉，使用光幅度调制将所述第一子集的一个或多个光信号乘以一个或多个矩阵元素值，所述光波具有相干长度，所述相干长度至少与通过所述相干敏感乘法模块的传播距离一样长。

11.根据权利要求10所述的光电计算装置，其中所述相干敏感乘法模块包括马赫曾德尔干涉仪(MZI)，所述MZI被配置以将输入光波导所引导的光波分离进入所述MZI的第一光波导臂和所述MZI的第二光波导臂，

所述第一光波导臂包括相移器，所述相移器被配置以相对于所述第二光波导臂的相位延迟产生相对相位移，并且

所述MZI被配置以将来自所述第一光波导臂和所述第二光波导臂的光波组合成至少一个输出光波导。