[发明专利]用于光学神经网络的设备和方法

权利要求书

1.一种用于实施人工神经网络的设备，所述设备包括：

输入波导阵列，所述输入波导阵列接收第一阵列的光学信号；

光学干涉单元，所述光学干涉单元与所述输入波导阵列光学通信，以执行所述第一阵列的光学信号到第二阵列的光学信号的线性变换；以及

输出波导阵列，所述输出波导阵列与所述光学干涉单元光学通信，以引导所述第二阵列的光学信号，其中，所述输入波导阵列中的至少一个输入波导与所述输出波导阵列中的每个输出波导通过所述光学干涉单元光学通信。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学干涉单元包括：

多个互连马赫-曾德干涉仪(MZI)，所述多个互连MZI中的每个MZI包括：

第一移相器，所述第一移相器被配置成改变所述MZI的分光比；以及

第二移相器，所述第二移相器被配置成移动所述MZI的一个输出的相位。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个互连MZI被配置成通过奇异值分解(SVD)执行所述第一阵列的光学信号的线性变换。

4.根据权利要求2的设备，其中，所述多个互连MZI包括：

第一组MZI，所述第一组MZI执行所述第一阵列的光学信号的酉变换以生成第一阵列的变换后的光学信号；以及

第二组MZI，所述第二组MZI与所述第一组MZI光学通信，所述第二阵列MZI中的每个MZI从所述第一阵列的变换后的光学信号接收相应的变换后的光学信号，并将第一输出传输到非线性单元，其中，所述第二阵列的MZI中的每个MZI的第二输出被光学阻挡，以便改变所述第一阵列的变换后的光学信号的总强度，并执行所述第一阵列的变换后的光学信号的非酉对角矩阵乘法。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学干涉单元包括：

多个互连MZI，所述多个互连MZI执行所述第一阵列的光学信号的酉变换；以及

光学衰减器或放大器的阵列，所述光学衰减器或放大器的阵列与所述多个MZI光学通信，以改变所述多个MZI之后所述第一阵列的光学信号的强度。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学干涉单元包括光子晶体网。

7.根据权利要求6所述的设备，还包括涂布在所述光子晶体网中的至少一个光子晶体上的相变材料。

8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学干涉单元包括二维(2D)阵列的环形谐振器。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一阵列的光学信号包括第一数目的光学信号，所述第二阵列的光学信号包括第二数目的光学信号，并且所述第一数目与所述第二数目不同。

10.根据权利要求1所述的设备，还包括：

光学非线性单元，所述光学非线性单元与所述光学干涉单元光学通信，以对所述第二阵列的光学信号执行非线性变换，以便生成第三阵列的光学信号。