[发明专利]一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元

权利要求书

1.一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元，其特征在于，包括依次连接的电光调制单元、光学矩阵计算单元和光电检测器；

所述电光调制单元用于将输入的N维列向量电信号转换为各自不同频率的N维光信号并输出到光学矩阵计算单元，光学矩阵计算单元中实现矩阵P与N维列向量的叉乘结果并输出到光电检测器转化为电信号，得到最终的输出；

所述矩阵P表述形式：

2.根据权利要求1所述一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元，其特征在于，所述光学矩阵计算单元包括N层前端光散射单元和N层后端光散射单元，且二者之间通过波导连接；

N层前端光散射单元由N个前端光散射单元堆叠而成，N层后端光散射单元由N个后端光散射单元堆叠而成，N层前端光散射单元和N层一端光散射单元的堆叠方向呈垂直关系，每层前端光散射单元均通过N个波导分别与N个后端光散射单元连接；

N维光信号到达光学矩阵计算单元时，N个光信号分别输入到N个前端光散射单元，在每层前端光散射单元中对输入的光信号进行线性运算分配光功率后，每层前端光散射单元输出N维光信号，分别到达N层后端光散射单元，每层后端光散射单元再对输入的光信号进行线性叠加运算分配光功率，最后将运算结果输出光电检测器。

3.根据权利要求2所述一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元，其特征在于，每层的前端光散射单元和后端光散射单元均通过基于python的angler库编程实现，在三维坐标上设计各光散射单元结构和排版。

4.根据权利要求3所述一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元，其特征在于，利用片上梯度算法对各层光散射单元进行优化设计。

5.根据权利要求2所述一种基于光散射的矩阵运算立体结构，其特征在于，在每层前端光散射单元中对输入的光信号进行线性运算分配光功率，具体为：

设输入前端光散射单元的N维光信号为前端光散射单元输出N维光信号为其中：

6.根据权利要求2所述一种基于光散射的矩阵运算立体结构单元，其特征在于，每层后端光散射单元对输入的光信号进行线性叠加运算分配光功率，具体为：

设输入后端光散射单元的N维光信号为输出的N维光信号为其中：

由于输入的N维光信号互为非相干光，线性叠加过程无需做相位上的调整。