一种光处理模块、方法、矩阵处理系统以及光功分器与流程

1.本技术涉及光计算领域，尤其涉及一种光处理模块、方法、矩阵处理系统以及光功分器。


背景技术：

2.矩阵计算是科学和工程上使用最广泛、不可缺少的计算工具之一。在计算机中矩阵计算是通过电学数字信号处理器完成的，其速度和功耗都受限于电子器件自身的性质，随着信息产业的飞速发展，传统的电学方法已经无法满足高容量、低延时的矩阵计算需求。
3.为此，可通过光学向量-矩阵乘法器(optical vector-matrix multiplier，ovmm)实现矩阵计算。ovmm包括呈i行j列排列的i
×
j个微环谐振器。每行所接收的输入光信号需要具有j个不同的波长，ovmm每一行所包括的j个微环谐振器具有j个不同的谐振波长，以使ovmm每一行所包括的j个微环谐振器分别和j路不同波长的输入光信号谐振，以实现ovmm每一行对应的矩阵元素与输入光信号对应的向量元素之间的乘积运算。
4.随着ovmm每一行所包括的微环谐振器的数量的提升，ovmm每一行所包括的各微环谐振器的自由光谱范围(free spectral range，fsr)越大，而fsr与微环谐振器的弯曲损耗呈正相关关系，可知，ovmm每一行所包括的微环谐振器的数量的提升，会导致各微环谐振器的弯曲损耗也有所提升。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供了一种光处理模块、方法、矩阵处理系统以及光功分器，其能够有效地降低微环谐振器的弯曲损耗。
6.本发明实施例第一方面提供了一种光处理模块，所述光处理模块包括输入模块和微环谐振器阵列，所述微环谐振器阵列包括i
×
j个微环谐振器，所述i和所述j均为正整数；所述微环谐振器阵列用于接收来自所述输入模块的j路输入光信号，并根据所述j路输入光信号调制输入矩阵，其中，所述输入矩阵包括呈i行j列排列的多个矩阵元素，所述j路输入光信号分别对应输入向量所包括的j个向量元素，所述j路输入光信号至少包括第一输入光信号和第二输入光信号，所述第一输入光信号具有第一偏振态，所述第二输入光信号具有第二偏振态，所述第一偏振态和所述第二偏振态互不相同；所述微环谐振器阵列包括第一微环谐振器和第二微环谐振器，所述第一微环谐振器和所述第二微环谐振器为所述微环谐振器阵列的同一行所包括的两种微环谐振器：所述第一微环谐振器用于谐振所述第一输入光信号，以输出所述第一微环谐振器对应的矩阵元素和所述第一输入光信号对应的向量元素的乘积；所述第二微环谐振器用于谐振所述第二输入光信号，以输出所述第二微环谐振器对应的矩阵元素和所述第二输入光信号对应的向量元素的乘积；所述微环谐振器阵列用于输出目标光信号，所述目标光信号用于指示所述输入向量和所述输入矩阵的乘积。
7.基于第一方面，在一种可选的实现方式中，所述输入模块向所述微环谐振器输入i路复用光信号，且每一路的复用光信号包括所述j路输入光信号，且输入模块将i路不同的
复用光信号，分别向所述微环谐振器阵列不同行的微环谐振器发送，以保证微环谐振器阵列的不同行，能够接收到一定功率的复用光信号，例如，输入模块能够将i路复用光信号中的第一路复用光信号，向微环谐振器阵列的第一行发送，又如，输入模块能够将i路复用光信号中的第i路复用光信号，向微环谐振器阵列的第i行发送。微环谐振器阵列的不同行，能够对相应的复用光信号分别进行谐振，以保证微环谐振器阵列能够输出用于指示输入向量和输入矩阵的每一行的乘积的目标光信号。
8.因第一输入光信号和第二输入光信号的偏振态互不相同，有效地保证了第一输入光信号和第二输入光信号，能够谐振至微环谐振器阵列同一行所包括的两个不同的微环谐振器内，有效地降低了各微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗，而且提高了微环谐振器的半径，降低了在微环谐振器上排布电极的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
9.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号的波长和所述第二输入光信号的波长均为目标波长，且所述第一微环谐振器的谐振波长和所述第二微环谐振器的谐振波长均为所述目标波长。
10.可见，在第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长均相等的情况下，那么第一微环谐振器的传输函数曲线和第二微环谐振器的传输函数曲线完全重合，其中，第一微环谐振器的传输函数曲线表示第一微环谐振器的谐振波长和透光率的对应关系，第二微环谐振器的传输函数曲线表示第二微环谐振器的谐振波长和透光率的对应关系。可知，在第一微环谐振器的传输函数曲线和第二微环谐振器的传输函数曲线完全重合的情况下，有效地降低了各微环谐振器的fsr。
11.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一微环谐振器的谐振波长和第二微环谐振器的谐振波长之间的波长间隔小于调制阈值。第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长之间的波长间隔小于调制阈值。
12.可见，在第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长小于调制阈值的情况下，那么第一微环谐振器的传输函数曲线和第二微环谐振器的传输函数曲线部分重合，其中，第一微环谐振器的传输函数曲线表示第一微环谐振器的谐振波长和透光率的对应关系，第二微环谐振器的传输函数曲线表示第二微环谐振器的谐振波长和透光率的对应关系。可知，在第一微环谐振器的传输函数曲线和第二微环谐振器的传输函数曲线部分重合的情况下，有效地降低了各微环谐振器的fsr。
13.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号具有准横电模te偏振态，所述第二输入光信号具有准横磁模tm偏振态，所述第一微环谐振器的形状与所述te偏振态对应，所述第二微环谐振器的形状与所述tm偏振态对应，且所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状互不相同。
14.其中，微环谐振器的形状为以下所示的一项或多项：
15.微环谐振器的传输波导和环形波导之间的间距或微环谐振器的传输波导的曲率。
16.可见，通过调整微环谐振器的形状的方式，以保证微环谐振器阵列中同一行中的两种微环谐振器，能够基于偏振态，谐振两路不同的输入光信号，以降低各微环谐振器的fsr。
17.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号具有te偏振态，所述
第二输入光信号具有tm偏振态，所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状均与te偏振态对应，且所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状相同。
18.可见，在微环谐振器阵列所包括的不同的微环谐振器的形状均相同的情况下，有效地降低了制成微环谐振器阵列的难度，提高了制成效率。
19.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述第一微环谐振器还包括第一电极，所述第二微环谐振器还包括第二电极；所述第一电极用于调制所述第一微环谐振器对应的矩阵元素，所述第二电极用于调制所述第二微环谐振器对应的矩阵元素，其中，所述第一电极与所述第一微环谐振器的相对位置和所述第二电极与所述第二微环谐振器的相对位置相同。
20.可见，在不同的电极与不同的微环谐振器的相对位置均相同的情况下，有效地降低了制成微环谐振器的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
21.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述光处理模块还包括偏振变换器件，所述偏振变换器件用于将所述第二输入光信号的偏振态转换为所述te偏振态。
22.可见，若微环谐振器的环形波导的材质为铌酸锂，那么，基于光处理模块所包括的偏振变换器件，能够实现不同的电极与不同的微环谐振器之间同样的相对位置，可知，有效地降低了制成微环谐振器的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
23.基于第一方面，一种可选地实现方式中，所述输入模块包括光源阵列，调制器阵列、光合束器以及光功分器，所述光源阵列用于向所述调制器阵列发送j路调制前光信号；所述调制器阵列用于将所述输入向量调制于所述j路调制前光信号上，以获取j路调制后光信号；所述调制器阵列用于向所述光合束器发送所述j路调制后光信号；所述光合束器用于复用所述j路调制后光信号，以获取复用后光信号；所述光合束器用于向所述光功分器发送所述复用后光信号；所述光功分器用于将所述复用后光信号划分成i路划分后光信号，每路所述划分后光信号包括功率被分割的部分所述j路输入光信号。
24.例如，所述光功分器接收到所述复用后光信号后，所述光功分器将复用后光信号按照功率均匀分成i路划分后光信号，划分后光信号仍然是复用光信号。所述光功分器包括i个输出波导，每个输出波导向微环谐振器阵列输入一路划分后光信号。具体地，所述光功分器能够将每路调制后光信号均匀分成i份，以保证光功分器的每个输出波导均向微环谐振器阵列输入一份光功率被分割的调制后光信号。其中，一份光功率被分割的调制后光信号是指，该j路调制后光信号具有多个波长，光功分器能够将每个波长划分成i路，以保证每路划分后光信号均包括j路多个波长的信号，可知，该光功分器为偏振不敏感器件。
25.基于第一方面，一种可选地实现方式中，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器用于谐振不同的输入光信号，那么，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器具有不同的谐振条件。
26.可见，因微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器具有不同的谐振条件，有效地保证了同一行中，不同的微环谐振器能够谐振不同的输入光信号，提高了获取输入向量和输入矩阵之间乘积运算的准确性。
27.基于第一方面，一种可选地实现方式中，光源阵列包括j个激光器，且j个激光器分别与j个调制器连接，每个激光器可为单波长激光器或波长可调的激光器等。又如，该光源阵列可为光学频率梳。
28.基于第一方面，一种可选地实现方式中，各调制器可为微环谐振器mrr或马赫-曾德尔干涉仪mzi。
29.基于第一方面，一种可选地实现方式中，光合束器可为波分复用器wdm，多模光纤合束器，或光纤合束器。
30.基于第一方面，一种可选地实现方式中，光功分器可为多模干涉器mmi、y型分束器或定向耦合器。
31.本发明实施例第二方面提供了一种光信号处理的方法，所述方法应用于光处理模块，所述光处理模块包括输入模块和微环谐振器阵列，所述微环谐振器阵列包括i
×
j个微环谐振器，所述i和所述j均为正整数，所述方法包括：所述微环谐振器阵列接收来自所述输入模块的j路输入光信号，并根据所述j路输入光信号调制输入矩阵，其中，所述输入矩阵包括呈i行j列排列的多个矩阵元素，所述j路输入光信号分别对应输入向量所包括的j个向量元素，所述j路输入光信号至少包括第一输入光信号和第二输入光信号，所述第一输入光信号具有第一偏振态，所述第二输入光信号具有第二偏振态，所述第一偏振态和所述第二偏振态互不相同；所述微环谐振器阵列包括第一微环谐振器和第二微环谐振器，所述第一微环谐振器和所述第二微环谐振器为所述微环谐振器阵列的同一行所包括的两种微环谐振器：所述第一微环谐振器谐振所述第一输入光信号，以输出所述第一微环谐振器对应的矩阵元素和所述第一输入光信号对应的向量元素的乘积；所述第二微环谐振器谐振所述第二输入光信号，以输出所述第二微环谐振器对应的矩阵元素和所述第二输入光信号对应的向量元素的乘积；所述微环谐振器阵列输出目标光信号，所述目标光信号用于指示所述输入向量和所述输入矩阵的乘积。
32.本方面所示的有益效果的说明，请参见第一方面所示，具体不做赘述。
33.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号的波长和所述第二输入光信号的波长均为目标波长，且所述第一微环谐振器的谐振波长和所述第二微环谐振器的谐振波长均为所述目标波长。
34.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一微环谐振器的谐振波长和第二微环谐振器的谐振波长之间的波长间隔小于调制阈值。第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长之间的波长间隔小于调制阈值。
35.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号具有准横电模te偏振态，所述第二输入光信号具有准横磁模tm偏振态，所述第一微环谐振器的形状与所述te偏振态对应，所述第二微环谐振器的形状与所述tm偏振态对应，且所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状互不相同。
36.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一输入光信号具有te偏振态，所述第二输入光信号具有tm偏振态，所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状均与te偏振态对应，且所述第一微环谐振器的形状和所述第二微环谐振器的形状相同。
37.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述第一微环谐振器还包括第一电极，所述第二微环谐振器还包括第二电极；所述方法还包括：所述第一电极调制所述第一微环谐振器对应的矩阵元素，所述第二电极调制所述第二微环谐振器对应的矩阵元素，其中，所述第一电极与所述第一微环谐振器的相对位置和所述第二电极与所述第二微环谐振器的相对位置相同。
38.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述光处理模块还包括偏振变换器件，所述方法还包括，所述偏振变换器件用于将所述第二输入光信号的偏振态转换为所述te偏振态。
39.基于第二方面，一种可选地实现方式中，所述输入模块包括光源阵列，调制器阵列、光合束器以及光功分器，所述第一微环谐振器谐振第一输入光信号之前，所述方法还包括：所述光源阵列向所述调制器阵列发送j路调制前光信号；所述调制器阵列将所述输入向量调制于所述j路调制前光信号上，以获取j路调制后光信号；所述调制器阵列向所述光合束器发送所述j路调制后光信号；所述光合束器复用所述j路调制后光信号，以获取复用后光信号；所述光合束器向所述光功分器发送所述复用后光信号；所述光功分器将所述复用后光信号划分成i路划分后光信号，每路所述划分后光信号包括功率被分割的部分所述j路输入光信号。
40.基于第二方面，一种可选地实现方式中，该j路调制后光信号具有多个波长，光功分器能够将每个波长均匀的划分成i路，以保证每路划分后光信号均包括i路中的一路。
41.基于第二方面，一种可选地实现方式中，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器用于谐振不同的输入光信号，那么，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器具有不同的谐振条件。
42.本发明实施例第三方面提供了一种矩阵处理系统，包括光处理模块、探测器阵列和计算模块，所述光处理模块如上述第一方面任一项所述；所述探测器阵列用于，将来自所述光处理模块的目标光信号转换为电信号，并用于向所述计算模块发送所述电信号；所述计算模块用于，将所述电信号模数转换为数字信号，并用于根据数字信号获取所述输入向量和所述输入矩阵的乘积。
43.本发明实施例第四方面提供了一种光功分器，所述光功分器包括输入波导和至少两个输出波导；所述输入波导用于接收第一复用光信号，所述第一复用光信号包括j路光信号，所述j为大于1的正整数；所述至少两个输出波导中，每个所述输出波导用于输出第二复用光信号，所述第二复用光信号包括光功率被分割的部分所述第一复用光信号。可见，采用本方面所示的光功分器，能够将第一复用光信号划分成至少两路第二复用光信号。
44.基于第四方面，在一种可选地实现方式中，该光功分器为波长不敏感器件，即，光功分器无需根据波长，即可将j路光信号中每路光信号进行划分，以获取至少两路第二复用光信号。
45.基于第四方面，在一种可选地实现方式中，第一复用光信号中包括的j路光信号为波长互不相同的j路光信号。可选的，当j路光信号为波长互不相同的j路光信号时，可以针对每一波长的光信号先进行功率划分，再将划分后的不同波长的信号组合成第二复用光信号。
附图说明
46.图1为本技术所提供的光处理模块的一种实施例结构示例图；
47.图2a为本技术所提供的输入模块的一种实施例结构示例图；
48.图2b为本技术所提供的光功分器的一种实施例结构示例图；
49.图3为本技术所提供的微环谐振器阵列的第一种实施例结构示例图；
50.图4为已有方案所示的传输函数曲线的示例图；
51.图5a为本技术所提供的传输函数曲线的第一种实施例示例图；
52.图5b为本技术所提供的传输函数曲线的第二种实施例示例图；
53.图6a为本技术所提供的微环谐振器的第一种实施例结构示例图；
54.图6b为本技术所提供的微环谐振器的第二种实施例结构示例图；
55.图7为本技术所提供的微环谐振器的第三种实施例结构示例图；
56.图8为本技术所提供的微环谐振器阵列的第二种实施例结构示例图；
57.图9为本技术所提供的矩阵处理系统的第一种实施例结构示例图；
58.图10为本技术所提供的微环谐振器阵列的第三种实施例结构示例图；
59.图11为本技术所提供的矩阵处理系统的第二种实施例结构示例图；
60.图12为本技术所提供的微环谐振器阵列的第四种实施例结构示例图；
61.图13为本技术所提供的光信号处理的方法的一种实施例步骤流程图。
具体实施方式
62.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
63.本技术提供了一种用于实现光计算的光处理模块，本技术所示的光处理模块能够实现ovmn在数字信号处理等领域的运算，具体地，本技术所提供的光处理模块能够应用于视频音频数据处理、数据加密与密码分析、雷达与声呐信号处理等领域中。该光处理模块能够基于光学方式实现计算，优点是数据传输速率快，并行性高，数据吞吐量大。该光处理模块可通过一个或多个光芯片实现，例如，光处理模块可集成在一个光芯片上，又如，光处理模块可集成在多个光芯片上，具体在本技术中不做限定。
64.本实施例所提供的光处理模块的结构可参见图1所示，其中，图1为本技术所提供的光处理模块的一种实施例结构示例图。本实施例所示的所述光处理模块包括输入模块101和微环谐振器阵列102。该光处理模块用于实现输入向量b和输入矩阵a之间的乘积运算，以得到输出向量c，具体计算公式参加下述公式1所示：
65.公式1：
66.为此，需要输入模块101产生已调制输入向量b的输入光信号，并将该输入光信号发送至微环谐振器阵列102。微环谐振器阵列102即可实现对输入向量b和输入矩阵a之间的乘积运算。以下结合图2a所示对输入模块101的结构进行说明，其中，图2a为本技术所提供的输入模块的一种实施例结构示例图。
67.所述输入模块101具体包括光源阵列210、调制器阵列220、光合束器230以及光功分器240。其中，该调制器阵列220包括j个调制器，本实施例所示的j为任意正整数。该光源
阵列210用于向每个调制器发送一路调制前光信号，本实施例对光源阵列210的具体结构不做限定，例如，该光源阵列210包括j个激光器，且j个激光器分别与j个调制器连接，本实施例所示的每个激光器可为单波长激光器或波长可调的激光器等。又如，该光源阵列210可为光学频率梳。
68.光源阵列210输出的j路调制前光信号传输至调制器阵列220，调制器阵列220用于将输入向量调制于j路调制前光信号上，以输出j路调制后光信号。具体地，光源阵列210所输出的j路调制前光信号具体包括调制前光信号1、调制前光信号2至调制前光信号j。调制器1接收到调制前光信号1后，将向量元素b1调制于该调制前光信号1上，以输出调制后光信号1，同样地，调制器j接收到调制前光信号j后，将向量元素bj调制于该调制前光信号j上，以输出调制后光信号j，可知，调制器阵列220能够输出j路调制后光信号，即调制后光信号1、调制后光信号2至调制后光信号j。本实施例各调制器的类型不做限定，例如，各调制器可为微环谐振器(micro ring resonator，mrr)或马赫-曾德尔干涉仪(mach-zehnder interferom eter，mzi)等。
69.调制器阵列220向光合束器230发送j路调制后光信号，所述光合束器230用于复用j路调制后光信号以获取复用后光信号，光合束器230经由连接在光合束器230和光功分器240之间的输入波导241，向光功分器240发送复用后光信号。本实施例对光合束器230的具体类型不做限定，例如可为波分复用器(wavelength division multiplexing，wdm)，或光纤合束器等。所述光合束器230经由输入波导241传输具有多个波长的复用后光信号。
70.光功分器240用于经由输入波导241接收到所述复用后光信号，该光功分器240将复用后光信号均匀分成i路划分后光信号。本实施例所示的光功分器240包括i个输入端口，即如图2a所示的输入端口1，输入端口2至输入端口i，每个输入端口向微环谐振器阵列102输入i路划分后光信号中的一路。具体地，光功分器240能够将每路调制后光信号均匀分成i份，以保证光功分器240的每个输入端口均向微环谐振器阵列输入一份调制后光信号。
71.本实施例以光功分器240均匀划分复用后光信号为例进行示例性说明，在其他示例中，光功分器240也可采用非均匀的方式划分复用后光信号。本实施例对光功分器240的具体类型不做限定，该光功分器240能够将每路调制后光信号的光功率均匀划分成i路即可，以保证每个输入端口向微环谐振器阵列均输入每路调制后光信号的部分。可知，本实施例所示的每路输入光信号均包括一路光功率被分割的部分所述调制后光信号。例如，调制后光信号的波长分别为λ1、λ2至λj，那么，光功分器240将波长为λ1的调制后光信号的光功率均匀划分成i份，以保证每个输入端口均输出一份波长为λ1的调制后光信号，光功分器240将波长为λ2的调制后光信号的光功率均匀划分成i份，以保证每个输入端口均输出一份波长为λ2的调制后光信号，依次类推，光功分器240将波长为λj的调制后光信号的光功率均匀划分成i份，以保证每个输入端口均输出一份波长为λj的调制后光信号。可知，光功分器240的每个输入端口均向微环谐振器输入j路输入光信号，且j路输入光信号包括波长λ1、λ2至λj。本实施例所示的光功分器240的类型可为多模干涉器(multi-mode inferometer,mmi)、y型分束器或定向耦合器等。
72.结合图2b所示对本技术所提供的光功分器的结构进行说明：
73.光功分器240包括依次连接的输入波导241、光功分模块242、光组合模块243和至少两个输出波导244。
74.输入波导241用于接收第一复用光信号(例如图2a相关实施例中描述的复用后光信号)，该第一复用光信号包括j路光信号。光功分模块242用于将j路光信号中的每路光信号按光功率的特定比例划分成i路光信号，以得到j
×
i路光信号。光组合模块243用于将j
×
i路光信号组合成i路第二复用光信号(如图2a相关实施例中描述的i路划分后光信号)，i路第二复用光信号中的每路第二复用光信号包括j路光信号。
75.至少两个输出波导244中的每个输出波导用于输出i路第二复用光信号的一路第二复用光信号。可知，若将图2b所示的光功分器应用至图2a所示的示例中，图2b中的一个输出波导244可以作为图2a中光功分器240的一个输入端口，或者图2b中的一个输出波导244可以连接到图2a中光功分器240的一个输入端口。应理解，输入和输出是根据信号的相对流向来说的，例如，图2a中光功分器240的输入端口的“输入”是相对于微环谐振器阵列而言，而图2b中光功分器240的输出波导的“输出”是相对于光功分器自身而言。那么，光功分器240能够向微环谐振器阵列输入该i路第二复用光信号。
76.在一些实施例中，上述光组合模块243可以将每路光信号按照光功率均匀地划分，也可以按照光功率的特定比例划分，比如若i＝3，可以按照2:1:1的比例划分每路光信号，当然也可以按照其他比例，本技术对此不做限制。在一些实施例中，上述第二复用光信号中的j路光信号的光功率相同或者它们的光功率占比一致，以该第二复用光信号中所包括的j路光信号的波长互不相同为例，光功率占比一致是指同一路第二复用光信号包括的j路不同波长的光信号中，每路特定波长的信号的光功率占该波长的信号划分前的总光功率的比例相同，例如，j＝2，i＝3，若按照光功率2:1:1分波，则最后得到3路第二复用光信号，其中，第1路复用光信号包括2个不同波长的光信号，这两个不同波长的光信号的光光功率都占各自波长的光信号分光前的总光功率的2/4。本实施例以按照光功率均匀的方式划分为例进行示例性说明。
77.以下结合不同的实施例，对微环谐振器阵列的结构进行说明：
78.实施例一
79.以下结合图3所示对本实施例所提供的微环谐振器阵列的结构进行说明，其中，图3为本技术所提供的微环谐振器阵列的第一种实施例结构示例图。
80.本实施例以微环谐振器阵列102呈矩阵的结构排列，且该矩阵为i
×
j阶矩阵为例。可以理解，微环谐振器阵列102具体包括i
×
j个微环谐振器，即微环谐振器阵列102包括i行，且每行包括j个微环谐振器为例，在其他示例中，微环谐振器阵列所包括的多个微环谐振器也可采用其他方式排列，本实施例所示的i和j为取值任意的正整数。
81.该微环谐振器阵列102连接光功分器240。该光功分器240的每个输入端口连接一个所述微环谐振器阵列102所包括的传输波导，可知，本实施例所示的微环谐振器阵列102包括i个传输波导，例如，输入端口1连接传输波导311，输入端口2连接传输波导312，输入端口i连接传输波导31i。该传输波导用于传输来自输入端口的j路输入光信号，例如，传输波导311用于传输来自输入端口1的j路输入光信号。
82.该微环谐振器阵列102包括i个下载波导，例如图3所示的下载波导321、下载波导322至下载波导32i。微环谐振器阵列102每行包括j个微环谐振器，且每行所包括的j个微环谐振器包括j个环形波导，j个环形波导位于相邻的两条传输波导和下载波导之间。例如，微环谐振器阵列102所包括的第一行所包括的j个微环谐振器包括j个环形波导，即环形波导
341，环形波导342，环形波导343至环形波导34j。j个环形波导位于传输波导311和下载波导321之间，又如，微环谐振器阵列102所包括的第二行所包括的j个微环谐振器包括j个环形波导，位于传输波导312和下载波导322之间，又如，微环谐振器阵列102所包括的最后一行所包括的j个微环谐振器包括j个环形波导，位于传输波导31i和下载波导32i之间。本实施例对各传输波导和各下载波导的形态不做限定，只要能够保证i个输出端口和i个输入端口位于微环谐振器阵列的两侧即可。
83.光功分器240所包括的每个输入端口，用于向微环谐振器阵列102中的每个传输波导传输j路输入光信号，例如，微环谐振器阵列102所包括的传输波导311，传输来自输入端口1的j路输入光信号，又如，微环谐振器阵列102所包括的传输波导31i，传输来自输入端口i的j路输入光信号。
84.光处理模块为实现输入矩阵a和输入向量b之间的乘积运算，那么，需要将输入矩阵a所包括的每个矩阵元素分别调制于所述微环谐振器阵列102所包括的微环谐振器上。该输入矩阵包括呈i行j列排列的矩阵元素。以目标矩阵元素的调制过程为例，目标矩阵元素调制于目标微环谐振器上，其中，目标矩阵元素为输入矩阵中的任一矩阵元素，而目标微环谐振器为微环谐振器阵列中的一个微环谐振器，且目标矩阵元素在输入矩阵中的位置，与目标微环谐振器在所述微环谐振器阵列中的位置相同。例如，目标矩阵元素为位于输入矩阵第一行第一列的矩阵元素a11，那么，目标微环谐振器为微环谐振器阵列102所包括的位于第一行第一列的微环谐振器，依次类推，目标矩阵元素为位于输入矩阵第i行第j列的矩阵元素aij，那么，目标微环谐振器为微环谐振器阵列102所包括的位于第i行第j列的微环谐振器。
85.需明确地是，本实施例以目标矩阵元素在输入矩阵中的位置和目标微环谐振器在微环谐振器阵列中的位置相同为例进行示例性说明，在其他示例中，目标矩阵元素在输入矩阵中的位置和目标微环谐振器在微环谐振器阵列中的位置也可不同，只要目标矩阵元素在输入矩阵中的行数，与目标微环谐振器在微环谐振器阵列中所位于的行数相同即可，以保证输入向量所包括的各个向量元素，能够与微环谐振器阵列中的每一行所包括的各个微环谐振器，分别执行乘法运算即可。
86.以下对本实施例所示的光处理模块实现输入向量b和输入矩阵a之间的乘积运算的过程进行说明：
87.结合上述公式1所示可知，输入向量b和输入矩阵a之间的乘积的结果为列向量，列向量包括向量元素c1，c2至ci。其中，c1＝a11
×
b1+a12
×
b2+...a1j
×
bj，c2＝a21
×
b1+a22
×
b2+...a2j
×
bj，依次类推，ci＝ai1
×
b1+ai2
×
b2+...aij
×
bj。
88.以微环谐振器阵列102第一行为例，第一行包括微环谐振器331，微环谐振器332，微环谐振器333至微环谐振器33j，由上述将输入矩阵调制于微环谐振器阵列上的过程的说明所示可知，微环谐振器331已调制矩阵元素a11，微环谐振器332已调制矩阵元素a12，依次类推，微环谐振器33j已调制矩阵元素a1j。
89.因c1＝a11
×
b1+a12
×
b2+...a1j
×
bj，其中，a11
×
b1的实现，是通过输入端口1输入的j路输入光信号中的第一输入光信号满足微环谐振器331的谐振条件，该第一输入光信号已调制向量元素b1，因第一输入光信号满足微环谐振器331的谐振条件，那么，微环谐振器331仅谐振该第一输入光信号，可知，在传输波导331中传输的第一输入光信号耦合进入
微环谐振器331中，该微环谐振器331已调制矩阵元素a11，即可在微环谐振器331中实现a11
×
b1的运算，微环谐振器331完成a11
×
b1的运算后，输出乘积结果光信号d11，其中，d11＝a11
×
b1。该乘积结果光信号d11耦合至下载波导321中传输。
90.依次类推，a1j
×
bj的实现，是通过输入端口1输入的j路输入光信号中的第二输入光信号满足微环谐振器33j的谐振条件，该第二输入光信号已调制向量元素bj，因第二输入光信号满足微环谐振器33j的谐振条件，那么，微环谐振器33j仅谐振该第二输入光信号，可知，在传输波导331中传输的第二输入光信号耦合进入微环谐振器33j中，该微环谐振器33j已调制矩阵元素a1j，即可在微环谐振器33j中实现a1j
×
bj的运算，该微环谐振器33j完成a1j
×
bj的运算后，输出乘积结果光信号d1j，其中，d1j＝a1j
×
bj。该乘积结果光信号d1j耦合至下载波导321中传输。
91.可知，下载波导321的输出端口1能够输出第一目标光信号，该第一目标光信号的光功率的大小，用于指示c1的大小。c1为来自微环谐振器331的乘积结果光信号d11，来自微环谐振器332的乘积结果光信号d12，依次类推，来自微环谐振器33j的乘积结果光信号d1j的和。可以理解，该第一目标光信号的光功率的大小，用于指示所述输入向量b与输入矩阵的第一行的乘积c1，c1＝d11+d12+d13...d1j。
92.微环谐振器阵列所包括的下载波导的输出端口2输出第二目标光信号，输出端口2输出第二目标光信号的过程，请参见输出端口1输出第一目标光信号的过程，具体不做赘述，可知，该输出端口2所输出的第二目标光信号的光功率的大小，用于指示c2的大小，依次类推，输出端口i所输出的第i目标光信号的光功率的大小，用于指示ci的大小，可知，通过微环谐振器阵列的各个输出端口所输出的目标光信号，能够获取到输出向量c。
93.以获取第一目标光信号的过程为例，为实现c1＝a11
×
b1+a12
×
b2+...a1j
×
bj的运算，那么，经由输入端口1输入的j路输入光信号，分别满足微环谐振器阵列的第一行所包括的j个微环谐振器的j个不同的谐振条件。
94.以下对各微环谐振器的谐振条件进行说明，其中，微环谐振器的谐振条件满足下述的公式2：
95.公式2：2πr
×neff
＝mλ
96.其中，r为微环谐振器所包括的环形波导的半径，n
eff
为微环谐振器所谐振的光信号模式的有效折射率，本实施例对各路输入光信号的模式不做限定，本实施例以各路输入光信号的模式为基模为例进行示例性说明。λ为微环谐振器所谐振的光信号的波长，m为整数。
97.由上述所示可知，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器用于谐振不同的输入光信号，那么，微环谐振器阵列每行所包括的不同的微环谐振器具有不同的谐振条件。
98.为更好地理解本实施例所示的位于微环谐振器阵列同一行中，不同的微环谐振器具有不同的谐振条件的说明，以下首先对已有方案进行说明：
99.已有方案所示的微环谐振器阵列的同一行所包括的多个微环谐振器，分别具有不同的谐振波长。已有方案也以上述所示的输入向量b和输入矩阵a为例，为实现输入向量b和输入矩阵a的乘法运算，那么需要输入至每一行微环谐振器的j路输入光信号，分别具有j个不同的波长。例如，输入至微环谐振器阵列的每一行的j路输入光信号具有的波长分别为λ
1，λ2至λj。而微环谐振器阵列的每一行所包括的j个微环谐振器的谐振波长分别为λ1，λ2至λj，以基于上述所示的谐振条件保证j个微环谐振器，分别谐振j路输入光信号。
100.以下对已有方案的技术缺陷进行说明：
101.输入至微环谐振器阵列同一行的j路输入光信号的波长分别为λ1，λ2至λj，且j路输入光信号的波长互不相同。例如，若微环谐振器阵列同一行的j个微环谐振器均具有相同的fsr，其中，由公式2所示可知，由于m只能取整数，可见，各微环谐振器的谐振波长是离散的，相邻两个谐振波长的波长间隔称之为fsr。如图4的传输函数曲线所示，该传输函数曲线的横坐标为波长，纵坐标为透光率，该传输函数为微环谐振器阵列的一行所包括的j个微环谐振器的传输函数曲线。以微环谐振器阵列的第一行所示为例，该行所包括的j个微环谐振器在初始状态下的谐振波长分别为λ1，λ2至λj，以保证输入至该行的j路输入光信号能够分别谐振以耦合至j个微环谐振器中，以下结合具体示例说明：
102.示例1：
103.该示例所示的相邻的两个微环谐振器的谐振波长之间的波长间隔为4纳米(nm)，例如，微环谐振器331的谐振波长λ1＝1544纳米，微环谐振器332的谐振波长λ2＝1548nm，依次类推，以j取值为10为例，那么，λ10＝1580nm。
104.微环谐振器331的fsr内，需要容纳微环谐振器阵列第一行所包括的j个微环谐振器的谐振波长，那么，微环谐振器331的fsr为j倍的波长间隔。可知，该微环谐振器331的fsr＝j
×
波长间隔＝10
×
4nm＝40nm。由此可知，微环谐振器的fsr与微环谐振器阵列第一行所包括的微环谐振器的数量j呈正相关关系，即，微环谐振器阵列一行所包括的微环谐振器的数量越多，那么，各微环谐振器的fsr越大，同样地，微环谐振器阵列一行所包括的微环谐振器的数量越少，那么，各微环谐振器的fsr越小。随着微环谐振器阵列所计算的输入矩阵的阶数的提升，导致微环谐振器阵列每一行所包括的微环谐振器的数量越多，那么，各微环谐振器的fsr越大，微环谐振器的弯曲损耗越大。
105.而且，为实现对微环谐振器调制的目的，需要在微环谐振器上排布电极。因微环谐振器的fsr与该微环谐振器的半径呈负相关关系，可知，在微环谐振器的fsr越大的情况下，微环谐振器的半径越小，而微环谐振器的半径越小，越难在微环谐振器上排布电极，增加了对微环谐振器的电极的排布难度，降低了制成微环谐振器的效率。
106.而本实施例所提供的光处理模块，能够有效地降低各微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗。在降低了各微环谐振器的fsr的情况下，能够提高各微环谐振器的半径，降低了对该微环谐振器排布电极的难度。具体地，本实施例所采用的方式为，输入至微环谐振器阵列每一行的j路输入光信号中，至少有两路输入光信号的偏振态不同，而且这两路输入光信号的波长相同或波长间隔小于调制阈值，以保证偏振态不同的两路输入光信号，与微环谐振器阵列的同一行中，不同的微环谐振器谐振。以下对本实施例所示能够降低弯曲损耗的原因进行具体说明：
107.本技术所示的输入至微环谐振器阵列每行中的j路输入光信号中，包括满足目标条件的一对输入光信号，该一对输入光信号具体包括第一输入光信号和第二输入光信号。需明确地是，本实施例对j路输入光信号中所包括的满足该目标条件的输入光信号的对数不做限定，本实施例所示的j路输入光信号中包括一对或一对以上的满足所述目标条件的输入光信号。以下对目标条件的几种可选情况进行说明：
108.可选情况1
109.本实施例所示的目标条件包括，该第一输入光信号的偏振态和第二输入光信号的偏振态互不相同，且所述目标条件还包括第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长相同。例如，该目标条件包括所述第一输入光信号具有准横电模te偏振态，所述第二输入光信号具有准横磁模tm偏振态，所述第一输入光信号的波长和所述第二输入光信号的波长均为目标波长。
110.由上述已有方案所示可知，为实现输入向量和输入矩阵之间的乘积运算，那么，对于微环谐振器阵列所包括的一行而言，该行所包括的一个微环谐振器仅能够谐振j路输入光信号中的一路，为此，需要j路输入光信号所包括第一输入光信号和第二输入光信号之间的波长互不相同，而本实施例所示的第一输入光信号和第二输入光信号的波长相同，以下对波长相同的第一输入光信号和第二输入光信号，是如何能够分别谐振至第一微环谐振器和第二微环谐振器内的进行说明，其中，第一微环谐振器和第二微环谐振器为微环谐振器阵列一行所包括的任意两个不同的微环谐振器。
111.例如，以第一微环谐振器和第二微环谐振器分别为微环谐振器阵列的第一行所包括的微环谐振器331和微环谐振器332为例。微环谐振器331和微环谐振器332分别用于谐振来自输入端口1的第一输入光信号和第二输入光信号。本实施例所示的微环谐振器331的谐振波长为目标波长，微环谐振器332的谐振波长也为目标波长，可知，该微环谐振器331的谐振波长和微环谐振器332的谐振波长相同。
112.为避免用于谐振第一输入光信号的微环谐振器331谐振第二输入光信号，为此，本实施例所示的微环谐振器331仅能够谐振具有目标波长且具有te偏振态的第一输入光信号，虽然第二输入光信号具有目标波长，但是，第二输入光信号具有tm偏振态，那么，微环谐振器331不会谐振第二输入光信号。同样地，本实施例所示的微环谐振器332仅能够谐振具有目标波长且具有tm偏振态的第二输入光信号，虽然第一输入光信号具有目标波长，但是，第一输入光信号具有te偏振态，那么，微环谐振器332不会谐振第一输入光信号。
113.可以理解，由上述所示的目标条件所示可知，本实施例所示的各微环谐振器需要同时基于输入光信号的波长以及偏振态谐振。以下对本实施例所示的微环谐振器能够同时基于输入光信号的波长和偏振态谐振的原因进行说明：
114.本实施例可通过调整微环谐振器331和微环谐振器332的形状的方式，以保证具有同一目标波长的两个输入光信号，基于不同的偏振态分别与微环谐振器331和微环谐振器332谐振。
115.具体地，由上述所示的公式2所示可知，微环谐振器的谐振条件还与微环谐振器所谐振的有效折射率n
eff
相关，那么，若改变有效折射率n
eff
，也能够改变微环谐振器的谐振条件。本实施例所示可通过改变微环谐振器的形状的方式，以改变有效折射率n
eff
。
116.例如，微环谐振器的形状可为微环谐振器的传输波导和环形波导之间的间距。可知，本实施例所示的有效折射率n
eff
与微环谐振器的传输波导和环形波导之间的间距相关，如图3所示，微环谐振器331的有效折射率n
eff
，与环形波导341和传输波导311之间的间距相关。可知，本实施例所示可通过调整传输波导和环形波导之间的间距的方式，以调整谐振条件。
117.又如，微环谐振器的形状可为传输波导的曲率，可知，本实施例所示的有效折射率neff
与传输波导的曲率相关，如图3所示，微环谐振器331的有效折射率n
eff
与传输波导311的曲率相关。可知，本实施例所示可通过调整传输波导311的曲率的方式，以调整谐振条件。
118.可见，本实施例可通过调整微环谐振器331的谐振条件和微环谐振器332的谐振条件的方式，以保证具有同一目标波长的两个输入光信号，分别基于te偏振态和tm偏振态，分别谐振至微环谐振器331和微环谐振器332中。即，同一目标波长，基于偏振态的不同，能够分别谐振至不同的微环谐振器中。
119.j路输入光信号中，包括满足目标条件的一对输入光信号，在实现对该对输入光信号的谐振的过程中，有效地降低了第一微环谐振器和第二微环谐振器的弯曲损耗，可知，j路输入光信号中，满足目标条件的输入光信号的对数越多，那么，微环谐振器阵列所降低的弯曲损耗越多。以下对降低弯曲损耗的原因进行说明：
120.示例2
121.具体结合示例2所示，本示例以j路输入光信号中，包括j/2对满足目标条件的输入光信号为例，具体例如，j的取值为10，可知，微环谐振器阵列的每行包括10个微环谐振器，本示例还以输入至每行微环谐振器的输入光信号有10路，且这10路光信号中，有5对满足上述目标条件。
122.为此，每行微环谐振器具体包括微环谐振器1，微环谐振器2，依次类推，至微环谐振器10。而微环谐振器1和微环谐振器2的谐振波长均为第一波长(例如1544nm)，且微环谐振器1基于te偏振态谐振，微环谐振器2基于tm偏振态谐振。本示例也以微环谐振器阵列中，相邻的谐振波长之间的波长间隔为4nm为例(具体说明，请参见上述示例1所示)，可知，微环谐振器3和微环谐振器4的谐振波长均为第二波长(例如1548nm)，且微环谐振器3基于te偏振态谐振，微环谐振器4基于tm偏振态谐振，依次类推，微环谐振器9和微环谐振器10的谐振波长均为第五波长(例如1560nm)，且微环谐振器9基于te偏振态谐振，微环谐振器10基于tm偏振态谐振。
123.那么，在j路输入光信号中，包括j/2对满足目标条件的输入光信号的情况下，各微环谐振器的fsr为j/2倍的波长间隔，例如，该微环谐振器1的fsr＝j/2
×
波长间隔
124.＝10/2
×
4nm＝20nm。
125.对比于图4和图5a所示可知，已有方案所示的各微环谐振器的传输函数曲线是连续或彼此间隔的，而本实施例所示的各微环谐振器的传输函数曲线是完全重叠的，例如，已有方案的图4所示的具有谐振波长λ1的传输函数曲线和具有谐振波长λ2的传输函数曲线是连续的，而本实施例的图5a所示的具有谐振波长λ1的传输函数曲线和具有谐振波长λ2的传输函数曲线是完全重合的。
126.对比于示例1和示例2所示可知，在j取值均为10，且相邻的谐振波长的波长间隔均为4nm的情况下，本实施例所示的能够有效地降低微环谐振器的fsr，如示例1所示的已有方案所示的微环谐振器的fsr＝40nm，而本示例所示的微环谐振器的fsr＝20nm。可知，本实施例所示的微环谐振器有效地降低了各微环谐振器的fsr的情况下，进而有效地降低了微环谐振器阵列的弯曲损耗。
127.因微环谐振器的fsr与微环谐振器的半径呈负相关关系，可知，在本技术有效地提高了微环谐振器的fsr的情况下，可有效地提高微环谐振器的半径，降低了微环谐振器的电极的排布难度，提高了制成微环谐振器的效率。
128.可选情况2
129.本实施例所示的目标条件包括，该第一输入光信号的偏振态和第二输入光信号的偏振态互不相同，且所述目标条件还包括第一波长和第二波长之间的波长间隔小于调制阈值。其中，所述第一波长为第一输入光信号的波长，所述第二波长为第二输入光信号的波长。例如，该目标条件包括所述第一输入光信号具有准横电模te偏振态，所述第二输入光信号具有准横磁模tm偏振态，且所述第一波长和第二波长之间的波长间隔小于调制阈值。
130.其中，第一微环谐振器和第二微环谐振器为微环谐振器阵列一行所包括的任意两个不同的微环谐振器。例如，以微环谐振器阵列的第一行为例，那么第一微环谐振器和第二微环谐振器可分别为微环谐振器331和微环谐振器332。为此，本实施例所示的微环谐振器331的谐振波长等于上述所示的第一波长，微环谐振器332的谐振波长等于上述所示的第二波长。
131.为避免微环谐振器331谐振第二输入光信号，为此，本实施例所示的微环谐振器331仅能够谐振具有第一波长且具有te偏振态的第一输入光信号，而第二输入光信号具有第二波长且具有tm偏振态，那么，微环谐振器331不会谐振第二输入光信号。同样地，本实施例所示的微环谐振器332仅能够谐振具有第二波长且具有tm偏振态的第二输入光信号，微环谐振器332不会谐振具有第二波长且具有te偏振态的第一输入光信号。
132.以下对本实施例所示的微环谐振器能够同时基于输入光信号的波长和偏振态谐振的原因进行说明：
133.本实施例可通过调整微环谐振器331和微环谐振器332的形状的方式，以保证微环谐振器331仅能够谐振第一输入光信号以及微环谐振器332仅能够谐振第二输入光信号，对调整微环谐振器331和微环谐振器332的形状的方式的具体说明，请参见上述可选情况1所示，具体不做赘述。
134.以下对本实施例所示的调制阈值进行说明：
135.已有方案所示的微环谐振器阵列中，每行微环谐振器所包括的j个微环谐振器的谐振波长分别为λ1，λ2至λj，以基于上述所示的谐振条件保证j个微环谐振器，分别谐振j路输入光信号，具体说明请参见上述示例1所示，具体不做赘述。已有方案所示的每行所包括的j个微环谐振器中，相邻的两个谐振波长之间的波长间隔大于或等于调制阈值δλ，例如，上述所示的示例1所示，以调制阈值δλ＝4nm为例，在相邻的两个谐振波长之间的波长间隔大于或等于调制阈值δλ的情况下，能够有效地保证将输入矩阵调制于微环谐振器阵列上的目的。而且能够避免同一输入光信号谐振入两个或两个以上微环谐振器上的情况，避免出现串扰的情况，提高调制的准确性。
136.例如，如图3所示，若采用已有方案所示，微环谐振器331的谐振波长λ1＝1544纳米，微环谐振器332的谐振波长λ2＝1548nm，在波长为1544纳米的输入光信号输入至传输波导311内时，该波长为1544纳米的输入光信号谐振入微环谐振器331内，同样地，在波长为1548纳米的输入光信号输入至传输波导311内时，该波长为1548纳米的输入光信号谐振入微环谐振器332内。在谐振波长λ2和谐振波长λ1之间的波长间隔等于调制阈值δλ的情况下，有效地避免了波长为1548纳米的输入光信号谐振入微环谐振器331内的情况，还能够避免波长为1544纳米的输入光信号谐振入微环谐振器332的情况。
137.为实现将输入矩阵调制于微环谐振器阵列中的目的，可将输入矩阵的矩阵元素
a11调制于微环谐振器331上，具体地，通过改变微环谐振器331在λ1和λ1+调制阈值δλ之间的位置，以实现调制。例如，如图4所示，以输入矩阵的各矩阵元素的取值均为二进制数值为例，若矩阵元素a11的取值为1，那么，可通过改变加载至微环谐振器331的电极上的调制信号的方式将微环谐振器331的谐振波长由λ1改变至λk的位置处，此时微环谐振器331的透光率最大，说明已将取值为1的矩阵元素调制于微环谐振器331上。若矩阵元素a11的取值为0，那么，可通过加载至微环谐振器331的电极上的调制信号的方式，以控制微环谐振器331的谐振波长位于λ1的位置处，此时微环谐振器331的透光率最小，说明已将取值为0的矩阵元素调制于微环谐振器331上。其中，λk为大于λ1且小于λ1+δλ之间的波长值。
138.可见，已有方案，为保证将输入矩阵的任意矩阵元素能够调制于微环谐振器上的目的，那么，第一微环谐振器的谐振波长和第二微环谐振器的谐振波长之间的波长间隔需要大于或等于调制阈值δλ。已有方案所示，若第一微环谐振器的谐振波长和第二微环谐振器的谐振波长之间的波长间隔小于调制阈值δλ，那么，第一微环谐振器的传输函数曲线和第二微环谐振器的传输函数曲线会出现至少部分重合的情况，无法保证第一微环谐振器仅谐振第一输入光信号，第二微环谐振器仅谐振第二输入光信号，进而无法保证将输入矩阵调制于微环谐振器阵列的准确性。
139.而本技术所示，微环谐振器阵列同一行中，谐振波长相邻的微环谐振器331的第一谐振波长为λ1，微环谐振器332的第二谐振波长为λ2，且本实施例所示的微环谐振器331的第一谐振波长λ1和微环谐振器332的第二谐振波长λ2之间的波长间隔，小于调制阈值δλ。
140.可知，本实施例所示的即便第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长比较靠近，但是因第一微环谐振器谐振的输入光信号需要满足波长和偏振态两个条件，导致第一微环谐振器不会谐振具有tm偏振态的第二输入光信号。
141.具体结合示例3所示，本示例以j路输入光信号中，包括j/2对满足目标条件的输入光信号为例，具体例如，j的取值为10，可知，微环谐振器阵列的每行包括10个微环谐振器，本示例还以输入至每行微环谐振器的输入光信号有10路，且这10路光信号中，有5对满足上述目标条件。
142.为此，每行微环谐振器具体包括微环谐振器1，微环谐振器2，依次类推，至微环谐振器10。其中一对满足该目标条件的微环谐振器为微环谐振器1和微环谐振器2。微环谐振器1的第一谐振波长λ1为1542nm，且微环谐振器1基于te偏振态谐振，微环谐振器2的第二谐振波长λ2为1544nm，且微环谐振器2基于tm偏振态谐振。由此可知，微环谐振器1的第一谐振波长和微环谐振器2的第二谐振波长之间的波长间隔小于调制阈值δλ＝4nm。
143.本示例所示的传输函数曲线如图5b所示，即便微环谐振器1的第一谐振波长λ1＝1542nm和微环谐振器2的第二谐振波长λ2＝1544nm之间的波长间隔小于调制阈值δλ＝4nm，但是，因第二输入光信号的偏振态为tm偏振态，导致即便第一谐振波长和第二谐振波长靠近，但是，基于微环谐振器1的te偏振态，微环谐振器1不会谐振具有tm偏振态的第二输入光信号。同样地，因第一输入光信号的偏振态为te偏振态，基于微环谐振器2的tm偏振态，微环谐振器2不会谐振具有te偏振态的第一输入光信号。可知，本实施例所示的第一输入光信号的波长和第二输入光信号的波长之间的波长间隔，即便在小于调制阈值δλ＝4nm的情况下，因第二输入光信号不会谐振至微环谐振器1上，有效地避免了第二输入光信号干扰微环谐振器1调制，第一输入光信号不会谐振器微环谐振器2上，有效地避免了第一输入光信
号干扰微环谐振器2的调制，有效地提高了将输入矩阵调制于微环谐振器阵列上的准确性。
144.对比于图4和图5b所示可知，已有方案所示的各微环谐振器的传输函数曲线是连续或彼此间隔的，而本实施例所示的各微环谐振器的传输函数曲线是部分重叠的，例如，图4所示的具有谐振波长λ1的传输函数曲线和具有谐振波长λ2的传输函数曲线是连续的，而图5b所示的具有第一谐振波长λ1的传输函数曲线和具有第二谐振波长λ2的传输函数曲线是部分重合的。
145.那么，微环谐振器331的fsr内，需要容纳微环谐振器阵列第一行所包括的j个微环谐振器的谐振波长，微环谐振器331的fsr为j倍的波长间隔。可知，该微环谐振器331的fsr＝j
×
波长间隔＝10
×
2nm＝20nm。可见，对比于已有方案的示例1所示(已有方案示例1所示的各微环谐振器的fsr＝40nm)，有效地降低了微环谐振器的fsr，在本实施例所示的微环谐振器有效地降低了各微环谐振器的fsr的情况下，进而有效地降低了微环谐振器阵列的弯曲损耗。
146.因微环谐振器的fsr与微环谐振器的半径呈负相关关系，可知，本实施例所示能够提高微环谐振器的半径，降低了制成微环谐振器的难度。
147.在每个微环谐振器均已谐振一路输入光信号的情况下，即可实现对每个微环谐振器的调制。具体地，本实施例所示可通过设置在微环谐振器上的电极实现对微环谐振器的调制，本实施例提供了微环谐振器设置电极的两种可选方式，具体说明如下：
148.可选方式1
149.本方式所示以微环谐振器所包括的环形波导的材质可为单晶硅(silicon,si)、无定形硅(amorphous silicon，a-si)、氮化硅(silicon nitride,sin)波导、氮化铝(aluminum nitride，aln)、氧化钛(titanium oxide，tio2)、或氧化钽(tantalum pentoxide，ta2o3)等。
150.为实现对微环谐振器的调制，那么，需要在微环谐振器所包括的环形波导上设置电极，该电极包括正电极和负电极，结合图6a和图6b所示，对微环谐振器的结构进行说明。其中，图6a所示为在平面xy内，微环谐振器的结构示例图，图6b所示为在平面xz内，微环谐振器的结构示例图。平面xy为同时沿方向x和方向y的平面，平面xz为同时沿方向x和方向z的平面。方向x，方向y和方向z互相垂直。可知，在平面xy内为微环谐振器的俯视结构示例图，而在平面xz平面内，为微环谐振器的侧视结构示例图。
151.该微环谐振器位于衬底601上。例如，在衬底601的表面上采用曝光蚀刻、直写法、激光剥蚀法、或纳米压印等方法制作出包括环形波导611、传输波导612和下载波导613的微环谐振器，对环形波导611、传输波导612和下载波导613的具体说明，可参见上述所示，具体不做赘述。
152.本示例可通过溅射技术等在环形波导611上设置电极，本示例所示的环形波导611上的电极包括正电极621和负电极622。所述正电极621位于环形波导611的外侧，负电极622位于环形波导611的内侧。在其他示例中，正电极也可位于环形波导的内侧，而负电极位于环形波长的外侧。本示例所示的微环谐振器阵列中，不同的微环谐振器与电极之间的相对位置均相同，即不同的微环谐振器的电极，均为正电极位于环形波导的外侧，而负电极位于环形波导的内侧。
153.为实现对微环谐振器调制的目的，可通过向正电极621发送调制信号，环形波导
611在调制信号的作用下温度发生变化，进而改变微环谐振器的有效折射率n
eff
，进而改变微环谐振器的谐振波长，以实现对微环谐振器调制的目的。
154.可选方式2
155.本方式所示以微环谐振器所包括的环形波导的材质为铌酸锂(lithium niobate，linbo3)为例。在环形波导的材质为linbo3的情况下，第一微环谐振器和第一电极之间的相对位置和第二微环谐振器和第二电极之间的相对位置互不相同。其中，第一微环谐振器为微环谐振器阵列中，谐振te偏振态的微环谐振器，第二微环谐振器为微环谐振器阵列中，谐振tm偏振态的微环谐振器。第一电极为该第一微环谐振器所包括的电极，第二电极为该第二微环谐振器所包括的电极。本示例所示的电极的位置，与该微环谐振器所谐振的输入光信号的偏振态相关。
156.若第一微环谐振器的第一电极位于第一位置处，那么，该第一微环谐振器能够谐振te偏振态的输入光信号，位于该第一位置处的第一电极能够对该微环谐振器调制。若第二微环谐振器的第二电极位于第二位置处，那么，该第二微环谐振器能够谐振tm偏振态的输入光信号，位于第二位置处的第二电极能够对该第二微环谐振器调制。其中，该第一位置和第二位置互不相同。
157.例如，以第一微环谐振器谐振具有第一波长且具有te偏振态的第一输入光信号，第二微环谐振器谐振具有第二波长且具有tm偏振态的第二输入光信号为例。那么为实现第一微环谐振器对该第一输入光信号的谐振，该第一微环谐振器所包括的第一电极的设置方式为图6a和图6b所示，可知，图6a和图6b所示为第一微环谐振器的第一电极位于第一位置处的示例图。在对正电极621发送调制信号的情况下，该第一微环谐振器能够谐振该第一输入光信号，并通过改变调制信号的电压或电流大小的方式，以改变该第一微环谐振器的谐振波长，以实现对该第一微环谐振器调制的目的。
158.那么为实现第二微环谐振器对该第二输入光信号的谐振，该第二微环谐振器所包括的第二电极的设置方式为图7所示，可知，图7所示为第二微环谐振器的第二电极位于第二位置处的示例图，以下对该第二位置进行说明：
159.其中，图7所示为在平面xz内，微环谐振器的结构示例图，对平面xz的具体说明，以及对环形波导611、传输波导612以及下载波导613的具体说明，请参见图6a和图6b所示的说明，具体不做赘述。
160.本实施例以正电极701位于环形波导611的上方，而负电极702位于环形波导611下方为例，且正电极701和环形波导611之间包括第一衬底712，负电极702和环形波导611之间包括第二衬底711。或者，负电极位于环形波导611的上方，而正电极位于环形波导611下方，具体在本实施例中不做限定。
161.在对正电极701发送调制信号的情况下，该第二微环谐振器能够谐振该第二输入光信号，并通过改变调制信号的电压或电流大小的方式，以改变该第二微环谐振器的谐振波长，以实现对该第二微环谐振器调制的目的。
162.继续结合图3和上述所示的公式1所示，本实施例在完成了将输入矩阵调制于微环谐振器阵列上之后，各个微环谐振器的下载波导接收来自环形波导的乘积结果光信号。例如，下载波导321的输出端口1能够输出第一目标光信号，该第一目标光信号的光功率的大小，用于指示c1的大小。c1为来自微环谐振器331的乘积结果光信号d11，来自微环谐振器
332的乘积结果光信号d12，依次类推，来自微环谐振器33j的乘积结果光信号d1j。可以理解，该第一目标光信号的光功率的大小，用于指示所述输入向量b与输入矩阵的第一行的乘积c1，c1＝a11
×
b1+a12
×
b2+...a1j
×
bj。
163.微环谐振器阵列所包括的下载波导的输出端口2输出第二目标光信号，输出端口2输出第二目标光信号的过程，请参见输出端口1输出第一目标光信号的过程，具体不做赘述，可知，该输出端口2所输出的第二目标光信号的光功率的大小，用于指示c2的大小，依次类推，输出端口i所输出的第i目标光信号的光功率的大小，用于指示ci的大小，可知，通过微环谐振器阵列的各个输出端口所输出的目标光信号，能够获取到输出向量c。
164.本实施例所提供的光处理模块，能够有效地降低微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗，而且提高了微环谐振器的半径，降低了在微环谐振器上排布电极的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
165.实施例二
166.在实施例一中，第一微环谐振器的形状与te偏振态对应，以保证第一微环谐振器能够谐振具有te偏振态的第一输入光信号，而第二微环谐振器的形状与tm偏振态对应，以保证第二微环谐振器能够谐振具有tm偏振态的第二输入光信号。可知，在实施例一中，需要保证第一微环谐振器的形状和第二微环谐振器的形状不同，那么，提高了微环谐振器阵列的制成难度。而本实施例所示的微环谐振器阵列所包括的各个微环谐振器的形状均相同，例如，本实施例所示的各个微环谐振器的形状均与te偏振态对应，或，各个微环谐振器的形状均与tm偏振态对应，以下进行具体说明：
167.本实施例以各个微环谐振器的形状均与te偏振态对应为例进行示例性，对微环谐振器的形状与偏振态对应的具体说明，请参见上述实施例一所示，具体不做赘述。
168.本实施例所示的微环谐振器阵列的结构可参见图8所示，本实施例所示的微环谐振器阵列包括呈i行j列方式排列的多个微环谐振器，具体排列方式的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
169.以微环谐振器阵列的第一行为例，该行包括j个微环谐振器，即微环谐振器831、微环谐振器832至微环谐振器83j。该行所包括的j个微环谐振器，均能够对具有te偏振态的输入光信号谐振。
170.本实施例所提供的光处理模块，能够有效地降低微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗，而且提高了微环谐振器的半径，降低了制成微环谐振器的难度，具体地，本实施例所采用的方式为，输入至微环谐振器阵列每一行的j路输入光信号中，至少包括第一输入光信号和第二输入光信号，第一输入光信号和第二输入光信号的波长相同或波长间隔小于调制阈值，具体说明请参见实施例一所示，具体不做赘述。
171.为实现第一输入光信号和第二输入光信号，分别通过不同的微环谐振器谐振，本实施例所示的第一输入光信号所具有的偏振态和第二输入光信号所具有的偏振态不同，例如，第一输入光信号具有te偏振态，第二输入光信号具有tm偏振态。对j路输入光信号的偏振态的具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
172.本实施例以第一微环谐振器831用于谐振第一输入光信号，而第二微环谐振器832谐振第二输入光信号为例。因第二微环谐振器832的形状用于谐振te偏振态，可知，第二微环谐振器832无法谐振具有tm偏振态的第二输入光信号，为此，本实施例所示的光处理模块
还包括偏振变换器件801，该偏振变换器件801用于实现将来自传输波导811的第二输入光信号的偏振态由tm偏振态改变为te偏振态，以保证第二微环谐振器832能够成功谐振第二输入光信号。
173.本实施例对偏振变换器件的具体类型不做限定，只要该偏振变换器件能够实现对输入光信号的偏振态的变换即可，例如，若偏振变换器件801实现将来自传输波导811的第二输入光信号的偏振态由tm偏振态改变为te偏振态，那么，该偏振变换器件801接收到第二输入光信号后，将该第二输入光信号的偏振态旋转90度，以将该第二输入光信号的偏振态转换为te偏振态。
174.可知，本实施例所示通过设置偏振变换器件的方式，以实现形状相同的微环谐振器能够谐振具有不同偏振态的输入光信号的目的。
175.本实施例所示在第一输入光信号和第二输入光信号满足目标条件的情况下，能够有效地降低微环谐振器的fsr，具体说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
176.本实施例中，在微环谐振器阵列每行中，每个微环谐振器均谐振了一路输入光信号后，即可实现对每个微环谐振器的调制。具体地，本实施例所示可通过设置在微环谐振器上的电极实现对输入光信号的谐振。
177.本实施例中，若微环谐振器所包括的环形波导的材质如实施例一所示的可选方式1所示，那么，各微环谐振器的电极的设置方式，请参见实施例一所示的可选方式1所示，具体不做赘述。
178.若本实施例所示的环形波导的材质为linbo3，因本实施例所示的不同的微环谐振器均对具有te偏振态的输入光信号谐振的能力，那么，微环谐振器阵列所包括的不同的微环谐振器与电极之间的相对位置均相同，电极的具体位置可参见图6a和图6b所示，具体不做赘述。
179.可知，本实施例所示的不同的微环谐振器与电极之间的相对位置均相同，降低了制成光处理模块的难度。
180.实施例三
181.本实施例提供了一种矩阵处理系统，本实施例所示的矩阵处理系统用于获取输入向量和输入矩阵之间的乘积。本实施例所示的矩阵处理系统的结构可参见图9所示，本实施例所述的矩阵处理系统900包括输入模块910和与该输入模块910连接的微环谐振器阵列920，对输入模块910和微环谐振器阵列920的具体结构的说明，请参见上述实施例一或实施例二所示，具体不做赘述。
182.本实施例所述的微环谐振器阵列920包括i个输出端口，如图3或图8所示的输出端口1，输出端口2至输出端口i，具体说明，请参见实施例一或实施例二所示，具体不做赘述。
183.本实施例所示的矩阵处理系统900还包括探测器阵列，该探测器阵列包括i个光电二极管(photo-diode，pd)，即pd931，pd932至pd93i。i个pd分别用于探测i个输出端口所输出的i路目标光信号，并分别将i路目标光信号转换成i路电信号，例如，pd931接收来自输出端口921的第一目标光信号，并将第一目标光信号转换为第一电信号，对第一目标光信号的具体说明，请参见实施例一或实施例二所示，具体不做赘述。又如，pd932接收来自输出端口922的第二目标光信号，并将第二目标光信号转换为第二电信号。依次类推，pd93i接收来自输出端口92i的第i目标光信号，并将第i目标光信号转换为第i电信号。
184.需明确地是，本实施例所示以微环谐振器阵列的结构如实施例一或实施例二所示为例进行示例性说明，在其他示例中，本实施例所示的微环谐振器阵列的结构还可参见图10所示。图10所示的示例中，该微环谐振器阵列包括i个传输波导，即传输波导1001，传输波导1002至传输波导100i，具体说明，请参见图3所示的i个传输波导，具体不做赘述。本示例所示的i个传输波导中，任意相邻的两个传输波导之间包括j个微环谐振器所包括的j个环形波导。本示例所示的各微环谐振器所输出的乘积结果光信号耦合至传输波导中，对乘积光信号的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。该i个传输波导具有i个输出端口，该i个输出端口分别用于输出i路目标光信号，对目标光信号的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。可知，在i个传输波导所具有的i个输出端口处，可分别设置上述所示的i个pd。
185.本实施例所示的矩阵处理系统900还包括计算模块940，本实施例所示的i个pd，能够将i路电信号发送至该计算模块940。
186.该计算模块940可包括放大器阵列，该放大器阵列可包括i个跨阻放大器(trans-impedance amplifier，tia)，i个tia分别接收来自i个pd的电信号，并将电信号的功率进行放大，并将i路电信号转换为模拟电压信号。
187.该计算模块940还包括与放大器阵列连接的模数转换阵列，该模数转换阵列包括i个模数转换器，i个模数转换器用于接收i路模拟电压信号，并转换为i路数字信号。
188.该计算模块940还包括与模数转换阵列连接的处理器，该处理器用于根据i路数字信号，以得到输入向量b和输入矩阵a的乘积，即向量c所包括的各个向量元素，具体计算公式请参见实施例一所示的公式1所示，具体不做赘述。
189.本实施例对处理器的类型不做限定，例如，本实施例所示的处理器可为一个或多个芯片，或一个或多个集成电路。例如，处理器可以是一个或多个现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)、专用集成芯片(application specific integrated circuit，asic)、系统芯片(system on chip，soc)、中央处理器(central processor unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)、数字信号处理电路(digital signal processor，dsp)、微控制器(micro controller unit，mcu)，可编程控制器(programmable logic device，pld)或其它集成芯片，或者上述芯片或者处理器的任意组合等。
190.本实施例所示的矩阵处理系统，能够实现输入向量与输入矩阵之间的乘积运算，而且在乘积运算的过程中，降低了微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗，而且提高了微环谐振器的半径，降低了在微环谐振器上排布电极的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
191.实施例四
192.本实施例提供了一种矩阵处理系统，本实施例所示的矩阵处理系统用于获取输入向量和输入矩阵之间的乘积。本实施例所示的矩阵处理系统的结构可参见图11所示，本实施例所述的矩阵处理系统1100包括输入模块910和与该输入模块910连接的微环谐振器阵列，对输入模块910的具体结构的说明，请参见上述实施例一或实施例二所示，具体不做赘述。
193.本实施例所述的微环谐振器阵列920包括i个第一输出端口(如第一输出端口1101至第一输出端口110i)和i个第二输出端口(如第二输出端口1111至第二输出端口111i)。
194.结合图12所示，其中，i个第一输出端口为微环谐振器阵列所包括的i个传输波导所具有的i个输出端口，对i个传输波导的说明请参见实施例一所示，具体不做赘述。i个第二输出端口为微环谐振器阵列所包括的i个下载波导所具有的i个输出端口，i个下载波导的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
195.本实施例所示的矩阵处理系统900还包括探测器阵列，该探测器阵列包括i个第一pd(如第一pd1121至第一pd112i)，该探测器阵列还包括i个第二pd(如第二pd1131至第二pd113i)。其中，i个第一pd分别用于探测i个第一输出端口所输出的光信号，i个第二pd用于分别探测i个第二输出端口所输出的光信号。例如，第一pd1121用于探测第一输出端口1101输出的光信号，第二pd1131用于探测第二输出端口1111输出的光信号，其中，串联的第一pd1121和第二pd1131形成差分电路，该差分电路用于基于第一pd1121探测到的第一目标光信号和第二pd1131探测到的第二目标光信号，进行差分运算以获取用于指示向量元素c1的第一电信号。依次类推，探测器阵列能够获取到用于指示向量元素ci的第i电信号。
196.本实施例所示的矩阵处理系统1100还包括计算模块940，本实施例所示的探测器阵列能够将i路电信号发送至该计算模块940，对计算模块940的说明，请参见实施例三所示，具体不做赘述。
197.实施例五
198.本实施例提供了一种光信号处理的方法，该方法能够实现输入矩阵和输入向量之间的乘积运算，本实施例所示的光信号处理的方法，基于实施例三所示的矩阵处理系统实现，对该矩阵处理系统的具体结构的说明，请参见实施例三所示，具体不做赘述。
199.本实施例所示的光信号处理的方法的执行过程，请参见图13所示：
200.步骤1301、输入模块向微环谐振器阵列发送j路输入光信号。
201.对该j路输入光信号的具体说明，请参见上述实施例一所示，具体不做赘述。
202.步骤1302、第一微环谐振器谐振第一输入光信号，以输出第一乘积结果光信号。
203.该第一乘积结果光信号用于指示第一输入光信号对应的向量元素和第一微环谐振器对应的矩阵元素的乘积。
204.步骤1303、第二微环谐振器谐振第二输入光信号，以输出第二乘积结果光信号。
205.该第二乘积结果光信号用于指示第二输入光信号对应的向量元素和第二微环谐振器对应的矩阵元素的乘积。
206.对本实施例所示的获取第一乘积结果光信号和第二乘积结果光信号的具体过程的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
207.本实施例所示的第一输入光信号和第二输入光信满足目标条件，以降低各微环谐振器的fsr，对目标条件的说明，请参见实施例一所示，具体不做赘述。
208.步骤1304、微环谐振器向探测器阵列输出目标光信号。
209.对探测器阵列的结果以及作用的说明，请参见实施例三或实施例四所示，具体不做赘述。
210.步骤1305、计算模块根据来自探测器阵列的电信号获取所述输入向量和所述输入矩阵的乘积。
211.采用本实施例所示的光信号处理的方法，能够有效地降低微环谐振器的fsr，从而降低微环谐振器的弯曲损耗，而且提高了微环谐振器的半径，降低了在微环谐振器上排布
电极的难度，提高了制成微环谐振器的效率。
212.以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。