可编程电光频率 comb 提升集成并行卷积处理
光学
2026-03-18 v2 应用物理
摘要
集成光子卷积处理器使光子神经网络（ONN）成为人工智能应用（如机器视觉）的变革性解决方案。为提高 ONN 的并行度、吞吐量和能源效率，广泛应用波长复用。然而，这往往面临 compactness（紧凑性）、可扩展性和权重重构延迟高的挑战。我们提出并演示了一个集成光子处理单元，实现并行卷积计算速度达 1.62 万亿次运算每秒（TOPS），权重重构速度超过 38 GHz。该处理单元同时实现了首次实现的多波长生成和权重映射，仅通过一个可编程电光（EO）频率 comb，具有前所未有的紧凑性、设备足迹独立可扩展性和近乎 100% 的光功率转换效率（从输入光功率到输出加权 comb 线之间的转换效率）。为演示该处理单元的可重构性和功能性，我们分别实现了基于粒子群算法获得的 EO comb 的图像边缘检测和基于 EO comb 神经网络训练框架的对象分类。我们的可编程 EO comb 基于的处理框架为开发低延迟的单片光子处理器树立了新范式，为自动驾驶车辆、智能机器人和无人机的实时感知学习提供了前景。
引用
@article{arxiv.2506.18310,
title = {Programmable electro-optic frequency comb empowers integrated parallel convolution processing},
author = {Jinze He and Junzhe Qiang and Yiying Dong and Jingyi Wang and Tian Dong and Gongcheng Yue and Rongjin Zhuang and Mingze Lv and Siyuan Yu and Zhongjin Lin and Xinlun Cai and Yuanmu Yang and Guanhao Wu and Yang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.18310},
year = {2026}
}