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A small microring array that performs large complex-valued matrix-vector multiplication

Frontiers of Optoelectronics 2022年第2期15卷 1-15页

作者： Junwei Cheng Yuhe Zhao Wenkai Zhang Hailong Zhou Dongmei Huang Qing Zhu Yuhao Guo Bo Xu Jianji Dong Xinliang Zhang Wuhan National Laboratory for Optoelectronics School of Optical and Electronic InformationHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China photonics Research Centre Department of Electronic and Information EngineeringThe Hong Kong Polytechnic UniversityHong Kong 999077China The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute Shenzhen 518057China photonics Research Centre Department of Electrical EngineeringThe Hong Kong Polytechnic UniversityHong Kong 999077China Institute of Strategic Research Huawei TechnologiesShenzhen 518129China

As an important computing operation,photonic matrix-vector multiplication is widely used in photonic neutral networks and signal ***,conventional incoherent matrix-vector multiplication focuses on real-valued operations,which cannot work well in complex-valued neural networks and discrete Fourier *** this paper,we propose a systematic solution to extend the matrix computation of microring arrays from the real-valued field to the complex-valued field,and from small-scale(i.e.,4×4)to large-scale matrix computation(i.e.,16×16).Combining matrix decomposition and matrix partition,our photonic complex matrix-vector multiplier chip can support arbitrary large-scale and complex-valued matrix *** further demonstrate Walsh-Hardmard transform,discrete cosine transform,discrete Fourier transform,and image convolutional *** scheme provides a path towards breaking the limits of complex-valued computing accelerator in conventional incoherent optical *** importantly,our results reveal that an integrated photonic platform is of huge potential for large-scale,complex-valued,artificial intelligence computing and signal processing.

关键词： photonic matrix-vector multiplication Complex-valued computing Microring array Signal/image processing

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