JPH0667241A - Light vector matrix arithmetic unit - Google Patents

Light vector matrix arithmetic unit

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JPH0667241A
JPH0667241A JP22176192A JP22176192A JPH0667241A JP H0667241 A JPH0667241 A JP H0667241A JP 22176192 A JP22176192 A JP 22176192A JP 22176192 A JP22176192 A JP 22176192A JP H0667241 A JPH0667241 A JP H0667241A
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JP
Japan
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optical
light
optical signal
element array
optical path
Prior art date
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Application number
JP22176192A
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Japanese (ja)
Inventor
Wataru Tsurumaki
渡 鶴巻
Toshikazu Sakano
寿和 坂野
Takao Matsumoto
隆男 松本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain an integrated structure and to make light beams of respective elements of a matrix equal in intensity. CONSTITUTION:Four input parallel light beams 24 which are arrayed in an (x)-axial direction are each split into two light beams through a half-mirror 25 and a mirror 26 in an optical path converting element array 21a and further split into two light beams similarly by an optical path converting element array 21b to generate 4X4 light beam arrays. Those light beams are optically modulated by the matrix mask 22 consisting of a polarizing plates 22a and 22b and a liquid crystal element array 22c. Those 4X4 optically modulated light beams are multiplexed by the light signal multiplexing element 23 consisting of beam splitters 271, 272, and 273 which have a 1/2, a 1/3, and a 1/4 reflection factor respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、空間を伝播するマト
リクス配列された光信号列に対し、マトリクス演算を行
ない、その結果を光信号列で得る光ベクトルマトリクス
演算装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical vector matrix computing device for performing matrix computation on an optical signal sequence arranged in a matrix and propagating in space and obtaining the result as an optical signal sequence.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の電子回路における配線の複雑
化に対して、光の持つ空間並列性に着目し、光を用いて
演算を行なう検討がなされている。例えばニューラルネ
ットではニューロン数の増加に伴い、ニューロン同士の
配線数は飛躍的に増大する。従って大規模なニューラル
ネットをLSIで実現しようとすると、配線の複雑さが
高集積化にとって大きな障害となると同時に、配線を伝
わる電気信号同士の干渉によるクロストークも問題とな
ってくる。
2. Description of the Related Art With respect to the complexity of wiring in electronic circuits such as LSI, attention has been paid to the spatial parallelism of light, and studies have been made to perform calculations using light. For example, in a neural network, the number of wirings between neurons dramatically increases as the number of neurons increases. Therefore, when attempting to realize a large-scale neural network with an LSI, the complexity of wiring becomes a major obstacle to high integration, and at the same time, crosstalk due to interference between electrical signals transmitted through the wiring becomes a problem.

【0003】これに対し空間を伝播する光信号を配線と
して用いれば、配線同士のクロストークも解消されると
同時に、3次元配線や交差配線が可能となり、大規模で
複雑な配線系を容易に実現できる。更に、光信号の透過
率を変えることと複数の光信号を集めることは、それぞ
れ積・和に対応することから、光を用いることで積和演
算が簡単に行なえることになる。上記のような理由か
ら、空間伝播光を用いた光ベクトルマトリクス演算装置
がニューラルネットやクロスバスイッチへの適用を目的
として検討されている。
On the other hand, if an optical signal propagating in space is used as wiring, crosstalk between the wirings can be eliminated, and at the same time, three-dimensional wiring or cross wiring can be performed, facilitating a large-scale and complicated wiring system. realizable. Further, since changing the transmittance of the optical signal and collecting a plurality of optical signals correspond to the product and the sum, respectively, the product-sum operation can be easily performed by using light. For the above reasons, optical vector matrix arithmetic devices using spatially propagating light are being studied for application to neural networks and crossbar switches.

【0004】空間伝播光を用いた光ベクトルマトリクス
演算の原理を図5に示す。この装置は、入力信号ベクト
ル、出力信号ベクトル、マトリクスマスクをそれぞれV
i ,Vo ,Tとすると、 Vo =T Vi を実現する光演算回路である。図に示すように、LED
(発光ダイオード)等の発光素子N個がx軸方向に1列
に並んでいる発光素子アレイ11を考える。これからの
光入力信号を、図に示していないレンズ系によりそれぞ
れy軸方向のみに細長く引き伸ばし、M行N列のマトリ
クスマスク12の各列にそれぞれ入射させる。その各入
射光は各積算に対応する透過率を持った各要素のマスク
を透過した後、図に示していないレンズ系によりマトリ
クスマスク12のマトリクスの各行毎に集光し、検出素
子アレイ13により演算結果としての出力信号を得る。
FIG. 5 shows the principle of light vector matrix calculation using spatially propagating light. This device uses an input signal vector, an output signal vector, and a matrix mask as V
An optical arithmetic circuit that realizes V o = T V i , where i , V o , and T. LED as shown
Consider a light emitting element array 11 in which N light emitting elements such as (light emitting diodes) are arranged in a line in the x-axis direction. The optical input signal from this is elongated and elongated only in the y-axis direction by a lens system (not shown), and is made incident on each column of the matrix mask 12 of M rows and N columns. After each incident light passes through the mask of each element having the transmittance corresponding to each integration, it is condensed for each row of the matrix of the matrix mask 12 by the lens system not shown in the figure, and is detected by the detection element array 13. An output signal as a calculation result is obtained.

【0005】従来、このような光によるベクトルマトリ
クス演算はレンズ系を用いて実現されていた。図6にレ
ンズ系を用いて構成した光ベクトルマトリクス演算装置
の従来例を示す。図6に示す構成は、文献(J.W.G
oodman,A.R.Dias,and L.M.W
oody,“Fully Parallel,high
−speed incoherentoptical
method forperforming disc
rete Fourier transforms”,
Opt.Lett.,2,1(1978))に開示され
ている構成である。発光素子アレイ11としてx軸方向
(行方向)に配列されたLEDアレイ等を用いて、各L
EDからの各光入力信号を球面レンズL1によってそれ
ぞれ平行光線にする。球面レンズL1の焦点位置にシリ
ンドリカルレンズL2を置き、各光線のxy断面上でx
軸方向のみを集光し、断面の形をy軸方向に長い長円形
にして、それぞれをマトリクスマスク12の各列に入射
させる。その際、シリンドリカルレンズL3をフィール
ドレンズとして用い、入射の仕方を調整する。マトリク
スマスク12を透過して格子状に並んでいる光線の各々
を、y軸方向に延長し、x軸方向に配列されたシリンド
リカルレンズ列L4でx軸方向について平行光線に戻
す。更にシリンドリカルレンズL5と球面レンズL6の
組で、格子状の光線束の各行ごとに集光して検出素子ア
レイ13に入射する。このような構成により、図5に示
したベクトルマトリクス演算を実現できる。
Conventionally, such vector matrix calculation by light has been realized by using a lens system. FIG. 6 shows a conventional example of a light vector matrix computing device constructed using a lens system. The configuration shown in FIG.
odman, A .; R. Dias, and L.D. M. W
woody, “Fully Parallel, high
-Speed incoherent optical
method for forming disc
rete Fourier transforms ”,
Opt. Lett. , 2, 1 (1978)). As the light emitting element array 11, an LED array or the like arranged in the x-axis direction (row direction) is used, and each L
Each optical input signal from the ED is converted into parallel rays by the spherical lens L1. The cylindrical lens L2 is placed at the focal point of the spherical lens L1 and x is taken on the xy section of each ray.
The light is focused only in the axial direction, the shape of the cross section is made into an ellipse elongated in the y-axis direction, and each is made incident on each column of the matrix mask 12. At this time, the cylindrical lens L3 is used as a field lens to adjust the way of incidence. Each of the light rays transmitted through the matrix mask 12 and arranged in a lattice pattern is extended in the y-axis direction, and is returned to a parallel light ray in the x-axis direction by the cylindrical lens array L4 arranged in the x-axis direction. Further, a set of a cylindrical lens L5 and a spherical lens L6 collects each line of the lattice-shaped light flux and makes it enter the detection element array 13. With such a configuration, the vector matrix calculation shown in FIG. 5 can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術で
は、ベクトルマトリクス演算をレンズ系により実現して
いる。そのため光学系が複雑になり、またレンズ等の光
学素子の位置設定には高精度を要求され、一体化した装
置として構成することが難しいという問題がある。更
に、マトリクスマスクを透過するのはマトリクスマスク
1列分に広がった光線断面とマトリクスマスクのマスク
要素との重なり部分であることと、光線断面の光強度は
一様ではないことにより、マトリクスマスクに光が入射
した際のマスク要素の位置によって面積当りの入射光強
度が異なるという問題もある。
In the above-mentioned prior art, the vector matrix operation is realized by the lens system. Therefore, there is a problem that the optical system becomes complicated, high precision is required for position setting of optical elements such as lenses, and it is difficult to configure as an integrated device. Further, what is transmitted through the matrix mask is that the cross section of the light beam spread over one column of the matrix mask and the mask element of the matrix mask overlap with each other, and the light intensity of the light beam cross section is not uniform. There is also a problem that the intensity of incident light per area differs depending on the position of the mask element when light is incident.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明によれば信号入
力として空間を伝播する平行光ビームを用い、光信号分
岐素子で合波してマトリクスマスクへ入射し、マトリク
スマスクからの出射光を光信号合波素子で合波する。光
信号分岐素子及び光信号合波素子はそれぞれ光路変換素
子アレイよりなり、光路変換素子アレイは複数の反射素
子・部分反射素子の組合せにより構成され、部分反射素
子で信号を透過光と反射光とに分割する。光信号分岐素
子では、この光路変換素子アレイを多段配置することで
次々と入力信号の分波を行なう。また光信号合波素子で
は、部分反射素子で、ある信号の透過光と別の信号の反
射光を重ねることで合波を行なう。
According to the present invention, a parallel light beam propagating in a space is used as a signal input, the light beams are combined by an optical signal branching element and are incident on a matrix mask, and the light emitted from the matrix mask is converted into a light beam. Combine with a signal combining element. The optical signal branching element and the optical signal multiplexing element are each composed of an optical path conversion element array, and the optical path conversion element array is composed of a combination of a plurality of reflection elements / partial reflection elements, and the partial reflection element converts a signal into transmitted light and reflected light. Split into. In the optical signal branching element, the input signal is sequentially demultiplexed by arranging the optical path conversion element array in multiple stages. Further, in the optical signal multiplexing element, the partial reflection element combines the transmitted light of a certain signal and the reflected light of another signal to perform multiplexing.

【0008】部分反射素子での信号分割は、請求項1の
発明によれば部分反射素子としてビームスプリッタを用
いて光ビームの強度分割をする。請求項2の発明によれ
ば部分反射素子として偏光ビームスプリッタを使用し、
円偏光変換素子(例えば波長板)と組合せて用いること
で、偏光による分割を行なう。また、光回路との整合性
を持たせるために、光ビーム列として入力し、光ビーム
列として出力する。
According to the first aspect of the invention, the signal division in the partial reflection element is performed by intensity division of the light beam by using a beam splitter as the partial reflection element. According to the invention of claim 2, a polarization beam splitter is used as the partial reflection element,
When used in combination with a circular polarization conversion element (for example, a wave plate), polarization division is performed. Further, in order to provide compatibility with an optical circuit, it is inputted as a light beam train and outputted as a light beam train.

【0009】[0009]

【実施例】実施例1 この発明の実施例1として4入力−4出力の、光強度分
割による分波・合波を行なう例を図1に示す。この発明
の装置は光信号分岐素子21、マトリクスマスク22、
光信号合波素子23から構成される。この実施例1では
光信号分岐素子21は2段の光路変換素子アレイ21
a,21bからなり、マトリクスマスク22は従来のも
のと同様のものでよく、例えば偏光板22a,22bと
液晶素子アレイ22cからなり、光信号合波素子23
は、1段の光路変換素子アレイ23aからなる。
Embodiment 1 As Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1 shows an example in which four inputs and four outputs are demultiplexed and combined by light intensity division. The device of the present invention comprises an optical signal branching element 21, a matrix mask 22,
It is composed of the optical signal multiplexer 23. In the first embodiment, the optical signal branching device 21 is a two-stage optical path conversion device array 21.
a and 21b, and the matrix mask 22 may be the same as the conventional one. For example, the matrix mask 22 includes polarizing plates 22a and 22b and a liquid crystal element array 22c, and an optical signal multiplexing element 23 is used.
Consists of a single-stage optical path conversion element array 23a.

【0010】この実施例では、4本の光入力信号24を
光信号分岐素子21でそれぞれ4本に分波して4×4本
とした後、マトリクスマスク22で4×4本の光信号そ
れぞれに対し強度変調を加え、光信号合波素子23で合
波して4本を光出力として取り出すことになる。図1中
の光信号分岐素子21とマトリクスマスク22の部分の
yz面での断面図を図2Aに、光信号合波素子23のx
y面での断面図を図2Bに示す。
In this embodiment, the four optical input signals 24 are demultiplexed into four by the optical signal branching element 21 into 4 × 4, and then the 4 × 4 optical signals are respectively divided by the matrix mask 22. Intensity modulation is applied to the four signals, and the signals are combined by the optical signal combining element 23 to extract four optical outputs. 2A is a cross-sectional view of the optical signal branching device 21 and the matrix mask 22 in FIG. 1 taken along the yz plane, and FIG.
A cross-sectional view on the y-plane is shown in FIG. 2B.

【0011】実際には、レーザーダイオードアレイ等を
用いてx軸方向に配列された4本の平行光ビーム列を入
力信号(ベクトル)24として入力し、この各光ビーム
をそれぞれ光路変換素子アレイ21a,21bで4本に
分波し、4×4の光ビーム束に拡張する。つまり光路変
換素子アレイ21a内の光路変換素子としての光強度2
分の1ビームスプリッタ(ハーフミラー)25により、
各1本の光ビームを2分し、その反射光をミラー26に
より直角に曲げて透過光と平行にz軸方向に配列し、こ
れら透過光、反射光を更に次段の光路変換素子アレイ2
1b内の2分の1ビームスプリッタ25とミラー26と
により、同様にしてそれぞれ各2本の光ビームに分割し
z軸方向に配列する。
In practice, four parallel light beam arrays arranged in the x-axis direction using a laser diode array or the like are input as an input signal (vector) 24, and each light beam is respectively converted into an optical path conversion element array 21a. , 21b, it is demultiplexed into four and expanded into a 4 × 4 light beam bundle. That is, the light intensity 2 as an optical path changing element in the optical path changing element array 21a
With 1/25 beam splitter (half mirror) 25,
Each one light beam is divided into two, the reflected light is bent at a right angle by the mirror 26 and arranged in parallel with the transmitted light in the z-axis direction, and the transmitted light and the reflected light are further arranged in the optical path conversion element array 2 of the next stage.
The half beam splitter 25 and the mirror 26 in 1b similarly similarly divide each into two light beams and arrange them in the z-axis direction.

【0012】これら4×4本の光ビームは偏光板22
a、4×4配列の液晶素子アレイ22c、偏光板22b
からなるマトリクスマスク22を通り、マトリクスとベ
クトルとの積での、要素同士の乗算が行なわれた状態に
相当する4×4の光ビーム束となる。これは液晶素子ア
レイ22cの各液晶素子により光信号の偏波方向を制御
することで、マトリクスマスク22の各部の透過率を光
ビームそれぞれについて変えることで実現している。こ
の各4本の光ビームを光路変換素子アレイ23aでそれ
ぞれx軸方向に合波して4本に合波し出力することで演
算が完了する。これはマトリクスとベクトルの積での和
算に相当する。ここで光路変換素子アレイ23a、ビー
ムスプリッタ271 ,272 ,273 に1本の光ビーム
を透過させ、他の1本の光ビームをビームスプリッタ2
1 で反射させてビームスプリッタ272 ,273 に透
過させ、他の光ビームをビームスプリッタ272 で反射
させてビームスプリッタ273 を通し、更に他の光ビー
ムをビームスプリッタ273で反射させて4本の光ビー
ムを合波する時、各ビームスプリッタの反射率を適当に
選ぶことで、各光ビームの混合比を等しくすることが出
来る。この実施例の場合、ビームスプリッタ271 ,2
2 ,273 の各反射率をそれぞれ1/2、1/3、1
/4とすると光路変換素子アレイ23aへの各入力成分
の1/4が合波され、出力される。これは、 (透過率)+(反射率)=1 として、出力信号28に対する、光路変換素子アレイ2
3aへの各入力成分の寄与の割合が等しくなるように連
立方程式をたてればよい。
These 4 × 4 light beams are transmitted through the polarizing plate 22.
a, 4 × 4 array liquid crystal element array 22c, polarizing plate 22b
After passing through the matrix mask 22 consisting of, a 4 × 4 light beam bundle corresponding to the state where the elements are multiplied by the product of the matrix and the vector is obtained. This is realized by controlling the polarization direction of the optical signal by each liquid crystal element of the liquid crystal element array 22c and changing the transmittance of each part of the matrix mask 22 for each light beam. The calculation is completed by combining each of these four light beams in the x-axis direction by the optical path conversion element array 23a, combining them into four, and outputting them. This corresponds to the summation of the product of the matrix and the vector. Here, one light beam is transmitted through the optical path conversion element array 23a and the beam splitters 27 1 , 27 2 , and 27 3 , and the other one light beam is transmitted by the beam splitter 2
7 is reflected by 1 by transmitting the beam splitter 27 2, 27 3, by reflecting the other light beam by the beam splitter 27 2 through the beam splitter 27 3, and further reflects the other light beam by the beam splitter 27 3 When the four light beams are combined with each other by appropriately selecting the reflectance of each beam splitter, the mixing ratios of the respective light beams can be made equal. In the case of this embodiment, the beam splitters 27 1 and 2
The reflectances of 7 2 and 27 3 are 1/2, 1/3, and 1 respectively.
When set to / 4, 1/4 of each input component to the optical path conversion element array 23a is multiplexed and output. This is obtained by setting (transmittance) + (reflectance) = 1 to the optical path conversion element array 2 for the output signal 28.
The simultaneous equations may be set so that the contribution ratios of the respective input components to 3a become equal.

【0013】一般に光路変換素子アレイ23aへの入力
成分がK個ならば、光路変換素子内の(K−1)個のビ
ームスプリッタは、それぞれ反射率を1/2、1/3、
1/4、…、1/Kとすればよい。以上のように本実施
例は装置構成が簡単であり、光ビーム列での入出力を行
なうので他の光回路と直接接続することが出来る、とい
う特徴を有する。実施例2 この発明の実施例2として4入力−4出力の、偏光を利
用した分波・合波を行なう例を図3に示す。また、図3
の光信号分岐素子31とマトリクスマスク32の部分の
yz面での断面図を図4Aに、光信号合波素子33のx
y面での断面図を図4Bにそれぞれ示す。装置の構成と
しては、光信号分岐素子31、マトリクスマスク32、
光信号合波素子33の3つの部分からなり、更に各部分
は光信号分岐素子31が光路変換素子アレイ31a,3
1bと4分の1波長板31c,31dからなり、マトリ
クスマスク32が偏光板32aと液晶素子アレイ32b
からなり、光信号合波素子33が光路変換素子アレイ3
3a,33bと4分の1波長板33c,33dから構成
される。
In general, if there are K input components to the optical path conversion element array 23a, the (K-1) beam splitters in the optical path conversion element have reflectances of 1/2, 1/3, and
It may be set to 1/4, ..., 1 / K. As described above, the present embodiment is characterized in that the device configuration is simple and that the optical beam train is used for input / output, so that it can be directly connected to another optical circuit. Embodiment 2 As Embodiment 2 of the present invention, an example of performing demultiplexing / combining using polarization with four inputs and four outputs is shown in FIG. Also, FIG.
4A is a sectional view of the optical signal branching device 31 and the matrix mask 32 in the yz plane, and FIG.
A cross-sectional view on the y-plane is shown in FIG. 4B, respectively. The configuration of the device includes an optical signal branching element 31, a matrix mask 32,
It is composed of three parts of the optical signal multiplexing element 33, and in each part, the optical signal branching element 31 has the optical path changing element arrays 31a, 3
The matrix mask 32 includes a polarizing plate 32a and a liquid crystal element array 32b.
And the optical signal multiplexing element 33 is the optical path conversion element array 3
3a, 33b and quarter wave plates 33c, 33d.

【0014】この実施例の機能は上記実施例1と同じで
あるが、実施例1では光の強度分割による分波・合波を
行なうのに対し、この実施例では偏光を利用して分波・
合波を行なう点が異なっている。即ち上記実施例1での
分波・合波部分に用いる部分反射素子として、ビームス
プリッタハーフミラー等ではなく偏光ビームスプリッタ
を用いている。これにより合波部分での反射率の制御が
不要となる。
The function of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but in the first embodiment, the demultiplexing / combining is performed by the intensity division of light, whereas in this embodiment, the demultiplexing is performed by using the polarized light.・
The difference is that they combine waves. That is, a polarization beam splitter is used as the partial reflection element used for the demultiplexing / multiplexing portion in the first embodiment, instead of the beam splitter half mirror or the like. As a result, it becomes unnecessary to control the reflectance at the combining portion.

【0015】実際には、光信号分岐素子31においては
直線偏光状態の4本の入射光ビーム列24をそれぞれ4
分の1波長板31cで円偏光にし、その各円偏光ビーム
をそれぞれ光路変換素子アレイ31a内部の偏光ビーム
スプリッタ34で等しい光強度でS偏光とP偏光とに分
波し、その反射された方の偏光ビームをミラー35で、
透過された方の偏光ビームと平行に折曲げ、かつz軸方
向に配列し、これら各4本のS偏光,P偏光の各光ビー
ムを4分の1波長板31dでそれぞれ円偏光に変換し、
これら8本の円偏光光ビームを、光路変換素子アレイ3
1bで同様にして、偏光ビームスプリッタ34とミラー
35とにより各S偏光とP偏光とに分波する。このよう
にして得られた4×4の光ビーム列はマトリクスマスク
32に入射され、個別の光変調を受ける。
In practice, the optical signal branching element 31 has four linearly polarized incident light beam trains 24 each.
Circularly polarized light is polarized by the half-wave plate 31c, and the respective circularly polarized beams are demultiplexed into S-polarized light and P-polarized light with equal light intensity by the polarization beam splitter 34 inside the optical path conversion element array 31a, and the reflected light Of the polarized beam of
It is bent parallel to the transmitted polarized beam and arranged in the z-axis direction, and these four S-polarized and P-polarized light beams are each converted into circularly polarized light by the quarter-wave plate 31d. ,
These eight circularly polarized light beams are converted into an optical path conversion element array 3
Similarly in 1b, the polarized beam splitter 34 and the mirror 35 split the light into S-polarized light and P-polarized light. The 4 × 4 light beam array thus obtained is incident on the matrix mask 32 and undergoes individual light modulation.

【0016】この光変調された4×4の光ビーム列の各
光ビームを4分の1波長板33cでそれぞれ円偏光とし
て光路変換素子アレイ33aに入射する。光路変換素子
アレイ33aは光ビーム1本おきに配列された前段偏光
ビームスプリッタ34aと、各光ビームごとに配列され
た後段偏光ビームスプリッタ34bとを有し、光ビーム
1 のP偏光P1 が前段、後段各偏光ビームスプリッタ
34a,34bを透過し、S偏光S1 が前段偏光ビーム
スプリッタ34aで2回反射され、更に後段偏光ビーム
スプリッタ34bで2回反射され、隣りの光ビームB2
のP偏光P2 が後段偏光ビームスプリッタ34bを透過
し、S偏光S2 が後段偏光ビームスプリッタ34bで2
回反射される。同様にして、隣接光ビームのS偏光とP
偏光とが互いに合波される。これら合波された各光を4
分の1波長板33dで円偏光にし、光路変換素子アレイ
33b内部の偏光ビームスプリッタで、同様に反射した
S偏光と透過して直進してきたP偏光とを混合すること
によって異なるビーム同士を合波する。
Each of the light beams of the light-modulated 4 × 4 light beam train is incident on the optical path conversion element array 33a as circularly polarized light by the quarter-wave plate 33c. Optical path conversion element array 33a is a front polarizing beam splitter 34a arranged in the light beam every other, and a subsequent polarizing beam splitter 34b which are arranged for each light beam, P-polarized light P 1 of the light beam B 1 is The S-polarized light S 1 transmitted through the front and rear polarization beam splitters 34a and 34b is reflected twice by the front polarization beam splitter 34a and twice by the rear polarization beam splitter 34b, and the adjacent light beam B 2
P-polarized light P 2 is transmitted through the rear-stage polarization beam splitter 34b and S-polarized light S 2 is transmitted through the rear-stage polarization beam splitter 34b.
Is reflected twice. Similarly, S polarization and P polarization of adjacent light beams
The polarized light is combined with each other. 4 of each of these combined lights
Circularly polarized light is generated by the half-wave plate 33d, and similarly, the polarized beam splitter inside the optical path conversion element array 33b mixes the reflected S-polarized light and the P-polarized light that has been transmitted and goes straight to combine different beams. To do.

【0017】出力先が検出素子アレイ等により終端され
るような構成の場合には、出力先のみにレンズ系を用い
る構成としてもよい。図1において光信号分岐素子21
の代りに、図3に示した光信号分岐素子31を用いても
よい。この場合は、マトリクスマスク22も図3のよう
に構成する。また図1において光信号合波素子23のみ
を図3中の光信号合波素子33に置き代えてもよい。図
2Aの光信号分岐素子21において、例えば3分の1反
射のビームスプリッタで2分し、その3分の2透過光を
更に1/2ずつに2分して、1本の光ビームを3本に分
割するなど、一般的にはビームスプリッタで構成され
る。
When the output destination is terminated by a detector array or the like, a lens system may be used only for the output destination. In FIG. 1, the optical signal branching element 21
Alternatively, the optical signal branching device 31 shown in FIG. 3 may be used. In this case, the matrix mask 22 is also constructed as shown in FIG. Further, only the optical signal multiplexing element 23 in FIG. 1 may be replaced with the optical signal multiplexing element 33 in FIG. In the optical signal branching device 21 of FIG. 2A, for example, the beam splitter for ⅓ reflection is used to divide the beam into two, and the two-thirds of the transmitted light is further divided into ½ and one light beam is divided into three. It is generally composed of a beam splitter, such as a book.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明ではレンズ系
の代りに反射素子・部分反射素子から構成されるので、
装置としての構造が簡単になり、一体化が容易となる。
光ビーム列を入力し、それに対する演算結果が光ビーム
列として出力されるので、光回路の一素子として素子同
士の多段接続も可能となる。
As described above, according to the present invention, the lens system is composed of a reflective element and a partial reflective element,
The structure of the device is simplified and integration is facilitated.
Since the light beam train is input and the calculation result for the light beam train is output as a light beam train, it is possible to connect elements in multiple stages as one element of an optical circuit.

【0019】光ビームを分波してマトリクスマスクに入
射させるので、マトリクスの1つの要素に対し1つの光
ビーム全体が入射することになり、各ビームの強度を全
ての要素で一定にすることが出来る。
Since the light beam is demultiplexed and made incident on the matrix mask, one whole light beam is made incident on one element of the matrix, and the intensity of each beam can be made constant in all the elements. I can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】Aは図1中の光信号分岐素子21とマトリクス
マスク22の部分のyz面での断面図、Bは図1中の光
信号合波素子23のxy面での断面図である。
2A is a sectional view of the optical signal branching element 21 and the matrix mask 22 in FIG. 1 taken along the yz plane, and B is a sectional view of the optical signal multiplexing element 23 shown in FIG. 1 taken along the xy plane. .

【図3】この発明の実施例2を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】図3中の光信号分岐素子31とマトリクスマス
ク32の部分のyz面での断面図、Bは図3中の光信号
合波素子33のxy面の断面図である。
4 is a sectional view of the optical signal branching element 31 and the matrix mask 32 in FIG. 3 taken along the yz plane, and B is a sectional view of the optical signal multiplexing element 33 shown in FIG. 3 taken along the xy plane.

【図5】光ベクトルマトリクス演算装置の原理を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing the principle of an optical vector matrix computing device.

【図6】従来のレンズ系を用いた光ベクトルマトリクス
演算装置を示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing an optical vector matrix arithmetic device using a conventional lens system.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平行光ビームとして入射されたN個(N
は2以上の整数)の光入力信号のそれぞれを、反射素子
及び部分反射素子の組合せよりなる光路変換素子アレイ
を用いてM個(Mは2以上の整数)の光信号に分割し、
M行N列の平行光ビームを出射する光信号分岐素子と、 その光信号分岐素子から出射されたM行N列の光信号の
それぞれを個別に変調するマトリクスマスクと、 そのマトリクスマスクから出射されたM行N列の光信号
を、その各行ごとに、反射素子及び部分反射素子の組合
せよりなる光路変換素子アレイを用いてそれぞれ合成し
てM個の光信号として出射する光信号合波素子と、を具
備する光ベクトルマトリクス演算装置。
1. N number of incident parallel light beams (N
Is an integer greater than or equal to 2), and each of the optical input signals is divided into M (M is an integer greater than or equal to 2) optical signals by using an optical path conversion element array composed of a combination of reflective elements and partially reflective elements.
An optical signal branching element that emits a parallel light beam of M rows and N columns, a matrix mask that individually modulates each of the M rows and N columns of optical signals that are emitted from the optical signal branching element, and a matrix mask that emits the light signal. An optical signal multiplexing element that combines the optical signals of M rows and N columns for each row by using an optical path conversion element array including a combination of a reflective element and a partially reflective element, and outputs the combined signal as M optical signals. An optical vector matrix computing device comprising:
【請求項2】 上記光信号分岐素子に用いられる部分反
射素子は光ビームを強度分割するビームスプリッタであ
ることを特徴とする請求項1記載の光ベクトルマトリク
ス演算装置。
2. The optical vector matrix computing device according to claim 1, wherein the partially reflecting element used in the optical signal branching element is a beam splitter for intensity-dividing a light beam.
【請求項3】 上記光信号合波素子の部分反射素子は反
射率がそれぞれ1/2,1/3,…1/NのN個のビー
ムスプリッタであることを特徴とする請求項1記載の光
ベクトルマトリクス演算装置。
3. The partial reflection element of the optical signal multiplexing element is N beam splitters having reflectances of 1/2, 1/3, ... 1 / N, respectively. Optical vector matrix computing device.
【請求項4】 上記光信号分岐素子に用いられる部分反
射素子は偏光ビームスプリッタであって、上記光路変換
素子アレイの前段に円偏光変換素子が設けられているこ
とを特徴とする請求項1記載の光ベクトルマトリクス演
算装置。
4. The partial reflection element used for the optical signal branching element is a polarization beam splitter, and a circular polarization conversion element is provided in the preceding stage of the optical path conversion element array. Optical vector matrix computing device.
【請求項5】 上記光信号合波素子に用いられる部分反
射素子は偏光ビームスプリッタであって、上記光路変換
素子アレイの前段に円偏光変換素子が設けられているこ
とを特徴とする請求項1記載の光ベクトルマトリクス演
算装置。
5. The partial reflection element used in the optical signal multiplexing element is a polarization beam splitter, and a circular polarization conversion element is provided in the preceding stage of the optical path conversion element array. The optical vector matrix computing device described.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819132B2 (en) * 2001-06-25 2004-11-16 Micron Technology, Inc. Method to prevent damage to probe card

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