WO2020225873A1 - 光演算素子と多層ニューラルネットワーク - Google Patents

光演算素子と多層ニューラルネットワーク Download PDF

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WO2020225873A1
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optical
light
path
optical waveguide
matching agent
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大塚　卓哉
昌幸 津田
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日本電信電話株式会社
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F3/00—Optical logic elements; Optical bistable devices
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06E—OPTICAL COMPUTING DEVICES; COMPUTING DEVICES USING OTHER RADIATIONS WITH SIMILAR PROPERTIES
    • G06E3/00—Devices not provided for in group G06E1/00, e.g. for processing analogue or hybrid data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02—Neural networks
    • G06N3/06—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons
    • G06N3/067—Physical realisation, i.e. hardware implementation of neural networks, neurons or parts of neurons using optical means

Definitions

  • the present invention relates to an optical arithmetic element and a multi-layer neural network that constitute an optical neural network.
  • the optical neural network models the nerve cell network in the human brain as a unit consisting of two neurons, an input layer neuron and an output layer neuron, and synapses that connect each neuron, and networked using optical signals. It is a thing.
  • An optical neural network is generally configured by connecting neuron elements that execute multiply-accumulate operations and non-linear operations and having multiple layers (for example, Non-Patent Document 1).
  • Non-Patent Document 1 discloses a nerve cell model in which a directional optical coupler and a CMOS circuit are combined in order to realize a neural network.
  • a refractive index matching agent is used at the binding portion of the directional photocoupler to change the binding weight between nerve cells according to the amount of light transmitted through the binding portion.
  • the introduction of light into the directional optical coupling is done, for example, via a plastic optical fiber (POF).
  • POF plastic optical fiber
  • the refractive index matching agent of the directional optical coupler and the end face of the POF have a structure of direct contact. Therefore, it is necessary to prevent the movement of the refractive index matching agent from being hindered by the minute grooves and irregularities on the end face of the POF. Therefore, it is necessary to polish the POF cut surface in contact with the refractive index matching agent, which causes a problem that the manufacturing cost is high.
  • the present invention has been made in view of this problem, and provides an optical arithmetic element and a multi-layer neural network at a reduced manufacturing cost by adopting a configuration in which the end face of the POF and the refractive index matching agent are not in direct contact with each other.
  • the purpose is not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, but not limited to, and the end face of the POF and the refractive index matching agent are not in direct contact with each other.
  • the optical calculation element has a refractive index matched with a light deforming member that deforms according to the intensity of input light and a deformable lid that is connected to the light deforming member and deformed by the light deforming member.
  • a refractive index matching agent that transmits external light introduced from the outside, a matching agent reservoir that is covered with the deformable lid and filled with the refractive index matching agent, and the refractive index matching agent from the matching agent reservoir.
  • a second optical waveguide that outputs the external light, the path, and a partition wall that is arranged between the end faces of the first optical waveguide and the second optical waveguide and transmits the external light.
  • the gist is to prepare.
  • the gist is that the input light of the optical arithmetic element of the first layer includes the output light of the optical arithmetic element of the n-1th layer.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows typically the structural example of the optical arithmetic element which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing which follows the AA line shown in FIG. It is a figure which shows typically the relationship between the light beam propagating through the first optical waveguide shown in FIG. 1 and reaching the path, and the refractive index matching agent moving in the path, and (a) the relationship between the light beam and refraction.
  • the schematic diagram shown, (b) is a diagram showing an example of the relationship between the input light and the output light. It is a figure which shows typically the example in which two optical arithmetic elements shown in FIG. 1 are connected vertically.
  • FIG. 1 It is a figure which shows typically the example which formed the multi-layer neural network by connecting the optical arithmetic elements shown in FIG. 1 in multi-layer. It is a figure which shows typically the example which arranged the optical component between the two optical arithmetic elements shown in FIG. It is a perspective view which shows typically the structural example of the optical arithmetic element which concerns on 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration example of an optical calculation element according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical arithmetic element 1 shown in FIG. 1 is an optical arithmetic element that amplifies light without using photoelectric conversion.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. The configuration of the optical arithmetic element 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the optical calculation element 1 includes an optical deformation member 30, a deformation lid 40, a refractive index matching agent 50, a matching agent reservoir 60, a path 70, a first optical waveguide 80a, a second optical waveguide 80b, and partition walls 90a and 90b.
  • the inside of the matching agent reservoir 60 is filled with the refractive index matching agent 50.
  • Each component of the optical arithmetic element 1 is housed in, for example, a rectangular parallelepiped housing 10.
  • the housing 10 is made of, for example, an organic molecular polymer or quartz.
  • the housing 10 may be made of another material or metal.
  • the shape of the housing 10 is not limited to a rectangular parallelepiped. Further, the housing 10 may be composed of a frame. That is, it is not necessary to hold each component in a solid shape such as a rectangular parallelepiped.
  • An opening 20 is provided on one end side of the housing 10.
  • the opening 20 in this example has a quadrangular plane and penetrates in the height direction of the housing 10.
  • the input light A of the optical signal is input to the opening 20.
  • the direction is defined for the sake of explanation.
  • the opening 20 side of the housing 10 is the rear side, and the opposite side is the front side.
  • the central portion of the inner wall on the front side of the opening 20 is hollowed out in a columnar shape to form a matching agent reservoir 60.
  • a deformable lid 40 is fitted on the opening 20 side (rear side) of the matching agent reservoir 60.
  • the deformable lid 40 is made of a flexible material and deforms when a force is input.
  • the deformable lid 40 is made of, for example, rubber.
  • a locking portion 41 having a U-shaped flat surface is formed in the central portion of the deformable lid 40.
  • a locking portion 11 having the same shape is also formed on the inner wall on the rear side of the opening 20 on which the locking portion 41 faces.
  • a light deformation member 30 is hung between the locking portion 11 and the locking portion 41, and both ends of the light deformation member 30 are fixed to the locking portion 11 and the locking portion 41, respectively.
  • the photodeformable member 30 connects the deformable lid 40 and the inner wall (rear side) of the opening 20 while holding a predetermined tension.
  • the light deformation member 30 is deformed according to the intensity of the input light A.
  • a crosslinked polymer having diarylethene, cyclodextrin, and azobenzene can be used.
  • the inside of the matching agent reservoir 60 is filled with the refractive index matching agent 50 and sealed with a deformable lid 40.
  • a path 70 having a rectangular cross section is formed from the central portion of the front end surface of the matching agent reservoir 60.
  • the refractive index matching agent 50 for example, silicone oil can be used.
  • the refractive index of the refractive index matching agent 50 is, for example, 1.485 (25 ° C.), and has substantially the same refractive index as the first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b.
  • the cross section of the path 70 is, for example, rectangular, and the path 70 horizontally penetrates from the front end face of the matching agent reservoir 60 to the front end face of the housing 10 and the tip is open.
  • the refractive index matching agent 50 is derived from the matching agent reservoir 60, and is filled with the refractive index matching agent 50 up to a position about half of the path 70 in the front-rear direction.
  • the tip portion of the refractive index matching agent 50 moves in the front-rear direction in response to the light deformation member 30 being deformed according to the intensity of the input light A.
  • the derivation direction of the route 70 is not limited to the horizontal direction.
  • the refractive index matching agent 50 in the path 70 is almost unaffected by gravity due to its surface tension. Therefore, the derivation direction of the path 70 may be any of the vertical direction up and down, the diagonal up and down direction, and the like.
  • the position of the tip portion of the refractive index matching agent 50 in the path 70 is mainly determined by the amount of deformation of the deformation lid 40.
  • the first optical waveguide 80a is inclined with respect to the path 70 of the portion where the tip portion of the refractive index matching agent 50 moves in the front-rear direction to propagate the external light B.
  • the external light B is the ambient light in the environment in which the optical calculation element 1 is arranged.
  • the external light B is maintained at a constant intensity (illuminance).
  • the intensity of the external light B may vary to some extent.
  • the second optical waveguide 80b is arranged on an extension line of the first optical waveguide 80a with the path 70 interposed therebetween, and outputs the external light B transmitted through the path 70 to the outside.
  • the partition wall 90a is arranged between the path 70 and the end face of the first optical waveguide 80a to transmit external light B.
  • the partition wall 90b is arranged between the path 70 and the end surface of the second optical waveguide 80b, and outputs the external light B transmitted through the path 70 to the outside.
  • the first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b are made of a material having a higher refractive index than the other housings 10 when the housing 10 is made of an organic molecular polymer.
  • the refractive index of the first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b is, for example, 1.49.
  • the housing 10, the matching agent reservoir 60, and the path 70 may be formed by, for example, processing rectangular parallelepiped quartz by a well-known semiconductor process and micromachine processing technology.
  • a hole may be made in the housing 10 by a micromachine processing technique, and a POF may be inserted therein to form a first optical waveguide 80a and a second optical waveguide 80b.
  • the optical calculation element 1 has a light deforming member 30 that deforms according to the intensity of input light, and a deformable lid 40 that is connected to the light deforming member 30 and deformed by the light deforming member 30.
  • a path 70 having an open tip for deriving the refractive index matching agent 50 from the agent pool 60 in the horizontal direction, a first optical waveguide 80a that is inclined with respect to the path 70 and propagates external light B, and a path 70 are sandwiched between the paths 70.
  • the second optical waveguide 80b which is arranged on the extension line of the first optical waveguide 80a and outputs the external light C transmitted through the path 70 (output light C), the path 70, the first optical waveguide 80a, and the second optical It is provided with partition walls 90a and 90b arranged between the respective end faces of the waveguide 80b and transmitting external light B.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the light beam propagating through the first optical waveguide 80a and reaching the path 70 and the refractive index matching agent 50 moving in the path 70.
  • FIG. 3A shows a schematic diagram showing the relationship between the light beam and the refractive index matching agent 50
  • FIG. 3B shows an example of the relationship between the input light and the output light.
  • the ellipse 81 shown in FIG. 3A schematically represents a light beam (hereinafter, light beam 81) that propagates through the first optical waveguide 80a and reaches the path 70. Since the first optical waveguide 80a is inclined and in contact with the path 70, the shape of the light beam 81 is elliptical.
  • the tip of the refractive index matching agent 50 that moves in the path 70 due to the change in the intensity of the input light A is located at the rear end of the light beam 81 when the intensity of the input light A is maximum.
  • the light beam A is adjusted so as to be located at the front end portion of the light beam 81 when the intensity of the input light A is the minimum.
  • the tip of the refractive index matching agent 50 is adjusted to be located at the front end of the light beam 81, for example, when the intensity of the input light A is maximum. It is adjusted so that it is located at the rear end of the light beam 81 when the intensity of the input light A is the minimum. That is, the logic with respect to the intensity of the input light A can be reversed depending on the deformation direction of the light deformation member 30.
  • the tip portion of the refractive index matching agent 50 is located at ⁇ shown in FIG. 3A. Therefore, since the refractive index matching agent 50 occupies most of the area of the light beam 81, the refractive index of the first optical waveguide 80a and the refractive index of the path 70 match within the range occupied by the refractive index matching agent 50. Therefore, the external light A passes through the path 70 within the range occupied by the refractive index matching agent 50 in the light beam 81.
  • the tip portion of the refractive index matching agent 50 is located at ⁇ shown in FIG. 3A. Therefore, the refractive index of the first optical waveguide 80a and the refractive index of the path 70 match only in a part of the light beam 81, and most of the external light A is reflected by the path 70. Therefore, since only a part of the external light B is transmitted through the path 70, the intensity of the output light C is lowered ( ⁇ in FIG. 3B).
  • the tip portion of the refractive index matching agent 50 is located at ⁇ shown in FIG. 3A. Therefore, since the refractive index matching agent 50 occupies half of the area of the light beam 81, half of the external light B passes through the path 70 and becomes the output light C.
  • the external light B propagating through the first optical waveguide 80a is input to the path 70 via the partition wall 90a. Further, the external light B transmitted through the path 70 is output as output light C from the second optical waveguide 80b via the partition wall 90b.
  • the path 70 and the partition walls 90a and 90b are processed by a well-known semiconductor process and micromachine processing technology, their surfaces are smooth. Therefore, the refractive index matching agent 50 that moves the portions of the partition walls 90a and 90b can smoothly move the portions. That is, it is not necessary to polish the end faces of the first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b on the path 70 side.
  • first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b are configured by inserting the POF into the holes formed in the housing 10, the housing 10 and the POF are fixed (adhered) to the housing on the opposite side of the path 70. Since it may be performed on the surface of the body 10, it is not necessary to bond with high accuracy.
  • the intensity of the external light B can be changed (inversely proportional in this example) in correspondence with the change in the intensity of the input light A.
  • the intensity of the external light B is constant. Therefore, by setting the intensity of the external light B to be higher than the maximum intensity of the input light A, the output light B in which the input light A is amplified can be output.
  • the light intensity of the input light A can be amplified without using photoelectric conversion. Further, since the optical arithmetic element 1 does not perform photoelectric conversion, it does not cause power loss and speed loss associated therewith. Further, since it is not necessary to polish the end faces of the first optical waveguide 80a and the second optical waveguide 80b on the path 70 side, the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration in which two optical arithmetic elements 1 according to the present embodiment are connected in cascade.
  • the optical signal output from the 1 th optical operation elements 1 1 of the second optical waveguide 80b, and inputs of the two first optical operation elements 1 2 in the opening 20 2.
  • the optical processing element 1 1 and the optical operation elements 1 first optical waveguide 80b 1 of 2 and the first optical waveguide 80b 2, the external light B constant light intensity are input.
  • a multi-layer neural network can be constructed by connecting two or more optical arithmetic elements 1 in a sequential manner.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration example of a multi-layer neural network according to the present embodiment.
  • the multilayer neural network 100 shown in FIG. 5 is formed by connecting two or more layers of the above optical arithmetic elements 1 in a longitudinal manner.
  • First layer of output light Z 1 of the optical processing element 1 1 is input to the multiplier 101 2 to generate a second layer of the input light of the optical operation elements 1 2.
  • the multiplier 101 2 multiplies the output light Z 1 by the weight w 3 and outputs it to one input of the adder 103 2 .
  • the adder 103 2 adds the output of multiplier 102 2 and the output of the multiplier 101 2 generates an input light of the optical operation elements 1 2.
  • the output of the multiplier 102 2 is obtained by multiplying the output light Z 2 of an optical arithmetic element (not shown) by the weight w 4 .
  • the optical arithmetic element 1 2 of the second layer generates the output light Z 3 obtained by converting the external light B taken in from the outside by the product-sum signal output by the adder 103 2 corresponding to the input light A.
  • the output light Z 5 to 3 and subsequent layers of the optical operation element 1 3 is also generated, configuration for generating the output light Z 5 is the same as the optical operation elements 1 2 in the second layer.
  • the reference code numbers in the figures are updated and described, and the description thereof will be omitted.
  • input light a n) of th layer of the optical operation element includes a light output Z n-1 of the n-1 th layer of the optical operation element.
  • optical components may be arranged between the optical arithmetic elements 1 n of each layer.
  • the optical component for example, an optical filter and a coupler can be considered.
  • Figure 6 is a diagram schematically showing an example in which for example the light filter 90 between the optical processing element 1 1 and the optical operation element 1 2 shown in FIG.
  • the optical filter 95 may be replaced with a coupler that branches an optical signal.
  • a multi-layer neural network may be configured so that the optical fluter to be generated is arranged. According to this, the degree of freedom in designing the multi-layer neural network can be improved.
  • FIG. 7 is a perspective view schematically showing a configuration example of an optical calculation element according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG.
  • the optical calculation element 2 shown in FIG. 7 is different from the optical calculation element 1 (FIG. 1) in that the third optical waveguide 80c is provided.
  • the third optical waveguide 80c is for deriving the reflected light reflected by the path 70 to the outside.
  • reflected light reflected by the path 70 there are two types of reflected light reflected by the path 70: a reflected light that propagates through the first optical waveguide 80a and returns to the input side, and a reflected wave that repeats reflection until it disappears near the path 70.
  • the latter reflected wave may deteriorate the SN ratio of the calculation of the optical signal.
  • the optical computing element 2 has a reflection angle of the same angle as the incident angle of the first optical waveguide 80a with respect to the path 70, and the tip portion is brought into contact with the tip portion of the first optical waveguide 80a.
  • the 80c is provided with a partition wall 90c arranged between the path 70 and the end face of the third optical waveguide 80c and transmitting the reflected light of the external light B.
  • the external light B reflected by the path 70 is led out to the outside by the third optical waveguide 80c. Therefore, since the reflected wave that repeats reflection near the path 70 is reduced, the SN ratio of the calculation of the optical signal can be improved.
  • the optical arithmetic elements 1 and 2 of the present embodiment it is possible to construct a multi-layered optical neural network without performing photoelectric conversion. Further, according to the multi-layer neural network 100 of the present embodiment, since the external light B is introduced from the outside into each of the layers, it is not necessary to alternately perform the calculation using the optical signal and the electric signal. As a result, the calculation can be reduced in power.
  • the photodeformable member 30 of the present invention has been described with an example of a so-called string-like form, the present invention is not limited to this example.
  • the light deformation member 30 may be, for example, strip-shaped or knitted with a string.
  • the light deforming member 30 may be any one as long as it deforms such as expansion, bending, and stretching.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the gist thereof.
  • optical calculation elements 1 and 2 has not been described by showing a specific example, all existing semiconductor processes and micromachine processing technologies can be used for the processing.
  • Optical calculation element 10 Housing 20: Opening 30: Optical deformation member 40: Deformation lid 50: Refractive index matching agent 60: Matching agent reservoir 70: Path 80a: First optical Waveguide 80b: Second optical waveguide 80c: Third optical waveguide 90a, 90b, 90c: Partition 95: Optical filter or coupler 100: Multilayer neural network A: Input light B: External light C: Output light

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Abstract

ＰＯＦの端面と屈折率整合剤を直接接触させない構成を採用した光演算素子を提供する。入力光の強度に応じて変形する光変形部材３０と、光変形部材３０と連結され該光変形部材３０によって変形させられる変形蓋４０と、屈折率を整合させて外部から導入される外部光を透過させる屈折率整合剤５０と、変形蓋４０で蓋をされ屈折率整合剤５０で満たされた整合剤溜まり部６０と、整合剤溜まり部６０から屈折率整合剤５０を導出する先端が開口された経路７０と、経路７０に対して傾斜し外部光を伝搬させる第１光導波路８０ａと、経路７０を挟んで第１光導波路８０ａの延長線上に配置され経路７０を透過して来た外部光を出力する第２光導波路８０ｂと、経路７０と、第１光導波路８０ａ及び第２光導波路８０ｂのそれぞれの端面との間に配置され外部光を透過させる隔壁９０ａ，９０ｂとを備える。

Description

光演算素子と多層ニューラルネットワーク
　本発明は、光ニューラルネットワークを構成する光演算素子と多層ニューラルネットワークに関する。
　光ニューラルネットワークは、人間の脳内にある神経細胞網を入力層ニューロンと出力層ニューロンの二つのニューロンと、それぞれのニューロンを連結するシナプスから成る単位でモデル化し、光信号を用いてネットワーク化したものである。
　光ニューラルネットワークは、一般的に積和演算と非線形演算を実行するニューロン素子を結合し、多層化されて構成される（例えば非特許文献１）。
谷本桂理　他3名、「フォトクロミック材料を用いた光ニューラルネットワークの研究」、第６４回応用物理学会春季学術講演会
　非特許文献１には、ニューラルネットワークを実現するために、方向性光結合器とＣＭＯＳ回路を組み合わせた神経細胞モデルが開示されている。方向性光結合器の結合部に屈折率整合剤を用い当該結合部の光透過量に応じて神経細胞間の結合重みを変化させる。方向性光結合部への光の導入は、例えばプラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）を介して行われる。
　従来、方向性光結合器の屈折率整合剤とＰＯＦの端面は直接接触する構造であった。したがって、ＰＯＦの端面の微少な溝及び凸凹によって、屈折率整合剤の移動が妨げられないようにする必要がある。そのために、屈折率整合剤と接するＰＯＦ切断面の研磨加工が必要であり製造コストが高くなるという課題がある。
　本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、ＰＯＦの端面と屈折率整合剤を直接接触させない構成を採用することで製造コストを下げた光演算素子と多層ニューラルネットワークを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る光演算素子は、入力光の強度に応じて変形する光変形部材と、前記光変形部材と連結され該光変形部材によって変形させられる変形蓋と、屈折率を整合させて外部から導入される外部光を透過させる屈折率整合剤と、前記変形蓋で蓋をされ前記屈折率整合剤で満たされた整合剤溜まり部と、前記整合剤溜まり部から前記屈折率整合剤を導出する先端が開口された経路と、前記経路に対して傾斜し前記外部光を伝搬させる第１光導波路と、前記経路を挟んで前記第１光導波路の延長線上に配置され前記経路を透過して来た前記外部光を出力する第２光導波路と、前記経路と、前記第１光導波路及び前記第２光導波路のそれぞれの端面との間に配置され前記外部光を透過させる隔壁とを備えることを要旨とする。
　また、本発明の一態様に係る多層ニューラルネットワークは、上記の光演算素子をＮ（Ｎ≧2）個縦続接続させた多層ニューラルネットワークであって、ｎ（ｎ＝2,3,…,Ｎ）層目の光演算素子の前記入力光は、ｎ－１層目の光演算素子の出力光を含むことを要旨とする。
　本発明によれば、製造コストを下げた光演算素子と多層ニューラルネットワークを提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る光演算素子の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１に示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１に示す第１光導波路を伝搬して経路に到達する光ビームと経路内を移動する屈折率整合剤との関係を模式的に示す図であり、（ａ）光ビームと屈折の関係を示す模式図、（ｂ）は入力光と出力光の関係の一例を示す図である。 図１に示す光演算素子を2個縦続させた例を模式的に示す図である。 図１に示す光演算素子を多層に接続して多層ニューラルネットワークを構成した例を模式的に示す図である。 図４に示す2個の光演算素子の間に光学部品を配置した例を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光演算素子の構成例を模式的に示す斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものに
は同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
　〔第１実施形態〕
　図１は、本発明の第１実施形態に係る光演算素子の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示す光演算素子１は、光電変換を用いずに光を増幅する光演算素子である。
　（光演算素子の構成）
　図２は、図１に示すＡ－Ａ線に沿う断面図である。図１と図２を参照して光演算素子１の構成について説明する。
　光演算素子１は、光変形部材３０、変形蓋４０、屈折率整合剤５０、整合剤溜まり部６０、経路７０、第１光導波路８０ａ、第２光導波路８０ｂ、及び隔壁９０ａ，９０ｂを備える。整合剤溜まり部６０の内部は、屈折率整合剤５０で満たされている。
　光演算素子１の各構成部は、例えば直方体の筐体１０に収められている。筐体１０は、例えば有機分子ポリマーあるいは石英で構成される。なお、筐体１０は他の材料、金属で構成してもよい。
　図１に示すように各構成部が組み合わされて光演算素子１が構成されれば、筐体１０の形状は直方体に限られない。また、筐体１０はフレームで構成してもよい。つまり、各構成部を、直方体等の立体で保持する必要もない。
　筐体１０の一方の端部側には、開口部２０が設けられる。この例の開口部２０は、平面が四角形であり、筐体１０の高さ方向を貫通している。開口部２０は、光信号の入力光Ａが入力される。ここで、説明のために方向を定義する。筐体１０の開口部２０側を後、その反対側を前とする。
　開口部２０の前側の内壁の中央部分は、円柱状に刳り抜かれ、整合剤溜まり部６０が形成される。整合剤溜まり部６０の開口部２０側（後側）は、変形蓋４０が嵌められている。
　変形蓋４０は、柔軟性を持つ素材で構成され、力が入力されることで変形する。変形蓋４０は、例えばゴムで構成される。
　変形蓋４０の中央部分には、平面がＵ字状の係止部４１が形成されている。係止部４１が対向する開口部２０の後側の内壁にも、同形状の係止部１１が形成されている。
　係止部１１と係止部４１の間に光変形部材３０が掛け渡され、光変形部材３０の両端部は、係止部１１と係止部４１にそれぞれ固定される。光変形部材３０は所定の張力を保持した状態で、変形蓋４０と開口部２０の内壁（後側）を接続させる。
　光変形部材３０は、入力光Ａの強度に応じて変形する。光変形部材３０は、例えばジアリールエテン、シクロデキストリン、及びアゾベンゼンを有する架橋ポリマー等を用いることができる。
　整合剤溜まり部６０の内部は、屈折率整合剤５０で満たされ変形蓋４０で密閉される。整合剤溜まり部６０の前側の端面の中央部分から、断面が長方形の経路７０が形成される。
　屈折率整合剤５０は、例えば、シリコンオイルを用いることができる。屈折率整合剤５０の屈折率は、例えば1.485（25℃）であり、第１光導波路８０ａ及び第２光導波路８０ｂとほぼ同じ屈折率を持つ。
　経路７０は、その断面が例えば長方形であり、整合剤溜まり部６０の前側の端面から、筐体１０の前側の端面まで水平に貫通し先端は開放されている。経路７０の内部は、整合剤溜まり部６０から屈折率整合剤５０が導出され、経路７０の前後方向の半分程度の位置まで屈折率整合剤５０で満たされている。屈折率整合剤５０の先端部分は、光変形部材３０が入力光Ａの強度に応じて変形するのに対応して前後方向に移動する。
　なお、経路７０の導出方向は、水平方向に限られない。経路７０内の屈折率整合剤５０は、その表面張力によって重力の影響をほとんど受けない。したがって、経路７０の導出方向は、鉛直方向の上下、又は斜め上下方向等の何れで有ってもよい。経路７０内の屈折率整合剤５０の先端部分の位置は、主に変形蓋４０の変形量によって決定される。
　第１光導波路８０ａは、屈折率整合剤５０の先端部分が前後方向に移動する部分の経路７０に対して傾斜し外部光Ｂを伝搬させる。外部光Ｂは、光演算素子１が配置された環境の環境光のことである。外部光Ｂは一定の強度（照度）に保たれている。外部光Ｂの強度は、ある程度変動しても構わない。
　第２光導波路８０ｂは、経路７０を挟んで第１光導波路８０ａの延長線上に配置され経路７０を透過して来た外部光Ｂを外部に出力する。
　隔壁９０ａは、経路７０と第１光導波路８０ａの端面との間に配置され外部光Ｂを透過させる。隔壁９０ｂは、経路７０と第２光導波路８０ｂの端面との間に配置され、経路７０を透過して来た外部光Ｂを外部に出力する。
　第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂは、筐体１０を有機分子ポリマーで構成した場合、他の筐体１０の部分よりも屈折率が高い材料で構成される。第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂの屈折率は、例えば1.49である。
　筐体１０、整合剤溜まり部６０、及び経路７０は、周知の半導体プロセス及びマイクロマシン加工技術によって、例えば直方体の石英を加工することで形成しても良い。例えばマイクロマシン加工技術で筐体１０に孔を空け、その中にＰＯＦを挿入して第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂを構成しても良い。
　以上述べたように本実施形態に係る光演算素子１は、入力光の強度に応じて変形する光変形部材３０と、光変形部材３０と連結され該光変形部材３０によって変形させられる変形蓋４０と、屈折率を整合させて外部から導入される外部光Ｂを透過させる屈折率整合剤５０と、変形蓋４０で蓋をされ屈折率整合剤５０で満たされた整合剤溜まり部６０と、整合剤溜まり部６０から屈折率整合剤５０を水平方向に導出する先端が開口された経路７０と、経路７０に対して傾斜し外部光Ｂを伝搬させる第１光導波路８０ａと、経路７０を挟んで第１光導波路８０ａの延長線上に配置され経路７０を透過して来た外部光Ｃを出力（出力光Ｃ）する第２光導波路８０ｂと、経路７０と、第１光導波路８０ａ及び第２光導波路８０ｂのそれぞれの端面との間に配置され外部光Ｂを透過させる隔壁９０ａ，９０ｂを備える。
　（光演算素子の作用）
　図３は、第１光導波路８０ａを伝搬して経路７０に到達する光ビームと経路７０内を移動する屈折率整合剤５０との関係を模式的に示す図である。図３（ａ）は光ビームと屈折率整合剤５０の関係を示す模式図、図３（ｂ）は入力光と出力光の関係の一例を示す。
　図３（ａ）に示す楕円８１は、第１光導波路８０ａを伝搬して経路７０に到達する光ビーム（以降、光ビーム８１）を模式的に表す。第１光導波路８０ａは、経路７０に対して傾斜して接するので光ビーム８１の形状は楕円形になる。
　ここで、入力光Ａの強度の変化によって経路７０内を移動する屈折率整合剤５０の先端は、入力光Ａの強度が最大の場合に光ビーム８１の後側の端部に位置するように調整されていると仮定する。また、入力光Ａの強度が最小の場合に光ビーム８１の前側の端部に位置するように調整されていると仮定する。
　この仮定は、光変形部材３０が入力光Ａの強度が大きいと収縮する場合に成立する。光変形部材３０が変形する方向が逆であれば、屈折率整合剤５０の先端は、例えば入力光Ａの強度が最大の場合に光ビーム８１の前側の端部に位置するように調整され、入力光Ａの強度が最小の場合に光ビーム８１の後側の端部に位置するように調整される。つまり、光変形部材３０の変形する方向によって、入力光Ａの強度に対する論理を反転させることができる。
　上記の仮定において、入力光Ａの強度が最小の強度よりも少し大きい場合は、屈折率整合剤５０の先端部分が図３（ａ）に示すαに位置する。よって、光ビーム８１の面積のほとんどを屈折率整合剤５０が占めるので、屈折率整合剤５０が占める範囲内で第１光導波路８０ａの屈折率と経路７０の屈折率が整合する。よって、外部光Ａは、光ビーム８１内の屈折率整合剤５０が占める範囲で経路７０を透過する。
　この状態を図３（ｂ）にαで示す。図３（ｂ）に示すように入力光Ａの強度が最小の強度よりも少し大きい場合、外部光Ｂのほとんどが経路７０を透過し出力光Ｃとなる。つまり、この例では、入力光Ａの強度が最小の場合に外部光Ｂは遮光される。
　また、上記の仮定において、入力光Ａの強度が最大の強度よりも少し小さい場合は、屈折率整合剤５０の先端部分が図３（ａ）に示すγに位置する。したがって、光ビーム８１内の一部分でしか第１光導波路８０ａの屈折率と経路７０の屈折率が整合せず、外部光Ａのほとんとが経路７０で反射する。よって、外部光Ｂの一部しか経路７０を透過しないので出力光Ｃの強度は低下する（図３（ｂ）のγ）。
　また、上記の仮定において、入力光Ａの強度が最小－最大の範囲の中間の強度の場合は、屈折率整合剤５０の先端部分が図３（ａ）に示すβに位置する。よって、光ビーム８１の面積の半分を屈折率整合剤５０が占めるので、外部光Ｂの半分が経路７０を透過して出力光Ｃとなる。
　また、第１光導波路８０ａを伝搬した外部光Ｂは、隔壁９０ａを介して経路７０に入力する。また、経路７０を透過した外部光Ｂは、隔壁９０ｂを介して第２光導波路８０ｂから出力光Ｃとなって出力される。
　経路７０及び隔壁９０ａ，９０ｂは、周知の半導体プロセス及びマイクロマシン加工技術によって加工されるので、その表面は平滑である。したがって、隔壁９０ａ，９０ｂの部分を移動する屈折率整合剤５０は、当該部分をスムーズに移動することができる。つまり、第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂの経路７０側の端面を研磨加工する必要がない。
　また、第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂを筐体１０に空けた孔にＰＯＦを挿入して構成する場合、筐体１０とＰＯＦの固定（接着）は、経路７０の反対側の筐体１０の表面で行えば良いので高い精度で接着する必要がない。
　以上説明したように、図３に示す例では外部光Ｂの強度を、入力光Ａの強度の変化に対応させて変化（この例では反比例）させることができる。外部光Ｂの強度は一定である。よって、外部光Ｂの強度を入力光Ａの最大強度よりも大きな強度に設定しておくことで、入力光Ａを増幅した出力光Ｂを出力することができる。
　つまり、本実施形態に係る光演算素子１によれば、光電変換を用いずに入力光Ａの光強度を増幅することができる。また、光演算素子１は、光電変換を行わないのでそれに伴う電力損失と速度損失を生じさせない。また、第１光導波路８０ａと第２光導波路８０ｂの経路７０側の端面を研磨加工する必要がないので製造コストを下げることができる。
　また、一定の外部光Ｂを、多層（複数を縦続）に接続された光演算素子１のそれぞれに与える（照射する）ことで、光信号の強度の損失が生じさせない多層ニューラルネットワークを構成することができる。
　（多層ニューラルネットワーク）
　図４は、本実施形態に係る光演算素子１を2個縦続接続させた構成を模式的に示す図である。1個目の光演算素子１１の第２光導波路８０ｂから出力された光信号を、2個目の光演算素子１２の開口部２０２に入力させる。光演算素子１１と光演算素子１２の第１光導波路８０ｂ１と第１光導波路８０ｂ２には、一定の光強度の外部光Ｂがそれぞれ入力される。
　2個以上の光演算素子１を縦続接続することで多層ニューラルネットワークを構成することができる。
　図５は、本実施形態に係る多層ニューラルネットワークの構成例を模式的に示す図である。図５に示す多層ニューラルネットワーク１００は、上記の光演算素子１を２層以上、縦続に接続したものである。
　１層目の光演算素子１１の出力光Ｚ１は、２層目の光演算素子１２の入力光を生成する乗算器１０１２に入力される。乗算器１０１２は、出力光Ｚ１に重みｗ３を乗じて加算器１０３２の一方の入力に出力する。
　加算器１０３２は、乗算器１０１２の出力と乗算器１０２２の出力を加算して光演算素子１２の入力光を生成する。乗算器１０２２の出力は、図示しない光演算素子の出力光Ｚ２に重みｗ４を乗じたものである。
　２層目の光演算素子１２は、外部から取り込む外部光Ｂを、入力光Ａに相当する加算器１０３２が出力する積和信号で変換した出力光Ｚ３を生成する。３層目以降の光演算素子１３が生成する出力光Ｚ５についても、当該出力光Ｚ５を生成するための構成は、２層目の光演算素子１２と同じである。図中の参照符号の番号を更新して表記し、その説明は省略する。
　以上説明したように本実施形態に係る多層ニューラルネットワーク１００は、光演算素子１をＮ（Ｎ≧2）個縦続接続させた多層ニューラルネットワークであって、ｎ（ｎ＝2,3,…,Ｎ）層目の光演算素子の入力光Ａｎは、ｎ－１層目の光演算素子の出力光Ｚｎ－１を含む。
　この構成によれば、各層の光演算素子１ｎのそれぞれに一定強度の外部光Ｂが入力され、該外部光Ｂが前層ｎ－１の光演算素子１ｎ－１の出力光Ｚｎ－１で変換された出力光Ｚｎを生成する。したがって、多層に縦続接続された後方の光演算素子１ｎの出力光Ｚｎの強度は減衰しない。その結果、光電変換が不要であり、多層ニューラルネットワークを無電力化することができる。
　各層の光演算素子１ｎの間に他の光学部品を配置するようにしてもよい。光学部品は、例えば光フィルター及びカプラー等が考えられる。
　図６は、図４に示した光演算素子１１と光演算素子１２の間に例えば光フィルター９０を配置した例を模式的に示す図である。光フィルター９５は、光信号を分岐させるカプラーに置き換えてもよい。
　このようにｎ（ｎ＝2,3,…,Ｎ）層目の光演算素子とｎ＋１層目の光演算素子の間に、n個目の光演算素子の出力光を、分岐させるカプラー又は変調させる光フルターが配置されるように多層ニューラルネットワークを構成してもよい。これによれば多層ニューラルネットワークの設計の自由度を向上させることができる。
　〔第２実施形態〕
　図７は、本発明の第２実施形態に係る光演算素子の構成例を模式的に示す斜視図である。図７は図１に対応する図である。
　図７に示す光演算素子２は、第３光導波路８０ｃを備える点で光演算素子１（図１）と異なる。第３光導波路８０ｃは、経路７０で反射した反射光を外部に導出させるものである。
　経路７０で反射した反射光は、第１光導波路８０ａを伝搬して入力側に戻る反射光と、経路７０付近で消失するまで反射を繰り返す反射波の2つが存在すると考えられる。後者の反射波は、光信号の演算のＳＮ比を劣化させる場合がある。
　そこで本実施形態に係る光演算素子２は、第１光導波路８０ａの経路７０に対する入射角度と同じ角度の反射角度を持ち、先端部を第１光導波路８０ａの先端部に接触させる第３光導波路８０ｃと、経路７０と第３光導波路８０ｃの端面の間に配置され外部光Ｂの反射光を透過させる隔壁９０ｃを備える。これにより、経路７０で反射された外部光Ｂは、第３光導波路８０ｃによって外部に導出される。したがって、経路７０付近で反射を繰り返す反射波が減少するので、光信号の演算のＳＮ比を向上させることができる。
　また、第３光導波路８０ｃから導出される反射光を演算に用いることも可能である。第３光導波路８０ｃから出力される反射光を演算に用いることで多層ニューラルネットワークの設計の自由度を向上させることができる。
　以上説明したように本実施形態の光演算素子１，２によれば、光電変換を行うことなく、多層化した光ニューラルネットワークを構築できる。また、本実施形態の多層ニューラルネットワーク１００によれば、各層のそれぞれに外部から外部光Ｂが導入されるので、光信号と電気信号を用いた演算を交互に行う必要がない。その結果、演算を無電力化することができる。
　また、非金属製の材料で構成することが可能なので無電力であることも含め、従来の半導体チップを利用したＩｏＴデバイスの適用が困難な利用場面での光演算素子の活用を可能にする。また、光電変換を行わないことによる部品点数の削減によるコストダウン及び故障リスクを減少させるという効果も奏する。
　なお、本発明の光変形部材３０は、いわゆる紐状の形態の例で説明したが、この例に限定されない。光変形部材３０は、例えば帯状であっても紐を編んだものであってもよい。要するに光変形部材３０は、膨張、屈曲、及び伸張等の変形が生じるものであれば何でも構わない。このように本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で変形が可能である。
　なお、光演算素子１，２の加工方法について具体例を示した説明を行わなかったが、当該加工については既存の半導体プロセス及びマイクロマシン加工技術の全てを用いることができる。
１、１１～１３、２：光演算素子
１０：筐体
２０：開口部
３０：光変形部材
４０：変形蓋
５０：屈折率整合剤
６０：整合剤溜まり部
７０：経路
８０ａ：第１光導波路
８０ｂ：第２光導波路
８０ｃ：第３光導波路
９０ａ，９０ｂ，９０ｃ：隔壁
９５：光フィルター又はカプラー
１００：多層ニューラルネットワーク
Ａ：入力光
Ｂ：外部光
Ｃ：出力光

Claims (5)

  1. 　入力光の強度に応じて変形する光変形部材と、
    　前記光変形部材と連結され該光変形部材によって変形させられる変形蓋と、
    　屈折率を整合させて外部から導入される外部光を透過させる屈折率整合剤と、
    　前記変形蓋で蓋をされ前記屈折率整合剤で満たされた整合剤溜まり部と、
    　前記整合剤溜まり部から前記屈折率整合剤を導出する先端が開口された経路と、
    　前記経路に対して傾斜し前記外部光を伝搬させる第１光導波路と、
    　前記経路を挟んで前記第１光導波路の延長線上に配置され前記経路を透過して来た前記外部光を出力する第２光導波路と、
    　前記経路と、前記第１光導波路及び前記第２光導波路のそれぞれの端面との間に配置され前記外部光を透過させる隔壁と
    　を備えることを特徴とする光演算素子。
  2. 　前記第１光導波路の前記経路に対する入射角度と同じ角度の反射角度を持ち、先端部を前記第１光導波路の先端部に接触させる第３光導波路と、
    　前記経路と前記第３光導波路の端面の間に配置され前記外部光の反射光を透過させる隔壁とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光演算素子。
  3. 　入力光の強度が最大の場合に前記外部光は遮光されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光演算素子。
  4. 　請求項１乃至３の何れかに記載した光演算素子をＮ（Ｎ≧2）個縦続接続させた多層ニューラルネットワークであって、
    　ｎ（ｎ＝2,3,…,Ｎ）層目の光演算素子の前記入力光は、ｎ－１層目の光演算素子の出力光を含む
    　ことを特徴とする多層ニューラルネットワーク。
  5. 　ｎ（ｎ＝2,3,…,Ｎ）層目の光演算素子とｎ＋１層目の光演算素子の間に、n個目の光演算素子の出力光を、分岐させるカプラー又は変調させる光フルターが配置される
    　ことを特徴とする請求項４に記載の多層ニューラルネットワーク。
     
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS542146A (en) * 1977-05-31 1979-01-09 Ets Pieeru Anjiniyuu Sa Optical device
JPH05303048A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Fujikura Ltd 光路切替装置
JPH09159943A (ja) * 1995-12-12 1997-06-20 Hitachi Cable Ltd 導波路型光スイッチ及びその製造方法
WO2002069016A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-06 Lightwave Microsystems Corporation Microfluid control for waveguide optical switches, variable attenuators, and other optical devices
JP2003161895A (ja) * 2001-09-17 2003-06-06 Agilent Technol Inc 全反射光スイッチ
JP2019101887A (ja) * 2017-12-06 2019-06-24 日本電信電話株式会社 光演算素子と多層ニューラルネットワーク

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS542146A (en) * 1977-05-31 1979-01-09 Ets Pieeru Anjiniyuu Sa Optical device
JPH05303048A (ja) * 1992-04-27 1993-11-16 Fujikura Ltd 光路切替装置
JPH09159943A (ja) * 1995-12-12 1997-06-20 Hitachi Cable Ltd 導波路型光スイッチ及びその製造方法
WO2002069016A2 (en) * 2001-02-28 2002-09-06 Lightwave Microsystems Corporation Microfluid control for waveguide optical switches, variable attenuators, and other optical devices
JP2003161895A (ja) * 2001-09-17 2003-06-06 Agilent Technol Inc 全反射光スイッチ
JP2019101887A (ja) * 2017-12-06 2019-06-24 日本電信電話株式会社 光演算素子と多層ニューラルネットワーク

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