フォトリフラクティブ非線形導波路素子を用いた集積型ニューロ演算システムの研究

基于光折变非线性波导器件的集成神经计算系统研究

• 批准号: 08875080
• 负责人: 宮崎 保光
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08875080/
• 关键词: 非線形機能素子; 光導波路; 光コンピューティング; ニューロ演算システム; ニューラルネットワーク; 光ニューロ素子; 光集積回路; 非線形光学効果

1. 光ニューロ演算素子構成の検討フォトリフラクティブ非線形効果を有するTi拡散LiNbO_3集束型光導波路の光伝搬特性を計算シミュレーションにより調べた。画像伝送の特性を点広がり関数(PSF)により空間領域において解析を行った。導波路の屈折率分布が画像伝送に対して最適な分布からずれると、モード分散により伝送画像が歪む。画像伝送距離、画像幅、SN比、および分解能に関して検討を行った。空間周波数が0.25μm^<-1>で幅が80μmの画像の場合、21本のインパルス画像を25.2mmの伝搬距離において全て分離でき、分解能は4μm程度と評価できる。2. 導波型光増幅素子の検討光信号の減衰補償及び閾値処理などの非線形演算に重要な働きをする光増幅素子の検討を行った。1.3μm帯と1.55μm帯において,Pr^<3+>及びEr^<3+>イオン添加ガーネット薄膜導波路を用いた光増幅器の実験を行った。結晶膜をRFスパッタリング法を用いて作製し,光学特性と分光特性を分析した。高速伝送及び信号処理において,様々な形を持った超短パルスなどの被変調入力信号を用いて,理論計算を行った。3. 光機能性導波路における光波制御の検討導波型光ニューロ素子において光信号の入出力特性を制御するために、3GHz程度の静磁表面波を用いた磁気光学効果による多重光波制御特性を検討した。Ceドープガーネット薄膜多層構造導波路により、これまでの素子に比べ結合効率を高め素子長を1/3以下の1cm程度まで短くできることを理論的に示した。また、100MHzから2GHz程度の弾性表面波による音響光学効果を用いて波長多重光を選択制御できることを実験的に確認した。さらに、多重電磁波による多波長光の非線形相互作用に関して時間的なダイナミック特性を理論的に検討し、相関処理等の信号処理への応用を示した。フォトリフラクティブ効果等により屈折率分布を制御し、人出力結合特性を変えられることを示した。4. 光ニューラルネットワークの理論解析に関する検討ニューロ動力学を用いて超並列な情報処理を有する連想記憶型ニューラルネットワークの安定性および信頼性について検討した。特に,ネットワークの安定点を偽安定点と非偽安定点に分類し,それらの点におけるネットワークの統計特性を数理解析により明らかにして,リアルタイム的な偽安定点の検出条件を導出した。また,光バンドルファイバを用いた空間二次元CDMA通信において連想記憶により誤り訂正を検討し、良好な誤り訂正特性を有することを理論解析及びシミュレーションにより確認した。

1. The non-linear effect of light element calculation and non-linear effect has been solved LiNbO_3 clustered optical waveguide's optical transmission characteristics are calculated based on the calculation results. The characteristics of the image sent are the number of points (PSF), the space field, and the analysis of the line. The image of the refractive index distribution of the waveguide is the optimal distribution and the dispersion of the waveguide is the image of the waveguide. The image sending distance, the image frame, the SN ratio, and the resolution can be determined by the distance between the image and the image. The space frequency is 0.25μm^<-1> and the picture is 80μm, 21 books The image has a moving distance of 25.2mm, a complete separation, and a resolution of 4μm. 2. The attenuation compensation and threshold processing of the optical signal of the guided wave type optical amplification element are very important and the non-linear calculation is very important. 1.3μm 帯と 1.55μm 帯において, Pr^<3+> and びEr^<3+> イオン add ガーネット film waveguide and use いたoptical amplifier の実験を行った. The crystalline film was produced using the RF スパッタリング method, and its optical properties and spectroscopic properties were analyzed. High-speed transmission and signal processing are used, and the force signal is transferred into the ultra-short ultra-short signal, and the theoretical calculation is performed. 3. Optical functional waveguide control and control of optical signals The magnetostatic surface wave of the 3GHz level uses the magnetic optical effect and the multiple light wave control characteristics. Ceドープガーネット thin film multi-layer structure waveguide により, これまでの真子に比べ combining effect The rate is high and the element length is less than 1/3 and the length is about 1cm, and the length is short and the length is the same as the theory. The acoustic and optical effects of the 100MHz and 2GHz elastic surface waves are controlled by the multi-wavelength light selection, which has been confirmed.さらに, multiple electromagnetic waves, non-linear interaction of multi-wavelength light, non-linear interaction, time, なダイナミック characteristics, theory, correlation processing, etc., signal processing, etc. The フォトリフラクティブ effect is controlled by the refractive index distribution, and the human output combined characteristics are displayed by the によりdistribution. 4.光ニューラルネットワークのTheoretical analysisに关する検 Discussion of ニューロdynamicsを用いてSuper parallelなinformation Processing is done with the memory type of memory type, the stability of the memory, the stability of the memory, and the stability of the memory. Special classification of stable point, pseudo stable point and non-pseudo stable pointクのStatistical characteristicsをMathematical analysisにより明らかにして,リアルタイムなpseudo-stable pointの検Out conditionをderivationした.また, 光バンドルファイバを Use the いた space two-dimensional CDMA communication において even think about the memory によりError correction There are theoretical analysis and verification of good error correction characteristics and correction characteristics.

项目成果

後藤 信夫(共著): "光エレクトロニクス" オーム社, 26 (1997)

Nobuo Goto（合著者）：“光电学”Ohmsha，26（1997）

S.Li and Y.Miyazaki: "A Performance Analysis of Buffered DQDB Network with Request Arrivlal Process Depending on Its Request Counter Value and Its Location on the Buses" IEICE Trans.Commun.,. E81-B・3. 147-157 (1998)

S.Li 和 Y.Miyazaki：“缓冲 DQDB 网络的性能分析，其请求到达过程取决于其请求计数器值及其在总线上的位置”IEICE Trans.Commun.，147-157（ 1998）

Y.Tachibana,Y.Miyazaki and R.Bhandari: "Study and Analysis of an Improved Multi-Layered Optical-MSSW Functional Devices" Jpn.J.Appl.Phys.38(in press). (1999)

Y.Tachibana、Y.Miyazaki 和 R.Bhandari：“改进的多层光学 MSSW 功能器件的研究和分析”Jpn.J.Appl.Phys.38（印刷中）。

R.Balasubramanian and Y.Miyazaki: "Ultrahigh Speed Response of Integrated Optical Amplifiers Using Channel Type Garnet Thin-Film Waveguides" Tech.Digest of International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies(CPT'99),Sendai,Wep-27-1. 157-1

R.Balasubramanian 和 Y.Miyazaki：“使用通道型石榴石薄膜波导的集成光学放大器的超高速响应”当代光子技术国际专题研讨会技术文摘 (CPT99)，仙台，Wep-27-1。

Y.Miyazaki: "Electromagnetic Fields in a Uniformly Curved X-Ray Dielectric Gardient Waveguides" Proc.of 1998 China-Japan Joint Meeting on Microwaves(CJMW'98),Beijing. 319-322 (1998)

Y.宫崎：“均匀弯曲X射线介质波导中的电磁场”1998年中日微波联席会议(CJMW98)会议记录，北京。