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. Light ニ ュ ー ロ calculus element composed の beg フ 検 ォ ト リ フ ラ ク テ ィ ブ nonlinear working fruit を have す る Ti company, scattered LiNbO_3 の cluster type optical wave road light 伝 moving properties を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り adjustable べ た. Image 伝 send 伝 feature を point space が <s:1> level number (PSF)によ <s:1> spatial domain にお て て analysis を line った. Guided wave road の inflectional rate distribution が portrait 伝 send に し seaborne て optimal distribution of な か ら ず れ る と, モ ー ド scattered に よ り 伝 portraits send が slanting む. Portrait 伝 distance, portrait size, SN ratio, および decomposition energy に related to <s:1> discuss を line った. Spatial frequency が 0.25 mu m ^ < 1 > で portrait が 80 mu m の の occasions, 21 this の イ ン パ ル ス portrait を 25.2 mm の 伝 moving distance に お い て て separation で き, degree of decomposition can は 4 microns と review 価 で き る. 2. The rights of guided wave type light element child の 検 for optical signal の damping compensation and び threshold numerical 処 Richard な ど の nonlinear calculus に important な 働 き を す る rights of grain seed の 検 line for を っ た. 1.3 mu m 帯 と 1.55 mu m 帯 に お い て, Pr ^ 3 + > < and び Er ^ < 3 + > イ オ ン add ガ ー ネ ッ ト を membrane guided wave road with い た rights of light apparatus の be 験 を line っ た. The crystal film をRFスパッタリ グ グ グ method を is prepared by を て て, and the optical properties と spectral properties を are analyzed by た た. High-speed 伝 send and び signal 処 Richard に お い て, others 々 な form を hold っ た ultrashort パ ル ス な ど を の is - to force signal with い て, theoretical calculation of line を っ た. 3. Optical functional guided wave road に お け る light wave suppression の 検 type for guided wave optical ニ ュ ー ロ element child に お い て の into the light signal output characteristic を suppression す る た め に, degree of 3 GHZ の magnetostatic surface wave を with い た magnetic 気 optical unseen fruit に よ る multiple light wave suppression characteristics を beg し 検 た. Ce ド ー プ ガ ー ネ ッ ト film multilayer structure guided wave road に よ り, こ れ ま で の element child に element is higher than べ combining working rate を め smaller を の under a third degree of 1 cm ま で short く で き る こ と に を theory in し た. ま た, 100 MHZ か ら 2 GHZ degree の 弾 sex surface wave に よ る stereo optical unseen fruit を with い て wavelength much shigemitsu を sentaku suppression で き る こ と を be 験 に confirm し た. さ ら に, multiple electromagnetic に よ る multiwavelength optical の nonlinear interaction に masato し て time な ダ イ ナ ミ ッ ク を theory features に beg し 検, phase masato 処 Richard 処 の signals, such as Richard へ の 応 with を shown し た. The effects of フォトリフラ, ティブ, によ, the distribution of the flexural ratio を, the control of <s:1>, and the combination characteristics of human force を change えられる, とを, and とを show た. 4. Light ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク の theory analytical に masato す る beg ニ 検 ュ ー を ロ dynamics with い て super coordination has す な intelligence 処 reason を る even think the memory type ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク の stability お よ び letter 頼 sex に つ い て beg し 検 た. に, ネ ッ ト ワ ー ク の stable points を pseudo stable と pseudo stable point し に classification, そ れ ら の point に お け る ネ ッ ト ワ ー ク の statistical properties を mathematical analytical に よ り Ming ら か に し て, リ ア ル タ イ ム な pseudo stable point の 検 condition を export し た. ま た, light バ ン ド ル フ ァ イ バ を with い た CDMA communication space secondary yuan に お い て even think memory に よ り mistakenly り correction を beg し 検, good な mistakenly り correction characteristic を す る こ と を theory analytical and び シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り confirm し た.

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。

増田、宮崎: "地上構造物による電磁波の散乱に関する電磁環境特性" 電気学会論文誌C. 118・1. 112-117 (1998)

增田，宫崎：“关于地面结构的电磁波散射的电磁环境特征”日本电气工程师学会会刊C.118・1（1998）。