集積化多波長光コンピューティングシステムの開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08558022
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 樋口 龍雄 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20005317)
• 研究分担者: 青木 孝文 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (80241529)
• キーワード: 光コンピュータ / 光インタコネクション / 光電子集積回路 / 波長識別素子 / フォトダイオード / 受光素子 / 波長分割多重

研究概要

多波長光電子集積システムを実現するためには,「適応波長セレクタ」が不可欠である.昨年度までに,その波長検出部の試作を完了している.本年度は試作結果に基づいて,適応波長セレクタ全体の性能評価を行うとともに,その光インクコネクション/光コンピューティングへの応用について検討した.
1. 昨年度に試作したタイプ(2)の光学フィルタ(630nm〜850nmの波長域の複数の光を分離するための単一の傾斜堆積型誘電体多層膜フィルタ)を用いた波長検出部の特性を評価するとともに,その信号を受けて波長信号を分離・演算する適応演算部をワークステーション上で設計した.その際に,各波長の光パワーの推定のために擬似逆行列演算を用いることにより,8〜16波長程度を適応波長セレクタ上で分離・検出することが可能であることが明らかになった.
2. 適応波長セレクタを用いた多波長光インタコネクションネットワークとして,導波路を使用する多波長光ハイパーキューブならびに自由空間光接続に基づく光ウェーブキャスティングアーキテクチャを提案し,8〜16波長の使用により,前者においては配線の面積的複雑さを1/64〜1/256に減少でき,後者においては.通信バンド幅を8〜16倍に向上できることを明らかにした.さらに,その他の応用として,光集合論理演算システムおよび光ニューラルネットワークの構成を検討するとともに,理論的体系化とモデル実験を行い,その原理を確認した.この過程を通して,本研究で提案してきた信号の多重化による新しいコンピューティングの原理が,正弦波や直交ディジタル系列などで変調された電気信号を情報担体として用いることにより,現行のVLSIアーキテクチャへ応用可能であることが判明し,基礎的検討を行うとともに,今後の研究課題を明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] Y.Yuminaka: "Design of neural networks based on wave-parallel computing technique" Analog Integrated Circuits and Signal Processing. 15・3. 315-327 (1998)
• [文献書誌] T.Aoki: "Set-valued logic circuits for next generation VLSl architectures" Proc.of the 28th Int.Symp.on Multiple-Valued Logic. 140-147 (1998)
• [文献書誌] Y.Yuminaka: "Wave-parallel computing systems using multiple-valued pseudo-orthogonal sequences" Proc.of the 28th Int.Symp.on Multiple-Valued Logic. 148-153 (1998)
• [文献書誌] 青木孝文: "擬似ランダム系列に基づく集合論理アーキテクチャ" 電子情報通信学会論文誌 D-I. J81-D-I・11. 1163-1170 (1998)
• [文献書誌] Y.Yuminaka: "Frequency-mode set-valued logic for wave-parallel computing-Design and experimental realization" Multiple-Valued Logic. 3・4. 301-332 (1998)