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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08875080
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 宮崎 保光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023169)
• 研究分担者: 黄 新民 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00262973) ; 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• キーワード: 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

研究概要

1.光ニューロ演算素子構成の検討
熱拡散法を用いて作製したTi拡散LiNbO_3集束型光導波路の光伝搬特性をインパルス画像を用いて調べた。入力画像と出力画像を比較した結果,画像が大きく劣化していることが判明した。その一つの理由であるモード分散を防ぐ為に空間ウィーナフィルタを用いた。今回のシミュレーションの結果,振幅は減衰したが出力の点画像の広がりが少なくなり,ウィーナフィルタを用いることによって劣化した画像を復元できることが分かった。
2.光集積回路の作製手法の検討
光演算素子は光ニューロ素子の構成要素として挙げられる。光演算素子において,屈折率の空間的高密度な制御の為には,電極あるいはマスクの微細加工が要求される。ピエゾ素子とパルスステージの協調制御によるフィードバック制御を行った高精度レーザ描画措置を用いて,0.8μmの線幅でのパタ-ニングを実験的に確認した。さらに本装置により1.2GHz帯の弾性表面波励振用電極が良好に作製できることを確認した。本手法により微細な光導波路,電極及びフォトリフラクティブ効果用マスクの作製が可能となる。
3.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。現在光通信システムには1.3μm帯と1.55μm帯が用いられている為,Pr^<3+>及びEr^<3+>イオン添加ガ-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スパッタリング法と液晶成長法を用いて作製し,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。
4.光ニューラルネットワークの理論解析に関する検討
統計数理学およびニューロ動力学を用いて高度な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を行った。特に,安定点を偽安定点と非偽安定点に分類し,偽安定点と非偽安定点におけるネットワークの相違な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。

研究成果

• [文献書誌] 宮崎: "光機能性導波路における光モードと多重電磁波との非線形相互作用" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 99-104 (1998)
• [文献書誌] 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-C・1. 112-117 (1998)
• [文献書誌] 高橋,宮崎: "ランダム表面における地中レーダパルス波散乱のウェーブレット解析" 電気学会論文誌C. 118-C・1. 93-98 (1998)
• [文献書誌] 宮崎,園田,上乗: "ランダム媒質中物体の電磁波散乱に関するFD-TD法による統計的解析" 電気学会論文誌C. 117-C・1. 35-41 (1997)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Dynamic Coherent Characteristics of Waveguide Type Optical Amplifiers Using Garnet Crystal Films" Proc. of Progress in Electromagnetics Research Symposium,Hong Kong. 306-306 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Statistical Characteristics of Reflection and Scattering of Electromagnetic Radar Pulses by Rough Surface and Buried Objects" Proc. of 13th Annual Rev. of Progress in Applied Computational Electromagnetics,Montercy,CA,USA. 268-273 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Optical Signal Processing of Interference and Fading Effects in High Bit Rate Mobile Communication" Proc. of Int. Symp. on Electromagnetic Compatibility,Beijing,China. 21-24 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Characterstics of Rare-earth Doped Garnet Crystal Channel Waveguide Amplifiers" Proc. of 2nd Optoelectronics and Communication Conf.,Seoul,Korea,9B1-3. 116-117 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and N.Goto: "High-Speed WDM Switching Devices Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc. of 2nd Optoelectronics and Communication Conf.,Seoul,Korea,11B2-6. 654-655 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "High-Speed Wavelength-Selective Optical Switches Using Acoustooptic Interaction by Giga-Hertz SAWs" Proc. World Congress on Ultrasonics,Yokohama,1LP13. 40-41 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Near Field Characteristics of Optical Leaky Waves Radiated from Optical Cone Waveguide Probings" Proc. of Sino-Japananese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory,Wuhan,China. 178-183 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and T.Okuyama: "Studies on X-Ray Waveguide Type Focusing Functional Devices Using Beam Propagation Method" Proc. of Sino-Japananese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory,Wuhan,China. 237-242 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and Y.Ozaki: "An Analysis of Scattering of Electromagnetic Waves in X-Rays Region by the Atoms" Proc. of Sino-Japananese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory,Wuhan,China. 84-89 (1997)
• [文献書誌] Y.Miyazaki etc.: "Numerical Analysis on Erbium Doped Channel Opitical Waveguide Amplifiers" Proc. of Sino-Japananese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory,Wuhan,China. 161-166 (1997)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "Improvement of Switching Speed in Acoustooptic Switches for Multiple Optical Wavelength by Using Giga-Hertz SAWs" Jpn.J.Appl.Phys.,. 37(in press). (1998)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Integrated Optical Amplifer Using Active Thin Film Waveguides" Tata McGraw-Hill, 12 (1996)
• [文献書誌] 宮崎保光(共著): "磁気工学ハンドブック" 朝倉書店, (1998)
• [文献書誌] 後藤信夫(共著): "光エレクトロニクス" オーム社, 26 (1997)