高密度集積可能なオンチップ光演算回路の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15037
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
• 研究機関: 北海道大学 (2020-2021); 兵庫県立大学 (2019)
• 研究代表者: 佐藤 孝憲 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (60835809)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 光演算回路 / 光行列演算回路 / 光全加算器 / 光共振器 / 光導波路

研究成果の概要

本研究では、光演算プロセッサの構成要素の候補と考えられる光行列積演算回路と光全加算器の小型化に関する検討を行った。これらのデバイスに含まれる可変光パワー分配器と可変光位相シフタに着目し、その両方をシリコンリング光共振器で構成することで小型化可能であると考え、実際に試作を行い、理論予想と概ね一致する特性が得られた。こうした光共振器を用いて光行列積演算回路と光全加算器を構成することで、通常の光等分配回路と直線導波路の位相シフタをベースとした構成と比較して、演算可能な次数を少なくとも10倍程度上げられることを明らかにした。

自由記述の分野

工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

現在の電子デバイスの演算性能は既に限界に達しつつあり、革新的な技術の開発が望まれており、その突破口の１つとして、光信号を用いて演算を行う光演算プロセッサの実現に向けた検討が行われている。しかしながら、光回路の素子サイズは従来の電子回路よりも大きいため、光回路の集積度に課題があった。本研究では、光回路素子の構成に光共振器を導入することで、素子サイズの小型化、すなわち光回路の集積度の向上を目指しており、光演算プロセッサの実用化を大きく推し進めるものと期待される。