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JP2827379B2 - Optical neuro element - Google Patents

Optical neuro element

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Publication number
JP2827379B2
JP2827379B2 JP2003783A JP378390A JP2827379B2 JP 2827379 B2 JP2827379 B2 JP 2827379B2 JP 2003783 A JP2003783 A JP 2003783A JP 378390 A JP378390 A JP 378390A JP 2827379 B2 JP2827379 B2 JP 2827379B2
Authority
JP
Japan
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light
optical
surface acoustic
acoustic wave
waveguide
Prior art date
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JP2003783A
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Japanese (ja)
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JPH03208028A (en
Inventor
和也 滝
保光 宮崎
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、パターン認識や情報の連想処理等を高速で
行うニューロ素子、更に詳細には、光導波路による並列
演算を用いた光ニューロ素子に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neural element for performing pattern recognition and associative processing of information at a high speed, and more particularly, to an optical neural element using parallel operation by an optical waveguide. Things.

[従来技術] 生体系の優れた情報処理機能を模擬したニューロコン
ピュータは、従来のvon Neumann型コンピュータでは困
難とされている連想、学習、パターン認識、組合せ最適
化問題等の処理が、比較的容易に実現できるとされてい
る。この連想、推論、学習等の知的情報処理機能に優れ
たニューロコンピュータの基本は並列処理であり、多数
のニューロンと呼ばれる素子間の結合強度に情報が蓄積
されている。このことは、空間並列性を有する光との整
合性がよいことから、従来ニューロコンピュータは、第
8図に示すように、光学マスク81、受光素子82、比較器
83、発光素子84で一つのニューロンを光学的に形成し、
マトリクス状の光学マスク81を用いてニューロン間の光
配線を実現している。各ニューロンの興奮状態は、1列
に並べられたLED84の点滅状態に対応している。各発光
素子84からの出力Vj(j=1,2・・・N;Nはニューロン
数)は図示されないレンズ系を用いて扇状ビームとなる
ように、波面変換され、結合強度マトリクスTijに対応
する光学マスク81のj列成分のみを一様に照射する。T
ijは第9図に示される例えば、A,J,Eを表す蓄積情報ベ
クトルV(A),V(J),V(E)を用いて で表され、Tijの大きさを光学マスク81の光透過率とし
て与えておくと、出力光強度は、TijVjに比例する。次
にこの光学マスク81からの出力光は、図示されないレン
ズ系によって、すべてのi行成分が受光素子アレイ82の
1つに集光される。従って、i番目の受光素子出力u
iは、 となり、受光素子出力に行列−ベクトル積が得られる。
受光素子アレイ82で光電変換された信号は、比較器83で
閾値処理され、LEDアレイ84にフィードバックされる。
この繰り返し演算によって、例えば不完全入力85に対し
て、蓄積された完全情報A,J,Eの中でもっとも類似した
Aを選択し、完全出力86が得られる。尚、実用的には行
列Tijは興奮性、抑制性シナプス結合に対応する正負の
成分を有する双極性であるため、Tijの正成分のみを集
めたTij (+)と負成分のみを集めたTij (-)に対応した2チ
ャンネルの光学系を用い、比較器83の前にそれらの差を
とる。また、宮崎、1989年電子情報通信学会春季全国大
会SD−1−6および宮崎、1989年電子情報通信学会秋季
全国大会D−217に述べられているような、薄膜導波路
を用いた光ニューロ素子も提案されている。
[Prior art] A neurocomputer that simulates an excellent information processing function of a biological system is relatively easy to process associative, learning, pattern recognition, combination optimization problems, etc., which are difficult with a conventional von Neumann-type computer. It is said that it can be realized. The basis of a neurocomputer excellent in intelligent information processing functions such as association, inference, learning and the like is parallel processing, and information is accumulated in connection strength between elements called many neurons. This means that the conventional neurocomputer has good matching with light having spatial parallelism, and as shown in FIG. 8, an optical mask 81, a light receiving element 82, a comparator
83, one neuron is optically formed by the light emitting element 84,
Optical wiring between neurons is realized using a matrix-shaped optical mask 81. The excitation state of each neuron corresponds to the blinking state of the LEDs 84 arranged in a line. The output V j (j = 1, 2,... N; N is the number of neurons) from each light emitting element 84 is wavefront transformed into a fan-shaped beam using a lens system (not shown), and is converted into a coupling intensity matrix T ij . Only the j-th column component of the corresponding optical mask 81 is uniformly irradiated. T
ij is calculated by using, for example, accumulated information vectors V (A) , V (J) , and V (E) representing A, J, and E shown in FIG. When the magnitude of T ij is given as the light transmittance of the optical mask 81, the output light intensity is proportional to T ij V j . Next, all the i-row components of the output light from the optical mask 81 are focused on one of the light receiving element arrays 82 by a lens system (not shown). Therefore, the i-th light receiving element output u
i is And a matrix-vector product is obtained at the output of the light receiving element.
The signal photoelectrically converted by the light receiving element array 82 is subjected to threshold processing by the comparator 83, and is fed back to the LED array 84.
By this repetitive operation, for example, for the incomplete input 85, the most similar A among the accumulated complete information A, J, E is selected, and a complete output 86 is obtained. In practice, the matrix T ij is bipolar having positive and negative components corresponding to excitatory and inhibitory synaptic connections, and therefore only T ij (+), which is a collection of only positive components of T ij , and only negative components Using a two-channel optical system corresponding to the collected T ij (-) , the difference between them is taken before the comparator 83. Also, an optical neuro device using a thin film waveguide as described in Miyazaki, 1989 IEICE Spring National Convention SD-1-6 and Miyazaki, 1989 IEICE Autumn National Convention D-217. Has also been proposed.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この光ニューロコンピュータは、発光
素子、受光素子、光学マスク等個別の光部品で構成され
ていたため、寸法が大きく、光軸調整がめんどうであ
り、量産性及び信頼性に問題があった。さらに、光学マ
スクのパータンは固定されており、その適用範囲があら
かじめ限定されており、他への応用ができないという問
題があった。
[Problem to be Solved by the Invention] However, since this optical neurocomputer is composed of individual optical components such as a light emitting element, a light receiving element, and an optical mask, the dimensions are large, the optical axis adjustment is troublesome, and mass production is difficult. And reliability problems. Further, the pattern of the optical mask is fixed, and its application range is limited in advance, and there is a problem that it cannot be applied to other applications.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされた
ものであり、それぞれ強度変調された複数の光束に弾性
表面波を作用させ、更に、導波路表面の屈折率が光の伝
搬方向に垂直方向に分布をもつ光集束性導波路により光
束を集束させ、検出することにより並列演算を行うよう
にしており、その目的とするところは、光部品を一つの
基板上に集積化することにより、小型で光軸調整が不要
であり、量産性、信頼性に優れ、更に弾性表面波を制御
することにより、各種の処理に対応できる光ニューロ素
子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. A surface acoustic wave is applied to a plurality of light fluxes, each of which has been intensity-modulated, and the refractive index of the waveguide surface is perpendicular to the light propagation direction. The parallel operation is performed by focusing and detecting the light beam by the light focusing waveguide having distribution in the direction, and the purpose is to integrate the optical components on one substrate, An object of the present invention is to provide an optical neuro element which is small in size, does not require optical axis adjustment, is excellent in mass productivity and reliability, and can cope with various kinds of processing by controlling surface acoustic waves.

[課題を解決するための手段] この目的を達成するため、本発明の光ニューロ素子
は、複数の光束を発する光源と、前記各光束の強度それ
ぞれ変調する光変調手段と、前記各光束を回折するため
の弾性表面波を励振する単一の弾性表面波励振手段と、
前記弾性表面波により回折された光束を集光するための
光集束性導波路と、集光された光束を検出する複数の受
光素子と、前記受光素子からの出力信号に対し閾値処理
を行う手段とを備えている。
[Means for Solving the Problems] To achieve this object, an optical neuron device according to the present invention includes a light source that emits a plurality of light beams, a light modulation unit that modulates the intensity of each of the light beams, and diffracts each of the light beams. A single surface acoustic wave excitation means for exciting surface acoustic waves for
A light converging waveguide for condensing a light beam diffracted by the surface acoustic wave, a plurality of light receiving elements for detecting the condensed light beam, and a unit for performing threshold processing on an output signal from the light receiving element And

[作用] 上記の構成を有する本発明の光ニューロ素子では、光
源から発せられた複数の光束は、光変調手段により、不
完全入力信号で変調させる。この変調された複数の光束
に弾性表面波を作用させると、弾性表面波の周波数に応
じた角度の方向に、弾性表面波の強度に応じた回折強度
で回折される。異なった光束から同一方向へ回折された
回折光成分を光集束性導波路により一点に集光し、また
他方向へ回折された回折光成分は、他点へ集光した後、
それぞれ受光素子により検出する。これにより、光束の
強度で与えられるベクトルと、弾性表面波の強度で与え
られる行列の演算が行われ、その結果が受光素子の出力
で与えられる。この受光素子出力を閾値処理し、再び光
変調手段に加えることによりフィードバックを行う。こ
の繰り返し処理により、蓄積された完全情報の中で不完
全入力に最も類似したものが完全出力として得られる。
[Operation] In the optical neuron device of the present invention having the above-described configuration, a plurality of light beams emitted from the light source are modulated by the incomplete input signal by the light modulation unit. When a surface acoustic wave is applied to the plurality of modulated light beams, the light is diffracted in a direction of an angle corresponding to the frequency of the surface acoustic wave with a diffraction intensity corresponding to the intensity of the surface acoustic wave. After converging the diffracted light components diffracted in the same direction from different light beams to one point by the light focusing waveguide, and the diffracted light components diffracted in the other direction are condensed to the other point,
Each is detected by a light receiving element. As a result, a vector given by the intensity of the light beam and a matrix given by the intensity of the surface acoustic wave are calculated, and the result is given by the output of the light receiving element. The output of the light receiving element is subjected to threshold processing, and is fed back to the light modulating means to perform feedback. By this repetition processing, the most similar to the incomplete input among the stored complete information is obtained as a complete output.

[実施例] 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して
説明する。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の光ニューロ素子11の構成を示したも
ので、光ニューロ素子11は、スラブ型導波路12、光集束
性導波路13、半導体レーザ14a,14b,14c、コリメータレ
ンズ15a,15b,15c、弾性表面波を励振するくし形電極1
6、弾性表面波により回折され、光集束性導波路13によ
り集光された光を検出する受光素子17a,17b,17cと比較
器18a,18b,18cとから構成される。
FIG. 1 shows a configuration of an optical neuron element 11 according to the present invention. The optical neuron element 11 includes a slab type waveguide 12, an optical focusing waveguide 13, semiconductor lasers 14a, 14b, 14c, a collimator lens 15a, 15b, 15c, comb-shaped electrode 1 for exciting surface acoustic waves
6. Light receiving elements 17a, 17b, 17c for detecting light diffracted by the surface acoustic wave and condensed by the light-converging waveguide 13, and comparators 18a, 18b, 18c.

光集束性導波路13は、第2図(a)に示すようにLiNb
O3等の結晶基板26上に、例えばTi等の金属28をその膜厚
分布が中央ほど大きくなるようにスパッタリング法によ
って形成する。その後、熱拡散を行うことにより同図
(b)のように屈折率分布をもつ導波路13を作製するこ
とができる。尚、同図(a)で示したTi28の膜厚分布
は、同図(c)のように基板から離れた位置にマスク29
をおいてスパッタリングを行うシャドーマスク法により
作製することができる。このような屈折率分布型導波路
を伝搬する点光源から発せられた光波は、山内、宮崎、
信学技法MW84−128に述べられているように第3図のよ
うにある長さごとに集光し、周期ビームとして伝搬する
ため光集束性導波路として用いることができる。
The light focusing waveguide 13 is made of LiNb as shown in FIG.
On a crystal substrate 26 of O 3 or the like, a metal 28 such as Ti is formed by a sputtering method so that the film thickness distribution becomes larger toward the center. Thereafter, the waveguide 13 having a refractive index distribution as shown in FIG. Incidentally, the film thickness distribution of Ti28 shown in FIG.
And a shadow mask method of performing sputtering. Light waves emitted from a point light source propagating through such a gradient index waveguide are shown in Yamauchi, Miyazaki,
As described in IEICE MW84-128, it can be used as a light-converging waveguide because it is condensed every certain length and propagates as a periodic beam as shown in FIG.

第1図において、光源である半導体レーザ14a,14b,14
cから発せられた光は、セルフォックレンズ等のコリメ
ータレンズ15a,15b,15cにより平行光束31a,31b,31cとな
りスラブ型導波路12を伝搬する。スラブ型光導波路12
は、よく知られているようにLiNbO3等の基板にTiを一様
に拡散することによって容易に作製することができる。
半導体レーザ14a,14b,14cに流す電流を不完全入力32a,3
2b,32cに対応した大きさに制御することにより、不完全
入力32a,32b,32cに対応した強度V1,V2,V3をもつ光束31
a,31b,31cが得られる。
In FIG. 1, semiconductor lasers 14a, 14b, 14
The light emitted from c becomes parallel light beams 31a, 31b, and 31c by collimator lenses 15a, 15b, and 15c such as Selfoc lenses, and propagates through the slab waveguide 12. Slab type optical waveguide 12
Can be easily produced by uniformly diffusing Ti into a substrate such as LiNbO 3 as is well known.
The current flowing through the semiconductor lasers 14a, 14b, 14c is incompletely input to 32a, 3
2b, the light flux 31 having by controlling the magnitude corresponding to 32c, incomplete input 32a, 32b, the intensity V 1, V 2, V 3 corresponding to 32c
a, 31b and 31c are obtained.

光束31a,31b,31cは、くし形電極16によって励振され
た弾性表面波により回折される。第4図に示すように、
弾性表面波41の強度を結合強度マトリクスがTi1,Ti2,T
i3となるように弾性表面波41の強度を変調することによ
り、θの角度で回折された回折光、33a,33b,33cの強
度は、それぞれTi1V1,Ti2V2,Ti3V3となる。ここで弾性
表面波41の周波数を変化させることにより、回折角θ
を変化させることができる。
The light beams 31a, 31b, 31c are diffracted by the surface acoustic waves excited by the comb electrodes 16. As shown in FIG.
The strength of the surface acoustic wave 41 is represented by the coupling strength matrix T i1 , T i2 , T
By modulating the intensity of the surface acoustic wave 41 so as to i3, theta i angle diffracted diffracted light of, 33a, 33b, the strength of the 33c, respectively T i1 V 1, T i2 V 2, T i3 the V 3. Here, by changing the frequency of the surface acoustic wave 41, the diffraction angle θ i
Can be changed.

回折光33a,33b,33cは、第1図のように光集束性導波
路13を伝播する間に集光される。この集光された光の強
度は回折光33a,33b,33cの強度の和 ui=Ti1V1+Ti2V2+Ti3V3 ・・・(3) となる。弾性表面波41の周波数をf1,f2,f3と変化させる
とにより回折角も変化し、集光位置は、それぞれ光検出
器17a,17b,17cの位置となり3つの回折光33a,33b,33cの
強度の和uiが光検出器出力として得られる。これによ
り、(2)式のベクトル−行列演算を行うことができ
る。
The diffracted lights 33a, 33b, 33c are collected while propagating through the light-converging waveguide 13 as shown in FIG. The intensity of the collected light is the sum of the intensities of the diffracted lights 33a, 33b, 33c: u i = T i1 V 1 + T i2 V 2 + T i3 V 3 (3) By changing the frequency of the surface acoustic wave 41 to f 1 , f 2 , f 3 , the diffraction angle also changes, and the light condensing position becomes the position of the photodetectors 17a, 17b, 17c, respectively, and the three diffracted lights 33a, 33b , the sum u i of the intensity of 33c is obtained as a photodetector output. Thereby, the vector-matrix operation of the expression (2) can be performed.

光検出器17a,17b,17cの出力は、比較器18a,18b,18cで
閾値処理され、半導体レーザ14a,14b,14cの変調電流に
フィードバックされる。これにより、光束31a,31b,31c
の強度が変化し、同様の演算が繰り返し行われ、不完全
入力32a,32b,32cに対して弾性表面波の強度Tijとして蓄
積された完全情報の中でもっとも類似した情報を選択
し、完全出力44a,44b,44cが得られる。ここで、本実施
例においては、光源としての半導体レーザ14a、14b,14c
からそれぞれ照射された光はコリメータレンズ15a,15b,
15cでそれぞれ平行光とされた後、単一のくし形電極16
を駆動することにより励振された弾性表面波により各々
回折される。この時各々の光束が影響を受ける結合強度
マトリクスは、第5図に示されているように光束31aに
関してはTi1であり、光束31bに関してはTi2であり、光
束31cに関してはTi3である。ニューロ素子として機能さ
せるためには、一つの光束の対応する結合強度マトリク
スの組合せは不変としなければならないので、本実施例
においては各光束各々に対する結合強度マトリクスが同
じ時にフィードバックが行われることを理解すべきであ
る。
The outputs of the photodetectors 17a, 17b, 17c are subjected to threshold processing by the comparators 18a, 18b, 18c, and fed back to the modulation currents of the semiconductor lasers 14a, 14b, 14c. Thereby, the luminous fluxes 31a, 31b, 31c
And the same calculation is repeatedly performed, and the most similar information is selected from the complete information accumulated as the surface acoustic wave intensity T ij for the incomplete inputs 32a, 32b, and 32c, and the complete Outputs 44a, 44b and 44c are obtained. Here, in the present embodiment, the semiconductor lasers 14a, 14b, 14c as light sources
From the collimator lenses 15a, 15b,
After being collimated at 15c respectively, a single comb-shaped electrode 16
Are each diffracted by the surface acoustic wave excited by driving. At this time, the coupling intensity matrix affected by each light beam is T i1 for the light beam 31a, T i2 for the light beam 31b, and T i3 for the light beam 31c as shown in FIG. . In order to function as a neuro element, the combination of the corresponding coupling intensity matrices of one light beam must be invariable, so it is understood that in this embodiment, feedback is performed when the coupling intensity matrix for each light beam is the same. Should.

尚、上述の構成では、結合強度マトリクスTijが正の
場合の演算を行うことができる。Tijが正及び負の値を
とる場合は、第5図のように上述の構成の2個の光ニュ
ーロ素子51,52を用い、一方、51でTijが正、他方52でT
ijが負の場合の演算をTijの絶対値を用いて行い、一方
のニューロ素子51の光検出器17a,17b,17cの出力、即
ち、Tijが正の場合の演算結果から他方のニューロ素子5
2の光検出器54a,54b,54cの出力即ち、Tijが負の場合の
演算結果を差動増幅器55a,55b,55cにより引くことによ
り、Tijが正負の値をとるときの演算結果が得られる。
この結果を比較器56a,56b,56cで閾値処理し、それぞれ
の光のニューロ素子の半導体レーザ14a,14b,14c,58a,58
b,58cの変調電流へフィードバックすればよい。
In the above-described configuration, it is possible to perform an operation when the coupling strength matrix T ij is positive. If T ij takes a positive and negative values, the two optical neuro elements 51 and 52 of the above configuration used, as of FIG. 5, on the other hand, T in T ij is positive, on the other hand 52 51
The operation when ij is negative is performed using the absolute value of T ij , and the output of the photodetectors 17a, 17b, 17c of one neuro element 51, that is, the operation result when T ij is positive, Element 5
By subtracting the output of the second photodetectors 54a, 54b, 54c, that is, the operation result when T ij is negative by the differential amplifiers 55a, 55b, 55c, the operation result when T ij takes a positive or negative value is obtained. can get.
The results are thresholded by the comparators 56a, 56b, 56c, and the semiconductor lasers 14a, 14b, 14c, 58a, 58
What is necessary is just to feed back to the modulation current of b, 58c.

本発明は、上述した実施例に限定されるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更加え
ることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、第6図のように、半導体レーザ61からの光を
コリメータレンズ62で平行光とし、円筒レンズ63で集光
し、スラブ型導波路12に入射させ、光変調器64により強
度変調された複数の光束に変換してもよい。光変調器64
は、第7図に示すようにAl等を用いた金属クラッド71、
電極72、バッファ層73とから構成される。バッファ層73
は、電極72による光波の減衰を防ぐ働きをする。電極72
に電圧を印加することにより電気光学効果によりTEモー
ドがTMモードに変換され、TMモードは金属クラッド部分
74で減衰するため、変調電流に対応した強度をもつ光束
が得られる。ここで金属72のない部分の下の金属クラッ
ド75が長いため、TE,TMモード共に減衰し、電極72のな
い部分からは光波は出力されない。また、電極72のある
部分は、金属クラッド74が短いためTEモードはほとんど
減衰せず、TMモードのみ減衰する。このように、光変調
器を用いることにより光束数を非常に多くすることがで
き、大量の情報を処理することができる。以下の動作は
前述の実施例と同様であり、くし形電極16により励振さ
れた弾性表面波により回折された回折光を集光性導波路
により集光し、受光素子76で受光し、比較器77で閾値処
理した後、光変調器64へフィードバックする。これによ
り、蓄積情報の中から不完全入力78に最も類似したもの
が出力79として得られる。尚、光変調器には、電気光学
効果が用いられていたが、磁気光学効果、あるいは音響
光学効果等を用いてもよい。
For example, as shown in FIG. 6, light from a semiconductor laser 61 is converted into parallel light by a collimator lens 62, collected by a cylindrical lens 63, made incident on the slab type waveguide 12, and intensity-modulated by a light modulator 64. It may be converted into a plurality of light beams. Optical modulator 64
Is a metal clad 71 using Al or the like as shown in FIG.
It comprises an electrode 72 and a buffer layer 73. Buffer layer 73
Functions to prevent the light wave from being attenuated by the electrode 72. Electrode 72
The TE mode is converted to the TM mode by the electro-optic effect by applying a voltage to the
Since the light is attenuated at 74, a light beam having an intensity corresponding to the modulation current is obtained. Here, since the metal cladding 75 below the portion without the metal 72 is long, both the TE and TM modes are attenuated, and no light wave is output from the portion without the electrode 72. Further, in a portion of the electrode 72, the TE mode is hardly attenuated because the metal clad 74 is short, and only the TM mode is attenuated. As described above, by using the optical modulator, the number of light beams can be made very large, and a large amount of information can be processed. The following operation is the same as that of the above-described embodiment, and the diffracted light diffracted by the surface acoustic wave excited by the comb-shaped electrode 16 is condensed by the converging waveguide, received by the light receiving element 76, and After the threshold processing at 77, the signal is fed back to the optical modulator 64. As a result, the information most similar to the incomplete input 78 is obtained as the output 79 from the stored information. Although the electro-optic effect has been used for the optical modulator, a magneto-optic effect, an acousto-optic effect, or the like may be used.

また、光束の数、導波路の材料についても特に限定し
ない。
Further, the number of light beams and the material of the waveguide are not particularly limited.

[発明の効果] 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれ
ば、光導波路を伝搬する光波に弾性表面波を作用させ、
光集束性導波路により、回折光を集光することにより並
列演算を行い、光ニューロ素子を構成している。即ち、
本発明の光ニューロ素子は、一つの基板上に作製した導
波路において並列演算を行うことができるため、小型で
光軸調整が不要であり、量産性、信頼性に優れている。
更に、弾性表面波を制御することにより、結合強度マト
リクスを変化させることができるため、さまざまな処理
に対応することができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, a surface acoustic wave acts on a light wave propagating through an optical waveguide,
A parallel operation is performed by converging the diffracted light with the light-converging waveguide to constitute an optical neuro element. That is,
The optical neuron device of the present invention can perform parallel operations on waveguides formed on one substrate, and is therefore compact, does not require optical axis adjustment, and is excellent in mass productivity and reliability.
Furthermore, since the coupling strength matrix can be changed by controlling the surface acoustic wave, it is possible to cope with various processes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図から第7図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第1図は本発明の一実施例である光ニューロ
素子の構成図、第2図は光集束性導波路の作製法を示す
説明図、第3図は光集束性導波路における光波の伝搬を
示す説明図、第4図は弾性表面波による光波の回折を示
す説明図、第5図は正負の結合強度マトリクスに対応す
る2つのニューロ素子を用いたときの構成を示す構成
図、第6図は光ニューロ素子の他の実施例示す構成図、
第7図は光変調器の構成図、第8図は従来の光ニューロ
素子の他の実施例を示す構成図、第9図は蓄積情報を示
す説明図である。 図中、11は光ニューロ素子、12はスラブ型導波路、13は
光集束性導波路、14a,14b,14cは半導体レーザ、15a,15
b,15cはセルフォックレンズ、16はくし形電極、1717a,1
7b,17cは受光素子、18a,18b,18cは比較器、31a,31b,31c
は光束、33a,33b,33cは回折光である。
1 to 7 show an embodiment embodying the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical neuron element according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a light focusing waveguide. FIG. 3 is an explanatory view showing propagation of a light wave in a light-converging waveguide, FIG. 4 is an explanatory view showing diffraction of a light wave by a surface acoustic wave, and FIG. FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration when two neuro elements corresponding to a matrix are used, FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of an optical neuro element,
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical modulator, FIG. 8 is a configuration diagram showing another embodiment of a conventional optical neuro element, and FIG. 9 is an explanatory diagram showing accumulated information. In the figure, 11 is an optical neuro element, 12 is a slab type waveguide, 13 is a light focusing waveguide, 14a, 14b, 14c are semiconductor lasers, 15a, 15
b, 15c are selfoc lenses, 16 are comb electrodes, 1717a, 1
7b, 17c are light receiving elements, 18a, 18b, 18c are comparators, 31a, 31b, 31c
Is a light beam, and 33a, 33b, and 33c are diffracted lights.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の光束を発する光源と、前記各光束の
強度をそれぞれ変調する光変調手段と、前記各光束を回
折するための弾性表面波を励振する単一の弾性表面波励
振手段と、前記弾性表面波により回折された光束を集光
するための光集束性導波路と、集光された光束を検出す
る複数の受光素子と、前記受光素子からの出力信号に対
し閾値処理を行う手段とを備えていることを特徴とする
光ニューロ素子。
1. A light source for emitting a plurality of light beams, light modulating means for modulating the intensity of each of the light beams, and a single surface acoustic wave exciting means for exciting a surface acoustic wave for diffracting each of the light beams. A light converging waveguide for condensing a light beam diffracted by the surface acoustic wave, a plurality of light receiving elements for detecting the condensed light beam, and performing a threshold process on an output signal from the light receiving element And an optical neuron device.
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