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公開番号2024051273
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-11
出願番号2022157336
出願日2022-09-30
発明の名称光ニューラルネットワーク装置
出願人KDDI株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類G06N 3/067 20060101AFI20240404BHJP(計算;計数)
要約【課題】光ニューラルネットワーク装置においてニューロン数を増やすことができる技術を提供する。
【解決手段】光ニューラルネットワーク装置は、キャリア光を生成する第1生成手段と、第1パルス光を生成する第2生成手段と、入力データに基づき前記キャリア光を変調して変調光を出力する変調手段と、前記変調光及び前記第1パルス光を合波して信号光を出力する合波手段と、前記信号光を増幅する増幅手段と、前記増幅手段による増幅後の前記信号光を伝搬する非線形媒体と、を備えている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
キャリア光を生成する第１生成手段と、
第１パルス光を生成する第２生成手段と、
入力データに基づき前記キャリア光を変調して変調光を出力する変調手段と、
前記変調光及び前記第１パルス光を合波して信号光を出力する合波手段と、
前記信号光を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段による増幅後の前記信号光を伝搬する非線形媒体と、
を備えている光ニューラルネットワーク装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記非線形媒体は、分散平坦化ファイバ、分散シフトファイバ、分散減少ファイバ及びシリコン基板に形成された細線導波路の内の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項３】
前記非線形媒体を伝搬した前記信号光の各周波数成分に対して異なる伝搬遅延を与える遅延手段をさらに備えている、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項４】
前記遅延手段は、シングルモードファイバ、分散補償ファイバ、ファイバグレーティング及び導波路型分散補償器の内の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項５】
前記第１生成手段は、異なる周波数の複数のキャリア光を生成し、
前記変調手段は、前記複数のキャリア光それぞれに対応する入力データに基づき前記複数のキャリア光を変調して複数の変調光を出力し、
前記合波手段は、前記複数の変調光及び前記第１パルス光を合波して前記信号光を出力する、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項６】
前記第２生成手段は、
第２パルス光を生成する第３生成手段と、
前記第２パルス光を前記第２パルス光より帯域幅の広い前記第１パルス光に変換する変換手段と、
を備えている、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項７】
前記第２生成手段は、前記キャリア光から前記第１パルス光を生成する、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項８】
前記合波手段は、前記変調光の偏波と前記第１パルス光の偏波が直交する様に合波する、請求項７に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項９】
前記変調光は、複数のサブキャリアを有する、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
【請求項１０】
前記変調手段は、
前記入力データに基づきディスクリートマルチトーン信号を生成する第３生成手段と、
前記キャリア光を前記ディスクリートマルチトーン信号に基づき直交変調することで前記変調光を生成する直交変調手段と、
を備えている、請求項１に記載の光ニューラルネットワーク装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ニューラルネットワークをハードウェア的に実現する光ニューラルネットワーク装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ニューラルネットワーク（以下、ＮＮと表記する）をハードウェア的に実現する光ＮＮ装置を開示している。以下、特許文献１が開示する構成の概要について述べる。光ＮＮ装置は、スーパーコンティニューム（ＳＣ）光を生成するＳＣ光源を備えている。ＳＣ光とは、帯域幅が非常に広いパルス信号である。また、光ＮＮ装置は、ＳＣ光の周波数軸上における波形を入力データに応じて変化させるスペクトラル変調器を備えている。スペクトラル変調器が生成する変調光は、非線形媒体を介してスペクトロメータに入力される。非線形媒体における非線形光学効果により、変調光の周波数成分間の干渉が生じ、これにより、ニューロン間の結合が実現される。非線形媒体を通過した変調光の各周波数成分は、各ニューロンからの出力に対応する。スペクトロメータは、非線形媒体を通過した変調光の周波数成分を解析する。この解析結果は、光ＮＮ装置のアプリケーション、例えば、"分類"等に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２０／０３１１５３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非線形媒体における非線形光学効果は、入力される光のパワーが強い程、強くなる。しかしながら、ラマン増幅器を使ってもＳＣ光の全帯域を増幅することはできないため、特許文献１の構成では、非線形媒体に入力する変調光のパワーを強くすることができない。したがって、非線形媒体において強い非線形光学効果を生じさせることはできず、非線形媒体が出力する変調光の帯域幅の広がりも制限され、よって、ニューロン数も制限される。
【０００５】
本開示は、光ニューラルネットワーク装置においてニューロン数を増やすことができる技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によると、光ニューラルネットワーク装置は、キャリア光を生成する第１生成手段と、第１パルス光を生成する第２生成手段と、入力データに基づき前記キャリア光を変調して変調光を出力する変調手段と、前記変調光及び前記第１パルス光を合波して信号光を出力する合波手段と、前記信号光を増幅する増幅手段と、前記増幅手段による増幅後の前記信号光を伝搬する非線形媒体と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によると、光ニューラルネットワーク装置においてニューロン数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態による光ニューラルネットワーク装置の構成図。
一実施形態による生成部の構成図及び生成部が出力する信号光の説明図。
一実施形態による処理部の構成図。
一実施形態による生成部の構成図。
一実施形態による生成部の構成図及び変調光の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうちの二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による光ＮＮ装置の構成図である。生成部１は、入力データに基づき信号光を生成して増幅器２に出力する。図２（Ａ）は、本実施形態による生成部１の構成図である。変調器１２は、光源１１からのキャリア光を入力データで変調して変調光をカップラ１３に出力する。以下の説明においてはキャリア光を連続光とする。しかしながら、キャリア光は、時間的にオン・オフするパルス光であっても良い。キャリア光としてパルス光を使用する場合、光源１１は、少なくとも入力データが入力されている期間にはキャリア光を出力する様に構成される。また、変調器１２が使用する変調方式は任意であり、例えば、強度変調又は角度変調を使用し得る。角度変調は、位相変調又は周波数変調を含む。また、変調器１２は、複数のサブキャリアそれぞれがデータを搬送する変調方式、例えば、光直交周波数分割多重（ОＦＤＭ）変調方式を使用し得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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