特許ウォッチ

公開番号2025019743
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-07
出願番号2023123531
出願日2023-07-28
発明の名称光回路
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人,個人
主分類G02F 1/313 20060101AFI20250131BHJP(光学)
要約【課題】汎用性とともに、ユーザの利便性を向上させることができる光回路を提供する。
【解決手段】Nを8以上の整数として、N行N列の行列状に配置されたN×N個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路と、Mを1以上N以下のいずれかの整数として、前記N×N個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列の第1列に含まれるN個のマッハツェンダー干渉計のうちのM個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第1切替部と、Lを1以上N以下のいずれかの整数として、前記行列の第N列に含まれるN個のマッハツェンダー干渉計のうちのL個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第2切替部と、を備える光回路。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｎを８以上の整数として、Ｎ行Ｎ列の行列状に配置されたＮ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路と、
Ｍを１以上Ｎ以下のいずれかの整数として、前記Ｎ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列の第１列に含まれるＮ個のマッハツェンダー干渉計のうちのＭ個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第１切替部と、
Ｌを１以上Ｎ以下のいずれかの整数として、前記行列の第Ｎ列に含まれるＮ個のマッハツェンダー干渉計のうちのＬ個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第２切替部と、
を備える光回路。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記Ｎ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれは、前記行列の第Ｎ列から前記行列の第１列に向かう第１行方向側に設けられ、光信号の入出力が可能な第１ポート及び第２ポートと、前記行列の第１列から前記行列の第Ｎ列に向かう第２行方向側に設けられ、光信号の入出力が可能な第３ポート及び第４ポートとを有し、
前記第１切替部は、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第１ポートと、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第２ポートとのそれぞれのうちの一部又は全部の接続先を切り替え、
前記第２切替部は、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第３ポートと、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第４ポートとのそれぞれのうちの一部又は全部の接続先を切り替える、
請求項１に記載の光回路。
【請求項３】
前記第１切替部は、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第１ポートと、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第２ポートとのそれぞれのうちの一部又は全部の接続先を切り替える１個以上のマッハツェンダー干渉計を備え、
前記第２切替部は、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第３ポートと、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第４ポートとのそれぞれのうちの一部又は全部の接続先を切り替える１個以上のマッハツェンダー干渉計を備える、
請求項２に記載の光回路。
【請求項４】
前記第２切替部は、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第３ポートと、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のそれぞれが有する前記第４ポートとのそれぞれのうちの一部又は全部の接続先を切り替える複数個のマッハツェンダー干渉計を備え、
前記光回路は、前記複数個のマッハツェンダー干渉計のうちの一部から出力される光信号の振幅を変調し、振幅を変調した後の光信号を前記複数個のマッハツェンダー干渉計の他部に入力する複数の振幅変調器を更に備える、
請求項３に記載の光回路。
【請求項５】
前記第１切替部によって切り替え可能な接続先の種類を追加する第１接続先追加部と、
前記第２切替部によって切り替え可能な接続先の種類を追加する第２接続先追加部と、
を更に備える請求項１に記載の光回路。
【請求項６】
前記第１接続先追加部は、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計のうちの一部又は全部のそれぞれと接続される１個以上のマッハツェンダー干渉計を備え、
前記第２接続先追加部は、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計のうちの一部又は全部のそれぞれと接続される１個以上のマッハツェンダー干渉計を備える、
請求項５に記載の光回路。
【請求項７】
前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計の接続先として前記第１切替部により切り替えられる２種類の接続先は、前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計の接続先として前記第２切替部により切り替えられる２種類の接続先が光信号の出力先である場合、光信号の信号源であり、
前記Ｌ個のマッハツェンダー干渉計の接続先として前記第２切替部により切り替えられる２種類の接続先は、前記Ｍ個のマッハツェンダー干渉計の接続先として前記第１切替部により切り替えられる２種類の接続先が光信号の出力先である場合、光信号の信号源である、
請求項１に記載の光回路。
【請求項８】
前記第１切替部及び前記第２切替部は、前記光スイッチ回路の用途を示す情報を含む制御信号に基づいて接続先を切り替え、
前記Ｎ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計は、前記制御信号に応じて動作を切り替える、
請求項１に記載の光回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光回路に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、光信号を用いた処理を行う光回路についての研究、開発が行われている。
【０００３】
これに関し、光通信、光インターコネクト等に必要となる光信号のスイッチングを、光電変換を行わずに光信号のまま効率よく行う光スイッチ回路が知られている（非特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、深層学習等に必要となる行列演算を、光信号を用いて効率よく行うユニタリ行列演算回路として、Clements型光回路、Bell型光回路が知られている（非特許文献３、４参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Keijiro Suzuki, et al., "Ultra-compact 8 × 8 strictly-non-blocking Si-wire PILOSS switch," OPTICS EXPRESS, Vol. 22, Issue 4, 24 February 2014, pp. 3887-3894.
Ken Tanizawa, et al., "Ultra-compact 32 × 32 strictly-non-blocking Si-wire optical switch with fan-out LGA interposer," OPTICS EXPRESS, Vol. 23, Issue 13, 29 June 2015, pp. 17599-17606.
William R. Clements, et al., "Optimal design for universal multiport interferometers," Optica, Vol. 3, Issue 12, 6 December 2016, pp. 1460-1465.
B. A. Bell, and I. A. Walmsley., " Further compactifying linear optical unitaries," APL Photonics, Vol. 6, Issue 7, 13 July 2021, 070804.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、このような光スイッチ回路、ユニタリ行列演算回路等の光回路は、単一の用途として利用されることが多い。このため、当該光回路のユーザは、当該光回路の用途を変更しようとした場合、接続されている接続先も変更しなければならないことが多く、手間と時間が掛かってしまうことがあった。
【０００７】
本開示は、このような事情を考慮してなされたもので、汎用性とともに、ユーザの利便性を向上させることができる光回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の態様によれば、光回路は、Ｎを８以上の整数として、Ｎ行Ｎ列の行列状に配置されたＮ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計を含む光スイッチ回路と、Ｍを１以上Ｎ以下のいずれかの整数として、前記Ｎ×Ｎ個のマッハツェンダー干渉計によって構成される行列の第１列に含まれるＮ個のマッハツェンダー干渉計のうちのＭ個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第１切替部と、Ｌを１以上Ｎ以下のいずれかの整数として、前記行列の第Ｎ列に含まれるＮ個のマッハツェンダー干渉計のうちのＬ個のマッハツェンダー干渉計それぞれの外部との接続先を切り替える第２切替部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、汎用性とともに、ユーザの利便性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
光回路１の構成の一例を示す図である。
８つの第１光信号が入力されることによって、８つの第１光信号を出力するＰＩＬＯＳＳ光スイッチ回路として動作する光回路１の様子の一例を示す図である。
８つの第１光信号が入力されることによって、８つの第１光信号を出力するＰＩＬＯＳＳ光スイッチ回路として動作する光回路１の様子の他の例を示す図である。
３２個の第１マッハツェンダー干渉計が第１ユニタリ行列演算回路として動作している様子の一例を示す図である。
３２個の第２マッハツェンダー干渉計が第２ユニタリ行列演算回路として動作している様子の一例を示す図である。
各マッハツェンダー干渉計の第３ポート及び第４ポートに交差導波路ＣＳが接続されたＭＺＩ行列の一例を示す図である。
光回路１の構成の他の例を示す図である。
図７に示した光回路１が１回目のユニタリ行列演算を行うユニタリ行列演算回路として動作する様子の一例を示す図である。
図７に示した光回路１が２回目のユニタリ行列演算を行うユニタリ行列演算回路として動作する様子の一例を示す図である。
光回路１の構成の更に他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許