(57)【要約】  光ニューラル・ネットワークのための光集積回路が提供される。光回路は、複数の位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および位相エンコードされた光入力信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を提供することを行うように構成される。位相エンコードされた光出力信号は、複数の位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする。このように具体化された光回路は、位相を使用して光ドメインにおける情報をエンコードする。関連方法および関連設計構造がさらに提供される。
2021518598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ニューラル・ネットワークのための光集積回路であって、
複数の位相エンコードされた光入力信号を処理することと、
前記位相エンコードされた光入力信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を提供することであって、前記位相エンコードされた光出力信号が、前記複数の位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする、前記提供することと
を行うように構成される、光集積回路。
【請求項２】
前記複数の位相エンコードされた光入力信号を複数の振幅エンコードされた信号に変換することと、
前記複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号にすることと、
前記加算信号を非線形変換して、前記位相エンコードされた光出力信号にすることと
を行うように構成される、請求項１に記載の光集積回路。
【請求項３】
光基準信号を伝達するように構成された基準導波路と、
前記複数の位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された複数の入力導波路であって、前記光基準信号と前記光入力信号との間の位相差が、前記個々の位相エンコードされた光入力信号の前記個々の位相に相当する、前記複数の入力導波路と、
出力導波路と、
光干渉計システムであって、
前記複数の光入力信号と前記光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすること、および
前記複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にすること
を行うように構成された、前記光干渉計システムと、
前記第２の干渉信号に応じて前記位相エンコードされた光出力信号を提供するように構成された位相シフト・デバイスと
を備える、請求項１に記載の光集積回路。
【請求項４】
複数の第１の干渉計であって、前記第１の干渉計のそれぞれが、
前記光基準信号、および前記複数の光入力信号のうちの１つを受信すること、ならびに
前記光基準信号と前記光入力信号を重ね合わせて前記複数の第１の干渉信号にすること
を行うように構成された、前記複数の第１の干渉計と、
前記複数の第１の干渉信号を受信し、前記複数の第１の干渉信号を重ね合わせて前記第２の干渉信号にするように構成された第２の干渉計と
をさらに備える、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項５】
前記光干渉計システムが、１つまたは複数のマルチ・モード干渉計および１つまたは複数のシングル・モード干渉計のうちの少なくとも１つを備える、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項６】
前記位相エンコードされた光出力信号が、前記光基準信号に対する所定範囲内の位相シフトを含む、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項７】
前記所定範囲が、０°から１８０°の範囲である、請求項６に記載の光集積回路。
【請求項８】
前記位相エンコードされた光出力信号の出力パワーの正規化を行うように構成されたパワー正規化ユニットをさらに備える、請求項１に記載の光集積回路。
【請求項９】
前記パワー正規化ユニットが、増幅器および飽和吸収器を備える、請求項８に記載の光集積回路。
【請求項１０】
前記位相シフト・デバイスが、パワーから屈折率に非線形変換する非線形物質を含む、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項１１】
前記非線形物質が、ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、強誘電性ペロブスカイト、非線形光学特性を有するポリマー、カルコゲニド、およびＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる群から選択される、請求項１０に記載の光集積回路。
【請求項１２】
前記位相シフト・デバイスが、相変化物質を含む、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項１３】
前記相変化物質が、ＶＯ２、Ｖ４Ｏ７、Ｖ６Ｏ１１、Ｖ２Ｏ３、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ５Ｏ９、ＶＯ、Ｖ８Ｏ１５、ＮｂＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、ＬａＣｏＯ３、Ｔｉ３Ｏ５、ＳｍＮｉＯ３、ＮｄＮｉＯ３、ＰｒＮｉＯ３、Ｆｅ３Ｏ４、およびカルコゲニドからなる群から選択される、請求項１２に記載の光集積回路。
【請求項１４】
前記位相シフト・デバイスが、プラズマ分散モジュレータを備える、請求項３に記載の光集積回路。
【請求項１５】
前記位相シフト・デバイスが、
非線形物質を含む光キャビティと、
前記光キャビティに連結され、前記第２の干渉信号を前記光キャビティに誘導し、前記第２の干渉信号の光パワーに応じて、前記非線形物質の屈折率を変化させるように構成されたゲート導波路と
を備え、前記光キャビティが、
前記光基準信号を受信すること、
前記光基準信号を位相シフトさせること、および
前記位相エンコードされた光出力信号を提供すること
を行うように構成される、
請求項３に記載の光集積回路。
【請求項１６】
ニューロン機能をエミュレートするための方法であって、
光集積回路を提供することと、
位相エンコードされた光入力信号を前記光集積回路によって処理することと、
前記位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能を前記光集積回路によってエミュレートすることと、
位相エンコードされた光出力信号を前記光集積回路によって提供することと
を含む、方法。
【請求項１７】
前記複数の位相エンコードされた光入力信号を複数の振幅エンコードされた信号に変換することと、
前記複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号にすることと、
前記加算信号を非線形変換して、前記位相エンコードされた光出力信号にすることと
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
基準導波路によって、光基準信号を伝達することと、
複数の入力導波路によって、前記複数の位相エンコードされた光入力信号を受信することであって、前記光基準信号と前記光入力信号との間の位相差が、前記個々の位相エンコードされた入力信号の前記個々の位相に相当する、前記受信することと、
光干渉計システムによって、前記複数の光入力信号と前記光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすることと、
前記光干渉計システムによって、前記複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にすることと、
前記第２の干渉信号に応じて前記位相エンコードされた光出力信号を位相シフト・デバイスによって提供することと
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
集積回路を設計、製造、またはテストするための機械可読媒体に現実に含まれる設計構造であって、
位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および
位相エンコードされた光出力信号を提供することであって、前記位相エンコードされた光出力信号が、前記位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする、前記提供すること
を行うように構成された光集積回路を備える、設計構造。
【請求項２０】
前記光集積回路が、
前記複数の位相エンコードされた光入力信号を複数の振幅エンコードされた信号に変換することと、
前記複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号にすることと、
前記加算信号を非線形変換して、前記位相エンコードされた光出力信号にすることと
を行うように構成される、請求項１９に記載の設計構造。
【請求項２１】
光基準信号を伝達するように構成された基準導波路と、
前記複数の位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された複数の入力導波路であって、前記光基準信号と前記光入力信号との間の位相差が、前記個々の位相エンコードされた光入力信号の前記個々の位相に相当する、前記複数の入力導波路と、
出力導波路と、
光干渉計システムであって、
前記複数の光入力信号と前記光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすること、および
前記複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にすること
を行うように構成された、前記光干渉計システムと、
前記第２の干渉信号に応じて前記位相エンコードされた光出力信号を提供するように構成された位相シフト・デバイスと
を備える、請求項１９に記載の設計構造。
【請求項２２】
光ニューラル・ネットワークであって、
複数の光集積回路をニューロンとして含み、前記光集積回路の少なくともサブセットのそれぞれが、
複数の位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および
前記位相エンコードされた光入力信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を提供することであって、前記位相エンコードされた光出力信号が、前記複数の位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする、前記提供すること
を行うように構成される、光ニューラル・ネットワーク。
【請求項２３】
複数のさらなる光集積回路をシナプス回路として含み、前記シナプス回路が、
位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および
位相エンコードされた出力信号を提供することであって、前記位相エンコードされた光出力信号が、前記位相エンコードされた光入力信号に対するシナプス機能をエミュレートする、前記提供すること
を行うように構成される、
請求項２２に記載の光ニューラル・ネットワーク。
【請求項２４】
前記シナプス回路が、
前記位相エンコードされた光入力信号を、振幅エンコードされた信号に変換することと、
前記振幅エンコードされた信号に重み付けすることと、
前記重み付けした振幅エンコードされた信号を、前記位相エンコードされた光出力信号に変換することと
を行うように構成される、請求項２３に記載の光ニューラル・ネットワーク。
【請求項２５】
前記シナプス回路が、
光基準信号を伝達するように構成された基準導波路と、
前記位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された入力導波路であって、前記光基準信号と前記光入力信号との間の位相差が、前記位相エンコードされた入力信号の前記位相に相当する、前記入力導波路と、
出力導波路と、
重ね合わせることによって前記光基準信号および前記光入力信号を干渉信号に変換するように構成された光干渉計と、
前記干渉信号に重み付けして、重み付けした干渉信号にするように構成された調節可能な減衰器と、
前記重み付けした干渉信号に応じて前記光基準信号を位相シフトさせることによって、前記重み付けした干渉信号を、前記位相エンコードされた光出力信号に変換するように構成された位相シフト・デバイスと
を備える、請求項２３に記載の光ニューラル・ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューロモーフィック技術に関し、より詳細には、光ニューラル・ネットワークのための光集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニューロモーフィック技術は、神経系の生物学的アーキテクチャによる着想を受けたコンピューティング・システムに関するものである。従来のコンピューティング・アーキテクチャは、現在のコンピュータ・システムに対する絶えず拡大する処理需要を満たすには次第に妥当ではなくなりつつある。人間の脳と比較すると、伝統的なフォン・ノイマン型コンピュータ・アーキテクチャは、電力消費量および空間要求の観点から非常に非効率的である。これは、人間の脳の非常に効率的な計算パラダイムを理解するため、および、前例のない計算能力を有する人工認知システムを作り出すために、かなりのリサーチ努力を促してきた。
【０００３】
ニューロモーフィック・ネットワークは、指紋、虹彩、および顔認識から目標捕捉まで、等、多くの潜在的なアプリケーションによるパターン認識および分類において広く使用される。ニューロモーフィック・ネットワークのパラメータ（例えば、これらの中でも、「シナプス荷重（synaptic weight）」）は、学習プロセス中に、パターンのセットに対して適応的に訓練されてもよく、これに従って、ニューロモーフィック・ネットワークは、同じ種類のパターンを認識または分類することができる。
【０００４】
ニューロンおよびシナプスは、脳内の２つの基本的な計算単位である。
【０００５】
ニューロンは、例えば感覚受容器からの、場合によってはさらなる入力による、他のニューロンから入ってくる入力を統合することができ、統合された入力が閾値を超過したとき、「活動電位」または「スパイク」として知られる出力信号を生成する。以下では、ニューロンによって行われる機能または動作は、ニューロン機能と表される。
【０００６】
シナプスは、ニューロン活動のため、その接続強度を変化させ、この接続の重みを更新することは、ネットワークの訓練と呼ばれる。シナプスは、典型的には、重要な要因によりニューロンより数が多い（人間の脳の場合、およそ１０，０００）。ニューロモーフィック計算技術における主要な課題は、生物学的シナプスの可塑性をエミュレートするコンパクトなデバイスの開発である。シナプスによって行われる機能または動作は、シナプス機能と表される。
【発明の概要】
【０００７】
第１の態様によれば、本発明は、光ニューラル・ネットワークのための光集積回路として具体化される。光回路は、複数の位相エンコードされた光入力信号を処理することと、位相エンコードされた光出力信号を提供することとを行うように構成される。位相エンコードされた光出力信号は、複数の位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする。
【０００８】
このように具体化された光回路は、位相を使用して光ドメインにおける情報をエンコードする。
【０００９】
第１の態様の実施形態によれば、回路は、複数の位相エンコードされた光入力信号に対する位相の合計に応じて、位相エンコードされた出力信号を生み出すときのニューロン機能をエミュレートする。
【００１０】
これには、信号復元に関する利点がある。具体的には、位相は、伝搬損失から切り離され、一定のままである。さらに、伝搬損失により減少した光モードの低減した振幅は、信号を復元するために再び増幅させることができる。
【００１１】
１つの実施形態によれば、光集積回路は、複数の位相エンコードされた光入力信号を複数の振幅エンコードされた信号に変換することと、複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号（summation signal）にすることとを行うように構成される。さらに、光集積回路は、加算信号を非線形変換して、位相エンコードされた出力信号にすることを行うように構成される。複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号にすることは、例えば光検知器といった振幅統合デバイスによって行われてもよい。
【００１２】
このような実施形態によれば、光集積回路は、位相ドメインと振幅ドメインの両方において動作する。入力および出力は位相ドメインにおいて動作するが、中間処理の中には、振幅ドメインにおいて行われるものもある。これは、振幅ドメインにおいて回路を実行しやすくする。
【００１３】
さらなる実施形態によれば、光集積回路は、光基準信号を伝達するように構成された基準導波路と、複数の位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された複数の入力導波路とを備える。光基準信号と光入力信号との間の位相差は、個々の位相エンコードされた入力信号に相当する。光集積回路は、出力導波路と光干渉計システムとをさらに備える。光干渉計システムは、複数の光入力信号と光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすることを行うように構成される。光干渉計システムは、複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にすることを行うようにさらに構成される。光集積回路は、第２の干渉信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を提供するように構成された位相シフト・デバイスをさらに備える。
【００１４】
このような実施形態によれば、位相エンコードされた光出力信号は、ゼロになることのない時間ウィンドウ内の光入力信号の入力状態の合計に依存した基準信号に対する位相シフトを含む。依存は、具体的には非線形であってもよい。第２の干渉信号は、加算信号に相当する。
【００１５】
干渉システムによってエミュレートされたこのような加算、および位相シフト・デバイスによってエミュレートされたその後の非線形関数により、ニューロン機能は、光ドメインにおいて効率的に近似／エミュレートされ得る。
【００１６】
基準信号は、干渉計システムおよび位相シフト・デバイスに並列に供給される。干渉計システムは、基準信号と複数の位相エンコードされた光入力信号を、基準信号と複数の位相エンコードされた入力信号との間の位相シフトによって決まる振幅を有した第２の干渉信号に変換する。第２の干渉信号の振幅は、次に、位相エンコードされた出力信号に変換される。
【００１７】
さらなる実施形態によれば、光集積回路は、複数の第１の干渉計を備える。第１の干渉計のそれぞれは、光基準信号、および複数の光入力信号のうちの１つを受信すること、ならびに光基準信号と個々の光入力信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすることを行うように構成される。第２の干渉計は、複数の第１の干渉計から複数の第１の干渉信号を受信し、複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にするように構成される。
【００１８】
このような２段階のアプローチは、ニューロン回路の加算機能の効率的かつ信頼性のある実装形態をもたらすことができる。
【００１９】
実施形態によれば、光干渉計システムは、１つまたは複数のシングル・モード干渉計を備える。このようなシングル・モード干渉計には、パワー効率という利点がある。
【００２０】
実施形態によれば、光干渉計システムは、１つまたは複数のマルチ・モード干渉計を備える。このようなマルチ・モード干渉計には、設計が簡単になるという利点がある。
【００２１】
１つの実施形態によれば、位相エンコードされた光出力信号は、光基準信号に対する所定範囲内の位相シフトを含む。所定範囲は、０°から１８０°の範囲であることが好ましい。これは、位相エンコードされた出力信号の明確なコーディングを保証する。
【００２２】
１つの実施形態によれば、光集積回路は、位相エンコードされた光出力信号の出力パワーの正規化を行うように構成されたパワー正規化ユニットを備える。
【００２３】
このような実施形態は、位相エンコードされた光出力信号が常に同じ振幅を有することを保証することができる。パワー正規化ユニットは、増幅器および飽和吸収器（saturated absorber）を備えることが好ましい。増幅器は、光出力信号のパワー／振幅を飽和吸収器の飽和領域に移動させ、飽和吸収器の対応する飽和レベルは、正規化された出力パワーを示す。
【００２４】
１つの実施形態によれば、調節可能な減衰器は、調節可能な吸収器として実行される。
【００２５】
さらなる実施形態によれば、位相シフト・デバイスは、パワーから屈折率に非線形変換する（non-linear power-to-refractive-index conversion）非線形光学物質を含む。
【００２６】
非線形光学物質は、誘電分極Ｐが入射光の電界Ｅに非線形的に反応する物質と定義されることもある。非線形性は、光の強度／振幅によって決まる。実施形態によれば、非線形物質は、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３、強誘電性ペロブスカイト、非線形光学特性を有するポリマー、カルコゲニド、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であってもよい。
【００２７】
さらなる実施形態によれば、位相シフト・デバイスは、相変化物質を含む。このような相変化物質は、入射光パワー（incident optical power）に応じて、その物質状態を変化させる。好ましい実施形態によれば、金属・絶縁体転移を伴う物質が使用されてもよい。このような物質は、具体的には、特に二酸化バナジウム（ＶＯ２）といった酸化物材料と相関関係があってもよい。ＶＯ２の絶縁相状態と金属相状態との間の転移温度は、およそ６５℃から７５℃の範囲にあり、これは、ＶＯ２を好ましい選択肢にする。室温では、ＶＯ２は、転移温度をまだはるかに下回っており、したがって、絶縁状態にある。また、入射光パワーによって少し暖められると、ＶＯ２は、転移温度を効率的に超えることができ、このことにより、ＶＯ２を金属状態に転移させる。
【００２８】
他の実施形態によれば、相変化物質は、Ｖ４Ｏ７、Ｖ６Ｏ１１、Ｖ２Ｏ３、Ｖ６Ｏ１３、Ｖ５Ｏ９、ＶＯ、Ｖ８Ｏ１５、ＮｂＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、ＬａＣｏＯ３、Ｔｉ３Ｏ５、ＳｍＮｉＯ３、ＮｄＮｉＯ３、ＰｒＮｉＯ３、Ｆｅ３Ｏ４、または、ＧｅＴｅもしくはＧｅＳｂＴｅなどのカルコゲニドであってもよい。
【００２９】
さらなる実施形態によれば、位相シフト・デバイスは、プラズマ分散モジュレータである。プラズマ分散効果は、半導体内の自由キャリアの密度に関するものであり、屈折率の実数部と虚数部の両方を変化させる。これは、電子および正孔の密度を吸収係数および屈折率に関係させるドルーデ−ローレンツ方程式によって説明されることもある。
【００３０】
さらなる実施形態によれば、位相シフト・デバイスは、非線形光学物質を含む光キャビティを備える。ゲート導波路は、光キャビティに連結され、第２の干渉信号を光キャビティに誘導するように構成される。ゲート導波路は、第２の干渉信号の光パワーに応じて、非線形光学物質の屈折率を変化させるようにさらに構成される。
【００３１】
光キャビティは、光基準信号を受信すること、光基準信号を位相シフトさせること、および位相エンコードされた光出力信号を提供することを行うようにさらに構成される。
【００３２】
１つの実施形態によれば、光キャビティは、導波路によって形成されてもよい。このように具体化された光キャビティは、ゲート導波路内の光信号の光パワーに基づいて屈折率を変化させる。
【００３３】
本発明の別の態様は、ニューロン機能をエミュレートするための方法に関する。方法は、光集積回路を提供することと、位相エンコードされた光入力信号を光集積回路によって処理することとを行うステップを含む。方法は、位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能を光集積回路によってエミュレートすることと、位相エンコードされた光出力信号を光集積回路によって提供することとを行うさらなるステップを含む。
【００３４】
１つの実施形態によれば、方法は、複数の位相エンコードされた光入力信号を複数の振幅エンコードされた信号に変換することと、複数の振幅エンコードされた信号を結合して加算信号にすることと、加算信号を非線形変換して、位相エンコードされた光出力信号にすることとを行うさらなるステップを含む。
【００３５】
別の実施形態によれば、方法は、基準導波路によって、光基準信号を伝達することと、複数の入力導波路によって、複数の位相エンコードされた光入力信号を受信することとを行うステップを含む。方法は、光干渉計システムによって、複数の光入力信号と光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にすることと、光干渉計システムによって、複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にすることとを行うさらなるステップを含む。さらなるステップは、第２の干渉信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を位相シフト・デバイスによって提供することを含む。
【００３６】
本発明の別の態様は、集積回路を設計、製造、またはテストするための機械可読媒体に現実に含まれる設計構造に関する。設計構造は、第１の態様による光集積回路を含む。
【００３７】
本発明の別の態様は、第１の態様による複数の光集積回路をニューロンとして含む光ニューラル・ネットワークに関する。
【００３８】
実施形態によれば、光ニューラル・ネットワークは、複数のさらなる光集積回路をシナプス回路として含む。
【００３９】
１つの実施形態によれば、シナプス回路は、位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および位相エンコードされた光出力信号を提供することを行うように構成される。位相エンコードされた光出力信号は、位相エンコードされた光入力信号に対するシナプス機能をエミュレートする。
【００４０】
このように具体化されたニューラル・ネットワークによって、ニューロンおよびシナプス機能は、光ドメインにおいて実行されることが可能である。
【００４１】
１つの実施形態によれば、シナプス回路は、位相エンコードされた光入力信号を、振幅エンコードされた信号に変換することと、振幅エンコードされた信号に重み付けすることと、重み付けした振幅エンコードされた信号を、位相エンコードされた光出力信号に変換することとを行うように構成される。
【００４２】
このような実施形態によれば、シナプス回路は、位相ドメインと振幅ドメインの両方において動作する。入力および出力は位相ドメインにおいて動作するが、中間処理には、振幅ドメインにおいて行われるものもある。これは、振幅ドメインにおいて回路を実行しやすくする。
【００４３】
別の実施形態によれば、シナプス回路は、光基準信号を伝達するように構成された基準導波路と、位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された入力導波路と、出力導波路とを備える。光基準信号と光入力信号との間の位相差は、位相エンコードされた入力信号の位相に相当する。光集積回路は、重ね合わせることによって光基準信号および光入力信号を干渉信号に変換するように構成された光干渉計と、干渉信号に重み付けして、重み付けした干渉信号にするように構成された調節可能な減衰器とをさらに備える。さらに、光集積回路は、重み付けした干渉信号に応じて光基準信号を位相シフトさせることによって、重み付けした干渉信号を、位相エンコードされた光出力信号に変換するように構成された位相シフト・デバイスを備える。
【００４４】
このような実施形態によれば、基準信号と位相エンコードされた光入力信号との間の相対的な位相差は、入力状態を示す。基準信号は、干渉計および位相シフト・デバイスに並列に供給される。干渉計は、基準信号および位相エンコードされた入力信号を、基準信号と位相エンコードされた入力信号との間の位相シフトによって決まる振幅を有した干渉信号に変換する。より具体的には、実施形態によれば、位相エンコードされた入力信号の位相は、干渉計によって振幅に、非線形的にマッピングされることが可能である。調節可能な減衰器は、減衰させることによって光集積回路のシナプス荷重をセットする。重みは、例えば、光集積回路を含むニューラル・ネットワークの訓練セッションにおいてセットされてもよい。位相エンコードされた出力信号の位相は、基準信号に対する位相差によって示される。
【００４５】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照しながら例証的かつ非限定的な例によって下記でより詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の１つの実施形態による光ニューラル・ネットワークを示す図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による情報エンコード方式の概略図である。
【図３】本発明の１つの実施形態による光ニューラル・ネットワークのセクションの拡大図である。
【図４】本発明の１つの実施形態によるニューロン回路の構成要素の、拡大されたより詳細な図である。
【図５】本発明の１つの実施形態によるシナプス回路の構成要素の、拡大されたより詳細な図である。
【図６】複数の光入力信号、および対応する基準信号の例を概略的に示す図である。
【図７】基準信号と複数の光入力信号との重ね合わせを概略的に示す図である。
【図８】本発明の１つの実施形態によるニューロン回路の位相シフト・デバイスの実施形態の、拡大されたより詳細な図である。
【図９】本発明の１つの実施形態によるシナプス回路の位相シフト・デバイスの実施形態の、拡大されたより詳細な図である。
【図１０】例えば、半導体ＩＣロジックの設計、シミュレーション、テスト、レイアウト、および製造において使用される例示的な設計フローのブロック図である。
【図１１】ニューロン機能をエミュレートするための方法の方法ステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１は、本発明の１つの実施形態による光ニューラル・ネットワーク１００を示す。光ニューラル・ネットワーク１００は、入力層１１０、隠れ層１２０、および出力層１３０を含む。入力層１１０は、位相エンコードされた光入力信号を受信し、光入力信号を隠れ層１２０に提供するように構成された複数の入力ノード１１１を含む。出力層１３０は、位相エンコードされた光出力信号を提供するように構成された複数の出力ノード１３１を含む。
【００４８】
隠れ層１２０は、複数の光集積回路を含む。より具体的には、隠れ層１２０は、光集積回路１０および光集積回路２０を含む。光集積回路１０はニューロンとして含まれ、以下では、ニューロン回路１０とさらに表されることもある。光集積回路２０はシナプスとして含まれ、以下では、シナプス回路２０とさらに表されることもある。
【００４９】
光集積回路１０は、複数の位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および位相エンコードされた光出力信号を提供することを行うように構成される。位相エンコードされた光出力信号は、複数の位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートする。
【００５０】
光集積回路２０は、位相エンコードされた光入力信号を処理すること、および位相エンコードされた光出力信号を提供することを行うように構成される。位相エンコードされた光出力信号は、位相エンコードされた光入力信号に対するシナプス機能をエミュレートする。
【００５１】
したがって、光ニューラル・ネットワーク１００は、位相ドメインにおいて動作する。
【００５２】
これには、信号復元に関する利点がある。具体的には、位相は、伝搬損失から切り離され、一定のままである。さらに、伝搬損失により減少した光モードの低減した振幅は、信号を復元するために再び増幅させることができる。
【００５３】
実施形態によれば、光ニューラル・ネットワーク１００のシナプス回路２０の重みは、訓練処理によって訓練されてもよい。光シナプス回路２０の重みの調節は、実施形態によるソフトウェアまたはハードウェアで行われてもよい。
【００５４】
図２は、本発明の１つの実施形態による情報エンコード方式の概略図を示す。ｘ軸は、位相エンコードされた光入力信号の位相、ならびに、ニューロン回路１０およびシナプス回路２０の位相エンコードされた光出力信号の位相を示す。ｙ軸は、対応する情報の値を示す。位相エンコードされた光入力信号および光出力信号の位相は、０°から１８０°の所定範囲で動作し、対応する情報の値は、０から１の範囲にある。
【００５５】
図３は、例えば光ニューラル・ネットワーク１００といった、本発明の１つの実施形態による光ニューラル・ネットワークのセクションの拡大図３００を概略的に示す。拡大図３００は、３つのシナプス回路２０および１つのニューロン回路１０を示す。ニューロン回路１０は、基準導波路１１を備えるか、基準導波路１１に連結される。基準導波路１１は、基準位相φｒをもたらす光基準信号Ｓｒを伝達するように構成される。ニューロン回路１０は、この例では、ニューロン入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３といった複数の位相エンコードされた光入力信号を受信するように構成された複数の入力導波路１２をさらに備える。
【００５６】
光基準信号Ｓｒとニューロン入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３との間の位相差は、位相エンコードされた光入力信号の個々の位相に相当する。より具体的には、ニューロン入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３は、基準信号Ｓｒの位相φｒに対して位相φｎ１、φｎ２、およびφｎ３をそれぞれ有する。
【００５７】
ニューロン回路１０は、ニューロン入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３、ならびに基準信号Ｓｒを処理し、位相φｎｏｕｔを有する位相エンコードされた光出力信号Ｎｏｕｔを提供する。
【００５８】
図４は、本発明の１つの実施形態によるニューロン回路１０の構成要素の、拡大されたより詳細な図を示す。
【００５９】
ニューロン回路１０は、光干渉計システム１４を備える。光干渉計システム１４は、複数の第１の干渉計１４ａを備える。第１の干渉計１４ａのそれぞれは、光基準信号Ｓｒ、および複数の光入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、またはＮｉｎ３のうちの１つを受信し、光基準信号Ｓｒと、個々の光入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、またはＮｉｎ３のうちの１つを重ね合わせて複数の第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３のそれぞれにするように構成される。複数の第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３は、複数の振幅エンコードされた信号を形成する。言い換えれば、第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の個々の振幅は、第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の情報に相当する。
【００６０】
さらに、光干渉計システム１４は、第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３のさらなる処理のためのデバイス１４ｂを備える。１つの実施形態によれば、デバイス１４ｂは、第２の干渉計１４ｂとして実行されてもよい。このような実施形態によれば、第２の干渉計１４ｂは、複数の第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３を受信し、複数の第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３を重ね合わせて第２の干渉信号Ｉ４にするように構成される。別の実施形態によれば、デバイス１４ｂは、例えば光検知器といった振幅統合デバイスとして実行されてもよい。このような実施形態によれば、振幅統合デバイス１４ｂは、この例では、第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３といった複数の第１の干渉信号の統合／加算を行い、複数の第１の干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の加算／統合をエミュレートする加算信号Ｉ４を提供する。
【００６１】
ニューロン回路１０は、第２の干渉信号Ｉ４に応じて位相エンコードされた光出力信号Ｎｏｕｔを提供するように構成された位相シフト・デバイス１５をさらに備える。実施形態によれば、位相シフト・デバイス１５は、第２の干渉信号Ｉ４を非線形変換して、位相エンコードされた光出力信号Ｎｏｕｔにする。
【００６２】
位相シフト・デバイス１５は、パワーから屈折率に非線形変換する非線形物質を含んでもよい。実施形態によれば、非線形物質は、具体的には、ＢａＴｉＯ３であってもよい。さらなる他の実施形態によれば、位相シフト・デバイス１５は、ＶＯ２またはカルコゲニド・ベースの物質などの相変化物質を含んでもよい。さらなる他の実施形態によれば、位相シフト・デバイス１５は、プラズマ分散モジュレータとして含まれてもよい。
【００６３】
ニューロン回路１０は、位相エンコードされた光出力信号Ｎｏｕｔの出力パワーの正規化を行うように構成されたパワー正規化ユニット１６をさらに備える。
【００６４】
実施形態によれば、パワー正規化ユニット１６は、増幅器１６ａおよび飽和吸収器１６ｂを備える。
【００６５】
図５は、本発明の１つの実施形態によるシナプス回路２０の構成要素の、拡大されたより詳細な図を示す。
【００６６】
シナプス回路２０は、光基準信号Ｓｒを伝達するように構成された基準導波路２１、および、位相エンコードされた光入力信号Ｓｉｎを受信するように構成された入力導波路２２を備える。光基準信号の位相φｒと光入力信号の位相との間の位相差φｉｎは、位相エンコードされた光入力信号Ｓｉｎの位相φｉｎに相当する。さらに、シナプス回路２０は、出力導波路２３および光干渉計２４を備える。光干渉計２４は、重ね合わせることによって光基準信号Ｓｒおよび光入力信号Ｓｉｎを干渉信号Ｉに変換するように構成される。干渉信号Ｉは、振幅エンコードされた信号を形成する。言い換えれば、干渉信号Ｉの振幅は、情報を伝達する。さらに、シナプス回路２０は、干渉信号Ｉに重み付けして、重み付けした干渉信号ＩＷにするように構成された調節可能な減衰器２７を備える。重み付けした干渉信号ＩＷは、重み付けした振幅エンコードされた信号とさらに表されることもある。位相シフト・デバイス２５は、重み付けした干渉信号ＩＷを、位相エンコードされた光出力信号Ｓｏｕｔに変換するように構成される。より具体的には、位相シフト・デバイス２５は、重み付けした干渉信号ＩＷに応じて光基準信号Ｓｒを位相シフトさせる。位相シフトさせることは、重み付けした干渉信号ＩＷに線形依存または非線形依存してもよい。
【００６７】
シナプス回路２０は、位相エンコードされた光出力信号Ｓｏｕｔの出力パワーの正規化を行うように構成されたパワー正規化ユニット２６をさらに備える。
【００６８】
パワー正規化ユニット２６は、増幅器２６ａおよび飽和吸収器２６ｂを備える。
【００６９】
位相シフト・デバイス２５は、パワーから屈折率に非線形変換する非線形物質を含んでもよい。実施形態によれば、非線形物質は、具体的には、ＢａＴｉＯ３であってもよい。さらなる他の実施形態によれば、位相シフト・デバイス２５は、ＶＯ２またはカルコゲニド・ベースの物質などの相変化物質を含んでもよい。さらなる他の実施形態によれば、位相シフト・デバイス２５は、プラズマ分散モジュレータとして含まれてもよい。
【００７０】
図６は、複数の光入力信号、および対応する基準信号の例を概略的に示す。より具体的には、図６は、図４に示したようなニューロン回路１０の光入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３、ならびに、図５に示したようなシナプス回路２０の光入力信号Ｓｉｎ１、Ｓｉｎ２、およびＳｉｎ３を示す。さらに、対応する基準信号Ｓｒは、点線で示され、図示される。
【００７１】
入力信号Ｎｉｎ３、Ｓｉｎ３は、基準信号Ｓｒによる位相にあり、入力位相φ＝０°に相当する。入力信号Ｎｉｎ２、Ｓｉｎ２は、基準信号Ｓｒに対して９０度の位相シフト、したがって、入力位相φ＝９０°を有している。入力信号Ｎｉｎ１、Ｓｉｎ１は、基準信号Ｓｒに対する１８０度の位相シフト、したがって、入力位相φ＝１８０°を有している。
【００７２】
図７は、基準信号Ｓｒと、複数の光入力信号Ｎｉｎ１、Ｎｉｎ２、およびＮｉｎ３、ならびにＳｉｎ１、Ｓｉｎ２、およびＳｉｎ３との重ね合わせをそれぞれ概略的に示す。
【００７３】
これは、干渉信号のセット、すなわち、この例では、干渉信号Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３を含むセットを生じる。
【００７４】
入力信号Ｎｉｎ３、Ｓｉｎ３と基準信号Ｓｒとの干渉信号Ｉ３は、両方の信号が同位相で重ね合わされたとき、最大振幅Ａ３になる。入力信号Ｎｉｎ２、Ｓｉｎ２と基準信号Ｓｒとの干渉信号Ｉ２は、中間振幅Ａ２になる。入力信号Ｎｉｎ１、Ｓｉｎ１と基準信号Ｓｒとの干渉信号Ｉ１は、入力信号Ｎｉｎ１、Ｓｉｎ１と基準信号Ｓｒの位相が逆であることによりゼロ振幅になる。
【００７５】
１つの実施形態によれば、１８０度の位相差は情報の値Ｖ＝「０」で示され、９０度の位相差は情報の値Ｖ＝「０．５」で示され、０度の位相差は情報の値Ｖ＝「１」で示されてもよい。
【００７６】
別の例によれば、１８０度の位相差は情報の値Ｖ＝「１」で示され、９０度の位相差は情報の値Ｖ＝「０．５」で示され、０度の位相差は情報の値Ｖ＝「０」で示されてもよい。
【００７７】
図８は、本発明の１つの実施形態によるニューロン回路１０の位相シフト・デバイス１５の実施形態の、拡大されたより詳細な図を示す。
【００７８】
位相シフト・デバイス１５は、本実施形態によれば、非線形光学物質８０２を含む光キャビティ８０１を備える。光キャビティ８０１は、複数の反射器８０３によって形成される。さらに、ゲート導波路８０４が、光キャビティ８０１に備えつけられ、連結される。位相シフト・デバイス１５は、第２の干渉計１４ｂの出力の第２の干渉信号Ｉ４を、ゲート導波路８０４を介して光キャビティ８０１に誘導するように構成される。位相シフト・デバイス１５は、第２の干渉信号Ｉ４の光パワーに応じて、非線形物質８０２の屈折率を変化させるようにさらに構成される。より具体的には、光キャビティ８０１は、導波路８０５を介して光基準信号Ｓｒを受信し、光基準信号Ｓｒを位相シフトさせるように構成される。その結果、位相シフト・デバイス１５は、出力導波路８０６において位相φｏｕｔを有する位相エンコードされた光出力信号Ｓｏｕｔを提供する。
【００７９】
図９は、本発明の１つの実施形態によるシナプス回路２０の位相シフト・デバイス２５の実施形態の、拡大されたより詳細な図を示す。
【００８０】
位相シフト・デバイス２５は、非線形光学物質９０２を含む光キャビティ９０１を備える。光キャビティ９０１は、複数の反射器９０３によって形成される。さらに、ゲート導波路９０４が、光キャビティ９０１に備えつけられ、連結される。位相シフト・デバイス２５は、調節可能な減衰器２７（図５参照）からの重み付けした干渉信号ＩＷを、ゲート導波路９０４を介して光キャビティ９０１に誘導するように構成される。位相シフト・デバイス２５は、重み付けした干渉信号ＩＷの光パワーに応じて、非線形物質９０２の屈折率を変化させるようにさらに構成される。より具体的には、光キャビティ９０１は、重み付けした干渉信号ＩＷを受信し、光基準信号Ｓｒを位相シフトさせるように構成される。その結果、位相シフト・デバイス２５は、出力導波路９０６において位相φｏｕｔを有する位相エンコードされた光出力信号Ｓｏｕｔを提供する。
【００８１】
図１０は、例えば、半導体ＩＣロジックの設計、シミュレーション、テスト、レイアウト、および製造において使用される例示的な設計フロー１０００のブロック図を示す。設計フロー１０００は、上述され、例えば図３から図５に示した設計構造またはデバイスあるいはその両方の論理的にまたはそうでなければ機能的に同等の表現を生成するための設計構造またはデバイスを処理するためのプロセス、機械、またはメカニズム、あるいはその組合せを含む。設計フロー１０００によって処理または生成あるいはその両方が行われた設計構造は、データ処理システムで実行されるか、そうでなければ処理されると、ハードウェア構成要素、回路、デバイス、またはシステムの論理的に、構造的に、機械的に、またはそうでなければ機能的に同等の表現を生成するデータまたは命令あるいはその両方を含むように機械可読伝送またはストレージ媒体上でエンコードされてもよい。機械は、回路、構成要素、デバイス、またはシステムの設計、製造、またはシミュレーションなど、ＩＣ設計プロセスにおいて使用されるいずれかの機械を含むがこれらに限定されない。例えば、機械は、リソグラフィ・マシン、マスクを生成するための機械もしくは機器またはその両方（例えば、ｅ−ビーム・ライタ）、設計構造をシミュレートするためのコンピュータまたは機器、製造またはテスト・プロセスで使用されるいずれかの装置、あるいは、設計構造の機能的に同等の表現を任意の媒体にプログラムするためのいずれかの機械（例えばプログラマブル・ゲート・アレイをプログラムするための機械）を含んでもよい。
【００８２】
設計フロー１０００は、設計される表現のタイプに応じて変えることができる。例えば、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）を構築するための設計フロー１０００は、標準コンポーネントを設計するための設計フロー１０００とも、Ａｌｔｅｒａ（Ｒ）Ｉｎｃ．またはＸｉｌｉｎｘ（Ｒ）Ｉｎｃ．によって提供された、例えば、プログラマブル・ゲート・アレイ（ＰＧＡ）またはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）といったプログラマブル・アレイへの設計を例示するための設計フロー１０００とも異なっていてよい。
【００８３】
図１０は、設計プロセス１０１０によって処理されるのが好ましい入力設計構造１０２０を含む複数のこのような設計構造を示す。設計構造１０２０は、ハードウェア・デバイスの論理的に同等の機能表現を生み出すための、設計プロセス１０１０によって生成され、処理される論理シミュレーション設計構造であってもよい。設計構造１０２０は、同様にまたは代替として、設計プロセス１０１０によって処理されると、ハードウェア・デバイスの物理構造の機能表現を生成するデータまたはプログラム命令あるいはその両方を含んでもよい。機能的な設計特徴を表そうと、構造上の設計特徴を表そうと、あるいはその両方を表そうと、設計構造１０２０は、コア開発者／設計者によって実行されるものなどの、電子コンピュータ支援設計（ＥＣＡＤ）を使用して生成されてもよい。機械可読データ伝送、ゲート・アレイ、またはストレージ媒体上でエンコードされると、設計構造１０２０は、図３から図５に示したものなどの電子構成要素、回路、電子もしくは論理モジュール、装置、デバイス、またはシステムをシミュレートするか、そうでなければ機能的に表すために、設計プロセス１０１０内の１つまたは複数のハードウェア・モジュールまたはソフトウェア・モジュールあるいはその両方によってアクセスされ、処理されてもよい。したがって、設計構造１０２０は、設計またはシミュレーション・データ処理システムによって処理されると、回路、または他のレベルのハードウェア・ロジック設計を機能的にシミュレートするか、そうでなければ表す、人間可読ソース・コードまたは機械可読ソース・コードあるいはその両方、コンパイルされた構造、およびコンピュータ実行可能コード構造を含むファイルまたは他のデータ構造を含むことができる。このようなデータ構造は、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ：hardware-description language）設計エンティティ、あるいは、ＶｅｒｉｌｏｇおよびＶＨＤＬなどの低水準ＨＤＬ設計言語、もしくは、ＣもしくはＣ＋＋などの高水準設計言語、またはその両方に適合する、もしくはこれと互換性のある、またはその両方の他のデータ構造を含んでもよい。
【００８４】
設計プロセス１０１０は、設計構造１０２０などの設計構造を含むことができるネットリスト１０８０を生成するために、図１〜図８に示した構成要素、回路、デバイス、または論理構造の設計／シミュレーションの機能的な同等物を合成、翻訳、またはそうでなければ処理するためのハードウェア・モジュールまたはソフトウェア・モジュールあるいはその両方を用い、組み込むのが好ましい。ネットリスト１０８０は、集積回路設計における他の要素および回路への接続を記述するワイヤ、個別の構成要素、論理ゲート、制御回路、Ｉ／Ｏデバイス、モデル、等のリストを表す、例えば、コンパイルまたはそうでなければ処理されたデータ構造を含むことができる。ネットリスト１０８０は、デバイスの設計仕様およびパラメータに応じて、ネットリスト１０８０が１回または複数回再合成される反復プロセスを使用して合成されてもよい。本明細書において説明される他の設計構造タイプと同様に、ネットリスト１０８０は、機械可読データ・ストレージ媒体に記録されるか、プログラマブル・ゲート・アレイにプログラムされてもよい。媒体は、磁気もしくは光ディスク・ドライブ、プログラマブル・ゲート・アレイ、コンパクト・フラッシュ、または他のフラッシュ・メモリなどの不揮発性ストレージ媒体であってもよい。追加として、または別の方式では、媒体は、システムもしくはキャッシュ・メモリ、バッファ・スペース、または、インターネット、もしくは他のネットワーキングに適した手段を介してデータ・パケットが伝送され、中間にあって格納され得る電気的もしくは光学的に伝導性のデバイスおよび物質であってもよい。
【００８５】
設計プロセス１０１０は、ネットリスト１０８０を含む様々な入力データ構造タイプを処理するためのハードウェア・モジュールおよびソフトウェア・モジュールを含んでもよい。このようなデータ構造タイプは、例えばライブラリ要素１０３０内にあり、所与の製造技術（例えば、異なる技術ノード、３２ｎｍ、４５ｎｍ、９０ｎｍ、等）のためのモデル、レイアウト、および記号表現を含む一般に使用される要素、回路、およびデバイスのセットを含むことができる。データ構造タイプは、設計仕様１０４０、特徴付けデータ１０５０、検証データ１０６０、設計ルール１０７０、ならびに、入力テスト・パターン、出力テスト結果、および他のテスト情報を含み得るテスト・データ・ファイル１０８５をさらに含んでもよい。設計プロセス１０１０は、例えば、鋳造、成形、およびダイ・プレス・フォーミング、等などの動作のための応力解析、熱解析、機械イベント・シミュレーション、プロセス・シミュレーションなどの標準機械設計プロセスをさらに含んでもよい。機械設計の当業者は、本発明の範囲および思想から逸脱することなく、設計プロセス１０１０で使用される可能な機械設計ツールおよびアプリケーションの広がりを正しく認識することができる。設計プロセス１０１０は、タイミング分析、検証、デザイン・ルール・チェッキング、プレース・アンド・ルート動作（place and route operation）、等などの標準回路設計プロセスを実行するためのモジュールをさらに含むことができる。
【００８６】
設計プロセス１０１０は、任意の追加の機械設計またはデータ（適用可能な場合）と共に描写されたサポートデータ構造のいくつかまたは全てと共に設計構造１０２０を処理して、第２の設計構造１０９０を生成するための、ＨＤＬコンパイラおよびシミュレーション・モデル構築ツールなどの論理および物理設計ツールを用い、組み込む。設計構造１０９０は、機械装置および構造のデータ（例えば、ＩＧＥＳ、ＤＸＦ、Ｐａｒａｓｏｌｉｄ  ＸＴ、ＪＴ、ＤＲＧ、または、このような機械設計構造を格納もしくは描くための他の任意の適切なフォーマットで格納された情報）の交換のために使用されるデータ・フォーマットで、ストレージ媒体またはプログラマブル・ゲート・アレイに存在する。設計構造１０２０と同様に、設計構造１０９０は、伝送またはデータ・ストレージ媒体内にあり、ＥＣＡＤシステムによって処理されると、図３から図５に示した本発明の実施形態の１つまたは複数の、論理的に、またはそうでなければ機能的に同等の形式を生成する、１つまたは複数のファイル、データ構造、または他のコンピュータ・エンコードされたデータもしくは命令を含むのが好ましい。１つの実施形態において、設計構造１０９０は、図３から図５に示したデバイスを機能的にシミュレートするコンパイルされた実行可能なＨＤＬシミュレーション・モデルを含むことができる。
【００８７】
設計構造１０９０は、集積回路のレイアウト・データの交換のために使用されるデータ・フォーマット、または、記号データ・フォーマット（例えば、ＧＤＳＩＩ（ＧＤＳ２）、ＧＬ１、ＯＡＳＩＳ、マップ・ファイル、もしくは、このような設計データ構造を格納するための他の任意の適切なフォーマットで格納された情報）、あるいはその両方をさらに用いることができる。設計構造１０９０は、例えば、記号データ、マップ・ファイル、テスト・データ・ファイル、設計内容ファイル、製造データ、レイアウト・パラメータ、ワイヤ、金属のレベル、ビア、形状、製造ラインを通じて送るためのデータ、および、上述され、図１から図８に示したようなデバイスまたは構造を生み出すために製造業者または他の設計者／開発者によって必要とされる任意の他のデータなどの情報を含むことができる。設計構造１０９０は、その後、ステージ１０９５に進むことができ、ここで、例えば、設計構造１０９０は、テープ・アウトに進むこと、製造にリリースされること、マスク・ハウスにリリースされること、別の設計ハウスに送られること、顧客に送り返されること、等が行われる。
【００８８】
図１１は、ニューロン機能をエミュレートするための方法の方法ステップを示す。方法は、光集積回路を提供する。光集積回路は、位相エンコードされた光入力信号を処理すること、位相エンコードされた光入力信号に対するニューロン機能をエミュレートすること、および位相エンコードされた出力信号を提供することを行う。
【００８９】
より具体的には、方法は、ステップ１１１０でスタートする。
【００９０】
ステップ１１２０において、基準導波路が、光基準信号を伝達する。
【００９１】
ステップ１１３０において、複数の入力導波路が、複数の位相エンコードされた光入力信号を受信する。
【００９２】
ステップ１１４０において、光干渉計システムが、複数の光入力信号と光基準信号を重ね合わせて複数の第１の干渉信号にする。
【００９３】
ステップ１１５０において、光干渉計システムが、複数の第１の干渉信号を重ね合わせて第２の干渉信号にする。
【００９４】
また、ステップ１１６０において、位相シフト・デバイスが、第２の干渉信号に応じて位相エンコードされた光出力信号を提供する。
【００９５】
様々な本発明の実施形態の記述が例証のために提示されてきたが、網羅的であること、または開示された実施形態に限定されることを意図するものではない。多くの変更形態および変形形態が、説明された実施形態の範囲および思想から逸脱することなく、当業者には明らかになるであろう。本明細書において使用される専門用語は、実施形態の原理、市場で見られる技術に対する実用的な用途もしくは技術的改善を最もよく説明するように、または、本明細書において開示された実施形態を当業者が理解できるように選ばれた。
【図１】
2021518598.tif 000003
【図２】
2021518598.tif 000004
【図３】
2021518598.tif 000005
【図４】
2021518598.tif 000006
【図５】
2021518598.tif 000007
【図６】
2021518598.tif 000008
【図７】
2021518598.tif 000009
【図８】
2021518598.tif 000010
【図９】
2021518598.tif 000011
【図１０】
2021518598.tif 000012
【図１１】
2021518598.tif 000013
【国際調査報告】
2021518598.tif 000014
2021518598.tif 000015
2021518598.tif 000016