(57)【要約】【課題】導波路アーキテクチャを使用した光ニューラル・コンポーネントを提供する。【解決手段】光ニューラル・コンポーネントが、光送信機と、光受信機と、基板上に形成されたノード間導波路と、光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路に送信するように構成された送信する導波路と、ノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射するミラーと、ミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成された受信する導波路と、反射された光信号に重みを適用するように構成されたフィルタとを含む。送信する導波路、および受信する導波路は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路のうちの１つ、および受信する導波路のうちの１つがノード間導波路のうちの１つと交差するように基板上に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ニューラル・コンポーネントであって、
複数の光送信機と、
複数の光受信機と、
基板上に形成された複数のノード間導波路と、
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路のうちの少なくとも１つが少なくとも１つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の送信する導波路であって、それぞれが、前記複数の光送信機のうちの光送信機に光学的に接続され、かつ前記光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ前記光信号を、前記複数のノード間導波路のうちのノード間導波路に送信するように構成された、前記送信する導波路と、
反射された光信号をもたらすべく前記複数のノード間導波路のうちの前記ノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射すべく、前記基板上に形成された複数のミラーと、
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも１つの受信する導波路が前記ノード間導波路のうちの前記少なくとも１つと交差するように前記基板上に形成された複数の受信する導波路であって、それぞれが、前記複数の光受信機のうちの光受信機に光学的に接続され、かつ前記複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる前記反射された光信号を受信するように、かつ前記反射された光信号を前記光受信機に送信するように構成された、前記受信する導波路と、
前記複数のミラーのうちの前記ミラーによってもたらされる前記反射された光信号に、前記反射された光信号が、前記反射された光信号を受信する前記受信する導波路によって前記光受信機に送信される前に、重みを適用するようにそれぞれが構成された、前記基板上に形成された複数のフィルタと
を備える光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２】
前記複数の光送信機は、同一の波長で光信号を発する２つ以上の光送信機を含み、かつ
前記複数のノード間導波路は、前記２つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含む、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項３】
前記複数のフィルタは、中性密度フィルタを含む、請求項２に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項４】
前記複数の受信する導波路のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するようにそれぞれが構成された、前記基板上に形成された複数の結合器をさらに備え、
前記複数の受信する導波路の各導波路の上で伝播する光信号は、前記受信する導波路が接続された前記光受信機に送信される間、前記複数の結合器のうちの結合器を介して前記複数の受信する導波路のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算され、前記光学的加算は、前記複数の光フィルタのうちの光フィルタによって重みが適用された後に行われる、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項５】
前記複数の結合器は、第１の入口アームおよび出口アームによって前記複数の導波路のうちの第１の受信する導波路に接続されたＹ字形の導波路構造を有する少なくとも１つの結合器を含み、
前記少なくとも１つの結合器は、前記入力光信号が前記Ｙ字形の導波路構造の第２の入口アームに入り、かつ前記第２の入口アームが前記Ｙ字形の導波路構造の前記第１の入口アームと出会う前記第１の受信する導波路上で伝播する光信号に加わるように、前記入力光信号として、前記複数の受信する導波路のうちの第２の受信する導波路上で伝播する光信号を受信するように構成される、請求項４に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項６】
前記複数のフィルタは、前記重みを変更するように交換され得る交換可能なフィルタを含む、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項７】
前記複数のフィルタは、前記重みを変更すべく透明度が変えられ得る可変フィルタを含む、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項８】
少なくとも１つの光送信機、または少なくとも１つの光受信機をそれぞれが含む、前記基板上に実装された複数の半導体チップをさらに備える請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項９】
前記複数の半導体チップは、光送信機チップと、光受信機チップとを含み、前記光送信機チップのそれぞれは、前記複数の光送信機のうちの１つまたは複数を含み、かつ前記光受信機チップのそれぞれは、前記光受信機のうちの１つまたは複数を含み、かつ
前記光送信機チップは、１つまたは複数の光送信機が第１の波長で第１の光信号を発する第１の光送信機チップと、１つまたは複数の光送信機が前記第１の波長で第２の光信号を発する第２の光送信機チップとを含む、請求項８に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１０】
前記光送信機チップのそれぞれは、同一の数の光送信機を含み、
前記光受信機チップのそれぞれは、同一の数の光受信機を含み、
前記光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数は、前記光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であり、かつ
前記送信する導波路を介して前記光送信機チップのそれぞれに接続されたノード間導波路の数は、前記光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の前記数、および前記光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の前記数と同一である、請求項９に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１１】
前記複数の半導体チップのそれぞれは、半導体チップに含まれる前記少なくとも１つの光送信機、または前記半導体チップに含まれる前記少なくとも１つの光受信機が、前記基板に面するように位置付けられ、
前記複数の送信する導波路は、前記基板に垂直な方向からの光を前記基板に平行な方向に向け直すように構成された入口ミラーを介して前記複数の光送信機に接続され、かつ
前記複数の受信する導波路は、前記基板に平行な前記方向からの前記光を前記基板に垂直な前記方向に向け直すように構成された出口ミラーを介して前記複数の光受信機に接続される、請求項８に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１２】
複数のノード内信号線をさらに備え、
各ノード内信号線は、前記複数の光受信機のそれぞれの光受信機、および前記複数の光送信機のそれぞれの光送信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項８に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１３】
ノード内信号線を介して光送信機に接続された前記複数の光受信機のそれぞれに関して、前記複数のミラーは、反射された光信号が前記光受信機に送信され、かつ前記光送信機によって発せられる前記光信号に関して反射係数が実質的に０である少なくとも１つのミラーを含む、請求項１２に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１４】
前記複数のノード間導波路、前記複数の送信する導波路、および前記複数の受信する導波路は、前記基板の単一の層においてポリマで作られる、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１５】
前記複数の光送信機は、差動ペアの第１の光送信機が可変光信号を発する一方で、前記差動ペアの第２の光送信機が基準光信号を発する、前記差動ペアに分割される、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１６】
差動ペアのうちの１つまたは複数をそれぞれが含む、前記基板上に実装された複数の半導体チップをさらに備える請求項１５に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１７】
前記複数の半導体チップのそれぞれは、前記差動ペアのうちの２つ以上を含む、請求項１６に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１８】
前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された２つ以上のノード間導波路を有する第１のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第１のリングの内側に置かれた２つ以上の光送信機を有する第１の内側光送信機グループを含み、かつ
前記複数の光受信機は、前記第１のリングの内側に置かれた２つ以上の光受信機を有する第１の内側光受信機グループを含む、請求項１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項１９】
前記複数のミラーは、反射された光信号をもたらすべく前記第１のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように各ミラーが構成された、第１のミラー・グループを含み、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも１つの第１の出力導波路が前記第１のリングの少なくとも１つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第１の出力導波路をさらに備え、各第１の出力導波路は、前記第１のリングの外側に接続され、かつ前記第１のミラー・グループのうちの第１のミラーによってもたらされる前記反射された光信号を受信するように、かつ前記反射された光信号を前記第１のリングの外側に送信するように構成される、請求項１８に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２０】
前記複数のミラーのうちの第１のミラーによってもたらされる前記反射された光信号に、前記反射された光信号が、前記反射された光信号を受信する前記第１の出力導波路によって前記第１のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成された、前記基板上に形成された第１の出力フィルタをさらに備える請求項１９に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２１】
前記複数の光受信機は、前記第１のリングの外側に置かれた２つ以上の光受信機を有する第１の外側光受信機を含み、前記第１の外側光受信機グループの前記光受信機のそれぞれは、前記複数の第１の出力導波路のうちの第１の出力導波路に接続され、かつ前記第１の出力導波路によって送信される前記反射された光信号を受信するように構成される、請求項２０に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２２】
前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された２つ以上のノード間導波路を有する第２のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第２のリングの内側に置かれた２つ以上の光送信機を有する第２の内側光送信機グループと、前記第２のリングの外側に置かれた２つ以上の光送信機を有する第２の外側光送信機グループとを含み、
前記複数の光受信機は、前記第２のリングの内側に置かれた２つ以上の光受信機を有する第２の光受信機グループを含み、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも１つの第２の入力導波路が少なくとも１つの第２のリングのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第２の入力導波路をさらに備え、各第２の入力導波路は、前記第２の外側光送信機グループのうちの光送信機に光学的に接続され、かつ前記光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ前記受信された光信号を前記第２のリングのノード間導波路に送信するように構成され、かつ
前記複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含み、各リング間ノード内信号線は、前記第１の外側光受信機グループのうちの光受信機、および前記第２の外側光送信機グループのうちの光送信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項２１に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２３】
交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも１つの第１の入力導波路が第１のリングの少なくとも１つのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第１の入力導波路をさらに備え、各第１の入力導波路は、前記第１のリングの外側に接続され、かつ前記第１のリングの外側から光信号を受信するように、かつ前記光信号を前記第１のリングのノード間導波路に送信するように構成される、請求項１８に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２４】
前記複数の光送信機は、前記第１のリングの外側に置かれた２つ以上の第１の光送信機を有する第１の外側光送信機グループを含み、前記第１の外側光送信機グループの前記第１の光送信機のそれぞれは、前記複数の第１の入力導波路のうちの第１の入力導波路に光学的に接続され、かつ前記第１の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成される、請求項２３に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【請求項２５】
前記複数のノード間導波路は、同心のループとして配置された２つ以上のノード間導波路を有する第２のリングを含み、
前記複数の光送信機は、前記第２のリングの内側に置かれた２つ以上の光送信機を有する第２の内側光送信機グループを含み、
前記複数の光受信機は、前記第２のリングの内側に置かれた２つ以上の光受信機を有する第２の内側光受信機グループと、前記第２のリングの外側に置かれた２つ以上の光受信機を有する第２の外側光受信機グループとを含み、
前記複数のミラーは、第２のミラー・グループを含み、前記第２のミラー・グループの各ミラーは、前記第２のリングの反射された光信号をもたらすべく前記第２のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように構成され、
前記光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、少なくとも１つの第２の出力導波路が少なくとも１つの第２のリングのノード間導波路と交差するように前記基板上に形成された複数の第２の出力導波路をさらに備え、各第２の出力導波路は、前記第２の外側光受信機グループのうちの光受信機に光学的に接続され、かつ前記第２のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる前記第２のリングの前記反射された光信号を受信するように、かつ前記第２のリングの前記反射された光信号を前記光受信機に送信するように構成され、かつ
前記複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含み、各リング間ノード内信号線は、前記第１の外側光受信機グループのうちの光送信機、および前記第２の外側光受信機グループのうちの光受信機に接続され、かつ前記光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ前記電気信号を前記光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく前記光受信機と前記光送信機を接続する、請求項２４に記載の光ニューラル・コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光ニューラル・コンポーネント（photonic neural component）のための導波路アーキテクチャに関し、より詳細には、例えば、ニューラル・ネットワークの光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
ニューラル・ネットワークおよびリザバー・コンピューティング（reservoir computing）などの非従来型のニューロモーフィック・コンピューティング（neuromorphic computing）・アーキテクチャは、性能の点で有望であるが、ニューロンを互いに接続する従来の電子アプローチは、いくつかの限界に直面している。例えば、ＩＢＭ  ＴｒｕｅＮｏｒｔｈ（Ｒ）システムは、時分割多重化の必要性のためにｋＨｚ範囲内の処理速度で動作する。最近、興奮可能な（excitable）オプトエレクトロニクス・デバイスが、この速度限界を潜在的に取り除く方法として関心を引き起こしている。（例えば、A.N., Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For Scalable Photonic Spike Processing," J. Light. Tech. 32, 3427, 2014、M.A. Nahmias et al., "An integrated analog O/E/O link for multi-channel laser neurons," Appl. Phys. Lett. 108, 151106 (2016)、およびK. Vandoorne et al., "Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip," Nature Communication 5, 3541, 2014を参照されたい。）しかし、そのような試みは、非常に高い電力消費および光損失によって制限されてきた。その一方で、損失が非常に低い導波路交差構造の製造が、最近、可能になっている。（例えば、N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1を参照されたい。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１０１２５６号明細書、"Designfor reducing loss at intersection in optical waveguides"
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A.N., Tait et al., "Broadcast and Weight: An Integrated Network For Scalable Photonic Spike Processing,"J. Light. Tech. 32, 3427, 2014
【非特許文献２】M.A. Nahmias et al., "An integrated analog O/E/O link for multi-channel laser neurons," Appl. Phys.Lett. 108, 151106 (2016)
【非特許文献３】K. Vandoorne et al., "Experimental demonstration of reservoir computing on a silicon photonics chip," Nature Communication 5, 3541, 2014
【非特許文献４】N. Bamiedakis et al., "Low Loss and Low Crosstalk Multimode Polymer Waveguide Crossings for High-Speed Optical Interconnects," 2007 Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO), CMG1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、導波路アーキテクチャを使用した光ニューラル・コンポーネントを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、光ニューラル・コンポーネントが、複数の光送信機と、複数の光受信機と、基板上に形成された複数のノード間導波路と、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路のうちの少なくとも１つがノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の送信する導波路であって、それぞれが、複数の光送信機のうちの光送信機に光学的に接続され、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を、複数のノード間導波路のうちのノード間導波路に送信するように構成された、送信する導波路と、反射された光信号をもたらすべく複数のノード間導波路のうちのノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射すべく、基板上に形成された複数のミラーと、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、受信する導波路のうちの少なくとも１つがノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の受信する導波路であって、それぞれが、複数の光受信機のうちの光受信機に光学的に接続され、かつ複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成された、受信する導波路と、複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する導波路によって光受信機に送信される前に、重みを適用するようにそれぞれが構成された、基板上に形成された複数のフィルタとを含む。光ニューラル・コンポーネントは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性をサポートし得る。
【０００７】
本発明の実施形態によれば、複数の光送信機は、同一の波長で光信号を発する２つ以上の光送信機を含んでよく、複数のノード間導波路は、２つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含んでよい。複数のフィルタは、中性密度フィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、ノード間導波路上で光信号を波長分割多重化（ＷＤＭ）する必要なしに、単純な構造の設計をサポートし得る。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された複数の結合器をさらに含んでよく、各結合器は、複数の受信する導波路のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するように構成される。受信する導波路の各導波路の上で伝播する光信号は、受信する導波路が接続された光受信機に送信される間、複数の結合器のうちの結合器を介して受信する導波路のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算されてよく、光学的加算は、複数の光フィルタのうちの光フィルタによって重みが適用された後に行われる。複数の結合器は、第１の入口アームおよび出口アームによって複数の導波路のうちの第１の受信する導波路に接続されたＹ字形の導波路構造を有する結合器を含んでよく、結合器は、入力信号がＹ字形の導波路構造の第２の入口アームに入り、かつ第２の入口アームがＹ字形の導波路構造の第１の入口アームと出会う第１の受信する導波路上で伝播する光信号に加わるように、入力信号として、複数の受信する導波路のうちの第２の受信する導波路上で伝播する光信号を受信するように構成される。光ニューラル・コンポーネントは、受信する導波路上で光信号の重み付けされた加算またはファンイン（fan-in）をサポートしてよく、必要な光受信機の数を低減する。
【０００９】
本発明の実施形態によれば、複数のフィルタは、適用される重みを変更するように交換され得る交換可能なフィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントを備えるニューラル・ネットワークを調整することをサポートしてよい。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、複数のフィルタは、適用される重みを変更するように透過性が変化させられ得る可変フィルタを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントを備えるニューラル・ネットワークを調整することをサポートしてよい。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に実装された複数の半導体チップをさらに含んでよく、半導体チップのそれぞれは、光送信機のうちの少なくとも１つ、または光受信機のうちの少なくとも１つを含む。光ニューラル・コンポーネントは、設計柔軟性をさらにサポートしてよい。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、複数の半導体チップは、光送信機チップと、光受信機チップとを含んでよく、光送信機チップのそれぞれは、光送信機のうちの１つまたは複数を含み、かつ光受信機チップのそれぞれは、光受信機のうちの１つまたは複数を含み、かつ光送信機チップは、１つまたは複数の光送信機が第１の波長で光信号を発する第１の光送信機チップと、１つまたは複数の光送信機が第２の波長で光信号を発する第２の光送信機チップとを含んでよい。光送信機チップのそれぞれは、同一の数の光送信機を含んでよく、光受信機チップのそれぞれは、同一の数の光受信機を含んでよく、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数は、光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であってよく、かつ送信する導波路を介して光送信機チップのそれぞれに接続されたノード間導波路の数は、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数、および光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数と同一であってよい。光ニューラル・コンポーネントは、ノード間導波路上で光信号を波長多重化することも、複素スペクトル・フィルタも必要とせずに、単純な構造の設計をサポートし得る。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、半導体チップのそれぞれは、チップに含まれる少なくとも１つの光送信機、またはチップに含まれる少なくとも１つの光受信機が、基板に面するように配置されることが可能であり、送信する導波路は、基板に垂直な方向からの光を基板に平行な方向に向け直すように配置された入口ミラーを介して光送信機に接続されることが可能であり、かつ受信する導波路は、基板に平行な方向からの光を基板に垂直な方向に向け直すように配置された出口ミラーを介して光受信機に接続されてよい。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された導波路の使用をサポートすることによって設計柔軟性をさらにサポートしてよい。
【００１４】
本発明の実施形態において、光ニューラル・コンポーネントは、複数のノード内信号線をさらに含み、各ノード内信号線は、複数の光受信機のうちの光受信機、および複数の光送信機のうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。ノード内信号線を介して光送信機に接続された光受信機のそれぞれに関して、複数のミラーは、反射された光信号が光受信機に送信され、かつ光送信機によって発せられる光信号の波長に関して反射係数が実質的に０であるミラーを含む。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの機能をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、ノード間導波路、送信する導波路、および受信する導波路は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。光ニューラル・コンポーネントは、光損失を低減しながら、設計柔軟性をサポートし得る。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、複数の光送信機は、差動ペアの光送信機のうちの一方が可変光信号を発する一方で、その差動ペアの光送信機のうちの他方が基準光信号を発する、差動ペアに分割される。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に実装された複数の半導体チップをさらに含んでよく、半導体チップのそれぞれは、差動ペアのうちの１つまたは複数を含む。半導体チップのそれぞれは、差動ペアのうちの２つ以上を含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの機能をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第１のリングを含み、複数の光送信機は、第１のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光送信機グループを含んでよく、かつ複数の光受信機は、第１のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光受信機グループを含んでよい。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力／出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、複数のミラーは、第１のミラー・グループを含んでよく、第１のミラー・グループの各ミラーは、反射された光信号をもたらすべく第１のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置され、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第１の出力導波路のうちの少なくとも１つが第１のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の第１の出力導波路をさらに含んでよく、各第１の出力導波路は、第１のリングの外側に接続され、かつ第１のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第１のリングの外側に送信するように構成される。光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された第１の出力フィルタをさらに含んでよく、第１の出力フィルタは、複数のミラーのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する第１の出力導波路によって第１のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。複数の光受信機は、第１のリングの外側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第１の外側光受信機を含んでよく、第１の外側光受信機グループの光受信機のそれぞれは、複数の第１の出力導波路のうちの第１の出力導波路に接続され、かつ第１の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成される。複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第２のリングを含んでよく、複数の光送信機は、第２のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光送信機グループと、第２のリングの外側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の外側光送信機グループとを含んでよく、複数の光受信機は、第２のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第２の光受信機グループを含んでよく、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第２の入力導波路のうちの少なくとも１つが第２のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の第２の入力導波路をさらに含んでよく、各第２の入力導波路は、第２の外側光送信機グループのうちの光送信機に光学的に接続され、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第２のリングのノード間導波路に送信するように構成され、複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含んでよく、各リング間ノード内信号線は、第１の外側光受信機グループのうちの光受信機、および第２の外側光送信機グループのうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力／出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第１の入力導波路のうちの少なくとも１つが第１のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の第１の入力導波路をさらに含んでよく、各第１の入力導波路は、第１のリングの外側に接続され、かつ第１のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第１のリングのノード間導波路に送信するように構成される。複数の光送信機は、第１のリングの外側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第１の外側光送信機グループを含んでよく、第１の外側光送信機グループの第１の光送信機のそれぞれは、複数の第１の入力導波路のうちの第１の入力導波路に光学的に接続され、かつ第１の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成される。複数のノード間導波路は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第２のリングを含んでよく、複数の光送信機は、第２のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光送信機グループを含んでよく、複数の光受信機は、第２のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光受信機グループと、第２のリングの外側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第２の外側光受信機グループとを含んでよく、複数のミラーは、第２のミラー・グループを含んでよく、第２のミラー・グループの各ミラーは、反射された光信号をもたらすべく第２のリングのノード間導波路上で伝播する光信号を部分的に反射するように構成され、光ニューラル・コンポーネントは、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第２の出力導波路のうちの少なくとも１つが第２のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つと交差するように基板上に形成された複数の第２の出力導波路をさらに含んでよく、各第２の出力導波路は、第２の外側光受信機グループのうちの光受信機に光学的に接続され、かつ第２のミラー・グループのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成され、複数のノード内信号線は、複数のリング間ノード内信号線を含んでよく、各リング間ノード内信号線は、第１の外側光受信機グループのうちの光受信機、および第２の外側光受信機グループのうちの光受信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。光ニューラル・コンポーネントは、光ニューラル・コンポーネントの入力／出力機能および拡張性をニューラル・ネットワークとして、またはニューラル・ネットワークの一部としてサポートしてよい。
【００２０】
本発明の前述、およびその他の特徴および利点は、添付の図面と併せて理解される、実施形態の後段の説明からより明白となろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント１００のための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図２】図１に示される導波路アーキテクチャの領域を示す例示的な概略図である。
【図３】ミラーの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図４】ミラーの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図５】ミラーの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図６】ミラーの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図７】フィルタの恣意的な重みを含む図２に示される導波路アーキテクチャの領域を示す例示的な概略図である。
【図８】送信機チップおよび送信する導波路がその上に形成される基板の一部分を示す例示的な概略側面図である。
【図９】受信機チップおよび受信する導波路がその上に形成される基板の一部分を示す例示的な概略側面図である。
【図１０】本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【図１１】本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネントのための導波路アーキテクチャを示す例示的な概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の例示的な実施形態が説明される。実施形態は、特許請求の範囲によって規定される、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。実施形態において説明される特徴の組合せは、必ずしも本発明に不可欠なわけではない。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント１００のための導波路アーキテクチャの例示的な概略図を示す。図１に示される導波路アーキテクチャを使用して、光ニューラル・コンポーネント１００は、基板、例えば、プリント回路基板の上で互いに交差するように形成された導波路を介して損失の低い光信号伝送によって光スパイク・コンピューティングをサポートすることができる。したがって、開示される導波路アーキテクチャは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性（例えば、レイアウト、材料、その他）を可能にすることができる。光ニューラル・コンポーネント１００は、複数の光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄと、複数の光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄと、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６と、複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｄ（送信機からのミラー）複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６と、複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄ（受信機に向かうミラー）と、複数の受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６（この実施形態において１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３が省かれる）、１７０Ｂ−１ないし１７０Ｂ−１６（この実施形態において１７０Ｂ−２、１７０Ｂ−６、１７０Ｂ−１０、および１７０Ｂ−１４が省かれる）、１７０Ｃ−１ないし１７０Ｃ−１６（この実施形態において１７０Ｃ−３、１７０Ｃ−７、１７０Ｃ−１１、および１７０Ｃ−１５が省かれる）、１７０Ｄ−１ないし１７０Ｄ−１６（この実施形態において１７０Ｄ−４、１７０Ｄ−８、１７０Ｄ−１２、および１７０Ｄ−１６が省かれる）と、複数のフィルタ１８０Ａないし１８０Ｄと、複数のノード内信号線１９０−１ないし１９０−１６とを含んでよい。
【００２４】
例示を容易にするため、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうち、最も内側のノード間導波路１３０−１および最も外側の信号線１３０−１６だけが示され、中間の省略記号は、ノード間導波路１３０−２ないし１３０−１５を表す。同様に、それぞれの光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄの近く以外では、受信する導波路１２０Ａ−１ないし１２０Ａ−１６、１２０Ｂ−１ないし１２０Ｂ−１６、１２０Ｃ−１ないし１２０Ｃ−１６、１２０Ｄ−１ないし１２０Ｄ−１６の一部分だけが示され、省略記号は、図２（後段で説明される）により詳細に示されるとおり、残りの受信する導波路を表す。さらに、限られたスペースのため、複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６のうち、送信する導波路１５０−３、１５０−７、１５０−１１、および１５０−１５だけが、図１において参照符号を与えられる。同様に、示される複数の受信する導波路のうち、受信する導波路１７０Ｃ−２、１７０Ｃ−６、１７０Ｃ−１０、および１７０Ｃ−１４だけが、図１において参照符号を与えられ、複数のノード内信号線１９０−１ないし１９０−１６のうち、ノード内信号線１９０−１、１９０−５、１９０−９、および１９０−１３だけが、図１において参照符号を与えられる。それでも、図１に示される送信する導波路、受信する導波路、およびノード内信号線の省かれた参照符号は、接尾文字ＡないしＤが、対応する光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄ、および光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄを参照するものと理解され、かつ接尾番号１ないし１６が、対応するノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６を参照するものと理解されて、本開示の全体にわたって参照され得る。
【００２５】
光送信機チップ１１０Ａは、複数の光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３を含む。同様に、光送信機チップ１１０Ｂは、複数の光送信機１１０−２、１１０−６、１１０−１０、および１１０−１４を含み、光送信機チップ１１０Ｃは、複数の光送信機１１０−３、１１０−７、１１０−１１、および１１０−１５を含み、光送信機チップ１１０Ｄは、複数の光送信機１１０−４、１１０−８、１１０−１２、および１１０−１６を含むが、例示を容易にするため、光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３だけが示される。この例において、接尾番号は、後段で説明されるとおり、送信する導波路によって光送信機が接続される、対応するノード間導波路を参照する。光送信機１１０−１ないし１１０−１６のそれぞれは、例えば、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれが、それぞれに含まれる光送信機として、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical-cavity surface-emitting laser）を含むＶＣＳＥＬアレイを含み得るように、ＶＣＳＥＬであってよい。光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれにおける複数の光送信機によって発せられる光信号は、同一の波長で発せられてよい。例えば、光送信機１１０−１ないし１１０−１６のすべてによって発せられる光信号のすべてが、同一の波長で発せられてよい。このため、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６は、同一の波長で光信号を発する２つ以上の光送信機（例えば、光送信機１１０−１ないし１１０−１６）を含んでよい。光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄは、基板、例えば、プリント回路基板の上に実装された半導体チップであってよい。このようにして、基板上に実装された複数の半導体チップが、光送信機チップ（例えば、光送信機チップ１１０Ａおよび１１０Ｂ）を含んでよく、光送信機チップのそれぞれは、１つまたは複数の光送信機（例えば、光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、光送信機チップ１１０Ｂの光送信機１１０−２）を含み、光送信機チップは、１つまたは複数の光送信機が第１の波長で光信号を発する第１の光送信機チップ（例えば、光送信機チップ１１０Ａ）と、１つまたは複数の光送信機が第１の波長で光信号を発する第２の光送信機チップ（例えば、光送信機チップ１１０Ｂ）とを含んでよい。
【００２６】
複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６は、差動ペアの光送信機のうちの一方が可変光信号を発する一方で、その差動ペアの光送信機のうちの他方が基準光信号を発する、差動ペアに分割されてよい。例えば、各光送信機チップ（例えば、光送信機チップ１１０Ａ）の第１の光送信機と第２の光送信機（例えば、光送信機１１０−１および１１０−５）が、可変光信号および基準光信号をそれぞれ発する差動ペアであってよい。このようにして、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれは、光送信機の１つまたは複数の差動ペアを含んでよい。同様に、各光送信機チップ（例えば、光送信機チップ１１０Ａ）の第３の光送信機と第４の光送信機（例えば、光送信機１１０−９および１１０−１３）が、可変光信号および基準光信号をそれぞれ発する差動ペアであってよい。このため、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれは、光送信機の２つ以上の差動ペアを含んでよい。例として光送信機１１０−１と１１０−５の差動ペアのなかで、この差動ペアが、ＳｉｇＡ１−ＲｅｆＡ１の差動パワーに対応する信号値を送信することができるように、光送信機１１０−１が、「ＳｉｇＡ１」の可変パワーを有する可変光信号を発してよく、光送信機１１０−５が、「ＲｅｆＡ１」の一定のパワーを有する基準光信号を発してよい。代替として、差動ペアのなかで、光送信機１１０−１が、可変光信号、「ＳｉｇＡ１＿ｐｏｓｉｔｉｖｅ」を発してよく、光送信機１１０−５が、可変光信号、「ＳｉｇＡ１＿ｐｏｓｉｔｉｖｅ」の反転された信号である「ＳｉｇＡ１＿ｎｅｇａｔｉｖｅ」を発してよい。この実装形態において、信号値は、１／２（ＳｉｇＡ１＿ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ＳｉｇＡ１＿ｎｅｇａｔｉｖｅ）によって計算され得る。本開示において説明されるとおり、これらの信号のうちの一方（正または負）が、「可変」として参照され得る一方で、他方は、「基準」として参照される。
【００２７】
光受信機チップ１２０Ａは、複数の光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３を含む。同様に、光受信機チップ１２０Ｂは、複数の光受信機１２０−２、１２０−６、１２０−１０、および１２０−１４を含み、光受信機チップ１２０Ｃは、複数の光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、および１２０−１５を含み、光受信機チップ１２０Ｄは、複数の光受信機１２０−４、１２０−８、１２０−１２、および１２０−１６を含むが、例示を容易にするため、光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３だけが示される。この例において、接尾番号は、後段で説明されるとおり、受信する導波路によって光受信機が接続される、対応するノード間導波路を参照する。（より詳細には、後段でより詳細に説明されるとおり、光受信機のそれぞれが、複数の受信する導波路によって複数のノード間導波路に接続されながら、ノード内信号線によって光送信機に接続されてよい。光受信機の接尾番号は、接続された光送信機の接尾番号と合致するように恣意的な規約によって選択されており、このことは、受信する導波路によって光受信機が接続されないノード間導波路に対応する接尾番号をもたらす。）光受信機１２０−１ないし１２０−１６のそれぞれは、例えば、光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄのそれぞれが、それぞれに含まれる光受信機として、フォトダイオードを含むフォトダイオード・アレイを含み得るように、フォトダイオードであってよい。光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄは、基板、例えば、プリント回路基板の上に実装された半導体チップであってよい。基板は、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄが実装されるのと同一の基板であってよい。このようにして、基板上に実装された複数の半導体チップが、光受信機チップ（例えば、光受信機チップ１２０Ａおよび１２０Ｂ）を含んでよく、光受信機チップのそれぞれは、１つまたは複数の光受信機（例えば、光受信機チップ１２０Ａの光受信機１２０−１、光受信機チップ１２０Ｂの光受信機１２０−２）を含む。より一般的には、基板上に実装された半導体チップのそれぞれが、光送信機のうちの少なくとも１つ（例えば、光送信機１１０−１）、または光受信機のうちの少なくとも１つ（例えば、光受信機１２０−１）を含んでよい。
【００２８】
複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。（基板「上」は、基板の上層における形成に限定されず、基板内の形成を含むことに留意されたい。）複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上に形成されてよい。複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、ファインピッチで配置されてよく、かつクラッドを共有してよい。複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、同心のループ、例えば、円、楕円、長円、丸みを帯びた正方形もしくは長方形、丸みを帯びた五角形、または他の任意の丸みを帯びた多角形、あるいは同心のループとして配置され得る他の形状として配置されてよい。複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６が、同一の波長で光信号を発する２つ以上の光送信機を含む事例において、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、２つ以上の光送信機のそれぞれに専用のノード間導波路を含んでよい。すなわち、ノード間導波路は、ノード間導波路が、それらが専用である光送信機から発せられた光信号しか伝播しないという意味において光送信機に専用であってよい。複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、それぞれ、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６に専用であってよい。
【００２９】
複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６のうちの少なくとも１つがノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちの少なくとも１つと交差するように基板、例えば、プリント回路基板の上に形成される。複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６は、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６、およびノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。各送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６は、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６のうちの光送信機に光学的に接続されてよく、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちのノード間導波路に送信するように構成される。図１の例において、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のいずれとも交差しない送信する導波路１５０−１（参照符号が省かれており、図２を参照されたい）は、光送信機１１０−１に光学的に接続され（導波路１５０−１の位置付けによって概略で示されるとおり）、かつ光送信機１１０−１から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路１３０−１に送信するように構成される。同様に、送信する導波路１５０−５（参照符号が省かれており、図２を参照されたい）は、光送信機１１０−５に光学的に接続され、かつ光送信機１１０−５から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路１３０−５に送信するように構成される。しかし、送信する導波路１５０−１とは異なり、送信する導波路１５０−５は、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちの少なくとも１つ、すなわち、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−４と交差する。送信する導波路１５０−５およびノード間導波路１３０−１ないし１３０−４の光学特性（サイズ、屈折率分布、その他）のお陰で、送信する導波路１５０−５は、ノード間導波路１３０−５に向かう途中でノード間導波路１３０−１ないし１３０−４の各導波路のコアもしくはクラッドを通過してよい。代替として、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−４の各導波路のコアは、送信する導波路１５０−５のコアもしくはクラッドを通過してよい。交差する導波路の間の光信号のクロストーク（例えば、一方の導波路からの光信号の部分が他方の導波路における光信号と組み合わさること）を低減すべく、交差ポイントにおける交差する導波路の間の角度は、９０度に近くてよく、または実質的に９０度であってよい。さらに、何らかの専用の屈折率分布スキームが、損失を減少させるべく適用され得る。（例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１０１２５６号明細書（"Design for reducing loss at intersection in optical waveguides"）を参照されたい。）送信する導波路１５０−１および１５０−５が、それぞれの光送信機１１０−１および１１０−５から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をそれぞれのノード間導波路１３０−１および１３０−５に送信するように接続され、かつ構成されるのと同様に、複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６は、接尾番号−１ないし−１６が、対応する光送信機１１０−１ないし１１０−１６、およびノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６を参照するものと理解されて、それぞれの光送信機１１０−１ないし１１０−１６から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号をノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６に送信するように光学的に接続され、かつ構成されてよい。
【００３０】
複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｄ（送信機からのミラー）は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各ミラー１４０Ａないし１４０Ｄは、光送信機１１０−１ないし１１０−１６から発せられた光信号がノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６に伝送されるように、複数の送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６のうちの送信する導波路上で伝播する光信号を、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちのノード間導波路上に反射するように構成される。例えば、ミラー１４０Ａは、送信する導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３の上に反射してよい。同様に、ミラー１４０Ｂは、送信する導波路１５０−２、１５０−６、１５０−１０、および１５０−１４の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路１３０−２、１３０−６、１３０−１０、および１３０−１４の上に反射してよく、ミラー１４０Ｃは、送信する導波路１５０−３、１５０−７、１５０−１１、および１５０−１５の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路１３０−３、１３０−７、１３０−１１、および１３０−１５の上に反射してよく、ミラー１４０Ｄは、送信する導波路１５０−４、１５０−８、１５０−１２、および１５０−１６の上で伝播する光信号を、それぞれ、ノード間導波路１３０−４、１３０−８、１３０−１２、および１３０−１６の上に反射してよい。本開示全体にわたって使用される、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイとして配置された複数のミラー要素を参照し得る。例えば、ミラー１４０Ａは、導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。同様に、ミラー１４０Ｂは、導波路１５０−２、１５０−６、１５０−１０、および１５０−１４のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。また、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイの単一のミラー要素を参照してもよい。複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｄは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６が形成されるのと同一の基板、または光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上に形成されてよい。複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｄは、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６に面する側に入射する光に関して実質的に１の反射係数を有してよい一方で、反対側に入射する光に関して実質的に０の反射係数を有する。このようにして、ミラー１４０Ａないし１４０Ｄは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６上で既に伝播する光信号が通過することを許しながら、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６によって送信される光信号をノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６上に反射してよい。このことは、複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｄがミラー要素のアレイではなく、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のすべてと交差する単純なミラーである事例において特に有用であり得る。ミラー１４０Ａないし１４０Ｄがノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のすべてと交差する、またはノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のすべてに関するミラー要素を含む事例において、送信する導波路に面する側に入射する光に関する反射係数は、実質的に０、実質的に１、または送信する導波路が接続されていないノード間導波路に関して任意の恣意的な数値であってよい。
【００３１】
複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄ（受信機に向かうミラー）は、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各ミラー１６０Ａないし１６０Ｄは、反射された光信号をもたらすべく複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちのノード間導波路上で伝播する光信号をそれぞれが部分的に反射するように構成される。例えば、ミラー１６０Ａは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれの上で伝播する光信号を部分的に反射してよい。同様に、ミラー１６０Ｂないし１６０Ｄのそれぞれは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれの上で伝播する光信号を部分的に反射してよい。複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。
【００３２】
複数の受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６（この実施形態において１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３が省かれる）、１７０Ｂ−１ないし１７０Ｂ−１６（この実施形態において１７０Ｂ−２、１７０Ｂ−６、１７０Ｂ−１０、および１７０Ｂ−１４が省かれる）、１７０Ｃ−１ないし１７０Ｃ−１６（この実施形態において１７０Ｃ−３、１７０Ｃ−７、１７０Ｃ−１１、および１７０Ｃ−１５が省かれる）、１７０Ｄ−１ないし１７０Ｄ−１６（この実施形態において１７０Ｄ−４、１７０Ｄ−８、１７０Ｄ−１２、および１７０Ｄ−１６が省かれる）（以降、ひとまとめにして、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６として参照される）は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６のうちの少なくとも１つがノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちの少なくとも１つと交差するように基板、例えば、プリント回路基板の上に形成される。複数の受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６は、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６、およびノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、基板の単一の層においてポリマで作られてよい。各受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６は、複数の光受信機１２０−１ないし１２０−１６のうちの光受信機に光学的に接続されてよく、かつ複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成されてよい。図１に示される例において（図２も参照されたい）、受信する導波路１７０Ａ−２（図１において参照符号が省かれる）は、光受信機１２０−１に光学的に接続され、かつミラー１６０Ａによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機１２０−１に送信するように構成される。図２を参照して後段でより詳細に説明されるとおり、受信する導波路１７０Ａ−２は、２つの結合器２１０を用いて受信する導波路１７０Ａ−３および１７０Ａ−４を介して光受信機１２０−１に光学的に接続されることに留意されたい。このようにして、受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、および１７０Ａ−４のそれぞれは、光受信機１２０−１に光学的に接続されると言われ得る。（同様に、受信する導波路１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６のそれぞれは、光受信機１２０−１３に光学的に接続されると言われ得る。）受信する導波路１７０Ａ−２は、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のうちの少なくとも１つ、すなわち、ノード間導波路１３０−１と交差する。受信する導波路１７０Ａ−２およびノード間導波路１３０−１の光学特性（サイズ、屈折率分布、その他）のお陰で、受信する導波路１７０Ａ−２は、光受信機１２０−１に向かう途中でノード間導波路１３０−１のコアもしくはクラッドを通過してよい。代替として、ノード間導波路１３０−１のコアが、受信する導波路１７０Ａ−２のコアもしくはクラッドを通過してよい。交差する導波路の間の光信号のクロストーク（例えば、一方の導波路からの光信号の部分が他方の導波路における光信号と組み合わさること）を低減すべく、交差ポイントにおける交差する導波路の間の角度は、９０度に近くてよく、または実質的に９０度であってよい。受信する導波路１７０Ａ−２が、光受信機１２０−１に光学的に接続され、かつミラー１６０Ａによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機１２０−１に送信するように構成されるのと同様に、複数の受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６は、光受信機１２０−１ないし１２０−１６に光学的に接続されてよく、かつミラー１６０Ａないし１６０Ｄによってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機１２０−１ないし１２０−１６に送信するように構成されてよい。図２を参照して後段でより詳細に説明されるとおり、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６の参照符号は、接尾文字ＡないしＤが、対応する光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄを参照し、かつ接尾番号１ないし１６が、受信する導波路がそこから光信号を受信する、対応するノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６を参照するように定義される。
【００３３】
複数のフィルタ１８０Ａないし１８０Ｄは、基板、例えば、プリント回路基板の上に形成され、各フィルタ１８０Ａないし１８０Ｄは、複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄのうちのミラーによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６によって光受信機１２０−１ないし１２０−１６に送信される前に、重みを適用するように構成される。例えば、フィルタ１８０Ａは、ミラー１６０Ａによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、１７０Ａ−４、１７０Ａ−６、１７０Ａ−７、１７０Ａ−８、１７０Ａ−１０、１７０Ａ−１１、１７０Ａ−１２、１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６によって光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３に送信される前に、重みを適用してよい。同様に、フィルタ１８０Ｂないし１８０Ｄのそれぞれは、それぞれ、ミラー１８０Ｂないし１８０Ｄによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、それぞれ、光受信機チップ１２０Ｂの光受信機１２０−２、１２０−６、１２０−１０、１２０−１４、光受信機チップ１２０Ｃの光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、１２０−１５、および光受信機チップ１２０Ｄの光受信機１２０−４、１２０−８、１２０−１２、１２０−１６に送信される前に、重みを適用してよい。複数のフィルタ１８０Ａないし１８０Ｄは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６が形成されるのと同一の基板上、または光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄまたは光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、あるいはその両方が実装されるのと同一の基板上、あるいはその両方の基板上に形成されてよい。複数のフィルタ１８０Ａないし１８０Ｄのいずれか、またはすべては、中性密度フィルタであってよい。本開示の全体にわたって使用される、「フィルタ」という術語は、フィルタ・アレイとして配置された複数のフィルタ要素を参照し得る。例えば、フィルタ１８０Ａは、受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、１７０Ａ−４、１７０Ａ−６、１７０Ａ−７、１７０Ａ−８、１７０Ａ−１０、１７０Ａ−１１、１７０Ａ−１２、１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６のそれぞれの上で送信される光信号に別々の重みを適用する複数のフィルタを含んでよい。同様に、フィルタ１８０Ｂは、受信する導波路１７０Ｂ−１、１７０Ｂ−３、１７０Ｂ−４、１７０Ｂ−５、１７０Ｂ−７、１７０Ｂ−８、１７０Ｂ−９、１７０Ｂ−１１、１７０Ｂ−１２、１７０Ｂ−１３、１７０Ｂ−１５、および１７０Ｂ−１６のそれぞれの上で送信される光信号に別々の重みを適用する複数のフィルタを含んでよい。
【００３４】
ノード内信号線１９０−１ないし１９０−１６のそれぞれは、複数の光受信機１２０−１ないし１２０−１６のうちの光受信機、および複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６のうちの光送信機に接続され、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成され、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。例えば、ノード内信号線１９０−１は、光受信機１２０−１および光送信機１１０−１に接続されてよく、かつ光受信機１２０−１によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機１１０−１に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機１２０−１と光送信機１１０−１を接続する。（送信する導波路、受信する導波路、およびノード間導波路を含む様々な導波路は、このため、シナプスとして機能してよい。）このようにして、図１の特定の例において、同一の接尾文字を有する送信機チップ１１０と受信機チップ１２０の各セット（例えば、送信機チップ１１０Ａと受信機チップ１２０Ａ）は、光送信機１１０−１ないし１１０−１６が差動ペアに分割されるかどうかに依存して、２つ、または４つのニューロンを備えてよい。差動ペアの事例において、例えば、送信機チップ１１０Ａと受信機チップ１２０Ａのセットは、可変光送信機１１０−１と、基準光送信機１１０−５と、光受信機１２０−１および１２０−５と、ノード内信号線１９０−１および１９０−５とを有する第１のニューロンを含んでよく、かつ可変光送信機１１０−９と、基準光送信機１１０−１３と、光受信機１２０−９および１２０−１３と、ノード内信号線１９０−１９および１９０−１３とを有する第２のニューロンを含んでよい。しかし、チップ・ペアにおけるニューロンの数は、任意の数であり得る。さらに、一部の実施形態において、光送信機と光受信機は、単一のチップに実装され得る。
【００３５】
図１の例において、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれは、同一の数の光送信機（光送信機チップ１１０Ａの場合、４つの光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３）を含み、光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄのそれぞれは、同一の数の光受信機（光受信機チップ１２０Ａの場合、４つの光送信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３）を含む。さらに、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄのそれぞれに含まれる光送信機の数（例えば、４つ）は、光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄのそれぞれに含まれる光受信機の数（例えば、４つ）と同一である。この事例において、送信する導波路を介して光送信機チップのそれぞれに接続されるノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６の数（例えば、送信する導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３を介して光送信機チップ１１０Ａに接続されるノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３、または送信する導波路１５０−２、１５０−６、１５０−１０、および１５０−１４を介して光送信機チップ１１０Ｂに接続されるノード間導波路１３０−２、１３０−６、１３０−１０、および１３０−１４のように４つ）は、光送信機チップのそれぞれに含まれる光送信機の数（例えば、４つ）、および光受信機チップのそれぞれに含まれる光受信機の数（例えば、４つ）と同一であってよい。
【００３６】
図２は、図１に示される導波路アーキテクチャの領域、すなわち、図１における破線の円で示される領域の例示的な図を示す。図２に示されるとおり、送信する導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３が、光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３からそれぞれ発せられた光信号を受信し、受信された光信号を、ミラー１４０Ａを介して、それぞれ、ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３に送信する。その一方で、ノード間導波路１３０−２、１３０−３、１３０−４、１３０−６、１３０−７、１３０−８、１３０−１０、１３０−１１、１３０−１２、１３０−１４、１３０−１５、および１３０−１６上で伝播する光信号が、ミラー１６０Ａによって反射され、反射された光信号が、光受信機チップ１２０Ａの光受信機１２０−１、１２０−５、および１２０−９、１２０−１３に送信されるべく受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、１７０Ａ−４、１７０Ａ−６、１７０Ａ−７、１７０Ａ−８、１７０Ａ−１０、１７０Ａ−１１、１７０Ａ−１２、１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６によってそれぞれ受信される。ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３に対応する受信する導波路（例えば、受信する導波路１７０Ａ−１、１７０−５、１７０−９、および１７０−１３）は、ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３が、１つまたは複数のニューロンを形成すべく光受信機チップ１２０Ａがチップ・ペアとして接続された光送信機チップ１１０Ａから発せられた光信号を伝播させるため、この実施形態において省かれる。
【００３７】
実線として示されるノード間導波路は、光信号を伝える一方で、破線として示されるノード間導波路は、図２に示される部分において実質的に「空」である。後段で図３〜図６に関して示され、説明されるミラー１６０Ａないし１６０Ｄの反射係数のため、ミラー１６０Ａは、ノード間導波路１３０−２、１３０−６、１３０−１０、および１３０−１４において伝播する残りの光信号を反射し、したがって、これらのノード間導波路を空にする（したがって、これらのノード間導波路は、ミラー１６０Ａと交差した後、破線である）一方で、ミラー１６０Ｄによって空にされていて、既に空のノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３は、ミラー１４０Ａを介して送信する導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３から光信号を受信する（したがって、これらのノード間導波路は、ミラー１４０Ａと交差した後、実線である）。
【００３８】
図２にも示されるとおり、光ニューラル・コンポーネントは、基板上に形成された複数の結合器２１０をさらに含んでよく、各結合器は、複数の受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６のうちの受信する導波路の上で伝播する光信号に入力光信号を光学的に加算するように構成される。図２において、８つのそのような結合器２１０が示される（それらのうち３つに参照符号が与えられる）。例えば、図２に示される一番上の結合器２１０（受信する導波路１７０Ａ−２および１７０Ａ−３を接続する）は、第１の入口アームおよび出口アームによって第１の受信する導波路１７０Ａ−３に接続されたＹ字形の導波路構造を有し、結合器２１０は、入力信号がＹ字形の導波路構造の第２の入口アームに入り、かつ第２の入口アームがＹ字形の導波路構造の第１の入口アームと出会う第１の受信する導波路１７０Ａ−３上で伝播する光信号に加わるように、入力信号として、第２の受信する導波路１７０Ａ−２上で伝播する光信号を受信するように構成される。Ｙ字形の導波路構造２１０の第１の入口アームおよび出口アームは、物理的に第１の受信する導波路１７０Ａ−３の長さ、例えば、Ｙ字形の導波路構造を形成すべく第２の入口アームが第１の受信する導波路１７０Ａ−３と出会うポイントの前と後の長さであってよい。同様に、Ｙ字形の導波路構造の第２の入口アームは、物理的に第２の受信する導波路１７０Ａ−２の長さである。このようにして、受信する導波路（例えば、受信する導波路１７０Ａ−２）のそれぞれの上で伝播する光信号は、受信する導波路が接続された光受信機（例えば、１２０−１）に送信される間、複数の結合器のうちの結合器２１０を介して受信する導波路（例えば、受信する導波路１７０Ａ−３）のうちの別の導波路上で伝播する光信号に光学的に加算されてよく、光学的加算は、複数の光フィルタのうちの光フィルタ（例えば、１８０Ａ）によって重みが適用された後に行われる。
【００３９】
図２に示されるその他７つの結合器２１０は、それらの結合器２１０が接続する受信する導波路に関して同一の機能を有してよい。このようにして、３つの受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、および１７０Ａ−４は、組み合わされて１つの受信する導波路１７０Ａ−４にされてよく、３つの受信する導波路１７０Ａ−６、１７０Ａ−７、および１７０Ａ−８は、組み合わされて１つの受信する導波路１７０Ａ−８にされてよく、３つの受信する導波路１７０Ａ−１０、１７０Ａ−１１、および１７０Ａ−１２は、組み合わされて１つの受信する導波路１７０Ａ−１２にされてよく、３つの受信する導波路１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６は、組み合わされて１つの受信する導波路１７０Ａ−１６にされてよい。結合器２１０の構造に依存して、より少ない結合器２１０が使用されてよく、例えば、各結合器２１０が、３つの受信する導波路を組み合わせる単一の３対１のＹ字形の導波路構造として形成される。同様の結合器２１０が、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６のすべてに関して提供されてよい。例えば、各光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄに関連付けられた受信する導波路が、光受信機チップ１２０Ａに関して図２に示されるとおり８つの結合器によって接続される場合、図１に示されるアーキテクチャは、３２のそのような結合器２１０を有してよい。
【００４０】
図３は、ミラー１６０Ａの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図４は、ミラー１６０Ｂの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図５は、ミラー１６０Ｃの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図６は、ミラー１６０Ｄの反射係数を含む図１に示される導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。限られたスペースのため、および簡単にするため、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄ、光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄ、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６（省略記号によって部分的に表される）、およびミラー１６０Ａないし１６０Ｄだけに、図３〜６において参照符号が与えられる。図１および図２に関して前述されるとおり、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれは、光送信機から発せられた光信号を伝播するように対応する単一の光送信機１１０−１ないし１１０−１６に専用である。図３〜図６の例において、ミラー１６０Ａないし１６０Ｄは、各チップ・ペア（光受信機チップと光送信機チップの各ペア）の光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄが、その他のチップ・ペアの光送信機チップによって発せられた光信号のすべてを受信するように構成される。例えば、ミラー１６０Ａは、光受信機チップ１２０Ａが、光送信機チップ１２０Ｂ、１２０Ｃ、および１２０Ｄによって発せられた光信号のすべてを受信するように構成される。特に、前述したとおり、「ミラー」という術語は、ミラー・アレイとして配置された複数のミラー要素を参照し得る。このため、ミラー１６０Ａないし１６０Ｄのそれぞれは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれ、またはこれらのうちの複数の上を伝播する光信号を別々に反射する複数のミラー要素を含んでよい。図３〜図６に示される導波路アーキテクチャに関して、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６上を伝播する光信号は、反時計回りに伝わっている。このため、光送信機チップ１１０Ｄによって発せられた光信号が、光受信機チップ１２０Ａに向けて反射されるべくミラー１６０Ａに到達したとき、光信号は、光受信機チップ１２０Ｂおよび１２０Ｃに向けて反射されるべくミラー１６０Ｂおよび１６０Ｃにまだ着信しておらず、したがって、ミラー１６０Ａを透過して伝わることを許されなければならない。光送信機チップ１１０Ｃによって発せられた光信号が、光受信機１２０Ａに到達したとき、光信号は、ミラー１６０Ｂにまだ着信しておらず、したがって、ミラー１６０Ａを透過して伝わることを許されなければならない。光送信機チップ１１０Ｃによって発せられた光信号が、光受信機１２０Ａに到達したとき、光信号は、さらに進む必要はない（光信号が、光送信機チップ１１０Ｃと同一のチップ・ペアの光受信機チップ１１０Ｃによって受信される必要がない事例において）。
【００４１】
これらの原理に基づいて、ミラー１６０Ａないし１６０Ｄは、図３〜図６に示されるとおり構成されてよい。図３を代表的な例として使用して、ミラー１６０Ａに関する反射係数が、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれに関して示される。表の左側の列にあるのは、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６をそれぞれ参照する番号１ないし１６である。表の右側の列にあるのは、反射係数である。示されるとおり、ノード間導波路１３０−４、１３０−８、１３０−１２、および１３０−１６に関するミラー１６０Ａの反射係数は、約０．３３、つまり１／３であり、光送信機チップ１１０Ｄから発せられた光信号が、依然として、２つの光受信機チップ１２０Ｂおよび１２０Ｃによって受信されることを許し、ノード間導波路１３０−３、１３０−７、１３０−１１、および１３０−１５に関するミラー１６０Ａの反射係数は、約０．５であり、光送信機チップ１１０Ｃから発せられた光信号の残りの２／３の１／２が、依然として、１つの光受信機チップ１２０Ｂによって受信されることを許し（最初の１／３は、ミラー１６０Ｄによって反射されている）、ノード間導波路１３０−２、１３０−６、１３０−１０、および１３０−１４に関するミラー１６０Ａの反射係数は、約１であり、例えば、光送信機チップ１１０Ｃから発せられた光信号の残り（最初の２／３が、ミラー１６０Ｃおよび１６０Ｄによって反射された後）である。ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３に関するミラー１６０Ａの反射係数に関しては、その反射係数が一部の実施形態において０であってよく、ミラー１６０Ａによる、光送信機チップ１１０Ａから発せられた残りの光信号の反射をまったく許さないため、またはその反射係数は、ミラー１６０Ｂ、１６０Ｃ、および１６０Ｄによって反射された後、そのような光信号がノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３にまったく残らないという想定の下で任意の恣意的な値であってよいため、図３において０＊として示される。ミラー１６０Ｂ、１６０Ｃ、および１６０Ｄは、図４、図５、および図６に示されるとおり、対応するように構成されてよい。このため、ノード内信号線１９０−１ないし１９０−１６を介して光送信機１１０−１ないし１１０−１６に接続された光受信機１２０−１ないし１２０−１６のそれぞれに関して、複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｄは、反射された光信号が光受信機に送信され、かつ反射係数が、光送信機によって発せられた光信号に関して実質的に０であるミラーを含む。ミラー（例えば、ミラー１６０Ａ）が、ミラー・アレイを参照する事例において、特定の光送信機によって発せられた光信号に関して（例えば、特定のノード間導波路上の光信号に関して）実質的に０の反射係数を有することは、ミラー・アレイにおけるその位置においてミラー要素をまったく有さないこと、または透明な表面を含め、その位置において任意の無反射表面を有することを参照してよいことに留意されたい。約０．３３、０．５、および１の反射係数で、各光送信機からの各光信号は、実質的に反射され、かつ実質的に同一のパワー（導波路を通る光損失を考慮せずにこの実施形態において送信される光信号の１／３）を有する複数の光信号に分割されてよく、各分割された光信号は、対応する受信する導波路を通って伝播され得る。
【００４２】
図７は、フィルタ１８０Ａの恣意的な重みを含む図２に示される導波路アーキテクチャの領域の例示的な図を示す。限られたスペースのため、および簡単にするため、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６、送信する導波路１５０−１、１５０−５、１５０−９、および１５０−１３、受信する導波路１７０Ａ−２、１７０Ａ−３、１７０Ａ−４、１７０Ａ−１４、１７０Ａ−１５、および１７０Ａ−１６、ならびにフィルタ１８０Ａだけに、図７において参照符号が与えられる。図３〜図６に関連して例として説明されるとおり、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６のそれぞれの上で伝播する光信号（任意選択で、ノード間導波路１３０−１、１３０−５、１３０−９、および１３０−１３の上で伝播する光信号を省いて）は、１６の（または１２の）送信機の各送信機の反射された光信号が、それぞれの受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６（任意選択で、この例に示されるとおり、受信する導波路１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３を省いて）によって光受信機チップ１２０Ａに送信される。重み付けは、フィルタが、前述されるとおり、複数のフィルタ要素を含むフィルタ・アレイであってよいので、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６のそれぞれに関して異なってよい。
【００４３】
図７に示される特定の例において、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６のそれぞれ（ただし、省かれる受信する導波路１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３に対応するフィルタは、省かれ得る）に関して恣意的な重みが示される。簡単にするため、３つの陰影、すなわち、相対的に「透明な」フィルタリング、例えば、高い重みを表す白、相対的に「不透明な」フィルタリング、例えば、低い重みを表す黒、および中間レベルの重みを用いたフィルタリングを表すグレーが使用される。しかし、任意の数の重みグラデーションが可能であり得る。図７に示される例において、それぞれ、光受信機１２０−５および１２０−１３に接続される受信する導波路１７０Ａ−５ないし１７０Ａ−８、および１７０Ａ−１３ないし１７０Ａ−１６は、差動ペアの基準光信号用であり、このため、これらの受信する導波路には、この例において中間レベルの重み（グレー）が与えられる。受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−４、および１７０Ａ−９ないし１７０Ａ−１２に関して示される重みは、重みの任意の恣意的な分布を表すように意図される。このようにして、フィルタ１８０Ａは、光送信機１１０−１ないし１１０−１６のそれぞれによって発せられる光信号に別々に重み付けしてよい。同様に、フィルタ１８０Ｂ、１８０Ｃ、および１８０Ｄは、同一の重み分布を使用すること、または異なる重み分布を使用することによって、光送信機１１０−１ないし１１０−１６のそれぞれによって発せられる光信号に別々に重み付けしてよい。いくつかの実施形態において、フィルタ１８０Ａは、受信する導波路１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３が存在しなくてよいため、またはミラー１６０Ａないし１６０Ｄが、受信する導波路１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３が光信号（そのような光信号は、同一のチップ・ペアの光送信機チップ１１０Ａによって発せられている）を受信することを防止するように構成され得るため、あるいはその両方のため、光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３（例えば、省かれる光受信機１７０Ａ−１、１７０Ａ−５、１７０Ａ−９、および１７０Ａ−１３上で伝播する光信号）に対応する光信号に重みをまったく適用しなくてよい（または０の重みを適用してよい）。同じことが、その他のフィルタ１８０Ｂないし１８０Ｄに関して対応するように当てはまる。
【００４４】
一部の実施形態において、フィルタ１８０Ａないし１８０Ｄの重みを変更することが可能であり得る。例えば、フィルタ１８０Ａないし１８０Ｄは、適用される重みを変更すべく交換され得る、例えば、物理的に取り外され、かつ取り替えられ得る１つまたは複数の交換可能なフィルタを含んでよい。この取り替えは、ユーザの手作業で行われ得る。このことの代わりに、光ニューラル・コンポーネント１００に接続された、または含まれるコントローラまたはコンピュータによって制御されるマニピュレータまたは機構が、各フィルタ１８０Ａないし１８０Ｄ、または各受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６上の個々のフィルタ要素を変更してよい。別の例として、フィルタ１８０Ａないし１８０Ｄは、適用される重みを変更すべく透明度が変えられ得る１つまたは複数の可変フィルタを含んでよい。透明度を変えることは、様々な方法で、例えば、駆動電圧を変更することによって透明度が変更され得る液晶フィルタを使用して、光のパワーを変更すべく光減衰器を使用して、光信号をいくつかのサブ導波路に分割し、かつサブ導波路の一部分だけが光信号を伝播することを許すべく光スイッチを選択的にＯＮにすること、およびＯＦＦにすることを行って、実現されてよい。例として、光受信機１２０−４（光受信機チップ１２０Ｄの）が、導波路を通るパワー損失を考慮せずに、ＴＴ×１、ＴＴ×２、ＴＴ×３は、それぞれ、光送信機１１０−１（光送信機チップ１１０Ａの）、光送信機１１０−２（光送信機チップ１１０Ｂの）、光送信機１１０−３（光送信機チップ１１０Ｃの）からの発せられた光信号のパワーを表し、ＷＤ−１、ＷＤ−２、ＷＤ−３は、それぞれ、受信する導波路１７０Ｄ−１、１７０Ｄ−２、および１７０Ｄ−３に関するフィルタ１８０Ａの透明度係数に基づく重みである、ＰＲ×４＝１／３（ＷＤ−１ＴＴ×１＋ＷＤ−２ＴＴ×２＋ＷＤ−３ＴＴ×３）の合計パワーを有する光信号（光受信機１２０−４に送信されるべく結合器２１０によって組み合わされる）を受信してよく、光受信機１２０−４と１２０−８の（やはり、光受信機チップ１２０Ｄの）差動ペアが、ＰＲ×４およびＰＲ×８のパワーを有する差動光信号を受信し、受信された値が、これらのパワーの差（例えば、ＰＲ×４＆８＝ＰＲ×４−ＰＲ×８）に基づいて計算される。光受信機（例えば、１２０−４と１２０−８）のペアおよび光送信機（例えば、１１０−４と１１０−８）の対応する差動ペアのセットが、各ニューロンに含まれてよく、ニューロンの出力は、受信された値にシグモイド関数などのニューラル出力関数ｆ（ｘ）を適用すること、または積分発火スパイキング・モデル（Integrate and Fire spiking model）によって計算されてよい。例えば、光送信機１１０−４と１１０−８の差動ペアから出力された光パワーの差によって表される、出力信号の値は、ｆ（ＰＲ×４＆８）に基づいて算出されて（例えば、比例的に算出されて）よい。
【００４５】
図８は、送信機チップ１１０Ａおよび送信する導波路１５０−１が上に形成された基板の一部分の例示的な側面図を示す。図８の例において、送信する導波路１５０−１がその上に形成される基板は、光送信機チップ１１０Ａが実装されるのと同一の基板である。図８に示されるとおり、送信する導波路１５０−１は、基板に垂直な方向からの光を基板に平行な方向に向け直すように、例えば、基板に対して実質的に４５°の角度で位置付けられた入口ミラー８１０と一緒に、基板（送信する導波路１５０−１がその上に形成される水平表面によって表される）の表面上に形成される。光送信機１１０−１を含む光送信機チップ１１０Ａは、例えば、フリップ・チップ・ボンディングによって、光送信機１１０−１が基板に面して基板に実装される。破線は、光送信機１１０−１によって発せられる光信号を概略で表す。
【００４６】
図９は、受信機チップ１２０Ａおよび受信する導波路１７０Ａ−４がその上に形成される基板の一部分の例示的な側面図を示す。図９の例において、受信する導波路１７０Ａ−４がその上に形成される基板は、光受信機チップ１７０Ａが実装されるのと同一の基板である。図９に示されるとおり、受信する導波路１７０Ａ−４は、基板に平行な方向からの光を基板に垂直な方向に向け直すように、例えば、基板に対して実質的に４５°の角度で位置付けられた出口ミラー９１０と一緒に、基板（受信する導波路１７０Ａ−４がその上に形成される水平表面によって表される）の表面上に形成される。光受信機１２０−１を含む光送信機チップ１２０Ａは、例えば、フリップ・チップ・ボンディングによって、光受信機１２０−１が基板に面して基板に実装される。破線は、光受信機１２０−４によって発せられる光信号を概略で表す。
【００４７】
図８に関して説明される構成は、光送信機チップ１１０Ａに接続された送信する導波路１５０−５、１５０−９、および１５０−１３のうちの残りの送信する導波路にも適用されてよく、図９に関して説明される構成は、光受信機チップ１２０Ａに接続された受信する導波路１７０Ａ−８、１７０Ａ−１２、および１７０Ａ−１６のうちの残りの受信する導波路にも適用されてよい。さらに、図８および図９に関して説明される構成は、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６および光送信機チップ１１０Ｂないし１１０Ｄのうちの残りのもの、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６および光受信機チップ１２０Ｂないし１２０Ｄのうちの残りのものに対応するように適用されてよい。このため、光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄおよび光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄのそれぞれは、チップに含まれる少なくとも１つの光送信機（例えば、光送信機１１０−１）、またはチップに含まれる少なくとも１つの光受信機（例えば、光受信機１２０−１）が基板に面するように位置付けられてよく、送信する導波路１５０−１ないし１５０−１６は、入口ミラー８１０を介して光送信機１１０−１ないし１１０−１６に接続され、受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ｄ−１６は、出口ミラー９１０を介して光送信機１２０−１ないし１２０−１６に接続される。
【００４８】
光ニューラル・コンポーネント１００の様々な導波路および結合器２１０は、基板の層に下部クラッド層を形成すること、下部クラッド層上にコア層を形成すること、およびコア層上に上部クラッド層を形成することによって製造されてよい。下部クラッド層および上部クラッド層は、例えば、スピン・コートまたはカーテン・コート、および焼成を使用して第１のポリマを施すことによって形成されてよい。下部クラッド層および上部クラッド層は、複数の平行の導波路によって共有されてよい。コア層は、例えば、スピン・コートまたはカーテン・コート、および焼成を使用して第２のポリマ、または同一のポリマを施すことによって形成されてよく、コアとなるべき部分に開口を有するフォトマスク・パターンが、第２のポリマ上に形成され、かつ屈折率を高めるべく紫外線を照射される。ミラー１４０Ａないし１４０Ｄ、ミラー１６０Ａないし１６０Ｄ、入口ミラー８１０、および出口ミラー９１０は、例えば、コアの端部を切断すること、およびアルミニウム、銀、その他などのミラー材料の蒸着によって反射表面を形成することによって、導波路の形成中に形成されてよく、または全反射機構が使用されてよい。
【００４９】
図１０は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント１００のための導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図１０のアーキテクチャは、図１のアーキテクチャがどのように、送信機チップと受信機チップのより多くのペア、例えば、より多くのニューロンを含むように拡張され得るかの例である。例示を容易にするため、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２のうち、最も内側のノード間導波路１３０−１および１３０−１７、および最も外側の信号線１３０−１６および１３０−３２だけが示され、中間の省略記号は、ノード間導波路１３０−２ないし１３０−１５、およびノード間導波路１３０−１８ないし１３０−３１を表す。同様に、それぞれの光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｈの近く以外では、受信する導波路１２０Ａ−１ないし１２０Ｈ−１６の一部分だけが示され、省略記号は、前述の図２により詳細に示されるとおり、残りの受信する導波路を表す。限られたスペースのため、複数の送信する導波路１５０−２、１５０−４、１５０−６、１５０−８、１５０−１０、１５０−１２、１５０−１４、１５０−１６、１５０−１７、１５０−１８、１５０−２０、１５０−２１、１５０−２２、１５０−２４、１５０−２５、１５０−２６、１５０−２８、１５０−２９、１５０−３０、および１５０−３２（例えば、送信する導波路１５０−１ないし１５０−３２は、後段で説明される入力導波路１０３０−１、１０３０−３、１０３０−５、１０３０−７、１０３０−９、１０３０−１１、１０３０−１３、１０３０−１５、１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、および１０３０−３１）のうち、送信する導波路１５０−４、１５０−８、１５０−１２、および１５０−１６だけに、図１０において参照符号が与えられる。同様に、複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｈ（送信機からのミラー）のうち、ミラー１４０Ｂだけに、図１０において参照符号が与えられ、複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｈ（受信機に向かうミラー）のうち、ミラー１６０Ｂだけに、図１０において参照符号が与えられ、複数のフィルタ１８０Ｂ、１８０Ｄ、１８０Ｅ、１８０Ｆ、および１８０Ｈのうち、フィルタ１８０Ｂだけに、図１０において参照符号が与えられ、複数の受信する導波路１７０Ｂ−１ないし１７０Ｂ−１６、１７０Ｄ−１ないし１７０Ｄ−１６、１７０Ｅ−１７ないし１７０Ｅ−３２、１７０Ｆ−１７ないし１７０Ｆ−３２、および１７０Ｈ−１７ないし１７０Ｈ−３２のうち、受信する導波路１７０Ｄ−３、１７０Ｄ−７、１７０Ｄ−１１、および１７０Ｄ−１５だけに、図１０において参照符号が与えられ、複数のノード内信号線１９０−２、１９０−４、１９０−６、１９０−８、１９０−１０、１９０−１２、１９０−１４、１９０−１６、１９０−１７、１９０−１８、１９０−２０、１９０−２１、１９０−２２、１９０−２４、１９０−２５、１９０−２６、１９０−２８、１９０−２９、１９０−３０、および１９０−３２のうち、ノード内信号線１９０−２０、１９０−２４、１９０−２８、および１９０−３２だけに、図１０において参照符号が与えられる。それでも、図７に示される送信する導波路、結合器、ミラー、受信する導波路、フィルタ、およびノード内信号線の省かれた参照符号は、図１および図２に関連して前述されるのと同じ様態で、接尾文字ＡないしＨが、対応する光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｈ、および光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｈを参照するものと理解され、かつ接尾番号１ないし３２が、対応するノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２を参照するものと理解されて、本開示の全体にわたって参照され得る。
【００５０】
図１の光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｄが、それぞれ接続されたノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６に対応するそれぞれの複数の光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、１１０−１３、光送信機１１０−２、１１０−６、１１０−１０、および１１０−１４、光送信機１１０−３、１１０−７、１１０−１１、１１０−１５、および光送信機１１０−４、１１０−８、１１０−１２、１１０−１６を含むのと同様に、図１０の光送信機チップ１１０Ａないし１１０Ｈは、それぞれ接続されたノード間導波路１３０−１７ないし１３０−３２に対応するそれぞれの複数の光送信機１１０−１７、１１０−２１、１１０−２５、１１０−２９、光送信機１１０−１８、１１０−２２、１１０−２６、１１０−３０、光送信機１１０−１９、１１０−２３、１１０−２７、１１０−３１、および光送信機１１０−２０、１１０−２４、１１０−２８、１１０−３２を含むが、例示を容易にするため、光送信機のいずれも図１０に示されない。同じ様態で、図１の光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｄが、それぞれの複数の光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３、光受信機１２０−２、１２０−６、１２０−１０、および１２０−１４、光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、および１２０−１５、および光受信機１２０−４、１２０−８、１２０−１２、および１２０−１６を含むのと同様に、図１０の光受信機チップ１２０Ａないし１２０Ｈは、それぞれの複数の光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３、光受信機１２０−１７、１２０−２１、１２０−２５、および１２０−２９、光受信機１２０−１８、１２０−２２、１２０−２６、および１２０−３０、光受信機１２０−１９、１２０−２３、１２０−２７、および１２０−３１、および光受信機１２０−２０、１２０−２４、１２０−２８、および１２０−３２を含むが、例示を容易にするため、光受信機のいずれも図１０に示されない。
【００５１】
図１の例において、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第１のリング（例えば、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６）を含み、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−１６は、第１のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光送信機グループ（例えば、光送信機１１０−１ないし１１０ー１６）を含み、複数の光受信機１２０−１ないし１２０−１６は、第１のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光受信機グループ（例えば、光受信機１２０−１ないし１２０−１６）を含む。図１０の例において、図１と同様に、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第１のリング（例えば、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６）を含み、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−３２は、第１のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ｂの光送信機１１０−２、１１０−６、１１０−１０、および１１０−１４、ならびに光送信機チップ１１０Ｄの光送信機１１０−４、１１０−８、１１０−１２、および１１０−１６）を含み、複数の光受信機１２０−１ないし１２０−３２は、第１のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第１の内側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ｂの光受信機１２０−２、１２０−６、１２０−１０、および１２０−１４、ならびに光受信機チップ１２０Ｄの光受信機１２０−４、１２０−８、１２０−１２、および１２０−１６）を含む。第１の複数の光送信機１１０−１ないし１１０−３２は、第１のリングの外側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第１の外側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３、ならびに光送信機チップ１１０Ｃの光送信機１１０−３、１１０−７、１１０−１１、および１１０−１５）をさらに含んでよく、複数の受信機１２０−１ないし１２０−３２は、第１のリングの外側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第１の外側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ａの光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、および１２０−１３、ならびに光受信機チップ１２０Ｃの光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、および１２０−１５）をさらに含んでよい。
【００５２】
図１０に示されるとおり、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−２は、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２は、同心のループとして配置されたノード間導波路のうちの２つ以上を有する第２のリング（例えば、ノード間導波路１３０−１７ないし１３０−３２）をさらに含み、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−３２は、第２のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ｅの光送信機１１０−１７、１１０−２１、１１０−２５、および１１０−２９、ならびに光送信機チップ１１０Ｆの光送信機１１０−１８、１１０−２２、１１０−２６、および１１０−３０、ならびに光送信機チップ１１０Ｈの光送信機１１０−２０、１１０−２４、１１０−２８、および１１０−３２）を含み、複数の光受信機１２０−１ないし１２０−３２は、第２のリングの内側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光受信機グループ（例えば、ノード間導波路１３０−１７ないし１３０−３２）をさらに含み、複数の光送信機１１０−１ないし１１０−３２は、第２のリングの内側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の内側光送信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ｅの光受信機１２０−１７、１２０−２１、１２０−２５、および１２０−２９、ならびに光受信機チップ１２０Ｆの光受信機１２０−１８、１２０−２２、１２０−２６、および１２０−３０、ならびに光受信機チップ１２０Ｈの光受信機１２０−２０、１２０−２４、１２０−２８、および１２０−３２）を含む。第１の複数の光送信機１１０−１ないし１１０−３２は、第２のリングの外側に置かれた光送信機のうちの２つ以上を有する第２の外側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ｇの光送信機１１０−１９、１１０−２３、１１０−２７、および１１０−３１）をさらに含んでよく、複数の受信機１２０−１ないし１２０−３２は、第２のリングの外側に置かれた光受信機のうちの２つ以上を有する第２の外側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ｇの光受信機１２０−１９、１２０−２３、１２０−２７、および１２０−３１）をさらに含んでよい。
【００５３】
前述されるとおり、複数のノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２は、複数のリング（例えば、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６を有する第１のリングとノード間導波路１３０−１７ないし１３０−３２を有する第２のリング）に分割されてよい一方で、光送信機および光受信機（ならびに、同様に、光送信機チップおよび光受信機チップ）は、各リングに関連付けられた内側グループと外側グループに分割され得る。同じ様態で、複数のミラー１４０Ａないし１４０Ｈ（送信機からのミラー）は、各ミラーが第１のリングのノード間導波路（例えば、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６）上に光信号を反射すべく配置された、第１の送信機からのミラー・グループ（例えば、ミラー１４０Ａないし１４０Ｄ）、および各ミラーが第２のリングのノード間導波路（例えば、ミラー１３０−１７ないし１３０−３２）上に光信号を反射すべく配置された、第２の送信機からのミラー・グループ（例えば、ミラー１４０Ｅないし１４０Ｈ）を含んでよい。同様に、複数のミラー１６０Ａないし１６０Ｈ（受信機に向かうミラー）は、各ミラーが、反射された光信号をもたらすべく第１のリングのノード間導波路（例えば、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−１６）上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置された、第１のミラー・グループ（例えば、ミラー１６０Ａないし１６０Ｄ）と、各ミラーが、反射された光信号をもたらすべく第２のリングのノード間導波路（例えば、ノード間導波路１３０−１７ないし１３０−３２）上で伝播する光信号を部分的に反射するように配置された、第２のミラー・グループ（例えば、ミラー１６０Ｅないし１６０Ｈ）とを含んでよい。フィルタ１８０Ｂ、１８０Ｄ、１８０Ｅ、１８０Ｆ、および１８０Ｈ、ならびにノード内信号線１９０−２、１９０−４、１９０−６、１９０−８、１９０−１０、１９０−１２、１９０−１４、１９０−１６、１９０−１７、１９０−１８、１９０−２０、１９０−２１、１９０−２２、１９０−２４、１９０−２５、１９０−２６、１９０−２８、１９０−２９、１９０−３０、および１９０−３２も同様に、各リングに関連付けられたグループに分割されてよい。
【００５４】
受信する導波路１７０Ａ−１ないし１７０Ａ−１６、１７０Ｃ−１ないし１７０Ｃ−１６、および１７０Ｇ−１７ないし１７０Ｇ−３２の代わりに、図１０の導波路アーキテクチャは、第１のリングに関連付けられた第１の出力導波路１０１０Ａ−１ないし１０１０Ａ−１６および１０１０Ｃ−１ないし１０１０Ｃ−１６と、第２のリングに関連付けられた第２の出力導波路１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ａ−３２に分割された、出力導波路１０１０Ａ−１ないし１０１０Ａ−１６、１０１０Ｃ−１ないし１０１０Ｃ−１６、および１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ａ−３２を代わりに含む。（限られたスペースのため、出力導波路１０１０Ｃ−４、１０１０Ｃ−８、１０１０Ｃ−１２、および１０１０Ｃ−１６だけに、図１０において参照符号が与えられる。）第１の出力導波路１０１０Ａ−１ないし１０１０Ａ−１６、および１０１０Ｃ−１ないし１０１０Ｃ−１６は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第１の出力導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、第１の出力導波路１０１０Ｃ−１４）が、第１のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、ノード間導波路１３０−１６）と交差するように基板上に形成されてよい。各第１の出力導波路（例えば、１０１０Ｃ−１４）は、第１のリングの外側に接続されてよく、かつ第１のミラー・グループのミラー（例えば、ミラー１６０Ｃ）によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第１のリングの外側に送信するように構成されてよい。同様に、第２の出力導波路１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ｇ−３２は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第２の出力導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、第２の出力導波路１０１０Ｇ−３０）が、第２のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、ノード間導波路１３０−３２）と交差するように基板上に形成されてよい。各第２の出力導波路（例えば、１０１０Ｇ−３０）は、第２のリングの外側に接続されてよく、かつ第２のミラー・グループのミラー（例えば、ミラー１６０Ｇ）によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を第２のリングの外側に送信するように構成されてよい。
【００５５】
フィルタ１８０Ａ、１８０Ｃ、および１８０Ｇの代わりに、図１０の導波路アーキテクチャは、第１のリングに関連付けられた第１の出力フィルタ１０２０Ａおよび１０２０Ｃと、第２のリングに関連付けられた第２の出力フィルタ１０２０Ｇに分割された、出力フィルタ１０２０Ａ、１０２０Ｃ、および１０２０Ｇを代わりに含む。第１の出力フィルタ１０２０Ａは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー１６０Ａによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第１の出力導波路（例えば、第１の出力導波路１０１０Ａ−１ないし１０１０Ａ−１６）によって第１のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。同様に、第１の出力フィルタ１０２０Ｃは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー１６０Ｃによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第１の出力導波路（例えば、第１の出力導波路１０１０Ｃ−１ないし１０１０Ｃ−１６）によって第１のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。対応するように、第２の出力フィルタ１０２０Ｇは、基板上に形成され、かつ複数のミラーのうちのミラー１６０Ｇによってもたらされる反射された光信号に、反射された光信号が、反射された光信号を受信する受信する第１の出力導波路（例えば、第１の出力導波路１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ｇ−３２）によって第２のリングの外側に送信される前に、重みを適用するように構成される。
【００５６】
第１の外側光受信機グループの光受信機（例えば、光受信機チップ１２０Ａの光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、もしくは１２０−１３、または光受信機チップ１２０Ｃの光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、もしくは１２０−１５）のそれぞれは、複数の第１の出力導波路（例えば、１０１０Ａ−１ないし１０１０Ａ−１６、および１０１０Ｃ−１ないし１０１０Ｃ−１６）のうちの第１の出力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第１の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成されてよい。同様に、第２の外側光受信機グループの光受信機（例えば、光受信機チップ１２０Ｇの光受信機１２０−１９、１２０−２３、１２０−２７、および１２０−３１）のそれぞれは、複数の第２の出力導波路（例えば、第２の出力導波路１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ｇ−３２）のうちの第２の出力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第２の出力導波路によって送信される反射された光信号を受信するように構成されてよい。すなわち、各第２の出力導波路（例えば、第２の出力導波路１０１０Ｇ−１７ないし１０１０Ｇ−３２）は、第２の外側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ｇの光受信機１２０−１９、１２０−２３、１２０−２７、および１２０−３１）のうちの光受信機に光学的に接続されてよく、かつ第２のミラー・グループのうちのミラー（例えば、ミラー１６０Ｇ）によってもたらされる反射された光信号を受信するように、かつ反射された光信号を光受信機に送信するように構成されてよい。一部の実施形態において、第１の外側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ａの光受信機１２０−１、１２０−５、１２０−９、もしくは１２０−１３、または光受信機チップ１２０Ｃの光受信機１２０−３、１２０−７、１２０−１１、もしくは１２０−１５）、あるいは第２の外側光受信機グループ（例えば、光受信機チップ１２０Ｇの光受信機１２０−１９、１２０−２３、１２０−２７、および１２０−３１）のうちの１つまたは複数の光受信機は、このようにして、光ニューラル・コンポーネント１００を含むニューラル・ネットワークの出力の役割をしてよい。例えば、図１０に示される導波路アーキテクチャが、完全なニューラル・ネットワークである光ニューラル・コンポーネント１００を表す事例において、光受信機チップ１２０Ｃは、ニューラル・ネットワークの出力の役割をしてよい。
【００５７】
送信する導波路１５０−１、１５０−３、１５０−５、１５０−７、１５０−９、１５０−１１、１５０−１３、１５０−１５、１５０−１９、１５０−２３、１５０−２７、および１５０−３１の代わりに、図１０の導波路アーキテクチャは、第１のリングに関連付けられた第１の入力導波路１０３０−１、１０３０−３、１０３０−５、１０３０−７、１０３０−９、１０３０−１１、１０３０−１３、１０３０−１５と、第２のリングに関連付けられた第２の入力導波路１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、および１０３０−３１に分割された、入力導波路１０３０−１、１０３０−３、１０３０−５、１０３０−７、１０３０−９、１０３０−１１、１０３０−１３、１０３０−１５、１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、および１０３０−３１を代わりに含む。（限られたスペースのため、入力導波路１０３０−３、１０３０−７、１０３０−１１、および１０３０−１５だけに、図１０において参照符号が与えられる。）第１の入力導波路１０３０−１、１０３０−３、１０３０−５、１０３０−７、１０３０−９、１０３０−１１、１０３０−１３、および１０３０−１５は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第１の出力導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、第１の出力導波路１０３０−１１）が、第１のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、ノード間導波路１３０−１５）と交差するように基板上に形成されてよい。各第１の入力導波路（例えば、１０３０−１１）は、第１のリングの外側に接続されてよく、かつ第１のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第１のリングのノード間導波路（例えば、１３０−１１）に送信するように構成されてよい。同様に、第２の入力導波路１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、および１０３０−３１は、交差する導波路のうちの一方の導波路のコアが他方の導波路のコアもしくはクラッドを通過して、第２の入力導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、第２の入力導波路１０３０−２７）が、第２のリングのノード間導波路のうちの少なくとも１つ（例えば、ノード間導波路１３０−３２）と交差するように基板上に形成されてよい。各第２の入力導波路（例えば、１０３０−２７）は、第２のリングの外側に接続されてよく、かつ第２のリングの外側から光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第２のリングのノード間導波路（例えば、１３０−２７）に送信するように構成されてよい。
【００５８】
第１の外側光送信機グループの光送信機（例えば、光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３、または光送信機チップ１１０Ｃの光送信機１１０−３、１１０−７、１１０−１１、および１１０−１５）のそれぞれは、複数の第１の入力導波路（例えば、１０３０−１、１０３０−３、１０３０−５、１０３０−７、１０３０−９、１０３０−１１、１０３０−１３、および１０３０−１５）のうちの第１の入力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第１の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成されてよい。同様に、第２の外側光送信機グループの光送信機（例えば、光送信機チップ１１０Ｇの光送信機１１０−１９、１１０−２３、１１０−２７、および１１０−３１）のそれぞれは、複数の第２の入力導波路（例えば、第２の入力導波路１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、および１０３０−３１）のうちの第２の入力導波路に光学的に接続されてよく、かつ第２の入力導波路によって送信されるべき光信号を発するように構成されてよい。すなわち、各第２の入力導波路（例えば、第２の入力導波路１０３０−１９、１０３０−２３、１０３０−２７、または１０３０−３１）は、第２の外側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ｇの光送信機１１０−１９、１１０−２３、１１０−２７、および１１０−３１）のうちの光送信機に光学的に接続されてよく、かつ光送信機から発せられた光信号を受信するように、かつ受信された光信号を第２のリングのノード間導波路（例えば、ノード間導波路１３０−１９、１３０−２３、１３０−２７、または１３０−３１）に送信するように構成されてよい。一部の実施形態において、第１の外側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、もしくは１１０−１３、または光送信機チップ１１０Ｃの光送信機１１０−３、１１０−７、１１０−１１、もしくは１１０−１５）、あるいは第２の外側光送信機グループ（例えば、光送信機チップ１１０Ｇの光送信機１１０−１９、１１０−２３、１１０−２７、および１１０−３１）のうちの１つまたは複数の光送信機は、このようにして、光ニューラル・コンポーネント１００を含むニューラル・ネットワークの入力の役割をしてよい。例えば、図１０に示される導波路アーキテクチャが、完全なニューラル・ネットワークである光ニューラル・コンポーネント１００を表す事例において、光送信機チップ１１０Ｃは、ニューラル・ネットワークの入力の役割をしてよい。
【００５９】
ノード内信号線１９０−１、１９０−３、１９０−５、１９０−７、１９０−９、１９０−１１、１９０−１３、１９０−１５、１９０−１９、１９０−２３、１９０−２７、および１９０−３１の代わりに、図１０の導波路アーキテクチャは、前述されるとおりニューラル・ネットワークの入力および出力の例を与えるべき、この例において完全に省かれている送信機チップ１１０Ｃおよび受信機チップ１２０Ｃに接続された、リング間ノード内信号線１０４０−１９、１０４０−２３、１０４０−２７、および１０４０−３１、ならびに１０４０−１、１０４０−５、１０４０−９、および１０４０−１３を代わりに含む。（限られたスペースのため、リング間ノード内信号線１０４０−１９、１０４０−２３、１０４０−２７、および１０４０−３１だけに、図１０において参照符号が与えられる。恣意的な規約によって、接尾番号−１９、−２３、−２７、および−３１は、送信機チップのリングの対応するノード間導波路１３０−１９、１３０−２３、１３０−２７、および１３０−３１を参照することに留意されたい。）各リング間ノード内信号線（例えば、リング間ノード内信号線１０４０−１９）は、第１の外側光受信機グループのうちの光受信機（例えば、光受信機１２０Ａ）、および第２の外側光送信機グループのうちの光送信機（例えば、光送信機１１０Ｇ）に接続されてよく、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。同様に、各リング間ノード内信号線（例えば、リング間ノード内信号線１０４０−１）は、第１の外側光送信機グループのうちの光送信機（例えば、光送信機１１０Ａ）、および第２の外側光受信機グループのうちの光受信機（例えば、光受信機１２０Ｇ）に接続されてよく、かつ光受信機によって受信される光信号のパワーを表す電気信号を受信するように、かつ電気信号を光送信機に送信するように構成されてよく、その結果、ニューロンの入力および出力を形成すべく光受信機と光送信機を接続する。すなわち、リング間ノード内信号線を使用することによって、第１のリングの光受信機が、第２のリングの光送信機に接続されてよく、かつ第２のリングの光受信機が、第１のリングの光送信機に接続されてよく、その結果、リングを接続するニューロンとして機能してよいリング間ノードを形成する。このようにして、恣意的な数の送信機および受信機が、光ニューラル・コンポーネント１００、または光ニューラル・コンポーネント１００を備えるニューラル・ネットワークを拡大縮小すべく恣意的な数のリングをまたいで組み合わせられてよい。そのような拡大縮小は、リングを組み合わせて、スーパー・ループまたはスーパー・リングを形成すべく、それら自体、組み合わされて、さらにより大きい、より高次のリングまたは他の構造にされてよい、恣意的な数のより大きい、より高次のリングまたは他の構造にすることを含み得る。例えば、図１０に示される２つのリングが、一次リングと見なされる場合、一連のそのような一次リングが、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む並びにおいて接続され得る。そのような二次リングが、次に、同様の様態で他の二次リングに接続されてよいといった具体である。すべてのそのような接続は、例えば、図１０に示されるとおり入力導波路および出力導波路によって実現され得る。
【００６０】
図１１は、本発明の実施形態による光ニューラル・コンポーネント１００の導波路アーキテクチャの例示的な図を示す。図１１において、第１の複数の一次リング１１１０が、図の左側に８つの一次リング１１１０を含む大きいリングによって表される、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む並びにおいて接続される。第２の複数の一次リング１１１０が、図の右側に８つの一次リング１１１０を含む大きいリングによって表される、より大きい二次リングを形成すべく自らの上に曲がり込む同様の並びにおいて接続される。２つの二次リングを接続する１つの例示的な接続を含む、一次リング１１１０の間の接続（二重線として示される）が示される。２つの接続を有する一次リング１１１０のそれぞれは、図１０の第１の（左端の）リングとして構造化されてよい一方で、３つの接続を有する一次リング１１１０のそれぞれも同様に、図１０の第１の（左端の）リングとして構造化されてよいが、送信機チップ１１０と受信機チップ１２０のさらなるペアが、内側グループ（図１０におけるチップ１１０／１２０Ｂおよび１１０／１２０Ｄを包含する）から外側グループ（図１０におけるチップ１１０／１２０Ａおよび１１０／１２０Ｃを包含する）に移動される。このため、図１１における接続のそれぞれは、図１０における送信機／受信機チップ１１０／１２０Ａおよび１１０／１２０Ｇと同様に、接続された第１の一次リング１１１０の導波路および外側送信機／受信機チップ・ペアを包含してよい。図１１における左端の突出した接続は、図１１に示される二次リングのペア（図１における送信機／受信機チップ１１０／１２０Ｃおよび接続された導波路と同様の）のための入力／出力の役割をしてよい。図１１の二次リングは、光ニューラル・コンポーネント１００、または光ニューラル・コンポーネント１００を備えるニューラル・ネットワークを拡大縮小すべく三次リングまたはより高次のリングになるように接続されてよい。
【００６１】
前段の説明において、出力導波路（例えば、１０１０Ｃ−４）、入力導波路（例えば、１０３０−３）、およびリング間ノード内信号線（例えば、１０４０−１９）は、それぞれ、受信する導波路（例えば、１７０Ｄ−３）、送信する導波路（例えば、１５０−４）、およびノード内信号線（例えば、１９０−２０）とは異なる名称によって参照される。しかし、第１のリングおよび第２のリングとの関係は別にして、出力導波路、入力導波路、およびリング間ノード内信号線は、それぞれ、受信する導波路、送信する導波路、およびノード内信号線の例と見なされてよく、同一のそれぞれの構造を有してよい。したがって、本開示の全体にわたって、受信する導波路、送信する導波路、およびノード内信号線の任意の説明が、それぞれ、出力導波路、入力導波路、およびリング間ノード内信号線に同様に当てはまり得る。
【００６２】
前述したとおり、ノード間導波路１３０−１ないし１３０−３２は、光送信機に専用であってよい。本開示の全体にわたって使用される参照符号によって示されるとおり、各光送信機チップの同じ位置付けの光送信機に関連付けられたノード間導波路（例えば、同一のチャネルのノード間導波路）、例えば、ノード間導波路１３０−１および１３０−２（光送信機チップ１１０Ａの光送信機１１０−１、および光送信機チップ１１０Ｂの光送信機１１０−２にそれぞれ関連付けられた）は、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。代替として、送信機の差動ペア（例えば、光送信機１１０−１および１１０−５）に関連付けられたノード間導波路が、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。あるいは、別の代替として、各光送信機チップの光送信機のすべて（例えば、光送信機１１０−１、１１０−５、１１０−９、および１１０−１３）に関連付けられたノード間導波路が、ファインピッチ構造で隣接するように配置されてよい。これら後者２つの代替に関して、ミラー１４０Ａ〜Ｈまたはミラー１６０Ａ〜Ｈ、あるいはその両方のそれぞれにおける別々のミラー要素の数を減らすことが可能である。
【００６３】
図１、図３〜図６、図１０、および図１１において、かつ本説明の全体にわたって、光ニューラル・コンポーネント１００が参照される。「光ニューラル・コンポーネント」という術語、および図面における対応する参照符号「１００」は、本開示の全体にわたって説明される導波路アーキテクチャの任意のコンポーネントまたはコンポーネントの組合せ、例えば、図１、図３〜図６、図１０、または図１１の全体、図１、図３〜図６、図１０、または図１１の一部分、図１、図３〜図６、図１０、または図１１の変形または拡張、あるいはその両方、あるいはニューラル・ネットワーク全体を含め、本開示において説明され、図面に特に示されない導波路アーキテクチャの任意の実施形態の任意の部分、変形、または拡張、あるいはその組合せを参照し得る。光ニューラル・コンポーネント１００またはニューラル・ネットワークは、ニューラル・ネットワークのバランスを調整するために、光送信機の発せられた光信号のパワー、または光受信機の感度、あるいはその両方を調整する何らかの手段を含んでもよく、またはそのような手段に接続されてもよい。調整パラメータは、メモリに記憶され得る。そのような手段は、例えば、光ニューラル・コンポーネント１００またはニューラル・ネットワークに接続されたコンピュータを含んでよい。そのようなコンピュータは、光ニューラル・コンポーネント１００またはニューラル・ネットワークの実際的な機能、例えば、少なくとも部分的にニューラル・コンピューティングを使用する、もしくはニューラル・コンピューティングと協働するコンピュータ・プログラムを実行すること、フィルタ１８０（出力フィルタ１０２０を含む）の重みを変えること、ミラー１６０の反射係数を変えること、光送信機から光信号、例えば、命令されたパワーを有する初期の光信号を発する要求を発光すること、光受信機によって受信される光信号のパワーを監視し、かつ読み取ること、および値をコンピュータ・プログラムに戻すこと、その他をさらに提供してよい。コンピュータは、例えば、同一のパワーを有する光信号が光送信機によって発せられるように命令され、かつ同一の重みがすべてのフィルタに設定される場合、同一のパワー・レベルがすべての光受信機において測定され得るかどうかを確認してよく、かつコンピュータは、それに相応して調整を行ってよい。
【００６４】
本開示から理解され得るとおり、光ニューラル・コンポーネント１００および関連する実施形態の特徴は、従来の技法に関連する欠点を回避することを可能にする。本明細書において示され、説明される導波路アーキテクチャを使用して、光ニューラル・コンポーネント１００は、基板、例えば、プリント回路基板の上で互いに交差するように形成された導波路を介して損失の低い光信号伝送によって光スパイク・コンピューティングをサポートすることができる。したがって、開示される導波路アーキテクチャは、従来の電子アプローチの速度制限を取り除きながら、設計柔軟性（例えば、レイアウト、材料、その他）を可能にすることができる。
【００６５】
本発明の実施形態が説明されてきたが、本発明の技術範囲は、前段で説明される実施形態に限定されない。前段で説明される実施形態に様々な変更および改良が加えられ得ることが、当業者には明白である。また、特許請求の範囲から、そのような変更および改良が加えられた実施形態が、本発明の技術範囲に含まれ得ることも明白である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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