光コンピューティング/AI | T&Mコーポレーション株式会社

光コンピューティング/AIは、電子の代わりに光子（フォトン）を使って計算処理を行う技術をAI分野に応用したものです。AI計算の大部分を占める行列演算を、光の物理現象（干渉、重ね合わせ、減衰など）を利用して実行することで、従来の電子コンピューティングが直面する電力消費と速度の限界を打破し、次世代の超高速・低遅延AI処理を実現する中核技術として注目されています。

💡 光コンピューティングがAIにもたらす根本的なメリット

AI、特にディープラーニングの計算負荷は年々増大しており、膨大な電力消費が大きな課題となっています。光コンピューティングは、この課題を根本的に解決する可能性を秘めています。

メリット	詳細
超高速な計算処理	光速で伝播する光の特性を活かし、電気信号よりも桁違いに速い計算速度を実現します。MITの研究では、理論上、電気回路の1000万倍の効率で行列演算を実行する可能性が示されています。
圧倒的な並列処理能力	光子は互いに干渉することなく同じ空間を通過できるため、真の並列処理が可能です。光の波長多重（異なる波長（色）の光を同時に伝送）を利用することで、一つの光学回路で数百から数千の異なる計算を同時実行できます。
劇的な省エネルギー化	電流を流す際に発生する抵抗熱（ジュール熱）が計算処理の主要な制約ですが、光は伝送時にほとんど熱を出しません。これにより、大幅な消費電力の削減と、冷却コストの低減が実現されます。
行列演算の効率化	AIの核であるニューラルネットワークの計算（特に行列の掛け算と足し算）は、光の物理的性質と非常に相性が良いです。光の減衰（フィルター通過）が掛け算に、光の重ね合わせが足し算（加算回路不要）となり、物理現象として自動的かつ一瞬で完了します。

🌐 光ニューラルネットワーク（ONN）の仕組み

光コンピューティングをAIに応用する最も一般的なアプローチは、**光ニューラルネットワーク（ONN: Optical Neural Network）**を構築することです。

データの光信号への変換:
- 入力データ（画像、音声など）はまず、電気信号から光強度や光の位相に変換されます。
光による重み付け（乗算）:
- ニューラルネットワークの「重み」は、光を部分的に透過・反射させる光変調器（リング共振器やMZIなど）で制御されます。光がこれらの構造を通過することで、重み付けされた掛け算が実行されます。
光の干渉・重ね合わせ（加算）:
- 複数の光信号を特定の箇所（クロスバーアレイなど）に集めると、光の干渉や重ね合わせによって、必要な足し算（総和）が物理的に自動で行われ、次の層への入力となります。
出力と電気信号への変換:
- 最終的な層を通過した光信号は、**受光器（フォトディテクター）**によって電気信号に戻され、計算結果（推論結果）として出力されます。

このプロセス全体が、シリコンフォトニクス技術によって、微小なシリコンチップ上に集積され、超高速で実行されます。これにより、推論だけでなく、光回路上で光誤差信号を逆伝播させることで、学習（トレーニング）の加速も可能になると期待されています。

この技術は、低遅延AI処理や、イメージデータ処理を光のまま実行する超高速マシンビジョンなど、多岐にわたる応用が期待されています。

光ニューラルネットワークが光回路を使ってどのように高速情報処理を行うかについて、さらに詳細を知ることができます。(PyTorchによる畳み込み演算)

ありがとうございます。

Ceyear 光測定器ファミリーご紹介

CEYEAR社から光測定器ファミリーご紹介 CEYEAR社は、高周波～光計測までの幅広い電子計測機器の最先端技術を提供いたします。光測定器 Ceyear社は、光電融合デバイステストの分野で 30 年の技術研究と製品開発の経験を持ち、その製品には光コンポーネントアナライザ (Lightwave Component Analyzer／Opto-Electronic Network An[…]

https://tm-co.co.jp/ceyear-opto/

■6433 Lightwave Component Analyzer（最大周波数：110GHzまで）

6433 光コンポーネントアナライザは、E/O デバイス、O/E デバイス、O/O デバイスの特性をテストする、光電融合デバイスの評価に最適なソリューションを提供します。

3674シリーズ高性能ベクトルネットワークアナライザ（～110GHz, 2/4port)を核にしたソリューションです。

Internal laser wavelength：1310 nm ± 20 nm、1550 nm ± 20 nm

次世代のOptical and Wireless Network構築での活用に期待されます。

詳細情報はこちらをクリックしてください。

6433P 110GHzモデルはこちら

■6433 Lightwave Component Analyzer関連製品

■3674シリーズベクトルネットワークアナライザ（最大周波数：110GHz）

Ceyear 3674 シリーズベクトルネットワークアナライザは、技術革新の頂点を極めた製品で、半導体チップテスト、材料テスト、アンテナテスト、高速ケーブルテスト、マイクロ波コンポーネントテストなどの課題に簡単に対処できます。
主な特徴
・500Hz～110GHzの広帯域同軸カバレッジ(110GHzモデルは1mmコネクタ)
・1Hz～30MHz IF帯域幅、測定ポイント200001
・超高速スキャン速度、140dB以上の広いダイナミックレンジ
・パルスSパラメータ測定、周波数変換デバイス測定、ゲイン圧縮測定、NF測定、周波数スペクトル測定、信号整合性測定、全高調波歪み測定、アクティブ相互変調歪み測定、自動フィクスチャ除去など、21の機能を備えています。

詳細情報はこちらをクリックしてください。

■6362D Optical Spectrum Analyzer (600 nm ～ 1700 nm)

6462Dは、高解像度、広いダイナミックレンジ、高速、高性能の光スペクトルアナライザです。DWDM や光増幅器などの 600 nm ～ 1700 nm の光システムのテストに最適です。また、LED、FP-LD、DFB-LD、光トランシーバ、光ファイバー、ファイバーグレーティングなどの光デバイスなどの光アクティブおよびパッシブデバイスのテストにも使用できます。

詳細情報はこちらをクリックしてください。

■6317A Tunable Laser Source(1480nm ～ 1680nm)

6317A チューナブルレーザーソースは、高精度モーションシステムと精密光共振器により、1 ～ 200 nm/s の掃引速度で全波長範囲にわたって高出力、狭線幅、モードホッピングのない連続掃引出力が可能になります。コヒーレント制御、微調整、リモート制御を実現できます。Ceyear 6317A は、光通信、光コヒーレンス、光センシング、精密分光法などの分野でのテストと測定に最適なチューナブルレーザーソースです。

詳細情報はこちらをクリックしてください。

■6422/20 OTDR

製品概要
6422 OTDRは、1310 nm、1550 nm、1490 nm、1625 nm、1650 nmのシングルモード波長、850 nm、1300 nmのマルチモード波長、およびカスタマイズされた特殊波長のテストに使用できます。単一波長、多波長、オンラインテストなどの複数のオプションモジュールを提供します。最大ダイナミックレンジは最大50dBです。最小のイベントデッドゾーンが0.5mで、近接接続を監視しやすく、最低のサンプリング分解能が2.5cmで、イベントポイントを正確に特定できるように設計されています。さらに、このデバイスは、安定した光源、光パワーメーター、可視赤色光源、ファイバー端面検査テスターなど、複数の便利な機能オプションを備えて設計されています。

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	SDS8000Aシリーズオシロスコープ特長と利点 4チャンネル + 外部トリガーチャンネルアナログチャンネル帯域幅：最大16GHz(8/13/16GHz) リアルタイムサンプリングレート：最大40GSa/s（全チャンネル同時） 12ビットADC 低ノイズフロア：16GHz帯域幅で176μVrms SPOテクノロジー・波形キャプチャレート：最大200,000フレーム/秒・ 256段階の波形輝度と色温度表示をサポート・最大2Gポイント/チャンネルのストレージ容量・デジタルトリガー・Coming soon
	SSG6M80Aシリーズマルチチャネル・コヒーレント・マイクロ波信号発生器主な特長・最大周波数 13.6 GHz/20 GHz ・出力周波数分解能最大0.001 Hz ・位相ノイズ < -136 dBc/Hz @ 1 GHz、オフセット 10 kHz（測定値）・コヒーレントモード、搬送周波数 = 10 GHz、周囲温度変動 ±2℃、観測時間 5時間、位相変動 < 1.5° ・チャンネル間の周波数、振幅、位相を個別に調整可能。単一デバイスチャンネル同期および複数デバイスチャンネル位相同期をサポート。位相メモリ機能搭載・アナログ変調、パルス変調（オプション）・Coming soon

	SSA6000A Series Signal Analyzer Main Features ・Measurement Frequency Range: 2 Hz ~ 50 GHz ・IQ Analysis Bandwidth: 1.2 GHz ・Real-time Spectrum Analysis Bandwidth: 400 MHz ・Phase Noise: -123 dBc/Hz @ 1 GHz, 10 kHz offset ・DANL: Less than -165 dBm/Hz ・Demodulation and analysis of signals from multiple mobile communication standards including 5G NR, LTE/LTE-A, WLAN, and IoT, as well as wireless connections. ・Coming soon
	SNA6000A Series Vector Network Analyzer Key Features ・Frequency Range: 100 kHz ~ 50 GHz ・Dynamic Range: 135 dB ・IF Bandwidth Range: 1 Hz ~ 10 MHz ・Output Power Setting Range: -60 dBm ~ +20 dBm ・Supports 4-port (2-source) S-parameter measurements, differential (balanced) measurements, time-domain analysis, scalar mixer measurements, etc. ・Optional accessories include electronic calibration kits, switch matrix, and mechanical switches. ・Coming soon