基于中红外波导平台的光子传感器内计算的开发

科学领域:

• 光子学和神经形态工程学
• 中红外光电和光电学.
• 基于石墨烯的光电探测器

背景情况:

• 神经形态传感器内计算为智能传感器和芯片内数据处理提供了节能解决方案.
• 现有的光电子芯片主要专注于用于神经形态视觉的自由空间配置.
• 需要基于波导的传感器内计算,能够处理各种数据模式.

研究的目的:

• 为中红外应用开发基于芯片波导的传感器内处理单元.
• 为了展示响应调节的石墨烯光探测器在波导上集成的过程.
• 为了展示设备在执行神经网络任务的能力,使用动态偏差调整进行权重操作.

主要方法:

• 集成一个响应调节的石墨烯光探测器与波导.
• 使用光电探测器的动态偏差调整进行权重操作,达到高达4位的精度.
• 展示三个不同的神经网络任务:图像预处理,手势识别和气体混合物分类.

主要成果:

• 成功实现了一种基于波导的传感器内处理单元,该处理单元在中红外线范围 (3.653.8μm) 运行.
• 通过光探测器偏差调整实现了4位权重精度.
• 验证了设备在图像预处理,手势识别和光谱数据分类方面的性能.

结论:

• 在波导体上集成的可调节的石墨烯光探测器为光子传感器内计算提供了可行的权重解决方案.
• 开发的方法将神经形态传感器内计算扩展到中红外波长范围.
• 这项技术有可能在边缘应用的光子集成电路中进行大规模的神经形态传感器内计算.