超宽带全光学非线性激活功能由MoTe₂/光学波导集成设备启用

科学领域:

• 光子学和材料科学 材料科学
• 集成光学 集成光学 集成光学
• 人工智能 硬件 硬件

背景情况:

• 全光非线性激活函数 (NAF) 对于光神经网络 (ONN) 是必不可少的.
• 目前的芯片内NAF在集成,延迟,功耗和高激活值方面扎.
• 集成ONN的进步需要改进NAF以实现高效的计算.

研究的目的:

• 为先进的ONN开发一个集成的非线性光学激活器.
• 克服现有的全光 NAF 的局限性.
• 为了证明二维材料在光子设备中的潜力.

主要方法:

• 2D二甲 (MoTe2) 与光学波导 (OWG) 的接集成.
• 激活器的超宽带响应的表征 (可见到近红外).
• 在模拟MNIST和CIFAR-10图像识别中应用开发的NAF.

主要成果:

• 从可见到近红外波长实现了超宽带响应.
• 证明了低激活值 (0.94μW) 和超快的响应率 (2.08 THz).
• 在图像识别方面实现了高精度:97.6%的MNIST和94.6%的CIFAR-10.

结论:

• 开发的非线性光学激活器显示了高密度,低值,超宽带3DONN的巨大潜力.
• 整合2D材料为下一代光学计算提供了一个有前途的途径.
• 这项工作为实际实施高效的ONN铺平了道路.