对于皮秒脉冲光学神经网络的全光学非线性激活器,可以重新配置Femto-joule值
Ruizhe Liu1, Zijia Wang1, Chuyu Zhong1,2
1The State Key Lab of Brain-Machine Intelligence, Key Laboratory of Micro-Nano Electronics and Smart System of Zhejiang Province, College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, 310027, China.
Light, science & applications
|February 26, 2026
概括
研究人员使用石墨烯和开发了一种全新的全光学非线性激活器. 这一突破为高性能光学计算铺平了道路,每秒每瓦每平方毫米 (TOPs/W/mm2) 实现数千次特拉运算.
科学领域:
- 光子学是指光子学的使用方法.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算机工程 计算机工程
背景情况:
- 光学计算承诺比电气计算更高的性能.
- 目前光学计算的局限性源于对高效的非线性激活函数的需求.
- 实现每秒每瓦每平方毫米 (TOPs/W/mm2) 的高特拉运算是一个关键目标.
研究的目的:
- 为先进的光学计算设计和演示一个全光学非线性激活器.
- 克服现有的光学计算架构的局限性.
- 为了使皮秒脉冲光学神经网络芯片.
主要方法:
- 利用的克尔效应和石墨烯的和吸收.
- 设计了一个全光学非线性激活器,使用石墨烯-集成光子晶体腔.
- 描述了设备的值,响应时间和尺寸.
主要成果:
- 达到4 fJ的超低和吸收能量值,反应时间为1.05 ps.
- 证明了可重新配置的非线性激活值为30 fJ,响应时间为4 ps.
- 制造了一种尺寸为15μm × 10μm的超小设备.
结论:
- 开发的全光学非线性激活器是紧的,高速的,并且可以重新配置.
- 这个设备作为光学神经网络芯片的基础块.
- 能够在106 TOPs/W/mm2级别实现光学计算,超越了电气计算的限制.
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