基于 $5\times5$ VCSEL 阵列的脑启发计算光子硬件平台开发
新兴技术
2020-11-24 v1 应用物理
摘要
人工神经网络等脑启发计算概念已成为经典冯·诺依曼计算机架构的有前景替代方案。光子神经网络旨在以光子基底实现神经元、网络连接乃至潜在的学习功能。在此，我们报道了通过高质量垂直腔面发射激光器（VCSEL）阵列开发快速且高能效纳米光子硬件平台作为光子神经元的工作。所开发的 VCSEL 阵列通过均匀制造结合对激光波长的独立控制，提供了高光注入锁定效率。注入锁定对于基于 VCSEL 的光子神经元中信息的可靠处理至关重要，我们通过注入锁定测量与电流诱导光谱微调证明了该 VCSEL 阵列的适用性。我们发现所研究的阵列可轻易调谐至所需的光谱均匀性，并由此表明基于该技术的 VCSEL 阵列可作为下一代光子神经网络中极高能效与超快的光子神经元。结合全并行光子网络，我们的基底有望实现达数十 GHz 带宽的超快运行，且我们表明基于该激光器的非线性变换每个 VCSEL 仅消耗约 100 fJ，与其他平台相比极具竞争力。
引用
@article{arxiv.2006.13933,
title = {Developing of a photonic hardware platform for brain-inspired computing based on $5\times5$ VCSEL arrays},
author = {T. Heuser and M. Pflüger and I. Fischer and J. A. Lott and D. Brunner and S. Reitzenstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.13933},
year = {2020}
}