微盘调制器辅助的光子神经网络光学非线性激活函数
光学
2023-06-08 v1 新兴技术
摘要
非线性激活函数（NAF）的片上实现对于实现大规模光子神经芯片至关重要。为以最优性能实现不同的神经处理和机器学习任务，人们利用不同器件探索了不同的 NAF。从光子神经网络（PNN）的片上集成和可重构性角度来看，高度期望单个紧凑器件能够实现多种 NAF。在此，我们提出并实验演示了一种紧凑高速微盘调制器来实现多种 NAF。所制备的微盘调制器具有 add-drop 结构，其中集成了横向 PN 结用于调谐。基于高速非线性电光（E-O）效应，通过电控自由载流子注入实现了多种 NAF。得益于盘腔的强光学限制，也可利用全光热光（TO）非线性效应实现另外四种不同的 NAF，而这难以通过电光效应实现。利用所实现的非线性激活函数，研究了一种卷积神经网络（CNN）来执行手写数字分类任务，并展示了高达 98% 的准确率，验证了使用高速微盘调制器实现 NAF 的有效性。得益于其紧凑 footprint 和强电光或全光效应，该微盘调制器具有多种 NAF 特性，可作为大规模 PNN 的灵活非线性单元。
引用
@article{arxiv.2306.04361,
title = {Microdisk modulator-assisted optical nonlinear activation functions for photonic neural networks},
author = {Bin Wang and Weizhen Yu and Jinpeng Duan and Shuwen Yang and Zhenyu Zhao and Shuang Zheng and Weifeng Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.04361},
year = {2023}
}