Low-threshold all-optical nonlinear activation function based on a Ge/Si hybrid structure in a microring resonator

人工神经网络 谐振器 非线性系统 材料科学 MNIST数据库 计算机科学 光电子学 电子工程 光学 物理 人工智能 工程类 量子力学
作者
Bo Wu,Hengkang Li,Weiyu Tong,Jianji Dong,Xinliang Zhang
出处
期刊:Optical Materials Express [The Optical Society]
卷期号:12 (3): 970-970 被引量:82
标识
DOI:10.1364/ome.447330
摘要

Optical nonlinear activation function is an indispensable part of the optical neural network. While linear matrix computation has thrived in an integrated optical neural network, there are many challenges for nonlinear activation function on a chip such as large latency, high power consumption and high threshold. Here, we demonstrate that Ge/Si hybrid structure would be a qualified candidate owing to its property of CMOS-compatibility, low nonlinear threshold and compact footprint. Thanks to the strong thermal-optic effect of germanium in conjunction with micro-ring resonator, we experimentally demonstrate three different types of nonlinear function (Radial basis, Relu and ELU functions) with a lowest threshold of 0.74 mW among our measured nonlinear functions and they can work well with a repetition rate below 100 kHz. Simultaneous size shrinkage of germanium and resonance constraint inside germanium is proposed to speed up response time. Furthermore, we apply our measured nonlinear activation function to the task of classification of MNIST handwritten digit image dataset and improve the test accuracy from 91.8% to 94.8% with feedforward full-connected neural network containing three hidden layers. It proves that our scheme has potential in the future optical neural network.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
姜玲完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
贤惠的早晨完成签到 ,获得积分10
2秒前
kk发布了新的文献求助10
3秒前
老迟到的从筠完成签到,获得积分10
3秒前
玉子发布了新的文献求助10
3秒前
拼搏草莓发布了新的文献求助10
4秒前
CC的tt驳回了ilihe应助
4秒前
4秒前
情怀应助xxx采纳,获得10
4秒前
俊逸香岚完成签到,获得积分10
5秒前
彭大啦啦完成签到,获得积分10
5秒前
luxx发布了新的文献求助10
5秒前
小杰完成签到,获得积分10
6秒前
罗大人完成签到,获得积分10
6秒前
真真完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
PaoPao发布了新的文献求助10
7秒前
空白完成签到 ,获得积分10
7秒前
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
支浩阑完成签到,获得积分10
10秒前
彩色岂愈完成签到,获得积分10
10秒前
杨旭完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
追寻梦之发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
彩色岂愈发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
多情晓曼完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 2000
从k到英国情人 1700
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5774251
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5616574
关于积分的说明 15435095
捐赠科研通 4906776
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2640385
邀请新用户注册赠送积分活动 1588179
关于科研通互助平台的介绍 1543225