[发明专利]一种基于硅基微腔的类神经元光脉冲输出系统

说明书

本发明提供一种基于硅基微腔的类神经元光脉冲输出系统，包括，激光光源，光隔离器，偏振光片，硅光机械微腔，光电二极管，高速示波器，光谱分析仪；所述激光光源与光隔离器第一端连接；所述光隔离器第二端与所述偏正光片第一端连接；所述偏正光片第二端与所述硅光机械微腔第一端连接；所述硅光机械微腔第二端与所述光谱分析仪连接；所述硅光机械微腔第二端与光电二极管正极连接；光电二极管负极分别与高速示波器，和光谱分析仪连接。本发明提供类神经元spiking(脉冲)的光脉冲输出装置，脉冲时间尺度在纳秒范围，比生物神经元的毫秒量级时间尺度，速度快了接近一百万倍度。

技术领域

本发明涉及类脑计算技术领域，具体涉及一种基于硅基微腔的类神经元光脉冲输出系统。

背景技术

随着人工智能的飞速发展，大数据时代的到来，数据的处理和计算量每年都呈现出指数式的增加，对计算机的计算要求日益增强，使得按照冯·诺依曼原理工作的计算机在很多方面都无法满足计算的需求。今年来研究发现，人类的大脑具有非常强的智能处理能力，远远的超过了现在计算速度最快的计算机。受到人类大脑的启发，人们开始将目光转向人工神经元的研究。基于硅基微腔的类神经元光脉冲智能芯片具有低能耗，体积小、集成度高的特点。在提高了数据处理效率同时降低功耗，节约成本。

人工神经元是将生物神经元的生物模型转化为数学模型。人工神经元的处理单元的工作原理是对每个输入信号进行加权处理确定其强度，对所有的输入信号求和确定组合效果，通过激励函数确定其输出。21世纪以来，以人工神经元技术在各个领域都有着快速的发展，使得人工神经元越来越受到人们的重视。人工神经元的飞速发展也使得人工智能领域的有了更广阔的应用空间。谷歌团队开发了Alphago，它是以深度学习和蒙特卡搜索算法为基础的人工智能，在2017年5月21日的乌镇围棋峰会上，打败了世界第一棋手柯洁。近年来，关于人工神经元的研究取得了突破性的进展，由牛津大学、明斯特大学、埃克塞特大学组成的研究团队研制了一种人工神经元芯片，在光的作用下，该芯片可以模拟生物神经元和突触。英国巴斯大学设计出了一种人工神经元芯片，该神经元芯片可以再现出生物神经元的一系列行为。人工神经元在经过几十年的研究与发展，渗透在各个领域，它也表现出了巨大的潜力，未来在人脸识别、声音识别、医疗、农业等领域都将会有巨大的发展空间。

发明内容

本发明的发明目的是：将硅基技术与神经元技术结合，模拟生物神经元响应行为，实现类神经元的光脉冲的产生的基于硅基微腔的类神经元光脉冲输出方案。

本发明提供一种基于硅基微腔的类神经元光脉冲输出系统，包括，激光光源，光隔离器，偏振光片，硅光机械微腔，光电二极管，高速示波器，光谱分析仪；

所述激光光源与光隔离器第一端连接；

所述光隔离器第二端与所述偏正光片第一端连接；

所述偏正光片第二端与所述硅光机械微腔第一端连接；

所述硅光机械微腔第二端与所述光谱分析仪连接；

所述硅光机械微腔第二端与光电二极管正极连接；

光电二极管负极分别与高速示波器，和光谱分析仪连接。

进一步的，

所述光隔离器用于防止外界干扰光的扰动；

所述偏振控制器用于得到线偏振光；

所述硅基光子微腔芯片用于通过载流子自发极限环振荡和光机械振荡的耦合输出光脉冲；所述光电二极管用于将光信号转化为电信号；

所述高速示波器和光谱分析仪用于对波形进行分析。

进一步的，

所述硅光机械微腔的硅基材料周期性的布置微小圆孔得到工作在C波段的光子晶体结构，并形成光学能带结构。