論文の概要: Artificial optoelectronic spiking neuron based on a resonant tunnelling
diode coupled to a vertical cavity surface emitting laser
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.11044v1
- Date: Wed, 22 Jun 2022 14:43:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-06-26 12:37:50.683486
- Title: Artificial optoelectronic spiking neuron based on a resonant tunnelling
diode coupled to a vertical cavity surface emitting laser
- Title（参考訳）: 垂直キャビティ面発光レーザーに結合した共鳴トンネルダイオードを用いた人工光電子スパイキングニューロン
- Authors: Mat\v{e}j Hejda, Ekaterina Malysheva, Dafydd Owen-Newns, Qusay Raghib
Ali Al-Taai, Weikang Zhang, Ignacio Ortega-Piwonka, Julien Javaloyes, Edward
Wasige, Victor Dolores-Calzadilla, Jos\'e M. L. Figueiredo, Bruno Romeira,
and Antonio Hurtado
- Abstract要約: 精密な光電子デバイスは、人工スパイクニューロンを実装するための鍵となる構成要素の1つである。
本研究は、共振トンネルダイオード(RTD)を用いたオプトエレクトロ光(O/E/O)人工ニューロンの導入と実験的研究である。
我々は、このニューロンが特徴的な神経様屈折周期を持つ100nsの光スパイク応答を発生させる、よく定義された興奮性閾値を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.17354071459927545
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Excitable optoelectronic devices represent one of the key building blocks for
implementation of artificial spiking neurons in neuromorphic (brain-inspired)
photonic systems. This work introduces and experimentally investigates an
opto-electro-optical (O/E/O) artificial neuron built with a resonant tunnelling
diode (RTD) coupled to a photodetector as a receiver and a vertical cavity
surface emitting laser as a the transmitter. We demonstrate a well defined
excitability threshold, above which this neuron produces 100 ns optical spiking
responses with characteristic neural-like refractory period. We utilise its
fan-in capability to perform in-device coincidence detection (logical AND) and
exclusive logical OR (XOR) tasks. These results provide first experimental
validation of deterministic triggering and tasks in an RTD-based spiking
optoelectronic neuron with both input and output optical (I/O) terminals.
Furthermore, we also investigate in theory the prospects of the proposed system
for its nanophotonic implementation with a monolithic design combining a
nanoscale RTD element and a nanolaser; therefore demonstrating the potential of
integrated RTD-based excitable nodes for low footprint, high-speed
optoelectronic spiking neurons in future neuromorphic photonic hardware.
- Abstract（参考訳）: 精密光電子デバイスは、ニューロモルフィック(脳にインスパイアされた)フォトニックシステムにおける人工スパイクニューロンの実装のための重要な構成要素の1つである。
本研究は、光検出器を受信機として共振トンネルダイオード(rtd)を結合した光電気光学(o/e/o)人工ニューロンと、その送信機として垂直キャビティ面発光レーザを紹介する。
我々は,このニューロンが特徴的な神経様耐火物周期で100nsの光スパイク応答を発生させる,よく定義された興奮性閾値を示す。
ファンイン機能を利用して、デバイス内同時検出(論理AND)および排他論理OR(XOR)タスクを実行する。
これらの結果は、入力および出力光(I/O)端子を持つRTDベースのスパイキング光電子ニューロンにおいて、決定論的トリガーとタスクを初めて実験的に検証する。
さらに, ナノスケールRTD素子とナノレーザーを組み合わせたモノリシック設計によるナノフォトニック実装システムの実現の可能性も理論的に検討し, 将来のニューロモルフィック・フォトニック・ハードウェアにおける低フットプリント, 高速光電子スパイクニューロンに対するRTDベースの励起可能な集積ノードの可能性を示す。
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