Chao Feng 1,2Xinyue Dai 1,2Qimeng Jiang 1,2,*Sen Huang 1,2,**[ ... ]Xinyu Liu 1,2
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In this work, a novel one-time-programmable memory unit based on a Schottky-type p-GaN diode is proposed. During the programming process, the junction switches from a high-resistance state to a low-resistance state through Schottky junction breakdown, and the state is permanently preserved. The memory unit features a current ratio of more than 103, a read voltage window of 6 V, a programming time of less than 10?4 s, a stability of more than 108 read cycles, and a lifetime of far more than 10 years. Besides, the fabrication of the device is fully compatible with commercial Si-based GaN process platforms, which is of great significance for the realization of low-cost read-only memory in all-GaN integration.
wide-bandgap semiconductor one-time programmable Schottky-type p-GaN diode read-only memory device 
Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032502
徐瑞书 1,2,3罗笑南 3沈瑶琼 1,2郭创为 1,2[ ... ]雷李华 1,2,*
作者单位
摘要
1 上海市计量测试技术研究院,上海 201203
2 上海在线检测与控制技术重点实验室,上海 201203
3 桂林电子科技大学 计算机与信息安全学院,广西 桂林 541004
提出了一种结合深度学习的空间相位解包裹方法,采用基于改进U-Net网络的编码器-解码器架构,同时加入包含双向长短期记忆网络(BILSTM)的CBiLSTM模块,并且结合注意力机制,避免了典型卷积神经网络学习全局空间依赖关系的固有缺陷的同时增强了深度学习模型对相位解包裹任务中的关键信息的关注能力。通过大量的模拟数据,验证了文中方法在严重噪声(SNR=0)、不连续条件和混叠条件下的鲁棒性,在以上三种情况下,同其他深度学习网络模型进行对比,文中所提出的网络模型的归一化均方根误差(NRMSE)分别为0.75%、1.81%和1.68%;结构相似性指数(SSIM)分别为0.98、0.92和0.94;峰值信噪比(PSNR)分别为40.87、32.56、37.38;同时计算时间显著减少,适合应用到需要快速准确的空间相位解包裹任务中去。通过实际测量数据,验证了文中提出网络模型的可行性。该研究将双向长短期记忆网络(BILSTM)和注意力机制同时引入光学相位解包裹问题中,为解决复杂相位场的解包裹提供了新的思路和方案。
相位解包裹 深度学习 注意力机制 长短期记忆网络 卷积神经网络 phase unwrapping deep learning attention mechanism long short-term memory network convolutional neural network 
红外与激光工程
2024, 53(2): 20230564
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300073
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300073
针对孪生架构单目标跟踪算法存在的目标状态更新不及时的问题,基于模板与记忆信息动态融合的跟踪策略,提出一种通用的模板更新机制。该机制采用双模块融合的更新策略:通过记忆融合模块融合搜索图像特征的短期记忆信息,获得目标变化情况;将前一帧可信的跟踪结果作为动态模板,从相关特征的角度,通过权重融合模块对原始模板和动态模板进行加权融合,通过结合跟踪过程的原始记忆与短期记忆实现更准确的目标定位。将模板更新机制应用于SiamRPN、SiamRPN++和RBO三种主流算法,并在VOT2019公开数据集上进行实验验证。结果表明:应用该机制后算法的性能得到了有效提升,具体而言,在SiamRPN++算法中,平均重叠期望值提升了6.67%,准确性提升了0.17%,鲁棒性下降了5.39%;此外,在遮挡、形变和背景干扰等复杂场景下,添加模板更新机制的SiamRPN++算法展现出较好的跟踪性能。
目标跟踪 孪生网络 模板更新 记忆信息 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837006
作者单位
摘要
1 四川师范大学数学科学学院, 四川 成都 610066
2 四川省信创中心, 四川 成都 610000
认识并降低噪声对传输粒子保真度的影响, 是量子隐形传态重要的研究方向之一。不同于以前的独立噪声和带记忆的Pauli噪声, 研究了记忆幅值阻尼噪声对保真度的影响, 并给出了一个抵抗该噪声信道的方案。该方案通过让参与者在粒子分发前实施弱测量而粒子接收后实施恢复测量的方式提高保真度。研究结果表明, 记忆幅值阻尼信道的记忆因子强度与保真度大小呈正相关, 并且在部分记忆信道与全记忆信道下弱测量与恢复测量方法也能一定程度上提高传输粒子的保真度。
量子光学 保真度分析及增强 弱测量与恢复测量 量子隐形传态 记忆幅值阻尼噪声 quantum optics analysis and improvement of fidelity weak measurement and recover measurement quantum teleportation amplitude damping noise with memory 
量子电子学报
2024, 41(1): 143
作者单位
摘要
1 中国民航大学电子信息与自动化学院,天津 300300
2 中国民航大学空中交通管理学院,天津 300300
为解决复杂多变环境下光纤入侵事件因噪声干扰识别困难、误报率高的问题,提出了基于改进的奇异谱分析和遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络的入侵事件识别方法。首先,为了减少噪声对识别效果的影响采用改进的奇异谱分析法去噪,对入侵信号及其分量进行迭代奇异谱分析去噪,并利用信号贡献率的大小来确定信号重构的秩阶次,调节信号分量去噪的程度,实现光纤信号的去噪。然后,利用遗传算法优化神经网络结构参数,构建双向长短期记忆神经网络提取光纤信号空间特征,最后基于以上方法对攀爬、跑动、敲击、静态、大风、雨天6种实测信号进行入侵事件识别实验,实验结果表明,在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统识别入侵事件过程中,改进的奇异谱分析相比普通的奇异谱分析,去噪信噪比有明显提高,平均信噪比提高了12.79 dB,平均均方根误差略有减少。遗传算法优化的双向长短期记忆神经网络较未优化神经网络平均识别率提高了5.7%,识别准确率最高可达98.1%。
光纤传感 奇异谱分析 遗传算法 长短期记忆神经网络 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0506001
Author Affiliations
Abstract
1 School of Information Science and Engineering (ISE), Shandong University, Qingdao 266200, China
2 Neumem Co., Ltd, Hefei 230093, China
3 Key Laboratory of Microelectronic Devices and Integrated Technology, Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100084, China
4 Institute of Industrial Science, The University of Tokyo, Tokyo, Japan
With the rapid development of machine learning, the demand for high-efficient computing becomes more and more urgent. To break the bottleneck of the traditional Von Neumann architecture, computing-in-memory (CIM) has attracted increasing attention in recent years. In this work, to provide a feasible CIM solution for the large-scale neural networks (NN) requiring continuous weight updating in online training, a flash-based computing-in-memory with high endurance (109 cycles) and ultra-fast programming speed is investigated. On the one hand, the proposed programming scheme of channel hot electron injection (CHEI) and hot hole injection (HHI) demonstrate high linearity, symmetric potentiation, and a depression process, which help to improve the training speed and accuracy. On the other hand, the low-damage programming scheme and memory window (MW) optimizations can suppress cell degradation effectively with improved computing accuracy. Even after 109 cycles, the leakage current (Ioff) of cells remains sub-10pA, ensuring the large-scale computing ability of memory. Further characterizations are done on read disturb to demonstrate its robust reliabilities. By processing CIFAR-10 tasks, it is evident that ~90% accuracy can be achieved after 109 cycles in both ResNet50 and VGG16 NN. Our results suggest that flash-based CIM has great potential to overcome the limitations of traditional Von Neumann architectures and enable high-performance NN online training, which pave the way for further development of artificial intelligence (AI) accelerators.
NOR flash memory computing-in-memory endurance neural network online training 
Journal of Semiconductors
2024, 45(1): 012301
刘琨 1,2,3,*尹慧 1,2,3江俊峰 1,2,3刘铁根 1,2,3赵成伟 1,2,3
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所,天津 300072
针对目前深度学习在气体检测领域多聚焦于学习单个任务即气体定性分类或气体体积分数定量回归,忽略了相关任务间的信息关联性,降低了模型学习精度与效率等问题,提出了一种基于一维卷积神经网络和长短期记忆网络的多任务学习模型,即MTL-1DCNN-LSTM,并行实现了混合气体种类定性识别与体积分数定量回归。利用掺铥光纤,搭建了二级放大掺铥环腔光纤激光器,基于有源内腔吸收光谱法探测了CO2和NH3混合气体的吸收光谱数据。将实验数据放入多任务学习模型中训练,并进行超参数优化后,对测试集数据进行测试得到气体识别准确率为100%,NH3体积分数预测决定系数为99.84%,CO2体积分数预测决定系数为99.62%,优于单任务模型与传统的气体反演算法如反向传播神经网络和支持向量机。所提出的深度学习算法与有源内腔法相结合的方法,为吸收光谱型混合气体反演技术的进一步研究提供了新思路。
掺铥光纤激光器 有源内腔法 多任务学习 一维卷积神经网络 长短期记忆网络 
激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0306002
作者单位
摘要
杭州电子科技大学自动化学院,浙江 杭州 310018
近年来,随着深度学习的发展,基于深度学习的特征提取方法在高光谱图像领域表现出良好的发展前景。提出了一种引入注意力机制的多尺度高光谱图像特征提取方法,包括光谱特征提取网络和空间特征提取网络两个部分,并使用一种得分融合策略进行融合。在光谱特征提取网络中,引入注意力机制来缓解因光谱维数过高导致的梯度消失问题,以提取多尺度的光谱特征。在空间特征提取网络中,引入注意力机制作用于网络主干,使其关注邻域内的重要部分,帮助分支网络提取关键信息。将5种光谱特征提取方法、3种空间特征提取方法以及3种空间-光谱联合特征提取方法在3个数据集上进行对比实验,实验结果表明,所提方法能够稳定、有效地提升高光谱图像的分类准确率。
高光谱图像 长短期记忆网络 注意力机制 特征提取 深度学习 
激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0437010
作者单位
摘要
1 四川师范大学, 数学科学学院 四川 成都 610066
2 四川师范大学, 数学科学学院 四川 成都 610066
量子失协(quantum discord)量化了量子系统之间的所有非经典关联, 在量子信息处理中起着重要的作用, 但其在噪声环境下会受到较大的影响。Pauli噪声是模拟环境噪声最基本的噪声信道。本文研究了三种常用记忆泡利信道(相位阻尼、比特翻转、退极化信道)下记忆参数ν对Werner态量子失协的影响。结果表明, 对于无记忆(ν=0)的三种泡利信道, 量子失协的优势随着噪声参数p的增大逐渐消失。在记忆泡利信道(ν>0)下, 量子失协随记忆参数ν的增大而增大。特别地, 当记忆参数ν=1时, 无论噪声参数p如何变化, 量子失协都达到其最大值。这将有助于Werner态在量子任务中抵抗环境的退相干作用。
量子失协 记忆泡利信道 Werner态 quantum discord memory Pauli channels Werner state 
量子光学学报
2023, 29(3): 030802
郭华军 1,2安帅领 2,3孟婕 2,3任书霞 3[ ... ]赵晋津 2,*
作者单位
摘要
1 1.石家庄铁道大学 机械工程学院, 石家庄 050043
2 2.河北师范大学 化学与材料科学学院, 河北省无机纳米材料重点实验室, 石家庄 050024
3 3.石家庄铁道大学 材料科学与工程学院, 石家庄 050043
阻变器作为一种基于可逆、非易失、阻态突变的信息存储和处理器件, 是解决传统存储器的内在物理限制和冯·诺依曼架构瓶颈问题的核心电子元器件之一, 受到了广泛关注。卤化物钙钛矿具有快速的载流子迁移特性和优异的光电转换性能, 作为阻变功能层赋予光电阻变存储器优异的阻变性能。因此, 近年来卤化物钙钛矿基阻变器的存储和计算应用研究发展迅速。然而, 目前对于卤化物钙钛矿的光电阻变机理尚未形成统一认识。基于此, 本文分析了卤化物钙钛矿阻变存储器的工作机理, 对比分析了卤化物钙钛矿基光电阻变器导电细丝和能级匹配调控特性, 总结了其各种机理的制约因素, 揭示了导电细丝在光场和电场作用下重复形成和断裂, 以及阻变器中卤化物钙钛矿功能层和其他功能层之间肖特基势垒改变, 主导卤化物钙钛矿光电阻变器的开关比、阈值(Set/Reset)电压和阻变器性能稳定性, 并进一步展望卤化物钙钛矿基光电阻变器在新型人工智能仿生突触、存内运算、机器视觉的应用。
导电细丝 能级匹配 卤化物钙钛矿 存内运算 机器视觉 综述 conductive filament energy level matching halide perovskite in-memory computing machine vision review 
无机材料学报
2023, 38(9): 1005

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