Silicon Photonics for Next-Generation Optical Processing and Communications
Notice bibliographique
Résumé
The rapid growth of transistor and fiber-optic technologies has brought unprecedented advancements in computing and telecommunications. While fiber-optics are poised to grow in speed this year, growth in computing power continues to slow down as the limits of transistor downscaling are approached. This has given rise to the growing field of silicon photonics, where the well-established microelectronic fabrication process is being adapted to create integrated devices that bridge the electronic and optical domains for large performance gains in data centers and high-performance computers. However, the inherent cost of switching between the two domains, and the fact that much of on-chip data transfer is still carried out by low-speed, high-power electronics, are problems that scale with the growing global demand for bandwidth. In this thesis, a novel optoelectronic computing logic architecture based on the silicon photonics platform is presented. This architecture combines the best of optical data transfer and electronic control for the highest level of throughput presented in the literature— presenting a promising option for future, "Beyond Moore" computing and processing. The main driver of this architecture is the silicon microdisk modulator, which achieves the best combination of energy efficiency, operating speed/bandwidth, compactness, and cost of all previously demonstrated optoelectronic processing devices. New configurations of the microdisk modulator are introduced to further improve the performance, not just for optical logic, but for all optical processing and communications applications. One of these applications is a novel on-chip optical communications circuit, presented in this thesis, that achieves ultrahigh-bandwidth-density through efficient microdisk-based design. As integrated photonic circuits like these become more complex, with hundreds or thousands of components on the chip, the design process becomes lengthier and more expensive. Even for small circuits, like those presented in this work, the time taken from design to characterization is delayed by having to design components secondary to the main devices (e.g., for coupling light into the chip). As the final part of this work, a machine learning based photonic device modeller is created to accelerate the photonic simulation and design process by multiple orders of magnitude, with minimal input from the designer.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,025 | 0,009 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».