Los investigadores de la Universidad de Stanford crearon una base de código de diseño inverso llamada SPINS que puede ayudar a los investigadores a explorar diferentes metodologías de diseño para encontrar estructuras ópticas y nanofotónicas fabricables.
en el diario Revisiones de física aplicada , de AIP Publishing, Logan Su y sus colegas revisan el potencial del diseño inverso para estructuras ópticas y nanofotónicas, además de presentar y explicar cómo usar su propia base de código de diseño inverso.
"La idea del diseño inverso es utilizar algoritmos de optimización más sofisticados y automatizar la búsqueda de una estructura", explicó Su. "El objetivo final es que un diseñador ingrese las métricas de rendimiento deseadas y simplemente espere a que el algoritmo generemejor dispositivo posible "
La fotónica integrada tiene muchas aplicaciones potenciales, que van desde interconexiones ópticas hasta detección y computación cuántica.
Inspirado por bibliotecas populares de aprendizaje automático como TensorFlow y PyTorch, SPINS es un marco de diseño fotónico que enfatiza la flexibilidad y los resultados reproducibles. SPINS ha sido utilizado internamente por el grupo para diseñar una variedad de dispositivos, y el grupo lo está haciendo disponible paraotros investigadores para usar.
"Las matemáticas detrás de nuestras técnicas de optimización provienen de la comunidad de optimización matemática", dijo Su. "Pero también tomamos prestadas ideas de la comunidad de optimización en mecánica mecánica y de fluidos, donde utilizan métodos de optimización similares para diseñar estructuras mecánicas y perfiles antes de suadopción en fotónica "
El diseño inverso "automatiza el proceso de diseño de elementos ópticos y fotónicos", dijo. "Tradicionalmente, los dispositivos fotónicos se diseñan a mano, en el sentido de que un diseñador primero presenta la forma geométrica básica de las estructuras, como un círculo, y luego realiza algunos barridos de parámetros del radio del círculo para mejorar el rendimiento del dispositivo ".
Este proceso requiere mucha mano de obra y tiende a ignorar una gran clase de dispositivos con formas más complicadas que tienen el potencial de un rendimiento mucho mejor.
"Reemplazar las interconexiones eléctricas con interconexiones fotónicas dentro de los centros de datos, por ejemplo, podría permitir un aumento en el ancho de banda de la memoria mientras disminuye sustancialmente los costos de energía", dijo Su.
Las redes neuronales fotónicas también prometen velocidades de operación más rápidas con menores requisitos de energía en comparación con el hardware electrónico, y la óptica metasurface promete funcionalidades ópticas novedosas que son más baratas y órdenes de magnitud más pequeñas que sus elementos ópticos voluminosos tradicionales.
"Parte de la barrera para la adopción de estas tecnologías es el rendimiento de los componentes fotónicos que componen ese sistema", dijo Su. "Al desarrollar un mejor método de optimización para diseñar estos componentes fotónicos, esperamos no solo mejorar el rendimientode estas tecnologías hasta el punto de la viabilidad comercial, pero también abren nuevas posibilidades para la fotónica integrada ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :