KIP-Veröffentlichungen

Der stetig steigende Bedarf an schnellen und energieeffizienten Prozessoren, insbesondere für die Anwendung im Bereich der künstlichen Intelligenz oder genauer der neuronalen Netzwerke, bringt elektrische Prozessoren an ihre Grenzen. Der Einsatz photonischer integrierter Schaltkreise könnte diese Nachfrage befriedigen. Eine Lösung basiert ist die Verwendung von Phasen wechselnden Materialien als Gewichte in einem Matrix-Tensor-Kern. Zum Ändern der Phase dieser Gewichte können verschiedene Ansätze verwendet werden.

In dieser Arbeit werden zwei optische out-of-plane Aufbauten, die mit einem ultrakurzgepulsten Laser verwunden sind, gebaut, verglichen und zur Änderung der Phase verwendet. Der Stage-static Aufbau mit einem 10x Objektiv bietet den größten Bewegungsbereich von (1550±40)µm×(1560±40)µm bei geringen Leistungsschwankungen, während der Laser-static Aufbau keine Leistungsschwankungen, aber einen kleineren Bewegungsbere-ich aufweist. Die Auflösung ist bei beiden Aufbauten gleich und beträgt (1,6 ± 0,2)µm für das 10x-Objektiv und (0,8 ± 0,1)µm für das 50x-Objektiv.

Diese Aufbauten werden für die Amorphisierung von kristallinem Ge-Sb-Te (GST) verwendet. Dies wurde nur unabsichtlich erreicht und war aufgrund möglicher Oxidationund möglicherweise zu hohen Frequenz der Laserpulse nicht reproduzierbar.

The increasing demand for fast and energy-efficient processing units, especially for the application in the field of artificial intelligence or more concretely neural networks take electrical processing units to their limit. The usage of photonic integrated circuits could help to satisfy this demand. One solution is the application of phase-change materials as weights in a matrix tensor core. To switch the phase of these weights different approaches can be used.

In this thesis two out-of-plane optical setups connected with an ultrashort pulsing laser are built, compared and used for switching. The Stage-static setup with a 10x objective offers the biggest movement area of (1550 ± 40)µm × (1560 ± 40)µm with low power fluctuations, while the Laser-static setup has no power fluctuations but a smaller movement area. The resolution is equal for both setups and is (1.6 ± 0.2)µm for the 10x objective and (0.8 ± 0.1)µm for the 50x objective.

These setups are used for amorphization of crystalline Ge-Sb-Te (GST). This was only achieved accidentally and was not reproducible due to possible oxidation and possibly a too high repetition rate of the laser pulses.