相变存储器、光信号处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了相变存储器、光信号处理系统及方法，属于光电领域。本发明专利技术的相变存储器由衬底和相变层组成，相变层采用二维光学相变材料具有非线性光学特性，能够实现光信号存储效应，功率低且体积小；基于相变存储器的光信号处理方法及系统可支持对光信号的采集，能耗的功率相当于由1W/μm

【技术实现步骤摘要】
相变存储器、光信号处理系统及方法
本专利技术涉及光学和电学领域，尤其涉及相变存储器、光信号处理系统及方法。
技术介绍
近年来，人工视觉系统的研究取得了长足的进展，人类的视觉系统是通过视网膜接收图像信息传输给大脑，以使大脑感知并记忆图像信息。现有的人工视觉系统都是通过组合的电子器件对电信号的处理过程，模拟人类的视觉记忆模式。然而，当前的人工视觉系统存的主要问题有：由于采用电子传输方式，消耗的功率较大，相当于人的10万倍；随着制作电子器件的光刻技术无法继续缩小器件的面积，人工视觉系统的集成度无法得到有效的提高。
技术实现思路
针对现有人工视觉系统消耗的功率大、集成度受限的问题，现提供一种旨在可降低消耗功率、提高器件集成度的相变存储器、光信号处理系统及方法。本专利技术提供了一种相变存储器，包括：衬底，所述衬底的厚度范围在0.1mm-1cm之间；相变层，形成于所述衬底上表面，所述相变层采用具有相变性质的金属氧化物或GST合金，所述相变层的厚度范围在2μm-100μm之间。优选的，所述具有相变性质的金属氧化物采用二氧化钒或三氧化钨。优选的，所述衬底采用玻璃、石英或高分子化合物中任意一种材料。本专利技术还提供了一种相变存储器制备方法，包括：在所述衬底的上表面采用旋涂法、滴加干燥法或蒸镀法制备所述相变层，形成所述相变存储器。优选的，当所述相变层采用所述具有相变性质的金属氧化物时，在所述衬底的上表面采用旋涂法或滴加干燥法制备所述相变层。优选的，当所述相变层采用GST合金时，在所述衬底的上表面采用蒸镀法制备所述相变层。本专利技术还提供了一种基于相变存储器的光信号处理方法，包括：采用相变存储器接收并存储预设光强的光信号；对所述相变存储器中的所述光信号进行识别，生成图像信息。优选的，当所述相变存储器接收到预设光强的所述光信号时，所述相变层发生相变存储所述光信号。优选的，预设光强的功率密度≥500W/m2。优选的，所述对所述光信号进行识别，生成图像信息，包括：采用多层衍射神经网络将所述相变存储器中的所述光信号进行编码生成振幅，根据所述振幅生成所述图像信息。本专利技术还提供了一种基于相变存储器的光信号处理系统，包括：相变存储器，用于接收并存储预设光强的光信号；第一识别单元，用于对所述相变存储器中的所述光信号进行识别，生成图像信息。本专利技术还提供了一种基于相变存储器的光信号处理方法，包括：采集光信号，将所述光信号转换为符合预设条件的电信号；采用相变存储器接收并存储所述电信号；对所述相变存储器中的所述电信号进行识别，生成图像信息。优选的，当所述相变存储器接收到符合所述预设条件的电信号时，所述相变层发生相变存储所述电信号。优选的，所述预设条件为所述电信号的电压≥0.3V。本专利技术还提供了一种基于相变存储器的光信号处理系统，包括：采集单元，用于采集光信号，将所述光信号转换为符合预设条件的电信号；相变存储器，用于接收并存储所述电信号；第二识别单元，用于对所述相变存储器中所述电信号进行识别，生成图像信息。上述技术方案的有益效果：本技术方案中，本专利技术的相变存储器由衬底和相变层组成，相变层采用二维光学相变材料具有非线性光学特性，能够实现光信号存储效应，功率低且体积小；基于相变存储器的光信号处理方法及系统可支持对光信号的采集，能耗的功率相当于由1W/μm2降至0.1W/μm2，远低于现有的人工视觉系统的消耗功率，且本专利技术的光信号处理系统采用器件的集成度高，可广范围应用于便捷式节能设备中。附图说明图1为本专利技术所述的相变存储器的一种实施例的示意图；图2为本专利技术所述的光信号处理方法的一种实施例的流程图；图3为本专利技术所述的光信号处理系统的一种实施例的模块图；图4为本专利技术所述的光信号处理方法的另一种实施例的流程图；图5为应用本专利技术所述的光信号处理系统的另一种实施例的模块图。具体实施方式以下结合附图与具体实施例进一步阐述本专利技术的优点。这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。在本专利技术的描述中，需要理解的是，步骤前的数字标号并不标识执行步骤的前后顺序，仅用于方便描述本专利技术及区别每一步骤，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例一请参阅图1，本实施例的一种相变存储器，包括：衬底12和相变层11；衬底12，所述衬底12的厚度范围在0.01mm-2cm之间；其中，所述衬底12可采用玻璃、石英或高分子化合物(又称高聚物)中任意一种材料。玻璃、石英和高分子化合物的绝缘性好且耐腐蚀，高分子化合物具有较好的机械强度，石英的物理性质和化学性质均十分稳定，坚硬耐磨能够有效提高相变存储器的机械强度。需要说明的是，衬底12通常为透明材料，对光线没有吸收作用。当采用玻璃作为衬底12材料时，入射光源的波长需大于400nm，例如：不能将紫外线光(波长范围：10nm～400nm)作为相变存储器的入射光源；当采用高分子化合物如：塑料时可采用任意波长的入射光源。考虑到相变存储器的机械强度和固定连接的问题，衬底12的厚度在0.1mm-1cm之间时效果较优。相变层11，形成于所述衬底12上表面，所述相变层11采用具有相变性质的金属氧化物或GST(锗、锑、碲)合金，所述相变层11的厚度范围在10nm-100μm之间。需要说明的是：相变层11的厚度在2μm-10μm之间时相变效果较优。所述具有相变性质的金属氧化物可采用二氧化钒(VO2)或三氧化钨。二氧化钒是两性氧化物，溶于非氧化性酸，具有优异的导电特性；VO2的相变温度较低，约66℃，电阻率、不透明度会在相变时发生改变，存在绝缘-金属相变过程，二氧化钒能够呈现出对称性降低的结构相变，从而产生大量的相变热。GST合金是一种以铜基材料，光照下其可从非晶态光透射和电阻性的状态变化为非晶态光不透明和导电性的状态。三氧化钨的晶体结构通常由一系列钙钛矿状八面体结构单元形成，它们在三个维度上具有连接角，可以将其可视化为无限制的角共享WO6八面体框架。随着温度的变化，WO6单元发生倾斜和旋转或中心W原子的位移，从而表现出五个根据不同温度范围的较低对称晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：/n衬底，所述衬底的厚度范围在0.01mm-2cm之间；/n相变层，形成于所述衬底上表面，所述相变层采用具有相变性质的金属氧化物或GST合金中的任意一种材料，所述相变层的厚度范围10nm-100μm之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种相变存储器，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底的厚度范围在0.01mm-2cm之间；
相变层，形成于所述衬底上表面，所述相变层采用具有相变性质的金属氧化物或GST合金中的任意一种材料，所述相变层的厚度范围10nm-100μm之间。


2.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述衬底采用玻璃、石英或高分子化合物中任意一种材料。


3.根据权利要求1所述的相变存储器，其特征在于，所述具有相变性质的金属氧化物采用二氧化钒或三氧化钨。


4.一种基于权利要求1所述的相变存储器的制备方法，其特征在于，包括：
在所述衬底的上表面采用旋涂法、滴加干燥法或蒸镀法制备所述相变层，形成所述相变存储器。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述相变层采用所述具有相变性质的金属氧化物时，在所述衬底的上表面采用旋涂法或滴加干燥法制备所述相变层。


6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，当所述相变层采用GST合金时，在所述衬底的上表面采用蒸镀法制备所述相变层。


7.一种基于权利要求1所述的相变存储器的光信号处理方法，其特征在于，包括：
采用相变存储器接收并存储预设光强的光信号；
对所述相变存储器中的所述光信号进行识别，生成图像信息。


8.根据权利要求7所述的光信号处理方法，其特征在于，当所述相变存储器接收到预设光强的所述光信号时，所述相变层发生相变存储所述光信号。


9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾海涛，陈希，张启明，顾敏，
申请(专利权)人：栾海涛，陈希，张启明，顾敏，
类型：发明
国别省市：上海;31