基于短腔半导体激光器的高速储备池计算研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lngzi2
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在当今这个信息高速发展的时代,光子储备池计算(Photonics Reservoir Computing,PRC)系统在动态信息处理方面发挥着越来越重要的作用,已经广泛用于处理时间序列预测、模式识别及分类等任务。并且对信息处理速度提出了更高的要求,意味着储备池计算系统的信息处理速率需要进一步提升。因此,寻找一种高速光子储备池计算系统变得尤为重要。由于激光器中短光子寿命会带来更快的动力学响应,因而在很大程度上影响着信息处理速率。同时,激光器光子寿命与内腔长度息息相关,并且从激光器速率方程(Lang-Kobayashi)中可知,改变内腔长度会引起激光器进入动力学状态所需的反馈强度、注入强度、阈值电流等参数的变化,进而影响PRC系统高性能所需的参数空间的变化。已有研究证实PRC系统中,虚拟节点间隔取0.2倍的弛豫振荡频率时,系统可获得较好的性能。这表明高弛豫振荡频率有助于得到更小的节点间隔,进而实现更高的信息处理速率。短腔半导体激光器的高弛豫振荡频率可以满足高速信息处理的需求,因此,在本文中研究了半导体激光器内腔长度对PRC系统性能及相应参数空间的影响。同时,我们发现了具有超短光子寿命、小体积,以及高偏置电流下可产生高弛豫振荡频率(约 11 GHz)特性的弧边六角(Circular-Side Hexagonal Resonator,CSHR)微腔激光器,可以很好的用于PRC系统的高速信息处理。本文开展的主要工作如下:(1)数值模拟了内腔长度对基于分布式反馈激光器PRC系统性能的影响。进一步分析了激光器反馈强度、注入强度、频率失谐、虚拟节点数等参数影响PRC系统性能的作用范围。结果表明,短内腔长度可显著提高信息处理速率。(2)研究了内腔长度对参数范围的影响,发现系统在执行Santa-Fe混沌时间序列预测任务时,在128 μm内腔长度下,使系统表现出良好预测性能的参数空间比600 μm内腔长度下高近20%,且处理10阶非线性自回归移动平均任务时可提高了大约40%。(3)构建了基于光反馈CSHR微腔激光器的储备池计算系统。数值模拟了通过调节关键参数(如反馈强度、注入强度、频率失谐、虚拟节点数等)寻找系统最优工作点。结果表明,在较大的参数空间内,系统均可实现10Gbps的信息处理速率,且随着技术的发展下,该系统有望实现25 Gbps的信息处理速率。
其他文献
高炉煤气精脱硫是实现钢铁行业多工序全流程超低排放的关键,而羰基硫水解催化剂的失活是技术应用中亟需解决的难点问题,对实现有机硫高效脱除有重要意义。探明高炉煤气中复杂气氛对COS水解活性的影响,以及催化剂活性组分对COS水解活性和抗硫抗氧性能的影响至关重要。因此,本文以γ-Al2O3为载体,制备了碱金属Na/K、过渡金属Fe、稀土金属La为活性组分的三类水解催化剂,以提高COS水解活性。在固定床-气相
学位
建立了颗粒流子弹发射有限元模型,利用离散元和有限元的联合模拟方法,研究了高速颗粒流冲击负泊松比内凹蜂窝夹芯梁的动态响应及缓冲吸能机理。分析了加载冲量、冲击角、芯材强度以及颗粒流子弹与面板间的摩擦力等因素对夹芯梁动态响应的影响。研究结果表明:夹芯梁在正向颗粒流子弹冲击载荷作用下表现为局部凹陷和整体弯曲的耦合变形模式,面内设计芯材因胞壁弯曲呈现局部内凹的变形模式,面外设计芯材因胞壁屈曲呈现局部褶皱的变
期刊
我国的教育不断发展,要求各学科教师改革教学方法,促进课堂效率提高。其中体育教育往往会被忽视,因而需要提高学校和教师对体育教育的关注。基于寓教于乐的教育理念,小学体育教师要积极地创新教学方式,将体育游戏应用到小学体育教学中去。教师应该创新教学方法,将体育教育与游戏相融合,通过游戏引导学生树立体育学习思维,激发学生对体育的喜爱之情。建设趣味课堂能够有效地利用游戏引起学生对体育学习的兴趣,游戏化的教学是
期刊
切顶成巷技术通过对顶板进行超前预裂,使得采空区与巷道之间的覆岩载荷传递路径被切断,工作面回采后围岩应力集中转移至实体煤内部,从而巷道上方岩层内产生低应力区,并联合顶板补强支护、临时支护以及挡矸支护等技术,对围岩变形进行控制。虽然目前切顶成巷技术在复合顶板、破碎顶板条件下的各类不同倾角薄煤层、中厚煤层工作面成功应用,但尚未在大采高厚灰岩顶板条件下对该技术展开理论和试验研究。本文以永宁煤矿10202运
学位
为研究碳纤维/环氧树脂复合材料在超高速撞击下的成坑特性,利用二级轻气炮开展了直径为1.00~3.05 mm的铝球以3.0~6.5 km/s的速度正撞击尺寸为100 mm×100 mm×20 mm的碳纤维/环氧树脂复合材料靶板的实验,获得了碳纤维/环氧复合材料靶板的成坑形貌特征,并测量了坑深、成坑表面积、表面损伤面积等尺寸。结合文献数据分析了靶板的无量纲成坑深度p/dp、无量纲坑径系数Dh/dp、表
期刊
煤层气作为一种清洁能源,加强煤层气的开采和利用,可以缓解资源紧张的问题,同时也可以降低瓦斯突出爆炸的风险。煤体的渗透性决定了煤层气的开采效果,注热开采煤层气技术是一种高效增产技术,为了探究注热开采煤层气过程中煤体渗透率的演化机理,利用高温多功能三轴试验系统,进行不同应力状态下煤体的增温渗流试验、热膨胀试验、降压解吸试验、增温解吸试验以及变温条件下的渗流试验,探究在30-150℃增温过程中热膨胀和解
学位
荧光传感具有优异的光学性能,以及高灵敏度、检测方法便捷、响应快等优势,已广泛应用于生物监测、疾病诊断、药物分析、生物成像和化学分析等领域。光流体技术是流体学的一个快速发展分支,而基于光流体学的荧光传感领域的重大发展显著扩大了微传感器的应用范围。微流体的荧光检测可以基于荧光发射的荧光光谱或通过读取荧光发射强度,对于这两种方法,它们的低成本、分辨率高和荧光信号检测的高灵敏度特性,以及荧光团标记的光谱性
学位
常规储层煤层气开采,主要使用水力压裂的方法对煤体进行增渗改造,准确模拟弹塑性煤体在水力压裂后的缝网形态,可为施工工艺的改进和储层开采价值的评估提供参考。有限离散元方法(FDEM)是一种模拟弹塑性材料内部裂纹扩展形态的有效方法,为获得模拟所用本构模型中基于B-K准则的混合断裂能,对煤进行了变预制裂缝倾角的半圆盘三点弯曲(SCB)试验;提出一种使用环氧树脂包裹煤样的立方体试件进行水力压裂研究的试验方法
学位
运用火灾数值模拟软件CFAST构建船舶机舱存储区域数值模型,结合理论分析获取不同火源功率和开口数量对存储区域火灾燃烧特性的影响,结果表明,火源功率对烟气层温度影响较大,火源功率越大,烟气层温度上升速率越快,火灾熄灭时间越早;有无开口对起火舱室的烟气层温度、空气层温度、烟气层高度影响较大;在有开口的情况下,开口数量对烟气层的温度和高度影响不大,对空气层温度影响较大,增加开口数量能够有效降低空气层的峰
期刊
目的 观察计划(plan)—实施(do)—检查(check)—处理(action)(PDCA)循环在医护人员手卫生依从性管理中的应用效果。方法 回顾性分析2020年1—12月东莞市第八人民医院/东莞市儿童医院未实施PDCA循环前医护人员的手卫生状况,并于2021年1—12月实施PDCA循环管理,以定期检查的方式,对比PDCA循环实施前后医护人员的手卫生依从性、洗手正确率、手卫生知识知晓合格率及手细
期刊