收藏本站
《五邑大学》 2020年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于光注入VCSEL的光学混沌计算研究

杨广泽  
【摘要】:近年来,混沌垂直腔表面发射激光器(VCSEL)被广泛应用于混沌保密通信、混沌雷达测距、混沌光子储备池计算、物理随机数的产生和混沌神经网络等方面。最近,混沌VCSEL又扩展到一个新的领域:混沌计算,这为逻辑光路的实现开辟了一个新的途径。与基于非线性光学效应实现的光学计算装置相比,基于混沌VCSEL的光学混沌计算具有更好的安全性、更灵活的控制手段、更好的抗噪声能力和更低的功耗等优势。然而,光学混沌计算的发展仍处于初始阶段,相关研究工作主要关注于基本逻辑运算的实现(如:AND,OR,NOR等),对于光学组合逻辑计算和光学时序逻辑计算关注较少,其逻辑输入编码、逻辑输出的阈值判断机制、可重构特性和可靠性等方面还存在许多关键技术难题需要被进一步研究。针对这些问题,本课题主要对如下两个方面进行了探索:(1)研究了光注入VCSEL中两个偏振分量的非线性动力学行为演化,同时探究了偏振双稳态、频率失谐和注入强度之间的相互作用。通过对来自采样光栅分布布拉格反射激光器的两个逻辑输入和一个时钟输入编码,以及对VCSEL的两个偏振分量的逻辑响应输出进行解码,本方案实现了双路并行的光学混沌数据选择计算。通过对注入强度的优化,两个偏振分量输出的正确逻辑响应比特位时间可达100 ps,其中y偏振分量输出的正确逻辑响应比特位时间可达67 ps。输出的成功概率受比特位时间、注入强度和噪声强度的共同影响,研究表明这一方案在较大范围的注入强度和噪声强度内其逻辑响应输出成功率为1。这一基于光注入VCSEL的混沌数据选择计算在噪声不可避免以及需要较快响应速率的应用中具有广阔前景。该部分内容见第三章。(2)研究了保偏光注入下VCSEL的注入强度和偏振双稳性之间的关系,并探究了其两个偏振输出的非线性动力学行为演化。提出了一种新的阈值机制来评判保偏光注入下VCSEL两个偏振部分的逻辑响应输出,实现了时钟同步下的双路并行光学混沌复位-置位(RS)触发和双路并行光学混沌转换(T)触发,其比特位时间为1 ns,并通过控制高幅值复位(转换)触发信号的持续时间,进一步探究了这两种时钟同步触发操作之间的重构。这两种触发操作的触发输出成功概率由复位(转换)信号的持续时间和自发辐射噪声强度相互影响,当复位(转换)信号的持续时间较长,其范围在480 ps到592 ps之间时,RS触发操作的成功概率等于1;当复位(转换)信号的持续时间较短,在116 ps到170 ps之间时,T触发操作的成功概率为1。此外,这两种触发操作对噪声具有很强的鲁棒性。本方案提出的具有时钟同步功能的可重构光学混沌触发操作在噪声不可避免和需要多重触发功能的应用中具有较大潜力。该部分内容见第四章。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前16条
1 G.M.Isoe;A.W.R.Leitch;T.B.Gibbon;;Real-time 850 nm multimode VCSEL to 1 550 nm single mode VCSEL data routing for optical interconnects[J];Optoelectronics Letters;2019年04期
2 Zhongwei TAN;Chuanchuan YANG;Yixiao ZHU;Zhaopeng XU;Kaiheng ZOU;Fan ZHANG;Ziyu WANG;;A 70 Gbps NRZ optical link based on 850 nm band-limited VCSEL for data-center intra-connects[J];Science China(Information Sciences);2018年08期
3 Zhu-Qiang Zhong;Zheng-Mao Wu;Guang-Qiong Xia;;Experimental investigation on the time-delay signature of chaotic output from a 1550 nm VCSEL subject to FBG feedback[J];Photonics Research;2017年01期
4 钟础宇;张星;刘迪;宁永强;王立军;;Enhanced thermal stability of VCSEL array by thermoelectric analysis-based optimization of mesas distribution[J];Chinese Physics B;2017年06期
5 向磊;张星;张建伟;宁永强;Werner Hofmann;王立军;;Stable single-mode operation of 894.6 nm VCSEL at high temperatures for Cs atomic sensing[J];Chinese Physics B;2017年07期
6 张立宏;雷慧茹;王艾平;;VCSEL在光通信中的应用进展[J];通讯世界;2016年09期
7 彭真;;关于光通信VCSEL发展历史的浅析[J];信息通信;2016年04期
8 吴现濮;叶会英;;一种自混合传感器中VCSEL的优化设计[J];价值工程;2010年08期
9 陈裕权;;CW工作的GaSb VCSEL[J];半导体信息;2008年05期
10 Fumio Koyama;;New functions of VCSEL-based optical devices Invited Paper[J];Chinese Optics Letters;2008年10期
11 ;Rate-equation-based VCSEL thermal model and simulation[J];Journal of Zhejiang University Science A(Science in Engineering);2006年12期
12 Hen-Wai Tsao,Shyh-Lin Tsao;Analysis of VCSEL Array Module Using a Simple Microlens Array[J];光学学报;2003年S1期
13 罗君;VCSEL的发展现状和市场应用[J];光子技术;2003年04期
14 刘世安,林世鸣,康学军,程澎,陆建祖,王启明;Numerical Analysis of Steady Current and Temperature Distributions and Characteristics of Transverse Mode in VCSEL[J];半导体学报;1999年11期
15 李林福;陈建军;陈楠;;光注入光反馈下VCSEL非线性输出特性分析[J];激光杂志;2013年03期
16 文心;;VCSEL供应链崛起[J];新材料产业;2019年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 桂华侨;黄伟;汪洪波;吕亮;谢建平;赵天鹏;许立新;吴云霞;明海;;聚合物光纤传光的VCSEL自混合测振系统特性研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 陈光秒;陈军;葛剑虹;朱小平;;垂直腔面发射激光器(VCSEL)在自由空间通信中的应用研究[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
3 谢志国;郑荣升;林开群;阎杰;张永生;;基于可见光VCSEL的聚合物光纤高速信号传输[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
4 刘杰;高剑刚;李玉权;;VCSEL技术及其在光互连中的应用[A];全国第十二次光纤通信暨第十三届集成光学学术会议论文集[C];2005年
5 DONGZHOU ZHONG;ZHENZHEN XIAO;GUANGZE YANG;;Criterion of complete chaos synchronization for different three-node VCSEL networks with coupling delays[A];第十七届全国光学测试学术交流会摘要集[C];2018年
6 ;A Proposal of Integrated RSNOM-RW Scanning Head Array for Ultrahigh Density and Ultrahigh Rate Optical Memory with VCSEL-Tip[A];2003年纳米和表面科学与技术全国会议论文摘要集[C];2003年
7 ;Crosstalk analysis of 4×48 parallel optical interconnect system based on VCSEL/CMOS optoelectronic chip and 2-D optical fiber data link[A];湖北省激光学会论文集[C];2000年
8 韶海铃;王荣;;新一代光通信激光管VCSEL[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年
9 王科;郑婉华;张冶金;任刚;杜晓宇;邢名欣;陈良惠;;光子晶体垂直腔面发射激光器的模式分析[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
10 Wei-Chou Hsu;Tsin-Dong Lee;Chih-Hung Chiou;;Single Mode InGaAs Photonic Crystal Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers emitting at 1170nm[A];Proceedings of the Eighth Chinese Optoelectronics Symposium[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 本报记者 张心怡;苹果华为“带火”了这个激光器[N];中国电子报;2020年
2 记者 李双艺 通讯员 李蓉;开发出百瓦级微型化高功率半导体激光模块[N];吉林日报;2014年
3 周林;VCSEL影响网络测试[N];中国计算机报;2001年
4 韦乐平;与光同速[N];计算机世界;2002年
5 北京邮电大学光通信中心 张民;走过低迷 激光未来风景这边独好[N];通信产业报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫军凯;基于VCSEL的电子系统强电磁环境试验效应检测技术研究[D];清华大学;2018年
2 向磊;垂直腔面发射激光器的模式控制研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
3 刘莹莹;垂直腔面发射激光器的偏振控制及两模面发射激光器的研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2019年
4 黄佑文;表面集成微光学元件垂直腔面发射激光器研究[D];中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所);2018年
5 马雅男;垂直腔面发射激光器的慢光特性研究[D];西南交通大学;2013年
6 陈建军;光注入及光电反馈垂直腔面发射激光器的非线性动力学特性研究[D];西南大学;2017年
7 项水英;基于VCSEL的混沌系统中偏振及不可预测度特性研究[D];西南交通大学;2012年
8 何德勇;单模VCSEL自混合激光多普勒测速研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 程俊强;高速光纤通信系统中垂直腔面发射激光器的特性研究[D];北京邮电大学;2007年
10 王伟;高功率垂直腔面发射激光器的偏振特性[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨广泽;基于光注入VCSEL的光学混沌计算研究[D];五邑大学;2020年
2 肖珍珍;VCSEL网络的混沌同步特性及其在多目标混沌雷达测距中的应用[D];五邑大学;2019年
3 梁静;895nm垂直腔面发射激光器的制备及光谱分析[D];长春理工大学;2019年
4 张昕;GaSb基VCSEL制备工艺研究[D];长春理工大学;2019年
5 王阳;AZO透明导电薄膜及其用于GaAs基VCSEL的研究[D];北京工业大学;2019年
6 胡丕丽;基于导模共振耦合腔超窄线宽VCSEL的设计与模拟[D];北京工业大学;2019年
7 赵永东;VCSEL阵列激光器的制作与测试[D];北京工业大学;2019年
8 柯雄伟;基于940nm垂直腔面发射激光器的混沌通信研究[D];电子科技大学;2019年
9 王之靖;基于VCSELs光子神经元的spiking动力学特性研究[D];西南大学;2019年
10 许葛亮;可重构的动态全光混沌逻辑计算研究[D];五邑大学;2018年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978