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基于集成光子储备池的时间序列任务预测 (特邀)
1
作者
裴丽
丁保钦
+4 位作者
白冰
白博文
隋娟
王建帅
宁提纲
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期30-39,共10页
光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复...
光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复杂的模拟数值预测任务,传统方法下的单个集成光子储备池因物理节点数量有限,导致计算性能不足。为解决这一问题,提出了一种32节点梅花形光子储备池芯片,外围节点作为输入输出节点,各输入节点通过强度调制引入非线性效应,接收不同的调制信号,各输出节点基于历史数据,采用向量自回归算法进行训练,从而实现更高效且精确的时间序列预测任务。研究结果表明:通过优化输入策略、芯片设计和训练算法,32节点集成光子储备池相较于传统延时型光子储备池,在预测任务中的RMSE和NMSE指标分别提升了两个和一个数量级,使波导型集成光子储备池在时间序列预测任务中成为有力竞争方法。
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关键词
光子储备池
时间序列预测
集成光学
向量自回归
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职称材料
集成光子储备池的可调谐光滤波器
被引量：
1
2
作者
李文璐
裴丽
+5 位作者
白冰
左晓燕
王建帅
郑晶晶
李晶
宁提纲
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期262-272,共11页
为了适应滤波、波分复用等不同的应用场景,光子滤波器需要具备可调谐以及滤波形状可变的功能。提出一种集成光子储备池结构的新型可调谐光滤波器。该结构由输入层、储层、读出层三部分组成,输入层由2×1多模干涉仪组成,储层由定向...
为了适应滤波、波分复用等不同的应用场景,光子滤波器需要具备可调谐以及滤波形状可变的功能。提出一种集成光子储备池结构的新型可调谐光滤波器。该结构由输入层、储层、读出层三部分组成,输入层由2×1多模干涉仪组成,储层由定向耦合器以及波导组成,按螺旋拓扑规律相互连接组成梅花型网格,匹配粒子群寻优算法进行全光域训练,利用读出层的热光调制器和相移器对光信号的幅度和相位进行调整,实现无限冲激响应型与有限冲激响应型可调谐光滤波器。以无限冲激响应型光滤波器仿真结果为例,分析其自由光谱范围与储层中波导长度的关系,以及定向耦合器分光比对透射端透过率的影响。通过设置储层中波导的相位在0~3/2π范围内变化,实现了光滤波器中心波长在一个自由光谱范围(1.18 nm)内的连续可调。该滤波器采用集成光子储备池与粒子群算法结合方案设计,无需考虑储层光网络传输路径的权重配置,仅对读出层权重进行训练,大大简化了网络训练过程。同时,该滤波器具有尺寸小、功耗低、灵活性高、算法可控滤波参数的优势,广泛应用于集成微波光子学和光通信领域中。
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关键词
集成光学
可调谐光滤波器
光子储备池
粒子群算法
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职称材料
光储备池通感一体通信噪声抑制方案(封面文章·特邀)
3
作者
裴丽
左晓燕
+4 位作者
白冰
王建帅
宁提纲
李晶
郑晶晶
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期1-8,共8页
通感一体技术可利用已大范围铺设的光纤网实现智能传感,具备智能识别、信息融合优势。在同波长通感共传信道中,通感信号串扰及光纤传输噪声严重影响通信信号质量,需提升发射功率来保证低误码率,但增大了非线性噪声和功耗。提出了基于光...
通感一体技术可利用已大范围铺设的光纤网实现智能传感,具备智能识别、信息融合优势。在同波长通感共传信道中,通感信号串扰及光纤传输噪声严重影响通信信号质量,需提升发射功率来保证低误码率,但增大了非线性噪声和功耗。提出了基于光储备池计算神经网络的通感共传信道通信失真均衡方法,搭建了信道均衡仿真系统,实现了低发射功率下前向通信信号噪声均衡。周期线性调频光和56 Gb/s四电平脉冲幅度调制信号分别用于分布式瑞利散射传感和数据通信。仿真结果表明,在5~14 dBm入纤功率时,与未均衡信号相比该方法可提供高于3个数量级以上的误码率优化。此方法在短距离模块间15~24 km光纤传输和0.5~2.0 GHz带宽线性调频感测脉冲下均实现了2个数量级以上的误码率下降。依托光储备池计算芯片的低能耗和低延时优势,该方法可为进一步提升通感一体系统中噪声抑制能力提供理论支撑。
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关键词
通感一体
光信号失真均衡
光子集成芯片
储备池计算
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职称材料
题名
基于集成光子储备池的时间序列任务预测 (特邀)
1
作者
裴丽
丁保钦
白冰
白博文
隋娟
王建帅
宁提纲
机构
北京
交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室
光子
算数
(
北京
)
科技
有限责任公司
北京
大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期30-39,共10页
基金
国家自然科学基金项目(62235003)
北京交通大学自然科学人才基金项目(2023XKRC040)。
文摘
光子储备池因其反馈连接的拓扑结构,在时间序列任务中展现出巨大潜力,主要形式包括延时型、波导型、空间光型和空腔型储备池。其中,波导型集成光子储备池具有并行输入和高集成度的特点,在时间序列二进制任务中表现突出。然而,针对更复杂的模拟数值预测任务,传统方法下的单个集成光子储备池因物理节点数量有限,导致计算性能不足。为解决这一问题,提出了一种32节点梅花形光子储备池芯片,外围节点作为输入输出节点,各输入节点通过强度调制引入非线性效应,接收不同的调制信号,各输出节点基于历史数据,采用向量自回归算法进行训练,从而实现更高效且精确的时间序列预测任务。研究结果表明:通过优化输入策略、芯片设计和训练算法,32节点集成光子储备池相较于传统延时型光子储备池,在预测任务中的RMSE和NMSE指标分别提升了两个和一个数量级,使波导型集成光子储备池在时间序列预测任务中成为有力竞争方法。
关键词
光子储备池
时间序列预测
集成光学
向量自回归
Keywords
photonic reservoir computing
time-series prediction
integrated photonic circuits
vector autoregressive
分类号
TN256 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
集成光子储备池的可调谐光滤波器
被引量：
1
2
作者
李文璐
裴丽
白冰
左晓燕
王建帅
郑晶晶
李晶
宁提纲
机构
北京
交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室
北京
交通大学光波技术研究所
光子
算数
(
北京
)
科技
有限责任公司
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023年第9期262-272,共11页
基金
国家自然科学基金项目(62235003)。
文摘
为了适应滤波、波分复用等不同的应用场景,光子滤波器需要具备可调谐以及滤波形状可变的功能。提出一种集成光子储备池结构的新型可调谐光滤波器。该结构由输入层、储层、读出层三部分组成,输入层由2×1多模干涉仪组成,储层由定向耦合器以及波导组成,按螺旋拓扑规律相互连接组成梅花型网格,匹配粒子群寻优算法进行全光域训练,利用读出层的热光调制器和相移器对光信号的幅度和相位进行调整,实现无限冲激响应型与有限冲激响应型可调谐光滤波器。以无限冲激响应型光滤波器仿真结果为例,分析其自由光谱范围与储层中波导长度的关系,以及定向耦合器分光比对透射端透过率的影响。通过设置储层中波导的相位在0~3/2π范围内变化,实现了光滤波器中心波长在一个自由光谱范围(1.18 nm)内的连续可调。该滤波器采用集成光子储备池与粒子群算法结合方案设计,无需考虑储层光网络传输路径的权重配置,仅对读出层权重进行训练,大大简化了网络训练过程。同时,该滤波器具有尺寸小、功耗低、灵活性高、算法可控滤波参数的优势,广泛应用于集成微波光子学和光通信领域中。
关键词
集成光学
可调谐光滤波器
光子储备池
粒子群算法
Keywords
integrated optics
tunable optical filter
photonic reservoir computing
particle swarm optimization algorithm
分类号
TN256 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
光储备池通感一体通信噪声抑制方案(封面文章·特邀)
3
作者
裴丽
左晓燕
白冰
王建帅
宁提纲
李晶
郑晶晶
机构
北京
交通大学全光网络与现代通信网教育部重点实验室
光子
算数
(
北京
)
科技
有限责任公司
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期1-8,共8页
基金
国家自然科学基金项目(62235003)
北京交通大学自然科学人才基金项目(2023XKRC040)。
文摘
通感一体技术可利用已大范围铺设的光纤网实现智能传感,具备智能识别、信息融合优势。在同波长通感共传信道中,通感信号串扰及光纤传输噪声严重影响通信信号质量,需提升发射功率来保证低误码率,但增大了非线性噪声和功耗。提出了基于光储备池计算神经网络的通感共传信道通信失真均衡方法,搭建了信道均衡仿真系统,实现了低发射功率下前向通信信号噪声均衡。周期线性调频光和56 Gb/s四电平脉冲幅度调制信号分别用于分布式瑞利散射传感和数据通信。仿真结果表明,在5~14 dBm入纤功率时,与未均衡信号相比该方法可提供高于3个数量级以上的误码率优化。此方法在短距离模块间15~24 km光纤传输和0.5~2.0 GHz带宽线性调频感测脉冲下均实现了2个数量级以上的误码率下降。依托光储备池计算芯片的低能耗和低延时优势,该方法可为进一步提升通感一体系统中噪声抑制能力提供理论支撑。
关键词
通感一体
光信号失真均衡
光子集成芯片
储备池计算
Keywords
integrated communication and sensing system
distortion equalization of optical signals
photonic integrated chip
photonic reservoir computing
分类号
TN913.7 [电子电信—通信与信息系统]
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被引量
操作
1
基于集成光子储备池的时间序列任务预测 (特邀)
裴丽
丁保钦
白冰
白博文
隋娟
王建帅
宁提纲
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
集成光子储备池的可调谐光滤波器
李文璐
裴丽
白冰
左晓燕
王建帅
郑晶晶
李晶
宁提纲
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
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下载PDF
职称材料
3
光储备池通感一体通信噪声抑制方案(封面文章·特邀)
裴丽
左晓燕
白冰
王建帅
宁提纲
李晶
郑晶晶
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2024
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