Експериментальне моделювання двох оптично фільтрованих модуляційних ваг в лазерному діоді як шарі із самонавчанням
Анотація
У цьому дослідженні експериментально досліджено відгук нелінійного лазерного середовища. У дослідженні гібридна версія вхідного шару, який розмножується оптично та накопичує електрично, порівнюється з повністю оптичною версією, яка розмножується та накопичує оптично. Це середовище зазнає двох різних шляхів оптично відфільтрованого та ослабленого зворотного зв’язку. У такій системі зміна ваги зворотного зв'язку в одному з них перевіряється відповідно до другого. Спостереження за частотними спектрами проводяться для моделювання результуючої реакції з вхідним рівнем для нейронної мережі на основі хаотичних несучих. Хаотичне лазерне випромінювання спостерігалося як функція кількох керуючих параметрів, якими є напруга зміщення постійного струму, оптичне загасання в гілці та інтенсивність зворотного зв’язку на основі фільтрації за допомогою волоконної ґратки Брегга. Це правило навчання є лінійним у різниці між кожним входом і виходом нейрона. Це правило посилення/затримки. Пороги регулюються таким чином, що вихід нейрона або підштовхується в тому ж напрямку, що і вхід (посилення), або в протилежному напрямку (гальмування).
Завантаження
Посилання
X. Sui, Q. Wu, L. Jia, Q. Chen, and G. Gu, “A Review of Optical Neural Networks,” IEEE Access, 8, 70773-70783 (2020). https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2987333
N. Kadakia, “Optimal control methods for nonlinear parameter estimation in biophysical neuron models,” bioRxiv preprint, 2022. https://doi.org/10.1101/2022.01.11.475951
F.P. Sunny, E. Taheri, M. Nikdast, and S. Pasricha, “A Survey on Silicon Photonics for Deep Learning,”ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems, 17(4), 1-57 (2021). https://doi.org/10.1145/3459009
E. Cohen, D. Malka, A. Shemer, A. Shahmoon, Z. Zalevsky, and M. London, “Neural networks within multi-core optic fibers,” Scientific Reports, 6, 1-14 (2016). https://doi.org/10.1038/srep29080
D.H. Nguyen, and B. Widrow, “Neural Networks for Self-Learning Control Systems,” IEEE Control Systems Magazine, 10(3), 18-23 (1990). https://doi.org/10.1109/37.55119
W.S. Mcculloch, and W. Pits, “A logical calculus of the ideas immanent in nervous activity,” Bulletin of Mathematical Biophysics, 5, 115-133 (1943). https://doi.org/10.1007/BF02478259
R.F. Thompson, “The neurobiology of learning and memory,” in: Clinical neuropsychology and brain function: Research, measurement, and practice, edited by T. Boll, and B.K. Bryant (American Psychological Association, Vashington, 1988). pp. 61 83, https://doi.org/10.1037/10063-002
T. Staff, “Deep learning - 10 breakthrough technologies 2013,” MIT Technology Review, 2013.
F.-C.F. Tsai, C.J. O’Brien, N.S. Petrović, and A.D. Rakić, “Analysis of optical channel cross talk for free-space optical interconnects in the presence of higher-order transverse modes,” Applied Optics, 44(30), 6380-6387 (2005). https://doi.org/10.1364/AO.44.006380
R. Clark, L. Fuller, J. Platt, and H.D.I. Abarbanel, “Reduced-Dimension, Biophysical Neuron Models Constructed From Observed Data,” Neural Comput. 34(7), 1545-1587 (2022). https://doi.org/10.1162/neco_a_01515.
A. Uchida, Optical Communication with Chaotic Lasers: Applications of Nonlinear Dynamics and Synchronization, (Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co., KGaA, 2012).
M. Ahmed, A. Bakry, and F. Koyama, “Application of Strong Optical Feedback to Enhance the Modulation Bandwidth of Semiconductor Lasers to the Millimeter-Wave Band,” International J. Physical and Mathematical Science, 9(1), 17-22 (2015). https://doi.org/10.5281/zenodo.1337753
D.R. Hjelme, and A. Mickelson, “On the theory of external cavity operated single-mode semiconductor lasers,” IEEE Journal of Quantum Electronics, 23(6), 1000-1004 (1987). https://doi.org/10.1109/JQE.1987.1073460
G.P. Agrawal, “Effect of gain nonlinearities on period doubling and chaos in directly modulated semiconductor lasers,” Applied Physics Letters, 49(16), 1013-1015 (1986), https://doi.org/10.1063/1.97456
V. Bindu, and V.M. Nandakumaran, “Chaotic encryption using long-wavelength directly modulated semiconductor lasers,” Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 4(2), 115-119 (2002). https://doi.org/10.1088/1464-4258/4/2/301
G.P. Agrawal, and N.K. Dutta, Semiconductor Lasers, Second Edition, (Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1993).
F.-Y. Lin, and J.-M. Liu, “Nonlinear Dyanmic of Semiconductor Laser with Delayed Optoelectronic Feedback,” IEEE Journal of Quantum Electronics, 39(4), 562-568 (2003), https://doi.org/10.1109/JQE.2003.809338
G. Giacomelli, M. Calzavara, and F.T. Arecchi, “Instabilities in a semiconductor laser with delayed optoelectronic feedback,” Optics Communications, 74(1-2), 97-101 (1989). https://doi.org/10.1016/0030-4018(89)90498-7
H. Erzgraber, B. Krauskopf, D. Lenstra, A. Fischer and G. Vemuri, , Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys, 76, no. 2, (2007), https://doi.org/10.1103/PhysRevE.76.026212
A. Hemed, Ph.D. dissertation, University of Baghdad-Iraq, 2011.
V.L. Kalyani, and V. Sharma, “Different types of optical filter and their application,” Journal of Management Engineering and Information Technology, 3(3), 12-17 (2016).
A.M. Suhail, B.T. Chead, H.J. Kbashi, and A.A. Hemed, “Studying the effect of variant optoelectronic feedback on chaos generation,” Atti della Fondazione Giorgio Ronchi, Chaos, Anno, LXV(2), 147-154 (2010).
Z.R. Ghayib, Ph.D. dissertation, College of Education at Mustansiriyah University, 2022.
A. Hemed, and Z.R. Gaiab, in: 2022 International Conference on Computer Science and Software Engineering CSASE, Duhok, Kurdistan Region – Iraq, 2022. https://doi.org/10.1109/csase51777.2022.9759612
G. Fennessy, and Y. Vorobeychik, “Optical Neural Networks,” https://doi.org/10.48550/arXiv.1805.06082
Авторське право (c) 2023 Dhuha Raad Madhloom, Ayser A. Hemed, Suha Musa Khorsheed
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
