[发明专利]基于垂直腔面发射激光器双偏振态的回声状态网络系统

说明书

本发明基于垂直腔面发射激光器双偏振态的回声状态网络系统，属于机器学习技术领域；所要解决的技术问题为：提供基于垂直腔面发射激光器双偏振态的回声状态网络系统结构的改进；解决上述技术问题采用的技术方案为：包括输入层、储备池、输出层，所述输入层用于输入数据的预处理，驱动VCSEL激光器产生两种偏振光经调制后以平行光注入的方式将两种偏振光注入到储备池中；所述储备池的响应VCSEL激光器的两种输出偏振光进入四分之一波片后经中性密度滤波器到反射镜，所述反射镜的一部分光输出到输出层，所述反射镜的另一部分光反馈回响应VCSEL激光器，形成正交偏振反馈回路；所述输出层用于将两种偏振分束后转换为电信号并输出；本发明应用于机器学习。

技术领域

本发明属于机器学习技术领域，具体涉及双偏振光反馈垂直腔面发射激光器回声状态网络系统。

背景技术

作为机器学习方法，回声状态网络具有训练方式简单，实现方式多样的优势。基于边发射半导体激光器的回声状态网络是易于硬件实现的回声状态网络系统。相比于电域的实现方式，全光实现具有响应速度快的优势。基于边发射半导体激光器的回声状态网络系统一般用边发射半导体激光器加延迟反馈环的结构来实现。输入数据经过采样，保持一个反馈环的延迟时间，与随机生成的掩模信号相乘后，串行输入到储备池中。处理速度取决于反馈环的延迟时间(或者说掩模周期)。处理复杂度高的任务需要更多的储备池节点，当节点间隔固定，增加节点数只能延长反馈环长度，这降低了回声状态网络系统的处理速度。

考虑到基于边发射半导体激光器的回声状态网络系统存在的问题，本发明提出基于垂直腔面发射激光器双偏振态的高速回声状态网络系统具有重大意义。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供基于垂直腔面发射激光器双偏振态的回声状态网络系统结构的改进。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于垂直腔面发射激光器双偏振态的回声状态网络系统，包括输入层、储备池、输出层，所述输入层用于输入数据的预处理，驱动VCSEL激光器产生两种偏振光，经输入信号调制后，以平行光注入的方式将两种偏振光注入到储备池中；

所述储备池包括具有外部反射镜的响应VCSEL激光器，所述响应VCSEL激光器的两种输出偏振光进入四分之一波片后经中性密度滤波器到反射镜，所述反射镜的一部分光输出到输出层，所述反射镜的另一部分光反馈回响应VCSEL激光器，形成正交偏振反馈回路；

所述输出层用于将两束偏振光分束后转换为电信号，并输出串接形成的总的响应状态。

所述输入层包括驱动VCSEL激光器、任意波形发生器、调制器和耦合器，所述任意波形发生器产生预处理后的输入信号，所述输入信号通过调制器调制驱动VCSEL激光器的总输出光，然后以平行光注入的方式将两种偏振光注入到储备池中。

所述输出层包括偏振分束器、光纤准直器、光电探测器和双通道数字化仪；

所述偏振分束器分出相互垂直的偏振光，所述光纤准直器将两束不同偏振态的空间光耦合进光电探测器，所述光电探测器将储备池输出的两种偏振光光强转换成电信号，所述双通道数字化仪采集两种输出信号，并将两种输出信号通过串接形成总的响应状态，在训练阶段作伪逆计算然后与目标输出相乘，求得输出权值，在测试阶段与输出权值相乘得到输出结果。

所述驱动VCSEL激光器用于同时激射两种正交偏振光。

所述反射镜将20％-30％的光投射到输出层，将70％-80％的光反射回反馈回路。

所述偏振分束器分出的两种偏振光分别取虚拟节点然后串接来增加节点数量。

所述调制器具体采用相位调制方式。