反脉冲时间依赖可塑性学习机制的光学实现

作     者：李强 王智 崔粲 乐燕思 宋晓佳 孙翀翚 刘彪 吴重庆 Li Qiang;Wang Zhi;Cui Can;Le Yansi;Song Xiaojia;Sun Chonghui;Liu Biao;Wu Chongqing

作者机构：北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044 北京交通大学电气工程学院北京100044 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2017年第44卷第5期

页      面：222-226页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61571035 61401017 61378061) 

主　　题：非线性光学 神经拟态计算 反脉冲时间依赖可塑性 半导体光放大器 光子脉冲神经元 

摘      要：突触可塑性为神经网络的学习机制提供了基础。基于单个半导体光放大器(SOA)的非线性偏振旋转(NPR)和交叉增益调制(XGM)效应实现了反脉冲时间依赖可塑性(anti-STDP)学习机制。通过调整SOA驱动电流,可以实现长时程增强窗口(LTP)和长时程抑制窗口(LTD)的高度和宽度调整,能更好地模拟神经网络。实验测量得到的anti-STDP曲线与生物系统中测量得到的学习曲线相吻合。使用该anti-STDP光路得到的学习曲线的时间窗口约为几百皮秒,其速度是人类大脑STDP学习机制的108倍。由于该anti-STDP光路系统简单,且SOA易于与其他器件集成,该anti-STDP光路可以用于实现大规模超快神经拟态计算系统。