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光学学报 2018年第10期38卷 52-57页

作者：李润泉王智崔粲王慧莹李颖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

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影... 详细信息

基于菲涅耳衍射理论,研究了涡旋光经正六边形排布的多孔阵列衍射后的光强分布,分析了正六边形多孔阵列的结构参数对蜂窝状光场的影响。研究结果表明,衍射光场会随着相位结构发生周期性变化,得到蜂窝状或花瓣状的光强分布;圆孔半径会影响衍射光场的范围,正六边形的边长对条纹的宽度和间距存在影响。

关键词：衍射涡旋光圆孔阵列衍射光场

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弓网电弧温度及导电特性的光谱分析

光谱学与光谱分析 2018年第3期38卷 890-894页

作者：邢立成张晓冬刘彪崔晓艳杨俊峰北京交通大学电气工程学院北京100041 北京邮电大学自动化学院北京100876

高铁提速受多方面因素制约,其中弓网离线对受流质量影响很大。在滑动接触模式下,受电弓与接触网的磨损均很严重。弓网离线产生的电弧是造成接触网和受电弓磨损的主要原因之一。电弧温度高,还具有电离特性,因此一般的传感器无法置于电弧... 详细信息

高铁提速受多方面因素制约,其中弓网离线对受流质量影响很大。在滑动接触模式下,受电弓与接触网的磨损均很严重。弓网离线产生的电弧是造成接触网和受电弓磨损的主要原因之一。电弧温度高,还具有电离特性,因此一般的传感器无法置于电弧中测量。光谱分析法在研究弓网电弧的温度及电子密度方面具有明显优势,基于此可进一步寻找耐磨损的新材料或者灭弧方法。因接触网使用铜合金材料,故选取铜元素特定光谱作为研究对象。采用Boltzman作图法,通过实验测得弓网电弧的光谱信息,进而计算电弧通道的温度。结果表明,由于单次电弧持续时间短又受弓网相对运动的影响,其温度并不很高,且电弧温度随着电弧持续时间的增加而增加。采用盲目反卷积的方法求解307.92nm谱线的Stark展宽,再根据Stark展宽求得电弧的电子密度,结果表明弓网电弧通道的电子密度和其他种类电弧电子密度在同一数量级上;说明电弧引起的粒子电离效应明显。由此可知光谱法在电弧温度及电弧电离特性的分析中是较为方便和准确的。

关键词：弓网电弧 Boltzman作图法 Stark展宽反卷积

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光子脉冲神经元权重器件的研制

中国激光 2017年第4期44卷 190-194页

作者：宋晓佳王智李强孙翀翚乐燕思崔粲吴重庆刘彪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

互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起,为了实现神经网络的大规模计算,权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器(VOA),研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、... 详细信息

互连的光子脉冲神经元通过权重器件联系在一起,为了实现神经网络的大规模计算,权重器件的实现至关重要。利用微机电系统可调光衰减器(VOA),研制了一种可以自动调节光子脉冲神经元的权重器件。该权重器件包括VOA、光电探测器、单片机、模数转换器、数模转换器和放大器等模块,可以根据接收的光信号快速计算查表,可对VOA的衰减值进行实时在线调整。该权重器件效率高,且容易实现。该权重器件配合脉冲时间依赖的可塑性(STDP)光路使用,可以实现光子脉冲神经元的STDP学习机制。当STDP曲线窗口高度为0.2时,对权重器件进行了测量,实现了4种STDP学习。实验测量结果与理论计算结果一致。

关键词：光学器件可调光衰减器可塑性学习机制光子脉冲神经元神经网络

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反脉冲时间依赖可塑性学习机制的光学实现

中国激光 2017年第5期44卷 222-226页

作者：李强王智崔粲乐燕思宋晓佳孙翀翚刘彪吴重庆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

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... 详细信息

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。

关键词：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

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利用涡旋光束的旋转多普勒效应测量角速度

激光与光电子学进展 2019年第18期56卷 79-84页

作者：傅子玲王智崔粲王慧莹吴重庆王健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

携带轨道角动量的涡旋光束具有螺旋相位波前,照射到旋转物体上可以产生与拓扑荷数、转速成正比的旋转多普勒频移。利用旋转多普勒效应测量目标旋转角速度。使用空间光调制器的计算全息法产生涡旋光束,利用MATLAB控制加载在空间光调制器... 详细信息

携带轨道角动量的涡旋光束具有螺旋相位波前,照射到旋转物体上可以产生与拓扑荷数、转速成正比的旋转多普勒频移。利用旋转多普勒效应测量目标旋转角速度。使用空间光调制器的计算全息法产生涡旋光束,利用MATLAB控制加载在空间光调制器上的计算全息图的角速度来模拟物体的旋转,用光学外差法搭建光路,采用拓扑荷数分别为6,10,20的涡旋光束对旋转目标进行测量,利用CCD探测较弱的差频信号光,基于光强积分方法并通过时间采样,对实验数据进行余弦函数拟合,得到目标旋转角速度,结果与预设的数值一致。

关键词：光栅涡旋光旋转多普勒效应计算全息法空间光调制器光学外差

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列车通信网络并行冗余方法与协议的研究

铁道学报 2017年第12期39卷 76-85页

作者：靳建宇王立德简捷申萍刘彪北京交通大学电气工程学院北京100044

列车通信网络的可靠性是保证列车安全稳定运行的前提,根据列车通信网络的需求,构建一种并行传输的网络架构,通过改进的并行冗余协议PRP提高基于以太网的列车通信网络的可靠性。对PRP协议的冗余机制进行研究,针对PRP协议存在的问题,结合... 详细信息

列车通信网络的可靠性是保证列车安全稳定运行的前提,根据列车通信网络的需求,构建一种并行传输的网络架构,通过改进的并行冗余协议PRP提高基于以太网的列车通信网络的可靠性。对PRP协议的冗余机制进行研究,针对PRP协议存在的问题,结合列车通信并行网络的需求,改进并行冗余协议的数据发送机制以及冗余算法。根据重要性对传输的数据进行分类并采取不同的传输策略:重要数据采用并行传输方式,能够使其故障恢复时间减小为零,保证了网络的可靠性;非重要数据采用交替传输方式,以缓解传输时的网络带宽压力。网络仿真结果验证了采用并行冗余协议的列车通信网络的可靠性。

关键词：网络冗余技术并行冗余协议列车通信网络网络可靠性网络仿真

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车联网信道拥塞分布式控制策略

哈尔滨理工大学学报 2020年第4期25卷 12-18页

作者：刘彪胡志强王恒阳北京交通大学电气工程学院北京100044

针对车联网安全应用的性能依赖于邻节点发送安全信息的数量,而大量发送数据包又会导致信道拥塞从而降低信息传播效率的问题,本文首先推导了车辆的泊松分布模型,在此基础上通过对数据发送概率与信道繁忙率进行求解进一步得出数据包成功... 详细信息

针对车联网安全应用的性能依赖于邻节点发送安全信息的数量,而大量发送数据包又会导致信道拥塞从而降低信息传播效率的问题,本文首先推导了车辆的泊松分布模型,在此基础上通过对数据发送概率与信道繁忙率进行求解进一步得出数据包成功就收概率模型,并考虑隐藏终端问题对其进行了修正。之后推导了信息投递速率模型,并进行仿真,验证了该模型的有效性。最后根据信息投递速率模型设计了信道拥塞分布式控制策略,该策略通过各节点根据自身环境实时单独调整传输功率将信息投递速率保持在最大值附近,从而确保了基本安全信息的传播效率。最后通过仿真实验验证该控制策略的有效性,结果表明所设计的信道拥塞控制策略可维持信息投递速率在最大值附近,避免信道发生拥塞。

关键词：车联网信道拥塞分布式控制信息投递速率功率控制

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阵列波导激光相控阵光束偏转特性研究

光学技术 2018年第2期44卷 129-132页

作者：李润泉王智崔粲李强李颖刘彪吴重庆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

研究了阵列波导激光相控阵的光束偏转特性,计算出光学相控阵的偏转角度与阵列波导相关参量之间的关系,绘制出光束偏转角与相关参量间的关系曲线。分析了阵列波导激光相控阵的三个性能指标：扫描范围、分辨率及能量效率,研究各阵列波导... 详细信息

研究了阵列波导激光相控阵的光束偏转特性,计算出光学相控阵的偏转角度与阵列波导相关参量之间的关系,绘制出光束偏转角与相关参量间的关系曲线。分析了阵列波导激光相控阵的三个性能指标：扫描范围、分辨率及能量效率,研究各阵列波导参数对于此三项指标的影响,据此分析出最优化的参数设计。根据阵列波导激光相控阵原理设计了仿真实验界面,自定义参数模拟光束的偏转效果。

关键词：波导相控阵偏转特性扫描范围分辨率能量效率

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基于负载均衡的MVB周期数据调度优化

中国铁道科学 2017年第5期38卷 114-120页

作者：王保华严翔王立德王昕北京交通大学电气工程学院北京100044 中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081

针对采用单调速率(RM)调度算法构建的周期扫描表易导致多功能车辆总线(MVB)网络出现负载不均衡的问题,基于MVB网络建立以网络负载不均衡度最小为目标的优化模型;为增加算法的收敛速度,简化算法求解过程,采用基于以平均负载率为中心的预... 详细信息

针对采用单调速率(RM)调度算法构建的周期扫描表易导致多功能车辆总线(MVB)网络出现负载不均衡的问题,基于MVB网络建立以网络负载不均衡度最小为目标的优化模型;为增加算法的收敛速度,简化算法求解过程,采用基于以平均负载率为中心的预测域的免疫遗传算法对优化模型进行全局最优求解。仿真和试验结果表明:较RM调度算法和其他优化算法,采用所给出的优化模型和算法能够明显减小MVB网络负载的波动;算法具有更快的收敛速度,可以提高MVB网络的负载能力,提升控制系统的性能。

关键词：列车控制网络多功能车辆总线负载均衡免疫遗传算法预测域负载率