可重构的动态全光混沌逻辑计算研究

发布时间：2020-08-29 13:04

　　在最近几年,在混沌应用方面有一个新的研究方向,那就是利用混沌系统固有的动力学行为来实现混沌计算。在混沌系统里,通过稍微地改变一些参数的取值,就能轻易地实现逻辑计算间的相互转换。基于垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的混沌系统,在外部条件扰动下,如光注入或光反馈,可以诱导其产生高维非线性偏振动力学,有利于实现可重构的动态全光混沌逻辑计算。在实现逻辑计算可重构的过程当中,很多基础的科学问题需要被解决。为了突破这些问题,我主要做了如下的科研工作:(1)在一个外部光注入VCSEL的混沌系统里,探索了在不同的重要参数下,如偏置电流、光注入强度以及注入光与VCSEL的频率失谐,VCSEL输出光的偏振双稳态随着外部注入光振幅变化的演变规律,此时VCSEL输出的光波处于混沌态。基于激光器输出光的偏振双稳态的动态演变规律,把频率失谐视为控制逻辑信号。通过控制两个逻辑输入与控制逻辑信号间的逻辑运算,进一步实现了不同的全光混沌逻辑运算,例如“与”、“与非”、“或”、“或非”、“同或”以及“异或”等。而且,在相对较低的自发辐射噪声强度下,展示了这些逻辑运算的可重构能力。这部分工作见论文第三章。(2)在由主-从VCSEL构成的驱动-响应混沌系统里,首先计算了主激光器与从激光器输出偏振分量的同步系数在参数空间外加电场和光反馈系数(光注入系数)的等高线图,此时驱动-响应系统均激射出混沌光波。基于主-从VCSEL输出偏振的同步系数等高线图,把外加电场视为控制逻辑信号。通过控制两个逻辑输入与控制逻辑信号间的逻辑运算,实现了不同的全光混沌逻辑运算,例如“与”、“与非”、“或”、“或非”、“同或”以及“异或”等,而且基于完全混沌同步,进一步探索了它们的延时存储。同时,也展示了这些逻辑运算的可重构能力。这部分工作见论文第四章。
【学位单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN248;O415.5
【部分图文】：

原理图,系统构成,常规,原理图

图 1-1 常规 SRAM 编程 FPGA 系统构成原理图[24]深圳大学朱明程等人对 FPGA 的动态可重构逻辑原理做的思路来构建可重构动态数字逻辑系统，即采用常规SR系统的构成原理如图 1-1 所示。该方法的创新点在于外工作原理为：该 SRAM 缓冲电路能存储FPGA 的有效逻控下，当 FPGA 实现新的逻辑运算功能时，存储在 SRA要求释放出来，执行FPGA 之前的逻辑计算，这样使得运算，由此实现了电路的混沌计算。

电路图,混沌系统,电路图

图 1-1 常规 SRAM 编程 FPGA 系统构成原理图[24]，深圳大学朱明程等人对 FPGA 的动态可重构逻辑原理做了详新的思路来构建可重构动态数字逻辑系统，即采用常规SRAM该系统的构成原理如图 1-1 所示。该方法的创新点在于外部其工作原理为：该 SRAM 缓冲电路能存储FPGA 的有效逻辑操控下，当 FPGA 实现新的逻辑运算功能时，存储在 SRAM令要求释放出来，执行FPGA 之前的逻辑计算，这样使得 F辑运算，由此实现了电路的混沌计算。

电路图,动态逻辑

1 绪论对 AND、OR、XNOR 运算，0 1 2x x X X；NOT 运算，统的输入数值，x0为系统初始值，X1和 X2分别为两个逻辑新，即 x f ( x)， f ( x )是混沌函数；制获得逻辑输出 Z，如果*f ( x ) x 0，则 Z = 0；当f ( x ) 值。f ( x )需要与实际实验的物理器件相匹配，实现不同的逻辑阈值 x*也不尽相同。图 1-2 为具体实验方案电路图。只要对当，就能获得可靠的逻辑运算功能如图 1-3 所示，成功执。

【参考文献】