被称为第三代人工神经网络的脉冲神经网络, 是最接近人脑的神经拟态算法。与传统人工神经网络相比, 脉冲神经网络具有硬件友好性和更高的能量利用率。与电子学脉冲神经网络相比, 光子计算的光脉冲神经网络具有速度快、能耗低、延迟低、并行度高以及抗电磁干扰的优势。介绍了光脉冲神经网络的起源, 从光脉冲神经元、神经网络架构、学习训练算法等方面介绍了光脉冲神经网络的研究进展、存在的问题与挑战, 并展望了光脉冲神经网络的前景。

高速电主轴是一种将传统机械主轴中主轴电动机和机床主轴合而为一的新式主轴, 因具有高速高精度的优点被大量应用于高性能加工中心。高速电主轴的动态回转特性在很大程度上决定了加工精度, 是影响加工中心综合性能的重要因素。主轴运动误差测量方法大致可分为基于位移传感的主轴回转误差测量和基于光学手段的主轴回转误差测量。两类测量手段都是通过测量主轴回转一定角度的位移变化量来解析出主轴的径向回转误差, 这两类测量方法在主轴低速运转时具有很好的测量效果。当高速电主轴处于高速工作状态时, 这两类测量方法的测量效果将受到传感器件采样频率的限制。本文在总结现有主轴回转误差测量的基础上, 提出了一种基于靶标轨迹追踪的主轴动态回转误差测量方法, 对现有技术进行了总结, 并对未来的发展趋势进行了展望。

我们提出一个方案,在星型耦合腔QED网络中一步实现任意两个非直接耦合光腔中原子的两比特量子相位门操作。该操作是通过虚光子交换技术,使两个非直接耦合光腔中的原子与星型网络中心光腔中的辅助原子形成有效的非对称海森堡XY模型。通过数值模拟验证了方案的可行性。在系统的整个演化过程中腔模始终处于真空态,并且原子不被激发,原子的自发辐射与腔的衰减得到有效抑制,通过数值求解主方程可以证明操作对耗散不敏感。

高阈值是实现直接电驱动聚合物激光器的主要障碍。本文采用性能优异的蓝光材料-聚芴(PFO)作为激光增益介质, 根据腔量子电动力学原理, 设计出结构合理的平面光学微腔, 通过减薄聚合物层厚度的方法进一步降低有源层材料自吸收; 采用两种不同材料体系的分布布拉格反射镜(DBR)构筑光学微腔, 减小顶部DBR制备过程中引入的额外光损耗, 获得了低损耗、高Q值的光学谐振腔; 有效调控PFO的自发发射和受激发射特性, 最终实现了峰值波长位于443 nm、阈值仅为30 mW/cm2的光泵浦低阈值聚合物激光器。

提出一个在耦合腔中实现两原子间最大纠缠态的制备稳定的理论方案,其中双能级原子与两个量子化的腔场之间都是大失谐作用,同时,每个原子额外受到两个微弱经典场的非共振驱动。引入非局域的玻色膜,两个原子都与其中一个集合光腔膜发生共振,而与另一个集合光腔膜之间是大失谐。在缀饰态子空间中,通过经典场的幺正动力学和集合光腔膜的耗散通道联合作用来制备目标稳态。稳态的制备并不要求有特殊的初态,数值仿真表明,利用所提方案可以获得高保真度的Bell态,所提方案对系统参量的细微抖动具有稳健性。

激光雷达传统的成像方法需要经过长时间积分探测生成光子计数统计直方图的方式来减少背景噪声的影响, 获得目标场景的深度估计信息。为了快速准确地获取目标场景的3D图像, 提出基于光子计数激光雷达的三维距离图像时域去噪算法。该算法不需要生成光子计数统计直方图, 利用信号和噪声在时间轴上不同的分布特性, 结合了泊松过程统计规律。此算法提高了信号的探测概率, 能够在低信噪比的环境下将信号和噪声分离, 获得目标场景准确的3D图像。实验结果表明在低信噪比的条件下, 此算法获得深度图像的RMSE与传统基于最大似然估计成像方法相比成像精度至少提高了3倍。有利于激光雷达三维成像在高背景噪声环境下的使用, 拓宽了激光雷达的应用范围。

对苯基、萘基和蒽基在中位取代的氟硼二吡咯(BODIPY)衍生物薄膜的放大自发辐射(ASE)性能进行了研究, 探讨了影响材料ASE稳定性的因素。首先,将3种BODIPY衍生物材料PhBOD、NaBOD和EnBOD掺入聚苯乙烯经溶液旋涂法制备成薄膜, 接下来测试了吸收光谱和荧光光谱, 然后在光泵浦条件下测量了3种样品的ASE性能, 获得了材料的ASE阈值。进一步通过长时间泵浦、环境中长时间放置和高温环境下泵浦等方法研究了材料的光稳定性、ASE环境稳定性和热稳定性。最后使用Gaussian 09计算了分子基态性质。实验结果表明, PhBOD、NaBOD和EnBOD薄膜的初始阈值分别为12.4, 4.55, 3.4 kW/cm2,其中PhBOD有较强的ASE稳定性。ASE稳定性差异可能与分子结构的共轭程度和化学稳定性相关。分子中各个基团的共轭程度较大、Mulliken电荷分布对称性较好的材料具有较好的ASE稳定性。

单光子探测器具有高灵敏度和快速响应的特性，但在目标特性未知的情况下，无法直接确定每个像素点所需要的采样积分时间。因此，由于目标表面结构特性和反射率差异，探测器的距离估计值会出现采样不足或是采样饱和的现象。提出一种基于光子计数的自适应快速深度成像方法。该方法利用噪声光子和信号光子的飞行时间的不同特性，改进传统的基于最大似然估计算法的成像模型，自适应决定每个像素点的采样积分时间，并估计其最佳深度信息。实验结果表明，即使在低信噪比条件下，相比于固定采样积分时间成像方法，此算法仍能够更快、更准确重构出目标的深度图像。

设计研制了以分布式布拉格反射镜为腔镜、以主客体掺杂的红光发光材料Alq∶DCJTI为增益介质的有机微腔结构。 通过传输矩阵法对腔内驻波光场进行了模拟, 确定了合理的微腔结构。在紫外脉冲激光的泵浦下研究了微腔的激光性能。该微腔激光器的输出波长位于650 nm, 观察到了明显的激光现象, 其中阈值强度约为110 W·cm-2, 阈值前后的FWHM从4.7 nm窄化到3.2 nm。