High-Speed Neuromorphic Reservoir Computing Based on a Semiconductor Nanolaser With Optical Feedback Under Electrical Modulation

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作者
Xing Guo,Shuiying Xiang,Ya Hui Zhang,Lin Lin,Aijun Wen,Yue Hao
出处
期刊:IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:26 (5): 1-7 被引量:24
标识
DOI:10.1109/jstqe.2020.2987077
摘要

A high-speed neuromorphic reservoir computing system based on a semiconductor nanolaser with optical feedback (SNL-based RC) under electrical modulation is proposed for the first time and demonstrated numerically. A Santa-Fe chaotic time series prediction task is employed to quantify the prediction performance of the SNL-based RC system. The effects of the Purcell cavity-enhanced spontaneous emission factor F and the spontaneous emission coupling factor β on the proposed RC system are analyzed extensively. It is found that, in general, increased F and β extend the range of good prediction performance of the SNL-based RC system. Moreover, the influences of bias current and feedback phase are also considered. Due to the ultra-short photon lifetime in SNL, the information processing rate of the SNL-based RC system reaches 10Gpbs. The proposed high-speed SNL-based RC system in this paper provides theoretical guidelines for the design of RC-based integrated neuromorphic photonic systems.

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