Phase-space analysis of a two-section InP laser as an all-optical spiking neuron: dependency on control and design parameters

激光器 参数空间 光学 功率(物理) 电压 相(物质) 半导体激光器理论 偏压 空格(标点符号) 速率方程 材料科学 物理 光电子学 计算机科学 数学 量子力学 操作系统 统计 动力学
作者
Lukas Puts,D. Lenstra,Kevin Williams,Weiming Yao
出处
期刊:Neuromorphic computing and engineering [IOP Publishing]
卷期号:4 (2): 024017-024017 被引量:2
标识
DOI:10.1088/2634-4386/ad575e
摘要

Abstract Using a rate-equation model we numerically evaluate the carrier concentration and photon number in an integrated two-section semiconductor laser, and analyse its dynamics in three-dimensional phase space. The simulation comprises compact model descriptions extracted from a commercially-available generic InP technology platform, allowing us to model an applied reverse-bias voltage to the saturable absorber. We use the model to study the influence of the injected gain current, reverse-bias voltage, and cavity mirror reflectivity on the excitable operation state, which is the operation mode desired for the laser to act as an all-optical integrated neuron. We show in phase-space that our model is capable of demonstrating four different operation modes, i.e. cw, self-pulsating and an on-set and excitable mode under optical pulse injection. In addition, we show that lowering the reflectivity of one of the cavity mirrors greatly enhances the control parameter space for excitable operation, enabling more relaxed operation parameter control and lower power consumption of an integrated two-section laser neuron.

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