压缩感知在半导体激光器1/f噪声检测中的关键技术研究
发布时间：2024-03-10 17:33
高功率半导体激光器是激光器应用领域的一类重要器件，它具有很多优点，体积小、质量轻、工作效率高、工作性能指标稳定、使用时间寿命长，是一种实用的激光光源。目前，在高功率半导体激光器的应用中，激光器的可靠性是一个最重要的性能指标。对于高功率半导体激光器可靠性的研究也是国内外研究者的热点问题。传统的检测半导体激光器可靠性的方法是通过激光器老化实验和寿命加速测试的方法，但此类方法耗时较长，且对激光器有一定程度的损伤。 常用的1/f噪声测试平台需要频谱分析仪，用来测量1/f噪声的功率谱斜率，通过分析测量值，推断半导体激光器的质量和可靠性。本文首先建立了高功率半导体激光器的噪声电压功率谱与结温变化的物理模型，根据压缩感知理论，将测量得到含有高斯白噪声和1/f噪声的混叠复合噪声信号稀疏化后，获取原测量信号的主要成分信息。然后采用压缩感知观测主要成分信息，为了提高算法的恢复精度，本文采用BPDN(Basis Pursuit De-noising)基追踪去噪算法实现信号的恢复。同时验证了不同大小的观测矩阵对于恢复效果的影响。通过改变算法的迭代次数及测量矩阵大小，获得1/f噪声电压功率谱与结温变化关系曲线，...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.1.1 半导体激光器的低频噪声检测
1.1.2 半导体激光器检测的意义
1.2 国内外研究的现状
1.2.1 压缩感知技术的发展
1.2.2 半导体激光器 1/f 噪声的检测
1.3 论文的研究内容和主要贡献
1.3.1 论文的主要内容
1.3.2 论文的主要贡献
第2章 半导体激光器 1/f 噪声检测原理与方法
2.1 1/f 噪声物理模型
2.1.1 1/f 噪声形成的原因
2.1.2 基于 Hooge 理论的半导体激光器 1/f 噪声模型
2.2 半导体激光器 1/f 噪声测试原理
2.3 半导体激光器 1/f 噪声测试方法
2.3.1 直接观测法
2.3.2 互谱分析法
2.3.3 1/f 噪声测试系统
2.4 本章小结
第3章 基于压缩感知的半导体激光器 1/f 噪声检测
3.1 基于小波分解及压缩感知提取 1/f 噪声方法
3.2 半导体激光器结温与 1/f 噪声关系
3.2.1 激光器结温和寿命模型
3.2.2 半导体激光器结温测试
3.2.3 改进的 BP 基追踪去噪算法
3.3 实验结果与分析
3.4 本章小结
第4章 观测矩阵的优化对 1/f 噪声提取的影响
4.1 压缩感知技术中循环卷积矩阵的应用
4.1.1 循环卷积矩阵
4.1.2 观测矩阵对重建性能的影响
4.2 改进的随机稀疏循环卷积矩阵
4.2.1 随机稀疏循环卷积矩阵
4.2.2 稀疏化的循环卷积矩阵 RIP 准则证明
4.3 OMP、BP 和改进 BP 算法的对比
4.4 实验结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于 KSVD-CS 的 1/f 噪声分析
5.1 稀疏表示原理
5.1.1 引言
5.1.2 稀疏表示恢复算法
5.1.3 字典构造
5.1.4 字典训练方法
5.2 自适应观测字典的训练以及 KSVD 算法流程
5.3 基于 KSVD-CS 压缩感知自适应字典算法的 1/f 噪声分析
5.4 实验结果与分析
5.5 本章小结
第6章 GPU 技术在 1/f 噪声检测中的应用
6.1 GPU 技术产生与背景
6.1.1 GPU 技术的产生与发展
6.1.2 GPU 应用领域
6.1.3 GPU 结构框架
6.1.4 GPU 编程语言
6.1.5 GPU 内部线程结构
6.1.6 GPU 内存分层
6.2 GPU 技术的实际应用
6.3 基于 GPU 加速平台的 1/f 噪声检测
6.3.1 GPU 加速算法原理
6.3.2 激光器在不同工作状态下加速数据对比
6.3.3 Stream 数据流加速以及数据对加速效果影响
6.4 实验结果与分析
6.5 本章小结
第7章 结论
7.1 论文工作总结
7.2 下一步工作展望
参考文献
攻读博士期间发表论文
致谢
本文编号：3925125
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.1.1 半导体激光器的低频噪声检测
1.1.2 半导体激光器检测的意义
1.2 国内外研究的现状
1.2.1 压缩感知技术的发展
1.2.2 半导体激光器 1/f 噪声的检测
1.3 论文的研究内容和主要贡献
1.3.1 论文的主要内容
1.3.2 论文的主要贡献
第2章 半导体激光器 1/f 噪声检测原理与方法
2.1 1/f 噪声物理模型
2.1.1 1/f 噪声形成的原因
2.1.2 基于 Hooge 理论的半导体激光器 1/f 噪声模型
2.2 半导体激光器 1/f 噪声测试原理
2.3 半导体激光器 1/f 噪声测试方法
2.3.1 直接观测法
2.3.2 互谱分析法
2.3.3 1/f 噪声测试系统
2.4 本章小结
第3章 基于压缩感知的半导体激光器 1/f 噪声检测
3.1 基于小波分解及压缩感知提取 1/f 噪声方法
3.2 半导体激光器结温与 1/f 噪声关系
3.2.1 激光器结温和寿命模型
3.2.2 半导体激光器结温测试
3.2.3 改进的 BP 基追踪去噪算法
3.3 实验结果与分析
3.4 本章小结
第4章 观测矩阵的优化对 1/f 噪声提取的影响
4.1 压缩感知技术中循环卷积矩阵的应用
4.1.1 循环卷积矩阵
4.1.2 观测矩阵对重建性能的影响
4.2 改进的随机稀疏循环卷积矩阵
4.2.1 随机稀疏循环卷积矩阵
4.2.2 稀疏化的循环卷积矩阵 RIP 准则证明
4.3 OMP、BP 和改进 BP 算法的对比
4.4 实验结果与分析
4.5 本章小结
第5章 基于 KSVD-CS 的 1/f 噪声分析
5.1 稀疏表示原理
5.1.1 引言
5.1.2 稀疏表示恢复算法
5.1.3 字典构造
5.1.4 字典训练方法
5.2 自适应观测字典的训练以及 KSVD 算法流程
5.3 基于 KSVD-CS 压缩感知自适应字典算法的 1/f 噪声分析
5.4 实验结果与分析
5.5 本章小结
第6章 GPU 技术在 1/f 噪声检测中的应用
6.1 GPU 技术产生与背景
6.1.1 GPU 技术的产生与发展
6.1.2 GPU 应用领域
6.1.3 GPU 结构框架
6.1.4 GPU 编程语言
6.1.5 GPU 内部线程结构
6.1.6 GPU 内存分层
6.2 GPU 技术的实际应用
6.3 基于 GPU 加速平台的 1/f 噪声检测
6.3.1 GPU 加速算法原理
6.3.2 激光器在不同工作状态下加速数据对比
6.3.3 Stream 数据流加速以及数据对加速效果影响
6.4 实验结果与分析
6.5 本章小结
第7章 结论
7.1 论文工作总结
7.2 下一步工作展望
参考文献
攻读博士期间发表论文
致谢
本文编号：3925125
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3925125.html