本实用新型属于信息结构领域，尤其涉及抑制spiking信号的传输结构。
背景技术：
人工神经网络涉及信息科学、脑科学、神经心理学等多个学科，是对人脑或生物神经网络的抽象和建模，是智能科学和计算智能的重要组成部分，它主要以脑科学和认知神经科学的研究成果为基础，从而为解决复杂问题和实现自动控制提供有效途径，因而自20世纪80 年代以来已经逐步成为人工智能领域的研究热点。
目前，欧美等发达国家高度重视人工神经网络领域的发展，并先后启动了多项重点研究计划。早在2005年，欧盟启动了一项在超级计算机“蓝基因”上以实现虚拟脑为目标的科学计划。随后，他们于 2013年将“人脑计划”确定为未来新兴技术旗舰项目之一，与此同时，美国于2013年投资一亿美元启动了名为“使用先进革新型神经技术的人脑研究”的脑计划项目。
在上述计划项目的支撑下，神经网络领域已经取得了一系列标志性的重大研究成果，如斯坦福大学的Neurogrid、IBM公司的 Truenorth、海德尔堡大学的HICANN、曼彻斯特大学的Neuromorphic 芯片等。这些重要成果已经证实了人工神经网络技术的巨大潜力，并大大推动了未来信息处理器件的发展。然而，目前人工神经网络模型的相关研究主要聚焦在CMOS模拟电路、现代超大集成电路等电学的实现方式，虽然这些仿神经技术能有效处理生物神经的活动行为，但上述仿神经系统受带宽、距离、功耗的限制而阻碍了其应用范围。
在近年来，基于半导体光放大器、光纤激光器、光子晶体腔、半导体激光器等的光子神经模型被相继提出，这些光子神经模型可激发出比生物神经快7到9个量级的响应信号。
特别的是，美国普林斯顿亚历山大·泰特团队于2016年研制出了全球首枚光子神经形态芯片，并证明该芯片能以超快速度计算。上述成果已经充分证实了光子神经模型的巨大应用潜力。就基于半导体激光器的光子神经模型而言，不同的光子神经模型已经被提出，如基于微环、量子点、两段式、垂直腔面发射激光器(VCSEL)的光子神经模型。
在这些基于半导体激光器的光子神经模型中，因VCSEL具有低成本、低能耗、易于集成到二维阵列、与光纤高的耦合效率等一些独特的优势，因而其相应的光子神经模型已经受到了广泛的关注。
现在神经网络的发展方向为探索神经网络中各神经元之间的相互关联、提高神经元的信息处理速率。
脉冲神经网络(Spiking Neuron Networks SNN)
被誉为“第三代神经网络”的spiking神经网络是神经科学，计算智能领域的一大重要研究成果，它是能够有效模拟生物神经元之间信息随时间连续传递的非线性系统。该系统采用时间编码方式组织信息，可以模拟真实生物钟的信息处理机制，比传统神经网络更接近实际生物神经系统。
脉冲神经网络的任务是把输入神经元的脉冲序列加工，产生新的脉冲序列并且输出神经元。众所周知，生物神经元在外部刺激下可能激发或者抑制spiking信号，且这种spiking响应能在两个神经元之间传输，神经网络中各神经元的spiking响应特性对研究神经元之间的相互关联性及神经元的信息处理速率具有积极作用。因此，对于 VCSEL光子神经而言，探索这种神经元之间可控的spiking信号抑制响应传输的相关关键技术研究显得尤为重要。
技术实现要素：
本实用新型的目的主要目前人工神经网络发展存在的问题，提供抑制spiking信号的传输结构，能够实现两个光子神经间抑制的 spikes信号的交互传输。
本实用新型采用如下结构方案：
抑制spiking信号的传输结构，它包括外部扰动信号产生模块、 VCSEL光子神经模块、控制及分析测试模块；
所述的外部扰动信号产生模块包括可调激光器、偏振控制器、信号发生器、马赫-曾德尔调制器、隔离器，所述的VCSEL光子神经模块包括VCSEL、温度控制器、电流控制器；
可调激光器Ⅰ1发生的光信号与偏振控制器Ⅰ2光信号相连、偏振控制器Ⅰ2与马赫-曾德尔调制器Ⅰ4光信号相连，马赫-曾德尔调制器Ⅰ4与偏振控制器Ⅱ5光信号相连，偏振控制器Ⅱ5与隔离器Ⅰ6 光信号相连、隔离器Ⅰ6与耦合器Ⅰ7光信号相连，耦合器Ⅰ7与VCSEL Ⅰ10光信号相连，信号发生器Ⅰ3与马赫-曾德尔调制器Ⅰ4电信号相连，电流控制器Ⅰ8与VCSEL Ⅰ10电信号连接、温度控制器Ⅰ9与 VCSEL Ⅰ10电信号相连；
可调激光器Ⅱ14发生的光信号与偏振控制器Ⅴ15光信号连接，偏振控制器Ⅴ15与马赫-曾德尔调制器Ⅱ16光信号连接，马赫-曾德尔调制器Ⅱ16与偏振控制器Ⅳ18光信号连接，偏振控制器Ⅳ18与隔离器Ⅱ19光信号连接，隔离器Ⅱ19与耦合器Ⅲ20光信号相连，耦合器Ⅲ20与VCSELⅡ21光信号相连，信号发生器Ⅱ17与马赫-曾德尔调制器Ⅱ16电信号相连，电流控制器Ⅱ23与VCSEL Ⅱ21电信号连接，温度控制器Ⅱ22与VCSEL Ⅱ21电信号相连；
耦合器Ⅰ7与偏振控制器Ⅲ11光信号连接，偏振控制器Ⅲ11与耦合器Ⅱ12光信号相连，耦合器Ⅱ12与可调衰减器13光信号相连，可调衰减器13与耦合器Ⅲ20光信号相连。
还包括控制及分析测试模块，其包括光谱仪24、实时示波器25、光功率计26；
耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光谱仪24光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与实时示波器25 光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光功率计 26光信号相连，光谱仪24、实时示波器25、光功率计26通过数据采集卡分别与安装有数据分析模块27和控制调节模块28的计算机相连，并通过计算机内部的Labview实现控制。
可调激光器Ⅰ1、信号发生器Ⅰ3、电流控制器Ⅰ8、温度控制器Ⅰ 9、可调激光器Ⅱ14、信号发生器Ⅱ17、温度控制器Ⅱ22、电流控制器Ⅱ23通过数据采集卡与安装有数据分析模块27和控制调节模块28 的计算机相连，计算机通过内部的Labview软件控制管理上述各部分的参数设置，从而实现对系统的控制和实验数据的分析。
所述的VCSEL Ⅰ10、VCSEL Ⅱ21波长均为1300nm。
本实用新型具有以下优点：
1、本spiking信号传输结构采用1300nm VCSEL作为光子神经模型，可获得比生物神经响应快至少8个量级的spiking信号；
2、本spiking信号传输结构采用1300nm VCSEL作为光子神经模型，可通过控制外部扰动信号的强度、信号持续时间及扰动信号与VCSEL输出信号间失谐量来有效抑制光子神经激发的 spiking信号。
3、本spiking信号传输结构采用互耦结构，可实现两个光子神经间抑制的spiking信号的双向传输，实现两个神经元之间信息的交互。
4、本spiking信号传输结构采用的VCSEL的工作波长为1300nm，可与现有光纤系统兼容，有利于推动VCSEL光子神经的实用化进程。
5、本spiking信号传输结构采用1300nm VCSEL作为光子神经模型，具有成本低、能耗小等特点，有利于构建光子神经网络。
附图说明
图1为一种两个互耦VCSELs光子神经间可控的抑制spiking信号的传输系统的结构框图；
图2为整个系统具体的工作原理框图。
图中：1-可调激光器Ⅰ、2-偏振控制器Ⅰ、3-信号发生器Ⅰ、4- 马赫-曾德尔调制器Ⅰ、5-偏振控制器Ⅱ、6-隔离器1、7-耦合器Ⅰ、 8-电流控制器Ⅰ、9-温度控制器Ⅰ、10-VCSELⅠ、11-偏振控制器Ⅲ、 12-耦合器Ⅱ、13-可调衰减器、14-可调激光器Ⅱ、15-偏振控制器Ⅴ、 16-马赫-曾德尔调制器Ⅱ、17-信号发生器Ⅱ、18-偏振控制器Ⅳ、19- 隔离器Ⅱ、20-耦合器Ⅲ、21-VCSEL Ⅱ、22-温度控制器Ⅱ、23-电流控制器Ⅱ、24-光谱仪、25-实时示波器、26-光功率计、27-数据分析模块、28-控制调节模块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、结构方案和优点更加清楚，下面本实用新型中的结构方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
抑制spiking信号的传输结构的基本原理：
首先利用外部连续注入光使第一个VCSEL光子工作在连续的 spiking工作区，然后在连续注入光中加入外部扰动信号，通过控制扰动信号的强度和持续时间，该VCSEL光子神经产生的spikes信号在整个外部扰动信号工作区被完全抑制。这个VCSEL光子神经产生的可抑制的spikes信号注入到第二个VCSEL光子神经中，通过适当调节注入光的强度、失谐量以及偏振态可使第二个VCSEL光子神经产生与第一个VCSEL光子神经类似的可抑制的spikes信号。由于该系统采用互耦的对称结构，因而与第一个VCSEL光子神经类似，第二个VCSEL光子神经也可以在外部扰动信号作用下产生可抑制的spikes 信号，这个信号注入到第一个VCSEL光子神经后同样可以使第一个 VCSEL光子神经获得可抑制的spikes信号。由此可见，两个VCSEL 光子神经之间可实现抑制的spiking信号的传输。
如图1-2所示，
实施例1：本实用新型的第一种工作方式：
抑制spiking信号的传输结构，它包括外部扰动信号产生模块、 VCSEL光子神经模块、控制及分析测试模块；
所述的外部扰动信号产生模块包括可调激光器、偏振控制器、信号发生器、马赫-曾德尔调制器、隔离器，所述的VCSEL光子神经模块包括VCSEL、温度控制器、电流控制器；
可调激光器Ⅰ1发生的光信号通过偏振控制器Ⅰ2、马赫-曾德尔调制器Ⅰ4、偏振控制器Ⅱ5、隔离器Ⅰ6、耦合器Ⅰ7注入VCSEL Ⅰ10，并且调节电流控制器Ⅰ8，从而控制VCSEL Ⅰ10的电流大小、调节温度控制器Ⅰ9从而控制VCSEL Ⅰ10的温度，使VCSEL Ⅰ10产生连续的 spiking信号，调节信号发生器Ⅰ3，控制马赫-曾德尔调制器Ⅰ4，从而调节外部扰动信号的强度和持续时间，达到VCSEL光子神经产生的spikes信号在整个外部扰动信号工作区被完全抑制；
同时，VCSELⅠ10产生的光信号通过耦合器Ⅰ7、偏振控制器Ⅲ 11、耦合器Ⅱ12、可调衰减器13、耦合器Ⅲ20注入VCSEL Ⅱ21，通过调节可调衰减器13，电流控制器II 22和温度控制器II 23，从而使VCSEL Ⅱ21产生与第一个VCSEL Ⅰ10光子神经类似的可抑制的 spikes信号。
本实用新型实施例1的控制方式采用计算机控制，计算机内部包括数据分析模块27和控制调节模块28，计算机通过数据采集卡采集光谱仪24、实时示波器25、光功率计26的数据信息。
由于耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光谱仪24光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与实时示波器 25光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光功率计26光信号相连，计算机即可获得两个VCSELs光子神经输出信号的基本信息。
而计算机又通过数据采集卡与可调激光器Ⅰ1、信号发生器Ⅰ3、电流控制器Ⅰ8、温度控制器Ⅰ9相连，又可得知各模块的基本参数，通过计算机内部的Labview软件管理控制模块，即可调节实现产生的 spikes信号在整个外部扰动信号工作区被完全抑制。
实施例2本实用新型的第二种工作方式：
可调激光器Ⅱ14发生的光信号通过偏振控制器Ⅴ15、马赫-曾德尔调制器Ⅱ16、偏振控制器Ⅳ18、隔离器Ⅱ19、耦合器Ⅲ20注入VCSEL Ⅱ21，调节信号发生器Ⅱ17，通过控制马赫-曾德尔调制器Ⅱ16，从而调节外部扰动信号的强度和持续时间，调节电流控制器Ⅱ23从而调节电流控制VCSEL Ⅱ21的电流大小，调节温度控制器Ⅱ22，从而控制温度调节VCSEL Ⅱ21的温度高低，达到使VCSEL Ⅱ21产生在外部扰动信号工作区被完全抑制的spikes信号；同理，VCSEL Ⅱ21产生的光信号通过耦合器Ⅲ20、可调衰减器13、耦合器Ⅱ12、VCSEL Ⅰ10、耦合器Ⅰ7注入VCSEL Ⅰ10，通过调节可调衰减器13，调节电流控制器I 8、调节温度控制器I 9，从而使VCSEL Ⅰ10产生与VCSEL Ⅱ21 第一个光子神经类似的可抑制的spikes信号。
同上，实施例2的控制管理方式同实施例1相同
本实用新型实施例2的控制方式采用计算机控制，计算机内部包括数据分析模块27和控制调节模块28，计算机通过数据采集卡采集光谱仪24、实时示波器25、光功率计26的数据信息。
由于耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光谱仪24光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与实时示波器25光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光功率计26光信号相连，计算机即可获得两个VCSELs光子神经输出信号的基本信息。
而计算机又通过数据采集卡与可调激光器Ⅱ14、信号发生器Ⅱ 17、温度控制器Ⅱ22、电流控制器Ⅱ23相连，又可得知各模块的参数设定值，通过计算机内部的Labview软件管理控制模块，即可调节实现产生的spikes信号在整个外部扰动信号工作区被完全抑制。
本实用新型的结构：
抑制spiking信号的传输结构，它包括外部扰动信号产生模块、 VCSEL光子神经模块、控制及分析测试模块；
所述的外部扰动信号产生模块包括可调激光器、偏振控制器、信号发生器、马赫-曾德尔调制器、隔离器，所述的VCSEL光子神经模块包括VCSEL、温度控制器、电流控制器；
可调激光器Ⅰ1发生的光信号与偏振控制器Ⅰ2光信号相连、偏振控制器Ⅰ2与马赫-曾德尔调制器Ⅰ4光信号相连，马赫-曾德尔调制器Ⅰ4与偏振控制器Ⅱ5光信号相连，偏振控制器Ⅱ5与隔离器Ⅰ6 光信号相连、隔离器Ⅰ6与耦合器Ⅰ7光信号相连，耦合器Ⅰ7与VCSEL Ⅰ10光信号相连，信号发生器Ⅰ3与马赫-曾德尔调制器Ⅰ4电信号相连，电流控制器Ⅰ8与VCSEL Ⅰ10电信号连接、温度控制器Ⅰ9与 VCSEL Ⅰ10电信号相连；
可调激光器Ⅱ14发生的光信号与偏振控制器Ⅴ15光信号连接，偏振控制器Ⅴ15与马赫-曾德尔调制器Ⅱ16光信号连接，马赫-曾德尔调制器Ⅱ16与偏振控制器Ⅳ18光信号连接，偏振控制器Ⅳ18与隔离器Ⅱ19光信号连接，隔离器Ⅱ19与耦合器Ⅲ20光信号相连，耦合器Ⅲ20与VCSEL Ⅱ21光信号相连，信号发生器Ⅱ17与马赫-曾德尔调制器Ⅱ16电信号相连，电流控制器Ⅱ23与VCSEL Ⅱ21电信号连接，温度控制器Ⅱ22与VCSEL Ⅱ21电信号相连；
耦合器Ⅰ7与偏振控制器Ⅲ11光信号连接，偏振控制器Ⅲ11与耦合器Ⅱ12光信号相连，耦合器Ⅱ12与可调衰减器13光信号相连，可调衰减器13与耦合器Ⅲ20光信号相连。
采用互耦结构，可实现两个光子神经间spiking信号的双向传输，实现两个神经元之间信息的交互。
通过控制外部扰动信号的强度、信号的持续时间和外部注入光与激光器输出信号间失谐量来有效抑制光子神经激发的spiking信号。
生物神经元之间信息是可以交互传递的，采用光子神经的目的是模拟生物神经的基本特性，从而加以利用。
进一步的，还包括控制及分析测试模块，其包括光谱仪24、实时示波器25、光功率计26；
耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光谱仪24光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与实时示波器25 光信号相连，耦合器Ⅰ7、耦合器Ⅱ12、耦合器Ⅲ20分别与光功率计 26光信号相连，光谱仪24、实时示波器25、光功率计26通过数据采集卡分别与安装有数据分析模块27和控制调节模块28的计算机相连，并通过计算机内部的Labview实现控制。
进一步的，所述的可调激光器Ⅰ1、信号发生器Ⅰ3、电流控制器Ⅰ8、温度控制器Ⅰ9、可调激光器Ⅱ14、信号发生器Ⅱ17、温度控制器Ⅱ22、电流控制器Ⅱ23通过数据采集卡与安装有数据分析模块27 和控制调节模块28的计算机相连，计算机通过内部的Labview软件控制管理上述各部分的参数设置，从而实现对系统的控制和实验数据的分析。
进一步的，所述的VCSEL Ⅰ10、VCSEL Ⅱ21波长均为1300nm。
spiking信号传输结构采用的VCSEL的工作波长为1300nm，可与现有光纤系统兼容，有利于推动VCSEL光子神经的实用化进程。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的结构方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的结构方案进行修改，或者对其中部分结构特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应结构方案的本质脱离本实用新型各实施例结构方案的精神和范围。