互注入半导体激光器混沌特性的研究

为了研究互注入半导体激光器产生的混沌带宽及复杂程度,采用互注入半导体激光器速率方程进行了理论圹分析.结果表明,随着注入系数的增加,混沌的带宽变大,混沌复杂程度变高;偏置电流越大,混沌的带宽越大,时间序列标准差越大,混沌越复杂.这为实现更为复杂的高带宽混沌提供了理论指导.     

延时反馈双环掺铒光纤激光器互注入系统中的混沌同步研究

分析了延时反馈双环掺铒光纤(EDF)激光器互注入 系统的动态特性,并引入一种量化时间序列复杂度的评 价方法——排列熵(PE,permutation entropy),对激光器输出状 态和混沌同步质量与复杂度的关系进行讨论。研究表明,通过调节反馈 延迟时间和反馈强度可控制系统的输出状态,使系统输出为周期态和混沌态,而且利用PE熵计算激光器 输出信号的复杂度相对于分岔图同样能直观准确的反映出系统动态行为;在激光器独立工作 情况下,输出 信号的混沌区域内夹杂有较多的周期态,而在互注入情况下,混沌区域增宽且较为平坦,同 时输出信号复 杂度的PE值较高,互注入系统有利于参数选择的范围和提高混沌通信系统的安全性;提 高注入强度可 得到高质量的混沌同步,两个激光器在同步和不同步时输出信号的复杂度是 不同的,可见 研究激光器输出信号的复杂度可成为分析混沌同步质量的一种参考。     

互注入激光器研究进展

基于互注入系统的激光器,在研究激光混沌通信,高功率激光输出方面起着重要作用,在激光加工,保密通信以及军事领域有着极其重要的价值。目前国内外的研究机构对基于互注入半导体激光器、固体激光器、光纤激光器等都开展了诸多研究。本文对国内外互注入激光器的研究进展进行了总结,分别介绍了上述三种激光器的最新研究成果,并对其前景进行了展望。     

半导体激光器的混沌驱动同步

利用混沌驱动同步法研究了在电流调制下的半导体激光器的混沌同步。首先数值计算了系统最大Lyapunov指数随调制强度的变化情况,确定了激光器处于混沌态的参数区间。然后分别实现了同地激光器系统和异地激光器系统的混沌驱动同步。响应激光器间相关系数的数值计算表明,两种激光器系统均能达到很好的混沌同步。以三个响应激光器为例,将响应系统推广到多个激光器,并且实现了两种激光器系统的混沌同步。     

单向耦合下半导体环形激光器的混沌同步

为了满足保密通信的需求,构建了一种利用两个单向耦合的半导体环形激光器进行混沌同步的系统,通过数值仿真后得到了几种参数下的输出波形、功率谱及自(互)相关图,并讨论了注入参数对同步性能的影响.仿真结果表明:主激光器在交叉反馈的情况下,产生的混沌信号具有较强的时间延迟特征,不利于混沌保密通信.引入自反馈后,时延特征得到了很好...     

光注入多模半导体激光器的混沌及其同步

为了在光纤通信中实现多模同步传输以提高通信容量,构建了一个光注入多模半导体激光器开环混沌通信系统,并利用MATLAB数值仿真了系统的同步性能。结果表明,选取合适的系统参量,多模半导体激光器混沌通信系统能够实现完全同步;发射激光器和接收激光器对应模式可以实现完全同步,而且系统对内部参量失配具有较好的容忍性。     

半导体激光器混沌方式研究

激光混沌保密通信是近年来新兴的一个领域,它通常利用半导体激光器产生混沌,再将传输信号隐藏于混沌信号中,从而达到保密通信的目的。由于每个学者方式取向不同从而衍生出多种产生混沌的方式,本文参考大量文献,综合各种常用方式,将产生混沌的方式进行系统分类。首先分为反馈混沌和注入混沌;其中把反馈型混沌按反馈物质的不同又分为光反馈混沌和光电反馈混沌,而光反馈又有两种类型:反馈相干光和反馈非相干光,最近,更有学者在此基础上提出了双光反馈;然后分别阐述各种混沌类型的系统模型、理论模型及优缺点,将这个新兴领域的理论系统化、完整化。     

光子集成混沌半导体激光器研究进展（特邀）

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在保密光通信、高速随机数、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪和分布式光纤传感等领域具有重要的应用价值。光子集成混沌激光器是混沌激光应用的核心器件,具有体积小、性能稳定、成本低等优点。综述了近十年来光子集成混沌半导体激光器的进展及其主要应用。首先介绍了混沌半导体激光器的集成方式;接着介绍了光子集成混沌半导体激光器的分类,根据其扰动方式讨论了直腔单反馈、多腔反馈、环形腔反馈、二维外腔反馈、互注入等结构,并对比分析了各自的优势与输出特性;然后介绍了光子集成混沌半导体激光器在光时域反射仪、保密光通信和高速随机数产生等方面的应用;最后,讨论了光子集成混沌激光器的关键集成技术、时延特征抑制及间歇混沌的特性。     

弱耦合互注入锁定半导体激光器的线宽研究

高速光通信、高分辨率光传感等领域的发展迫切需要窄线宽激光器,半导体激光器凭借其高可靠性、高转化效率以及易于集成等优点得到广泛应用。当前,虽然实验已发现在弱耦合条件下,互注入锁定激光器可以显著改善半导体激光器的线宽,但缺乏稳定性分析的有效手段以及关键参数对线宽影响的深入分析。本文使用基于传输矩阵理论的阈值增益分析模型定性分析了互注入锁定激光器的稳定性,并应用基于噪声相关性的迭代噪声模型深入分析了线宽的主要影响参数,为窄线宽互注入锁定半导体激光器的应用提供参考。     

单向耦合半导体激光器之间的混沌同步研究

研究了单向耦合半导体激光器之间的混沌同步。通过计算两个单向耦合的半导体激光器模型的Lyapunov指数,确定了耦合强度的取值范围。进一步设计了耦合控制器,使响应系统的状态变量精确同步于驱动系统。仿真模拟结果表明,该方法可快速有效地实现半导体激光器的混沌同步。     

半导体激光器混沌相位共轭反馈控制方法

提出了半导体激光器混沌相位共轭反馈(PCF)控制方法,建立了相位共轭反馈控制条件下激光器电流激发混沌的物理模型,发现其混沌控制物理机制是相位共轭反馈影响改变了激光器非线性增益和线宽增强因子特性,控制了系统的动力学行为及频率特性,其影响程度与反馈系数、延迟时间和光线宽增强因子等有关。数值模拟结果表明,在不同强度的光反馈下,通过调节相位共轭反馈光的延迟时间可以控制混沌激光到周期态、双周期态、多周期态等;发现相位共轭反馈控制特点是反馈光场和输出激光处于相干增强状态去实现混沌控制,且能控制实现激光器功率增强的周期脉冲输出。     

泵浦调制光纤激光器中混沌产生和同步的研究

分析了泵浦调制掺铒光纤环形激光器中混沌产生以及同步的理论模型。构建了双环掺铒光纤环形激光器的实验系统。通过调节泵浦功率、调制频率和可调谐滤波器，可以产生不同波长的混沌信号，并实现混沌的同步。     

半导体光纤环形激光器产生偏振混沌的数值研究

建立了半导体光纤环形激光器的动力学模型, 并进行了数值分析和研究。半导体光放大器采用由张应变引起的自身双折射理论模型, 光纤的双折射效应和偏振控制器对光的偏振调节作用综合用一个线性双折射琼斯矩阵表示。利用Matlab软件对该模型进行仿真, 寻找到特定电流下半导体光纤环形激光器产生偏振混沌时偏振控制器的延迟角与方位角的范围以及半导体光放大器注入电流对环形激光器产生偏振混沌的影响。仿真的环形激光器输出功率与偏振度随半导体光放大器注入电流的变化关系与实验结果相符。结果表明, 半导体光放大器注入电流越大、偏振控制器的延迟角与方位角越接近零, 越容易产生高频偏振混沌。     

光反馈垂直腔面发射半导体激光器的混沌驱动同步在保密通信中的应用

基于光反馈垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)混沌驱动同步,提出了一种光反馈VCSELs混沌保密通信系统。通过模拟信号和数字信号在该系统的混沌保密通信的实现,验证了该系统的可行性。进一步利用该方案实现了对文字和数字图像的保密通信,并对解密图像及原始图像灰度值的差值做了相关计算。数值模拟结果说明该通信方案具有良好的解密效果。     

半导体激光器在光纤通信中的应用

介绍了半导体激光器的主要特点和国外研究情况,较详尽地阐述了它在激光通信和光纤通信中的应用情况。     

Applications of Semiconductor Lasers

1 Introduction The world first diode laser was developed in 1962, only two years later than the demonstration of the first world ruby laser. The diode laser had moved from the pure re- search laboratory to the consumer market not until the 1980s, mainly driven by the demand from optical infor- mation storage and optical communication. Most diode lasers are made of semiconductor materi- als from groups III (Ga, As, In) and V (N, P, As) of the Periodic Table[1]. They are also diode lasers b…     

注入锁定半导体激光器全光波长转换技术

波长转换器是光通信网络中的一个重要器件。而除半导体光放大器（SOA）外，半导体激光器也是进行波长变换的一种很好选择。基于半导体激光器的注入锁定波长变换技术具有转换带宽较大、啁啾小、消光比特性好、结构简单、成本低廉等诸多优点。将探测光与信号光同步注入法布里-珀罗（F-P）半导体激光器，可以通过信号光功率的变化控制激光器锁模与失锁，导致腔内纵模变化，探测光随之被共振放大或减弱，从而将信息由信号光转换到探测光频率上。从静态实验入手，对半导体激光器的注入锁定现象及光信号控制法布里-珀罗纵模移动等问题分别进行了研究。分析了动态转换激光器工作点的选取问题，在动态实验中实现了较宽范围的正相与反相波长转换，转换速率达到了10Gb／s。     

半导体激光器散热技术研究及进展

在半导体大功率激光器的各种关键技术中,散热问题的解决是一个极其关键的技术。因为半导体激光器能产生很高的峰值功率,这些器件的电光转换效率为40%~50%,即所输入的电能50%~60%都转换为热能。在管芯焊接的地方产生的热流量大约为1KW.cm-2。这种热负载是限制激光器正常工作的关键因素。半导体激光器列阵与叠阵散热问题解决会直接关系到激光器的使用寿命,导致激光器有源区温度的迅速提高,从而引起激光器的光学灾变,甚至烧毁半导体激光器。大功率激光器列阵及叠阵在高功率的二极管泵浦固态激光器(DPSSL)系统中有很大的应用,市场发展潜力很大。因此,有必要发展大功率激光器列阵及叠阵。随着大功率激光器列阵及叠阵的迅速发展,与其有关的关键技术也应该加以研究。