面向汽车防撞的混沌激光雷达

提出了一种抗干扰性强、距离分辨率高、面向汽车防撞系统的混沌激光雷达.该雷达采用光反馈半导体激光器产生的宽带混沌激光作为光源,利用相关法实现目标距离的测量,进一步通过时间微分法测量速度.实验结果表明,雷达系统可获得优于9 cm的距离分辨率和哑秒量级的测量周期.仿真分析表明,作为一种汽车防撞雷达,该系统具有良好的抗干扰能力,能很好地解决信道串扰及环境噪声干扰导致的虚警问题.     

混沌半导体激光器及其应用研究进展（特邀）

混沌激光具有宽频谱、类噪声、低相干等特性,在通信、雷达、传感等领域有广泛的应用。本文介绍了混沌半导体激光器的3种主要工作机制,分别为光反馈、光注入和光电反馈;重点研究典型混沌半导体激光器的频谱带宽、时延特征,以及复杂度等性能及其研究进展;进一步论述光子集成混沌半导体激光器的发展趋势;最后介绍混沌半导体激光器在保密光通信、随机数生成器、激光雷达、分布式光纤传感、混沌光时域反射计等领域的应用现状。本文可为高带宽、低时延混沌半导体激光器的发展和应用前景提供借鉴。     

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。     

利用光反馈半导体激光器产生超宽带混沌脉冲信号

提出了一种基于光反馈半导体激光器的混沌特性产生超宽带(UWB)信号的新方法。一个商用的通信波段半导体激光器在外腔光反馈下实现混沌振荡,输出连续波混沌激光,经由一个电吸收调制器后,被调制为一系列混沌脉冲信号。该混沌脉冲信号的频谱特性可通过调节半导体激光器的偏置电流和反馈强度进行控制。实验分别获得了中心频率为4.0 GHz、相对带宽为181%和214%的混沌脉冲UWB信号。进一步数值仿真了偏置电流和反馈系数对混沌脉冲UWB信号频谱特性的影响,实验结果与模拟验证相符。该方法实验装置简单,UWB信号频谱特性易控,可用作未来UWB光纤无线通信系统的光生微波信号发生装置。     

混沌激光相关法光纤断点定位仪及其应用的实验研究

提出并研制了一种与距离无关的等精度混沌激光相关法光纤断点定位仪。该光纤断点定位仪采用光反馈半导体激光器产生的宽带混沌激光作为光源,利用相关法实现对光纤网络反射事件的定位。测试结果表明,该光纤断点定位仪可实现0.5 m且与距离无关的等精度检测,其4%菲涅耳反射光动态范围为19.8 dB,灵敏度小于-58 dB。     

利用耦合时延增强激光混沌系统安全性能研究

安全性是混沌通信中的重要问题。基于一个外光反馈半导体激光器驱动两个互耦合激光器的混沌通信系统,研究激光混沌系统中反馈时延与耦合时延特征,并应用龙格-库塔法进行动态仿真。重点分析了当调节一些可控参数(耦合时延和驱动强度)时,能够改变两耦合激光器输出自相关函数中反馈时延和耦合时延幅值的差异,以此掩藏反馈时延,从而得出更优载波。仿真结果说明利用耦合时延可以增强激光混沌系统的安全性。最后给出了在优化载波后系统同步质量的讨论。     

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。     

基于半导体环形激光器的光反馈动力学研究

为了研究半导体环形激光器在外部交叉光反馈情况下的非线性动力学特性, 基于环形激光器的速率方程, 采用数值仿真的方法, 得到了各种反馈参量下的时间序列及功率谱, 并研究了反馈系数对混沌带宽及时间延迟特性的影响。结果表明, 在各种不同外部反馈参量的情况下, 环形激光器展现了单周期、多周期、低频反相波动以及混沌态等丰富的动力学态; 在对称光反馈时, 可得到最大为3.7GHz的混沌带宽; 在时间不对称光反馈时, 产生的混沌信号的时延特征被很好地抑制。该研究结果可为环形激光器的实际应用提供一定的理论参考。     

增益可调半导体激光器混沌偏振延时双反馈周期的控制方法

提出增益可调半导体激光器混沌偏振延时双反馈控制方法,分别建立了垂直正交偏振延时双反馈、偏振π/2转动延时反馈控制以及同偏振面方向延时正负反馈激光动力学物理模型等.通过调节激光器外腔光路中的平面镜可控制一平面偏振反馈光的延时时间,或调节一偏振反馈光的偏振面到另一个偏振反馈光的偏振面方向上,或者通过偏振器对偏振光进行相位补偿都可以进行激光混沌控制.数值结果证明该方法可以有效控制激光混沌到周期态等.     

有光反馈的半导体激光器大信号SPICE电路模型

为了使半导体激光器的电路级模拟更容易,本文建立了一个有光反馈的半导体激光器大信号SP CE模型,并对激光器的开启延时、张驰振荡和稳定时的光功率与光纤到激光器发光端面的距离及反射光功率大小间的关系进行了研究.