延时反馈半导体激光器双劈控制混沌方法研究

提出延时反馈半导体激光器双劈控制混沌方法,建立有劈控制的激光动力学物理模型.通过调节激光器外腔光路中的光器件劈去控制反馈光光程,改变了反馈光的延时时间和反馈强度,在物理上实现了延时时间和反馈强度的双参数混沌控制.数值结果证明该方法可以控制激光混沌到周期态,能使激光器输出光脉冲平均功率增加. 关键词： 混沌 控制 劈 双参数     

半导体激光器混沌法拉第效应控制方法

提出了外腔延时反馈半导体激光器法拉第效应控制下的新激光系统, 构造出两种类型结构光路, 建立了法拉第效应控制下的延时负反馈、延时正反馈激光动力学物理模型, 研究了激光混沌控制与反控制等. 利用法拉第效应原理及磁致旋光性和系统特点, 调节控制光路中的光旋转角度和光延时间可实现双参数控制激光器, 控制激光到双周期、三周期及多周期, 使激光产生拍动等现象, 反控制激光周期到混沌等. 发现了以磁致旋光角分布的激光混沌控制与反控制区域. 并研究了激光混沌控制与周期控制的动态情况, 演示讨论了激光态的转化演变过程等.     

半导体激光器混沌光电延时负反馈控制方法研究

提出半导体激光器混沌光电延时反馈控制方法.通过附加一个光电延时电路控制系统,建立了三个有光电延时反馈条件下的注入激光混沌控制物理模型.进行了有控制时的最大Lyapunov指数分析.数字仿真发现,当调节延时时间和反馈光电流时,能控制激光混沌到3周期态、5周期态等;当周期键控光电流时,能控制激光混沌到8周期态、9周期态等;最后,通过组合应用光电延时反馈控制电路系统与附加周期调制驱动电流时,能有效地控制激光混沌到单周期态以及其他周期态. 关键词： 混沌 控制 激光器 光电转换     

双环掺铒光纤激光器混沌控制产生周期脉冲及多周期现象研究

研究了双环掺铒光纤激光器混沌控制产生周期脉冲以及多周期现象,并提出了光调制器调制泵浦控制、外部光注入控制、光衰减器控制、光延时时间控制器控制以及相位控制器控制和连续键控反馈光等多种双环掺铒光纤激光器的混沌控制方法.结果表明:用光调制器调制泵浦光能控制激光到周期态及多周期态;用外部光注入能控制激光到单周期态、双周期态、三周期态、四周期态、五周期态以及多种高周期态等,能形成多种形式相空间图样,产生双环掺铒光纤激光器独特的激光单锁模拟和双锁模拟现象;用外部光路反馈控制时,在负反馈条件下,用时间控制器控制反馈光的延时时间能控制激光到不同的周期态和双周期态,用光衰减器控制光的强度能控制激光到稳定态及周期态,用相位调制器控制反馈光的相位进行负反馈和正反馈转换时能有效地控制激光进入到稳定态及周期态;连续键控反馈光相位能控制激光到多周期态等.整个控制系统能动态、有效地控制产生周期光脉冲以及多种新颖的多周期态等.     

双环掺铒光纤激光器混沌偏振控制方法研究

提出双环掺铒光纤激光器激光混沌的偏振耦合控制以及部分偏振控制方法,偏振耦合控制能控制耦合相互作用以控制激光混沌,部分偏振控制是控制部分偏振耦合效应以控制激光混沌.数值模拟了偏振耦合控制混沌和某一个环的部分偏振控制混沌,它们都能实现把双环掺铒光纤激光器激光混沌控制到稳定态和周期态上;通过实时调控光的偏振方向,这两种混沌控制方法都能实时地、动态地、有效地控制激光混沌进入到稳定态和周期态上.     

短外腔偏振旋转光反馈下1550nm垂直腔面发射激光器的动力学特性研究

基于扩展的自旋反转模型,对短外腔偏振旋转光反馈下1550 nm垂直腔面发射激光器的动力学特性进行了数值仿真和理论分析.研究结果表明:增加反馈强度会导致多个偏振开关现象出现,中等反馈强度下呈现丰富的动力学状态,譬如单周期、倍周期、准周期及混沌态,增加注入电流使Y方向线偏振模的工作区域被压缩;随着反馈延迟时间的增加,在弱光反馈时,偏振模跳变现象将会以特定的频率发生,施加中等的反馈强度将会导致模式跳变的频率增加,并且出现各种新的动力学状态,包括拍频单周期、拍频脉冲包络、拍频准周期和拍频混沌态.新动力学行为的出现是由于短外腔区激光器的动力学特性对相位变化非常敏感,从而使外腔模式间的拍频效应发挥了关键作用.此外还发现各种动力学状态之间会伴随模式间的跳变而发生相互跳变.     

交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法

提出半导体激光器混沌交叉相位调制(XPM)光反馈提高混沌载波发射机带宽方法,建立了有外腔光纤传输反馈XPM控制下的激光动力学物理模型.理论导出XPM作用下激光双反馈频率失谐公式,指出XPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子,其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富,而非线性相移的出现进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽.数值结果表明,XPM使激光器混沌带宽增加到4倍以上,使激光混沌张弛振荡频率增加到2.85倍,其光纤长度、入纤光功率、面镜反射系数、光纤二阶非线性系数等都能影响激光混沌带宽.     

光电反馈下光注入VCSELs的动力学特性

基于垂直腔面发射激光器的自旋反转模型,研究了光电负反馈下1 550nm正交偏振光注入垂直腔面发射激光器的非线性动力学特性.研究结果表明:在合适的注入强度和失谐频率条件下,自由运行工作在Y线偏振模式的1 550nm垂直腔面发射激光器可呈现出稳态、稳定注入锁定、单周期、二倍周期、多周期、混沌等多种非线性动力学状态以及偏振转换现象;引入光电负反馈后,1 550nm正交偏振光注入垂直腔面发射激光器将呈现出双频准周期、三频准周期等动力学状态.在注入强度和失谐频率构成的参数空间,反馈延时时间一定时,反馈强度大小对该激光器的动力学状态分布有明显影响;光电反馈强度一定时,在注入强度相对较小的区域,反馈延时时间对该激光器动力学状态分布也有明显影响,而对于注入强度相对较大的区域,该激光器始终工作在单周期或稳定注入锁定态,即反馈延时时间对激光器动态行为的影响较弱.     

半导体激光器混沌输出的延时特征和带宽

外腔延时特征和带宽是影响混沌激光应用的两个重要参量.本文将一个单路光反馈的半导体激光器输出的激光部分地注入到另一个双路滤波光反馈的半导体激光器中,从而构成一个具有外光注入的双路滤波光反馈半导体激光器系统,即主从激光器系统,用于抑制混沌激光的延时特征并研究其带宽.数值研究了外光注入系数、反馈强度、抽运因子和滤波器带宽对系统输出混沌激光的延时特征的影响,然后将该系统对延时特征的抑制效果和具有外光注入的单路光反馈半导体激光器系统、具有外光注入的双路光反馈半导体激光器系统、具有外光注入的单路滤波光反馈半导体激光器系统以及无光注入双路滤波光反馈半导体激光器系统进行对比和分析,结果表明本文提出的方案对延时特征的抑制效果最好.然后在本文提出的具有外光注入的双路滤波光反馈半导体激光器系统中,延时特征被有效抑制的参数条件下研究系统输出混沌激光的带宽,结果表明,通过适当选择参数的取值,本文提出的方案可以提高系统输出混沌激光的带宽.     

延迟光反馈VCSEL的混沌动力学特性

根据延迟光反馈垂直腔面发射半导体激光器动力学模型,数值模拟了激光器的混沌动力学特性,分析了外腔长度和光反馈强度对激光器混沌动力学特性的影响.结果表明:外腔较短的激光器,经过混沌区后仍会回到锁频状态|外腔较长的激光器,经过混沌区后不是进入锁频状态而是回到周期1.取定激光器外腔长度为3.0 cm,使反馈强度由小增大,得到激光器由倍周期分岔进入混沌的过程,并在混沌区中出现周期12窗口.本文对混沌保密通信的实际应用具有一定的理论参考价值.     

双轴晶体锥光效应光盘径向寻迹研究

根据晶体锥光效应提出一种光控制方法.在双轴晶体中光波沿光轴方向入射时,其传播方向随光偏振方向的不同而改变,通过控制磁光偏振调制器上磁场强度改变光的偏振方向,从而实现对激光束方向的控制.据此分析了双轴晶体锥光效应光盘寻迹的基本原理并设计出总体方案,数值模拟计算得到晶体入射光偏振角度与寻迹位移的关系,初步验证了此方案的合理性,该方案与传统机电跟踪寻迹方式相比具有结构轻巧,动态响应快等优点.同时,也为光开关、扫描等技术提供了一种新的思想和方法.     

Optical feedback signals involving the misalignment information

The optical feedback characteristics of the laser intensities at both emission directions are studied in a single-mode HeNe laser under low optical feedback strength. The sign inversion phenomenon can be observed when the photodetector at the main emission direction only receives the main light spot. There is no sign inversion phenomenon but intensity branch phenomena or fringe frequency-doubled phenomenon when the photodetector at the main emission direction receives both the light spots. When the optical feedback signal has intensity branch, it involves the misalignment information of the external cavity which can be used to detect the angular pitching of the reflector. The fringe frequency-doubled phenomenon can be used to double the resolution of an optical feedback system.     

大功率高光斑均匀性半导体激光复合光源

 为了获得具有更高输出功率和良好光斑分布均匀性的半导体激光光源,根据半导体激光优良的偏振特性,利用偏振分光棱镜将2束大功率激光束合成为一束更大功率的光束,通过一个发射系统投射。在光束合成前采用非球面光学系统对每个激光器慢轴方向的光束进行扩束,使其与快轴方向光束发散角基本一致。实验证明,此种半导体激光复合光源具有良好的光斑均匀性,其输出功率是2个半导体激光器输出功率之和,完全满足激光制导等军用系统对激光功率和光斑均匀性的要求。     

利用频谱仪提取双反馈混沌半导体激光器的外腔长度密钥

光反馈半导体激光器产生的高维宽带混沌载波,应用于光混沌通信系统中.主器的外腔长度用作混沌保密通信的附加密钥.本文实验研究了光反馈混沌半导体激光器外腔长度密钥的识别.通过对长腔光反馈产生的混沌频谱进行局部放大,分析其精细结构,结果表明:无论是单反馈半导体激光器还是有不同外腔长度比的双反馈半导体激光器,都可以利用频谱仪直接提取出激光器的外腔长度信息.     

Multistate polarization addressing using a single beam in an azo polymer film

Peculiar light-matter interactions can break the rule that a single beam polarization can address only two states in an optical memory device. Multistate storage of a single beam polarization is achieved using self-induced surface diffraction gratings in a photoactive polymer material. The grating orientation follows the incident light beam's polarization direction. The permanent self-induced surface relief grating can be read out in real time using the same laser beam.     

The discovery of nanometer fringes in laser self-mixing interference

We demonstrate the influences of optical feedback from an external mirror with high reflectivity in a He-Ne laser on self-mixing interference fringes and laser polarization states. When the external mirror is tilted to a certain level, the stable and uniform nanometer resolution fringes are generated. The fringe density is 40 times than that of the conventional self-mixing interference or two beam interference, and has still potential to be improved. Each self-mixing interference fringe corresponds to λ/80 displacement of the external mirror, i.e. 7.91 nm displacement of the external mirror. Moreover, when the movement direction of the external mirror is changed, the polarization flipping between two eigenstates will happen. The potential applications of the results are also discussed.     

Laser Intensity Variation in Amplitude and Phase Induced by Elliptically Polarized Feedback

The laser output characteristics under elliptically polarized optical feedback effect are studied. Elliptically polarized light is generated by wave plate placed in the feedback cavity. By analyzing the amplitude and phase of the laser output in the orthogonal direction, some new phenomena are firstly discovered and explained theoretically.Elliptically polarized feedback light is amplified in the gain medium in the resonator, and the direction perpendicular to the original polarization direction is easiest to oscillate. The laser intensity variation in amplitude and phase are related to the amplified mode and the anisotropy of external cavity. The theoretical analysis and experimental results agree well. Because the output characteristic of the laser has a relationship with the anisotropy of the external cavity, the phenomenon also provides a method for measuring birefringence.