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.     

量子阱激光器混沌相位控制同步以及编码研究

提出外部光注入多量子阱激光器激光混沌相位控制同步，及其混沌相位相移键控外调制ON/ON全光保密通信系统，数值模拟了在相位控制器控制下的激光混沌同步.通过连续ON/ON键控调制相位控制器调制通过相位控制器的激光相位相移，实现激光混沌相位相移键控连续调制，设置接收系统相位控制器，控制通过接收相位控制器的激光相位相移，以实现激光混沌解调.分别数值模拟了该系统调制速率01和05Gbit/s混沌相位相移ON/ON键控通信，进行了混沌ON/ON键控调制速率分析，以及系统参数失配和系统抗噪声扰动的数值分析. 关键词： 混沌 同步 通信 多量子阱激光器     

光纤混沌相位编码保密通信系统理论研究

通过耦合激光混沌相位控制同步系统和光纤信道，提出外部光注入半导体激光器激光混沌相 位控制光纤同步以及混沌相位相移键控外调制光纤保密通信系统理论模型，数值实现了在相 位控制器控制下的远程光纤混沌同步.理论分析了光纤自相位调制对混沌信号以及对同步的 影响，导出了光纤混沌最大传输距离公式.通过连续键控调制相位控制器实现了光纤激光混 沌相位相移键控编码调制发射，设置接收系统相位控制器控制激光相位相移实现了光纤激光 混沌同步解调.数值模拟了具有比特率50Mbit/s远程光纤混沌数字编码通信系统的应用，详 细地进行了在远距离光纤传输中的系统参数失配以及系统抗噪声能力的数值分析. 关键词： 混沌 同步 光纤混沌通信 半导体激光器 相位     

注入半导体激光器混沌调制性能与内部相位键控编码方法研究

研究注入半导体激光混沌调制解调及其性能特性，提出外部光注入半导体激光器混沌内部相位编码方法. 小信号调制分析了系统混沌调制响应函数和解调响应函数以及解调因子，系统的调制解调响应函数以及解调因子在60MHz有一个峰值，系统在高频调制时，响应函数和解调因子明显下降. 理论推导出混沌调制解调方程，给出了小信号调制时的信息信号的解，数值分析出系统在低频有一个调制解调峰值，高频调制解调效果下降，但系统仍可以进行10⁹Hz频率调制解调. 数值模拟并证明了系统在较大的参数范围内都能实现同步，模拟了混沌调制速率200Mb/s和调制频率1.4GHz的保密通信应用. 还通过键控调制注入光的相位相移对激光混沌态进行了编码，通过同步与非同步进行混沌解码，数值模拟了具有调制速率10Mb/s的混沌相位键控编码通信应用. 关键词： 混沌 同步 激光器 相位     

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     

光注入半导体激光器分岔与周期研究

研究外部光注入半导体激光器的非线性物理特性,用小信号分析方法分析了激光器的动力学行为.分析了外部光注入对半导体激光器的激光非线性频率啁啾影响,给出了最大静态锁模公式,理论上指出.有外部光注入半导体激光器激光频率唰啾小再是传统意义上独立的半导体激光器线性啁啾,它和外部注入光以及激光器所处的物理状态有着非常强烈的非线性关系,并随着注入指数的增加而增强,同时,频差以及激光器光线宽增强因子也将起到一定的非线性影响作用.还给出了频差、最大锁模区域、激光分岔条件以及分岔的周期公式.详细地数值模拟了激光随外部光注人频差和注入参数变化所产生的由分岔进入混沌的动力学行为,并数值分析了周期、三周期、多周期、混沌、充分发展混沌过程以及它们的旋转涡旋吸引子、频率、频谱、波形变化,分别算出了最大李雅普诺夫(Lyapunov)指数、静态最大锁模区域和分岔周期,数值给出激光随频率差变化分岔图,逐步认清了该激光系统不稳定动力学行为以及频谱特点.     

外部光注入空间耦合半导体激光器高维混沌系统的增频与控制研究

提出外部光注入空间耦合半导体激光器系统,研究 外部光注入两激光器混沌振荡频率增强以及混沌控制等特点, 给出稳定频率失谐公式.研究表明,当单激光器注入时,注入激光器 呈现出三个混沌扩频区域;发现在强激光注入条件下,随着注入程度的 增加,注入激光器混沌振荡频率增强非常有效且可达到 3.5倍以上(尽管另一个激光器频率会缓慢下降); 随着注入光正频率失谐的增加,两激光器混沌振荡都能进一步增 强;发现混沌控制窗口,即在弱注入条件下两激光器可以被控制到单周 期、双周期、四周期、六周期等.当双激光器注入时,随着注入程度 的增加,两激光器混沌振荡频率 进一步增加, 且可达到3.5倍和2.65倍以上; 随着注入光正频率失谐增加, 两激光器混沌振荡频率增加.双激光器注 入控制混沌的一个窗口也被发现:即在强注入条件下两激光器可以被 控制到单周期、三周期、六周期等.最后详细给出了单激光注入系 统从单周期模式锁定到类周期再进入混沌增频的发展路径以及双 激光注入系统从混沌到类周期再进入单周期模式锁定的演化控制路径等.     

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.     

双环掺铒光纤激光器混沌双环反馈相移控制方法

 基于单模双环掺铒光纤激光器混沌反馈相移控制方法和物理模型,分别对两种单环反馈相移的物理模型作了讨论。利用耦合器将系统的输出量反馈到系统中,选取适当的反馈系数,并在反馈通道上加入相移控制器控制反馈光的相移,通过对反馈系数和反馈光相移的控制可以有效地控制激光输出的混沌态、稳定态和周期态。在此基础上,对激光器双环反馈相移控制方法作了详细分析,研究了反馈系数和反馈相移对单模双环掺铒光纤激光器激光混沌双环反馈相移控制模型的影响,并得到一定的规律。     

自混沌光相位调制光反馈半导体激光器输出光的混沌特性

混沌光的延时特征(time delay signature, TDS)和带宽是影响混沌激光应用的两个重要参量,常用来表征混沌光的混沌特性.将具有外腔光反馈的半导体激光器(semiconductor laser, SL)作为主激光器,以具有自混沌光相位调制光反馈的SL作为从激光器,并将主激光器输出的混沌光双路注入到从激光器中,构成具有外光双路注入的自混沌光相位调制光反馈的半导体激光器系统.数值研究了外光注入系数和反馈系数等参数对系统输出光TDS的影响,然后将此系统对TDS的抑制效果和具有外光双路注入的光反馈半导体激光器以及具有外光单路注入的自混沌光相位调制光反馈半导体激光器进行对比和分析,从而阐明了本文所提出的方案对TDS的抑制效果较好.在TDS被有效抑制的参数条件下,研究了混沌光的带宽,结果表明:本文提出的方案可以有效提高系统输出混沌光的带宽,获得混沌光的3 dB带宽的最大值约为16 GHz.     

Controlling Chaos in a Semiconductor Laser via Weak Optical Positive Feedback and Modulating Amplitude

Numerical analysis of weak optical positive feedback (OPF) controlling chaos is studied in a semiconductor laser.The physical model of controlling chaos produced via modulating the current of semiconductor laser is presented under the condition of OPF.We find the physical mechanism that the nonlinear gain coefficient and linewidth enhancement factor of the laser are affected by OPF so that the dynamical behaviour of the system can be efficiently controlled.Chaos is controlled into a single-periodic state,a dual-periodic state,a fri-periodic state,a quadr-periodic state,a pentaperiodic state,and the laser emitting powers are increased by OPF in simulations.Lastly,another chaos-control method with modulating the amplitude of the feedback light is presented and numerically simulated to control chaotic laser into multi-periodic states.     

外光注入半导体激光器实现时钟分频

从理论和实验上研究了利用光注入半导体激光器对高重复速率光脉冲产生的周期振荡和时钟分频现象.结果表明，光注入半导体激光器引起的二倍周期振荡是使注入脉冲重复频率分频的直接原因.通过耦合速率方程，数值模拟了半导体激光器在外光注入时输出光的时间序列和功率谱，并且分析了激光腔内各种周期振荡的特征.研究表明，当注入光使半导体激光器出现稳定的二倍周期振荡，且注入光的重复频率为此振荡频率的二倍时，时钟分频即可产生实验中，采用重复频率为6.32GHz的光脉冲注入Fabry-Perot激光器，实现了3.16GHz时钟分频信号 关键词： 周期振荡 时钟分频 光谱侧带 光注入     

基于双光注入锁定1550 nm垂直腔表面发射半导体激光器产生可调谐毫米波

基于自旋反转模型, 对双光注入下1550 nm 垂直腔表面发射半导体激光器(1550 nm-VCSEL)的非线性动力学行为进行了理论分析和数值仿真研究. 结果表明: 当一个中心波长位于1550 nm 的副VCSEL(S-VCSEL)同时受到来自两个主VCSELs (M-VCSELs)的光注入时, 在适当的注入条件下, S-VCSEL可处于双光注入锁定态. 此时, S-VCSEL中的两偏振模式均呈现频率为两注入光频率之差的周期性振荡, 输出的光谱仅包含两个主频率部分, 即光谱具有单边带特征. 因此, 基于双光注入下S-VCSEL的周期性振荡可以获得两个相互正交的光毫米波. 通过调节两个M-VCSELs之间的频率差异可使毫米波频率在较大范围内连续可调, 通过调节系统参量可以控制毫米波功率以及调制深度. 关键词： 垂直腔表面发射激光器 双光注入 毫米波 调制深度     

GaAs traveling-wave optical modulator using a modulated coplanar strip electrode with periodic cross-tie overlay

This paper proposes and analyzes a GaAs traveling-wave optical modulator which uses a modulated coplanar strip electrode with periodic cross-tie overlay. This slow-wave structure can be designed to satisfy phase velocity and impedance matching conditions simultaneously. The dominant conductor loss in the slow-wave structure is reduced using the modulated coplanar strip electrode. The calculated 3-dB modulation bandwidth (100 GHz) is much wider than the bandwidth limit (30 GHz) of conventional electrode structures that are limited by phase velocity mismatch.This work was supported by the U.S. Army Research Office under contract DAAL-03-88-K-0005 and the Texas Advanced Technology Program.     

高速多量子阱激光器混沌保密通信系统研究

研究了外部光注入高速多量子阱激光器激光混沌全光保密通信系统,导出系统同步方程,理论证明并数值实现了系统的同步,分析了增加反馈系数以缩短同步时间且增强系统同步稳定性的方法。研究分析了多量子阱激光器混沌隐藏和混沌键控保密通信全光调制解调系统模型,数值模拟了具有正弦调制信号的调制频率0．2GHz混沌模拟保密通信和数字信号调制速率20Gb／s的混沌数字保密通信以及调制速率0．05Gb／s混沌键控保密通信的应用,系统确实具有较高的保密性能和反破译能力;分析了混沌数字信号保密通信调制带宽20Gb／s调制解调时的同步误差以及混沌键控调制速率,系统都具有非常好的调制解调特性,且在高速混沌通信中,系统解调具有相对较小的同步误差,而1Gb／s是混沌键控通信的速率上限。     

控制强度对Bragg光学双稳系统混沌控制的影响

对Bragg光学双稳系统的混沌态提出位相延时反馈的控制方法 ,用数值方法研究了该系统的混沌态在控制强度调制下的动力学行为。结果表明 ,控制强度的取值不同可以使受控系统的状态呈现多种演化模式 ,调节控制强度值不断增加 ,能够有效地将受控系统稳定在所需的周期态和不动点上     

Optical control of the edge of the band gap of semiconductor layered Fabry-Perot type structures

A mechanism of controlling light is studied, which is based on the change of refractive indices of narrow-gap layers in a semiconductor layered periodic Fabry-Perot type structure (superlattice) caused by the contribution of nonequilibrium charge carriers produced by controlling radiation. By choosing the wavelength of controlling light near the edge of intrinsic absorption of narrow-gap layers and by choosing the wavelength of controlled light near the edge of the band gap of a structure, one can obtain for 1.5-μm controlled radiation the modulation depth above 90%, with controlling radiation intensity of ～6 kW/cm².