主副垂直腔面发射激光器动力学系统混沌输出的时延特征及带宽分析

基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的自旋反转模型, 数值研究了由一个光反馈VCSEL (定义为主VCSEL, M-VCSEL)输出的混沌光单向注入到另一个VCSEL (定义为副VCSLE, S-VCSEL)所构成的主副VCSELs系统的混沌动力学特性, 分析了注入强度、M-VCSEL与S-VCSEL之间的频率失谐以及M-VCSEL所受到的光反馈强度对系统混沌输出时延特征(包括强度时延特征(I-TDS) 和相位时延特征(P-TDS))以及输出带宽(BW)的影响. 结果显示: 通过调节注入强度和频率失谐, 该系统混沌输出的两个偏振分量(X-PC和Y-PC)的P-TDS和I-TDS可以同时得到抑制; 进一步分析注入强度和频率失谐对混沌BW的影响, 发现在较大负频率失谐区域, 系统可输出BW超过30 GHz 的X-PC和Y-PC混沌信号; 结合系统混沌输出信号的TDS与BW在注入强度和频率失谐参量空间下的演化特性, 可确定宽带宽、低时延特征混沌信号输出的参量空间区域. 此外, 通过合理调节M-VCSEL 所受到的光反馈强度, 可以显著优化系统的混沌输出信号质量.     

光栅折射率调制对光纤Bragg光栅特性的影响

文章基于耦合模理论,采用传输矩阵法数值分析了光栅折射率调制对光纤Bragg光栅(FBG)特性的影响.结果表明:随着折射率调制深度的加深,光栅的反射谱峰值波长发生蓝移,峰顶变得平坦;光栅时延的最小值发生在光栅的Bragg波长处;峰值反射率增大,峰值半宽(FWHM)呈线性变化.     

外部光注入分布反馈激光器的非线性动力学特性

实验研究了外部光注入分布反馈(DFB)激光器的非线性动力学行为,并给出了其输出特性随注入光强度和频率失谐量变化的动力学特征图.实验结果表明,激光器的动力学行为对外部的微扰十分敏感;在不同外部光注入条件下,激光器可以呈现出单周期、倍周期、多周期以及混沌等多种非线性动力学特征;在注入光强度和频率失谐量变化空间存在三个复杂动力学区域;激光器表现出的复杂动力学行为总是与周期行为有关;当激光器处于复杂动力学区域时,其频谱为连续谱,在连续谱上存在多个明显的峰,所对应的频率定义为特征频率,特征频率的大小不随注入光的强弱以及频率变化.     

利用射线追踪法研究超短外腔半导体激光器的输出特性

基于射线追踪法，推导了外腔半导体激光器的连续输出谱的隐函表达式.在此基础上，结合载流子速率方程，对超短外腔半导体激光器的输出谱及P-I特性进行了研究.结果表明：当外腔长度发生波长量级的变化时，超短外腔激光器的P-I特性将发生显著变化；随着外腔长度的变化，超短外腔激光器的激射波长在10nm范围内呈周期性跳变，当外腔长度介于40μm—70μm范围内，激射波长跳变范围最大.理论模拟结果与实验报道结果符合.     

基于互注入半导体激光器的混沌输出产生17.5 Gbit/s随机码

采用两个借助光纤连接的相互注入半导体激光器,实验获取了10 GHz超宽带混沌种子信号.通过8-bit模数转换器将混沌信号转换为二进制数据流,并进行进一步的逻辑异或处理和舍弃最高有效位操作,最终获得了能顺利通过美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standard and Technology,简记为NIST)800-22标准测试以及Diehard测试,速率达17.5 Gbit/s的高速随机码. 关键词： 随机码 混沌激光 互注入半导体激光器     

基于半导体环形激光器的高速双向双信道混沌保密通信

提出了一种利用半导体环形激光器(SRLs)的新型高速双向、双信道混沌保密通信系统. 在该系统中, 首先利用交叉双光反馈对驱动激光器的顺时针模式和逆时针模式的混沌延时特征进行抑制. 然后将此混沌信号注入到一对响应激光器对应的顺时针模和逆时针模中, 以实现带宽的增强及混沌同步. 最后基于响应激光器之间的混沌同步, 实现高速率、双向、双信道的混沌保密通信. 通过对驱动激光器在交叉双光反馈作用下的混沌特性、以及响应激光器在不同条件下的同步特性进行了相关理论和仿真研究, 结果表明: 驱动激光器在合适的交叉双光反馈作用下可以产生延时特性被良好隐藏的顺时针模式和逆时针模式混沌信号; 在该混沌信号的注入下, 响应激光器输出的混沌信号带宽可以得到明显增强; 通过设置合适注入强度值和频率失谐值, 响应激光器之间可实现高质量的等时混沌同步. 最后, 对系统的双向、双信道混沌保密通信特性进行了讨论. 当10 Gbit/s信号传输距离为10 km时, 解调信息Q因子值仍可保持在6以上.     

基于频率失谐的光混沌同步开关的特性研究

针对实验报道的光混沌同步开关现象,建立了基于半导体激光器的光混沌同步开关的理论模型.利用该模型,数值模拟了不同外腔反馈强度和注入强度下的光混沌同步开关特性.结果表明：固定外腔反馈强度,不同注入强度下的混沌同步开关的对比度和宽度均不同;当注入强度与外腔反馈强度相同时,开关的对比度达到最大值;进一步地,当外腔反馈强度和注入强度同步增强时,混沌同步开关的对比度和宽度均单调增大. 关键词： 光混沌同步开关 半导体激光器 频率失谐 外腔反馈     

一种新型的双向长距离光纤混沌保密 通信系统性能研究

基于两个在驱动混沌信号注入下的响应半导体激光器之间的混沌同步, 提出了一种新型的可实现信息双向、长距离保密传输的系统, 并建立了相应的理论模型. 利用该理论模型, 研究了系统的双向传输性能、 安全性能以及系统性能随传输距离的变化. 结果表明: 两个响应激光器在受到发自同一驱动混沌激光器的混沌光注入下, 其混沌输出虽然与注入混沌信号相差很大, 但两个响应激光器的混沌输出却能实现非常好的无时间延迟的等时同步; 对窃听者可能获取信息的各个途径进行了考察, 结果显示该系统具有很好的安全性; 采用普通单模光纤作为传输信道, 信息经过50 km传输后, 解调信息Q因子可达到6以上; 采用色散位移光纤, 信息经过200 km的传输, 解调信息Q因子还可达6以上.     

基于光注入半导体激光器单周期振荡的光子微波产生及全光线宽窄化

本文对基于光注入半导体激光器的单周期动力学态产生光子微波并利用光反馈压缩其线宽进行了实验研究. 研究结果表明: 通过适当调节注入参数, 能对该方法产生的光子微波频率在数十GHz范围内进行连续、大范围地调节; 通过引入光反馈并精细调节反馈强度, 光子微波的线宽能够从40—100 MHz的范围被压缩约两个数量级至300—900 kHz范围;反馈长度对光子微波的线宽几乎没有影响, 但当反馈长度精细变化时, 光子微波频率会出现一定范围内的周期性漂移.     

光纤光栅外腔半导体激光器输出特性耦合效率的研究

本文采用射线追踪法,导出了光纤光栅外腔半导体激光器(FGESL)的连续输出谱P(λ)及输出功率的隐函表达式.在此基础上,结合载流子速率方程,对外腔半导体激光器的P(λ)及P-I特性进行了研究.结果表明:光纤光栅外腔的输出谱在反射带宽内呈现出多峰结构,峰值与耦合效率有关;随着祸合效率的增大,输出功率整体上呈现上升的趋势,并在上升过程中出现的抖动越来越小.