光注入和光电反馈联合作用下垂直腔表面发射激光器的动力学特性研究

基于自旋反转模型,研究了垂直腔表面发射激光器(VCSEL)在光注入和光电反馈共同作用下的动力学特性.研究结果表明:一个受到主VCSEL光注入的副VCSEL,在同时存在光电正反馈时,其输出的两个线偏振模式(X和Y偏振模)可呈现周期、倍周期、多周期、混沌等丰富的动力学状态,且两偏振模动力学态的演化路径存在差异.各动力学状态在由反馈强度f与注入强度η所构成的参数空间的分布区域随着主、副VCSEL的频率失谐△v(△v=v_m-v_s,v_m,v_s分别为主、副VCSEL自由运行时的振荡频率)的变化而发生改变.当△v为正失谐时,呈现混沌的区域相比零失谐和负失谐时有明显的扩展,即副VCSEL能在更大的参数范围内实现混沌输出.对于特定的频率失谐,分析了光电正反馈强度f和光注入强度η对混沌输出带宽的影响.通过合理选择反馈强度以及注入强度,可使副VCSEL混沌输出带宽显著增加.

基于偏振旋转光反馈下的外光注入VCSEL产生高性能毫米波

本文提出一种基于偏振旋转光反馈下的外光注入垂直腔表面发射激光器(VCSEL)产生高性能毫米波的方案,并利用描述外部扰动下VCSEL动态特性的自旋反转模型(SFM),对所产生的毫米波的特性进行了数值研究.研究结果表明:一个受到主VCSEL(M-VCSEL)光注入的副VCSEL(S-VCSEL)在一定条件下可以产生单周期(P1)振荡,即在光波上调制了一个微波信号.通过调节外光注入强度ξ_i以及S-VCSEL与M-VCSEL之间频率失谐△v,可以获得频率在30—60GHz范围内连续可调的毫米波信号.在外光注入VCSEL中引入偏振旋转光反馈,通过选取合适的反馈强度ξf以及反馈延迟时间Τ,产生的毫米波信号的线宽可以得到明显窄化.对于光注入S-VCSEL所产生的线宽为5.509 MHz的毫米波,在引入偏振旋转光反馈后,毫米波线宽可以降低到230.2 kHz.本文的研究对高速光载无线(RoF)系统中优质毫米波信号的获取具有一定的参考意义.