双光反馈短腔半导体激光器动力学特性分析

提出并数值验证了双光反馈短腔半导体激光器可以稳定产生宽带混沌信号。通过理论分析对比了单光反馈和双光反馈两种结构下,反馈系数对激光器动力学特性的影响,发现双光反馈结构的短腔半导体激光器在很大的参数范围内可以产生混沌信号。对激光器不同输出状态的信号特性进行分析,结果表明双光反馈结构的激光器经由倍周期路径演化为混沌状态。另外,研究了双腔的反馈系数对激光器输出信号带宽的影响,发现双光反馈结构的激光器产生混沌信号的带宽可达10 GHz以上,并且随着反馈系数增大而逐渐增加。

双光反馈半导体激光混沌系统中外腔延时反馈特征的抑制

在一个双光反馈半导体激光混沌系统中,固定其中一个反馈腔镜(固定腔M1)的反馈延迟时间以及反馈强度,实验研究了另一个反馈腔镜(可变腔M2)的反馈延迟时间以及反馈强度对系统混沌输出的延时反馈特征的影响.研究结果表明:在可变腔M2与固定腔M1的反馈强度相等的条件下,改变M2的腔长,当其腔长约等于(但不能严格等于)M1的腔长或者腔长的一半时,系统将呈现较好地抑制延时反馈特征效果;当M2的腔长与M1的腔长或腔长的一半近似相等时,适当调节M2的反馈强度还可对混沌输出的延时特征峰进行进一步抑制.因此采用双光反馈半导体激光混沌系统能很好地隐藏延时参量,从而可实现更高的安全性.

基于双光反馈垂直腔面发射激光器的双信道混沌同步通信

利用双光反馈垂直腔面发射半导体激光器(VCSELs)两个正交偏振模式输出的两个混沌信号作为混沌载波,构建了一个双信道的混沌保密通信系统,并对该系统的通信性能进行了数值仿真研究.研究结果表明:通过合理的选取反馈参量,双光反馈VCSELs两个偏振模式输出的混沌信号能很好地隐藏外腔反馈延时特性;双光反馈VCSEL两个偏振模式输出的混沌信号通过偏振保持注入到接收VCSEL中,在强注入锁定条件下可以实现很好的混沌同步,同步性能对频率失谐的容忍性随着注入强度的增加而加强;在附加混沌调制加密方式下,500Mbit/s的信号在传输过程中能够得到很好的隐藏,同时在接收端可以成功解调;随着通信速率的增加,Q因子呈现下降的趋势,但对于6Gbit/s的信息,Q因子仍大于6.

双光反馈双光注入混沌半导体激光器延时特征峰抑制

提出利用双光反馈(DOF)主半导体激光器(SL)双光注入(DPI)到从SL的方案来隐藏混沌激光光强和相位的延时特征峰,利用自相关函数和互信息函数对不同方案下延时特征峰的抑制情况进行了对比分析。研究结果表明,对同种类型的激光器,在相同参数区间内,DOF-DPI方案与其他方案相比,具有更好的抑制效果;另外,带混沌光注入的方案对相位延时特性的抑制要比对光强延时特性的抑制效果好;在延时特征峰抑制到相同水平的前提下,DOF-DPI方案比其他方案具有更宽的参数区间。

基于双光反馈垂直腔面发射激光器获取双路高速物理随机数研究

提出基于双光反馈下垂直腔面发射激光器(VCSELs)输出的正交偏振分量混沌振荡来同时获取两路物理随机数(PRN)的方案,数值分析了不同反馈强度下所获取的最终比特序列的随机性能。研究结果表明,通过选择合适的反馈参量可使VCSELs中两个偏振分量均呈现混沌振荡;其输出的两路混沌信号作为熵源,经8位模数转换器(ADC)量化、比特序列按位反转、异或(XOR)运算和m bit最低有效位(m-LSBs)截取等后续处理后可得到最终比特序列;采用美国国家标准技术研究所(NIST)提供的NIST special publication 800-22统计测试套件对基于不同反馈强度下所产生的混沌信号熵源所获取的最终比特序列的性能进行测试,初步确定了获取可通过NIST speical publication 800-22统计测试的两路随机数所需的反馈强度的范围。

基于双光反馈的双偏振差分自混合干涉降噪技术

激光自混合干涉在测量时容易受到噪声的干扰,从而影响测量的精度和稳定度。为此,在利用双光反馈提高自混合干涉信号信噪比的基础上,结合随机偏振激光自混合干涉双偏振差分探测技术,进一步降低系统噪声。实验结果表明,双光反馈与双偏振差分结合使用,可将自混合干涉信号的信噪比提高7 dB。因此,所提方法和技术在自混合干涉测量中具有良好的应用价值。

宽带混沌光的WDM-PON断点高精度检测系统设计

针对WDM-PON断点检测中亟需解决的支路多、节点密问题,为实现高精度定位各支路的断点提出了一种基于宽带混沌光激光器的检测方法。在分析宽带混沌源的特性的基础上,进行了初步的仿真实验,结果表明该方法可以高精度定位WDM-PON支路中断点的位置,空间分辨率达到7cm且与探测距离无关。

基于平行偏振光注入的1550nm波段垂直腔表面发射激光器获取窄线宽光子微波的理论和实验研究

提出一种基于1550 nm垂直腔表面发射激光器(1550 nm-VCSEL)获取高质量微波信号的全光方案.在该方案中,采用波长位于VCSEL中被抑制模式的中心波长附近、振动方向与VCSEL中主导模式相同的偏振光注入(即平行注入)1550 nm-VCSEL获取高频微波,并借助双光反馈对该高频微波的线宽进行窄化.一方面,基于VCSEL的自旋反转模型,从理论上分析了采用该方案产生微波信号的可行性;另一方面,通过构建相应的实验系统,对该方案产生的微波的特性进行初步实验研究.实验结果表明:在合适的注入条件下,1550 nm-VCSEL能够产生30 GHz左右的微波信号,但该信号的线宽较宽(百兆水平);引入双光反馈后,微波线宽可被压窄两个数量级以上,得到了线宽低于1 MHz、信噪比大于40 d B的微波信号.