基于片上微腔自反馈注入锁定的窄线宽激光器

对半导体激光器外腔自反馈注入锁定进行了理论分析,研究了片上微腔的自反馈注入锁定对于分布反馈(DFB)激光器输出线宽的影响,分析了决定锁定带宽及线宽压缩系数的关键参数。基于Q值为2.4×10~6的片上Si_(3)N_(4)微腔的后向瑞利散射实现了DFB激光器的自反馈注入锁定,将其输出线宽由自由运转时的556.71 kHz压窄到了92.28 kHz,锁定带宽达到425 MHz。研究结果有助于理解半导体激光器自反馈注入锁定机理,并为实现窄线宽激光器提供了新的结构更简单、集成化潜力更高的方案。

基于非相干光反馈与注入的级联混沌系统研究

提出了基于延迟非相干光反馈与非相干光注入的级联混沌同步方案,与相干方案相比,该方案不需要频率完全匹配.数值研究结果表明,在其他参量匹配的情况下,发送机与接收机能实现完全同步.通过混沌键控方法,实现了信息的编码与解码.由于该级联方案具有非相干,宽带宽和多信息点传输的特点,所以在物理实现上很有吸引力,在全光中继通信方面也存在着很大的潜力.

基于符号函数的注入反馈式蔡氏电路同步控制

蔡氏电路的状态变量不易引出,一般的同步控制方法难以硬件电路实现.针对此类含有电感、电容储能元件的混沌电路,提出一种注入反馈式混沌同步电路设计方法,通过引出状态变量,并在状态变量微分量未知的情况下对系统实施混沌控制.利用该方法,对运动行为不同的两个蔡氏系统,实现了基于符号函数的非线性投影同步控制研究,电路实验结果验证了该方法的可行性和有效性.

基于自反馈光注入结构的双波长可调谐掺Er^3＋光纤激光器

为了实现可调谐双波长激光输出,提出并设计了一种基于自反馈光注入结构的掺Er3+光纤(EDF)激光器,并对激光器的基本原理及实现方案进行了理论分析和实验验证。系统结构设计采用976nm波长的LD作为泵浦源,结合EDF,两支光纤布拉格光栅(FBG)和光纤环形镜(FLM)产生激光,并通过在FLM中熔接饱和吸收体(SA)起到稳频作用;将FLM输出激光耦合进入谐振腔形成自注入结构,与腔内振荡激光形成干涉,抑制模式跳变;通过控制两支FBG之间的可调谐衰减器调节谐振腔内的增益和损耗,实现单个波长或双波长输出。实验结果表明:SA长采用4m、EDF长采用6m时,激光输出阈值为28mW,将反馈光注入谐振腔后,系统阈值为25mW,输出激光波长随时间漂移得到明显抑制;当泵浦光功率为80mW时,通过调节位于两支FBG之间的可调谐衰减器(VA)获得稳定的双波长激光输出;随着泵浦功率增加,激光输出功率具有良好的线性度和稳定性。在1 540nm波长处激光输出最大功率为1.16mW,信噪比(SNR)大于50dB;在1 545nm波长处激光输出最大功率为1.89mW,SNR大于50dB。

快慢型VanderPol系统动力学行为的慢流形控制

针对快慢型VanderPol系统,提出了注入反馈的慢流形控制方法.从几何角度出发,参照系统慢流形选择控制参数,就能将VanderPol系统控制到指定的平衡态或振荡周期轨道上.

LD外腔结构的传输矩阵理论分析

利用传输矩阵理论结合具体实验装置分析了外腔反馈注入系统的特性和反馈注入光束的传输特点。对准直型和会聚型两种不同的外腔结构分别进行了理论计算和比较,得出了会聚型外腔具有对外腔镜倾斜失调不灵敏的突出优点的结论。并在半导体激光器列阵的外腔实验研究中获得上述理论的验证,得到了远场分布光瓣宽度(FWHM)为0.46°,相应于光束质量为1.12倍衍射极限的激光输出。

反馈光注入半导体激光器复合腔模的稳定性

利用渐进稳定性分析的方法研究了小注入电流条件下反馈光注入半导体激光器的复合腔模(ECM)的稳定性,并提出对应于所有的复合腔模在相空间内存在一个模式稳定区域,复合腔模出现在该模式稳定区域内的概率远大于出现在该模式稳定区域外。通过求解复合腔模的鞍结分岔及霍普夫分岔边界条件并计算载流子浓度的庞加莱截图,验证了模式稳定区域的存在。数值计算的半导体激光器载流子浓度的分岔图验证了在小注入电流条件下渐进分析的可靠性。

多调制延时耦合半导体激光器的混沌同步与编码

数值研究了非相干光反馈与非相干光注入半导体激光器的多调制延时混沌同步,由于该系统是基于非相干注入的,所以不需要接收激光器的频率与发送激光器频率完全匹配。通过对非相干光反馈半导体激光器输出自相关函数的研究,发现在多调制延时系统中,延时标识可以被隐藏,这一特性可以提高系统的安全性,非常适用于混沌保密通信系统。分别利用混沌移位键控(CSK)及混沌隐藏(CMS)编码方法考查了单向耦合和双向耦合系统的通信性能。

耦合半导体激光器的多调制延时混沌同步

为了研究多调制延时混沌系统的动力学,用数值计算法研究了非相干光反馈与非相干光注入半导体激光器的多常数延时与多调制延时混沌同步,由于该系统是基于非相干注入的,所以不需要接收激光器与发送激光器频率完全匹配。另外,研究了非相干光反馈半导体激光器输出自相关函数。结果表明,多常数延时和多调制延时两种情况下都能获得高质量的同步,但在多调制延时系统中自相关函数的延时标识可以被隐藏,这一特性大大提高了系统的安全性,非常适用于混沌保密通信系统。

单瓣近衍射极限输出的带外腔半导体激光器

实验研究了带外腔反馈注入的宽接触条形激光器 ,并用光线传输矩阵分析了该外腔结构。利用闪耀光栅及耦合输出反射镜对表面未镀增透膜的半导体激光器构成外腔 ,选择一定模式的激光反馈注入回激光器 ,从而限制了其他模式在半导体激光器内的振荡 ,压缩了激光器输出激光的光谱宽度。当激光器驱动电流为 2 7倍阈值电流时 ,获得 2 30mW输出功率 ,0 6nm谱宽 ,单瓣近衍射极限的激光输出。用一平面镜代替光栅作为外腔反射镜 ,获得了 32 0mW输出功率 ,1 5nm谱宽的单瓣近衍射极限的激光输出。

固相振荡燃烧模型的动力学分析及混沌控制

根据固相振荡燃烧模型的动力学方程,揭示了系统随自身参数λ变化的动力学行为及混沌现象,并用棒棒控制法和多变量注入反馈控制法对系统进行了控制。数值仿真结果显示,随着系统参数的逐渐减小,系统处于周期二运动轨道,当参数进一步减小时,系统发生倍化分岔,最终通过倍化分岔序列通向混沌,当参数继续减小时,系统从混沌态转化为周期运动。棒棒控制法和多变量注入反馈控制法都能将系统控制到稳定的单周期轨道,只是控制后单周期的相轨迹图不同。系统随多变量注入反馈控制法控制参数变化时,其动力学行为与系统随自身参数变化的动力学行为很相似。本文工作进一步揭示了固相振荡燃烧模型的动力学行为,给出了该模型混沌控制的参数依据,为该模型进一步工程应用奠定了理论基础。