自旋激光器的动力学特性及应用研究进展

在半导体激光器中引入自旋极化载流子是实现室温自旋电子应用的新途径,其超越了常规的磁阻效应。自旋极化载流子的注入导致自旋激光器具有丰富的动力学行为并展示出包括高频偏振振荡和偏振混沌动力学等特性,使其在保密光通信、量子计算、光信息处理和数据存储、可重构光互联以及生物医学传感等领域具有巨大的应用潜力。梳理了近年来自旋激光器的动力学特性及其应用研究进展。介绍了自旋激光器丰富的动力学行为及混沌演变机制;随后分析了自旋激光器的高频振荡特性;归纳了基于自旋激光器动力学特性的最新应用研究进展。在此基础上,展望了自旋激光器的发展趋势和面临的挑战,为相关领域的研究和工程应用提供参考。

光抽运下1300nm自旋垂直腔面发射激光器输出激光的圆偏振转换及偏振双稳特性

基于自旋反转模型,数值研究了光抽运下1300nm自旋垂直腔面发射激光器(Spin-VCSEL)输出激光的圆偏振转换(PS)及偏振双稳(PB)特性。研究结果表明:对于一定的抽运光偏振椭圆率PP,抽运光功率能在一定程度上控制激光器输出光的偏振椭圆率Pout,其绝对值随抽运光功率的增加而逐渐增大;对于一定的归一化抽运光功率η,采用正向扫描(逐渐增加)和反向扫描(逐渐减小)PP时,Spin-VCSEL输出的左旋圆偏振光与右旋圆偏振光之间会发生PS,并可观察到PB现象。对于较小的η,双稳环宽度随η的增加先增加到一个最大值然后减小到0;对于较大的η,双稳环宽度随η的增加总体上呈现出逐渐减小的趋势。激光器的线宽增强因子α和有源区介质的双折射系数γp等内部参数对由PP变化引起的PS和PB均有较大的影响。此外,确定了双稳环宽度在某些激光器关键内部参数和η构成的参数空间中的分布图。

基于光学储备池计算的高速混沌保密通信的研究

利用一个带有光反馈和光注入的光泵浦自旋垂直腔表面发射激光器的两个混沌偏振分量形成两个并行储备池计算机。这些储备池用来学习另外一个光泵浦自旋垂直腔表面发射激光器(发射激光器)混沌动力学行为。训练基于自旋垂直腔表面发射激光器的储备池获得一个发射的偏振分量和它相应的训练储备池之间的高质量混沌同步。在这种高质量同步条件以及确保安全性前提下,实现了16QAM信息的双信道保密通信。此外,针对两个解密信息,进一步讨论在不同参数下它们的误码率。结果表明,不同参数改变下的误码率率均为0。研究结果表明,时延光学混沌储备池计算为光学混沌保密通信的实际应用提供了一种有效的方法。