Chaos synchronization in injection-locked semiconductor lasers with optical feedback

Based on the rate equations, we have investigated three types of chaos synchronizations in injection-locked semiconductor lasers with optical feedback. Numerical simulation shows that the synchronization can be realized by the symmetric or asymmetric laser systems. Also, the influence of parameter mismatches on chaos synchronization is investigated, and the results imply that these two lasers can achieve good synchronization, with smaller tolerance of parameter mismatch existing.

非等幅OTDM信号的全光时钟提取

理论上推导了非等幅均匀复用的OTDM信号中时钟分量与各路脉冲幅度的关系式,并分别从频域和时域的角度给出了利用以半导体光放大器(SOA)作为调制器的锁模光纤激光器进行时钟提取的物理机制,对时钟提取的物理过程给出了形象解释 实验上通过利用锁模光纤激光器成功地从非等幅均匀复用的8×2. 5GHzOTDM信号中提取了2. 5GHz单路时钟和20GHz群路时钟光脉冲 利用该方案提取的时钟脉冲稳定性好,对偏振态不敏感,是较理想的时钟源

等幅均匀复用OTDM信号的单路和群路时钟提取

提出了针对等幅均匀复用的光时分复用信号进行全光时钟提取的一种新方案,理论上分析了该方案的可行性,并给出了各次谐波时钟频率分量大小的表达式.实验上利用该方案成功地从等幅均匀复用的8×2.5GHz信号中提取出了2.5GHz单路时钟和20GHz群路时钟光脉冲.此技术可应用于高速OTDM信号的时钟提取.

两种调制方式下主从激光器同步性能的理论研究

以单周期信号为例,数值模拟并讨论了注入频率和注入光场波动强度对主从式半导体激光器同步性能的影响。分别通过直接调制和外部调制两种方式获得单周期信号,并采用改进的参数———相似指数评价系统的同步性能。研究结果表明:当注入强度足够大时,系统实现注入锁定同步,外部调制的相似指数大于内部调制;注入强度恒定时,同步品质几乎不受调制指数的影响,而受调制频率的影响;由于内部、外部调制引起主激光器的输出反相,两种调制方式下同步品质随调制频率的变化趋势也相反。

外腔锁相宽发光区二极管激光列阵研究

利用简单的外腔，实现了具有宽发光区的商用半导体二极管激光列阵（DLA）的外腔锁相。光谱测量表明，DLA的谱宽由自由运行时的1．9nm压缩到了0．16nm，峰值波长由803．8nm调整到805．5nm；实测远场光瓣间角距等于1．6mrad，即波长与发光单元间距之比，表明列阵运行在基超模（或最高阶超模）；峰谷结构调制度大于0．8。观察表明，外腔长度在1／10～1／6泰伯距离内变化时，锁相均能实现。实验事实表明锁相是交叉注人锁定的结果。利用半导体激光注人锁定理论，定性分析了外腔DLA由自由振荡向锁相过渡的过程，预言了锁相场波长应出现在自由运行DLA光谱长波端，实验也证实了这一事实。

强光注入锁定半导体激光器的理论分析

通过速率方程建立了强光注入半导体激光器的理论模型,研究了注入光强与从激光器注入锁定频率范围的关系。结果表明,强光注入增大了半导体激光器的注入锁定范围。同时对半导体激光器进行了时间特性的数值模拟,计算结果表明,无论是强光注入还是弱光注入,激光器的输出最终都趋于稳定,通过强光注入锁定条件与弱光注入条件下的对比,得出强光注入能有效地抑制弛豫振荡,缩短达到稳定的时间。

注入锁定半导体激光器调制特性研究

通过速率方程建立外光注入半导体激光器的理论模型,在注入锁定条件下对其进行稳态及小信号分析,研究了注入光对调制特性的影响。结果表明,强光注入在一定程度上增大了谐振频率和调制带宽,但是抑制了响应增益,通过增大偏置电流加以补偿,才能获得理想的响应增益和带宽;并且外光注入大大降低了低频调制时的频率啁啾。

TDM-PON上行信号光功率均衡器的锁模特性

为了减小时分复用无源光网络(TDM-PON)上行信号光波长的飘移,基于TDM-PON上行信号光功率均衡器架构,采用单模激光注入锁定光网络单元(ONU)法布里-珀罗(F-P)激光器(LD)方法,研究了F-P LD输出光波长的锁模特性,包括锁模的范围、驱动电流对锁模特性的影响、锁模前后温度变化引起F-P LD光波长变化情况等。结果表明,当驱动电流为9mA时,F-P LD可被锁模的波长范围为0.38nm,大于ONU上行光波长因环境温度变化5℃而产生的波长位移量0.25nm,F-P LD被锁模可使ONU上行信号的光波长相同且稳定,降低光功率均衡后的噪声。

外部光注入半导体激光器的大信号宏模型

本文给出了外部光注入半导体激光器（ＬＤ）的大信号非线性宏模型，使得对外部光注入ＬＤ的特性可以用通用电路分析软件进行分析，运用此模型对外部光注入ＬＤ的双稳和动态调制特性进行了分析，模型的分析结果与已报导的理论和实验基本一致。

注入锁定半导体激光器小信号模型仿真

在半导体激光器速率方程的基础上,采用了微分分析法,建立了小信号模型,运用MATLAB软件仿真,详细研究了注入锁定半导体激光器的稳态锁定范围和频率调制响应。仿真结果表明:对于频率失谐,稳态锁定范围是不对称的,并且在负失谐范围内激光器往往比较容易被锁定;对于来自主激光器的不同注入功率,都有一个最优的调制频率,合理设置驱动电流的调制频率,可以得到最大的频率调制响应。

外腔半导体激光器的宏模型

本文给出了外腔半导体激光器（ＥＣＬＤ）大信号宏模型．该模型可以作为光电集成ＥＣＬＤ的计算机辅助设计模型，亦可作为考察光反馈对单模ＬＤ影响的分析模型．模型可以用通用电路分析软件进行分析，分析结果与已报导的理论和实验基本一致．

注入锁定半导体激光器频率失调的下限

在考虑非线性增益的情况下，本文给出了注入锁定半导体激光器锁定带宽的表达式，该激光器稳定运转的失调频率下限受非线性增益的影响，特别是在激光器偏置电流较大和或非线性增益系数较大时更为如此。

1.06μm注入锁定增益开关半导体激光器特性分析与功率放大研究（英文）

报道了1.06μm增益开关半导体激光器的详细特性分析和功率放大研究。用高频正弦信号调制中心波长1.06μm的F-P腔半导体激光器得到脉宽约为100 ps、平均功率约为20 m W,重频从500 MHz到2 GHz连续可调的稳定短脉冲激光输出。采用注入锁定改善增益开关半导体激光器的输出特性。研究和分析了调制信号的频率、功率和偏置电流的大小以及注入锁定的功率、温度对激光器输出特性的影响。将该激光器作为种子,用108 W的抽运光进行两级全光纤功率放大得到了82 W的高功率输出,光光转换效率达到76%。

注入锁定半导体激光器的电路模型及其调制特性分析

本文给出了注入锁定半导体激光器ＬＤ小信号电路模型，使得对注锁ＬＤ的调制特性可以用通用电路分析软件进行分析，运用此模型对注入锁定ＬＤ的调制特性进行了分析。模型的稳态分析结果与已报导的理论和实验一致。

半导体激光器储备池计算系统的工作点选取方法

半导体激光器储备池计算系统的性能受很多因素的影响,如虚节点间隔、激光器的偏置电流和反馈强度等.对于光注入信号方式,注入强度和频率失谐的大小也会影响系统的性能,使得工作点更难确定.为此,本文以10阶非线性自回归移动平均任务为基础,提出一种选取半导体激光器储备池计算系统的最佳反馈强度与注入强度的方法.该方法通过寻找在某一反馈强度和连续光注入条件下,对应于储备池的注入锁定状态的最小注入强度来确定注入锁定状态的边缘;沿此边缘,通过测试系统性能选取最佳反馈强度以及与之配套的注入强度.综合前人对其他参数的研究,进一步提出完整工作点参数的选取方法.在所选取的工作点参数下,仅用50个虚节点即获得低至0.3431的归一化均方根误差,说明所提出的工作点选取方法是可行的.通过混沌时间序列预测和手写数字识别任务,验证了该方法对回归和分类问题的通用性.

单模半导体激光器的光学注入锁定研究

实验研究了单光束连续激光束注入自锁定的内置外腔单模法布里-珀罗激光器时导致的光学注入锁定现象。讨论了边模抑制比、主导模功率、锁定模功率和带宽随波长失谐的变化,以及波长锁定范围与不同边模的关系,并进一步分析了注入激光束在不同的波长失谐条件下,激光器主导模功率随外部注入功率变化的变化情况。

DFB半导体激光器自注入锁定失稳因素分析

分布反馈(Distributed Feedback,DFB)半导体激光器具有体积小、成本低和工艺成熟等优势,但兆赫兹量级的线宽使其应用范围受限。采用环形谐振器对其进行自注入锁定,可将线宽压窄到千赫兹量级,但仍存在锁定不稳定的问题。文章采用四只不同的环形谐振器对DFB半导体激光器进行自注入锁定,通过实验监测自注入锁定时多个端口的光功率、偏振态和光波长的变化,揭示影响DFB半导体激光器自注入锁定稳定性的因素有谐振模式跳变、偏振态跳变,以及外界温度和振动引起的锁定环路的相位变化,且使用不同类型的环形谐振器进行锁定时,主导的影响因素不同。控制这些影响因素可以改善DFB半导体激光器自注入锁定的稳定性,使DFB半导体激光器自注入锁定技术有更好的应用效果。

注入锁定半导体锁模激光器的时序抖动特性（英文）

采用简化的孤子微扰模型方程组,研究了注入锁定时被动锁模半导体激光器的时序抖动噪声特性.研究发现,当注入锁定的耦合系数为10-3 ps^(-1)时,在100kHz到10GHz的频率范围内,从锁模激光器的时序抖动噪声可从自由运转情况下的皮秒量级(3.83ps)下降至几十飞秒.还讨论了主从锁模激光器的稳态相位差、注入耦合系数、线宽增强因子等参数对时序抖动噪声特性的影响.计算结果表明,时序抖动对稳态相位差不敏感,而耦合系数的变化对其则有显著影响;此外,线宽增强因子越小,时序抖动噪声越小.

多波长相干光注入锁定的波长跟踪自动化控制

本文基于全网光同步的超密集波分复用无源光网络(ultra-dense wavelength division multiplexing passive optical network,UDWDM-PON),对多波长注入锁定的稳定性进行了研究,提出了一种波长跟踪控制方法:用光电探测器(photo-diode,PD)接收从激光器(slave laser diode,SLD)的光信号并进行滤波与检波处理,所得信号用于建立SLD参数分布模型并进行线性扫描控制。该方法经基于LabVIEW程序控制与数据采集(data acquisition,DAQ)的仪器实验验证后,对相关驱动电路进行了模块化改良,采用基于微控制单元(microcontroller unit,MCU)的控制,使得该控制模块具有更高控制精度、更易封装的特点,从而能更好应用于多波长光的多路注入锁定当中。本文采用主动锁模激光器(mode-locked laser,MLL)作为多波长光源,对双路SLD的注入锁定进行了验证与对照实验,结果表明:在相同注入条件下,采用波长跟踪控制模块的注入锁定组具有更佳的稳定性。

可连续调谐的窄线宽外腔半导体激光器

可快速连续调谐的小尺寸窄线宽外腔半导体激光器是调频连续波(FMCW)激光雷达、量子技术等领域的核心器件。通过紧凑的反馈光路设计,采用腔长为2.5 mm的法布里-珀罗腔(FP腔)反馈压窄线宽,并结合压电陶瓷(PZT)进行腔长扫描,组装了波长为1550 nm的小型化可调频的激光样机。采用光纤长度为1 m的马赫-曾德尔干涉仪,在重复频率为0.1、1.0、10.0、100.0 kHz下分别测得激光器无跳模的连续调谐范围为25.0、21.6、18.0、10.0 GHz。基于20 km长光纤的延时自外差法,测得3 dB线宽约为10 kHz。未来通过更加紧凑的光路设计,可以获得更大调频范围的超窄线宽激光。