【摘 要】
：
半导体激光器在不同强度的光反馈作用下会产生丰富的动力学特性,在通信、测量、雷达等领域具有重要应用。例如,利用光反馈半导体激光器混沌振荡现象,可以实现高速物理层保密通信、高速物理随机数产生、抗干扰激光雷达、高精度光时域反射测量等。值得注意的是,光反馈半导体激光器的动态输出具有反馈时延特征——激光器输出的时频特性能够反映外部反射器的位置和反馈强度,因此,利用激光器反馈时延特征也可以实现时域反射或雷达测
论文部分内容阅读
半导体激光器在不同强度的光反馈作用下会产生丰富的动力学特性,在通信、测量、雷达等领域具有重要应用。例如,利用光反馈半导体激光器混沌振荡现象,可以实现高速物理层保密通信、高速物理随机数产生、抗干扰激光雷达、高精度光时域反射测量等。值得注意的是,光反馈半导体激光器的动态输出具有反馈时延特征——激光器输出的时频特性能够反映外部反射器的位置和反馈强度,因此,利用激光器反馈时延特征也可以实现时域反射或雷达测量。目前,基于分布式反馈（DFB）半导体激光器的时延特征光时域反射测量已经被提出并应用光纤网络故障检测。该方法避免了激光器相干长度的限制,具有长距离测量优势。然而,其灵敏度受限于DFB激光器对反馈光的敏感度。因此,如何提高光反馈灵敏度就成为提升基于时延特征的光时域反射测量灵敏度的关键科学问题。我们注意到,相比于DFB半导体激光器,二维微腔半导体激光器有源区体积小、内腔更短（约低一个量级）,理论上对反馈光更加敏感。因此,本文以弧边六角形微腔激光器为对象,研究二维微腔激光器的光反馈灵敏度。开展的主要工作如下:（1）利用激光器速率方程模型,理论研究了光反馈弧边六角微腔激光器进入混沌的路径,分析了激光器从稳态进入非线性动态的临界反馈强度。发现并揭示了长腔反馈下激光器的稳态-准周期态切换现象;研究了弧边六角微腔激光器临界反馈强度,结果表明比传统DFB激光器降低约一个数量级。（2）通过自相关函数、互信息和排列熵等方法,研究了光反馈弧边六角微腔激光器的时延特征及参数影响规律,结果表明微腔激光器时延特征变化率比DFB激光器提高约20倍。（3）发现了短腔反馈下弧边六角微腔激光器的高频规则脉冲包络振荡现象,揭示了其物理机制和产生条件。
其他文献
本文数值研究了基于混合放大器中继和周期色散补偿的长距离共驱半导体激光器混沌同步方案。共驱混沌同步系统可实现响应激光器之间的高同步性,同时驱动激光器和响应激光器的输出之间相关性很低,提高了系统安全性,因此在混沌保密通信以及密钥分发领域的应用比较广泛。混沌光通信与现代光纤技术相兼容,通过在共驱混沌同步系统中加入光纤链路,可以实现安全、长距离的混沌光通信,但链路中的损耗、色散和非线性效应也会很大程度降低
当前,环境问题（资源枯竭,水污染和空气污染等）变得越来越突出并引起人们的关注。跟传统光源（白炽灯和荧光灯等）相比,白光发光二极管（LED）优点明显,例如:低功耗、高效率、长使用寿命和不污染环境等。目前,白色LED通常使用蓝光In Ga N芯片加上黄色Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)荧光粉来制备。但是由于缺少红光,这种LED的相关色温（CCT）高并且显色指数（CRI）低。这限制了它们在
混沌光纤激光器具有宽带宽、抗干扰能力强、高随机性的特点,在混沌光纤传感、混沌激光雷达、混沌保密通信领域有着得广泛的应用。近年来,基于混沌源的光纤传感越来越受到人们的关注,混沌源可实现长距离光时域反射、基于布里渊散射实现温度传感、分布式压力传感以及混沌光纤激光源运用衰荡环实现压力、温度、浓度传感。混沌源的稳定性以及混沌信号的复杂度制约着混沌传感精度。论文提出通过混沌光注入在保证混沌复杂度的基础上分析
卤化铅钙钛矿材料因其独特的物理特性,包括扩散长度长、载流子寿命长、电荷迁移率高、可调谐的波长（390-790nm）、吸收系数高等,在太阳能电池、探测器、激光器等光电器件中得到广泛应用,然而受陷阱态密度大及材料受热易降解等问题的影响,钙钛矿半导体材料稳定性仍面临挑战,制约着它的进一步发展。我们以甲胺铅碘钙钛矿纳米片作为激光器的增益介质及光学谐振腔,作为单晶,其拥有比多晶薄膜低得多的缺陷态密度,是实现
基于金属-半导体-金属（Metal-Semiconductor-Metal,MSM）结构所制备的光电探测器具有响应率高、暗电流低、容易集成等优异的特性,所以在通信、传感、制导等很多前沿领域受到广泛的关注。Si C作为第三代半导体中的优秀代表,具有高临界击穿电场、高电子迁移率等明显的优势,是可以用来制造高压、高温、抗辐照等高效半导体器件的优异半导体材料。但是,因为Si C自身的带隙较宽,所以只能工作
钙钛矿表面等离激元激光器利用钙钛矿材料优异光学性能及表面等离激元效应,可以实现突破衍射极限的室温激光发射,在光互联、生物探测、医疗、纳米光刻、数据存储等领域有广泛应用前景。品质因子（Q）是表征谐振腔光学损耗的重要参数,小的品质因子意味着大的光学损耗,使得激光器具有较高的激光阈值,在器件使用过程中会产生大量焦耳热,导致器件寿命较短,同时存在能耗大的问题,不利于激光器的集成应用。因此,高品质因子钙钛矿
混沌激光是激光器的一种特殊输出形式,多采用外部光反馈方式实现,然而外部光反馈装置结构复杂、输出不稳定且易受外界环境和工作参数的影响。为克服上述问题,本课题组将各器件进行集成,研制出了低成本、实用便捷、稳定输出的混沌半导体激光器。混沌半导体激光器是功耗型有源器件,工作温度和驱动电流的波动对其输出特性有明显影响。因此,研制高精度高稳定的驱动和温度控制系统对提高混沌半导体激光器的输出特性有重要意义。本文
混沌激光具有输出类噪声、宽带宽、抗干扰性强等优点被广泛应用于激光雷达、混沌保密通信、光纤故障检测和快速物理随机数发生器等领域。混沌激光的随机特性直接影响其应用范围和测量精度,近年来,采用掺铒光纤放大器的混沌保密通信系统和光纤故障检测系统以及采用掺镱光纤放大器的水下激光雷达逐渐成为人们研究的热点,研究放大过程中混沌激光的随机特性变化可为混沌激光应用提供一定的指导意义。本论文通过利用光纤激光器环形腔中
随着半导体集成技术的快速发展,人们已经可以在量子水平上制备光子集成器件,并在相关领域开展了深入的研究。量子点微柱激光器作为其中一类集成光源,在保密通信中有着潜在的应用,此类光源与传统半导体激光器相比,在激光阈值、出射光场特性等方面都具有一定的优势。同时,尺寸小具有显著的光与物质相互作用,是良好的腔量子电动力学（CQED）的实验平台。目前已经在量子点微柱激光系统中观测到了强耦合效应、制备了高品质的单
混沌激光由于其宽频谱、类噪声、幅值大等特点,在混沌保密通信、高速随机数产生以及混沌激光雷达具有很大的应用价值。外腔反馈半导体激光器由于其结构简单、操作简便、成本低、易于集成的特点成为产生混沌信号的主要方式。然而,由于半导体激光器固有弛豫振荡的限制,大部分能量集中在弛豫振荡频率附近,频谱不平坦,有效带宽只有数GHz,严重降低混沌保密通信及密钥分发的速率。现有提高混沌信号带宽的方法都会额外增加系统结构