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集成互耦合半导体激光器的非线性动力学特性及其应用研究

时间:2017-06-21

孙长征

课题对集成互耦合半导体激光器中各种非线性动力学状态进行了理论和实验研究,分析了互锁定、单倍周期振荡、多倍周期锁定、准周期及混沌等非线性动力学状态的演化规律,探索了器件结构参数对非线性动力学特性的影响,以及在微波光子学、通信等领域的应用。

对集成互耦合半导体激光器中的互锁定、单倍周期振荡、多倍周期锁定、准周期及混沌等状态进行了观测和理论仿真,发现系统中存在准周期混沌路径,指出影响互耦合激光器非线性动力学状态的主要因素包括耦合强度、耦合相位及频率失谐量,系统的特征频率量为注入状态下的频率失谐及张弛振荡频率,两者之间的关系决定了不同的动力学状态以及混沌的产生路径。

理论仿真并实验验证了互锁定状态下,集成互耦合半导体激光器的调制特性增强效应,其调制响应谐振频率可达34.3 GHz。同时,相对强度噪声(RIN)、调制非线性、频率啁啾等均得到了有效抑制。研究结果表明,互注入锁定集成激光器在窄带毫米波信号传输等模拟光链路应用中有良好的应用前景。

首次利用集成互耦合半导体激光器获得了带宽覆盖大于35 GHz且频谱平坦的混沌信号。在此基础上,利用过采样结合简单后处理,实现了150 Gb/s的高速随机码产生,并可采用异或运算将产生速率提升至250 Gb/s,证明了集成互耦合激光器在基于混沌光的随机码产生领域的独特优势。

 

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