从短到长腔过渡从自混合在一个延迟混沌光反馈激光实验报告..doc

从短到长腔过渡从自混合在一个延迟混沌光反馈激光 席尔瓦诺多纳蒂，终身会员，IEEE，和穆罕默德塔齐法蒂2012年4月12日,修改后的7月10日,2012;接受7月14日2012年。 出版日期2012年8月9日,当前版本日期8月15日2012年。作者是电子系,帕维亚大学意大利帕维亚27100(电子邮件:silvano.donati@)。颜色版本的一个或多个可用的数据摘要在在线。 10.1109数字对象标识符/ JQE.2012.2211862a特性在应用程序中利用称为混频干涉,而振幅的依赖在相干检测弱光回声[1]。 在一个高水平的耦合(从10?3几个说10?1),激光振荡强烈扰动和揭示新现象,complex-system的特征动态:扰动分支,长达multi-periodic振幅振荡,线宽缩小和扩大混乱[2]-[4]。 也许最有趣的高级耦合应用程序追求在国际上近年来通过几组混沌加密技术[4],[5],一项新技术利用吗同步chaos-generating匹配的属性系统。值得注意的是,几个版本的ipc(集成光子电路),集成在一个芯片上的所有功能与激光二极管一样,chaos-based系统相位调制器,波导和end-reflector一直在发展单片[6][7],打开了示威者和混沌密码学的田间试验。 其他应用程序的混乱或多阶段的生成激光已经开始出现。例子:随机数代[8],chaos-modulation测距仪[9],和一代radioover period-1系统——高频基调纤维应用[10]、[11]。 原则上,我们可以开发上述所有应用程序使用mutual-coupling或self-coupling(或景深,延迟光学反馈)配置。当然,后者的实际利用最低的部分,需要只是一个激光反射器,代替两个(通常紧密匹配和激光频率可调),更容易服从集成在一个IPC,所以它是目前的首选把工程开发。 普遍认为在文献[2]、[3],[12],[13],短(外部)腔是距离遥远反射器,L,小Lfr = c / 2 fr,fr是 (非微扰)激光的弛豫频率。 更准确地说,基于分析线宽展宽由于反馈,Schunk和彼得曼[14]地区稳定和连贯崩溃可以代表K-τext飞机(请参见图4的Ref。[14]),K的反馈现场部分回到了腔,τext = 2 l / c外部的往返时间。该地区的无条件的稳定的谎言下面曲线近似三个渐进线:(我)在大的反馈(功率分数K几10?2),产品的弛豫频率和外部的往返时间应当frτext 0.1 -0.2;这种情况相当于targetdistance限于L 0.1 -0.2 Lfr;(2)在较小的反馈系数K,激光对C 1,是无条件稳定的给出的参数C[1]-[3]:C =(1 +α2)1/2K(τext /τin)(1)这样的条件也写成Kτext τin(1 +α2)?1/2;最后,(3)下面的激光稳定不变的渐近值K≈2·10?4 frτext≥1。 类似的结果获得了莫克等。[13]一个不同的方法,朗和稳定性分析小林方程和条件稳定的解决方案(由图5 Ref。[13])被编写为K 2·10?3为frτext 1和frτext 0.25(L 0.25 Lfr)为高K( 10?2)。 一方面,这些结果告诉我们,保持对于relaxation-equivalent外腔式短长度,即L 0.2 Lfr,限制backreflected权力分数K2 ≈10?7(L Lfr),我们得到一个无条件的稳定的振荡机制。因此,经验法则 激光作为光纤通信的源回波损耗的光纤线应保持下面,说,?70分贝,避免backreflections惯了线宽并增加振幅噪音。 另一方面,我们可能希望在几个应用程序工作在稳定地区外,在边界或在相干政权崩溃。 一个例子是温和的情况下耦合(1 C 4.6)对光反馈自混合干涉仪中,当我们利用mode-hopping外腔模式推广的外部相移变化,文献[1]中看到细节。在selfmixing政权,除了由于切换模式跳跃每增加一个λ/ 2 L的外部路径,没有其他的不稳定系统,证明了许多干涉仪设计几个工作的例子测量的应用[1]。 另一个重要的情况是当我们关心的是生成混乱或周期性振荡,高级动力学应用混沌密码学、随机数生成 和微波光子学。在这种情况下,我们需要探索相干的地区为了详细崩溃确定优先领域的操作自由度系统,例如,这些政权的不是很敏感参数变化,因此可以很容易的控制。因此,研究制度生成的K-τext飞机可取的。 此外,在一个漫长的空腔(L Lfr)生成的从距离L混乱只是弱依赖,shortcavity(L Lfr)= 2吉隆坡强烈依赖于阶段(mod 2π),k = 2π/λ是波数。这一阶段依赖增加了另一个变量,有效控制(或地下室)生成的混乱,从而使短腔