光反馈半导体激光器产生低频起伏与高维混沌信号及其-太原理工大学.PDF

第 57 卷 第 4 期 2008 年 4 月 物 　理 　学 　报 Vol. 57 ,No. 4 ,April ,2008 ( ) 10003290200857 04 226607 ACTA PHYSICA SINICA 2008 Chin. Phys. Soc. 光反馈半导体激光器产生低频起伏与高维 混沌信号及其演化过程 孔令琴 　王安帮 　王海红 　王云才 (太原理工大学物理系 ,太原 　030024) (2007 年 7 月 6 日收到 ; 2007 年 9 月 18 日收到修改稿) 　　利用光反馈半导体激光器产生了低频起伏及关联维数为 122 的高维混沌状态. 实验研究了低频起伏到高维 混沌的演变过程. 实验表明 ,当偏置电流 Ib 103 Ith 时 ,随着反馈强度的降低 ,低频起伏的峰峰值先增大后减小 ,平 均周期一直减小 ,直至进入稳定状态 ,但不能转化为混沌. 当偏置电流 Ib 103 Ith 时 ,随着反馈强度的降低 ,低频起 伏的峰峰值一直增大 ,平均周期一直减小 ,直至进入无周期的高维混沌状态. 确立了光反馈半导体激光器在反馈 强度及偏置电流改变下将会经历稳定激发 、低频起伏和混沌三个区域. 数值模拟分析了偏置电流和反馈强度对低 频起伏及混沌载波的制约关系. 模拟结果与实验结果相符. 关键词 : 低频起伏 , 混沌 , 半导体激光器 , 反馈 PACC : 4265T , 4255 , 4260 析了偏置电流对低频起伏周期的影响. 所有这些研 1 引 言 究均很少提及低频起伏与混沌载波之间的相互关 系. 文献[12 ]通过数值分析得到激光器注入电流高 光反馈半导体激光器会产生各种非线性动力学 于阈值时 ,双外腔反馈能引起激光器出现低频起伏. 现象 ,且具有广阔的应用前景 ,近年来已得到人们的 文献[13 ]研究了滑模变结构控制方法对光反馈半导 广泛关注[1 —7 ] . 例如光反馈可以改善半导体激光器 体激光器的混沌控制 ,获得了稳定的激光输出. 然 的相位噪声 ;光反馈引起的混沌激光输出可用于混 而 ,这些研究均为数值模拟 ,并没有从实验上对其进 沌必威体育官网网址通信及混沌激光测距等多个领域 ,而且混沌 行研究. 本文利用光反馈半导体激光器在实验产生 必威体育官网网址通信系统的抗破译能力及混沌激光测距的分辨 低频起伏及高维混沌载波的同时 ,研究了反馈强度 和偏置电流对低频起伏到高维混沌演变的制约条 率都与系统产生的混沌状态密切相关 ,所以对混沌 性能的研究是至关重要的. 而低频起伏作为一种特 件 ,分析了低频起伏与混沌载波之间的关系. 同时 , [1 ] 采用半导体激光器的速率方程 ,数值模拟了偏置电 殊非线性现象与混沌均处在第四个反馈阶段 ,两 流和反馈强度对低频起伏及混沌载波的制约关系. 者之间存在着一定的联系. 目前对低频起伏已有较 模拟结果与实验符合很好. 这对于混沌必威体育官网网址通 多的研究 ,研究内容多集中在低频起伏的产生以及