光注入下单片集成半导体激光器的宽带混沌研究
本文关键词：光注入下单片集成半导体激光器的宽带混沌研究 出处：《西南大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
更多相关文章： 单片集成半导体激光器(MISL) 光注入 有效带宽 注入比率 频率失谐
【摘要】：近年来,混沌信号在保密通信、快速随机数产生、雷达等领域有广泛应用,从而引起了人们极大的关注。基于半导体激光器的混沌系统可通过引入外部扰动如光反馈、光注入、光电反馈或电流调制来获得混沌信号。在早期的研究中,大多数基于半导体激光器的混沌系统由众多分立的元件构成。作为光子集成(PICs)芯片的一种,单片集成半导体激光器(MISL)因具有结构紧凑、价格低廉、输出稳定、宜大规模生产等优点立刻引起了关注。通过特殊设计和制造,对自由运行的MISL进行电流调节,可输出不同动力学态的信号。在基于半导体激光器的混沌应用中,混沌信号的带宽是一个关键因数,由于MISL的分布反馈(DFB)部分的弛豫振荡对带宽的限制,自由运行的MISL输出的混沌信号的带宽大约在10 GHz左右,这不能满足一些超过10 Gb/s的高速光混沌通信和超高速随机数产生的特殊应用。为了克服来自半导体激光器增益区的弛豫振荡频率对带宽的限制,提出了不同的光注入方案来增强混沌信号的带宽。然而,最近有关光注入提高带宽的研究主要集中在基于分离式半导体激光器的混沌系统,关于MISL混沌系统的研究却比较少。本文研究了在外部光注入下三段式MISL产生的带宽混沌信号,其中MISL包含分布反馈(DFB)、相位(P)和放大(A)三部分。通过有效带宽的计算方法,实验研究了外部光注入下MISL输出混沌信号的带宽变化情况。实验结果表明:当MISL的分布反馈(DFB)、相位(P)和放大(A)三部分的电流分别为70.00 m A、34.00 m A、23.22 m A时,自由运行的MISL输出混沌信号的有效带宽为14.36 GHz。在此条件下,引入一个外部光注入到MISL,其输出混沌信号的有效带宽超过自由运行时的2.5倍。此外,本文还详细讨论了注入比率和频率失谐对MISL的输出状态和混沌信号的有效带宽的影响。当固定注入光的频率失谐时,随着注入比率的增加,有效带宽先是快速增加,然后缓慢增加到一个相对稳定的值。当注入比率不变,频率失谐的绝对值较小时,输出信号的动力学态和有效带宽变化极大;当频率失谐的绝对值相对较大时,输出信号通常为混沌,且有效带宽超过36 GHz。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248.4
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