基于微环滤波的宽带复杂激光混沌信号产生及应用研究
发布时间：2020-12-26 00:56
近年来,激光混沌信号由于带宽大和物理随机性好等特点,在安全保密通信、高速随机数生成、激光雷达以及光时域干涉仪等应用中得到了广泛研究和发展。其中,外腔反馈半导体激光器凭借其组成结构简单、易于实现、易于模块集成、以及在引入附加自由度情形下具有丰富的非线性动态特性等特点成为产生激光混沌信号常用的光源。然而,深入的研究也使得该激光器自身的缺陷暴露出来:一方面,由于半导体激光器外部光反馈所引起的驰豫振荡,造成输出激光混沌信号的频谱不平坦和带宽受限;另一方面,由于外部光反馈是一种线性反馈,导致输出的激光混沌信号暗含周期性,而这种周期性可以通过自相关函数、延时互信息和排列熵等方法提取出时延标签。激光混沌信号这两个缺陷的存在严重限制了其在各个领域的应用,例如,在安全保密通信应用中,其安全性降低且通信速率受限;在高速随机数生成应用中,随机数的随机性和提取速率降低;在激光雷达应用中,识别分辨率和准确度降低;在光时域干涉仪应用中,测量精度下降。因此,实现激光混沌信号的时延标签抑制和带宽增强技术具有重要的研究意义。针对传统外腔反馈半导体激光器的缺点,本文利用具有非线性滤波特性的微环谐振器取代反射镜,将半导体激...
【文章来源】： 王亚军 电子科技大学
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外光反馈混沌激光器
电子科技大学硕士学位论文8图2-1外光反馈混沌激光器外光反馈是最普遍最简单的引入自由度方式。如图2-1所示，SL在泵浦电流的驱动下，其输出经过反射镜反馈回激光器本身。激光器与反射镜之间光往返传播一周的时间对应外腔反馈时延；在两者之间放置一个可调衰减器，用于控制反馈光的强度，通过调节衰减强度可以使激光器输出具有不同的动态特性，具体可以分为5个不同的区域[42]：极弱反馈区域（反馈系数小于0.01%）；弱反馈区域（反馈系数小于0.1%）；反馈系数的大小位于0.1%附近的窄区域；中度反馈区域（反馈系数约为0.1%）；以及强反馈区域（反馈系数大于10%）。在这5个区域中，激光器输出表现出丰富的动态特性，特别是在最后一个区域，SL表现出的混沌动态特性引起了学者们的广泛研究和应用。2、外部光注入图2-2外部光注入混沌激光器如图2-2所示的外部光注入方式，是将附加驱动激光器D的输出光信号注入到主激光器M中。通过可调衰减器调节驱动激光器注入到主激光器中光的强度，可以使激光器工作在单周期、倍周期、准周期和混沌等非线性动态状态。该激光混沌系统在宽带混沌信号的产生以及混沌同步的应用中得到了广泛研究。3、光电反馈图2-3光电反馈混沌激光器
电子科技大学硕士学位论文8图2-1外光反馈混沌激光器外光反馈是最普遍最简单的引入自由度方式。如图2-1所示，SL在泵浦电流的驱动下，其输出经过反射镜反馈回激光器本身。激光器与反射镜之间光往返传播一周的时间对应外腔反馈时延；在两者之间放置一个可调衰减器，用于控制反馈光的强度，通过调节衰减强度可以使激光器输出具有不同的动态特性，具体可以分为5个不同的区域[42]：极弱反馈区域（反馈系数小于0.01%）；弱反馈区域（反馈系数小于0.1%）；反馈系数的大小位于0.1%附近的窄区域；中度反馈区域（反馈系数约为0.1%）；以及强反馈区域（反馈系数大于10%）。在这5个区域中，激光器输出表现出丰富的动态特性，特别是在最后一个区域，SL表现出的混沌动态特性引起了学者们的广泛研究和应用。2、外部光注入图2-2外部光注入混沌激光器如图2-2所示的外部光注入方式，是将附加驱动激光器D的输出光信号注入到主激光器M中。通过可调衰减器调节驱动激光器注入到主激光器中光的强度，可以使激光器工作在单周期、倍周期、准周期和混沌等非线性动态状态。该激光混沌系统在宽带混沌信号的产生以及混沌同步的应用中得到了广泛研究。3、光电反馈图2-3光电反馈混沌激光器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time delay signature concealment of chaotic semiconductor laser subject to nonlinear feedback[J]. 薛琛鹏,江宁,吕韵欣,邱昆. Chinese Optics Letters. 2016(09)
[2]Enhancement of chaotic carrier bandwidth in a semiconductor laser transmitter using self-phase modulation in an optical fiber external round cavity[J]. YAN SenLin School of Physics and Electronic Engineering, Nanjing Xiaozhuang University, Nanjing 210017, China. Chinese Science Bulletin. 2010(11)
博士论文
[1]基于互注入半导体激光器的混沌同步系统研究[D]. 江宁.西南交通大学 2012
[2]微环谐振器及应用的理论与实验研究[D]. 张小贝.华中科技大学 2009
本文编号：2938720
【文章来源】： 王亚军 电子科技大学
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外光反馈混沌激光器
电子科技大学硕士学位论文8图2-1外光反馈混沌激光器外光反馈是最普遍最简单的引入自由度方式。如图2-1所示，SL在泵浦电流的驱动下，其输出经过反射镜反馈回激光器本身。激光器与反射镜之间光往返传播一周的时间对应外腔反馈时延；在两者之间放置一个可调衰减器，用于控制反馈光的强度，通过调节衰减强度可以使激光器输出具有不同的动态特性，具体可以分为5个不同的区域[42]：极弱反馈区域（反馈系数小于0.01%）；弱反馈区域（反馈系数小于0.1%）；反馈系数的大小位于0.1%附近的窄区域；中度反馈区域（反馈系数约为0.1%）；以及强反馈区域（反馈系数大于10%）。在这5个区域中，激光器输出表现出丰富的动态特性，特别是在最后一个区域，SL表现出的混沌动态特性引起了学者们的广泛研究和应用。2、外部光注入图2-2外部光注入混沌激光器如图2-2所示的外部光注入方式，是将附加驱动激光器D的输出光信号注入到主激光器M中。通过可调衰减器调节驱动激光器注入到主激光器中光的强度，可以使激光器工作在单周期、倍周期、准周期和混沌等非线性动态状态。该激光混沌系统在宽带混沌信号的产生以及混沌同步的应用中得到了广泛研究。3、光电反馈图2-3光电反馈混沌激光器
电子科技大学硕士学位论文8图2-1外光反馈混沌激光器外光反馈是最普遍最简单的引入自由度方式。如图2-1所示，SL在泵浦电流的驱动下，其输出经过反射镜反馈回激光器本身。激光器与反射镜之间光往返传播一周的时间对应外腔反馈时延；在两者之间放置一个可调衰减器，用于控制反馈光的强度，通过调节衰减强度可以使激光器输出具有不同的动态特性，具体可以分为5个不同的区域[42]：极弱反馈区域（反馈系数小于0.01%）；弱反馈区域（反馈系数小于0.1%）；反馈系数的大小位于0.1%附近的窄区域；中度反馈区域（反馈系数约为0.1%）；以及强反馈区域（反馈系数大于10%）。在这5个区域中，激光器输出表现出丰富的动态特性，特别是在最后一个区域，SL表现出的混沌动态特性引起了学者们的广泛研究和应用。2、外部光注入图2-2外部光注入混沌激光器如图2-2所示的外部光注入方式，是将附加驱动激光器D的输出光信号注入到主激光器M中。通过可调衰减器调节驱动激光器注入到主激光器中光的强度，可以使激光器工作在单周期、倍周期、准周期和混沌等非线性动态状态。该激光混沌系统在宽带混沌信号的产生以及混沌同步的应用中得到了广泛研究。3、光电反馈图2-3光电反馈混沌激光器
【参考文献】：
期刊论文
[1]Time delay signature concealment of chaotic semiconductor laser subject to nonlinear feedback[J]. 薛琛鹏,江宁,吕韵欣,邱昆. Chinese Optics Letters. 2016(09)
[2]Enhancement of chaotic carrier bandwidth in a semiconductor laser transmitter using self-phase modulation in an optical fiber external round cavity[J]. YAN SenLin School of Physics and Electronic Engineering, Nanjing Xiaozhuang University, Nanjing 210017, China. Chinese Science Bulletin. 2010(11)
博士论文
[1]基于互注入半导体激光器的混沌同步系统研究[D]. 江宁.西南交通大学 2012
[2]微环谐振器及应用的理论与实验研究[D]. 张小贝.华中科技大学 2009
本文编号：2938720
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