混合集成混沌半导体激光器的芯片参数提取与系统仿真
发布时间：2021-07-22 23:07
近年来,混沌激光在光纤通信、激光雷达和故障检测等方面的应用越来越广泛,为了更有利于混沌激光的实际应用,国内外的研究学者们开始致力于集成混沌半导体激光器的研究。目前已经制作出的集成混沌半导体激光器大部分是单片集成,减小了混沌激光产生装置的体积,保证了装置性能的稳定性。但是,单片集成混沌半导体激光器的制作需要昂贵的制作仪器,并且需要严格控制混沌激光器芯片的生长过程,造成单片集成混沌半导体激光器的制作成本较高。基于此,需要提出一种低成本、性能稳定的新型集成混沌半导体激光器结构。本文提出一种短腔光反馈混合集成混沌半导体激光器结构,该新型集成结构制作简单且成本低,更有利于大规模生产。在制作前,通过数值模拟验证该结构的可行性是必不可少的一步。为了使模拟结果更准确,我们通过实验提取了混沌半导体激光器芯片的内部参数,并将其代入速率方程中用真实的内部参数模拟。通过研究系统的分叉图发现,混沌半导体激光器芯片1的混沌路径为倍周期路径,混沌半导体激光器芯片2的混沌路径与混沌半导体激光器芯片1的路径不同,不经历二倍周期等其他高倍周期振荡过程。进一步,通过计算系统的最大李雅普诺夫指数,并从不同反馈腔长下的最大李雅...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光反馈式混沌激光产生装置
构腔光反馈的混合集成混沌半导体激光器结构如图 2-2 所示，该结分（Laser chip）、准直透镜（Collimating lens）、半透半反镜（焦透镜（Collecting lens），它们的长度分别为 0.3mm，1.0mm体激光器芯片通过贴片机贴在衬底（Sub-mount）上，衬底被 sink）上，平面透镜光纤（Optical fiber）由一个 Ω 支架（Ω ho，最后以上部分都被封装至普通商用蝶形半导体激光器壳体中的一端镀有半透半反射膜，目的是当光传输到这里时，一部分传输并被耦合进光纤中输出。从半导体激光器芯片出光端面到半的部分被称为外反馈腔部分，根据壳体的大小该混合集成混沌半长最小值为 2mm，最大值为 6mm。在光纤接近聚焦透镜的端面光传输至这里时产生不必要的光反馈信号。
图 2-3 P-I 特性曲线实验装置Fig.2-3 Experimental device diagram for measuring P-I curve分为自由移动平台，用来固定并移动芯片；b 部分为个探针头，这两个探针头分别为电流的正负极，探针头底上，用来给混沌半导体激光器芯片加偏置电流，探针芯片加电流，是由于混沌半导体激光器芯片极易损坏的方式和基底的正负极相连。图 2-3 的右半部分分别为分别用来给芯片提供直流电流和记录芯片的输出光功了两个芯片的 P-I 特性曲线，实验结果如图 2-4 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]Homoclinic and heteroclinic chaos in nonlinear systems driven by trichotomous noise[J]. 雷佑铭,张红霞. Chinese Physics B. 2017(03)
[2]Period-control and chaos-anti-control of a semiconductor laser using the twisted fiber[J]. 颜森林. Chinese Physics B. 2016(09)
[3]Loss of time-delay signature in a ring of three unidirectionally coupled semiconductor lasers[J]. 杨磊,潘炜,闫连山,罗斌,穆鹏华,李念强. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[4]Synchronous implementation of optoelectronic NOR and XNOR logic gates using parallel synchronization of three chaotic lasers[J]. 颜森林. Chinese Physics B. 2014(09)
[5]直接调制光反馈半导体激光器产生超宽带信号[J]. 刘明,张明江,王安帮,王龙生,吉勇宁,马喆. 物理学报. 2013(06)
[6]基于混沌和随机共振的微弱信号检测[J]. 高仕龙,钟苏川,韦鹍,马洪. 物理学报. 2012(18)
[7]混沌振子系统周期解几何特征量分析与微弱周期信号的定量检测[J]. 李月,徐凯,杨宝俊,袁野,吴宁. 物理学报. 2008(06)
博士论文
[1]宽带混沌产生与混沌光时域反射测量[D]. 王安帮.太原理工大学 2014
本文编号：3298080
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光反馈式混沌激光产生装置
构腔光反馈的混合集成混沌半导体激光器结构如图 2-2 所示，该结分（Laser chip）、准直透镜（Collimating lens）、半透半反镜（焦透镜（Collecting lens），它们的长度分别为 0.3mm，1.0mm体激光器芯片通过贴片机贴在衬底（Sub-mount）上，衬底被 sink）上，平面透镜光纤（Optical fiber）由一个 Ω 支架（Ω ho，最后以上部分都被封装至普通商用蝶形半导体激光器壳体中的一端镀有半透半反射膜，目的是当光传输到这里时，一部分传输并被耦合进光纤中输出。从半导体激光器芯片出光端面到半的部分被称为外反馈腔部分，根据壳体的大小该混合集成混沌半长最小值为 2mm，最大值为 6mm。在光纤接近聚焦透镜的端面光传输至这里时产生不必要的光反馈信号。
图 2-3 P-I 特性曲线实验装置Fig.2-3 Experimental device diagram for measuring P-I curve分为自由移动平台，用来固定并移动芯片；b 部分为个探针头，这两个探针头分别为电流的正负极，探针头底上，用来给混沌半导体激光器芯片加偏置电流，探针芯片加电流，是由于混沌半导体激光器芯片极易损坏的方式和基底的正负极相连。图 2-3 的右半部分分别为分别用来给芯片提供直流电流和记录芯片的输出光功了两个芯片的 P-I 特性曲线，实验结果如图 2-4 所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]Homoclinic and heteroclinic chaos in nonlinear systems driven by trichotomous noise[J]. 雷佑铭,张红霞. Chinese Physics B. 2017(03)
[2]Period-control and chaos-anti-control of a semiconductor laser using the twisted fiber[J]. 颜森林. Chinese Physics B. 2016(09)
[3]Loss of time-delay signature in a ring of three unidirectionally coupled semiconductor lasers[J]. 杨磊,潘炜,闫连山,罗斌,穆鹏华,李念强. Chinese Optics Letters. 2015(04)
[4]Synchronous implementation of optoelectronic NOR and XNOR logic gates using parallel synchronization of three chaotic lasers[J]. 颜森林. Chinese Physics B. 2014(09)
[5]直接调制光反馈半导体激光器产生超宽带信号[J]. 刘明,张明江,王安帮,王龙生,吉勇宁,马喆. 物理学报. 2013(06)
[6]基于混沌和随机共振的微弱信号检测[J]. 高仕龙,钟苏川,韦鹍,马洪. 物理学报. 2012(18)
[7]混沌振子系统周期解几何特征量分析与微弱周期信号的定量检测[J]. 李月,徐凯,杨宝俊,袁野,吴宁. 物理学报. 2008(06)
博士论文
[1]宽带混沌产生与混沌光时域反射测量[D]. 王安帮.太原理工大学 2014
本文编号：3298080
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