混沌半导体激光器研究进展

发布时间：2021-08-09 11:26

　　混沌激光具有宽频谱、类噪声的特点,已广泛应用于通信、传感和激光雷达等领域.半导体激光器因体积小、性能稳定、成本低等优势而成为产生混沌激光的主要光源.传统光反馈混沌半导体激光器信号带宽窄,存在时延特征,且大多为分立器件构成的系统.针对以上问题,综合介绍了近年来在混沌激光带宽增强、时延特征抑制和集成化混沌激光器方面的研究进展,并对混沌半导体激光器的发展趋势和应用前景进行展望. 

【文章来源】：应用科学学报. 2020,38(04)北大核心CSCD

【文章页数】：17 页

【部分图文】：

有源光反馈联合高非线性光纤产生宽带混沌激光的实验装置和结果

在光注入结构中，主从激光器之间存在频率失谐，引起注入光场和从激光器腔内光场的拍频耦合，激发复合腔模振荡，产生了大量新的光频成分，并实现光频间的非线性耦合，使得混沌激光频谱展宽.本课题组提出双波长外光注入法布里-珀罗半导体激光器(Fabry-Pérot laser diode,FP-LD)结构[49]，其实验装置如图2(a)所示.两个DFB-LD作为外部光源，经过光环形器单向注入光反馈FP-LD中，通过调节频率失谐量和注入光的功率产生带宽为32.3 GHz的双波长宽带混沌激光，其频谱如图2(b)所示.文献[50]从理论上研究了上述方法增强带宽的条件，表明此方法可以在更广泛的参数范围内实现高带宽混沌信号输出；文献[51将3个半导体激光器构成环形单向注入结构，产生了27 GHz的宽带混沌激光；文献[52]将双混沌光注入稳态激光器，同样实现了带宽增强；文献[53]采用3个半导体激光器级联注入的方法，获得了标准带宽为35.2 GHz、平坦度为5.6 dB的混沌激光.2.3 互注入

2019年，本课题组基于两个半导体激光器的互注入结构产生宽带混沌激光[54]，其实验装置如图3(a)所示.两个半导体激光器的频率失谐由温度控制器调节，耦合强度由衰减器控制通过实验分析了频率失谐量和耦合强度分别对混沌激光的频谱带宽与平坦度的影响，在合适的参数条件下获得了标准带宽为38.6 GHz、平坦度为5.6 dB的宽带混沌激光，其频谱如图3(b)所示.互注入带宽增强的物理机制如下：两个激光器腔内光场的拍频耦合产生高频周期振荡，使得振荡能量在频域上向高频部分传递，并且大量的光频成分间发生四波混频等非线性效应.激光器腔内各种振荡相互耦合叠加使能量分布趋向均匀，从而获得宽带平坦的混沌激光.3 混沌激光时延特征抑制

【参考文献】：
期刊论文
[1]50GHz宽带混沌信号发生器[J]. 吕天爽,杨强,于小雨,乔丽君,张建忠,王涛,汪钦,徐红春,张明江.  激光与光电子学进展. 2019(13)
[2]反馈相位随机调制消除混沌半导体激光器的外腔长信息[J]. 张建忠,王安帮,张明江,李晓春,王云才.  物理学报. 2011(09)
[3]利用半导体激光器环产生27GHz的平坦宽带混沌激光[J]. 冯野,杨毅彪,王安帮,王云才.  物理学报. 2011(06)
[4]交叉相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法[J]. 颜森林.  物理学报. 2010(06)



本文编号：3331981