半导体环形激光器的混沌及其同步研究

发布时间：2016-10-29 13:27

  本文关键词：半导体环形激光器的混沌及其同步研究，由笔耕文化传播整理发布。

《太原理工大学》 2015年

半导体环形激光器的混沌及其同步研究

薛萍萍  

【摘要】：混沌以及混沌同步是两个重要的研究方向,基于混沌信号的随机数的产生以及混沌信号在雷达测距等方面都有着广泛的应用。混沌同步更是在信息编码解码通信方面更有着极其重要的应用。混沌信号产生的随机码，该密码通常可以作为保密通信中的密钥。通信中通信双方通过这样的密钥可以实现安全保密的通信。随着网络通信的发展,通信速率越来越成为人们关注的热点问题。电域的通信速率受到电子器件本身的限制出现了无法克服的速率瓶颈。多信道的通信成为解决这一问题的方法。然而多信道通信需要将多个信道集成在一个芯片上，这样信道之间就会出现新的串扰问题。传统的半导体激光器无法解决信道之间的串扰问题，半导体环形激光器（SRLs）是近年内出现的一种新型的微腔激光器,它的出现为解决这一问题带来了希望。这种激光器体积小且具有双稳态的特征,并且易于与其它的光电器件集成。尤其是在光存储、高速的全光信号处理、全光开关等方面都有着潜在的应用。 本文以SRLs为激光源，研究了SRLs的混沌产生的动态特性，并且研究了开环闭环两种结构时的同步。主要研究内容如下： 1.从环形谐振器出发,研究了环形腔对混沌信号的滤波特性,给出了不同环长时的滤波效果.加深了对微腔环的认识,对下面的有源的环形腔---SRLs的研究提供了一定的理论基础。 2.从SRLs的双模式模型出发，建立了环形激光器自身反馈的速率方程模型，设计SRLs加自反馈产生混沌的方案，通过调整激光器的参数以及反馈强度等，最终使SRLs产生了质量不错的混沌信号。 3.研究了SRLs产生混沌的分叉图，不同驱动电流、反馈强度、延迟时间时SRLs的动态特性。给出了不同参数改变时进入混沌的路径。 4.在混沌产生过程中分析了在一定反馈系数时SRLs输出的信号特征，发现反馈系数处于一定参数值时，SRLs会输出类似方波信号的激光。 5.研究了不同参数时混沌信号的带宽以及带宽随驱动电流、反馈系数、延迟时间变化的规律。给出了不同采样率下的带宽，模拟表明SRLs产生的混沌信号具有高带宽的优点。 6.将SRL1产生的混沌信号注入到SRL2中可以产生混沌同步。本文以自反馈的SRLs双模式模型为基础建立了开环、闭环混沌同步的理论模型，在一定的参数下两种结构都可以产生高质量的混沌同步。 7.研究了频率失谐对开环闭环两种方案同步的影响，并且进行了比较。给出了不同的注入系数下频率失谐改变时同步系数变化的二维图。 8.激光器的内部参数失谐对两种方案混沌同步的影响也做了相应分析。 9.根据参数对同步的影响，适当调整参数的失谐率，，两种结构的混沌同步都得到优化。 10.简单研究了混沌的光谱，发现当信号同步的时候光谱也具有一定的同步性。 11.SRLs在互注入时具有宽带的特征，带宽可达125GHz左右，简单分析了互注入时混沌信号带宽，为以后这方面深入研究工作提供了一些指导。

【关键词】：
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN248.4
【目录】：

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