VCSEL混沌同步及調(diào)制特性的理論研究.pdf

1、激光混沌同步及其應(yīng)用是近期的研究熱點，受到人們的廣泛關(guān)注。目前的研究主要是基于半導(dǎo)體邊發(fā)射激光器、CO2激光器等成熟器件，實現(xiàn)了主-從式、互耦合式、級聯(lián)式等同步系統(tǒng)。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)作為一種新型的微腔激光器，具有圓形出光、發(fā)散角小便于與光纖耦合、易于二維陣列集成、易實現(xiàn)單縱模等優(yōu)點，將它應(yīng)用于混沌同步將大大改善現(xiàn)有系統(tǒng)的性能。 本文通過理論分析與數(shù)值研究相結(jié)合的方式，對VCSEL單、雙向混沌同步及調(diào)制特性進(jìn)行了研

2、究。首先，基于驅(qū)動-響應(yīng)同步方法及速率方程，建立了單向主從式VCSEL混沌同步系統(tǒng)的理論模型，研究了VCSEL典型參量和激光器噪聲對同步與調(diào)制特性的影響。研究結(jié)果表明：我們建立的理論模型是有效的，能很好地與實驗結(jié)果相符；發(fā)現(xiàn)有效信號的調(diào)制深度存在上限值，低于該值才能保證信號的有效隱藏；通過減小VCSEL電流孔徑、適當(dāng)增大自發(fā)輻射因子可以實現(xiàn)比邊發(fā)射器件高幾倍的傳輸速率；DBR反射率等參量失配和激光器內(nèi)部噪聲會產(chǎn)生較大的同步誤差，前者可以

3、通過限制參量失配度來控制，后者可以通過減小電流孔徑和提高注入系數(shù)來降低其影響。 其次，考慮到互注入耦合特有的非線性效應(yīng)，建立了互注入式VCSEL的理論模型，推導(dǎo)了該系統(tǒng)注入鎖定范圍的解析表達(dá)式，研究了互注入的同步類型以及注入延時對系統(tǒng)非線性行為的影響。結(jié)果表明：在激光器參數(shù)相同的理想情況下，系統(tǒng)能實現(xiàn)完全同步，此時注入延時會影響系統(tǒng)的運行狀態(tài)；在實際應(yīng)用中，參數(shù)偏差或噪聲不可避免，此時系統(tǒng)能實現(xiàn)延時同步，注入延時對同步質(zhì)量的影響