半導(dǎo)體激光器非線性動態(tài)行為的研究.pdf

1、隨著光纖通信的發(fā)展，半導(dǎo)體激光器已經(jīng)成為遠(yuǎn)程通信和光纖數(shù)據(jù)傳輸不可缺少的器件。但由于半導(dǎo)體材料的一些固有特性，使以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)的半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生自相位調(diào)制和馳豫振蕩。這使得半導(dǎo)體激光器對外部的微擾十分敏感，易產(chǎn)生非線性動力學(xué)動態(tài)輸出。近年來，半導(dǎo)體激光器的非線性輸出特性的實用性引起人們的關(guān)注，并在一系列的應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的研究。另外，半導(dǎo)體激光器作為研究激光器的一些基本特性的非線性動力學(xué)系統(tǒng)也逐漸引起了人們的重視。 理論

2、和實驗都已經(jīng)證明，各種各樣的外部微擾都可以導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器輸出不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩以及混沌等非線性動力學(xué)動態(tài)輸出。而外部光注入相對光反饋和電流調(diào)制以及光電反饋來說，是用一個獨立的光源作為微擾，可以直接通過微擾機制最大程度的導(dǎo)致激光器輸出不穩(wěn)定，且微擾量易于控制。因此，外部光注入作為研究半導(dǎo)體激光器非線性特性的有效方法已成為近年來的一個研究熱點。本文對外部光注入半導(dǎo)體激光器的非線性動力學(xué)行為進行了理論和實驗研究。 實驗研究了外部光注入

3、DFB激光器非線性動力學(xué)行為特性。系統(tǒng)觀察了在外部光注入情況下，DFB激光器產(chǎn)生的注入鎖定、倍周期振蕩、多周期振蕩、混沌和四波混頻等復(fù)雜的非線性動力學(xué)現(xiàn)象，并繪制出了其輸出特性隨注入光強度和頻率失諧量變化的動力學(xué)特征圖。研究表明，復(fù)雜的動力學(xué)行為總是與倍周期以及多周期行為相關(guān)，當(dāng)激光器處于復(fù)雜動力學(xué)態(tài)時，其輸出的功率譜為連續(xù)譜。通過改變外部注入光參數(shù)，可以得到各種復(fù)雜的非線性動力學(xué)輸出，這對半導(dǎo)體激光器非線性動力學(xué)特性的研究和應(yīng)用有很大

4、的價值。 理論研究了外部光注入垂直腔面發(fā)射激光器 (VCSELs) 的非線性動態(tài)行為特性。對兩種情況下，即外部注入光的偏振方向平行或垂直于裸激光器輸出的光的偏振方向，垂直腔面發(fā)射激光器的輸出動態(tài)特性進行了數(shù)值仿真。研究表明，在外部光注入下，VCSELs呈現(xiàn)出注入鎖定、倍周期以及混沌等非線性動態(tài)行為。不同偏振方向注入下，相同的外部注入?yún)?shù)對VCSEIj輸出的作用效果不同。合理的調(diào)節(jié)外部注入光的強度和頻率失諧量，可以有效地控制垂直腔