搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

外光注入半导体环形激光器同时产生两路宽带混沌信号

阎娟 潘炜 李念强 张力月 刘庆喜

外光注入半导体环形激光器同时产生两路宽带混沌信号

阎娟, 潘炜, 李念强, 张力月, 刘庆喜
PDF
导出引用
导出核心图
  • 本文将交叉反馈半导体环形激光器(SRL)产生的两路混沌信号平行单向注入到从激光器对应的模式中,构成了宽带混沌激光生成方案.通过建立速率方程,数值分析了失谐频率和注入强度对系统带宽及安全性影响.利用强度时间序列的频域变化规律揭示了带宽增强的物理原因,并且对增强区域不对称进行了解释.仿真结果表明:两路混沌信号的带宽增强路径相似.在非注入锁定区域,选择较高失谐频率以及适当的注入强度可以实现两路信号的带宽以及不可预测度同时增强.通过分析混沌信号的光谱可知注入混沌光与从激光器激光之间的拍频作用产生的高频振荡是导致带宽增强的物理原因.主激光器发生红移现象导致带宽增强区域呈现不对称,并且负失谐频率下容易实现带宽增强.非对称注入强度使得注入锁定区域缩小,拓宽了高注入强度下带宽增强范围.
      通信作者: 阎娟, juan126jay@sina.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61274042)资助的课题.
    [1]

    Ermakov I V, Kingni S T, Tronciu V Z, Danckaert J 2013 Opt. Commun. 286 265

    [2]

    Li N Q, Pan W, Yan L S, Luo B, Zou X H 2014 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 19 1874

    [3]

    Li N Q, Pan W, Xiang S Y, Luo B, Yan L S, Zou X H 2013 Appl. Opt. 52 1523

    [4]

    Sunada S, Harayama T, Arai K, Yoshimura K, Tsuzuki K, Uchida A, Davis P 2011 Opt. Express 19 7439

    [5]

    Hirano K, Yamazaki T, Morikatsu S, Okumura H, Aida H, Uchida A, Yoshimori S, Yoshimura K, Harayama T, Davis P 2010 Opt. Express 18 5512

    [6]

    Wang A B, Wang B J, Li L, Wang Y C, Shore K A 2015 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 21 1800710

    [7]

    Sakuraba R, Iwakawa K, Kanno K, Uchida A 2015 Opt. Express 23 1470

    [8]

    Murakami A, Kawashima K, Atsuki K 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1196

    [9]

    Wang A B, Wang Y C, He H 2008 IEEE Photonics. Technol. Lett. 20 1633

    [10]

    Wang A B, Wang Y C, Wang J F 2009 Opt. Lett. 34 1144

    [11]

    Hong Y H, Spencer P S, Shore K A 2012 Opt. Soc. Am. 29 415

    [12]

    Chen J J, Wu Z M, Tang X, Deng T, Fan L, Zhong Z Q, Xia G Q 2015 Opt. Express 23 7173

    [13]

    Uchida A, Heil T, Liu Y, Davis P, Aida T 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1462

    [14]

    Xiang S Y, Pan W, Luo B, Yan L S, Zou X H, Li N Q, Zhu H N 2012 IEEE J. Quantum Electron. 48 1069

    [15]

    Memon M I, Li B, Mezosi G, Wang Z R, Sorel M, Yu S Y 2009 IEEE Photonics Technol. Lett. 21 1792

    [16]

    Yuan G H, Zhang X, Wang Z R 2013 Optik 124 5715

    [17]

    Xiang S Y, Wen A J, Shang L, Zhang H X, Lin L 2013 International Conference on Optical Communications & Networks Bhopal, India July 26-28, 2013 p1

    [18]

    Li N Q, Pan W, Xiang S Y, Yan L S, Luo B, Zou X H, Zhang L Y 2013 Optics & Laser Technology 53 45

    [19]

    Nguimdo R M, Verschaffelt G, Danckaert J, van der Sande G 2012 Opt. Lett. 37 2541

    [20]

    Wang Z R, Yuan G H, Verschaffelt G, Danckaert J, Yu S Y 2008 IEEE Photonics Technol. Lett. 20 1228

    [21]

    Trita A, Mezosi G, Sorel M, Giuliani G 2014 IEEE Photonics Technol. Lett. 26 96

    [22]

    Wang S T, Wu Z M, Wu J G, Zhou L, Xia G Q 2015 Acta Phys. Sin. 64 154205 (in Chinese)[王顺天, 吴正茂, 吴加贵, 周立, 夏光琼2015物理学报64 154205]

    [23]

    Chrostowski L, Shi W 2008 IEEE J. Lightwave Technol. 26 3355

    [24]

    Sorel M, Giuliani G, Scire A, Miglierina R, Donati S, Laybourn P J R 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1187

    [25]

    Xiang S Y 2012 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Southwest jiaotong university) (in Chinese)[项水英2012博士学位论文(成都:西南交通大学)]

    [26]

    Liu Q X, Pan W, Zhang L Y, Li N Q, Yan J 2015 Acta Phys. Sin. 64 242091 (in Chinese)[刘庆喜, 潘炜, 张力月, 李念强, 阎娟2015物理学报64 242091]

    [27]

    Bandt C, Pompe B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102

    [28]

    Zunino L, Rosso O A, Soriano M C 2011 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17 1250

  • [1]

    Ermakov I V, Kingni S T, Tronciu V Z, Danckaert J 2013 Opt. Commun. 286 265

    [2]

    Li N Q, Pan W, Yan L S, Luo B, Zou X H 2014 Commun. Nonlinear Sci. Numer. Simul. 19 1874

    [3]

    Li N Q, Pan W, Xiang S Y, Luo B, Yan L S, Zou X H 2013 Appl. Opt. 52 1523

    [4]

    Sunada S, Harayama T, Arai K, Yoshimura K, Tsuzuki K, Uchida A, Davis P 2011 Opt. Express 19 7439

    [5]

    Hirano K, Yamazaki T, Morikatsu S, Okumura H, Aida H, Uchida A, Yoshimori S, Yoshimura K, Harayama T, Davis P 2010 Opt. Express 18 5512

    [6]

    Wang A B, Wang B J, Li L, Wang Y C, Shore K A 2015 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 21 1800710

    [7]

    Sakuraba R, Iwakawa K, Kanno K, Uchida A 2015 Opt. Express 23 1470

    [8]

    Murakami A, Kawashima K, Atsuki K 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1196

    [9]

    Wang A B, Wang Y C, He H 2008 IEEE Photonics. Technol. Lett. 20 1633

    [10]

    Wang A B, Wang Y C, Wang J F 2009 Opt. Lett. 34 1144

    [11]

    Hong Y H, Spencer P S, Shore K A 2012 Opt. Soc. Am. 29 415

    [12]

    Chen J J, Wu Z M, Tang X, Deng T, Fan L, Zhong Z Q, Xia G Q 2015 Opt. Express 23 7173

    [13]

    Uchida A, Heil T, Liu Y, Davis P, Aida T 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1462

    [14]

    Xiang S Y, Pan W, Luo B, Yan L S, Zou X H, Li N Q, Zhu H N 2012 IEEE J. Quantum Electron. 48 1069

    [15]

    Memon M I, Li B, Mezosi G, Wang Z R, Sorel M, Yu S Y 2009 IEEE Photonics Technol. Lett. 21 1792

    [16]

    Yuan G H, Zhang X, Wang Z R 2013 Optik 124 5715

    [17]

    Xiang S Y, Wen A J, Shang L, Zhang H X, Lin L 2013 International Conference on Optical Communications & Networks Bhopal, India July 26-28, 2013 p1

    [18]

    Li N Q, Pan W, Xiang S Y, Yan L S, Luo B, Zou X H, Zhang L Y 2013 Optics & Laser Technology 53 45

    [19]

    Nguimdo R M, Verschaffelt G, Danckaert J, van der Sande G 2012 Opt. Lett. 37 2541

    [20]

    Wang Z R, Yuan G H, Verschaffelt G, Danckaert J, Yu S Y 2008 IEEE Photonics Technol. Lett. 20 1228

    [21]

    Trita A, Mezosi G, Sorel M, Giuliani G 2014 IEEE Photonics Technol. Lett. 26 96

    [22]

    Wang S T, Wu Z M, Wu J G, Zhou L, Xia G Q 2015 Acta Phys. Sin. 64 154205 (in Chinese)[王顺天, 吴正茂, 吴加贵, 周立, 夏光琼2015物理学报64 154205]

    [23]

    Chrostowski L, Shi W 2008 IEEE J. Lightwave Technol. 26 3355

    [24]

    Sorel M, Giuliani G, Scire A, Miglierina R, Donati S, Laybourn P J R 2003 IEEE J. Quantum Electron. 39 1187

    [25]

    Xiang S Y 2012 Ph. D. Dissertation (Chengdu:Southwest jiaotong university) (in Chinese)[项水英2012博士学位论文(成都:西南交通大学)]

    [26]

    Liu Q X, Pan W, Zhang L Y, Li N Q, Yan J 2015 Acta Phys. Sin. 64 242091 (in Chinese)[刘庆喜, 潘炜, 张力月, 李念强, 阎娟2015物理学报64 242091]

    [27]

    Bandt C, Pompe B 2002 Phys. Rev. Lett. 88 174102

    [28]

    Zunino L, Rosso O A, Soriano M C 2011 IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 17 1250

  • [1] 王顺天, 吴正茂, 吴加贵, 周立, 夏光琼. 基于半导体环形激光器的高速双向双信道混沌保密通信. 物理学报, 2015, 64(15): 154205. doi: 10.7498/aps.64.154205
    [2] 王云才, 张耕玮, 王安帮, 王冰洁, 李艳丽, 郭 萍. 光注入提高半导体激光器混沌载波发射机的带宽. 物理学报, 2007, 56(8): 4372-4377. doi: 10.7498/aps.56.4372
    [3] 苏斌斌, 陈建军, 吴正茂, 夏光琼. 混沌光注入垂直腔面发射激光器混沌输出的时延和带宽特性. 物理学报, 2017, 66(24): 244206. doi: 10.7498/aps.66.244206
    [4] 颜森林. 注入半导体激光器混沌相位周期控制方法研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5109-5114. doi: 10.7498/aps.55.5109
    [5] 杨玲珍, 乔占朵, 邬云翘, 王云才. 掺铒光纤环形激光器混沌带宽特性数值研究. 物理学报, 2010, 59(6): 3965-3972. doi: 10.7498/aps.59.3965
    [6] 颜森林. 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. 物理学报, 2010, 59(6): 3810-3816. doi: 10.7498/aps.59.3810
    [7] 韩韬, 刘香莲, 李璞, 郭晓敏, 郭龑强, 王云才. 线宽增强因子对光反馈半导体激光器混沌信号生成随机数性能的影响. 物理学报, 2017, 66(12): 124203. doi: 10.7498/aps.66.124203
    [8] 颜森林. 注入半导体激光器混沌调制性能与内部相位键控编码方法研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6267-6274. doi: 10.7498/aps.55.6267
    [9] 颜森林. 外部光注入空间耦合半导体激光器高维混沌系统的增频与控制研究. 物理学报, 2012, 61(16): 160505. doi: 10.7498/aps.61.160505
    [10] 杨显杰, 陈建军, 夏光琼, 吴加贵, 吴正茂. 主副垂直腔面发射激光器动力学系统混沌输出的时延特征及带宽分析. 物理学报, 2015, 64(22): 224213. doi: 10.7498/aps.64.224213
    [11] 冯野, 杨毅彪, 王安帮, 王云才. 利用半导体激光器环产生27 GHz的平坦宽带混沌激光. 物理学报, 2011, 60(6): 064206. doi: 10.7498/aps.60.064206
    [12] 颜森林. 半导体激光器混沌光电延时负反馈控制方法研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2100-2106. doi: 10.7498/aps.57.2100
    [13] 颜森林. 延时反馈半导体激光器双劈控制混沌方法研究. 物理学报, 2008, 57(5): 2827-2831. doi: 10.7498/aps.57.2827
    [14] 于思瑶, 郭树旭, 郜峰利. 半导体激光器低频噪声的Lyapunov指数计算和混沌状态判定. 物理学报, 2009, 58(8): 5214-5217. doi: 10.7498/aps.58.5214
    [15] 赵严峰. 双反馈半导体激光器的混沌特性研究. 物理学报, 2009, 58(9): 6058-6062. doi: 10.7498/aps.58.6058
    [16] 颜森林. 半导体激光器混沌法拉第效应控制方法. 物理学报, 2015, 64(24): 240505. doi: 10.7498/aps.64.240505
    [17] 王云才, 李艳丽, 王安帮, 王冰洁, 张耕玮, 郭 萍. 激光混沌通信中半导体激光器接收机对高频信号的滤波特性. 物理学报, 2007, 56(8): 4686-4693. doi: 10.7498/aps.56.4686
    [18] 黄良玉, 罗晓曙, 赵益波, 唐国宁, 方锦清. 用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制. 物理学报, 2005, 54(2): 543-549. doi: 10.7498/aps.54.543
    [19] 颜森林. 外腔延时反馈半导体激光器混沌偏振可调控制方法研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6878-6882. doi: 10.7498/aps.57.6878
    [20] 孔令琴, 王安帮, 王海红, 王云才. 光反馈半导体激光器产生低频起伏与高维混沌信号及其演化过程. 物理学报, 2008, 57(4): 2266-2272. doi: 10.7498/aps.57.2266
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  536
  • PDF下载量:  199
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-05-06
  • 修回日期:  2016-08-02
  • 刊出日期:  2016-10-20

外光注入半导体环形激光器同时产生两路宽带混沌信号

  • 1. 西南交通大学信息科学与技术学院, 信息光子与通信研究中心, 成都 611756
  • 通信作者: 阎娟, juan126jay@sina.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61274042)资助的课题.

摘要: 本文将交叉反馈半导体环形激光器(SRL)产生的两路混沌信号平行单向注入到从激光器对应的模式中,构成了宽带混沌激光生成方案.通过建立速率方程,数值分析了失谐频率和注入强度对系统带宽及安全性影响.利用强度时间序列的频域变化规律揭示了带宽增强的物理原因,并且对增强区域不对称进行了解释.仿真结果表明:两路混沌信号的带宽增强路径相似.在非注入锁定区域,选择较高失谐频率以及适当的注入强度可以实现两路信号的带宽以及不可预测度同时增强.通过分析混沌信号的光谱可知注入混沌光与从激光器激光之间的拍频作用产生的高频振荡是导致带宽增强的物理原因.主激光器发生红移现象导致带宽增强区域呈现不对称,并且负失谐频率下容易实现带宽增强.非对称注入强度使得注入锁定区域缩小,拓宽了高注入强度下带宽增强范围.

English Abstract

参考文献 (28)

目录

    /

    返回文章
    返回