混合集成混沌半导体激光器的芯片参数提取与系统仿真

摘要

近年来，混沌激光在光纤通信、激光雷达和故障检测等方面的应用越来越广泛，为了更有利于混沌激光的实际应用，国内外的研究学者们开始致力于集成混沌半导体激光器的研究。目前已经制作出的集成混沌半导体激光器大部分是单片集成，减小了混沌激光产生装置的体积，保证了装置性能的稳定性。但是，单片集成混沌半导体激光器的制作需要昂贵的制作仪器，并且需要严格控制混沌激光器芯片的生长过程，造成单片集成混沌半导体激光器的制作成本较高。基于此，需要提出一种低成本、性能稳定的新型集成混沌半导体激光器结构。 本文提出一种短腔光反馈混合集成混沌半导体激光器结构，该新型集成结构制作简单且成本低，更有利于大规模生产。在制作前，通过数值模拟验证该结构的可行性是必不可少的一步。为了使模拟结果更准确，我们通过实验提取了混沌半导体激光器芯片的内部参数，并将其代入速率方程中用真实的内部参数模拟。 通过研究系统的分叉图发现，混沌半导体激光器芯片1的混沌路径为倍周期路径，混沌半导体激光器芯片2的混沌路径与混沌半导体激光器芯片1的路径不同，不经历二倍周期等其他高倍周期振荡过程。进一步，通过计算系统的最大李雅普诺夫指数，并从不同反馈腔长下的最大李雅普诺夫指数的动力学特性图中，我们得到了两个混沌半导体激光器芯片产生混沌的最优制作参数，为混合集成混沌半导体激光器的制作提供了理论指导。混沌半导体激光器芯片1的混沌最优区间为反馈腔长等于4 mm，反馈强度（Kap）为0.12

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