窄带ASE注入分布反馈式半导体激光器产生混沌信号的实验研究

摘要

混沌信号具有高带宽、大幅值、自相关曲线类δ函数等特性，在保密通信、混沌雷达、高速随机码发生器、混沌光时域反射仪等方面发挥着重要作用。混沌信号可通过对激光器进行附加的外部扰动很方便地产生。常用的扰动方式有光反馈、光电反馈和光注入。光反馈和光电反馈方式产生的混沌光存在弱周期性，会对其实际应用产生不良影响。光注入方式可以产生无周期性的混沌信号，但产生混沌的条件苛刻，对注入强度及失谐量等注入参数的范围要求严格，而且对偏振态十分敏感，给其实际应用带来了很大不便。利用窄带的放大自发辐射作为外部光源扰动分布反馈式半导体激光器，使其实现不携带周期性的复杂度更高的混沌态输出，并且产生混沌容许的注入参数范围更大。
　　 本文从实验方面研究了利用窄带ASE信号注入分布反馈式半导体激光器产生混沌信号，以及产生混沌信号的特性。具体工作如下所述:
　　 1、归纳了混沌与混沌激光的发展，介绍了混沌激光的主要应用方向，并简要说明现有的主要几种产生混沌的扰动方式，为下文对窄带ASE注入的描述提供对比。
　　 2、具体阐述了窄带ASE注入产生混沌信号的实验参数以及实验结果。简明的分析了混沌激光应用对产生混沌提出的要求，以及现有产生混沌方式的缺点，并指出课题研究的目的和意义。详细的对窄带ASE以及产生混沌信号的注入参数进行研究，并与常用的光注入方式进行对比，比较结果十分显著的说明窄带ASE可在更大的注入参数范围内产生混沌信号。
　　 3、针对混沌信号的周期性、幅值分布情况、复杂度三个方面，对窄带ASE注入产生的混沌信号的特性行进行分析。分析结果表明采用窄带ASE注入分布反馈式半导体激光器可产生不携带周期性、幅值分布较为对称、复杂度更高的混沌信号。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 混沌激光的发展与应用

1．2 基于半导体激光器产生混沌的主要方式

1．2．1 激光器外调制

1．2．2 光电反馈

1．2．3 外光反馈

1．2．4 外光注入

1．3 本文主要内容

第二章 窄带ASE注入半导体激光器产生混沌信号

2．1 引言

2．2 窄带ASE光源

2．2．1 ASE和窄带ASE信号的特性

2．2．2 ASE和窄带ASE的产生

2．3 实验装置和实验结果

2．3．1 实验装置

2．3．2 典型输出状态

2．3．3 注入强度对激光器工作状态的影响

2．3．4 注入波长对激光器工作状态的影响

2．4 讨论

2．5 本章小结

第三章 窄带ASE注入产生混沌信号的分析研究

3．1 引言

3．2 混沌信号的周期性分析

3．3 混沌信号的幅值分布分析

3．3．1 混沌信号的幅值对称性分析

3．3．2 混沌信号的幅值大小分析

3．4 混沌信号复杂度的分析

3．4．1 复杂度的计算

3．4．2 注入强度对混沌信号复杂度的影响

3．4．3 注入波长对混沌信号复杂度的影响

3．5 小结

第四章 工作总结和展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文