F-P半導(dǎo)體激光器混沌同步和調(diào)制響應(yīng)特性理論研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的快速進步，通信容量的不斷增加，迫切需要開發(fā)高速、高保密性的新一代信息安全保密通信技術(shù)。近幾年，鑒于激光混沌保密通信在高速、大容量現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的潛在應(yīng)用價值，國內(nèi)外針對系統(tǒng)同步特性研究給予了廣泛地關(guān)注。但目前的研究對象(混沌同步和信號調(diào)制解調(diào)特性)還主要集中于同類型半導(dǎo)體激光器之間，而基于不同類型半導(dǎo)體激光器組成的同步系統(tǒng)，對其混沌和混沌同步特性的研究相對較少，并對相關(guān)的同步試驗結(jié)果缺乏深入認知。為此，本文將對由不同類

2、型半導(dǎo)體激光器組成的同步系統(tǒng)展開了混沌、混沌同步特性的理論研究，并對多模F-P半導(dǎo)體激光器(FP-LD)在外部多模強光注入時的調(diào)制響應(yīng)特性給予了關(guān)注。研究內(nèi)容主要如下： 回顧目前激光混沌同步和半導(dǎo)體激光器調(diào)制響應(yīng)特性的研究現(xiàn)狀。對全光延時反饋FP-LD的動態(tài)混沌展開了數(shù)值仿真，并分析各個模式之間的同相和反相關(guān)聯(lián)特性。針對FP-LD和DFB半導(dǎo)體激光器(DFB-LD)單向耦合混沌系統(tǒng)展開了同步特性的理論研究，其結(jié)果表明：FP-LD

3、和DFB-LD在單向耦合時能夠?qū)崿F(xiàn)廣義混沌同步，但系統(tǒng)模式注入方式和參數(shù)失配對同步性能有較大影響，結(jié)合DFB-ID光譜，給出了系統(tǒng)在多模式注入(MMI)下同步性比單模式注入(SMI)差的物理機制。隨后，構(gòu)建FP-LD和DFB-LD互注入耦合模型，并研究了注入偏置電流、互注入延遲時間和光注入強度對系統(tǒng)動力學(xué)特征和同步性能的影響，結(jié)果表明：雖然由FP-LD和DFB-LD分別構(gòu)成的兩個子系統(tǒng)不對稱，但能實現(xiàn)互注入廣義同步或局部同步；多模FP-

4、LD所有邊模因選擇性模式注入而被強烈抑制，兩個激光器的動力學(xué)特征在分岔圖上表現(xiàn)出相似的變化過程。最后，對單個FP-LD和雙DFB-LD組成的開環(huán)互注入耦合系統(tǒng)展開同步特性的理論研究，其結(jié)果表明：終端的兩個DFB-LD在對稱延時互注入時極易實現(xiàn)無時延的完全同步，而在注入延時非對稱情況下，DFB-LD之間也能實現(xiàn)高性能的混沌同步(同步系數(shù)高達0.98)。無論系統(tǒng)注入延時對稱與否，兩個DFB-LD輸出混沌信號關(guān)聯(lián)函數(shù)半高全寬系數(shù)(FWHM)都

5、低低至0.022ns,這對混沌雷達系統(tǒng)有明顯意義。而當(dāng)三激光器同步系統(tǒng)存在參數(shù)失配時，激光器之間的同步性能隨著參數(shù)失配量增大而降低，但在參數(shù)失配士10％范圍內(nèi)，終端DFB-LD之間仍能實現(xiàn)較好的同步效果(同步系數(shù)大于0.90)。 最后，本文對多模FP-LD在外部多模強光注入時的調(diào)制響應(yīng)特性展開了理論研究。其結(jié)果表明：從FP-LD的調(diào)制響應(yīng)特性與外部光注入強度、主從FP-LD之間的中心頻率失諧以及模式間隔差等參數(shù)密切相關(guān)。合理選擇