光電反饋下1550 nm VCSELs的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、半導(dǎo)體激光器在光反饋、光注入、光電反饋等外部擾動(dòng)下可產(chǎn)生單周期、注入鎖定、準(zhǔn)周期、混沌等一系列豐富的非線性動(dòng)力學(xué)行為，這些非線性動(dòng)力學(xué)行為在光生微波、混沌保密通信、神經(jīng)光子學(xué)、真隨機(jī)數(shù)獲取等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。與常規(guī)邊發(fā)射半導(dǎo)體激光器(EELs)相比，垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSELs)因具有更低的閾值電流、體積小、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角較小、對(duì)光纖耦合損耗低、易實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)單縱模輸出和易于大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。特別地，位于光纖通信窗口的

2、長(zhǎng)波長(zhǎng)(1310 nm-1550 nm)VCSELs因易于與現(xiàn)有光纖系統(tǒng)兼容而成為了近年來的研究熱點(diǎn)。目前基于 VCSELs非線性動(dòng)力學(xué)特性的研究主要集中在光反饋和光注入兩種方式，對(duì)光電反饋下 VCSELs非線性動(dòng)力學(xué)特性的研究大多基于理論分析，而相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)道還較少。因此，實(shí)驗(yàn)研究光電反饋下1550 nm VCSELs的非線性動(dòng)力學(xué)特性具有一定的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文實(shí)驗(yàn)研究了光電正反饋和光電負(fù)反饋兩種擾動(dòng)下1550 nm VCS

3、ELs的動(dòng)力學(xué)特性，并分析了這些動(dòng)力學(xué)態(tài)的演化路徑。研究結(jié)果表明：當(dāng)光電正反饋和光電負(fù)反饋強(qiáng)度固定不變時(shí)，在不同的偏置電流下1550 nm VCSEL可表現(xiàn)出規(guī)則脈沖態(tài)、準(zhǔn)周期態(tài)、混沌脈沖態(tài)等非線性動(dòng)力學(xué)態(tài)。固定偏置電流，調(diào)節(jié)光電正反饋或光電負(fù)反饋強(qiáng)度，1550 nm VCSEL也可呈現(xiàn)規(guī)則脈沖態(tài)、準(zhǔn)周期態(tài)、混沌脈沖態(tài)等豐富的非線性動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。在光電正反饋下，對(duì)于較小偏置電流和弱反饋強(qiáng)度，激光器主要工作在穩(wěn)態(tài)；隨著偏置電流的增加，155

4、0 nm VCSEL輸出的動(dòng)力學(xué)態(tài)在較大的一個(gè)偏置電流范圍內(nèi)隨光電正反饋強(qiáng)度的增加以規(guī)則脈沖態(tài)-準(zhǔn)周期態(tài)-規(guī)則脈沖態(tài)的方式循環(huán)演化；在光電負(fù)反饋下，對(duì)于較小偏置電流和弱光電負(fù)反饋，激光器仍工作在穩(wěn)態(tài)，隨著偏置電流增加，VCSEL輸出的動(dòng)力學(xué)態(tài)通常隨負(fù)反饋強(qiáng)度的增加以規(guī)則脈沖態(tài)-準(zhǔn)周期態(tài)-規(guī)則脈沖態(tài)的方式循環(huán)演化到混沌脈沖態(tài)，但當(dāng)偏置電流增加到一定值后，1550 nm VCSEL輸出的動(dòng)力學(xué)態(tài)隨負(fù)反饋強(qiáng)度的增加主要以規(guī)則脈沖態(tài)-準(zhǔn)周期態(tài)-