光電負(fù)反饋下光注入1550 nm VCSELs的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著光電子時(shí)代的到來，半導(dǎo)體激光器已成為世界上發(fā)展最快，應(yīng)用最廣的激光光源之一，各類性能優(yōu)良的半導(dǎo)體激光器在光存儲(chǔ)、光互連、光通信和光電顯示等領(lǐng)域倍受人們的青睞。垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)作為新型量子阱半導(dǎo)體激光器的典型代表，其相對(duì)于其它半導(dǎo)體激光器，具有體積小、閾值電流低、可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)單縱模工作、遠(yuǎn)場(chǎng)發(fā)散角較小、動(dòng)態(tài)調(diào)制頻率高、易與光纖耦合等優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到人們的廣泛關(guān)注。已有的研究表明，VCSELs在自由運(yùn)行或適當(dāng)?shù)耐獠繑_

2、動(dòng)下可呈現(xiàn)出單周期(P1)、二倍周期(P2)、準(zhǔn)周期(QP)、混沌(CO)等一系列非線性動(dòng)力學(xué)行為，這些動(dòng)力學(xué)行為在光信息處理、光混沌保密通信、高頻微波產(chǎn)生技術(shù)、高速真隨機(jī)數(shù)獲取技術(shù)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值受到人們的普遍關(guān)注。早期的相關(guān)研究主要集中在短波長(zhǎng)(<1μm) VCSELs的材料體系、結(jié)構(gòu)、器件性能，以及其在自由運(yùn)行或在光注入、光反饋、光電反饋等外部擾動(dòng)下的非線性動(dòng)力學(xué)特性。近年來，隨著長(zhǎng)波長(zhǎng)(>1μm) VCSELs制作工藝的日臻

3、完善，其工作性能得到顯著提高，且在通信、信息處理、光生微波等領(lǐng)域展現(xiàn)出了極大的應(yīng)用價(jià)值。因此，對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSELs的研究具有十分重要的意義。
　　考慮到長(zhǎng)波長(zhǎng)VCSELs的諸多實(shí)用價(jià)值，本文基于VCSELs的自旋反轉(zhuǎn)模型，研究了光電負(fù)反饋下1550nm正交偏振光注入VCSELs的非線性動(dòng)力學(xué)特性。研究結(jié)果表明：對(duì)于自由運(yùn)行工作在Y線偏振模式的1550nm VCSELs，在適當(dāng)?shù)淖⑷霃?qiáng)度和失諧頻率條件下，該激光器可呈現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)(S)、

4、穩(wěn)定注入鎖定(SIL)、P1、P2、多周期(MP)、CO等多種非線性動(dòng)力學(xué)狀態(tài)以及偏振轉(zhuǎn)換現(xiàn)象(PS)；引入光電負(fù)反饋后，1550nm正交偏振光注入VCSELs將呈現(xiàn)出雙頻準(zhǔn)周期(Q2)、三頻準(zhǔn)周期(Q3)等動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。在注入強(qiáng)度和失諧頻率構(gòu)成的參數(shù)空間，對(duì)于確定的反饋延時(shí)時(shí)間，反饋強(qiáng)度大小對(duì)該激光器的動(dòng)力學(xué)狀態(tài)分布有明顯影響；對(duì)于確定的光電反饋強(qiáng)度，在注入強(qiáng)度相對(duì)較小的區(qū)域，反饋延時(shí)時(shí)間對(duì)該激光器動(dòng)力學(xué)狀態(tài)分布也有明顯影響，而對(duì)于注入