布拉格光栅反馈垂直腔面发射激光器的非线性动力学研究

基本信息
批准号:61308002
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:陈仕俊
学科分类:
依托单位:香港城市大学深圳研究院
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李松穗,庄俊平,李晓洲
关键词:
半导体激光器布拉格光纤光栅光子微波生成光学混沌非线性动力学
结项摘要

Generation of high-frequency microwave signals through optical means has shown to offer multiple advantages of being broadband, diverse, and compatible with optical fiber transmissions. Over the past decade, the rich and controllable nonlinear dynamics of semiconductor lasers have attracted much attention for photonic microwave generation. Due to the high speed modulation capability and inherent nonlinearity, different dynamical states have enabled researches ranging from very narrow-linewidth millimeter-wave to very broadband photonic microwaves signals, which are based on tunable period-one (P1) oscillations and featureless chaotic oscillations. In this proposal, the nonlinear dynamics of a novel combination vertical cavity surface-emitting lasers (VCSELs) and fiber Bragg gratings (FBGs) will be explored. VCSELs with FBG feedback possesses the attractive features of being simple, low-power, and diverse in polarizations. The project will develop a theoretical model for the VCSELS with FBG feedback, perform optimization of chaos generation, and investigate on the stability of P1 oscillation in photonic microwave generation. Successful completion of the project will lead to fundamental understanding of the nonlinear dynamics in the VCSELs with FBG feedback, which are applicable to microwave distribution over fibers as well as and high-quality broadband chaos generation in secure communications.

光学方式的高频微波生成具有频带宽,波形多样和光纤传输兼容等多重优势。近十年来,非线性动力学于半导体激光器的微波生成应用,已成为一个重要课题。得益于高速可调制的特性和固有的非线性,半导体激光器的动力学状态可被应用于生成高频微波信号。例如,单周期振荡(P1)状态可用于生成窄线宽毫米波,而混沌状态则可用于生成超宽带微波信号。本项目首次结合布拉格光纤光栅(FBG)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)实现高频微波生成。与传统方式不同,此新型的FBG反馈VCSEL非线性系统具有构造简单,工作耗能低和双偏振运行等优势。研究内容包括:建立基于FBG反馈VCSEL的理论模型,实现其混沌信号的优化和其光子微波的频率稳定。本项目将开拓对FBG反馈VCSEL非线性动力学基础特性的认知,实现光载无线通信和宽带保密通信等应用。

项目摘要

光学方式的高频微波生成具有频带宽,波形多样和光纤传输兼容等多重优势。近十年来,非线性动力学于半导体激光器的微波生成应用,已成为一个重要课题。得益于高速可调制的特性和固有的非线性,半导体激光器的动力学状态可被应用于生成高频微波信号。单周期振荡(P1)状态可用于生成窄线宽毫米波,而混沌状态则可用于生成超宽带微波信号。本项目首次结合布拉格光纤光栅(FBG)和垂直腔面发射激光器(VCSEL)实现高频微波生成。与传统方式不同,此新型的FBG 反馈VCSEL 非线性系统具有构造简单,工作耗能低和双偏振运行等优势。本项目建立了在FBG反馈下,VCSEL的理论模型,并完成了对此系统的理论研究和实验验证。通过调节FBG带宽和其相对于激光器的调谐频率,实现了混沌波形中延时信息的掩埋。驱动激光器进入单周期振荡状态,实现了窄线宽微波信号生成。本项目对FBG 光反馈VCSEL 非线性动力学的研究奠定了基础,对光载无线通信和宽带保密通信等应用的研究具有重要的推进作用。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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