基于半导体环形激光器的混沌光通信系统关键技术的研究

作     者：张鑫 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：袁国慧

授予年度：2013年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 07[理学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 070201[理学-理论物理] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：半导体环形激光器 混沌信号 混沌同步 混沌光通信 

摘      要：近年来，混沌信号作为光载波应用于保密混沌光通信系统的研究得到了广泛关注，通过添加适当自由扰动项，可以使B类激光器运动失稳，得到光混沌输出半导体激光器是一种B类激光器，而半导体环形激光器是一种谐振腔为环形的半导体激光器，具有独特的优点，受到业界广泛关注将半导体环形激光器应用于混沌信号的产生和同步系统中，能够有效的精简系统结构，提高可靠性，降低功耗 本文主要是以半导体环形激光器的动力学方程为基础，对激光混沌的理论进行了阐述，并对基于半导体环形激光器的混沌信号的产生和混沌同步等混沌光通信系统中的关键技术进行了研究本文的主要的内容如下： 1.对混沌进行了概述混沌属于一种非线性现象，是确定的非线性系统产生的一种类似随机现象本文从混沌起源开始，介绍了混沌的发展光学混沌混沌同步以及混沌的特征等，同时介绍了混沌的应用另外，介绍了半导体环形激光器，以及其结构和应用重点介绍了混沌光通信系统和半导体环形激光器的国内外研究现状 2.论述了激光器的工作原理和分类，概述了混沌的奇怪吸引子和李亚普诺夫指数等混沌数学分析方法，并讨论了通向混沌的路径简单介绍了产生激光混沌信号较为普遍的三种方式和激光混沌同步理论之后着重介绍了半导体环形激光器的动力学模型 3.提出了三种基于半导体环形激光器的混沌产生模型分别研究了光电反馈光注入和光反馈条件下半导体环形激光器的工作状态，模拟分析了产生混沌信号的参数条件，并利用三种方式扰动半导体环形激光器，分别产生了光混沌信号 4.在光注入产生混沌信号的基础上，提出了向半导体环形激光器注入窄带混沌信号以产生带宽增强型混沌信号的方案 5.提出了一种基于两个半导体环形激光器的混沌同步方案，利用光反馈产生的混沌，通过发射端环形激光器向接收端环形激光器的强注入耦合，实现接收端环形激光器的强注入锁定，将其工作状态锁定在发射端环形激光器的工作状态，从而实现了收发系统之间的广义同步，并利用收发两端输出的自相关函数评估了同步效果，给出了最好的同步结果最后，对半导体环形激光器在混沌光通信系统的应用和发展做了简单的展望