Подавление хаотической генерации, вызванной внешней оптической обратной связью в полупроводниковом лазере

• Автор: Якуткин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 119 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Внешняя оптическая обратная связь в полупроводниковом лазере

1.2. Оптические способы подавления шумов, вызванных внешней 31 оптической обратной связью в полупроводниковом лазере

1.3. Нелинейная динамика и методы управления хаосом

1.4. Выводы к первой главе

Глава 2. Динамика активного лазерного интерферометра с нелинейной

запаздывающей обратной связью

2.1. Активный лазерный интерферометр

2.2. Исследование динамики выходной мощности активного лазерного 49 интерферометра в зависимости от начальных условий
2.3. Исследование динамики выходной мощности активного лазерного 59 интерферометра в зависимости от усиления в петле обратной связи
2.4. Выводы ко второй главе
Глава 3. Управление хаотическими колебаниями оптической мощности
активного лазерного интерферометра
3.1. Экспериментальная реализация запаздывающей обратной связи для 63 управления хаосом
3.2. Управление хаотическими колебаниями оптической мощности
3.3. Подавление хаотических колебаний
3.4. Выводы к третьей главе
Глава 4. Подавление хаотической генерации в полупроводниковом
лазере с внешней оптической обратной связью
4.1. Численное моделирование подавления хаотических колебаний
4.2. Условий подавления хаоса

4.3. Экспериментальное исследование подавления хаоса в лазере с

4.4. Выводы к четвертой главе
Заключение
Список использованных источников и литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Миниатюрные, малоинерционные, экономичные, хорошо согласуемые с оптическим волокном инжекционные полупроводниковые лазеры широко применяются на практике [1] для передачи и обработки информации, в CD/DVD устройствах и лазерных принтерах. На их основе создаются новые лазерные системы, например твердотельные лазеры с накачкой от линеек или матриц полупроводниковых лазеров [2, 3], лазеры с удвоением частоты методами нелинейной оптики [4]. Есть у полупроводниковых лазеров и другие, не столь известные, но не менее важные области применения: стандарты частоты [5-7], измерительная интерферометрия [8], голография [9], интегральная оптика [1], спектроскопия высокого разрешения [10], аналитическая химия [11], обнаружение загрязнения атмосферы [12]. К лазерам, используемым в этих приложениях, предъявляются повышенные требования по стабильности генерации и когерентности излучения.
Отличительной чертой полупроводниковых инжекционных лазеров является высокий коэффициент усиления [13]. Это позволяет создавать устройства с высоким КПД и выходной мощностью до сотен милливатт при длине резонатора в сотни микрон. Кроме того, при превышении уровня накачки лазера над пороговым током, на десятки процентов, возрастает роль нелинейных эффектов [14]. Это делает данный тип лазеров особенно чувствительным к внешнему возмущению. Изменение характеристик лазера под действием излучения, возвращающегося в активную область после отражения от внешнего элемента (зеркала, дифракционной решетки, деталей оптической схемы и т.д.), называют эффектом внешней оптической обратной связи (БООС) [1, 15, 16]. Селективная оптическая обратная связь успешно используется для создания высококогерентных, перестраиваемых по длине волны излучения источников для спектроскопии [17] и метрологии [18]. В то же время, неселективная внешняя оптическая обратная связь может
состояниями равновесия системы. Если управляющий параметр изменять дальше, то система через каскад удвоения периода перейдет к хаосу.
Другой переход к хаосу, так называемая касательная бифуркация или перемежаемость (рис. 1.136). Это тип хаотическй динамики, при которой длительные временные интервалы регулярного или стационарного поведения сменяются короткими всплесками, напоминающими по своим свойствам случайные. Временные интервалы между хаотическими всплесками непредсказуемы. Этот переход наблюдается в химических реакциях, явлениях на поверхности и лазерных системах.
а б в
Рис. 1.13. Основные пути перехода к хаосу: а - по Фейгенбауму бифуркация удвоения и соответствующая ей бифуркационная диаграмма;
б - по Менневшно-Помо касательная бифуркация и ее диаграмма; в - по Рюэлю-Такенсу-Ньюхаузу бифуркация Хопфа и ее диаграмма. Устойчивые ветви обозначены (б), а неустойчивые (и).
Изучение турбулентного движения позволило выделить третий переход к хаосу - бифуркацию Хопфа (рис. 1.13в). Первоначально рассматривали переход к турбулентности как предел бесконечной последовательности