基于线性啁啾FBG反馈的弱谐振腔法布里-珀罗激光器获取多信道混沌信号

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与传统的法布里-珀罗半导体激光器(FP-LD)相比,弱谐振腔法布里-珀罗激光器(WRC-FPLD)具有更长的腔长和较低的前端面反射率,因而具有更小的模式间隔和更宽的增益谱,在一定的波长范围内可以激发更多的振荡模式。作为非线性光学器件,WRC-FPLD在受到光反馈、光注入、光电反馈等外部扰动时可输出多信道激光混沌,在波分复用(WDM)混沌光通信、多信道物理随机数产生、多信道混沌激光雷达等相关领域具有广泛的应用前景。本文提出并实验研究了一种基于线性啁啾光纤布拉格光栅(LCFBG)色散反馈的WRC-FPLD产生多信道激光混沌的方案,可产生具有弱延时特征(TDS)、大带宽、高复杂度的多信道激光混沌信号。实验结果表明:利用高反射带宽、低色散值的LCFBG作为外部反馈器件,WRC-FPLD可以同时驱动多达45个纵向模式进入混沌状态,从而可提供多信道激光混沌信号;在-35 d B到-15 d B的反馈强度范围内,LCFBG反馈下WRC-FPLD产生的多模激光混沌信号的TDS明显低于平面反射镜反馈和环形腔反馈的情况,多模混沌的TDS最低约为0.01,几乎完全被抑制;随着反馈强度的增加,以上三种反馈情况下WRC-FPLD产生的多模激光混沌信号的有效带宽呈现相同的趋势,即有效带宽随着反馈强度的增加而逐渐增加。使用中心波长可调谐滤波器(TOF)可从多模信号中滤出单信道激光混沌信号。实验结果表明:随着反馈强度的增加,单信道激光混沌信号的有效带宽逐渐增加,最高可达20.18 GHz;在-30.36 d B到-22.05 d B的反馈强度范围内,单信道激光混沌信号的TDS低于0.2;通过研究单信道激光混沌信号的TDS和有效带宽随反馈强度的变化趋势,探明了产生TDS抑制和大带宽的单信道激光混沌信号的最佳反馈参数范围;此外,单信道激光混沌信号在低频区域的能量远高于多模激光混沌信号的能量。综上所述,本文提出的方案具有同时产生弱TDS、大带宽、高复杂度、多信道激光混沌信号的能力,不仅可以为WDM混沌光通信提供多信道载波,还可以为多信道物理随机数产生和多信道混沌激光雷达等相关应用领域提供高质量熵源。
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