基于二极管泵浦Nd：LaMgAl₁₁O₁₉无序晶体激光器实现了被动调Q激光以及脉冲幅度混沌激光的输出。当泵浦功率在4.8 ~8.6 W范围内时，激光器运转在被动调Q状态；当泵浦功率为8.6 W时，调Q激光的平均输出功率为613 mW、重复频率为157.1 kHz、脉冲宽度为2.2 μs。当泵浦功率增加到8.7~10.5 W范围内时，输出激光的脉冲幅度呈不规则随机分布现象；通过分析脉冲峰值序列的自相关曲线、相位图、功率谱、随机直方图，判定激光器运转在脉冲幅度混沌状态；当泵浦功率功率为10.5 W时，脉冲幅度混沌激光的平均输出功率为814 mW。

提出了基于正交光注入增益开关850 nm垂直腔面发射激光器(850 nm-VCSEL)获取梳距可调双路宽带光学频率梳(OFC)的方案,通过数值仿真研究了系统参量对OFC性能的影响。在该方案中,首先采用大信号电流调制850 nm-VCSEL使其呈增益开关状态,此时Y偏振分量激射并呈周期脉冲状态,而X偏振分量被抑制,可以获得一路偏振沿Y方向的OFC(Y-OFC);进一步引入偏振方向沿X方向的注入光(即正交光注入),在合适的注入参数条件下,增益开关850 nm-VCSEL中的X偏振分量被激射并呈周期脉冲动力学状态,且输出的X偏振分量具有与Y偏振分量强度相当的光谱分布,从而可以获得两路正交的OFC。数值仿真的结果表明:受到调制频率fm=4.2 GHz、调制深度m=0.75的大信号电流调制的850 nm-VCSEL,在频率失谐Δv=10.0 GHz的正交光注入下,通过选取合适的注入光场振幅Einj可使激光器输出带宽(功率变化在10 dB范围内)超过105.0 GHz的双路宽带OFC。借助于正交光注入下增益开关850 nm-VCSEL输出的X偏振分量和Y偏振分量的光谱分布,确定了获得双路OFC所需的Einj和Δv的范围。最后,通过分析其他调制频率下所获取的OFC性能,论证了该方案产生双路宽带OFC梳距的可调谐性。

数值研究了一种获取宽带光学频率梳的方案.在该方案中，首先采用调制频率f_m=f₀/n（f₀为1 550 nm垂直腔面发射激光器中两正交偏振分量频率间隔，n为整数）的大调制信号电流调制一个1 550 nm垂直腔面发射激光器，使该1 550 nm垂直腔面发射激光器中的主振荡模式—Y偏振分量输出光学频率梳，而X偏振分量处于被抑制状态；进一步地，引入线偏振光注入，使激光器中两个偏振分量（光谱主峰比小于15 dB）均实现光学频率梳输出；再借助一个偏振片，将这两个偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接，从而获取宽带光学频率梳.基于自旋反转模型，数值研究了由该方案产生的光学频率梳特性.仿真结果表明：在给定的参数条件下，一个自由运行1 550 nm垂直腔面发射激光器（阈值电流为2.6 mA）偏置在11.5 mA时，Y偏振分量占主导而X偏振分量被抑制（光谱主峰比大于30 dB）；在受到调制深度较大的电流调制作用下，该激光器只在Y偏振分量输出光学频率梳；引入线性偏振光注入后，通过调整线性偏振光的偏振方向，可使X、Y偏振分量同时实现光学频率梳输出；最后，利用一偏振片将X、Y偏振分量引导到该偏振片的透振方向实现光谱拼接，最终可获得一个带宽超过80 GHz的光学频率梳.

采用发射波长约为976 nm的半导体激光器作为泵浦源, Yb3+掺杂浓度为15at.%、通光长度为2 mm的Yb∶CaYAlO4晶体作为增益介质, 本文提出了一种基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)被动调Q的激光二极管泵浦Yb∶CaYAlO4以获取稳定脉冲输出的方案。通过合理设计谐振腔, 实现了稳定的被动调Q激光脉冲输出, 并分析了泵浦功率的大小对输出脉冲的重复频率、脉冲宽度、单脉冲能量以及脉冲峰值功率的影响。

基于两个弱谐振腔法布里-珀罗激光器, 提出并实验研究了一种获取中心波长可调谐、混沌带宽可控的混沌信号产生方案.该方案是通过一个可调谐光纤布喇格光栅反馈弱谐振腔法布里-珀罗激光器(定义为主弱谐振腔法布里-珀罗激光器)输出的混沌光单向注入到另一个弱谐振腔法布里-珀罗激光器 (定义为副弱谐振腔法布里-珀罗激光器)来实现的.研究结果表明：通过改变可调谐光纤布喇格光栅滤波器的中心波长以及反馈回路的反馈强度, 主弱谐振腔法布里-珀罗激光器可输出中心波长在可调谐光纤布喇格光栅滤波器可调谐范围调谐的混沌信号; 把主弱谐振腔法布里-珀罗激光器输出的混沌信号进一步注入到副弱谐振腔法布里-珀罗激光器中, 通过改变注入强度和频率失谐, 可产生中心波长可调谐、带宽可大范围调节的混沌信号.

实验研究了平行光注入下多横模1 550 nm垂直腔面发射激光器(1 550 nm-VCSEL)输出的非线性动力学特性．对于一个在自由运行时腔内同时存在基横模和一阶横模(高阶模)的1 550 nm-VCSEL, 其两横模的主激射模均为Y偏振模式(Y-LP), 当受到偏振方向沿自由运行时主激射模式偏振方向的外部光注入(即平行注入)时, 实验研究结果表明: 当平行注入光的频率νinj更临近基横模Y-LP频率νfy时(此时频率失谐Δνf定义为Δνf=νinj－νfy), 在注入光强度Pinj增加的过程中, 基横模Y-LP呈现多种动力学状态, 而高阶模Y-LP出现的动力学状态相对较少, 且能量逐渐减小．当Pinj增加到一定值时, 高阶模Y-LP完全被抑制, 此时1 550 nm-VCSEL处于单模工作状态, 即实现了基横模Y-LP的模式选择．随Δνf的逐渐增加, 实现基横模Y-LP模式选择所需的最小注入光强度Pinj, min先减小, 达到一个最小值后再逐渐增加; 在给定的Δνf条件下, Pinj, min随偏置电流I增加而增大．当平行注入光的频率νinj更靠近高阶模Y-LP的频率νhy时(此时频率失谐Δνh定义为Δνh=νinj－νhy), 在Pinj增加的过程中, 高阶模Y-LP和基横模Y-LP均呈现出多种非线性动力学状态, 但实验过程中未观察到基横模Y-LP完全被抑制的现象, 即未实现高阶模Y-LP的模式选择.

实验研究了一种由一个分布反馈半导体激光器、一个相位控制部分和一个半导体光放大器组成的三段式单片集成半导体激光器的动力学特性. 采用常规的动力学分析方法, 对不同相位控制电流下激光器输出的光谱、时间序列、相图及功率谱进行了分析, 考察了其进入混沌的路径及阵发混沌的特性。研究结果表明, 在适当的运行参数下, 单片集成半导体激光器可呈现混沌态与稳定态随机交替出现的阵发混沌状态输出.在固定分布反馈半导体激光器电流和半导体光放大器电流不变的情况下, 连续地增大相位区的电流IP, 单片集成半导体激光器将先后经历稳定态、单周期态、阵发混沌态, 最后再回到稳定态的过程.在确定了激光器处于阵发混沌态时相位区电流IP的取值范围之后, 进一步的分析结果表明, 随着相位区电流IP的增加, 平均层流时间先减小, 达到一个极小值后再迅速增大.

基于自旋反转模型, 数值研究了光抽运下1300 nm自旋垂直腔面发射激光器(Spin-VCSEL)输出激光的圆偏振转换(PS)及偏振双稳(PB)特性。研究结果表明: 对于一定的抽运光偏振椭圆率PP, 抽运光功率能在一定程度上控制激光器输出光的偏振椭圆率Pout, 其绝对值随抽运光功率的增加而逐渐增大; 对于一定的归一化抽运光功率η, 采用正向扫描(逐渐增加)和反向扫描(逐渐减小)PP时, Spin-VCSEL输出的左旋圆偏振光与右旋圆偏振光之间会发生PS, 并可观察到PB现象。对于较小的η, 双稳环宽度随η的增加先增加到一个最大值然后减小到0; 对于较大的η, 双稳环宽度随η的增加总体上呈现出逐渐减小的趋势。激光器的线宽增强因子α和有源区介质的双折射系数γp等内部参数对由PP变化引起的PS和PB均有较大的影响。此外, 确定了双稳环宽度在某些激光器关键内部参数和η构成的参数空间中的分布图。