通过引入由液晶盒多层结构及驱动电路所导致的阻抗分配效应,将表面稳定型铁电液晶(SSFLC)等效电路模型拓展到对其V字型光电效应的研究当中,在随机高频脉冲(τP=25 μs)激励下成功地实现了灰度级输出。模拟结果表明,当激励脉冲幅度较小时,输出光透射率随着激励脉冲幅度的提高线性增加,当激励脉冲幅度较大时则透射率趋于饱和,在一定条件下,激励脉冲幅度在2～10 V范围内SSFLC表现出较好的灰度特性。另外,由于铁电液晶的自发极化效应,液晶层压降VLC即使在激励信号VIN=0时也不会消失,且VIN=0时VLC的符号恰好与自发极化强度在电场上分量的符号相反,VLC的大小则与液晶层及定向层的材料参数,以及液晶盒的结构参数相关。

提出了关于V字型铁电液晶(V-shaped Ferroelectric Liquid Crystal, VFLC)的等效电路模型, 旨在将EDA技术引入对VFLC光电集成系统进行研究、开发和设计。该模型考虑了由铁电液晶盒多层结构和驱动电路引起的阻抗分配效应, 以及极化与非极化锚定能对VFLC光电响应特性的影响。演示了电光迟滞曲线的反常迟滞、V字型及正常迟滞状态, 并着重就自发极化强度对电光迟滞曲线的影响给出了模拟结果和分析。结果表明：强制电压随驱动信号频率的提高而增加, 但增加速度随自发极化强度的提高而减慢；强制电压和迟滞反转频率随自发极化强度的变化均存在一个拐点, 强制电压在自发极化强度为80nC/cm2时取到最小值(-0.084V), 迟滞反转频率在自发极化强度为90nC/cm2时达到最大值(6.4Hz)；自发极化强度小于80nC/cm2时, 迟滞反转频率随自发极化强度准线性增加。模拟结果从量级和趋势上均与实验结果吻合。

针对以金属铝作反射介质的铁电液晶光寻址空间光调制器,提出了一类光-光等效电路模型,达到拓展电路模型到调制器光电响应特性研究的目的.擦除光对光电响应特性影响的模拟结果表明,擦除光能极大加快信息的擦除速度,帧速2.2 kHz,写入光强10 mW/cm2时,取擦除光强为10 mW/cm2,恰能将信息擦除.擦除光能有效抑制调制器的非期望输出光功率和调节器件的光电响应速度;对应于无擦除光注入的情况,注入1 mW/cm2擦出光使非期望输出光功率下降77%,响应速度减慢9%.通过设计肖特基势垒高度,擦除光可实现对读出光的开关和灰度调制等功能.给出了实现灰度调制功能的实例.由该模型得到的仿真实验结果在趋势与量级上均与有关文献的实测结果一致.

提出了一类以铁电液晶作光调制层的空间光调制器等效电路模型,对调制器的灰度响应特性进行了动态仿真研究,给出了驱动电压频率100 Hz～1 kHz和写入光强0～10 mW/cm2时调制器的强度转移特性曲线.结果表明,光寻址空间光调制器(OASLM)电光响应的上升时间随写入光强的增加而减少,写入光强由0.5 mW/cm2增加到10 mW/cm2,上升时间从1.44 ms减少为74μs.写入光强存在使输出光强随之(准)线性增加的范围,调制器工作在该范围内即可显示不同灰度;强度转移特性对电压频率十分敏感,调节频率可对调制器的工作范围及灰度区内强度转移特性曲线的斜率等进行控制,频率由100 Hz增加到1 kHz,工作范围由(0.08 mW/cm2,1 mW/cm2)改变为(2 mW/cm2,10 mW/cm2),同时线性段内强度转移特性曲线的斜率减小.另外,虽然擦除光对强度转移特性的影响很弱,但必须注入擦除光以抑制无写入光注入时的光响应和保证在新信息写入前擦除先前的信息.由该模型得到的仿真实验结果在趋势与量级上均与有关文献的实测结果相一致.

推导并验证了非啁啾取样光纤布拉格光栅(SFBG)反射谱中反射峰值波长的表达式。基于种子光栅中心波长对应的折射率调制深度和取样光纤布拉格光栅折射率调制函数的傅里叶级数展开式,提炼出取样光纤布拉格光栅的折射率调制深度和各阶光栅周期,从而导出其反射峰值波长的表达式。由于考虑了占空比、取样周期等取样光纤布拉格光栅的结构参量,因而表达式能够描述反射峰的分布。仿真实验中,不同占空比或取样周期下计算出的反射峰值波长、信道间隔符合数值反射谱。该表达式既适用于均匀取样光纤布拉格光栅,也适用于交流切趾和交直流切趾取样光纤布拉格光栅。

研究了偏振选择互注入条件下半导体激光器的同步和混沌滤波效应。将单模互注入速率方程扩展为包含两个偏振态的理论模型, 并选择X偏振态作为互注入形式, 不仅为激光器产生混沌和实现同步提供了条件, 还可以完全抑制Y偏振光, 实现了纯偏振模式同步。通过频率失调的引入, 保持了激光器主从地位的稳定。研究结果表明, 主从激光器实现了时差等于注入延时的混沌同步, 输出功率表现出高频振荡并伴随有对称性破坏现象。对主激光器进行调制时, 同步系统表现出与单向注入相似的混沌滤波效应; 对从激光器进行调制时, 系统的混沌滤波效应并不明显。

针对垂直腔面发射激光器(VCSEL)与相位共轭镜(PCM)这一弱耦合系统, 同时考虑到相位共轭镜奇次反馈产生共轭光,偶次反馈产生常规光这一不同于普通平面镜的奇偶效应,构建非即变相位共轭镜奇偶分开的多次反馈理论模型,对多次相位共轭反馈(PCF)下垂直腔面发射激光器非线性动力学行为进行了数值模拟。结果表明,由于引入了奇偶两种不同反馈类型,高次相位共轭镜反馈可明显改变垂直腔面发射激光器的输出动态,即使在弱反馈条件下也如此,而其对稳态特性的影响却恰恰相反。与只考虑一次反馈相比,考虑多次反馈后,弱反馈引起的系统不稳定明显被抑制,混沌区域变小并代之以稳定的倍周期态;而强反馈时,一次反馈对应的从混沌到三分岔的非线性演变方式,在二、三次反馈时分别变成了从倍周期到混沌和从准周期到混沌的演变过程。

利用Pspice等效电路模型,模拟了入射光波长、温度以及激励电压频率等典型参量对铁电液晶光电响应速度的控制作用.模拟结果表明,在可见光范围内,响应速度随波长的增加而减慢;温度参量则存在一个拐点,响应速度在该点达到极小值;同时,激励电压存在一个上界频率,当频率参量取值超过界值时会对响应速度产生较大影响.

在传统半导体激光器动力学方程的基础上,突出了垂直腔面发射激光器(VCSELs)的微腔结构特点以及相位共轭反馈(PCF)的时间反演特性,建立起相位共轭反馈条件下的复合腔仿真模型。仿真结果表明:在外部反射率小于0.05的弱反馈条件下,垂直腔面发射激光器的微腔结构导致了它的动态特性与边发射器件有较大的区别,给出两者在混沌带的出现次数、存在范围以及分岔点的出现条件等方面的比较。相对于常规光反馈(COF)而言,相位共轭反馈的累积相位为零,这使得该机制下垂直腔面发射激光器表现出更为丰富的非线性特性。仿真中观察到常规光反馈经历了三个混沌带,相位共轭反馈经历了两个混沌带且稳定区域较宽;并发现在混沌吸引子产生的过程中常规光反馈光场的实虚部相空间轨迹保持对称,而相位共轭反馈的相空间轨迹则表现为对称的‘建立→破坏→再建立’这样的循环过程。

从四波混频产生相位共轭的物理原因出发,定义了相位共轭镜(PCM)的响应时间,建立起非即变相位共轭反馈条件下半导体激光器的外腔模型。以响应时间及频率失调为参变量,对其分岔及噪声等动态行为进行数值分析。结果表明,不考虑噪声影响时,增加相位共轭镜响应时间会使混沌带出现的次数和范围得到较大的抑制,当响应时间增大到1.5 ns时,混沌带消失,半导体激光器保持稳定的单周期状态;考虑噪声影响后,随着响应时间的相对强度噪声(RIN)可减小几dB甚至十几dB,产生突变需要的反馈量也增大一个数量级以上,且其频谱的峰值向高频方向移动;另外,由于共轭反馈引起的频率失调低于半导体激光器激射频率3个数量级以上,它只对分岔特性有影响,对相对强度噪声的影响几乎为零。