提出并数值研究了随机数字相位调制光注入半导体激光器中产生混沌的方案。模拟结果表明：随着调制速率或调制深度的增大，激光器可以从初始的注入锁定状态经历准周期路径进入混沌，其原因是相位变化激励了非阻尼弛豫振荡；随机数字相位调制光注入可产生有效带宽大于10 GHz的混沌激光。鉴于数字信号长距离传输的抗干扰能力，该方案为长距离混沌同步及密钥分发应用提供了新思路。

为了研究光注入半导体激光器(SL)产生的光子微波信号的性能, 基于SL的速率方程和光纤布喇格光栅(FBG)滤波理论, 采用数值仿真的方法进行了理论分析, 得到了各种注入参量下的光谱、功率谱和线宽, 并讨论了反馈参量对微波线宽的影响, 考虑到光注入下产生的微波线宽较宽, 进一步引入FBG光反馈窄化了微波信号的线宽。结果表明, 当SL仅在光注入作用下时, 通过改变注入参量, 可实现微波频率连续可调谐和微波强度最大化; 微波线宽随着反馈强度的增加逐渐变窄, 通过适当调节反馈参量可将微波线宽压缩到10kHz以下。该研究结果可为半导体激光器在光生微波中的应用提供一定的理论参考。

基于直调光信号注入半导体激光器构建了宽调谐潜在可集成的光电振荡器（OEO），实现了9.73~21.30 GHz的调谐范围，且调谐过程中相位噪声始终小于-105 dBc/Hz@10 kHz。实验结构简单、紧凑。若将主、从激光器集成在同一芯片上，系统还可进一步小型化。若采用调制带宽更大的主激光器，OEO调谐范围还可进一步扩大。

由于具有动力学特性丰富、体积小和易集成等优点, 基于半导体激光器的信号产生技术已成为高性能微波光子信号产生的优选方案之一。半导体激光器在合适的外光注入条件下能够工作在单周期振荡态, 可突破本征弛豫振荡频率的限制, 产生频率大范围可调的微波信号; 进一步动态地控制注入参数, 能够生成宽带可重构的微波调频信号, 在雷达领域具有重要的应用前景。文章首先介绍了基于光注入半导体激光器的宽带微波信号生成机理并实验产生了大时宽带宽积的微波线性调频信号, 其中心频率、带宽、时宽和工作频段均可灵活调谐; 然后, 构建了延时匹配光电反馈环路, 提升了宽带微波调频信号的频谱纯度和梳齿信噪比等性能参数; 最后, 基于该高性能宽带微波调频信号发生器构建了微波光子雷达验证系统, 分析了其在目标探测与成像方面的性能。

为了满足保密通信的需求,构建了一种利用两个单向耦合的半导体环形激光器进行混沌同步的系统,通过数值仿真后得到了几种参数下的输出波形、功率谱及自（互）相关图,并讨论了注入参数对同步性能的影响。仿真结果表明：主激光器在交叉反馈的情况下,产生的混沌信号具有较强的时间延迟特征,不利于混沌保密通信。引入自反馈后,时延特征得到了很好的抑制,混沌信号的质量明显提高。将此低时延特征的混沌信号注入从激光器中进行混沌同步,在固定的频率失谐下,发现通过增加注入系数可以显著提高同步系数。此外,通过绘制二维空间映射图,可以确定同步系数在0.9以上的高质量混沌同步区域。

对光注入情况下混沌光纤激光器的输出特性进行实验研究。混沌光纤激光器采用环形腔结构,利用光纤的非线性克尔效应产生混沌激光。主激光器产生的混沌激光通过光隔离器和光纤耦合器注入到混沌掺铒光纤激光器实现外光注入。将主激光器产生的不同功率的混沌信号注入从激光器,研究光注入后从激光器混沌信号时序、频谱、自相关以及稳定性与复杂度等特性。结果表明,光注入后的混沌信号时序随机且幅度频数呈高斯分布,频谱无明显的周期特性,自相关特性优良。光注入掺铒光纤激光器混沌输出在保证混沌源高复杂度的同时提高了混沌源的稳定性。

研究了由噪声光驱动的分布式布拉格反射型(DBR)激光器的混沌动力学特性,观察到在边模注入时DBR激光器产生的混沌。研究了注入强度与频率失谐对混沌带宽和关联维度的影响。结果表明,噪声光在光谱边模注入时,DBR激光器也可产生混沌,且混沌信号的低频频谱平坦。其关联维度的平均值为1.86,维度的波动为±0.36,且混沌信号受注入噪声光的影响程度低。

N型隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivating Contacts，TOPCon)太阳能电池完成印刷烧结后，再经过光注入，效率有明显提升，主要表现在Voc(开路电压)及FF(填充因子)的提升。其机理在于通过温度和光照强度调节费米能级变化，控制H总量及价态来提高钝化性能。钝化膜层的质量、硅基体掺杂浓度、光注入退火时的工艺温度等对光注入退火工艺提升效率有很大影响。实验证明转换效率越低的电池片经过光注入后效率提升幅度越大; 转换效率越高的电池片缺陷会更小，经过光注入退火工艺后几乎无增益。另外同心圆在经过光注入退火工艺后会明显消除。本文主要研究温度、光强、基体电阻率、正表面金属接触面积大小、poly-Si(多晶硅)厚度对光注入退火工艺增效的影响。

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。