冯伟 1毛雨 1孟悦 1任天亮 1[ ... ]曹俊诚 2,3,**
作者单位
摘要
1 江苏大学 物理与电子工程学院,江苏 镇江 212013
2 中国科学院 上海微系统与信息技术研究所 集成电路材料全国重点实验室,上海 200050
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心,北京 100049
量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动(如光反馈、光注入)或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激光器的非线性输出。QCL作为新型半导体器件,具有腔内强度高、子带间光学非线性强以及电子弛豫时间快等特点,激发了学者研究其非线性动力学的兴趣。本文详细综述了QCL的非线性动态特性研究进展情况,探究了QCL非线性动力学性质的产生机理,总结了QCL非线性特性的应用场景。
量子级联激光器 半导体激光器 外部扰动 非线性动力学 quantum cascade lasers semiconductor lasers external perturbations nonlinear dynamics 
红外与毫米波学报
2023, 42(6): 762
Author Affiliations
Abstract
1 Grupo de Investigación en Aplicaciones del Láser y Fotónica, Departamento de Física Aplicada, Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
2 Present address: Departamento de Electricidad y Electrónica, Universidad de Valladolid, Valladolid, Spain
3 Departamento de Física Aplicada, Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
4 Unidad de Excelencia en Luz y Materia Estructuradas (LUMES), Universidad de Salamanca, Salamanca, Spain
Ultrafast laser pulses provide unique tools to manipulate magnetization dynamics at femtosecond timescales, where the interaction of the electric field usually dominates over the magnetic field. Recent proposals using structured laser beams have demonstrated the possibility to produce regions where intense oscillating magnetic fields are isolated from the electric field. In these conditions, we show that technologically feasible tesla-scale circularly polarized high-frequency magnetic fields induce purely precessional nonlinear magnetization dynamics. This fundamental result not only opens an avenue in the study of laser-induced ultrafast magnetization dynamics, but also sustains technological implications as a route to promote all-optical non-thermal magnetization dynamics both at shorter timescales – towards the sub-femtosecond regime – and at THz frequencies.
chiral behavior nonlinear dynamics ultrafast dynamics 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e82
彭小慧 1,2杜以成 1,2高华 1,2王龙生 1,2王安帮 1,2,*
作者单位
摘要
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
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。
激光器 混沌 光注入 非线性动力学 
光学学报
2022, 42(22): 2214001
申志儒 1,2赵彤 1,2,*王安帮 1,2王云才 3,4
作者单位
摘要
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室,山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院,山西 太原 030024
3 广东工业大学信息工程学院,广东 广州 510006
4 广东工业大学广东省光子学信息技术重点实验室,广东 广州 510006
通过Lang-Kobayashi速率方程发现并研究了光反馈弧边六角微腔激光器的稳态-准周期态切换现象,分析了反馈速率和偏置电流对该切换现象的影响,并通过分岔图分析了此切换现象产生的原因。结果表明,在高偏置电流、长腔反馈情况下,更容易出现稳态-准周期态切换的现象。最后对比分析了该切换现象与其他激光器出现的类似现象的区别。
激光器 弧边六角微腔激光器 非线性动力学 动力学状态切换 
激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0514001
作者单位
摘要
1 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室, 山西 太原 030024
2 太原理工大学物理与光电工程学院, 山西 太原 030024
3 广东工业大学信息工程学院, 广东 广州 510006
4 广东工业大学广东省光子学信息技术重点实验室, 广东 广州 510006
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。
激光器 半导体激光器 分布式布拉格反射器激光器 非线性动力学 混沌 光注入 
中国激光
2021, 48(23): 2301003
Author Affiliations
Abstract
1 LTCI, Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris, Palaiseau, France
2 mirSense, Centre d’Intégration NanoInnov, Palaiseau, France
3 University of California Los Angeles, Fang Lu Mesoscopic Optics and Quantum Electronics Laboratory, Los Angeles, California, United States
4 Southwest University, College of Electronic and Information Engineering, Chongqing, China
5 Technische Universität Darmstadt, Darmstadt, Germany
6 University of New Mexico, Center for High Technology Materials, Albuquerque, New Mexico, United States
We demonstrate experimentally that mid-infrared quantum cascade lasers (QCLs) operating under external optical feedback exhibit extreme pulses. These events can be triggered by adding small amplitude periodic modulation, with the highest success rate for the case of a pulse-up excitation. These findings broaden the potential applications for QCLs, which have already been proven to be a semiconductor laser of interest for spectroscopic applications and countermeasure systems. The ability to trigger extreme events paves the way for optical neuron-like systems where information propagates as a result of high intensity bursts.
extreme pulses quantum cascade lasers nonlinear dynamics mid-infrared photonics 
Advanced Photonics
2020, 2(6): 066001
作者单位
摘要
齐鲁理工学院机电工程学院,山东济南 250200
基于经典蔡氏混沌振荡电路,利用 2个磁控光滑忆阻器以及电容、电感设计了一种新的五阶混沌振荡电路。讨论了平衡点稳定性,分析了相图、 Lyapunov指数和分岔图。此双忆阻混沌电路具有复杂的动力学行为, 运动轨迹依赖于电路参数和电路初始状态;从能量的角度探索了奇异吸引子,结果表明系统存在不同吸引子共存的多稳态现象。用 PSpice进行了电路设计,验证了 Matlab理论仿真正确性和电路设计的可实现性。
混沌电路 吸引子共存 非线性动力学 忆阻器 chaotic circuits coexisting attractors nonlinear dynamics memristor 
太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(3): 449
作者单位
摘要
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 重庆科技学院 数理学院, 重庆 401331
3 内蒙古科技大学 理学院, 内蒙古自治区 包头 014010
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.
垂直腔面发射激光器 多横模 平行光注入 非线性动力学 模式选择 Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers (VCSELs) Multi-transverse mode Parallel optical injection Nonlinear dynamics Mode selection 
光子学报
2018, 47(7): 0714002
作者单位
摘要
1 西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
2 台湾大学 光子学与光电子学研究院, 台北 10617
实验研究了弱谐振腔法布里-珀罗激光器在受到光注入扰动时的非线性动力学特性.通过测定“-3模”、“0模”、“13模”三个纵模输出的时间序列, 功率谱和光谱分布, 对其非线性动力学状态进行了判定.研究结果表明: 引入光注入后, 通过改变注入强度及频率失谐, 这三个纵模均可呈现出四波混频、单周期态、准周期态、混沌态以及稳定的光注入锁定态等非线性动力学特性, 其动力学演化路径为经准周期分岔进入混沌态.此外, 为实现对动力学状态的精确控制, 绘制了这三个纵模在光注入强度0 μW到450 μW和频率失谐-16 GHz到16 GHz构成的参量空间的动力学状态分布图.结果显示: “0模”与“13模”在正、负频率失谐均可观察到混沌区域, 而“-3模”在负频率失谐没有出现混沌区域; “0模”存在两个分离的稳定的光注入锁定态区, 而在“-3模”和“13模”仅观测到一个稳定的光注入锁定态区.
弱谐振腔 法布里-珀罗 激光器 光注入 非线性动力学 混沌 Weak-resonant-cavity Fabry-Perot Laser diode Optical injection Nonlinear dynamics Chaos 
光子学报
2018, 47(3): 0314002
作者单位
摘要
西南大学 物理科学与技术学院, 重庆 400715
基于1 550 nm垂直腔面发射激光器在平行偏振光注入下呈现的单周期非线性动力学状态, 进一步引入光电负反馈, 得到了高质量的微波信号.实验研究结果表明: 平行偏振光注入下, 通过调节注入光的注入强度及频率, 1 550 nm垂直腔面发射激光器可呈现注入锁定、单周期、倍周期、混沌等多种非线性动力学状态; 在合适的注入参量下, 平行偏振光注入1 550 nm垂直腔面发射激光器可产生光谱具有单边带结构、频率超过10 GHz的光子微波信号, 但该微波信号的线宽较宽(达MHz量级); 进一步引入光电负反馈后, 通过选取合适的光电反馈强度, 可将该微波信号的线宽减小至一百多kHz(减小两个量级以上); 在选择优化的反馈强度条件下, 仅通过简单调节注入光强度, 可实现窄线宽光子微波信号的频率在一定范围内连续可调谐.
非线性光学 半导体激光非线性动力学 实验技术 垂直腔面发射激光器 光子微波 光注入 光电负反馈 Nonlinear optics Nonlinear dynamics of semiconductor lasers Experimental technique Vertical-cavity surface-emitting laser Photonic microwave Optical injection Optoelectronic negative feedback 
光子学报
2017, 46(3): 0314001

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