单向耦合半导体激光器之间的混沌同步研究.pdf

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1、第29卷第4期光电技术应用Vo1．29．No．42014年8月ELECTR0．OPTICTECHNOLOGYAPPLICATIONAugust，2014·电路与控制·单向耦合半导体激光器之间的混沌同步研究邱东超，万彪，姜博思，杨兴国(1．辽宁科技大学理学院，辽宁鞍山114051；2．辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连116029)摘要：研究了单向耦合半导体激光器之问的混沌同步。通过计算两个单向耦合的半导体激光器模型的Lyapunov指数，确定了耦合强度的取值范围。进一步设计了耦合控制器，使响应系统的状态变量精确同步于驱动系统。仿真模拟结果表明，该方法可快速有效地实现半导体激光器的混

2、沌同步。关键词：半导体激光器；混沌同步；Lyapunov指数中图分类号：O415．5文献标识码：A文章编号：1673—1255(2014)一04—0054—03ChaosSynchronizationResearchonUnidirectionalCoupledSemiconductorLasersQIUDong—chao，WANBiao，JIANGBo—si，YANGXing—guorj．CollegeofScience，UniversityofScienceandTechnologyofLiaoning,Anshan1140512．SchoolofPhysicsandElectron

3、icTechnology,LiaoningNormalUniversity，Dalian116029)Abstract：Chaossynchr0nizati0nbetweenunidirectionalcoupledsemiconductorlasersiSresearched．Bycalcu—latingtheLyapunovexponentoftwounidirectionalcoupledsemiconductorlasermodels，thevaluerangeofcouplingstrengthisdetermined．Acouplingcontrollerisdesigned

4、furthertomakethestatevariablesofarespondsystemsyn—chronizeaccuratelywiththatofadrivesystem．Simulationresultsshowthatchaossynchronizationisrealizedbythemethodquicklyandeffectively．Keywords：semiconductorlaser；chaossynchronization；Lyapunovexponent自1990年Pecora和Carroll首次实现了电子线根据工作物质物态的不同可把激光器分为：同路的混沌同

5、步后，混沌同步便越来越受到人们的广体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器泛关注。由于激光混沌系统的动力学行为复杂，和自由电子激光器。半导体激光器由于体积小、质以及对初始条件和参数的选取具有极其敏感的依量轻、寿命长、结构简单而坚固等优点，作为相干光赖性，激光混沌作为混沌理论的一个重要分支，其源被广泛应用于光传输和光信息处理等领域。半同步行为引起了人们的极大兴趣。同年，Winfnl和导体激光器的混沌同步在保密通信等领域，对提高Rahman从理论上研究了在半导体激光阵列系统中抗干扰和抗破译能力有着重要应用1。的混沌同步的可能性；1994年Roy和Thornbury基于半导体激光器混沌系

6、统的电流调制模型，及Srgawara、Tachikawa、Tsukamoto等人已分别独立通过计算两个单向耦合的半导体激光器模型的Lv—地从实验上观察到两个激光混沌系统达到完全同apunov指数，确定了耦合强度的取值范围。进一步步；Liu和Leite从数值上研究了两个CO：激光系统设计了耦合控制器，使响应系统的状态变量精确同的耦合，也达到了混沌同步。步于驱动系统。收稿日期：2014—02—15基金项目：辽宁省理论物理重点学科项目(905061)资助作者简介：邱东超(1980)，男，硕士，从事光学混沌理论研究第4期邱东超等：单向耦合半导体激光器之间的混沌同步研究876554321O1半导体

7、激光器模型2同步与仿真半导体激光器的动力学模型可由如下方程描选取两个初始条件不同的半导体激光器混沌述系统，表达式为dN1I-Ⅳ_P)1I-N,一P1)dP一1(dP11N1-6(1P)P,-P1+)(2)~16(1一P)P—P+一，=Ib+，sin(2"rrfmt)I=Ib+Imsin(2其中，Ⅳ为载流子密度；P为光子数密度；，为电路=c一一中的驱动电流；丁为载流子寿命；丁为光子寿命，，。为阈值电流；占为标准化系数；Ib为偏置电流；