混沌激光的产生与应用_王云才.pdf

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1、REVIEW

2、综合评述混沌激光的产生与应用GenerationandApplicationsofChaoticLaser王云才(太原理工大学理学院物理系，山西太原030024)WangYuncai(DepartmentofPhysics,CollegeofScience,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan，Shanxi030024,China)摘要激光器的不稳定性是一个普遍现象，而混沌是激光器不稳定性的一个重要特例。混沌激光作为激光器输出的一种特殊形式，具有类噪声宽频谱的特性。近年来，基于混沌激光的一些应用技术相继被提出与完善。本文结合国内外研究现状

3、，简要介绍了利用半导体激光器产生混沌激光，以及混沌激光在保密光通信、激光测距、光纤断点检测、对激光相干长度任意调控等方面的应用与研究进展。关键词混沌激光；保密通信；激光雷达；光时域反射仪；相干长度AbstractChaoticlaser,viewedasaspecialformoflaserdiodeoutputs,isageneralphenomenon.Chaoticlaserhasnoise-likeappearanceandwidespectrumbandwidth.Recently,somenoveltechniquesbasedonchaoticlighthavebeenpro

4、posedanddeveloped.Combinedwiththeresearchsituationandtheprojectteam,thegenerationofchaoticlaserutilizingsemiconductorlaserwithopticalfeedback/injectionisbrieflyintroduced,andtheresearchprogressesofthechaoticlaserapplicationsareriviewed,suchasthechaoticopticalsecurecommunication,chaoticlaserladar,c

5、haoticopticaltimedomainreflectometer,andnew-typelightsourceofarbitraryvariablecoherencelength.Keywordschaoticlaser；securecommunication；lidar；opticaltimedomainreflectometer；coherencelength中图分类号N93doi：10.3788/LOP20094604.00131引言馈在激光器应用中是不可避免的，换言之，激光器的[2]自从1960年世界上第一台红宝石激光器问世以不稳定性是一个普遍现象。R.Lang等发现外部光

6、反来，激光技术及应用得到快速发展。激光器的主要应馈引起半导体激光器的非稳定性和混沌。混沌激光是用包括：光显示、光存储、激光材料加工、激光医学、光激光器输出不稳定性的一种特殊形式，此时尽管激光纤通信、激光检测和光谱分析等方面。激光器是一个器的动态特性同样可以由确定的速率方程来描述，但非线性系统，其输出可分为稳态、非稳态和混沌三种是激光器的输出(光强、波长、相位)在时域上不再是形式。按照激光器腔内电场、粒子数及相位弛豫时间稳态，而是类似噪声的随机变化。在早期的研究中，侧长短的分类，所有的激光器均可分为A，B，C三类[1]。重于研究如何抑制光反馈或外光注入激光器的噪声[3~5]A类和B类激光器在

7、外界扰动下(即引入一个自由和不稳定输出，以保持激光器的稳态工作。度)可能无法稳定工作，C类激光器本身就可能运行20世纪80年代，人们逐渐揭示了光反馈(及光注在非稳态或者混沌输出的状态。A类和B类激光器所入)激光器的动态特性，发现了激光器从低频起伏受的外界扰动，最简单、也是最常见的形式即外部光(LowFrequencyFluctuation)到混沌，从倍周期到混[6~8][9，10]学元件引起的光反馈，如耦合或准直透镜的表面反沌的演变过程。1990年，Ott等相继提出了混沌射、光纤端面和被照射器件表面反射等。可以说，光反控制和混沌同步的概念，启示人们混沌激光可能有着中国光学期刊网www.op

8、ticsjournal.net13REVIEW

9、综合评述重要的应用。本文结合国内外研究现状，对光反馈(或外光注入)下半导体激光器产生混沌激光，特别是混沌激光的几个重要应用，如混沌保密通信、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、相干长度可调的激光光源，给予简要介绍。2混沌激光的产生与特性半导体激光器属于B类激光器，要实现半导体激光器的混沌输出需要增加一个自由度。增加自由度典型的方法就是通过外部光注入、光反馈或光电反馈，如图1所示