基于光反馈VCSELs双信道双向光混沌通信研究

论文摘要

垂直腔面发射激光器（VCSELs）作为一种微型腔半导体激光器,与传统的边发射半导体激光器（EELs）相比具有低阈值电流、单纵模工作、发散角小、易实现二维集成、制作成本低等优点。近些年来,基于VCSELs的混沌保密通信逐渐成为人们研究的热点。由于VCSELs的输出可能同时存在两个相互垂直的线性偏振模式（x-和y-LP模式）,使VCSELs实现双信道通信成为可能。目前大多的研究都是基于VCSELs的单信道单向混沌同步系统,而关于双信道双向混沌系统的研究却很少。在本文中,提出了一种新型基于光反馈VCSELs的双信道双向混沌同步系统,利用自旋反转模型（SFM）,对该系统进行了理论研究。通过数值仿真研究了两相互耦合激光器中的x-、y-LP模式和总的输出强度的混沌同步,同时讨论了参数失配对同步质量的影响；最后利用混沌隐藏（CMS）和附加混沌调制（ACM）两种方式在两激光器中的x、y-LP模式上分别加入信号并对系统的通信性能进行了研究。研究结果表明：在两激光器的参数完全匹配的情况下,它们输出的每一种线性偏振模式和总的强度均能获得高质量而且稳定的零延时混沌同步；在参数失配的情况下,激光器的混沌同步质量会随着失配程度的增大而降低,它们对内部参数的失配可以保持一定程度的容忍性,但对于两激光器的频率失谐较为敏感。对于500Mbits/s信号,采用ACM方案,在x-和y-LP模式中均能很好的解调出信号,但是采用CMS方案却不能；另外,参数失配对系统的传输性能有一定的影响,但影响并不严重。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 垂直腔面发射激光器的发展历史
• 1.2 垂直腔面发射激光器的结构
• 1.3 混沌及混沌同步的概念
• 1.3.1 混沌的定义
• 1.3.2 混沌同步
• 1.4 混沌信号编码和解码方法介绍
• 1.5 本文研究的内容和意义
• 参考文献
• 第二章 垂直腔面发射激光器的理论模型及输出特性
• 2.1 引言
• 2.2 VCSEL的理论模型
• 2.3 VCSEL的输出特性分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 VCSELs的混沌同步方案
• 3.1 引言
• 3.2 VCSELs的单向耦合混沌同步
• 3.2.1 开环单向混沌同步系统
• 3.2.2 闭环单向混沌同步系统
• 3.3 VCSELs的双向耦合混沌同步
• 3.3.1 开环双向混沌同步系统
• 3.3.2 闭环双向混沌同步系统
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 基于光反馈VCSELs双信道双向光混沌通信
• 4.1 引言
• 4.2 理论模型
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 完全混沌同步
• 4.3.2 参数失配对混沌同步质量的影响
• 4.3.3 信号编码和解码
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 结束语
• 在读期间发表和录用的论文
• 致谢