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研究生: 趙育逵
Chao, Yu-Kwei
論文名稱: 利用環狀排列之光注入半導體雷射產生寬頻混沌信號之研究
Study of Broadband Chaotic Signal Generation Utilizing Optically Injected Semiconductor Lasers in a Ring Configuration
指導教授: 林凡異
Lin, Fan-Yi
口試委員: 陳浩夫
魏明達
林凡異
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 71
中文關鍵詞: 半導體雷射混沌訊號
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  • 本研究是以半導體雷射之光注入系統為基礎,發展寬頻渾沌訊號產生器。
    渾沌訊號擁有較寬且平坦的功率頻譜,在分析渾沌訊號時,頻寬為其中一個描
    述訊號特性之工具。目前常見的頻寬計算方法可分為下述兩種: (1)從直流到佔
    有80 % 總功率的頻率範圍,(2)中間佔有80 % 總功率的頻率範圍。使用上述兩
    種頻寬計算方法有時會使窄頻之週期震盪訊號被誤算為寬頻訊號,因此,本研
    究前半部提出一頻帶計算方法去計算訊號之有效頻寬,有效頻寬之定義為佔有
    前80 % 總功率之各段頻帶寬度總和。在此我們利用這三種計算方法比較由光注入
    系統所產生之訊號的頻寬,並比較自相關峰值半高全寬和各定義頻寬值之關係。
    經由模擬結果發現,有效頻帶計算方法可清楚的分辨窄頻週期訊號和寬頻渾沌訊
    號,並且有效頻帶計算之頻寬值和Peak to sidelobe level (PSL) 呈現反比之現象。因
    此,有效頻帶計算方法為較好的頻寬量測方法。
    經由上述成功的利用有效頻帶計算方法來描述訊號之特性,接著我們利用有效
    頻帶計算方法探討本研究後半部之主題: 環狀排列混沌訊號產生器,目的為產生更
    寬頻之混沌訊號。環狀結構為利用多顆雷射串聯注入並讓末顆雷射打回首顆雷射
    之架構。因此,環狀結構可視為光注入系統,我們討論討論下列兩部分: (1)注入強
    度對於雷射頻寬之影響,(2)雷射的頻率差對於雷射之影響。其模擬結果如下:
    1. 環狀排列之雷射頻寬會隨著注入強度增強而增加。在相同注入強度之範圍
    下,環狀結構所能產生之混沌訊號最大頻寬是一般光注入系統的2 倍。
    2. 環狀結構雷射之頻寬在改變兩雷射的頻率差時,必須同時考慮兩雷射的鬆弛
    震盪頻率和注入渾沌訊號之響應頻率。因此,環狀結構之頻寬並不會隨著兩
    雷射的頻率差增加而增加。經由適當的調整兩雷射頻率差,比較環狀結構和
    光注入系統的最大頻寬,環狀結構是光注入系統的1.8 倍。


    致謝I 摘要III Abstract IV 目錄VI 圖目錄VIII 表目錄XIII 1 緒論1 2 模擬模型3 2.1 半導體雷射之光注入系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.2 半導體雷射之環狀結構注入系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2.3 半導體雷射之四顆雷射串聯注入系統. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 寬頻混沌訊號之有效頻寬10 3.1 混沌訊號之產生與原始功率頻譜之頻寬. . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 3.2 功率頻譜之處理與比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.3 功率頻譜處理後各頻寬定義之比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4 環狀結構之寬頻混沌訊號產生器38 4.1 各雷射距離對環狀結構寬頻訊號產生器之影響. . . . . . . . . . . . . . 39 4.2 注入強度對環狀結構寬頻訊號產生器之影響. . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3 雷射頻率差對環狀結構寬頻訊號產生器之影響. . . . . . . . . . . . . . 53 5 結論與未來展望63 5.1 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.2 未來展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 參考文獻68

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