Applications of semiconductor lasers with optical feedback: novel concepts for tunable lasers and chaos control

  • Ilya Ermakov ((PhD) Student)
  • Jan Danckaert (Promotor)
  • Claudio R. Mirasso (Co-promotor)
  • Stefano Beri (Co-promotor)

Scriptie/masterproef: Doctoral Thesis

Uittreksel

Het doel van deze thesis is tweeledig: enerzijds een theoretische studie te maken van het rijke dynamische gedrag van halfgeleider lasers onder invloed van optische feedback, en anderzijds verscheidene nieuwe device concepten voor toepassingen in geavanceerde optische communicatie netwerken voorstellen die gebruik maken van dat dynamisch gedrag. In het begin van mijn doctoraat nam ik deel aan het project PICASSO ("Photonic Integrated Components Applied to Secure chaoS encoded Optical communications systems"). Het doel van dit project was om een zeer chaotische golfvorm te genereren voor encryptie doeleinden, gebaseerd op halfgeleider lasers met optische feedback. In Hfdstk. \ref{ch:OOPSK} van deze thesis wordt een nieuw concept van T-vormige laser gepresenteerd om chaos synchronisatie en gegevensencryptie te realiseren. De motivatie achter dit werk is dat op die manier codering op het niveau van de hardware wordt gerealiseerd. In combinatie met software encryptie verhoogt dat de veiligheid aanzienlijk.

Alhoewel chaotische dynamica interessant is voor bepaalde toepassingen, is in vele gevallen toch een stabiele werking vereist. Onze controle techniek, gepresenteerd in Hfdstk. \ref{ch:Control}, is op basis van gefilterde optische feedback. Dat is belangrijk en er zijn mogelijke toepassingen in de controle van transmissiesystemen. inderdaad, wanneer bv. schade aan de optische vezel optreedt is er eveneens optische terugkoppeling, wat kan resulteren in niet-gewenst gedrag, bijvoorbeeld oscillaties of chaos. Een externe caviteit die een frequentie gefilterd optisch signaal terugkoppelt kan worden toegevoegd aan de laser om terug stabiele werking te verkrijgen.

Het werk gepresenteerd in Hfdstk. \ref{ch:SRLs} is gewijd aan een theoretische studie van de dynamica van halfgeleider ring lasers onder invloed van optische feedback. Halfgeleider ring lasers zijn veelbelovende onderdelen in fotonische geïntegreerde schakelingen. In fotonische geïntegreerde circuits kan echter een aanzienlijke hoeveelheid feedback van andere onderdelen van het netwerk worden verwacht. We bestuderen daarom de mogelijk effecten van dergelijke feedback. Numeriek laten we zien dat wanneer de feedback symmetrie verbroken wordt, halfgeleider ring lasers complexe dynamica (chaos) kunnen vertonen. Dit optreden van chaos verklaren we door de instabiliteit van de externe caviteit modi.

Op het ogenblik van dit schrijven ben ik betrokken bij een gezamenlijk project tussen de T.U. Eindhoven (TU/e, Nederland) en VUB, genaamd EFFECT ("Exploiting Filtered Feedback in Controlling Tunable lasers"). Het concept van een nieuwe geïntegreerde afstembare laser is voorgesteld door en vervaardigd in Eindhoven. Aan de VUB ontwikkelen we een theoretisch model dat toelaat de invloed van de parameters, en meer bepaald de feedback fase, op de succesvolle tuning van de laser golflengte te onderzoeken, alsook de schakelsnelheid. We voeren het concept van effectieve verliezen in en verklaren de verschillende schakelmechanisme. Onze voorspellingen worden vergeleken met metingen op de eerste componenten vervaardigd op de TU/e. Dit werk wordt beschreven in Hfdstk.
Datum Prijs4 mei 2011
TaalEnglish
BegeleiderJan Danckaert (Promotor), Stefano Beri (Co-promotor) & Claudio R. Mirasso (Co-promotor)

Citeer dit

'