参量耦合实现宽带激光混沌的延时特征直接物理抑制

带宽达数GHz的宽带激光混沌在高速远程保密通信、超高速率随机码等领域具有诱人的应用前景。作为目前主要的宽带激光混沌源之一，外腔延时反馈半导体激光器(ECF-SL)的混沌输出具有动力学行为复杂、宽带宽等优点。然而ECF-SL所得混沌通常包含了明显的延时信息，这无疑降低了信号的随机性和安全性。本项目拟探讨用多参量耦合实现对宽带激光混沌延时特征进行直接物理抑制的相关方法，主要内容如下：首先通过研究不同系统构架、多参量（延时、注入电流以及本征弛豫振荡等）耦合及反馈光偏振态等对延时特征抑制(TDSS)现象的影响，并结合ECF-SL矢量模型理论分析，探寻决定TDSS现象的关键因素和调控优化路径。其次探究基于双SL的延迟互耦系统中的TDSS现象及其分布图谱。最后综合以上工作，力图揭示TDSS的确切物理起源。本项目研究可望为高安全混沌保密通信、纯物理超高速随机码获取等提供相关理论基础和技术支持。

作为目前主要的宽带激光混沌源之一，外腔延时反馈半导体激光器(ECF-SL)的混沌输出具有动力学行为复杂、宽带宽等优点。然而ECF-SL 所得混沌通常包含了明显的延时信息，严重降低了信号的随机性和安全性。本项目在多参量耦合实现对宽带激光混沌延时特征进行直接物理抑制方面开展了相关理论和实验探索，并取得了一系列研究成果。首先对不同系统构架的延时特征演化及其延时特征抑制(TDSS)进行了系统研究，对影响TDSS的关键因素进行了仔细分析，找到了实现TDSS调控优化路径，绘制出了TDSS在多参量空间中的区域分布系列图谱。其次，开展了垂直表面发射激光器(VCSELs)的混沌延时特征研究，对VCSELs系统中延时特征的演化，及TDSS在参数空间中的分布进行了系统性考察。然后，在上述研究的基础上，对TDSS的物理起源进行了分析和定性解释。最后，还开展了光混沌的应用研究：研究了光混沌的超高速随机数产生方案，利用MDC-SLs系统的TDSS混沌信号来并行产生了速率达10Gbit/s的两路超高速随机数；开展了光混沌的保密通信研究，实验实现了光纤信道的2.5Gbit/s双向混沌保密通信，还开展了集成SL光混沌芯片的初步研究工作。本项目建立了针对光混沌延时特征的研究平台，自主探索和掌握了一系列相关关键技术，研究成果提升了我国在光混沌领域的研发水平。