耦合激光系统中不对称诱导的复杂动力学


    2019年,第卷。第15页,第4期,第429-455页

    作者: 邦蒂斯A。,科米斯·Y。,谢娜J。,科瓦尼斯五世。

    耦合半导体激光器是具有复杂动力学的系统,这使得它们在光子学的许多应用中都很有趣。在本文中,我们首先回顾了关于非对称锁相态的存在性和稳定性单二聚体由两个组成耦合半导体激光器。我们证明了任意不对称的稳定锁相态存在,其场幅比和相位差可通过适当的电子电流注入。此外,我们还获得了非对称的稳定极限环特征,通过这些锁相状态的Hopf分叉而出现。此外,我们强调例外点的重要性,我们表明不对称性使其存在在参数空间的扩展区域中。小分子下不对称二聚体的动力学还研究了泵浦电流的信号调制和反共振的发生并且显示出频率很高的尖锐共振。最后,我们描述我们关于光耦合的最新发现阵列并探索其迷人之处非线性动力学。特别是,我们以适当的方式耦合了大量二聚体并表明,根据不对称程度,它们表现出有组织性高振幅振荡,或振荡非常接近锁相状态,表明这种光子网络在各种波束形成和波束成形应用中可能被证明是有用的。
    关键词:耦合模方程、半导体激光阵列、霍普夫分岔、极限环振荡、光子阵列的相干
    引用:Bountis A.、Kominis Y.、Shena J.、Kovanis V.、耦合激光系统中不对称诱导的复杂动力学,俄罗斯。J。农林。动态。, 2019年第卷。第15页,第4页,第429-455页
    内政部:10.20537/nd190404


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    工具书类

    [1] Johnson,M.T.、Siriani,D.F.、Peun Tan,M.、。,和Chokette,K.D.,“相干耦合垂直腔激光器阵列中通过共振失谐实现光束转向”,申请。物理学。莱特。,103:20(2013),201115,4页。 交叉参考 阿德纳萨
    [2] Fryslie,S.T.M.、Johnson,M.T.和Choquette,K.D.,“光学耦合相位垂直腔激光器阵列中的相干调谐”,IEEE J.量子电子。,51:11(2015),2600206,6页。 交叉参考
    [3] Wang,S.S.和Winful,H.G.,“锁相半导体激光器阵列的动力学”,申请。物理学。莱特。,52:21 (1988),1774–1776 交叉参考 阿德纳萨
    [4] Winful,H.G.和Rahman,L.,“耦合激光阵列中的同步混沌和时空混沌”,物理学。修订稿。,65:13 (1990),1575–1578 交叉参考 阿德纳萨
    [5] 大冢,K.,“耦合激光系统中的自感生相位湍流和混沌运动”,物理学。修订稿。,65:3 (1990),329–332 交叉参考 阿德纳萨
    [6] Winful,H.G.,“耦合半导体激光器阵列的不稳定性阈值”,物理学。版次A,46:9 (1992),6093–6094 交叉参考 阿德纳萨
    [7] Rogister,F.和Roy,R.,“同步激光振荡器阵列中的局部激发”,物理学。修订稿。,98:10(2007),104101,4页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [8] Soriano,M.C.、Garciáa-Ojalvo,J.、Mirasso,C.R.和Fischer,I。,“复杂光子学:延迟耦合半导体激光器的动力学和应用”,修订版Mod。物理学。,85:1 (2013),421–470 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [9] Shena,J.、Hizanidis,J.,Kovanis,V.和Tsironis,G.P.,“大型半导体激光器阵列中的湍流嵌合体”,科学。代表。,7(2017),42116,8页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [10] Erneux,T.和Glorieux,P。,激光动力学,剑桥大学出版社,剑桥,2010年,361页。
    [11] Valagiannopoulos,C.A.和Kovanis,V.,“塑造所需远场模式的激光发射器的明智分布”,物理学。版次A,95:6(2017),063806,7页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [12] Yamamoto,Y.、Takata,K.和Utsunomiya,S.,“量子计算与相干计算”,新一代。计算。,30:4 (2012),327–355 交叉参考
    [13] 宇都宫,S.,Namekata,N.,Takata,K.,Akamatsu,D.,Inoue,S。,和Yamamoto,Y。,“两个相互耦合半导体激光器的二进制相位振荡”,选择。快递,23:5 (2015),6029–6040 交叉参考 阿德纳萨
    [14] Gao,Z.、Fryslie,S.T.M.、Thompson,B.J.、Carney,P.S.和Choquette,K.D.,“相干耦合垂直腔激光阵列中的奇偶校验时间对称性”,光学,4:3 (2017),323–329 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [15] Ge,L.和El-Ganainy,R.,“奇偶时间(PT)对称激光器中的非线性模式相互作用”,科学。代表。,6(2016),24889,11页。 交叉参考 阿德纳萨
    [16] Hodaei,H.,Miri,M.-A.,Heinrich,M.,Christodoulides,D.N.,和Khajavikhan,M。,“奇偶时间对称微环激光器”,科学类,346:6212 (2014),975–978 交叉参考 阿德纳萨
    [17] Hodaei,H.,Hassan,A.U.,Ren,J.,Hayenga,W.E.,Miri,M-A.、Christodoulides,D.N.和Khajavikhan,M。,“使用奇偶时间对称的单模微环激光器的设计考虑”,IEEE J.选择。顶部。量子电子。,22:5(2016),1500307,7页。 交叉参考
    [18] Liertzer,M.、Ge,L.、Cerjan,A.、Stone,A.D.、Tuéreci,H.E.和Rotter,S。,“激光中的泵浦诱导异常点”,物理学。修订稿。,108:17(2012),173901,5页。 交叉参考 阿德纳萨
    [19] El-Ganainy,R.、Makris,K.G.、Christodoulides,D.N.和Musslini,Z.H.,“耦合光学PT-对称结构理论”,选择。莱特。,32:17 (2007),2632–2634 交叉参考 阿德纳萨
    [20] 郭,A.,萨拉莫,G.J.,公爵夫人,D。,莫兰多蒂,R。,沃拉蒂尔·拉瓦特,M。,艾梅兹,V。,Siviloglou,G.A.和Christodoulides,D.N.,“观察$\mathcal{PT}$-复杂光学势中的对称破缺”,物理学。修订稿。,103:9(2009),093902,4页。 交叉参考 阿德纳萨
    [21] Makris,K.G.、El-Ganainy,R.、Christodoulides,D.N.和Musslinani,Z.H.,“$\mathcal{PT}$-对称光学格”,物理学。版本A,81:6(2010),063807,10页。 交叉参考 阿德纳萨
    [22] Ruöter、Ch.E.、Makris、K.G.、El-Ganainy、R.、。,Christodoulides,D.N.,Segev,M。,和Kip,D。,“光学中奇偶时间对称性的观察”,自然物理学。,6(2010),192–195 交叉参考 埃利布
    [23] Kottos,T.,《光学物理学:对称性的破坏使光起作用》,自然物理学。,6(2010),166–167 交叉参考 埃利布
    [24] Konotop,V.V.、Yang,J.和Zezyulin,D.A.,“非线性波$\mathcal{PT}$-对称系统”,修订版Mod。物理学。,88:3(2016),035002,59页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [25] Zhou,X.和Chong,Y.D.,“$\mathcal{PT}$-耦合微腔中的对称破缺和非线性光学隔离”,选择。快递,24:7 (2016),6916–6930 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [26] Ramezani,H.、Kottos,T.、El-Ganainy,R.和Christodoulides,D.N.,“单向非线性$\mathcal{PT}$-对称光学结构”,物理学。版次A,82:4(2010),043803,6页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [27] Kominis,Y.、Bountis,T.和Flach,S.,“非对称有源耦合器:稳定非线性超模式和定向输运”,科学。代表。,6(2016),33699,7页。 交叉参考 阿德纳萨
    [28] Kominis,Y.、Bountis,T.和Flach,S.,“非对称光学耦合器的调制稳定非线性超模式的非对称稳定性”,物理学。版次A,95:6(2017),063832,6页。 交叉参考 马西内特 阿德纳萨 埃利布
    [29] Winful,H.G.和Wang,S.S.,“耦合半导体激光器阵列中锁相的稳定性”,申请。物理学。莱特。,53:20 (1988),1894–1896 交叉参考 阿德纳萨
    [30] Yanchuk,S.、Schneider,K.R.和Recke,L.,“两个相互耦合半导体激光器的动力学:瞬时耦合极限”,物理学。版本E,69:5(2004),056221,12页。 交叉参考 阿德纳萨
    [31] Kuske,R.和Erneux,T.,“两个耦合固体激光器的局域同步”,选择。Commun公司。,139:1–3 (1997),125–131 交叉参考 阿德纳萨
    [32] Hohl,A.、Gavrielides,A.,Erneux,T.和Kovanis,V。,“两个耦合非等同半导体激光器的局域同步”,物理学。修订稿。,78:25 (1997),4745–4748 交叉参考 阿德纳萨
    [33] Aronson,D.G.、Ermentrout,G.B.和Kopell,N.,“耦合振荡器的振幅响应”,物理学。D类,41:3 (1990),403–449 交叉参考 马西内特 zmath公司
    [34] 赫赫特,E。,光学,第4版。,Addison-Wesley,旧金山,2001年,680页。 阿德纳萨
    [35] Gao,Z.、Johnson,M.T.和Choquette,K.D.,“耦合半导体激光器阵列中的速率方程分析和非热度”,J.应用。物理学。,123:17(2018),173102,11页。 交叉参考 阿德纳萨
    [36] Kominis,Y.、Kovanis,V.和Bountis,T.,“基本有源光子二聚体中异常点和分叉的光谱特征”,物理学。版次A,96:5(2017),053837,5页。 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [37] Kominis,Y.、Kovanis,V.和Bountis,T.,“基本有源光子二聚体的可控非对称锁相态”,物理学。版次A,96:4(2017),043836,9页。 交叉参考 马西内特 阿德纳萨 埃利布
    [38] Papoulis,A.和Pillai,S.U。,概率、随机变量和随机过程,第2版。,McGraw-Hill,纽约,1984年,xvi+576页。 马西内特 zmath公司 阿德纳萨
    [39] Kominis,Y.、Choquette,K.D.、Bountis,A.和Kovanis,V。,“两个不同耦合二极管激光器中的异常点”,申请。物理学。莱特。,113:8(2018),081103,4页。 交叉参考 阿德纳萨
    [40] Kominis,Y.、Choquette,K.D.、Kovanis,V.和Bountis,A。,“耦合双光子振荡器中的反共振和超快共振”,IEEE光子学杂志。,11:1(2019),6页。 交叉参考
    [41] Kominis,Y.、Kovanis,V.和Bountis,A。,基于差分泵浦的可调谐超快光子振荡器2019年,第8页。,arXiv:1911.04179[物理.光学]
    [42] Hodaei,H.,Hassan,A.U.,Wittek,S.,Garcia-Gracia,H。,El Ganainy,R。,Christodoulides,D.N.和Khajavikhan,M。,“在高阶异常点增强了灵敏度”,自然,548(2017),187–191 交叉参考 阿德纳萨
    [43] Ren,J.、Hodaei,H.、Harari,G.、Hassan,A.U.、Chow,W.、。,M.索塔尼。,克里斯托乌利德斯,D。,和哈贾维汗,M。,“超灵敏微尺度奇偶定时对称环形激光陀螺”,选择。莱特。,42:8 (2017),1556–1559 交叉参考 阿德纳萨
    [44] 刘,Zh-P.,Zhang,J.,O̧zdemir,S.K.,Peng,B。,Jing、H.、。,卢昂X年。,李,Ch-W.、Yang、L.、。,诺丽·F·。,和Liu,Y-X.,“计量$\mathcal{PT}$-对称空腔:在$\mathcal{PT}$-相位转换”,物理学。修订稿。,117:11(2016),110802,6页。 交叉参考 阿德纳萨
    [45] Chen,W.、O̧zdemir,S.K.、Zhao,G.、。,Wiersig,J。,和Yang,L。,“特殊点增强光学微腔中的传感”,自然,548(2017),192–195 交叉参考 阿德纳萨
    [46] 帕托,M.,威特克,S.,霍代伊,H.,哈拉里,G。,Bandres,M.A.,Ren,J。,Rechtsman,M.C.,Segev,M。,Christodoulides,D.N.和Khajavikhan,M。,“一维拓扑有源阵列中的边模激光”,物理学。修订稿。,120:11(2018),113901,6页。 交叉参考 阿德纳萨
    [47] Wilson,G.A.、DeFreez,R.K.和Winful,H.G.,“双发射器半导体激光器的调制超过弛豫振荡频率”,选择。Commun公司。,82:3–4 (1991),293–297 交叉参考 阿德纳萨
    [48] Wilson,G.A.、DeFreez,R.K.和Winful,H.G.,《K波段相控阵半导体激光器的调制》,IEEE J.量子电子。,27:6 (1991),1696–1704 交叉参考 阿德纳萨
    [49] Sames,C.、Chibani,H.、Hamsen,C.、Altin,P.A.、Wilk,T.、。,以及Rempe。,“强耦合腔QED中的反共振相移”,物理学。修订稿。,112:4(2014),043601,5页。 交叉参考 阿德纳萨
    [50] Koschny,T.、Markoš,P.、Smith,D.R.和Soukoulis,C.M.,“超材料有效参数的共振和反共振频率依赖性”,物理学。版本E,68:6(2003),065602,4页。 交叉参考 阿德纳萨
    [51] Dilena,M.和Morassi,A.,“梁裂纹检测中反共振的使用”,J.声音振动,276:1–2 (2004),195–214 交叉参考 阿德纳萨
    [52] Usechak,N.G.、Grupen,M.、Naderi,N.、Li,Y.、。,Lester,L.F.和Kovanis,V。,“多段半导体激光器中的调制效应”,程序。SPIE 7933,光电子器件物理与模拟XIX(加州旧金山,2011年),79331I,11页。
    [53] Glasser,L.A.,“外腔半导体激光器的线性化理论”,IEEE J.量子电子。,16:5 (1980),525–531 交叉参考 阿德纳萨
    [54] Pochet,M.、Usechak,N.G.、Schmidt,J.和Lester,L.F.,“长腔增益反转量子点半导体激光器的调制响应”,选择。快递,22:2 (2014),1726–1734 交叉参考 阿德纳萨
    [55] Zehnleí,V.,“耦合固态激光器的理论模型”,物理学。版次A,62:3(2000),033814,10页。 交叉参考 阿德纳萨
    [56] Kouznetsov,D.、Bisson,J.、Shirakawa,A.和Ueda,K.,“激光相干相加的极限:简单估计”,选择。版次。,12:6 (2005),445–447 交叉参考
    [57] Garciía-Ojalvo,J.、Casademont,J.,Torrent,M.C.、Mirasso,C.R.和Sancho,J.M.,“具有延迟全局耦合的二极管激光阵列中的相干与同步”,国际。J.比福尔。混沌应用。科学。工程。,9:11 (1999),2225–2229 交叉参考 zmath公司
    [58] Fryslie,S.T.M.,Gao,Z.,Dave,H.,Thompson,B.J.,Lakomy,K。,林女士。,Decker,P.J.、McElfresh,D.K.、Schutt-Aineñ,J.E.和Choquette,K.D.,“相干耦合相位光子晶体垂直腔激光阵列的调制”,IEEE J.选择。顶部。量子电子。,23:6(2017),1700409,9页。 交叉参考
    [59] Xun,M.,Xu,Ch.,Deng,J.,Xie,Y.,Jiang,G。,王,J。,Xu,K。,和Chen,H。,“基于质子注入的宽工作范围同相相干耦合垂直腔面发射激光器阵列”,选择。莱特。,40:10 (2015),2349–2352 交叉参考 阿德纳萨 埃利布
    [60] Philipp,R.和Elisabeth,M.,“砷化镓激光器阵列的空间相干辐射”,申请。物理学。莱特。,26:8 (1975),475–477 交叉参考 阿德纳萨



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