苏伊齐克·特里恩;伯恩德·克劳斯科普夫;尼尔·G·R·布罗德里克。 具有可饱和吸收体和延迟光反馈的脉冲半导体激光器的Yamada模型的分叉分析。 (英语) 兹比尔1366.34113 SIAM J.应用。动态。系统。 16,第2期,771-801(2017). 概述:半导体激光器具有丰富的动力学特性,从恒定光束的发射到周期振荡和激发。自脉冲机制,即激光器周期性地释放短脉冲光,在从材料科学到电信的许多应用中特别有趣。自脉冲机制需要非常有规律地产生脉冲,因此,它们对扰动特别敏感,例如噪声或光注入。我们研究了延迟光反馈对带饱和吸收体的自脉冲半导体激光器(SLSA)动力学的影响。更准确地说,我们考虑了具有延迟的Yamada模型——一个由两个慢变量和一个快变量的三个延迟微分方程(DDE)组成的系统——该模型已被证明能够准确再现SLSA实验中观察到的自脉冲特征。这个模型也引起了更广泛的兴趣,因为它与其他自脉冲系统的数学模型密切相关,例如可兴奋的尖峰神经元。我们对具有时滞的Yamada模型进行了数值分岔分析,其中我们考虑了反馈时滞、反馈强度和抽运强度作为分岔参数。我们发现当反馈延迟从零开始增加时,系统动力学的复杂性迅速增加。特别是,有新的反馈诱导动力学:圆环上稳定的准周期振荡,以及很大程度的多稳态,有多达五个具有不同振幅和重复率的类脉冲稳定周期解。增益和强度扰动平面上的吸引子图揭示了不同吸引盆的类似康托集的混合结构。这表明,在实践中,多稳态激光器对小扰动极为敏感。 MSC公司: 34K60美元 泛函微分方程模型的定性研究与仿真 34K18型 泛函微分方程的分岔理论 34K13型 泛函微分方程的周期解 78A60型 激光器、脉泽、光学双稳态、非线性光学 关键词:可饱和吸收体半导体激光器;延迟微分方程;光反馈;分叉分析;多稳定性 软件:DDE-BIFTOOL工具;K螺母;第23天;PDDE-CONT公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{S.Terrien}等人,SIAM J.Appl。动态。系统。16,第2号,771--801(2017;Zbl 1366.34113) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] N.B.Abraham、L.A.Lugiato和L.M.Narducci,《激光系统不稳定性概述》,J.Opt。Soc.Amer公司。B、 2(1985),第7-14页。 [2] G.P.Agrawal和N.K.Dutta,《半导体激光器》,Van Nostrand Reinhold,纽约,1993年。 [3] S.Barbay,{\it personal communication},2016年。 [4] S.Barbay、R.Kuszelewicz和A.M.Yacomotti,{具有饱和吸收体的半导体激光器中的激发性},光学快报。,36(2011),第4476-4478页。 [5] E.J.Doedel、B.Krauskopf和H.M.Osinga,《洛伦兹系统向预扰动过渡时的全局不变流形》,印度。数学。,22(2011),第111-240页·Zbl 1246.37037号 [6] J.L.A.Dubbeldam和B.Krauskopf,《可饱和吸收体激光器的自脉动:动力学和分岔》,光学通讯。,159(1999),第325-338页。 [7] J.L.A.Dubbeldam、B.Krauskopf和D.Lenstra,《可饱和吸收体激光器中的激发性和相干共振》,《物理学》。E版,60(1999),第6580-6588页。 [8] T.Elsass、K.Gauthron、G.Beaudoin、I.Sagnes、R.Kuszelewicz和S.Barbay,《带有饱和吸收体的单片垂直腔激光器中腔孤子和动力学状态的控制》,《欧洲物理学》。J.D,59(2010),第91-96页。 [9] K.Engelborghs、T.Luzyanna和D.Roose,{\it使用DDE-BIFTOOL的延迟微分方程的数值分岔分析},ACM Trans。数学。软件,28(2002),第1-21页·Zbl 1070.65556号 [10] K.Engelborghs、T.Luzianina和G.Samaey,{it DDE-BIFTOOL v.2.00:延迟微分方程分叉分析的Matlab包},技术报告,计算机科学系,比利时鲁汶大学鲁汶分校,2001年。 [11] T.Erneux,{含饱和吸收体激光器的调Q分岔},J.Opt。Soc.Amer公司。B、 5(1988年),第1063-109页。 [12] M.Georgiou和T.Erneux,{脉冲激光振荡取决于极小幅噪声},Phys。A版,45(1992)。 [13] M.Giudici、C.Green、G.Giacomelli、U.Nespolo和J.R.Tredicce,《光反馈半导体激光器中的Andronov分岔和激发性》,《物理学》。E版,55(1997)。 [14] K.Green和B.Krauskopf,{具有相位共轭反馈的半导体激光器锁定边界的全局分岔和双稳},Phys。E版,66(2002)。 [15] E.M.Izhikevich,{哪种模型可用于皮层尖峰神经元?},IEEE Trans。神经网络,15(2004),第1063-1070页。 [16] E.M.Izhikevich,《神经科学中的动力学系统》,麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥,2007年。 [17] L.Jaurigue、A.Pimenov、D.Rachinskii、E.Scholl、K.Ludge和A.G.Vladimirov,{光反馈下被动锁模半导体激光器的定时抖动:半分析方法},《物理学》。版本A,92(2015),053807。 [18] L.Jaurigue、E.Scho¨ll和K.Lu¨dge,《受光反馈影响的被动锁模激光器:振幅-相位耦合的作用》,《光电器件数值模拟学报》,IEEE,2014年。 [19] C.K.R.T.Jones,{几何奇异摄动理论},动力系统,数学课堂讲稿。1609年,纽约斯普林格,1995年,第44-118页·Zbl 0840.58040号 [20] D.M.Kane和K.A.Shore编辑,《解锁动态多样性:半导体激光器的光反馈效应》,威利,纽约,2005年。 [21] A.Keane、B.Krauskopf和C.Postlethwaite,《延迟反馈与季节强迫:厄尔尼诺南方振荡模型中的共振现象》,SIAM J.Appl。动态。系统。,14(2015),第1229-1257页·Zbl 1320.37038号 [22] J.Kennedy,《不可分解连续统如何在动力系统中出现》,安,纽约学院。科学。,704(1993),第180-201页·Zbl 0829.54023号 [23] B.Krauskopf、G.R.Gray和D.Lenstra,《相位共轭反馈半导体激光器:动力学和分岔》,《物理学》。E版,58(1998)。 [24] B.Krauskopf和D.Lenstra,eds.,{非线性激光动力学的基本问题},美国物理研究所,马里兰州大学公园,2000年。 [25] B.Krauskopf、H.M.Osinga、E.J.Doedel、M.E.Henderson、J.Guckenheimer、A.Vladimirsky、M.Dellnitz和O.Junge,《向量场(非)稳定流形计算方法综述》,国际期刊Bifur。《混沌》,15(2005),第763-791页·Zbl 1086.34002号 [26] B.Krauskopf、H.M.Osinga和J.Galan-Vioque,eds.,《动力学系统的数值连续方法》,Springer,纽约,2007年·Zbl 1117.65005号 [27] B.Krauskopf、K.Schneider、J.Sieber、S.Wieczorek和M.Wolfrum,{半导体激光系统中同宿分岔附近的激发性和自脉动},光学通讯。,215(2003),第367-379页。 [28] B.Krauskopf、S.Terrien、N.G.R.Broderick和S.Barbay,{具有可饱和吸收体和延迟光反馈的微柱激光器中的准周期动力学},载于《澳大利亚光纤技术会议论文集》,美国光学学会,2016年。 [29] B.Krauskopf和J.J.Walker,《带有可饱和吸收器和延迟光反馈的半导体激光器的分岔研究》,威利,纽约,2012年,第161-181页。 [30] Y.A.Kuznetsov,应用分叉理论的基本要素,应用。数学。科学。112,斯普林格,纽约,2013年。 [31] R.Lang和K.Kobayashi,《半导体注入激光特性的外部光反馈效应》,IEEE J.量子电子学,16(1980),第347-355页。 [32] F.Lelievre,{\it Etude de micropilier laser neuromime®tique soumis àune re®troinjection avec deélai(研究具有延迟反馈的神经模拟微柱激光器)},硕士论文,Laboratoire de Photonique et Nanostructure,CNRS,法国马库锡,2015。 [33] K.Luödge,ed.,《非线性激光动力学:从量子点到密码术》,威利,纽约,2012年·Zbl 1230.34004号 [34] M.Marconi、J.Javaloyes、S.Balle和M.Giudici,《激光局域结构如何从被动锁模演化》,Phys。修订稿。,112 (2014), 223901. [35] J.Mork、B.Tromborg和J.Mark,《半导体激光器中的混沌与光反馈:理论与实验》,IEEE J.量子电子学,28(1992),第93-108页。 [36] T.W.Mossberg,{时域频率选择性光学数据存储},光学快报。,7(1982年),第77-79页。 [37] J.Ohtsubo和P.Davis,《混沌光通信》,摘自《解锁动态多样性:半导体激光器的光反馈效应》,D.M.Kane和K.A.Shore编辑,威利,纽约,2005年。 [38] C.Otto,K.Luádge,A.G.Vladimirov,M.Wolfrum,E.Scholl,{光反馈下被动锁模半导体激光器的延迟诱导动力学和抖动减少},新物理学杂志。,14 (2012). [39] D.Pieroux和T.Erneux,《半导体激光器中周期解和圆环的桥》,《物理学》。修订稿。,87 (2001). [40] D.Pieroux、T.Erneux和K.Otsuka,{具有延迟反馈的b类激光器的最小模型:周期解的级联分支和周期双重分支},Phys。A版,50(1994年)。 [41] K.Pyragas,{通过自我控制反馈持续控制混沌},Phys。莱特。A、 170(1992年),第421-428页。 [42] E.U.Rafailov、M.A.Cataluna和W.Sibbett,{锁模量子点激光器},自然光子。,1(2007),第395-401页。 [43] B.Romeira、R.Avoí、J.M.L.Figueiredo、S.Barland和J.Javaloyes,{时滞神经形态光子谐振器中的再生记忆},科学。代表,6(2016)。 [44] D.Roose和R.Szalai,延迟微分方程的延拓和分岔分析,《动力系统的数值延拓方法》,斯普林格,纽约,2007年,第359-399页·Zbl 1132.34001号 [45] F.Selmi、R.Braive、G.Beaudoin、I.Sagnes、R.Kuszelewicz和S.Barbay,《可激发半导体激光器中的相对不应期》,Phys。修订稿。,112 (2014). [46] F.Selmi、R.Braive、G.Beaudoin、I.Sagnes、R.Kuszelewicz和S.Barbay,《神经模拟微柱激光器中的时间总和》,光学快报。,40(2015),第5690-5693页。 [47] L.F.Shampine和S.Thompson,在MATLAB中求解DDE,应用。数字。数学。,37(2001),第441-458页·Zbl 0983.65079号 [48] K.A.Shore,《半导体激光器件中的非线性动力学和混沌》,固体电子学,30(1987),第59-65页。 [49] J.Sieber、K.Engelborghs、T.Luzianina、G.Samaey和D.Roose,{it DDE-BIFTOOL v.3.1手册–延迟微分方程的分叉分析},技术报告,2015年。 [50] J.M.S.Solorio、D.W.Sukow、D.R.Hicks和A.Gavrielides,{半导体激光器中受到延迟非相干反馈的分岔},光学通讯。,214(2002),第327-334页。 [51] J.R.Tredicce,《激光系统中的激发性:实验方面》,AIP Conf.Proc。,548(2000),第238-259页。 [52] G.H.M.van Tartwijk和M.San Miguel,自脉冲半导体激光器的光学反馈,IEEE J.量子电子学,32(1996),第1191-1202页。 [53] A.G.Vladimirov和D.Turaev,《半导体激光器被动锁模模型》,Phys。修订版A,72(2005)。 [54] A.G.Vladimirov、D.Turaev和G.Kozyreff,《锁模半导体激光器的延迟微分方程》,光学快报。,29(2004),第1221-1223页。 [55] C.E.Webb和J.D.C.Jones,《激光技术和应用手册:激光设计和激光系统》,CRC出版社,佛罗里达州博卡拉顿,2004年。 [56] S.Wieczorek、B.Krauskopf和D.Lenstra,《受光注入影响的半导体激光器分岔的统一观点》,《光学通讯》。,172(1999),第279-295页。 [57] H.G.Winful、Y.C.Chen和J.M.Liu,《调制自脉冲半导体激光器中的锁频、准周期和混沌》,应用。物理。莱特。,48(1986),第616-618页。 [58] M.Yamada,《窄带半导体激光器自持脉动现象的理论分析》,IEEE J.量子电子学,29(1993),第1330-1336页。 [59] S.Yanchuk和P.Perlikowski,《延迟和周期性》,Phys。E版,79(2009),046221。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。