Synchronisation chaotisch fluktuierender Halbleiterlaser
Synchronization of chaotically fluctuating semiconductor laser
by Immo Wedekind
Date of Examination:2005-04-26
Date of issue:2005-05-04
Advisor:Prof. Dr. Ulrich Parlitz
Referee:Prof. Dr. Dirk Ronneberger
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
In this thesis the experimental and numerical synchronization of two optically coupled semiconductor lasers are presented. Of main interest is the synchronization of the well-known low frequency fluctuations laser dynamics. Also the low frequency power jump-ups dynamics and the dynamics of the coherence collaps are investigated.Detailed examination of the synchronization on variation of the main parameters shows characertistic repetitions of the synchronization areas. Areas of synchronizations are in direct contact to an area of antisynchronization. Besides this investigations of the total laser intensity extensive measurements of the optical power spectrum in case of synchronization are shown. This results shows many longitudinal laser modes of both lasers. With utilization of a monochromator the intensity of single laser modes of both lasers at the same time could be experimentally measured.The numerical part of this thesis shows some enhancements to the well-known Lang-Kobayashi model equations to achieve the simulation of the low frequency power jump-up dynamics. The transition from synchronization and antisynchronization with this model shows good agreement with the experimental measurements.
Keywords: Synchronization; semiconductor laser; antisynchronization
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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen und numerischen Synchronisation zweier optisch unidirektional gekoppelter Halbleiterlaser. Schwerpunkt dieser Untersuchung liegt in der Synchronisation der Dynamik des optisch rückgekoppelten Halbleiterlasers als treibendes System. Die Synchronisation der Dynamik der Intensitätseinbrüche ( low frequency fluctuations -- LFFs), der Intensitätssprünge ( low frequency power jump-ups -- LFJs) und die Dynamik des Kohärenzkollapses wird untersucht.Die detaillierten Betrachtungen der Synchronisation für die Variation der wichtigsten Parameter zeigen charakteristische Wiederholungen der Synchronisationsbereiche. Die Synchronisationsbereiche liegt in direkter Nachbarschaft zu Bereichen der Antisynchronisation. Neben diesen Untersuchungen der Gesamtintensität werden umfangreiche Messung des optischen Leistungsspektrums beider Laser während der Synchronisation gezeigt. Diese Messungen enthüllen viele aktive longitudinale Lasermoden in beiden Lasern. Mit einem Monochromator ist es experimentell möglich, die einzelnen Modenintensitäten beider Laser zeitgleich aufzunehmen und auf Synchronisation zu untersuchen.Im numerischen Teil dieser Arbeit wird das bekannte Lang-Kobayashi-Modell geeignet erweitert, um die wenig beachtete LFJ-Dynamik simulieren zu können. Der übergang von Synchronisation zu Antisynchronisation stimmt in der numerischen Simulation sehr gut mit den experimentellen Daten überein. Dies gilt sowohl für die LFF- als auch für die LFJ-Dynamik. Die Modensynchronisation wird von diesem Modell ebenfalls gut wiedergegeben, auch im Bereich des Kohärenzkollapses.
Schlagwörter: Synchronisation; Halbleiterlaser; Antisynchronisation