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具有调制光注入的激光二极管：迈向简单的信号处理单元？
摘要： 利用半导体激光器的动态行为对输入信号进行特定处理操作的想法已存在相当长时间。虽然单向光注入方案似乎非常适合这一目标——通过注入作为输入信号的光载体——但注入光束调制的影响仍需深入研究。本文研究了在注入信号中添加简单单音调制项的光注入激光器案例，分析了振幅调制对激光器动力学的影响，尤其聚焦于注入锁定范围内的演化过程。我们重点揭示了与激光器弛豫振荡频率共振相对应的明显通带特性，并针对不同参数变化表征其特征。随后，我们报道了振幅调制与相位调制之间的显著差异：后者会迅速导致注入锁定失效，并从振幅调制案例中识别的通带响应转变为混沌动力学。最后，我们讨论了如近期他人所提出的利用激光二极管进行信号滤波的适用性，并指出了需要克服的主要遗留问题。
关键词： 激光动力学、光注入、全光处理、半导体激光器
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于咔唑的有机光敏剂结构修饰对染料敏化太阳能电池中电子注入影响的含时密度泛函理论研究
摘要： 采用基于杂化B3LYP、GGA-PBE及密度泛函紧束缚理论水平的时间相关密度泛函方法，模拟有机染料/二氧化钛量子点体系的光注入过程，以探究染料敏化太阳能电池(DSSC)性能提升潜力。本研究使用的光敏剂包含六种咔唑基有机染料，其结构由氰基丙烯酸受体基团和寡聚噻吩π桥连接体构成。通过在不同供体-受体桥位点引入噻吩环和恶二唑环来延长连接体长度，从而对染料进行改性。这些结构变化通过能级和激发光谱改变了所研究染料的电子与光学性质。所有染料在溶剂中的紫外-可见吸收光谱计算显示：随着溶剂极性增强，光谱峰出现红移现象。研究表明六种不同染料与(TiO2)96复合体均存在间接光注入过程。在连接体中心引入恶二唑环并在边缘添加噻吩环的两种染料，分别展现出最低0.11 eV和0.17 eV的注入能，以及1.18 eV和1.12 eV的再生能。本文报道的染料在光阳极应用中可能具有提升DSSC性能的应用前景。
关键词： 染料敏化太阳能电池、光注入、密度泛函理论、有机染料
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于单段量子点激光器的全光集成与放电神经形态节点
摘要： 在这项工作中，我们提供了基于单段量子点InAs/GaAs激光器的全光抑制型积分发放神经元的数值结果。该数值模型采用详细的多群体方法，能够适应电子-空穴动力学，并有效描述基态和激发态之间的波段跃迁。揭示了抑制型神经元中波段切换的潜在物理机制，这归因于空穴-电子传输时间的不对称性。通过详细的动力学分析，确定了合适的光注入机制，以触发高度需求的神经计算行为，如速率编码和具有皮秒时间分辨率的神经脉冲。
关键词： 认知计算、神经网络、半导体激光器、神经形态、整合发放神经元、量子点、兴奋性、光注入、光子神经元
更新于2025-09-19 17:13:59
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由共振隧穿二极管电流驱动的光注入半导体激光器中的多涡卷混沌吸引子
摘要： 本文展示了自由运行激光器与受扰激光器之间光注入激光二极管（LD）的复杂非线性动力学特性。通过分岔图分析与李雅普诺夫指数谱相互印证，揭示了由谐振隧穿二极管（RTD）电路电流直接调制在限定范围内时呈现的混沌与准周期动力学行为。该LD模型引入了称为有效增益系数（EGC）的新控制参数，通过EGC变化可切换频率??????，并通过周期性振荡向混沌的级联过程产生超混沌态和多涡卷混沌吸引子。此外，该新型耦合系统的实验实现表明：当直流偏置电压叠加交流信号?????? ??????(2??????????)时，LD输出会呈现周期性、注入等多种光学信号。
关键词： 混沌吸引子、光注入、半导体激光器、共振隧穿二极管、光电子电路
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 光注入量子级联激光器产生光学频率梳
摘要： 中红外光学频率梳（OFCs）对于二氧化碳和甲烷等许多气体分子的光谱检测至关重要，因为这些分子在中红外波段具有强吸收线。量子级联激光器（QCL）是主要的中红外激光源之一，但由于其超短载流子寿命，采用常规锁模技术难以获得光学频率梳。另一方面，QCL已成功基于四波混频效应、差频过程和克尔非线性效应产生了光学频率梳。本研究提出利用受光注入的QCL周期一（P1）动力学特性来产生光学频率梳。
关键词： 光学频率梳、光谱学、中红外、量子级联激光器、光注入
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019欧洲激光与光电子学会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 利用光学注入和脉冲增益开关实现半导体激光器光学频率梳生成
摘要： 光学频率梳（OFC）发生器是一种能发射具有等间距光学频率群的相干辐射的激光源。光学频率梳已广泛应用于光通信、射频光子学和红外光谱等多个领域。重复频率相对较低的光学频率梳（100-1000 MHz）特别适用于双梳光谱应用。已有研究报道采用正弦激励的增益开关（GS）半导体激光器产生低重复频率光学频率梳用于光谱分析。另一方面，虽然脉冲激励增益开关产生超短光脉冲的技术已被证实，但据我们所知尚未应用于光学频率梳生成。本研究采用脉冲增益开关结合光注入（OI）技术产生低重复频率光学频率梳，在噪声、平坦度和带宽方面展现出优异性能。该光学频率梳发生器基于主从配置架构：从激光器（SL）采用离散模式激光器（DML），通过偏置电流与脉冲模式发生器提供的方波信号组合驱动实现增益开关操作（不同占空比及驱动条件）。高分辨率光谱采用布里渊光谱分析仪（BOSA）进行分析。
关键词： 光学频率梳、脉冲增益开关、半导体激光器、双梳光谱技术、光注入
更新于2025-09-16 10:30:52
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自由运行和光注入法布里-珀罗量子点激光器的多模动力学与建模
摘要： 我们基于多段延迟代数方程方法，推导并应用了一个数值模型来描述光注入长腔法布里-珀罗(FP)量子点(QD)激光器。结合实验测量，我们表征了自由运行激光器及外光注入条件下的多模动力学特性。研究了载流子分布中空间烧孔(SHB)的动态过程——该现象在量子点激光器中尤为显著，并且是多模动力学产生的驱动机制。对于注入激光器，我们重点关注相邻FP模式锁定区之间的转变过程（传统多模速率方程模型无法描述该现象）。研究发现：在极强注入条件下，各锁定锥会发生汇聚；在中等注入强度时，两个相邻锁定锥之间的狭窄动态区域会出现解锁态间的额外动态边界，该区域以所有激光模式的进一步解锁为特征。此外，我们发现空间烧孔效应会设定一个必须克服的锁定强度阈值才能实现激光模式锁定。
关键词： 法布里-珀罗量子点激光器、多模动力学、锁定区域、空间烧孔效应、光注入
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 中国黄山(2019.8.5-2019.8.8)] 2019年第18届国际光通信与网络会议(ICOCN) - 次谐波调制促进的光注入种子光频梳生成
摘要： 基于频率重频移技术产生的光学频率梳具有更多超短光脉冲和更好的平坦度，但存在梳线间相位关系不确定及载波噪声较大的问题[7]。本研究提出一种基于次谐波调制辅助的基本光注入系统产生光学频率梳的新方案，该方案具有结构简单、平坦度良好、梳齿间距与梳线可调灵活、相位关系确定以及载波噪声更低的特点。
关键词： 次谐波调制、光注入、非线性周期一振荡态、光学频率梳
更新于2025-09-16 10:30:52
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增益开关半导体激光器中光学频率梳产生的数值与实验分析
摘要： 我们对自由运行或受光注入的单模激光二极管产生的光学频率梳进行了系统的实验与仿真分析。仿真采用包含随机噪声项的三个速率方程构成的动力学模型，其参数均从实验中提取。我们全面比较了在广泛开关条件与光注入条件下，仿真与实验所得的时间波形及光谱特性。在整个探索的操作条件范围内发现的优异定量一致性，证实了该模型对梳状结构生成机制分析的有效性。所生成的详细图谱为特定梳状特性选择合适操作条件提供了指导依据。
关键词： 光学频率梳、半导体激光器、速率方程、光注入、增益开关
更新于2025-09-11 14:15:04