Dynamics and instabilities of Lasing Light Bullets in Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
最近，理论上预测了在耦合到远距离可饱和吸收体的激光输出中存在鲁棒的三维光子弹（LB）。在这篇文章中，我们分析了这些耗散局域结构的稳定性和存在范围，并提供了指导方针和现实的参数设置，为他们的实验观察。为了减少分析的复杂性，我们首先近似的三维问题的减少方程的动力学的横向配置文件。这一有效的理论为LB膜的形成机理提供了一个直观的图像。此外，它使我们能够进行详细的多参数分岔研究，并确定不同的机制不稳定。结果表明，LB主要经历均匀振荡或对称破缺的横波辐射。此外，我们的分析揭示了几个非直观的缩放行为的线宽增强因子和饱和参数的函数。我们的结果证实了直接数值模拟的整个系统。
2017-06-02 nlin.PS physics.optics
Stabilization of Broad Area Semiconductor Laser sources by simultaneous index and pump modulations
我们表明，宽面积半导体放大器和激光器的发射可以有效地稳定，通过引入，二维周期性调制的折射率和泵浦（增益-损耗）的配置文件，同时在横向和纵向方向。这种折射率和增益损耗调制之间的相互作用有效地抑制了图案形成不稳定性，从而从此类光源产生高度稳定且明亮的窄输出光束。我们还确定了作为泵电流和线宽增强因子的函数的设备的稳定性能。
2018-02-21 physics.optics
Presence of temporal dynamical instabilities in topological insulator lasers
拓扑绝缘体激光器是一种新型的激光器，它能使光在腔体中蛇行而不发生散射。就像拓扑绝缘体材料中的电子电流一样，拓扑保护的激光模式沿着腔边缘行进，巧妙地绕过拐角和缺陷，而不会散射或泄漏。在最近的实验中，拓扑绝缘体激光器已被证明使用耦合半导体微谐振器的正方形晶格与合成磁场。然而，激光器阵列与缓慢的人口动力学可能会显示在一个广泛的参数空间对应于现实的实验条件下的动力学不稳定性，从而防止稳定的激光器操作。虽然拓扑绝缘体激光器提供了一种有趣的方法来对抗无序，并有助于激光在晶格边缘的集体振荡，但尚不清楚手性边缘态是否对动力学不稳定性免疫。在这项工作中，我们考虑了一个现实的半导体B类拓扑绝缘体激光器的模型，并表明手征边缘状态是不免疫的动力学不稳定性。
2018-04-18 physics.optics quant-ph
Pulse instabilities in harmonic active mode-locking: a time-delayed approach
本研究提出一种适用于大往返增益损耗的主动锁模时滞模型，可分析半导体激光器的工作区域与分岔行为，发现线宽增强因子会导致基模失稳，还揭示了脉冲在调制势极小值间跃迁的全局分岔机制。
2024-10-07 physics.optics
Suppressing spatio-temporal lasing instabilities with wave-chaotic microcavities
时空不稳定性是由复杂性和非线性引起的普遍现象。在大面积边发射半导体激光器中，多个空间模与有源介质的非线性相互作用会导致光的非线性效应和时空混沌。这些不稳定性降低了激光器的性能，并且非常难以控制。我们展示了一个强大的方法来抑制时空不稳定性使用波混沌或无序腔。在这种腔中，许多传播波与随机相位的干涉破坏了自组织结构如细丝的形成，从而导致稳定的激光动力学。我们的方法提供了一个通用的和强大的计划，以防止各种高功率激光器的非线性不稳定性的形成和增长。
2018-09-25 nlin.CD physics.optics
Basic aspects of high-power semiconductor laser simulation
Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik（费迪南德·布劳恩研究所，莱布尼茨高频技术研究所）
本文研究高功率半导体激光模拟中的模型与技术，探讨了宽孔径激光光学场特性及热透镜效应的影响。
2013-02-01 physics.optics
Effective Rabi frequency in semiconductor lasers and the origin of self-starting harmonic frequency combs
本文通过有效拉比频率与激光腔模式的共振现象，解释了量子级联激光器中谐波频率梳的自发形成机制，并利用数值模拟和线性稳定性分析加以验证。
2025-04-24 physics.optics
Physical-layer key distribution using synchronous complex dynamics of DBR semiconductor lasers
提出利用波长可调多段DBR激光器开环同步实现物理层密钥分发，缩短同步恢复时间一个数量级，实验达到160公里光纤上5.98 Mbit/s的密钥速率。
2023-10-31 cs.CR physics.optics
Temporal cavity soliton interaction in passively mode-locked semiconductor lasers
本文研究被动锁模半导体激光器中时间腔孤子的弱相互作用，发现非零线宽增强因子可导致孤子吸引，进而形成脉冲合并或束缚态。
2023-04-19 nlin.PS physics.optics
Dynamics of Temporal Localized States in Passively Mode-Locked Semiconductor Lasers
本文研究了长腔条件下可饱和吸收体被动锁模的半导体激光器输出中时间局域结构的产生和稳定性。对于大而现实的线宽增强因子的值，我们揭示了二次动力学不稳定性的存在，脉冲发展定期和随后的不规则的时间振荡。通过详细的分岔分析，我们表明，额外的解决方案分支，包括在多脉冲（分子）的解决方案存在。我们表明，各种解决方案曲线的单峰和多峰脉冲可以拼接和交叉通过跨临界分岔，导致- ING到一个复杂的网络的解决方案。我们的分析是基于一个通用模型的锁模，包括在一个时间延迟的动力学系统，但也在一个更有效的数值，但近似的偏微分方程。我们比较了两种模型的分叉分析结果，以评估这两种方法是等效的。我们得出结论，我们的分析研究的群速度色散的影响，这是唯一可能的偏微分方程模型的框架，我们表明，它可能会产生深远的影响的动力学的本地化状态。
2017-11-29 physics.optics
Failure of the α-factor in describing QD laser dynamical instabilities and chaos
我们表明，长期以来建立的线宽增强因子α的概念来描述载流子诱导的折射率变化的半导体激光器打破了量子点（QD）激光器时，描述复杂的动态场景，例如在高激发或光注入。通过比较使用恒定α因子的激光模拟结果与单独处理增益和折射率动力学的更复杂的非平衡模型的结果，我们研究了α因子对振幅-相位耦合的近似变得无效的条件。研究表明，虽然传统量子阱激光器的准平衡方法在合理的参数范围内是有效的，允许引入α因子作为常数参数，但由于所涉及的散射过程的时间尺度不同，该概念通常不适用于预测QD激光器动力学。
2012-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Mitigation of dynamical instabilities in laser arrays via non-Hermitian coupling
耦合半导体激光器阵列是具有复杂动力学行为的系统，在光子学和激光科学中具有重要意义。由超模竞争和慢载波动力学引起的动力学不稳定性已知会阻止在宽范围的参数空间中的稳定锁相，需要特殊的方法来实现稳定的激光器操作。最近的宇称时间（$\mathcal{PT}$）和非厄米光子学的概念的启发下，在这项工作中，我们认为非厄米耦合工程的激光阵列中的环形几何形状和显示，无论是解析和数值，非厄米耦合可以帮助减轻发病的动态激光不稳定性。特别地，我们详细地考虑了两种最近邻非厄米耦合：对称但复杂的模式耦合（I型非厄米耦合）和非对称模式耦合（II型非厄米耦合）。动力学不稳定性的抑制可以在两种耦合方案中实现，导致稳定的锁相激光发射，其中激光器同相发射（对于I型耦合）或具有$π/2$相位梯度发射（对于II型耦合），导致涡旋远场光束。在第二类非厄米耦合，手性诱导的非对称模式耦合，使激光器的相位锁定，即使在存在适度的障碍，在谐振频率的激光器。
2018-03-10 physics.optics quant-ph
Low-threshold RNGH instabilities in quantum cascade lasers
对量子级联激光器（QCL）和激光二极管（LD）中的低阈值多模不稳定性进行了理论研究。以前，低阈值Risken-Nummedal-Graham-Haken（RNGH）不稳定性在QCL的几个实验研究中有报道。到目前为止，它们被归因于载流子数的诱导光栅和可能存在于这些法布里-珀罗激光器的单片单节腔中的内置可饱和吸收特性的综合效应。在这里，我们表明，低阈值RNGH QCL的不稳定性发生由于在增益介质中诱导的载波相干光栅，而不是由于腔内饱和吸收。我们发现，具有几毫米长腔的QCL表现出间歇性的RNGH自脉动，而在短腔QCL中，腔长为100 μ m或更小的规则的自脉动是可能的。我们研究了短腔QCL中RNGH自脉动的瞬态行为，并发现了类似于合作超辐射的特征。我们的研究结果打开了一个实用的方法，实现超短脉冲生产制度在中红外光谱范围。将同样的方法应用于半导体激光二极管（LD），我们解释了基于量子阱增益介质的LD中不存在RNGH自脉动，而实际建立的在LD中达到超快相干发射区的方法是在LD腔中加入单独接触的可饱和吸收体部分。
2016-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Stability of Optically Injected Two-State Quantum-Dot Lasers
本文研究外部光注入下双态量子点激光器的动态稳定性，发现其能强烈抑制动态不稳定性，并利用频率间双稳区域实现快速光开关，表明其适用于高稳定性集成光电系统。
2024-02-21 physics.optics
Efficient computation of coherent multimode instabilities in lasers using a spectral approach
本文提出CFTD谱方法，利用非厄米Constant Flux模式投影时域方程，高效模拟并预测环形激光器中的相干多模不稳定性，在频率梳和时空混沌等复杂动力学区域中兼具数值精度、加速效果与半解析洞见。
2023-06-05 physics.comp-ph physics.optics
High-energy picosecond pulses with a single spatial mode from a passively mode-locked, broad-area semiconductor laser
本文提出一种被动锁模宽区半导体激光振荡器，利用外腔单空间模选择和两段式可饱和吸收体调控，在无放大器条件下获得高亮度、高能皮秒脉冲。
2023-10-02 physics.app-ph physics.optics
Fast Recovery Dynamics of GaSbBi-based SESAMs for high-fluence operation
本文提出以GaSbBi量子阱作为GaSb基SESAM的新型材料平台，通过三种结构设计降低双光子吸收并实现超快恢复时间，验证了其在2-3微米锁模激光器中的应用潜力。
2025-05-06 physics.app-ph physics.optics
Quantum Walk Comb in a Fast Gain Laser
本研究提出并演示了基于快增益量子级联激光器的合成频率空间量子行走激光器，利用快增益非线性实现稳定宽带低噪声近平坦频率梳，为宽带可调谐稳定频率梳生成提供新平台。
2023-11-10 physics.optics
Active Stabilization of a Diode Laser Injection Lock
报道了一种半导体激光器光注入锁定的电子稳定装置。我们的技术使用扫描法布里-珀罗腔上的激光器的传输信号的峰值高度作为参考，并反馈到二极管电流，从而在注入模式中保持最大光功率。双组分反馈算法提供了注入锁的持续优化，使其对缓慢的热漂移保持鲁棒性，并允许从突然故障（例如注入束的暂时阻塞）中快速恢复。我们证明了我们的稳定方法在二极管激光器设置在399 nm用于激光冷却的Yb原子的成功性能。该器件简化了对被动稳定的要求，并且可以有益于任何二极管激光器注入锁定应用，特别是那些采用几个这样的锁定的应用。
2016-06-14 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
