Динамика двух лазеров, связанных взаимной модуляцией добротности

Abstract

В приближении скоростных уравнений построена математическая модель синхронизации двух одномодовых полупроводниковых лазеров. Модель представляет собой систему нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений для концентраций электронов и плотностей фотонов в обоих лазерах. Особенность модели состоит в характере связи между лазерами — она устроена так, что удельные потери каждого лазера пропорциональны интенсивности излучения другого. Помимо того, в уравнениях учитываются нелинейные (квадратичные) потери излучения. Система исследована методами теории бифуркаций и многих масштабов. Показано, что модель проявляет различное поведение при сильной и слабой связи между лазерами. При сильной связи в системе нет колебаний, и в то же время возможны бистабильность и гистерезис. При слабой связи в системе возможно возникновение предельного цикла и пичковых релаксационных колебаний. Выявлено, что синхронные колебания плотности фотонов в лазерах происходят в антифазе. Сделан вывод о возможности применения предложенной схемы синхронизации для получения длиннопериодических осцилляций.

Keywords

• связанные лазеры
• скоростные уравнения
• синхронизация
• оптическая бистабильность
• релаксационные колебания