Caracterização de caos em um laser semicondutor sob injeção óptica

Abstract

Este trabalho objetivou o cálculo do expoente de Lyapunov para caracterização de caos de um sistema de lasers semicondutores bloqueados por injeção óptica (Optical Injection Locking, OIL). Inicialmente, foram estudados conceitos fundamentais sobre dinâmica caótica e sobre sistemas de modulação de diodos lasers bloqueados por injeção óptica, a fim de determinar as regiões de bloqueio do laser e também estabelecer condições de estabilidade e instabilidade. Então, o expoente máximo de Lyapunov foi calculado para diversas condições iniciais em diferentes regiões e diferentes condições de estabilidade. Com isso, foram localizados pontos onde existe um comportamento caótico, ou seja, pontos onde o expoente de Lyapunov resultou em um valor positivo. Com esse comportamento caracterizado é possível direcionar futuros estudos da aplicação do sistema em regiões onde o comportamento é regular ou até mesmo investigar a aplicabilidade de métodos de controle de caos.

This work aimed to calculate the Lyapunov exponent for chaos characterization of a system of semiconductor lasers blocked by optical injection (Optical Injection Locking, OIL). Initially, fundamental concepts about chaotic dynamics and about diode laser modulation systems blocked by optical injection were studied, in order to determine the laser blocking regions and also to establish stability and instability conditions. Then, the maximum Lyapunov exponent was calculated for different initial conditions in different regions and different stability conditions. With this, points were located where there is a chaotic behavior, that is, points where the Lyapunov exponent resulted in a positive value. With this behavior characterized, it is possible to direct future studies of the application of the system in regions where the behavior is regular or even to investigate the applicability of chaos control methods.