DOĞRUSAL OLMAYAN OPTOELEKTRONİK GERİBESLEMELİ LAZER DİYODUN BAĞIL ŞİDDET GÜRÜLTÜ SİSTEM TEORİSİ

Öz

Sükunet halinde çalışan lazer diyottan çıkan kararsız veya dalgalı optik güç gürültüye neden olur. Bu gürültünün pek çok sebebi vardır. Bu çalışmada ise güç dalgalanmasından doğan gürültünün azaltılması için daha önce tasarımı yapılmış olan doğrusal olmayan optoelektronik geri beslemeli lazer diyot sistemi için RIN (Relative Intensity Noise, RIN) gürültü analizi yapılmıştır. Lazer diyot sistemi için, Volterra seri açınım metodu kullanılarak doğrusal olmayan optoelektronik geri beslemenin RIN’e olan etkisi araştırılmıştır. Analizde sistem yaklaşımı yapılmıştır. RIN analizi için Volterra operatörlerinden elde edilen küçük işaret transfer fonksiyonlarına bağlı olarak, her bir çekirdek (H₁, H₂, H₃,...H_n) için teorik olarak RIN eşitlikleri doğrusal olmayan optoelektronik geri beslemeli lazer diyot sistemi için yeniden tanımlanmıştır. Bu tanımlamadan, Volterra birinci çekirdeğinin, RIN transfer fonksiyonu elde edilerek RIN’in çıkış genliği geri besleme sabiti (K), ve geri besleme gecikme zamanına (t_o) göre analizi yapılmıştır. Diğer iki çekirdek için teorik RIN eşitlikleri verilmiştir. Bu eşitliklerin daha sonra genelleştirilmiş bir ifadesi elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Lazer diyot, Volterra serisi, bağıl şiddet gürültüsü, distorsiyon, doğrusal olmayan optoelektronik geri besleme.

Kaynakça

1. Schetzen, M. and Yıldırım, R., “System Theory of The Single-Mode Laser-Diode” Opt. Commun, 219, 341-350, 2003.
2. Yıldırım, R. and Schetzen, M. “Application of the Single–Mode Laser Diode System Theory” Opt. Commun, 219, 351-355, 2003.
3. Aydın, E. and Yıldırım, R., “Optimizing the Performance of Single-Mode Laser Diode System Using Genetic Algorithm”, “Optics.and Laser in Eng., 42, 41-46, 2004.
4. Ohtsu, M. and Kotajima, S. “Linewidth Reduction of a Semiconductor Laser by Electrical Feedback" IEEE J.QE., Vol 21, 1905-1912, Dec. 1985.
5. Sharaf, K. and Ibrahim, M. M., “The Effect of Electronics Feedback on Semiconductor Lasers” IEEE J.QE., Vol 26, 1347-1352, Aug. 1990.
6. Saboureau, P., Foing, J. P and Schanne, P., “Injection-Locked Semiconductor Lasers with Delayed Optoelectronic Feedback”, IEEE J.QE. Vol 30, 1582- 1591, Sept. 1997.
7. Fukushima, T. and Sakamoto, T., “Chaos in Coupled Semiconductor Lasers with an Electronic Delayed Feedback Caused by Injection Locking” IEEE J.QE., Vol 34, 750- 758, May 1998.
8. Grigorieva, E. V., Haken, H. and Kaschenko, S. A., “Theory of Quasiperiodicity in Model of Lasers with Delayed Optoelectronic Feedback”, Optics Comm., Vol 165, 279- 292, July 1999.

9. G. Giacomeli, G., Calzavara, M. and Arecchi, F. T., “Instabilies in a Semiconductor Laser with Delayed Optoelectronic Feedback”, Optics Comm. Vol 74, 97-101, Dec. 1989.
10. Lee, C. H, Shin, S. Y., “Selfpulsing, Spectral Bistability, and Chaos in a Semiconductor Laser Doide with Optoelecronic Feedback”, Appl Phys. Lett., Vol 62, 922- 924, May 1993.
11. Loiko, N. A and A. M. Samson, N.A., “Posible Regimes of Generation of a Semiconductor Laser with a Delayed Optoelectronic Feedback”, Optics Comm., 93, 66-72, Sept. 1992.
12. Abarbanel, H. D. I., Kennel, M. B., Illing, I. H. F. Chen, and Liu, J. M. “Synchronization and Communication Using Semiconductor Lasers with Optoelectronic Feedback” IEEE J.QE., Vol 37, 1301- 1311, Oct. 2001.
13. Tang, S. and Liu, J. M., “Chaotic Pulsing and Quasi-Periodic Route to Chaos in a Semiconductor with Delayed Optoelectronic Feedbabck”, IEEE J.QE., Vol 37, 1301- 1311, March 2001.
14. Hassine, L et al., “Volterra Functional Series Expansions for Semiconductor Lasers under Modulation,” IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol 30, No 4, 918-928, April 1994.
15. Schetzen, M., The Volterra and Wiener Theories of Nonlinear Systems, Malabar, Fla., R.E. Krieger Publishing Co., reprint edition with additional material, 1989.
16. Rugh,W. J., Nonlinear System Theory, The Johns Hopkins University Press, Baltimore, 1981.
17. Bussgang, J. J. and Ehrman, L., “Analysis of Nonlinear Systems with Multiple Inputs”, Proc. IEEE Vol 62, No 8, 1088, 1974.
18. Petermann, K., Laser Diode Modulation and Noise, Kluwer Academic Pub., Boston,1988.
19. Yariv, A., Optical Electronics in Modern Communications, Fifth Ed. Oxford Uni. Press., New York, 1997.
20. Agrawal, G.P and Dutta,N.K., Long-Wavelength Semiconductor Lasers, Van Nostrand Reinhold, New York, 1986.
21. Agrawal, G. P., Dutta, N. K., Semiconductor Lasers, (Second Ed) Van Nostrand Reinhold, New York, 1993.
22. Agrawal, G. P., Fiber Optic Communication System, John Wiley, New York, 1992.
23. Çelebi, F. V, Yıldırım, R., “İki-ton Küçük İşaret Girişli Lazer Diyotun Distorsiyon Sistem Teorisi” Gazi Üni. Müh. Mim. Fak. Dergi Cilt 20, Sayı 3, 373, 2005.