Kaoottiset laserdiodit
Piispanen, Perttu (2025-04-07)
Kaoottiset laserdiodit
(07.04.2025)
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
avoin
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025041527380
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025041527380
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan kaoottisten laserdiodien dynamiikkaa ja niiden sovelluksia. Työssä käsitellään ensin kaaosteorian perusteita Lorenzin yhtälöiden avulla ja osoitetaan niiden yhteys lasereiden matemaattisiin malleihin. Lasereiden
käyttäytymistä kuvataan nopeusyhtälöiden avulla, ja työssä keskitytään erityisesti puolijohdelasereihin, joiden dynaaminen vaste mahdollistaa kaoottisen käyttäytymisen tietyissä olosuhteissa.
Kaoottisen dynamiikan synnyttämiseen laserdiodissa on useita menetelmiä, joista tässä työssä tarkastellaan optista takaisinkytkentää ja sähköistä modulaatiota. Näillä tavoilla voidaan lisätä järjestelmän vapausasteita, joka voi johtaa monimutkaisiin epälineaarisiin ilmiöihin, kuten periodin kahdentumiseen, mikä voi edelleen johtaa kaoottiseen käyttäytymiseen.
Työssä käsitellään myös kaoottisten laserdiodien sovelluksia, kuten satunnaislukugeneraattoria ja kaoottista kommunikaatiota. Kaoottiset lasersignaalit voivat toimia nopeina ja turvallisina satunnaisuuden lähteinä esimerkiksi kryptografiassa ja tietoliikenteessä. Lisäksi kaoottisten lasereiden synkronointi mahdollistaa viestinnän, jossa kaoottinen signaali toimii kantajana, jolloin viestin salaus perustuu laserin kaoottiseen dynamiikkaan.
käyttäytymistä kuvataan nopeusyhtälöiden avulla, ja työssä keskitytään erityisesti puolijohdelasereihin, joiden dynaaminen vaste mahdollistaa kaoottisen käyttäytymisen tietyissä olosuhteissa.
Kaoottisen dynamiikan synnyttämiseen laserdiodissa on useita menetelmiä, joista tässä työssä tarkastellaan optista takaisinkytkentää ja sähköistä modulaatiota. Näillä tavoilla voidaan lisätä järjestelmän vapausasteita, joka voi johtaa monimutkaisiin epälineaarisiin ilmiöihin, kuten periodin kahdentumiseen, mikä voi edelleen johtaa kaoottiseen käyttäytymiseen.
Työssä käsitellään myös kaoottisten laserdiodien sovelluksia, kuten satunnaislukugeneraattoria ja kaoottista kommunikaatiota. Kaoottiset lasersignaalit voivat toimia nopeina ja turvallisina satunnaisuuden lähteinä esimerkiksi kryptografiassa ja tietoliikenteessä. Lisäksi kaoottisten lasereiden synkronointi mahdollistaa viestinnän, jossa kaoottinen signaali toimii kantajana, jolloin viestin salaus perustuu laserin kaoottiseen dynamiikkaan.