Semiconductor Lasers: Stability, Instability and Chaos

این کتاب پیشرفت‌های شگفت‌انگیز اخیر در مورد هرج‌ومرج، پایداری و ناپایداری لیزرهای نیمه‌رسانا را توصیف می‌کند و کاربردهای آنها و چشم‌انداز آینده را به تفصیل مورد بحث قرار می‌دهد. این بر پویایی در لیزرهای نیمه هادی با بازخورد نوری و الکترونیکی، تزریق نوری و مدولاسیون جریان تزریق تاکید می کند. کاربردهای هرج و مرج لیزری نیمه هادی، کنترل و نویز، و لیزرهای نیمه هادی نیز نشان داده شده است.

لیزرهای نیمه هادی با ساختارهای جدید، مانند لیزرهای ساطع کننده سطحی حفره عمودی و لیزرهای نیمه هادی وسیع، جذاب و امیدوارکننده هستند. دستگاه ها موضوعات فعلی شامل تولید سریع اعداد فیزیکی با استفاده از لیزرهای نیمه هادی آشفته برای ارتباط ایمن، توسعه آشوب، لیزرهای نیمه هادی نقطه کوانتومی و لیزرهای نیمه هادی آبشاری کوانتومی، و لیزرهای ساطع کننده سطح حفره عمودی است.

این نسخه چهارم به طور قابل توجهی گسترش یافته است تا آخرین تحولات را منعکس کند. نظریه اساسی آشوب لیزری و دینامیک آشوب در لیزرهای نیمه هادی مورد بحث قرار می گیرد، اما همچنین به عنوان مثال روش تداخل سنجی خود اختلاط در لیزرهای آبشاری کوانتومی، که در کاربردهای عملی ضروری است، مورد بحث قرار می گیرد.

علاوه بر این، این نسخه همگام سازی هرج و مرج بین دو لیزر و برنامه ایمن برای ارتباطات نوری را پوشش می دهد. موضوع جدید دیگر، خاصیت سازگاری و همگام سازی بسیاری از لیزرهای نیمه هادی جفت شده در ارتباط با تشابه دینامیک بین نورون های سیناپسی و لیزرهای نیمه هادی آشوبناک است که عناصر دینامیکی غیرخطی سازگار هستند. به طور خاص، همگام سازی صفر تاخیر بین نورون های دور نقش مهمی برای پردازش اطلاعات در مغز ایفا می کند. در نهایت، این کتاب کاربرد خاصیت سازگاری و هماهنگ سازی را در لیزرهای نیمه هادی آشفته ارائه می دهد، یعنی نوعی پردازش اطلاعات الهام گرفته از عصبی که به عنوان محاسبات مخزن نامیده می شود.

This book describes the fascinating recent advances made concerning the chaos, stability and instability of semiconductor lasers, and discusses their applications and future prospects in detail. It emphasizes the dynamics in semiconductor lasers by optical and electronic feedback, optical injection, and injection current modulation. Applications of semiconductor laser chaos, control and noise, and semiconductor lasers are also demonstrated.

Semiconductor lasers with new structures, such as vertical-cavity surface-emitting lasers and broad-area semiconductor lasers, are intriguing and promising devices. Current topics include fast physical number generation using chaotic semiconductor lasers for secure communication, development of chaos, quantum-dot semiconductor lasers and quantum-cascade semiconductor lasers, and vertical-cavity surface-emitting lasers.

This fourth edition has been significantly expanded to reflect the latest developments. The fundamental theory of laser chaos and the chaotic dynamics in semiconductor lasers are discussed, but also for example the method of self-mixing interferometry in quantum-cascade lasers, which is indispensable in practical applications.

Further, this edition covers chaos synchronization between two lasers and the application to secure optical communications. Another new topic is the consistency and synchronization property of many coupled semiconductor lasers in connection with the analogy of the dynamics between synaptic neurons and chaotic semiconductor lasers, which are compatible nonlinear dynamic elements. In particular, zero-lag synchronization between distant neurons plays a crucial role for information processing in the brain. Lastly, the book presents an application of the consistency and synchronization property in chaotic semiconductor lasers, namely a type of neuro-inspired information processing referred to as reservoir computing.