01

激光輸出形式不同

首先，脈沖激光與混沌激光是兩種不同的激光輸出形式，如圖1所示，脈沖激光輸出強度時序表現(xiàn)為周期性脈沖，混沌激光輸出強度時序則表現(xiàn)為隨機起伏。對應(yīng)的，脈沖激光的頻譜為單頻峰加諧波峰，混沌激光的頻譜則為寬帶頻譜。

圖1 脈沖激光（紅色）和混沌激光（黑色）的時序波形（左）與頻譜（右）

02

產(chǎn)生方式不同

產(chǎn)生方式上，脈沖激光的產(chǎn)生方式有兩種：一是脈沖抽運，二是鎖模?；煦缂す獾漠a(chǎn)生則通過給穩(wěn)定工作的激光器施加一個或多個外部擾動，使激光器進入混沌狀態(tài)。最典型的光反饋激光器如圖2，穩(wěn)定工作的激光器，用一面鏡子將部分激光反饋回激光器內(nèi)部，便可以使激光器進入混沌狀態(tài)，輸出混沌激光。除了光反饋外，擾動類型還有光注入、光電反饋等。

圖2 (a)光反饋混沌激光器結(jié)構(gòu)示意圖和混沌激光的應(yīng)用：(b)混沌激光雷達，(c)混沌保密通信，(d)高速隨機密鑰產(chǎn)生

03

特點、參數(shù)不同

脈沖激光具有超高速、高峰值功率、光頻梳狀光譜的特點。通過寬帶鎖模，脈沖激光的脈沖寬度可壓縮至飛秒（10-15 s）甚至阿秒（10-18 s）量級，因此，脈沖激光在超快理化過程研究、超快光通信等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。脈沖激光很容易實現(xiàn)W級峰值功率輸出，超高功率脈沖激光的峰值功率甚至可達PW（1015 W）量級，因而高功率脈沖激光在激光加工、激光雷達的應(yīng)用無可替代。同時，脈沖激光往往具有光頻梳狀的寬帶光譜，是精密光譜分析技術(shù)的重要工具。

混沌激光強度、相位等參數(shù)都隨時間呈現(xiàn)無規(guī)則變化，具有類噪聲的特點，但遠比噪聲振蕩幅度大，且頻譜范圍可達10 GHz以上。因此，混沌在抗干擾方面具備天然優(yōu)勢，同時可實現(xiàn)毫米級精度的距離探測，在激光雷達和光時域反射儀中具有重要應(yīng)用價值。另外，類噪聲特性使其可以應(yīng)用于高速隨機密鑰的產(chǎn)生、分發(fā)和保密通信中。

綜上，脈沖激光和混沌激光各具特點，脈沖激光具有相對成熟的應(yīng)用，而混沌激光則表現(xiàn)出很大應(yīng)用潛力。

作者簡介

王安幫，太原理工大學(xué)教授，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者（2018），兼任山西省物理學(xué)會副理事長、中國激光雜志社青年編委。從事混沌激光理論及應(yīng)用研究，包括高熵混沌產(chǎn)生、高速物理密鑰產(chǎn)生與分發(fā)、混沌保密通信、網(wǎng)絡(luò)故障高精度檢測等。主持國家基金重點、優(yōu)青等項目及山西省重點研發(fā)計劃，獲霍英東青年教師獎、教育部技術(shù)發(fā)明二等獎、山西省科學(xué)技術(shù)一等獎等。