半導體雷射之非線性動態及其應用

在光電科學的發展歷史中，尖端的雷射物理與技術一直是非常重要的研究主題，其範圍涵蓋超快光學、非線性光學、非線性動態學等方面的探索，可應用的領域非常廣泛且具革命性，包含原子物理、核融合、量子光學等基礎科學探討，以及通訊、資訊、生醫等應用科技研究。從諾貝爾物理獎平均每十年就由一位對雷射物理與技術有卓越貢獻的學者所獲頒，即可凸顯其於科學探討與科技應用上的重要性與不可或缺性。半導體雷射（semiconductor laser）乃以化學元素週期表中IIIV族或IIVI族化合物為增益材料的一種雷射，可藉由不同半導體化合物的比例或組合，製作成不同輸出波長的半導體雷射。除了一般雷射常見的特性外，例如單色性佳、指向性高、相干性好，半導體雷射還具備了體積小、耗能低、增益高、調制頻率高等獨有特性，使其相較他種雷射可滿足更多不同領域的科技應用。在本專文中，我們將簡扼介紹幾種半導體雷射非常獨特的物理行為，名為非線性動態（nonlinear dynamics），並舉例說明其於下一世代無線行動通訊上的創新應用。