本文研究了一种基于相互耦合的垂直腔面发射激光器（Mutually Coupled Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers, MC-VCSELs）进行带宽增强混沌信号注入的宽带混沌同步和通信系统。研究内容包含在相互耦合的VCSEL系统中注入带宽增强的混沌信号后，可以获得超过30GHz带宽的高质量等时混沌同步，并探讨了这种同步在频率失谐和内在参数不匹配情况下的高容忍度。进一步地，利用这种宽带混沌同步，实现了双向双通道高速混沌通信，并在混沌掩蔽（CMS）加密方案下初步检验了通信性能。
知识点详解：
1. 垂直腔面发射激光器（VCSEL）：
VCSEL是一种特殊的半导体激光器，它的发射方向垂直于晶圆表面。与传统的边发射激光器相比，VCSEL具备诸多优点，如低阈值电流、圆形输出光束、易于集成和测试等。这些特性使得VCSEL在高速光通信、激光打印机、光存储设备等领域得到了广泛应用。
2. 相互耦合（Mutual Coupling）：
在激光器的研究中，相互耦合是指两个或多个激光器通过某种方式交换能量（例如，通过光耦合），从而影响彼此的动态行为。相互耦合的VCSEL系统通常用于研究激光器之间的同步和通信行为。
3. 带宽增强的混沌信号（Bandwidth Enhanced Chaotic Signal）：
混沌信号是时间行为复杂、不可预测的信号。带宽增强是指通过某种方式拓展混沌信号的频率范围，使其具有更高的频率成分。在通信系统中，带宽的增加有助于提高数据传输速率和通信的质量。
4. 混沌同步（Chaotic Synchronization）：
混沌同步指的是两个混沌系统在时间演化上达到一致的过程。这一现象在混沌通信中有重要应用，通过同步可以实现信息的安全传输。高带宽的混沌同步能够支持高速数据通信的需求。
5. 双向双通道通信（Bidirectional Dual-Channel Communication）：
双向通信是指通信系统可以在两个方向上同时传输数据，而双通道通信指的是系统中使用了两个独立的通道来传输不同的数据流。这种通信方式可以提高数据传输的效率和安全性。
6. 混沌掩蔽（CMS）加密方案（Chaos Masking Encryption Scheme）：
CMS是一种利用混沌信号的特性来加密数据的方法。在这种方案中，信息数据通过与混沌信号结合（掩蔽）来隐藏真实数据内容。接收方需知道相应的混沌信号或密钥才能解码和还原真实信息，从而实现安全通信。
研究背景部分指出，基于半导体激光器的混沌同步系统及其应用已吸引了多年的广泛注意，尤其是基于两个相互耦合的半导体激光器的混沌同步与通信系统，因其在双向秘密通信方面的潜在应用而成为研究热点。本研究正是在这样的背景下，探讨了利用相互耦合的VCSEL系统实现混沌同步和高速通信的技术。
总结而言，本文提出的基于相互耦合的VCSEL系统的宽带混沌同步和通信技术，为高速且安全的光通信提供了新的研究方向和实现方案。这不仅拓展了混沌同步理论的应用范围，也为未来的通信系统设计提供了新的思路和方法。
