纤激光器延时反馈的动态特性与复杂度研究

基于双环掺Er3+光纤激光器,提出一种输出变量延时自反馈混沌控制的模型.通过加入可变光延时器和光耦合器控制光纤激光器的输出状态,系统输出信号经历了周期态、多周期态和混沌态.利用排列熵箅法,研究光纤激光器输出信号复杂度随反馈延时时间的变化趋势.与分岔图相比较后发现,系统复杂度的变化更能准确地检测系统的动态行为,而且能区分...     

半导体激光器混沌相位共轭反馈控制方法

提出了半导体激光器混沌相位共轭反馈(PCF)控制方法,建立了相位共轭反馈控制条件下激光器电流激发混沌的物理模型,发现其混沌控制物理机制是相位共轭反馈影响改变了激光器非线性增益和线宽增强因子特性,控制了系统的动力学行为及频率特性,其影响程度与反馈系数、延迟时间和光线宽增强因子等有关。数值模拟结果表明,在不同强度的光反馈下,通过调节相位共轭反馈光的延迟时间可以控制混沌激光到周期态、双周期态、多周期态等;发现相位共轭反馈控制特点是反馈光场和输出激光处于相干增强状态去实现混沌控制,且能控制实现激光器功率增强的周期脉冲输出。     

延时反馈双环掺铒光纤激光器互注入系统中的混沌同步研究

分析了延时反馈双环掺铒光纤(EDF)激光器互注入 系统的动态特性,并引入一种量化时间序列复杂度的评 价方法——排列熵(PE,permutation entropy),对激光器输出状 态和混沌同步质量与复杂度的关系进行讨论。研究表明,通过调节反馈 延迟时间和反馈强度可控制系统的输出状态,使系统输出为周期态和混沌态,而且利用PE熵计算激光器 输出信号的复杂度相对于分岔图同样能直观准确的反映出系统动态行为;在激光器独立工作 情况下,输出 信号的混沌区域内夹杂有较多的周期态,而在互注入情况下,混沌区域增宽且较为平坦,同 时输出信号复 杂度的PE值较高,互注入系统有利于参数选择的范围和提高混沌通信系统的安全性;提 高注入强度可 得到高质量的混沌同步,两个激光器在同步和不同步时输出信号的复杂度是 不同的,可见 研究激光器输出信号的复杂度可成为分析混沌同步质量的一种参考。     

增益可调半导体激光器混沌偏振延时双反馈周期的控制方法

提出增益可调半导体激光器混沌偏振延时双反馈控制方法,分别建立了垂直正交偏振延时双反馈、偏振π/2转动延时反馈控制以及同偏振面方向延时正负反馈激光动力学物理模型等.通过调节激光器外腔光路中的平面镜可控制一平面偏振反馈光的延时时间,或调节一偏振反馈光的偏振面到另一个偏振反馈光的偏振面方向上,或者通过偏振器对偏振光进行相位补偿都可以进行激光混沌控制.数值结果证明该方法可以有效控制激光混沌到周期态等.     

双环掺铒光纤激光器混沌的耦合反馈相移控制

提出了双环掺铒光纤激光器混沌耦合反馈相移控制方法和物理模型,利用耦合器将系统的输出量反馈到系统中,选取适当的反馈系数,并在反馈通道上加入相移控制器PC控制反馈光的相移,通过对反馈系数和反馈光相移的控制可以实时、动态、有效地控制激光混沌到稳定态和周期态;结合混沌耦合反馈相移控制方法和物理模型,建立了该控制模型的动力学方程;运用数值计算分析了系统输出状态随着控制参数变化的演化规律,表明控制参数反馈系数和反馈光相移的变化可以使系统的输出产生丰富的具有一定规律性的激光动力学现象;最后讨论了混沌被控制到单周期态时系统输出的振荡周期的变化规律与控制量的关系,在选取适当的控制参数,快速达到所需输出状态时,可以充分利用这一关系。     

双延时反馈光电振荡系统产生混沌激光的动力学特性

在光电振荡器(OEO)混沌系统的基础上,将混沌激光输出重新反馈到马赫-曾德尔调制器(MZM),使原系统的增益系数发生动态变化,同时在系统中引入第二个时间延迟。从理论上研究了改进后混沌系统的反馈时间和反馈强度对系统复杂性和延时特征的影响。仿真结果表明:光反馈OEO输出的混沌激光更复杂,延时特征更低。当光反馈的延时时间与光电反馈的延时时间相同时,光反馈OEO系统表现出较好的混沌动力学特性。该方法在不过多增加系统成本的前提下,可产生更复杂的混沌信号,同时可以降低信号延时特征,有利于提高通信系统的安全性。     

耦合半导体激光器的多调制延时混沌同步

为了研究多调制延时混沌系统的动力学,用数值计算法研究了非相干光反馈与非相干光注入半导体激光器的多常数延时与多调制延时混沌同步,由于该系统是基于非相干注入的,所以不需要接收激光器与发送激光器频率完全匹配。另外,研究了非相干光反馈半导体激光器输出自相关函数。结果表明,多常数延时和多调制延时两种情况下都能获得高质量的同步,但在多调制延时系统中自相关函数的延时标识可以被隐藏,这一特性大大提高了系统的安全性,非常适用于混沌保密通信系统。     

光注入光反馈下VCSEL非线性输出特性分析

为了研究光注入和光反馈对垂直腔面发射激光器(VCSEL)非线性输出特性的影响,基于自旋反转模型(SFM),利用MATLAB数值仿真二者共同作用下VCSEL的非线性输出特性.研究结果表明:在光注入和光反馈同时作用下,VCSEL输出可以实现稳态、单周期、多周期、混沌等非线性行为.通过合理选择注入强度,可实现对VCSEL输出行为的控制.     

基于半导体环形激光器的光反馈动力学研究

为了研究半导体环形激光器在外部交叉光反馈情况下的非线性动力学特性, 基于环形激光器的速率方程, 采用数值仿真的方法, 得到了各种反馈参量下的时间序列及功率谱, 并研究了反馈系数对混沌带宽及时间延迟特性的影响。结果表明, 在各种不同外部反馈参量的情况下, 环形激光器展现了单周期、多周期、低频反相波动以及混沌态等丰富的动力学态; 在对称光反馈时, 可得到最大为3.7GHz的混沌带宽; 在时间不对称光反馈时, 产生的混沌信号的时延特征被很好地抑制。该研究结果可为环形激光器的实际应用提供一定的理论参考。     

双环掺铒光纤激光器混沌相移控制方法研究

提出双环单模掺铒光纤激光器激光混沌相移控制方法以及物理模型，数值计算出该激光器的最大李亚谱诺夫(lyapunov)指数，分析了光耦合器耦合系数对激光由分岔进入混沌的动力学行为的影响。说明了相移控制器是通过控制电光相位调制器外调制电压来控制相移，从而实现控制激光光场相位以控制偏振耦合效应，最终实现了控制激光混沌动力学行为；单相移混沌控制方法能实时、动态、有效地控制激光混沌到稳定态和周期态；双相移混沌控制方法则可以灵活改变两个相移控制器的相位，也能实时、动态、有效地控制激光混沌到稳定态和周期态，并能进一步产生多种丰富的激光动力学行为现象。