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掺铒光纤激光器超混沌控制与同步及光学时空斑图研究

张胜海

  掺铒光纤激光器因其在光通讯等领域具有广阔的应用前景而受到国内外广大科技工作者的重视,掺铒光纤激光器的混沌/超混沌及其控制与同步的研究更为其在光学保密通讯、光学检测等领域的应用奠定了良好的理论和实验基础。光学时空斑图也是当今非线性科学领域内的前沿课题。因此,这两方面的研究都具有重大的基础性意义。本文主要研究了双环掺铒光纤激光器的混沌/超混沌及其控制与同步和环形腔中二能级介质的光学时空斑图,同时对双环掺铒光纤激光器的混沌/超混沌同步在保密通讯中的应用做了初步研究。全文分为两大部分:掺铒光纤激光器的混沌/超混沌的控制、同步及其应用,二能级介质的光学时空斑图。第一部分,首先对双环掺铒光纤激光器的动力学方程进行了深入研究,并对其稳定性进行了分析,确定了它的阈值条件。从表现混沌的不同侧面对双环掺铒光纤激光器的混沌和超混沌进行了全面研究,在一定的参数条件下,双环掺铒光纤激光器存在混沌和超混沌状态。同时首次发现双环掺铒光纤激光器在某些参数条件下存在两个吸引域。然后采用三种方法—周期参数调制法、非线性延时反馈参数调制法和外部周期信号驱动法对双环掺铒光纤激光器的混沌和超混沌进行了有效的控制。其中,非线性延时反馈参数调制法和外部周期信号驱动法是我们在已有的控制混沌的基础上,并结合双环掺铒光纤激光器的自身特点而提出的两种新方法,这两种方法的控制效果是令人满意的。其次对两个双环掺铒光纤激光器的混沌和超混沌的广义同步和精确同步进行了研究。广义同步的实现为多个激光器同时达到精确同步提供了一个方便的途径。在广义同步和混沌控制方法的基础上提出了两种新的实现两个激光器混沌精确同步的方法—延时反馈-注入法和外部混沌信号延时反馈法,采用这两种方法实现了两个激光器的同步。同时对延时反馈-注入法的鲁棒性做了研究,发现其具有较强的鲁棒性,这为其在实际中的应用奠定了基础。最后,利用延时反馈-注入法初步研究了双环掺铒光纤激光器的混沌在保密通讯中的应用,其数值模拟的结果是令人振奋的。第二部分,利用延时反馈的空间微扰方法研究了环形腔中二能级介质的光学时空斑图的控制,在不同的微扰函数作用下,出现了滚筒状、四方形、六角形、蜂窝状、同心圆以及“雪花”状等不同的斑图,并且在相同的微扰函数下张胜海:博士学位论文出现了不同斑图之间的竞争,这种竞争是我们发现的这一具有空间微扰的延时反馈非线性光学系统光学斑图的新特征。……   
[关键词]:掺铒光纤激光器;混沌/超混沌控制;混沌/超混沌同步;保密通讯;光学时空斑图
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:长春理工大学2003年
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