光電振蕩器輸出的混沌激光特性分析.pdf

1、光電振蕩器產(chǎn)生的混沌激光具有平坦的功率譜、高關(guān)聯(lián)維度等優(yōu)點，在保密通信、高速隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生、混沌雷達(dá)和光時域反射儀等領(lǐng)域具有的極大的應(yīng)用價值，使得光電振蕩器逐漸成為混沌激光產(chǎn)生裝置的研究熱點，其產(chǎn)生的混沌激光的特性也引起了人們的關(guān)注。本文通過數(shù)值模擬的方法，詳細(xì)分析了光電振蕩器產(chǎn)生混沌信號的路徑以及混沌信號的特征，主要完成了如下內(nèi)容：
　　 ⑴在簡要說明混沌的基本性質(zhì)和混沌研究發(fā)展過程的基礎(chǔ)上，闡述了混沌激光在保密通信、高速隨機(jī)數(shù)發(fā)

2、生器、混沌雷達(dá)和光時域反射儀中的應(yīng)用，以及常用的混沌激光產(chǎn)生方式，并介紹了光電振蕩器產(chǎn)生混沌激光的研究現(xiàn)狀。
　　 ⑵對光電振蕩器的系統(tǒng)進(jìn)行了描述。介紹了光電振蕩器產(chǎn)生混沌激光的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并對光電振蕩系統(tǒng)中各個器件進(jìn)行了說明，在此基礎(chǔ)上建立了光電振蕩器產(chǎn)生混沌激光的數(shù)值模型，得到用于數(shù)值研究光電振蕩器輸出動態(tài)的延遲微分方程。
　　 ⑶利用延遲微分方程數(shù)值模擬了光電振蕩器的動態(tài)輸出，詳細(xì)研究了不同直流偏置相移情況下光電振蕩

3、器產(chǎn)生混沌激光的路徑。分別選取了直流偏置相移為-π/4、π/4和0三種情況作為特例，通過增加反饋強(qiáng)使光電振蕩從穩(wěn)態(tài)輸出過渡到混沌態(tài)輸出。用分岔圖和最大李亞譜諾夫指數(shù)曲線從整體上觀察了光電振蕩器輸出狀態(tài)的變化規(guī)律，用時間序列、功率譜和相圖分別研究了光電振蕩器各個輸出狀態(tài)的特征。結(jié)果表明，隨著反饋強(qiáng)度的增加，光電振蕩器的輸出都可以進(jìn)入混沌態(tài)，但是在不同直流偏置相移的情況下，光電振蕩器的輸出進(jìn)入混沌態(tài)的路徑完全不一樣。當(dāng)直流偏置相移為-π/4

4、時，光電振蕩器的輸出經(jīng)一倍周期狀態(tài)過渡到“breather”現(xiàn)象，最后進(jìn)入完全混沌狀態(tài)。當(dāng)直流偏置相移為π/4時，光電振蕩器的輸出經(jīng)方波的高次諧波分岔進(jìn)入混沌狀態(tài)。而當(dāng)直流偏置相移為0時，光電振蕩器的輸出經(jīng)過短暫的脈沖輸出后變?yōu)榛煦鐮顟B(tài)。
　　 ⑷對光電振蕩器產(chǎn)生的混沌信號的特征進(jìn)行了分析。主要通過自相關(guān)函數(shù)、80％信號的能量定義為帶寬和最大李亞譜諾夫指數(shù)，分析了直流偏置相移和反饋強(qiáng)度對光電振蕩器產(chǎn)生的混沌信號的時延信息、帶寬和

5、復(fù)雜度的影響。研究結(jié)果表明，直流偏置相移在0附近可以有效抑制時延信息，增加反饋強(qiáng)度可以使時延信息變得更加微弱甚至消除，另外，當(dāng)直流偏置相移和反饋調(diào)制產(chǎn)生的相移變化π/2時，自相關(guān)曲線上對應(yīng)于延遲時間處的相關(guān)系數(shù)符號發(fā)生變化;增加反饋強(qiáng)度可以增加光電振蕩器輸出混沌激光的帶寬，并且當(dāng)反饋強(qiáng)度較小時，直流偏置相移在0附近可以得到帶寬較大的混沌信號，而當(dāng)反饋強(qiáng)度較大時，直流偏置相移對混沌信號的帶寬影響很小;增加反饋強(qiáng)度可以增加光電振蕩器輸出混沌