約瑟夫森結和光探測器的混沌控制與同步研究.pdf

1、混沌控制和同步是非線性動力學領域的重要課題之一，近年來約瑟夫森結和光探測器以其廣泛的應用受到國內外科技界普遍關注，因此對約瑟夫森結和光探測器混沌控制和混沌同步的研究成為前沿的熱門課題，本文的結果更為其穩(wěn)定地工作、約瑟夫森結在微波保密通訊領域的應用以及更好地利用和回避光探測器中的混沌現(xiàn)象都奠定了良好的理論和實驗基礎。 本文主要研究了電阻電容電感分路的約瑟夫森結(resistive-capacitive-inductive-shun

2、ted Josephson junction( RCLSJJ))的混沌控制、混沌同步以及混沌反控制；然后對光探測器的混沌特征、混沌控制和混沌反控制作了一些研究。全文分為四大部分：RCLSJJ的混沌控制、RCLSJJ的混沌同步、RCLSJJ的混沌反控制、光探測器的混沌特征和混沌控制及混沌反控制的研究。 第一部分，首先對RCLSJJ的動力學方程進行了深入研究，對其穩(wěn)定性作了分析，通過李指數(shù)和分岔圖等手段研究了RCLSJJ混沌產生的方

3、式和過程，給出了系統(tǒng)處于周期狀態(tài)和混沌狀態(tài)的參數(shù)范圍。然后提出四種控制RCLSJJ混沌的方案：延時線性反饋法、延時反饋法、周期信號控制法和外部周期信號參數(shù)調制法，對每種方案都給出了詳細的數(shù)值研究過程，得到了有效的混沌控制結果，即：這些方案能將RCLSJJ中的混沌控制到不同的穩(wěn)定周期狀態(tài)。在第三種方案中首次分析了熱噪聲對RCLSJJ混沌控制的影響，并且將RCLSJJ系統(tǒng)的動力學狀態(tài)和該系統(tǒng)的I-V曲線相聯(lián)系，使得其動力學狀態(tài)更直觀。

4、 第二部分，首先通過單向耦合方法首次研究了兩個RCLSJJ間的廣義混沌同步，利用輔助系統(tǒng)的方法驗證了這兩個RCLSJJ系統(tǒng)間廣義混沌同步的存在。然后提出兩種混沌精確同步的方案：用自治的混沌系統(tǒng)作為驅動系統(tǒng)實現(xiàn)RCLSJJ系統(tǒng)間混沌精確同步；用非自治的混沌系統(tǒng)作為驅動系統(tǒng)完成RCLSJJ系統(tǒng)間混沌精確同步。詳細分析了實現(xiàn)混沌同步的具體過程，給出了被驅動系統(tǒng)的狀態(tài)隨驅動系統(tǒng)變化的規(guī)律。這里首次用不同于響應系統(tǒng)的系統(tǒng)作為驅動系統(tǒng)，實現(xiàn)了RC

5、LSJJ系統(tǒng)間的混沌精確同步。 第三部分，首次提出兩種使RCLSJJ從周期狀態(tài)轉化為混沌狀態(tài)的具體方案，即：用激光脈沖調制臨界電流實現(xiàn)RCLSJJ中混沌的反控制；用附加的交變電流調制偏置電流實現(xiàn)RCLSJJ中混沌的反控制。數(shù)值結果表明：這些方案是有效的，并且通過適當選擇調制幅值和調制頻率能實現(xiàn)不同的混沌軌道重構。 第四部分，首先對本征光導體分析了其混沌產生的過程，研究了混沌暫態(tài)時間的間隔和相關參數(shù)值的關系，結果表明：隨陷

6、阱濃度的減小，混沌暫態(tài)時間變長；隨光激發(fā)產生載流子的速率的增加，混沌暫態(tài)時間也變長。然后對非本征光導體p-Ge討論了其產生混沌的方式，提出了兩種控制其混沌的方案，分別是周期信號控制法和對非自治系統(tǒng)混沌的位相控制法，數(shù)值研究證明了這兩個方案的有效性。最后通過研究混沌激光和非本征光導體p-Ge的作用，實現(xiàn)了該光導體中混沌的反控制。 最后，對本文的工作進行了總結，并根據RCLSJJ和光探測器的結構特性和應用情況，提出了進一步工作的展望