光纤激光器输出不稳定性的混沌控制

研究了光纤激光器的混沌控制问题,采用线性反馈控制对光纤激光器混沌系统进行了稳定控制,通过控制使单模激光混沌系统不再有混沌现象。给出了线性反馈控制函数的表达式,从理论上研究和得到了反馈系数的选择原则。研究结果表明：恰当地选择线性反馈控制函数和反馈系数,可以使单模激光混沌系统具有任意所需要的稳定输出和周期轨道;选择确定的控制函数和反馈系数,可以事先知道控制结果。     

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。     

单环掺铒光纤激光器光延迟反馈的混沌控制

为了找到更加简单稳定激光系统的混沌化方法,采用光延迟反馈方法对单环掺铒光纤激光器特性进行了数值仿真,得到了各种周期现象而且产生了混沌现象。结果表明,利用单模单环掺铒光纤激光器,在附加光延迟反馈环路的方法下可以实现混沌控制。这一结果对应用于保密通信的混沌化简化具有重要意义。     

多变量耦合实现双环掺铒光纤激光器混沌同步

根据双环掺铒光纤激光器的理论模型,提出多变量单向耦合法实现混沌同步,对主从系统模型进行数学推导,研究不同参数条件下双环掺铒光纤激光器的混沌同步,得到实现混沌同步的条件,并在Simulink平台下动态仿真。结果表明,衰减系数不同的两个双环掺铒光纤激光器,主激光器通过定向耦合器驱动从激光器,主从系统可以实现精确混沌同步,且随着反馈强度的增大,实现系统混沌同步的时间越短,反馈强度的取值范围由衰减系数和耦合系数确定;选取不同的系统初值,主从系统可实现混沌同步,系统初值对达到混沌同步时间的影响可忽略不计;在主从系统中引入随机高斯噪声,主从系统仍可实现较好的混沌同步。     

单环掺铒光纤激光器的延时反馈-注入混沌同步

利用延时反馈-注入法研究了具有泵浦光强调制的单环掺饵光纤激光器的混沌同步.数值模拟表明,在合适的反馈和注入条件下,两个单环掺铒光纤激光器能够达到混沌同步.即使存在一定的高斯噪声影响,两个激光器仍然能够达到较好的同步.在此基础上,进一步研究了掺铒光纤激光器中参数不匹配情况对混沌同步的影响.     

单模掺铒光纤激光器极限输出功率的数值研究

通过对掺铒光纤激光器极限输出功率的受限因素分析,在考虑非线性效应、热效应、光损伤等因素的情况下,结合掺铒光纤激光器的单模条件,计算得到单模掺铒光纤激光在1 570 nm 工作波段下的极限功率为6.34kW。同时计算了在少模条件下掺铒光纤激光器的极限输出功率为53.39 kW。还分析了单频情况下掺铒光纤激光器的极限输出功率,结果表明:在绝对单频的条件下,掺铒光纤激光器的极限输出功率为245W。并重点对实际中可行的提升输出极限功率的改善方法进行了分析,结果表明:降低纤芯数值孔径以及提升少模光束运转下的光束质量是提升单模条件下掺铒光纤激光器极限输出功率的重要手段。     

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。     

双环掺铒光纤激光器混沌键控保密通信系统理论模型和数值模拟

提出双环掺铒光纤激光器激光混沌键控保密通信系统及理论模型,通过调制泵浦光参数以实现混沌键控保密通信;分析了通过参数调试补偿克服系统参数失配以减小同步误差的方法:模拟了两个单环掺铒光纤激光器激光和一个双环掺铒光纤激光器激光分别在0码和1码上的混沌同步及其解码,该系统在相空间,在时域和频域都具有很好的保密性能和反破译能力。     

基于单环掺铒光纤激光器系统的混沌保密通信

提出了带有光延迟反馈回路的单环掺铒光纤激光器系统,并对其动力学特性进行了分析.在传输信息幅度较小时,利用信息掩盖技术在掺铒光纤激光器系统中实现了混沌的保密通信,即使系统的参数在一定范围内存在失配时,混沌同步也可以维持得非常好.     

利用拍频反馈控制调制频率实现再生锁模的光纤激光器

根据EDFA中的传输方程分析了再生锁模光纤激光器的自启动过程,指出采用拍频反馈控制调制频率实现再生锁模光纤激光器运转的前提,是利用在工作波长范围内呈现反常色散特性的谐振腔所具有的自发调制现象来把腔内连续或准连续光的稳态打破以产生光脉冲.阐述了如何在再生锁模光纤激光器中行之有效地提取误差信号,并通过反馈来控制调制频率,从而在实验中保证了再生锁模光纤激光器在24h的连续运转中一直保持稳定的锁模状态.     

一种新颖的多波长环形腔掺铒光纤激光器

提出了一种结构新颖的多波长环形腔掺铒光纤激光器 ,在其结构中采用了一种新型梳状滤波器 ,该滤波器由一个光纤光栅非对称写在一个Sagnac环中来实现 ,具有设计简单、易于制作、成本低和插入损耗小等优点。实验中得到了非常稳定的三波长和双波长激光输出 ,线宽均小于 0 0 6nm ,输出波长间隔分别为 0 34nm和 0 5nm ,输出功率差异分别在 2dB和 0 4dB内 ,消光比分别为～ 40dB和～ 5 0dB。     

环形腔掺铒光纤激光器输出特性理论与实验研究

对由不同长度的掺铒光纤和不同分光比的耦合器构成的光纤环形腔激光器的输出特性进行了理论和实验研究。理论分析表明,激光器的输出功率、斜率效率与掺铒光纤的长度、耦合器的分光比有关,且存在最佳值。最后通过实验得到,在泵浦功率为120 mW,掺铒光纤的掺杂浓度为4 000 ppm下,最佳的掺铒光纤长度为3 m左右,最佳输出耦合比在80%附近,与理论分析基本一致。     

自调Q掺铒光纤环形激光器的研究

对一种结构新颖的自调Ｑ掺铒光纤环形激光器的工作机理进行了研究。结果表明，该激光器中由光纤耦合器和半导体激光器芯片组成的反馈光路，依据光纤环中相向传输激光场相差的不同，对进入掺铒光纤的激光场进行选择反馈，在光纤环中激发幅度不断增强的光脉冲，引起掺铒光纤的瞬态增益饱和，实现激光器的自调Ｑ。理论分析能较好地解释实验中观察到的现象。     

基于单模光纤选模机制的单模输出6芯光纤激光器

为了实现多芯光纤激光器的单模输出,提出一种新的选模机制,即利用单模光纤进行选模。采用单模光纤和全反镜相结合作为选模器件,可以使6芯光纤激光器中同相位超模的耦合效率远远大于其他高阶超模,从而使高阶超模得到有效的抑制,实现高亮度的同相位超模单模输出。为了提高同相位超模的耦合效率,可以进一步优化单模光纤纤芯尺寸,同时调节单模光纤和6芯光纤之间的间隙距离。将同相位超模的耦合效率代入速率方程进行理论模拟,证明输出功率和耦合效率之间的必然联系,结果显示同相位超模输出功率随着耦合效率的增大而增大,得到单模输出的最大光-光转换效率为63.7%。     

室温下稳定工作的多波长掺铒光纤激光器

对多波长掺铒光纤激光器进行了实验研究。通过在环形腔掺铒光纤激光器中引入一个全光纤相位调制器,在双折射光纤长度约为4．1m时,实现了室温下16个波长的稳定输出,波长间隔为0．8nm,满足ITU信道标准。而且通过改变双折射光纤的长度,可实现相邻时长间隔的精确调节。激射波长线宽小于0．1nm。功率谱比较平坦,在近12nm的谱宽内功率起伏小于dB。     

L-波段可调谐环形掺铒光纤激光器

报道了一种波长调谐范围达41nm(1569nm 到1610nm) 的L - 波段环形腔掺铒光纤激光 器。波长选择部分由偏振控制器和偏极器构成,通过调整环形腔内偏振控制器,改变腔内不同波长的偏振态以获得可变波长输出。高双折射光纤的引入,能够极大的压缩线宽,3dB 线宽≤0. 12nm ,在1590nm 的斜率效率为24. 7 %。实验中还对耦合器的输出耦合比与激光输出功率和调谐范围的关系进行了研究。     

线形复合腔掺铒光纤激光器的研究

首先介绍了线形腔掺铒光纤激光器的谐振腔理论,接着给出一种结构新颖的光纤激光器——线形复合腔掺铒光纤激光器的结构,得到了它的激光光谱及其输出功率,最后对其存在的问题进行简要的分析,提出了改进的措施。     

同步泵浦锁模掺铒光纤激光器

通过对泵浦光源半导体激光器(LD)的驱动电源进行正弦调制,实现了掺铒光纤激光器(EDFL)的同步泵浦锁模。在相应于谐波锁模、有理数谐波锁模条件下得到了稳定的脉冲输出。对重复频率544．431。kHz的二次谐波锁模脉冲序列,脉冲宽度为420．4ns,占空比为1．0：4．4,峰值功率为3．34mW;实验中还观察到了自调Q现象,脉冲序列的重复频率为18．25MHz,脉冲半宽度为8ns,占空比为1．0：6．9,峰值功率为2．3mW。