DBR微腔激光器典型参数的开关调制响应及控制

以微腔激光器的典型代表垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)为例，选择自发辐射因子为控制参数，数值模拟了大信号深度调制情形下VCSEL的非线性动力学特性，实现了类似于边缘发射激光器的分岔，周期加倍分岔，多稳和混沌状态的稳定控制，得到分岔点位置和周期轨道与控制参数的变化关系，以及相应地调制参量和自发辐射因子的取值范围，计算结果较好地拟合了文献实验结果。     

自发辐射因子对VCSEL在大信号调制下的分岔及混沌行为的影响

在SIMULINK平台下开发了垂直腔面发射激光器 (VCSEL)的动态仿真模型 ,实施高频大信号调制情形下的动态仿真 ,避免了大信号近似处理 ,提高了计算精度。选择自发辐射因子为控制参量 ,定量分析它对VCSEL稳定性和分岔点的影响。结果表明 ,在所选参量条件下 ,自发辐射因子数值在 5× 10 -3 ～ 5× 10 -5之间时 ,随着调制深度的加深 ,VCSEL峰值光子密度产生分岔 ,呈现双稳、多周期 ,最后回到单周期 ;当小于 10 -5时 ,进入混沌状态的演变过程。同时分岔点的移动依赖于自发辐射因子的大小 ,调控自发辐射因子可以抑制系统的非线性行为。仿真结果与文献实验结果吻合     

微腔效应对垂直腔面发射激光器谐波和互调失真的影响

采用速率方程与Volterra变换方法,分析了垂直腔面发射激光器在微波模拟调制情况下,频率、自发辐射因子以及自发辐射寿命对三阶谐波和三阶互调失真的影响.结果表明垂直腔面发射激光器的非线性失真依赖于自发辐射物理量的变化,对激光器的自发辐射进行适当控制,可以抑制非线性对性能的影响,扩大其最大调制频率,提高基于VCSELs器件的ROF(radio over fiber)系统的性能和应用范围.     

微腔效应对垂直腔面发射激光器谐波和互调失真的影响

采用速率方程与Volterra变换方法,分析了垂直腔面发射激光器在微波模拟调制情况下,频率、自发辐射因子以及自发辐射寿命对三阶谐波和三阶互调失真的影响.结果表明垂直腔面发射激光器的非线性失真依赖于自发辐射物理量的变化,对激光器的自发辐射进行适当控制,可以抑制非线性对性能的影响,扩大其最大调制频率,提高基于VCSELs器件的ROF(radio over fiber)系统的性能和应用范围.     

VCSELs与EELs多模弛豫振荡的研究

根据多模速率方程,利用MATLAB提供的SIMULINK软件包对垂直腔面发射激光器(VCSELs)和边发射激光器(EELs)多模弛豫振荡进行了研究。结果表明,与单模情况相比,多模时EELs弛豫振荡频率增大、弛豫和延迟时间缩短,而VCSELs动态特性变化不大。与此同时,在得出VCSELs的单模工作、高速调制以及提高偏置电流或自发辐射因子可改善两类器件动态特性等结论外还看到,VCSELs边模抑制比(SMSR)随偏置电流变化率高于EELs;自发辐射因子增大时,边模强度同比例增大、主模强度减小,利用微腔效应有效控制自发辐射因子可以优化VCSELs的单模特性。     

自发辐射因子对外光反馈下VCSELs非线性行为的影响

利用构建在SIMULLNK平台下垂直腔面发射激光器(VCSELs)动态仿真模型,研究了自发辐射因子对多次外光反馈下VCSEs非线性行为的影响。结果表明,随外腔长(外腔反射率)增加,VCSELs顺次(逆次)经历混沌、多周期、倍周期和单周期区域：进一步得出,增大自发辐射因子可抑制系统的非线性行为,提高器件稳定性。     

通信电源中Boost变换器的混沌现象控制

混沌的发生是一种内在随机行为.在通信电源系统中电流控制模式开关变换器作为一种强非线性开关电路,同样也存在混沌现象.尽管开关变换器中混沌状态的存在通常不会造成破坏性的危害,但是对于可靠性要求很高的通信电源系统来说,变换器工作于混沌状态是一种不稳定的现象.在不连续运行模式条件下,基于建立了分析电流反馈型Boost变换器中的分岔行为和混沌过程的分段离散迭代映射方程,得到了以输入电流I为参数的分岔图和相图.在考虑对扰动参数的调整基础上,提出了一种基于Logistic映射调制的参数共振扰动控制方法.     

垂直腔激光器中弛豫振荡频率的优化控制

从垂直腔面发射的半导体激光器（VCSELs）的结构出发，利用增益与载流子密度的广义对数关系，借助小信号分析法，推出了直接调制情形下驰豫振荡频率的严格解析关系。分析指出，量子阱器件的光子寿命并非越短越好，欲提高VCSELs的驰豫振荡频率，除了增加注入电流，提高微分增益等基本途径外，控制器件的结构参数可使驰豫振荡频率达到极大值。同时，自发辐射因子的可控性，以及降低稳态载流子密度，也都是提高VCSELs驰豫振荡频率和拓宽调制带宽的有效措施。     

激光系统的分岔、混浊与双稳现象

据Arecchi等人在Q开关CO_2激光器中进行的激光混沌的实验,对光子数与粒子反转数的两变量速率方程组,在空腔衰减率由电光装置调制的情况下,进行了数值计算。计算中,固定调制频率Ω=2π×60kHz,控制振幅m作缓慢变化。通过数据分析,得到了两个不同的广义双稳区及一系列正的极限环与倒的混沌带的倍周期分岔序列,算得了相邻间隔的比例因子,并与Feigenbaum常数δ=4.669作了比较。     

电流调制垂直腔面发射半导体激光器混沌动力学特性

利用数值模拟的方法研究了电流调制下偏置电流和调制频率对垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)混沌动力学特性的影响.数值模拟结果表明,在一定的调制频率下,偏置电流较大时VCSEL处于稳定的周期一态.偏置电流较小时激光器在调制参数的某些区间会出现阵发混沌;在一定的偏置电流下,调制频率较小时,VCSEL处于稳定的周期一态,调制频率较大时系统在调制参数的某些区间会出现阵发混沌.所以偏置电流和调制频率是影响VCSEL混沌动力学特性的重要参数,可以通过适当控制偏置电流和调制频率找到系统的周期态和混沌态.     

并联BUCK变换器的非线性控制

针对DC-DC变换器在开关工作频率下,系统易产生高次谐波、分叉混沌状态,以及系统稳定性降低的问题。在适当的频率和振幅下,通过采用参数共振干扰法干扰系统参数,可避免系统出现分岔混沌状态,抑制高次谐波,提高系统稳定性。文中通过研究电压控制模式下并联BUCK变换器分岔混沌现象,证明参数共振干扰法可抑制分岔与混沌,减小系统相位移动,增强系统的稳定性。     

一个新系统的Hopf分岔与混沌运动

利用解析方法和数值方法研究了一新三维系统Hopf分岔解的稳定性。利用Si’lnikov方法研究了该系统的混沌运动,严格地给出了系统产生混沌的机理与相应的参数条件。数值模拟验证了理论分析的结果。     

降压型变换器的分叉及其混沌行为的研究

针对DC/DC开关变换器存在的非线性混沌现象,利用时间离散映射方法,导出了DC/DC Buck变换器的精确离散模型,研究DC/DC Buck变换器分叉和混沌现象动态演化过程。分析DC/DC Buck变换器的稳定性,最后通过仿真验证了系统的分叉和混沌行为。研究结果表明要使DC/DC Buck变换器工作于稳定状态,可以利用控制电压反馈系数的方法预防和消除分叉及混沌现象的发生。     

开关功率变换器中的间歇现象--理论分析

鉴于间歇分谐波与间歇混沌的产生可以从电路耦合滤波的角度进行合理的解释,则可以此为基础,用参数域上的分叉来映射时间域上的分叉,从而使得可以用一般的特征值分析方法(针对参数分叉)来实现变换器中间歇现象的分析(针对时间分叉),特征值、分叉图及最大Lyapunov指数均表明得到的研究结果与仿真及实验是完全一致的,这样便从理论上证明了变换器中间歇现象的产生是由于电路中耦合了寄生干扰信号这一设想.     

分数阶Buck变换器的混沌分析与控制

基于电感与电容的分数阶事实,在Matlab/Simulink下建立了电压控制型Buck变换器的分数阶数学仿真模型及对应的电路仿真模型,分析验证了模型的正确性。基于建立的分数阶数学仿真模型,少有文献研究的以参考电压作为混沌控制变量的Buck变换器混沌行为,绘制了以参考电压为混沌变量的Buck变换器V-I混沌相图与对应的分岔图,得出较小的参考电压易引起Buck变换器进入混沌状态。最后,采用参数扰动法实现了混沌控制,得到了新的分岔图,与混沌控制前的分岔图形成了鲜明的对比。同时,通过选定特定的参考电压值,经分析混沌控制前后电感电流的时域波形图,验证了该控制算法的有效性。     

Measurement of spontaneous emission factor for injection lasers

Accurate numerical simulation of the dynamic behavior of injection lasers requires accurate values for the parameters used in physical models. One such parameter which has been difficult to measure accurately in the past is the spontaneous emission factor or degree of coupling of spontaneous emission into the lasing modes. A numerical value for this spontaneous emission factor is obtained by distortion analysis of the optical output of a biased laser modulated by a small audio frequency sine wave. This technique can be used on either single or multimode lasers, and accounts for the different behavior of the different modes. Detailed studies were done on two different multi-mode devices, under varying thermal and modulation conditions. The values obtained by this technique for the spontaneous emission factor were of the order of 10^-5and showed good agreement with the results using more conventional methods. Values of the spontaneous emission factor for different modes of the same device typically agree to within 10 percent. This is significantly better than other techniques whose results are typically good to within no better than a factor of two.     

一个新双涡卷电路倍周期分岔到混沌的计算机模拟

本文对一个含分段线性负电容的三阶自治电路的定性性质进行了初步分析,选取一组典型参数进行计算机模拟,找出了超临界Ｈｏｐｆ分岔点及通过倍周期分岔通向混沌的参数区域。