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。     

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。     

泵浦调制光纤激光器中混沌产生和同步的研究

分析了泵浦调制掺铒光纤环形激光器中混沌产生以及同步的理论模型。构建了双环掺铒光纤环形激光器的实验系统。通过调节泵浦功率、调制频率和可调谐滤波器，可以产生不同波长的混沌信号，并实现混沌的同步。     

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。     

纤激光器延时反馈的动态特性与复杂度研究

基于双环掺Er3+光纤激光器,提出一种输出变量延时自反馈混沌控制的模型.通过加入可变光延时器和光耦合器控制光纤激光器的输出状态,系统输出信号经历了周期态、多周期态和混沌态.利用排列熵箅法,研究光纤激光器输出信号复杂度随反馈延时时间的变化趋势.与分岔图相比较后发现,系统复杂度的变化更能准确地检测系统的动态行为,而且能区分...     

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。     

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.     

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.     

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。     

非线性光纤环形镜掺铒光纤激光器的实验研究

为了研究掺铒光纤激光器超短脉冲的产生,采用增益平坦型掺铒光纤放大器、两个偏振控制器以及3个耦合器,利用非线性光纤环形镜加成脉冲锁模技术,通过改变偏振控制器的方向,获得最大输出功率为0.6mW的脉冲输出,对应的光谱宽度9nm、中心波长1561nm、脉冲宽度434ps、脉冲的重复频率为1.1MHz.该脉冲经过掺铒光纤放大器放大后,最大输出功率为10.8mW.放大后锁模脉冲的中心波长保持不变、光谱带宽稍有变窄、输出功率明显增大、脉冲宽度展宽为495ps.实验结果表明,采用商用的掺铒光纤放大器可实现结构简单、调节方便的掺铒光纤激光器超短脉冲输出,且掺铒光纤激光器可以实现自启动,并长时间稳定锁模工作.     

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。     

采用双Sagnac环滤波器的可切换多波长光纤激光器

提出了一种基于双Sagnac环滤波器的可切换多波长掺铒光纤激光器,该滤波器由基于保偏光纤和少模光纤的Sagnac环并联构成,结构简单,利用其梳状滤波特性,实现了掺铒光纤激光器的多波长输出。采用传输矩阵法详细分析了双Sagnac环的传输特性,进一步搭建了线性腔掺铒光纤激光器,实验中通过调节偏振控制器,改变腔内偏振态,在室温下得到稳定可切换的单、双、三波长激光输出,且激光器输出波长的位置可调。研究结果表明,输出激光波长的边模抑制比大于34 dB,稳定性测量中波长漂移量小于0.05 nm,具有良好的稳定性,可应用于波分复用及全光通信系统等领域。     

低阈值光纤激光器稳频特性研究

为了实现低阈值光纤激光器的频率稳定输出,设计了环形腔光纤激光器,以光纤光栅作为波长选择元件,在未泵浦光纤饱和吸收体和其锥形化结构的协同作用下实现激光纵模选择,获得了短光纤饱和吸收体长度下的单纵模激光稳定输出。介绍了未泵浦光纤饱和吸收体选频原理和锥形结构滤波原理,实验研究了不同光纤饱和吸收体长度下激光纵模特性和波长稳定性,以及锥形化光纤饱和吸收体的激光输出特性。实验表明,引入锥形化结构的饱和吸收体后,激光器能够稳定输出1545 nm波长的单纵模激光,并有效降低光纤激光器阈值至7.58 mW,采用延迟自外差方法测得该光纤激光器的线宽小于8 kHz。     

增益介质长度变化对DBR型短腔光纤激光器性能的影响

考察了高掺铒光纤作为增益介质的DBR型光纤激光器各项性能随光纤长度变化的情况。实验考察掺杂光纤的长度范围为 96.5 -9.5cm ,在可接受的性能指标下 ,得到长度仅为 15cm的光纤激光器。实验结果表明随着光纤长度的缩短 ,激光器的波长稳定性和 3dB、2 5dB带宽仍然保持优异 ,而输出功率的稳定性是最先恶化的指标 ,最大输出功率和斜率效率并不是随掺杂光纤的长度线性变化 ,而是有较长的一段平稳期。本文对制作短腔掺铒光纤激光器有一定的参考价值     

多波长布里渊掺铒光纤激光器的结构优化研究

基于受激布里渊散射效应(SBS)和掺铒光纤(EDF)的线性增益机理研究了一种环形腔多波长布里渊掺铒光纤激光器(BEFL)。在该激光器中使用单模光纤作为布里渊增益介质,使用掺铒光纤来放大产生的斯托克斯(Stokes)信号,使该激光器在室温下产生稳定的多波长输出。通过对激光器结构中的环行器和耦合器的位置以及耦合器的接入方式的研究与分析发现:耦合器的接入方式、环行器与耦合器的位置均对激光器的输出有影响。在可调谐光源TLS(布里渊泵浦激光器)的功率大小为14dBm,980nm泵浦激光器的功率大小为23dBm,单模光纤长度为10km的情况下进行了实验测试,结果表明:耦合器的接入方式对BEFL的输出影响很明显,最后给出了详细的测试结果和相应解释。     

环行腔掺铒光纤激光器调谐实验研究

本文自行设计环行腔可调谐光纤激光器,研究环行腔掺饵光纤激光器的调谐技术,采用应力可调谐光栅进行实验,解决了光纤激光器普遍存在的泵浦光反射形成的回波影响问题和窄线宽激光输出功率与激光模式的矛盾,讨论了输出耦合比对调谐特性的影响,实现了窄带滤波和宽带调谐的双重特性,实现了窄线宽可调谐激光输出。