信号调制噪声对单模激光光强关联函数的影响

采用受信号调制色泵噪声和实虚部关联量子噪声驱动的单模激光损失模型,用线性化近似方法研究反映单模激光统计性质的重要物理量光强关联函数C(t)随时间t的演化,发现当色泵噪声自关联时间τ变化时,C(t)随时间t的演化会出现单调衰减,单调上升,出现一个极大值,周期性振荡衰减等多种形式。当τ确定时,量子噪声实虚部间关联的加强会使C(t)的值减小;量子噪声强度Q的增大会使C(t)的值增大;泵噪声强度P的增大会延缓C(t)随时间t的衰减。     

偏置信号和噪声对单模激光随机共振的影响

为了研究激光系统的性质,采用色抽运噪声和实虚部关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型,用线性化近似方法,对单模激光系统的输出光强信噪比进行了理论分析;并具体分析了调制信号振幅、低频调制信号频率、高频载波信号频率、量子噪声强度、抽运噪声强度以及量子噪声实部、虚部间的关联系数对系统随机共振的影响。结果表明,信噪比随激光系统净增益系数存在随机共振现象。此结果对优化激光动力学提供了理论依据。     

输入信号后单模激光系统线性化近似适用范围分析

运用线性化近似方法计算泵噪声和实虚部间关联的量子噪声驱动的单模激光系统输入信号后的稳态平均光强关联函数和稳态平均光强相对涨落，对所用线性化近似方法的适用范围进行了详细分析，具体讨论了量子噪声实虚部间关联系数、量子噪声强度、泵噪声强度、输入信号振幅和频率、净增益等对稳态平均光强相对涨落的影响，发现在量子噪声实虚部间弱关联、小噪声、远离阈值、信号强度不大和频率较高的条件下，线性化近似有较高精度。     

量子色噪声对单模激光场的影响

单模激光的统计性质主要由引起激光场涨落的量子噪声和抽运噪声决定.人们通常假设抽运噪声为色噪声,而量子噪声为白噪声.白噪声只是一种理想模型,本文将两类噪声均模拟为更接近于实际情况的O-U色噪声,研究色噪声尤其是量子色噪声效应. 单模激光增益模型的光强朗之万方程为: (dI)/(dt)=-2kI+(2ΓI)/(1+βI)+D+(2I)/(1+βI)ξ(t)+2Iq(t) 式中,ξ(t)为抽运噪声,q(t)为量子噪声,是自关联时间分别为τ1和τ2的O-U色噪声.应用线性化近似方法,得到了光强的关联函数、功率谱以及含时矩的解析表达式,结果分析表明: 1) 抽运噪声和量子噪声的自关联时间τ1和τ2越大,光强的相对涨落λ(o)越小,表明色噪声使得线性化近似的适用范围扩大; 2) 光强关联函数λ(t)的初始斜率limt→0[dλ(t)/dt]=0,这一结果与白噪声情形显著不同,表明λ(t)出现初始平台现象的根源在于色噪声; 3) λ(t)随时间t的增加而衰减,随着τ2的增加,λ(t)的衰减被延缓,即量子色噪声将增加激光系统的统计涨落; 4) 光强功率谱为单峰,τ2对峰值频率和峰高均没有影响,但随着τ2的增加,S(ω)的峰形越来越尖锐; 5) 协方差K2(t)随时间t的增加而增大,说明K2(t)在较短的时间内达到饱和,随着τ2的增加,K2(t)减少,即K2(t)达到饱和的时间延长.(PA2)     

单模激光系统的光强相对涨落和功率谱

用线性化近似方法计算了单模激光损失模型在输入偏置调幅波信号后的稳态平均光强相对涨落C(0)和输出功率S(ω),得到稳态平均光强相对涨落C(0)与载波信号振幅B、高频载波信号频率ω以及量子噪声强度Q的变化规律,发现在低频调制信号频率增大、高频载波信号频率减小、量子噪声实虚部关联越强和远离阈值时,激光系统的统计涨落较小。通过对系统功率谱S(ω)与a0/A、低频调制信号频率Ω、高频载波信号频率ω以及量子噪声实虚部间的关联系数λq的研究,也发现了一些特殊的现象。     

虚实部关联噪声驱动的单模激光的动力学性质

基于虚、实部互关联的量子噪声及泵噪声驱动的单模激光模型的Fokker—Planck方程,运用平均弛豫近似方法研究了该激光模型的动力学性质。计算了光强关联函数以及相应的平均弛豫时间,讨论了量子噪声实虚部的互关联强度对光强关联函数以及弛豫时间的影响。结果表明,在阈值以上量子噪声实、虚部关联的存在总是使得光强涨落的弛豫变缓。     

噪声交叉关联程度受时间周期调制下单模激光的光强关联时间

用线性化近似方法计算了噪声间关联程度λ受时间周期调制下单模激光系统的光强关联时间T,结果表明,无论λ=0,λ>0或λ<0,T随量子噪声强度D和抽运噪声强度Q的变化均呈单调增长且最终趋于饱和(T＝1),只是当λ<0时T随Q的变化曲线出现一极小值(存在抑制现象);当λ=0时,T不随时间周期调制频率Ωλ变化,当λ>0和λ<0,Ωλ取值小时T-Ωλ曲线出现高频振荡,随着Ωλ值增大振荡频率变低,振幅变小,最后趋于与λ=0的T值一致.     

量子噪声和非线性色抽运噪声共同驱动下单模激光的锁相

建立了一个由量子噪声和非线性色抽运噪声共同驱动下的单模激光立方模型,并将其在极坐标下分解为场幅和相位的朗之万方程(LE)。采用近似福克-普朗克方程的方法处理相位朗之万方程中的色噪声,使其马尔科夫化。将马尔科夫化后的相位朗之万方程与锁相条件相结合,得到稳定锁相值。详细讨论了量子噪声实虚部间的关联和抽运噪声实虚部间的关联对激光锁相的影响。结果表明激光锁相由量子噪声实虚部之间的关联引起,而抽运噪声实虚部间的关联和量子噪声实虚部间的关联均可改变这一锁相。     

周期力调制下色关联色噪声驱动光学双稳系统的光强相对涨落

用线性化近似方法,计算了具有色关联的色抽运噪声和色量子噪声驱动的光学双稳系统的光强相对涨落,讨论了噪声间的关联和输入信号对光强相对涨落的影响,发现光强相对涨落随抽运噪声强度和量子噪声强度的变化过程中存在极小值,且光强相对涨落与噪声间的关联程度密切相关,但输入信号对其影响不大.     

相互关联噪声驱动下单模激光模型的稳态分析

对具有色泵噪声和白量子噪声关联驱动的单模激光模型的稳态统计性质进行了研究。从交叉关联噪声驱动的修正郎之万方程(MLE)出发，利用近似福克-普郎克方程（AFPE)，计算了稳态激光光强的平均值＜I＞、斜方差λ2(O)和偏斜率λ3(O)，并分析了泵噪声的“颜色”对它们的影响。研究发现：1)泵噪声的自关联时间τ与量子和泵噪声的交叉关联强度λ对分布函数Pat的影响是完全相反的；2)τ基本上不影响平均光强＜I＞，但在阂值附近，λ会使＜I＞的涨落增加；3)λ和τ对λ2(O)和λ3(O)的影响是一样的。     

加性信号调制下色关联噪声驱动的单模激光的光强关联时间

采用线性化近似,计算了加性信号调制下色关联噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间T,发现当两噪声间关联程度λ为正时,T-D和T-I0曲线中出现极大值(即出现共振);当λ为负时,T-D曲线中出现极小值(即出现抑制),T-I0曲线出现两个极值(一个极小值一个极大值);当λ为零时,T随量子噪声强度D和定态光强I0的增加而单调增加.另外,无论λ取何值,T随周期信号振幅A和衰减系数γ的增大都单调减小.同时通过研究周期信号频率Ω和噪声互关联时间τ3对T-D、T-I0、T-A以及T-γ曲线的影响,发现Ω的取值对这四种曲线的影响不大,而τ3的取值对T-D、T-I0和T-A曲线的影响较大,对T-γ曲线的影响较小.     

信号对单模激光损失模型输出特性的影响

为了更好地优化激光通讯系统和激光信号输出稳定性,运用线性化近似方法,采用色泵噪声和实虚部间关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型,计算了周期信号加性输入时激光系统的光强关联函数和输出信噪比,用物理量K来描述激光系统的优化选择,发现:K与激光系统的净增益系数存在双极大值；与自饱和系数存在单极大值；与泵噪声自关联时间呈现单调递增的现象,峰值即表示激光通讯系统出现最佳匹配状态。同时,分析了系统的输入信号对优化激光系统的性质的影响。     

由统计特性分析激光主动成像系统图像的噪声性质

激光主动成像系统具有分辨率高、抗干扰能力强、能成三维像等一系列优点，因而应用越来越广泛，但它的图像同时受到散斑噪声和其他一些高斯噪声的影响。散斑噪声为一种乘性噪声，高斯噪声则为一种加性噪声，这两种噪声哪种占据主要地位对于图像噪声抑制噪声模型的建立具有重要的意义，分析了受到散斑噪声和高斯噪声污染图像的概率曲线及灰度均值方差比等统计特性，找出在两种噪声分别作用下的不同统计特性，以此为判别标准，对激光主动成像系统图像进行分析，得出了此图像所受噪声的主要成分为散斑噪声的结论。同时，算出了此图像的散斑噪声方差。     

具有e指数关联噪声的单模激光的光强关联函数和含时矩

利用线性近似方法 ,推导了由e指数关联噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联函数和含时矩 ,利用计算机技术分析了它们随时间的演化特征 ,发现了一些奇特的现象 ,即在一定条件下 ,光强关联函数及含时矩随时间的演化曲线均会出现双极值