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。     

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。     

实虚部关联的量子噪声和抽运噪声对单模激光光强关联函数的影响

采用抽运噪声和实虚部之间关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型，运用线性化近似方法计算了反映激光动力学性质的光强关联函数C(t)和光强相对涨落C(0)，讨沦了光强关联函数随时间t的演化，分析了量子噪声实虚部间关联系数λq，抽运噪声强度P和量子噪声强度Q对光强关联函数C(t)随时间t演化过程的影响。发现C(t)随时间t的演化是单调衰减过程，但噪声强度的减小和量子噪声实虚部间关联的减弱会使演化曲线整体下移，说明噪声强度和量子噪声实虚部间的关联对C(t)随时间t的演化过程有较大的影响。当时间t增加时，C(t)与量子噪声实虚部间关联系数λq的关系曲线出现了一个极值和三个极值两种不同的情况。最后分析了线性化近似方法适用的条件。     

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。     

指数形式关联噪声驱动下单模激光线性模型的随机共振

研究了具有指数形式关联的两白噪声驱动下单模激光线性模型受信号调制后的输出信噪比，发现了随机共振现象。根据计算结果讨论了噪声(噪声强度、噪声间互关联程度和关联时间)和信号(信号频率和信号强度)对信噪比的影响。     

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。     

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。     

基于随机共振的微弱信号检测

介绍随机共振(SR)方法的基本思想,并建立数学模型。随机共振系统是非线性双稳态系统,存在某一最佳输入噪声强度,使系统产生最高信噪比输出,达到抑制噪声,放大微弱信号的目的。针对传统系统随机共振只适用于极低频信号的局限,本文引入尺度变换,消除了对待检信号频率的限制,通过Matlab仿真,验证了其对微弱信号检测的有效性。     

基于双稳类随机共振的信息检测

研究了小参数随机共振(SR)的响应幅值与信号频率和噪声强度的关系,并从噪声频谱的罗伦兹(Lorentz) 分布特性推出,只有在噪声能量集中的低频区域才能产生随机共振的论点。得出了二次采样大参数类随机共振的实现条件,即采样频率至少是信号频率的50倍并根据噪声强度选择二次采样频率。在大参数情况下,由双稳系统输入输出信噪比的分析,阐明了大参数类随机共振方法从强噪声中检测出弱信号的可行性。运用周期和非周期弱信号的检测实例,进一步证明了该方法的有效性和实用性。     

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.     

乘性色噪声和加性双值噪声作用下延迟双稳系统中的随机共振

研究了在乘性和加性色噪声以及加性非对称双值噪声作用下方波信号驱动的延迟双稳系统中的随机共振现象。基于小延迟近似,在绝热近似条件下推导出了系统输出信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)的解析形式。分析结果表明,随着双值噪声强度与非对称性参数、方波信号幅度以及乘性和加性色噪声强度的变化,SNR表现出了随机共振行为。随着延迟时间、色噪声相关时间和系统参数的增大,SNR作非单调变化。     

高稳定性单纵模布里渊光纤激光器的实验研究

本文提出了一种用可调谐半导体激光器（TLS）泵浦的高稳定性单纵模布里渊光纤激光器（SLMBFL）。该激光器利用Brillouin泵浦光（TLS激光）只在环形器内运行一次,这样Brillouin泵浦光就不会在谐振腔内共振,确保了激光器谐振腔的高稳定性从而使Brillouin激光在该谐振腔内形成共振而输出。实验发现当Brillouin增益介质光纤的长度缩短到13．4m时谐振腔的自由光谱范围变为15．2MHz,正好与光纤的Bfillouin增益带宽接近,此时SLMBFL开始表现为单纵模振荡。实验结果表明,该光纤激光器的功率转化效率为42．5％,最大输出功率为267．6roW。单纵模激光输出的信噪比与其泵浦激光的信噪比提高近10dB。SLMBFL对TLS的高频噪声有很好的抑制作用,其输出线宽小于5KHz。     

量子增强星载光子计数激光雷达阈值检测性能

星载光子计数激光雷达在遥感探测、导航测距等领域发挥着重要作用。依据光子数可分辨激光雷达的工作原理,建立了基于光量子统计理论的星载光子数可分辨激光雷达接收端的量子阈值检测模型。方案利用先进的光子数可分辨探测器件滤除未能达到最小检测信噪比的光子,并根据光量子统计规律重构信噪比检测公式,接收端的最小可检测信噪比相对经典光强检测方案进一步降低。同时分析了新型量子阈值检测方案的检测概率与虚警概率,数值仿真的结果表明,基于光子数可分辨探测的量子阈值检测方案的信噪比在少光子到达的条件下优于经典光强检测方案,且利用量子压缩态发射源可进一步增强量子阈值的检测性能。最后,进行了星载光子数可分辨激光雷达测高的仿真实验,结果表明在少量返回光子信号情形下的量子阈值检测方案的性能获得了显著增益。