宽带混沌激光实现高速随机数的产生

报道该课题组基于宽带混沌激光实现高速随机数产生的最新研究成果.利用外光注入反馈半导体激光器产生带宽为16.8 GHz的混沌激光作为物理熵源,经比较、触发实现对混沌信号1位模数转换,硬件产生速率达2.87 Gbit/s的随机数.实验研究了通过8位模数转换提取1 Gbit/s随机数的实现方案.为突破电子器件带宽限制,实现了与光通信网络信号直接兼容加密,提出并证实了基于宽带混沌激光实现速率高达10 Gbit/s的全光随机数产生方案.上述方案产生的随机数全部通过美国国家标准与技术研究院(NIST)及国际通用随机数检测程序(ENT)的测试.     

基于FPGA的超高速CameraLink图像传输

基于现场可编程门阵列(FPGA)XC6LX100T设计了两套CameraLink接口传输的硬件平台,提出在实验中结合使用片上调试工具Chipscope和同步发生源模块用于精确测量FPGA中的传输误码的方法,详细对比了基于FPGA设计的CameraLink接口与DS90CR287、DS90CR288A的传输效果。结果表明:相对现今主流CameraLink接口电路,本文使用低压差分对代替大量并行数据线,最高可支持154 MHz像素时钟,单个CameraLink接口的传输速率可达4.31Gbit/s,突破了串并转换芯片传输速率的瓶颈,FPGA直接输出的CameraLink数据可以驱动6m的CameraLink传输线,图像可长时间正常无误显示,设计的系统可应用于各种基于CameraLink接口的传输系统。     

线形腔光纤激光器的光反馈效应研究

提出了一种基于线形腔光纤激光器结构的光学反馈系统,时系统输出功率变化表达式进行了推导,建立模型分析了光反馈对系统的影响,得出其与激光自混合干涉具有相同的相位灵敏度.实验中首先时系统进行了信号观测,同时改变实验条件,对不同参数的影响进行了讨论,实验结果与模拟分析相一致.结果表明:线形腔光纤激光器光反馈系统的输出条纹变化对应着待测物半个波长的位移;条纹不同的倾斜方向可实现对移动方向的辨别;通过适当调节反馈腔腔长与目标靶反射率可优化系统反馈信号的灵敏度.根据以上特性,该系统可应用于光学测量领城,例如位移、距离、速度测量等.     

基于光子晶体光纤的布里渊光纤激光器

为提高普通布里渊激光器的输出功率和激光效率，提出一种基于小纤芯光子晶体光纤(PCF)的环形腔布里渊光纤激光器.在环路中加入了掺铒光纤放大器和光滤波器，抵消了光纤环路的损耗，削减了掺铒光纤的受激辐射.实验结果表明，应用该激光器只需25 m的小纤芯PCF就可实现稳定的布里渊激光输出，并且输出激光的主要能量来源是环中的掺铒光纤放大器.与普通单模光纤相比，小纤芯PCF具有非线性效应强、布里渊增益大的特点，适合作为布里渊光纤激光器的增益介质.     

基于光纤环形镜的掺铒光纤激光器

分析了光纤环形镜的工作原理,提出了基于光纤环形镜和光纤Bragg光栅的掺铒光纤激光器,对其输出功率进行了分析。在98nmLD泵浦下,最大输出功率为5mW,激光器的阈值功率为8mW,斜率效率为4．2％。     

高速气缸压力反馈式缓冲阀

为了研制对活塞速度变化具有自适应能力的缓冲装置,本文将整个气缸工作过程分为工作阶段、缓冲阶段及排气阶段,并分别建立了各个阶段的数学模型.通过对高速气缸工作阶段的仿真及试验研究,得出了缓冲开始时刻进、排气腔气动参数与活塞速度的关系,在此基础上设计了对活塞速度具有自适应能力的压力反馈式缓冲阀.通过对该缓冲方案的仿真研究,得出了影响缓冲腔系统输出能量的主要因素即缓冲阀开启压力与活塞速度具有良好的线性关系,而且进入缓冲时刻的缓冲腔压力与系统输入能量及缓冲阀开启压力与系统输出能量均具有良好的线性关系,从而验证了此阀当活塞速度在1.8~2.2m/s范围内变化时,可以自动调节缓冲腔系统的输出能量,使其至少平衡掉运动部件动能的90%.     

高速气缸压力反馈式缓冲阀研究

提出了压力反馈式缓冲阀．对理想压力反馈式缓冲阀的仿真结果表明更大的缓冲阀节流口有效地提高了缓冲阀的自适应能力、稳定阶段缓冲腔的恒压有效地控制了活塞速度反弹．对以压力反馈式缓冲阀为核心的高速气缸自适应缓冲系统进行的仿真和实验研究结果表明当活塞最高速度在2．758～3．336m／s之间变化时,缓冲系统均使活塞以0．007～0．38m／s的速度到达行程终点,实现了对活塞速度变化的自适应缓冲．     

取样光栅分布反馈激光器阵列器件研究

采用了一种基于取样光栅原理制作多通道增益-折射率耦合型光栅的方法,成功制作了8波长分布反馈(DFB)激光器阵列,阵列中各激光器的阈值电流为30～40 mA,注入电流为100 mA时的平均输出光功率为10mW,阵列器件实现了波长的可选择性激射,相邻激光器间的频率间距为200 GHz,验证了用取样光栅方法制作DFB激光器阵列的可行性。     

基于90kW无刷双馈发电系统的能量回馈系统

研究了高性能能量回馈系统及控制策略;建立了能量回馈系统的数学模型;研究了电流内环、电压外环的双闭环PI控制及基于坐标变换理论的新型数字锁相环;通过Matlab/Simulink软件仿真,验证理论的可行性.最后实验结果验证能量回馈系统理论分析和设计的正确性,并将其应用于无刷双馈电机控制柜中.     

基于掺铒光纤激光器超混沌特性的图像加密算法

针对基于低维混沌系统的图像加密算法安全性不高的问题,提出了一种新的基于掺铒光纤激光器(Er-doped fiber laser,EDFL)超混沌特性的数字图像加密算法。算法包括置乱和扩散两个阶段:首先利用离散标准混沌映射对明文图像像素位置进行置乱,同时为了提高算法效率,通过像素间的异或操作将扩散效果引入置乱阶段。然后利用EDFL超混沌系统产生的值加密置乱后的像素值,从而得到密文图像。试验结果表明:本文算法密钥空间大,密文对密钥和明文充分敏感,只需置乱和扩散的一轮循环即可获得良好的加密效果和较高的安全性能。     

一种基于ZnO随机激光的采集与解调系统

针对目前随机激光的选模研究状况,根据光纤光栅的反射特性,采用光纤光栅阵列结构设计了一种可调谐的紫外激光器的采集与解调系统并进行了相关实验。通过实验结果可以看出该系统可以通过计算机扫描电压调节PZT驱动参考光栅,较理想地实现随机激光器的单模输出,系统的波长解调精度可达5 pm以内。该系统的提出,是随机激光和可调谐紫外激光器研究中的一种很有价值的尝试。     

基于布拉格光栅的多波长掺饵光纤激光器实验研究

掺铒光纤具有较高的增益和抽运效率,在室温下是均匀展宽类型的增益介质,导致同一腔内得到的多波长激光会存在模式竞争以及模式跳变,较难实现多波长激光的同时振荡。本文利用光纤布拉格光栅的窄带滤波特性,以相位掩模法和点对点法制成的FBG及两者串接作为选频器件,设计并搭建多波长光纤激光器系统,实验实现了光纤激光器的多波长输出。通过对激光输出功率与输出谱线的实验研究与分析,发现在模式竞争过程中,能量高的激光模式最后总会成为胜者,调整激励电流、光栅接入方式可控制多波长掺饵光纤激光器波长输出特性。     

基于最小二乘支持向量机的变速风力发电机组模糊控制器

提出了一种新型模糊控制器用于变速风力发电机组最大能量获取,该控制器中使用了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的机组Takagi-Sugeno-Kang(TSK)模糊模型。建模过程中,采用了模糊聚类的方法进行输入输出空间的划分,并以LS-SVM的方法确定模糊规则的后件参数。将该控制器应用于变速风力发电系统的仿真结果表明,机组很好地实现最大能量获取的目标,并具有实时性强、容错性、学习能力强、计算速度快等优点。     

基于电流反馈的高速开关阀3电压激励控制策略

为了提升高速开关阀（HSV）的动态性能,降低温升与能耗,提出基于电流反馈的高速开关阀3电压控制策略.回路中的电流能够反映高速开关阀的工作状态,通过外部的数字信号及回路中的电流反馈信号,实现3电压之间的自动切换,确保线圈中的电流始终处于能够维持高速开关阀快速启闭的最优化状态.通过理论分析验证了基于电流反馈的3电压控制策略,能够有效地提升高速开关阀的动态特性并降低温升和能耗.运用Ansoft和AMESim搭建高速开关阀的联合仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性,且与样本数据保持一致.结果表明,基于电流反馈的3电压控制策略将高速开关阀的开启时间减少了35.3%,关闭时间减少了25.0%,最大可控频率提高了146.7%,可控占空比范围扩大了54.0%,平均功率降低了70.4%.     

一种新颖的自反馈光注入单频窄线宽光纤激光器

报道一种基于自反馈光注入的单频窄线宽光纤激光器。激光器采用线形腔结构,用高掺杂Er3+光纤作为增益介质,利用输出信号光分束反馈与腔内振荡激光干涉,形成折射率光栅与增益光栅共同作用选择纵模,获得稳定的1 549.85 nm单频窄线宽激光输出。在975 nm单模激光二极管(LD)抽运下,激光器的抽运阈值光功率为13 mW。当抽运光功率为112 mW时,最大输出信号光功率为30.6 mW,对应的光-光转换效率为27.3%,斜率效率为30.2%,信噪比大于50 dB。采用延时自外差方法测量线宽,当使用30 km单模光纤延迟线时,测量得到激光器的3 dB线宽为4.0 kHz。     

一种基于位运算的图像加密算法

提出了一种新的基于位运算的图像加密算法 ,对数字图像进行加密和解密操作。利用非线性动力学系统的特性 ,结合 L ogistic映射和位运算中的异或操作设计了提出的算法。首先由输入的密钥和 L ogistic映射生成混沌序列 ,把得到的混沌序列经过适当处理后得到辅助数据序列 ,用此序列对图像数据逐字节进行异或操作得到加密图像 ;解密算法是加密算法的逆过程。实验结果表明提出的算法能够得到令人满意的结果。最后总结了算法的特点     

一种基于相位差分的GPS比特同步方法

为了解决较大频偏下GPS导航信号的比特同步问题，提出了一种基于相位差分的比特同步方法.通过对相关器输出的相邻数据的相位差分进行统计，得到相位差分最大的位置，即比特边界的位置，从而实现比特同步.采用频偏补偿的方式对同步方法进行优化，较大地提高了在极大频偏下的比特同步性能，并且可以同时得到信号的精确频偏估计.经过理论推导和仿真验证，该方法不仅在频率同步的情况下具有很好的检测性能，而且解决了以往方法在频率未同步的情况下无法进行比特同步的问题.     

可见光波段超连续谱产生机制的实验及理论研究

针对光子晶体光纤(PCF)在可见光波段的光谱展宽机制和特点,实验研究了入射激光的功率和中心波长等对超连续谱(SS)产生的影响,理论分析了光谱展宽的机制以及平坦度增大的原因。结果发现:在入射激光功率较低的情况下,利用包含色散、自相位调制、自变陡及脉冲内拉曼散射效应的非线性薛定谔方程可以准确地分析光谱的展宽情况,理论分析和实验结果一致;但是,当功率较高时,交叉相位调制及四波混频效应成为光谱在短波方向展宽不可忽略的重要因素。     

基于RMLFL的光孤子源研究

考察再生锁模光纤激光器(RMLFL)的启动和稳定工作条件,提出并尝试腔内利用缠绕光 纤法替代保偏光纤(PMF)以获取偏振稳定机制,提高系统稳定性。