长波长QD-VCSELs中的应变补偿理论

从理论角度定量地研究了量子点垂直腔表面发射激光器(QD VCSELs)中GaNAs应变补偿层对InAs/GaAs量子点阵列生长质量的改善作用,得出了不同补偿浓度和补偿位置对补偿效果影响的规律,得到了确定最佳补偿参数的途径.为长波长（12~16μm）QD VCSELs中量子点有源区的制备提供了理论指导.     

有源荷控忆阻系统的多稳态分析及电路实现

采用有源荷控忆阻替换蔡氏电路中的非线性电阻,实现一个五维忆阻非线性电路系统. 建立了该系统的无量纲方程,分析了系统的平衡点集与稳定性. 利用分岔图、Lyapunov指数谱和相轨迹图等分析方法,从多角度研究了随系统参数与初始状态变化而产生的多稳态动力学行为. 研究表明,当系统参数、初始状态变化时,都会出现不同拓扑结构的混沌吸引子共存、不同吸引域的多周期极限环共存、不同周期数的极限环与不同拓扑结构的混沌吸引子等共存行为. 最后,设计了五维忆阻混沌系统的模拟电路模型,电路仿真实验与数值仿真结果相一致,观测到不同的多稳态共存运动. 这表明动力学分析的正确性和系统的物理可实现性,为进一步拓展系统加密应用奠定基础.     

考虑非线性动力效应的精密机床主轴回转精度模拟

研究了在转速改变情况下,机床主轴系统回转精度的非线性、非平稳特性,并以此模拟了机床主轴系统中非线性动力效应对其主轴回转精度的影响,且建立了一种主轴动态回转几何精度与非线性动力学效应的作用范式.以机床主轴系统的转速参数变化非线性动力学特性的分岔参数,模拟了主轴回转系统轴心轨迹图、相图、分岔图、庞加莱图等.通过建立考虑主轴支承系统非线性影响因素的动力学方程,分析了主轴系统转速变化对系统动态特性的影响.仿真结果表明,随着转速增加,系统出现2个混沌响应区域,进入混沌的主要途径是倍周期分岔.从理论上证明了通过选择合理的主轴工作转速,可提高机床主轴回转系统的运行稳定性.     

模拟电感与集成化混沌信号发生器实现研究

在基本有源模拟电感实现方法的基础上,以有源模拟电感代替理想电感元件,对混沌信号发生器的集成化进行研究.以著名Chua氏电路为例,给出了混沌信号发生器的实现方案,进行了集成化混沌信号产生电路的分析.PSpice软件的仿真结果表明,使用模拟电感代替混沌电路中的理想电感,若设计合理,不会影响原混沌电路的非线性动态行为,可以实现混沌信号发生器的集成化.     

一种简单混沌系统的动力学分析及电路实现

针对混沌系统的构建存在建模、电路实现难度大,且建模规律难以寻获等特点,提出一种仅含一个非线性项的三变量简单混沌系统,并对其动力学特征进行分析研究。给出系统的李雅普诺夫指数谱、李雅普诺夫指数和维数、单参数分岔图及时域波形图和吸引子相图,Poincaré映射图,并研究不同调控系数对系统的动力行为的影响;设计出该混沌系统的硬件实现电路,数值模拟与实验电路验证结果一致,证明了该系统是一种新混沌系统,表明该混沌系统动力学行为与调控系数有关。     

基于一维Logistic离散系统控制的最简Lorenz系统动力学分析

针对离散系统与连续系统结合的混沌系统动力学特性分析,提出了离散混沌序列控制连续混沌系统参数的方法。通过一维Logistic离散混沌序列对最简Lorenz混沌系统参数的控制,证明了此方法的有效性和正确性。同时分析了Logistic离散系统和最简Lorenz系统的动力学特性。通过复杂度特性与相应系统的相图、李雅普诺夫指数谱等分析了一维Logistic离散混沌序列控制最简Lorenz混沌系统参数混沌系统的动力学特性,得出离散混沌序列控制连续混沌系统参数的混沌系统有更为复杂的动力学特性,为混沌系统应用于密码学、保密通信、信息安全等领域提供了相关理论依据和应用基础。     

一个新的超混沌吸引子及其控制

基于Lü混沌系统,构造了一个新的四维超混沌系统.分析了该系统平衡点的性质、超混沌吸引子的相图、系统的分岔图和Lyapunov指数谱等基本动力学特性.数值模拟结果表明,新的四维系统随着新引入的参数变化能够在周期态、复杂周期态、拟周期态、混沌态及超混沌态之间转变.利用线性反馈控制法讨论了该超混沌系统不稳定平衡点的镇定,数值模拟结果与理论分析一致.     

一个新的超混沌吸引子及其控制

基于Lü混沌系统,构造了一个新的四维超混沌系统.分析了该系统平衡点的性质、超混沌吸引子的相图、系统的分岔图和Lyapunov指数谱等基本动力学特性.数值模拟结果表明,新的四维系统随着新引入的参数变化能够在周期态、复杂周期态、拟周期态、混沌态及超混沌态之间转变.利用线性反馈控制法讨论了该超混沌系统不稳定平衡点的镇定,数值模拟结果与理论分析一致.     

非均匀加宽激光器斑图动力学研究

针对非均匀加宽激光器系统的时空动力学行为进行研究和分析.借鉴考虑横向效应的均匀加宽激光器时空动力学系统的研究方法,通过数值模拟得到了横向效应影响下的非均匀加宽激光器的时空斑图,并结合各参数影响进行了讨论,为进一步的实现混沌控制提供了理论基础.     

双正弦激励参数调制杜芬系统的混沌动力学

研究了具有双正弦双激励的参数调制杜芬系统的混沌动力学行为。运用直接微扰法构造了一级方程的通解,该通解的有界性条件包含了Melnikov混沌判据。数值模拟表明系统可由倍周期分叉进入混沌状态。     

多有源区垂直腔面发射半导体激光器的特性分析

提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射镜(DBR)的反射率。从理论上证实了这种结构随着有源区数目的增加能大大提高输出功率,并能极大降低阈值电源密度。     

五层结构大光腔可见光GaAlAs激光器波导特性分析

本文对五层结构大光腔可见光GaAlAs激光器的波导特性进行了计算机数值分析。推导出了适合大光腔结构五层泄漏平板波导的本征值方程,计算了传播常数、功率限制因子与有源层厚度,波导层厚度和复合光腔厚度之间的关系并进行了讨论。用计算机模拟方法给出了近、远场分布曲线。     

高速光通信激光器带宽模型改进与并行计算优化

为适应高速传输的网络需求,需要优化光线通信激光器特性。利用垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)实测输出的数据,对激光器热传感模型进行改进。模型改进过程中,使用量子速率方程描述VCSEL的特性,考虑到增益常数与温度之间的关系,用高阶拟合方法优化激光器带宽系统,与实测数据更加接近。结合下一代高速网络需求,采用并行数据挖掘思想,利用缓冲器加快求解速度。结果表明:输出光功率在高温和大量注入电流下会出现热饱和下降;优化后的模型更贴近实测数据,遗传算法对于系统规模变化的适应性很强,给出的规划线路具备可靠性;基于状态机的并行数据处理方法使得模型计算速度提高了9.15%。在考虑热限制的同时,实现了新一代光纤通信高速传输需求。     

非线性动力学与语言研究

非线性动力学是近年来发展起来的一门新兴学科，混沌和复杂性是它的两个重要理论，语言系统本身也是一个非线性动力系统。主要从二语习得和语言理解两个方面回顾了近年来非线性动力学对语言研究所取得的成就，并预测非线性动力学研究方法将是未来语言研究的一种重要方法。     

混沌的特征、道路与应用

混沌学是非线性科学的重要部分，它已涉及到许多学科和技术领域。笔者针对当前混沌学的发展势态，对它的基本特征、发展道路及其应用情况，进行系统地分析与讨论。     

变速粘弹性传送带混沌运动

基于Kelvin粘弹性材料本构方程及带运动方程建立了同时具有速度和横向力扰动的粘弹性传送带非线性动力学模型。利用Galerkin's方法将系统简化为参数激励的单模态Duffering振子,并得到系统的音叉分岔点、同宿轨道;利用Melnikov函数法讨论了不同参数（如带稳态速度、扰动速度、扰动力、材料性能等）对系统混沌域的影响。结果表明：1)速度和力扰动同时存在时,混沌域位于第一象限一直线上方,且混沌域随速度扰动频率增加而变小,随力扰动频率增加而变大,当力或速度扰动频率不变时直线都过定点,与之对应不能通过改变力或速度扰动幅值改变混沌域;2）对速度低频扰动可通过增加带速度并保持较大扰动振幅避免混沌,对速度高频扰动通过减小带速度避免混沌;3）材料粘性增加混沌域变小,材料刚度增加混沌区域变增大。     

808nm高功率VCSEL刻蚀工艺研究

为提高808nm高功率VCSEL的光电性能,对不同实验条件下的氧化限制型VCSEL湿法刻蚀工艺进行了实验研究,制备出多环形电极结构VCSEL器件。实验中采用H3PO4系腐蚀液替代以往常用的H2SO4系腐蚀液,通过改变湿法刻蚀工艺的温度条件及腐蚀液的浓度配比,能够较精确的控制腐蚀深度,消除＂燕尾＂结构,最终确定808nm高功率VCSEL湿法腐蚀工艺的最佳温度条件及腐蚀液的最佳浓度配比。测试结果表明,采用这种湿法刻蚀工艺条件制备的808nm高功率VCSEL器件,室温下的阈值电流为430m A,微分量子效率为0.44W/A,最大输出功率达到0.42W,其光电性能远优于传统湿法刻蚀工艺制备的同种高功率VCSEL器件。     

混沌序列产生方法及其在图象加密中的应用

介绍了一个混沌二值序列产生和实验的软件平台，它利用三种混沌动力学模型，即一阶时延模型、Lorenz模型、Logistic模型产生加密序列，并通过大量实验对产生的序列的伪随机性、敏感性、重复性进行了测试，测试表明混沌伪随机序列具有良好的加密性能。本系统还可以提供对多种对象的加／解密实验和分析，同时也给出了对．bmp格式图像加／解密的实验结果。     

非线性Schrdinger方程的双同宿轨道解

在非线性动力系统中,混沌与同宿轨道的关系非常密切.关于非线性偏微分方程的单同宿轨道解已有较好的研究结果,而双同宿轨道解的研究因为其计算量大,解的形式复杂等原因并没有很好的结果.利用Hirota双线性算子方法,通过给出的相关变换,结合运用Maple软件,得到了非线性Schrdinger方程的双同宿轨道解的显示解析表达式.这种方法也可以用来求解其他具有单同宿轨道解的偏微分方程.     

火星着陆任务落点误差快速分析方法

在火星着陆任务设计中,为高效地评估进入点导航误差等动力学方程中的不确定因素对着陆精度的影响,引入Galerkin投影法则,提出一种火星着陆落点不确定度快速预报与分析方法．该方法采用Wiener-Askey正交多项式逼近着陆器状态,将落点误差的预报问题转换为1个确定性微分方程的求解问题．最后以我国未来实施火星着陆探测为背景,分别用本文算法和蒙特卡洛方法进行数值仿真分析,结果表明,本文算法能够对落点偏差进行快速分析,准确预测其均值和方差,且计算效率明显提高．