激光混沌串联同步以及混沌中继器系统理论研究_颜森林

万方数据ＲＥＶｌＥＷｌ综合评述重要的应用。

本文结会圜志终研究褒状，对光反馈（或外光注入．）下半导体激光器产生混沌激光，特别是混沌激光的几个重要应用，如混沌保密通信、混沌激光雷达、混沌光时域反射仪、相干长度研调的激光光源，给予简要介绍。

２混沌激光的产生与特性半导体激光器属于Ｂ类激光器，要实现半导体激光器的混沌输如需要增加一个自由度。

增加是由度典型酶方法就是通过羚酃毙注入、光反馈或光奄反绩。

如图ｌ所示。

图ｌ（ａ）为外部光注入产生混沌的方式，将主激光器输出的相干光场注入到从激光器。

通过控制注入光强度、相位以及主从激光器的频率失谐，从激走器毙够输嬲稳定鳃混沌态。

光反馈产生混淹就是在半导体激光器的外部，逶过放置反馈器件使得激光器的部分输出返回到激光器而产生混沌。

外部反馈可以是相干光的反馈或是非相干光反馈，可以是单反馈或是双反馈，Ｗ以是一般的平溺镜反馈或是光栅滤光反馈。

悉一般在实验和理论分析中，主要针对平嚣镜反馈来进行描述，如图ｌ（ｂ）所示。

光电反馈是指半导体激光器输出的光信号用高速光电探测器转化为电信号，并采用适当的电路进行处理（延时、带通滤波、放大）等，再与激光器隧镳置送行叠嬲反镶妥激光器巾，控镄半导体激光器产生混沌的方式，如图１（ｃ）所承。

产生的混沌激光的特性如图２所示。

在时域上具有类似噪声的随机变化，如图２（ａ）所示。

其相图为混涟吸引子，表骥混涟激光过程是遍历混沌吸譬｜子所包含状态的伪隧机过程，觅图２（ｂ）。

频域上对应的频谱豳１混沌激光产生的兰种方式。

（ａ）外光注入；（ｂ）光反馈；（ｃ）光电反馈｛４麓巍毒光鼋寻喾滋鼗２００９。

０４嘲２混沌激光的特性。

Ｃａ）波形；（ｂ）吸引子；（ｃ）频谱；（ｄ）自相关曲线具有平垣、宽带鳃特性，如图２（ｅ）所示。

获悉混淹激光天生具备隐蔽性。

混沌激光的岛褶关曲线还具有类似予６函数的线形，如图２（ｄ）所示，可用于抗干扰测量信号。

优良的相干性是激光器一个显著的特性，ｉｉｉｉ激光器辏囊薛混沌激光却有低的榍于性。

混沌系统理论及其应用混沌这个词汇曾经是描述一种凌乱的概念，但是在科学领域中，混沌系统是一种高度复杂和无序的动力学系统。

混沌理论已经被广泛应用于各种领域，例如经济学、气象学、工程学以及计算机科学等。

本文将介绍混沌系统的基础理论，以及其在实际应用中的价值。

混沌系统的基础理论在混沌系统的研究中，最具有代表性的就是洛伦兹吸引子。

1963年，美国气象学家Edward Lorenz用三个非线性微分方程来描述大气环流系统，他发现这个系统可以出现极其复杂的轨迹。

在数值模拟时，由于计算机精度的问题，他意外地发现微小的初始条件误差会在后来引起系统状态的强烈变化，从而导致结果的巨大不同。

这种现象被称为混沌。

根据混沌系统的定义，混沌是指无论初始状态如何微小，随着时间的推移都会渐渐加剧变化，并最终达到一个看似无序而非重复的状态。

在混沌系统的研究中，最具有代表性的就是洛伦兹吸引子，由三个非线性微分方程描述，表达式如下：$$\begin{aligned}\frac{dx}{dt} &= \sigma(y - x) \\\frac{dy}{dt} &= x(\rho - z) - y \\\frac{dz}{dt} &= xy-\beta z\end{aligned}$$其中，$x, y, z$是三个随时间变化的状态量，$\sigma, \rho,\beta$是系统的三个物理参数。

这一方程组描述了一个对流系统的演化过程。

洛伦兹吸引子表现出来的是一个“蝴蝶形状”，这也是混沌系统自身的内在特征之一。

洛伦兹吸引子的非线性巨大特点，例如混合状态、结构相对简单、吸引性等等，使得它在混沌理论基础研究和应用方面都有很广泛的应用。

混沌系统的应用混沌系统理论的应用非常广泛，下面简单介绍一些具体的应用。

1. 加密与通信混沌系统可以用来进行加密和通信，它的特点是出现的数字序列是随机的，因此具有较高的安全性。

这种随机性是由于混沌系统对初始条件和系统参数非常敏感，如果两者发生了极小的改变，就会出现严重的状态变化，从而产生一个看似无序的结果。

《基于功率谱分析和时频分析法的混沌激光特性研究》一、引言激光技术的发展与广泛运用，为现代科技领域带来了革命性的进步。

然而，激光系统中的混沌现象，却给其稳定性和控制带来了极大的挑战。

混沌激光的特性研究，对于理解激光系统的非线性动力学行为、提高激光系统的稳定性和优化其性能具有重要意义。

本文将基于功率谱分析和时频分析法，对混沌激光的特性进行深入研究。

二、混沌激光概述混沌激光是一种非线性的物理现象，具有对初态敏感依赖性、随机性和内在规律性等特点。

由于激光系统的非线性，使得其输出激光场具有不确定性和不可预测性，这也就是混沌现象的表现。

这种不确定性为激光的应用带来了新的可能性和挑战。

三、功率谱分析功率谱分析是一种常用的信号处理方法，可以有效地揭示信号的频率结构和能量分布。

在混沌激光的研究中，功率谱分析被广泛用于揭示激光输出的频率特性和能量分布，从而对激光系统的混沌特性进行定性和定量的分析。

我们通过对混沌激光的功率谱进行分析，可以观察到其频率成分的丰富性和复杂性。

在功率谱中，我们可以看到多个频率成分的叠加和交互，这反映了激光系统中的非线性动力学行为。

此外，通过分析功率谱的形状和强度，我们可以对激光系统的稳定性和性能进行评估。

四、时频分析法时频分析法是一种能同时展示信号时间和频率特性的方法，能够更全面地揭示信号的非线性特性和动态变化。

在混沌激光的研究中，时频分析法被用于揭示激光输出在时间和频率域的复杂行为。

我们通过时频分析，可以观察到混沌激光在时间域和频率域的复杂交互和变化。

这种交互和变化反映了激光系统中的非线性动力学过程和混沌行为。

此外，时频分析还可以帮助我们更准确地理解激光系统的动态特性和稳定性。

五、实验与结果分析我们通过实验获取了混沌激光的数据，并分别进行了功率谱分析和时频分析。

在功率谱分析中，我们观察到了丰富的频率成分和复杂的能量分布。

这表明了激光系统中的非线性动力学行为和混沌特性。

在时频分析中，我们观察到了时间和频率域的复杂交互和变化，进一步证实了激光系统的非线性和混沌行为。

www 中国光学期刊网REVIEW ｜综合评述王云才(太原理工大学理学院物理系，山西太原030024)Wang Yuncai(Department of Physics,College of Science,Taiyuan University of Technology,Taiyuan ，Shanxi 030024,China )摘要激光器的不稳定性是一个普遍现象，而混沌是激光器不稳定性的一个重要特例。

混沌激光作为激光器输出的一种特殊形式，具有类噪声宽频谱的特性。

近年来，基于混沌激光的一些应用技术相继被提出与完善。

本文结合国内外研究现状，简要介绍了利用半导体激光器产生混沌激光，以及混沌激光在保密光通信、激光测距、光纤断点检测、对激光相干长度任意调控等方面的应用与研究进展。

关键词混沌激光；保密通信；激光雷达；光时域反射仪；相干长度AbstractChaotic laser,viewed as a special form of laser diode outputs,is a general phenomenon.Chaotic laser has noise -like appearance and wide spectrum bandwidth.Recently,some novel techniques based on chaotic light have been proposed and bined with the research situation and the project team,the generation of chaotic laser utilizing semiconductor laser with optical feedback/injection is briefly introduced,and the research progresses of the chaotic laser applications are riviewed,such as the chaotic optical secure communication,chaotic laser ladar,chaotic optical time domain reflectometer,and new-type light source of arbitrary variable coherence length.Key words chaotic laser ；secure communication ；lidar ；optical time domain reflectometer ；coherence length 中图分类号N93doi ：10.3788/LOP20094604.00131引言自从1960年世界上第一台红宝石激光器问世以来，激光技术及应用得到快速发展。

专利名称：利用混沌同步的混沌雷达系统专利类型：发明专利
发明人：冉立新,史治国,乔闪
申请号：CN200610154604.7
申请日：20061110
公开号：CN1952685A
公开日：
20070425
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种利用混沌同步的混沌雷达系统。

包括微波混沌信号源电路、功分器、第一放大器、发射天线、数字可控微波延时线电路、接收天线、第二放大器、自适应滤波电路、混沌同步电路、相关电路、信号处理单元和电源部分。

使用微波Colpitts混沌电路产生的信号做为雷达源信号，混沌信号一部分耦合出去用做发射信号，一部分在本地经过延时电路产生一定的延时。

在接收到回波信号时，用回波信号驱动另一用做混沌同步的微波混沌电路，并将其输出的同步信号与本地延时信号进行相关来检测雷达目标的位置和速度等参数。

申请人：浙江大学
地址：310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：林怀禹
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激活控制超混沌系统实现修正函数投影同步颜鲁林;李德奎【摘要】研究激活控制实现超混沌系统的修正函数投影同步问题.设计激活同步控制器,实现四维超混沌系统的修正函数投影同步,同时数值仿真验证了控制器的有效性,为混沌系统在保密通信的应用奠定理论基础.%Active control to realize modified function projection synchronization of hyperchaotic systems is studied in this paper.The paper designed an active controller to realize modified function projection synchronization of four dimension hyperchaotic systems.At same time,the numerical simulations is to verify effectiveness of the controller,the study will be lay the foundation of chaos application in the secure communication.【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》【年(卷),期】2017(000)004【总页数】4页(P131-134)【关键词】超混沌系统;修正函数投影同步;激活控制【作者】颜鲁林;李德奎【作者单位】甘肃中医药大学理科教学部,甘肃定西743000;甘肃中医药大学理科教学部,甘肃定西743000【正文语种】中文【中图分类】O3221990年，Pecora和Carroll[1]提出了混沌系统的同步概念，随后许多混沌同步方式[2-4]被提出。

文献[5-6]中研究了混沌系统的广义投影同步，文献[7-8]中通过自适应控制策略实现了动态网络模型的函数投影同步，文献[9]研究了不同维混沌系统的函数投影同步问题。