双环掺铒光纤激光器混沌控制研究

论文摘要

掺铒光纤激光器作为新颖的激光光源和光放大器得到了广泛的应用,由于混沌的不可预测性对光学系统稳定性的影响,该激光器的混沌控制研究成为当今的研究热点。本文提出一种双环单模掺铒光纤激光器耦合反馈相移控制方法,根据耦合反馈相移控制方法的控制原理建立了控制模型;在此基础上推导该方法的控制动力学方程,并通过仿真实验证明该控制方法的可行性;通过进一步分析,总结该控制方法的控制规律及系统输出为单周期态时振荡周期的变化规律。课题研究的具体内容包括:首先,建立了双环掺铒光纤激光器的动力学方程。结合激光的产生原理、掺铒光纤特性和激光器谐振腔工作原理等理论,考虑双环掺铒光纤激光器的结构,建立双环掺铒光纤激光器的动力学方程;并从理论上对系统的零定态解进行了线性稳定性分析,确定双环掺饵光纤激光器的阈值条件。其次,对双环掺铒光纤激光器的动力学特性及混沌控制方法进行分析。讨论不同参数条件下系统输出的变化规律,并对已提出的几种混沌控制方法的控制原理及混沌控制效果进行比较分析。最后,提出双环单模掺铒光纤激光器激光混沌耦合反馈相移控制方法。建立该控制方法的控制模型,从理论分析该控制模型中控制参数的控制作用;通过仿真分析分别讨论两个控制参数对系统的控制作用,总结两个控制参数的变化对系统输出状态的控制规律;并进一步讨论系统混沌被控制到单周期态时,振荡周期的变化规律。提出的双环单模掺铒光纤激光器激光混沌耦合反馈相移控制方法,实现了双环单模掺铒光纤激光器的双参数控制,扩大了控制的范围;对该控制方法的控制规律的完整分析为混沌控制规律的研究提供了具有一定的参考价值的思路和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混沌的发展和应用
• 1.1.1 混沌研究的发展
• 1.1.2 混沌的应用
• 1.2 光学混沌及其控制方法研究进展
• 1.3 掺铒光纤激光器混沌控制研究进展及其应用
• 1.3.1 掺铒光纤激光器混沌控制研究进展
• 1.3.2 掺铒光纤激光器混沌控制的应用
• 1.4 课题研究意义
• 1.5 论文主要研究内容
• 第2章 混沌学基本理论
• 2.1 混沌学基础
• 2.1.1 混沌的定义
• 2.1.2 奇怪吸引子
• 2.1.3 极限环
• 2.1.4 分岔的定义及类型
• 2.1.5 混沌运动的特性
• 2.1.6 混沌的分类
• 2.2 混沌分析方法
• 2.2.1 李雅普诺夫指数
• 2.2.2 关联维数
• 2.2.3 功率谱
• 2.3 混沌控制方法
• 2.3.1 OGY 方法
• 2.3.2 变量连续反馈控制方法
• 2.3.3 自适应控制法
• 2.4 本章小结
• 第3章 双环掺铒光纤激光器动力学特性分析
• 3.1 掺铒光纤激光器工作原理
• 3.1.1 激光产生的原理及条件
• 3.1.2 谐振腔
• 3.1.3 掺稀土元素的光纤激光器特性
• 3.1.4 掺铒光纤激光器的特性分析
• 3.2 单环掺铒光纤激光器动力学方程的建立
• 3.3 双环掺铒光纤激光器动力学特性分析
• 3.3.1 双环掺铒光纤激光器基本理论
• 3.3.2 双环掺铒光纤激光器的稳定性分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 双环掺铒光纤激光器混沌控制方法分析
• 4.1 双环掺铒光纤激光器混沌特性分析
• 4.1.1 吸引子分析
• 4.1.2 时间序列分析
• 4.2 双环掺铒光纤激光器混沌控制方法分析
• 4.2.1 耦合反馈控制方法
• 4.2.2 相移控制方法研究
• 4.2.3 互注入混沌控制方法
• 4.2.4 偏振控制方法
• 4.3 本章小结
• 第5章 双环掺铒光纤激光器耦合反馈相移控制方法研究
• 5.1 控制模型
• 5.2 反馈光相移对系统的控制作用及控制规律
• 5.3 反馈系数对系统的控制作用及控制规律
• 5.4 两个参数对系统控制规律的总结分析
• 5.5 控制参数对系统振荡周期的影响
• 5.6 耦合反馈相移控制方法与其他控制方法的比较总结
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介