单环掺铒光纤激光器的混沌及其同步

论文摘要

单环掺铒光纤激光器是光通信的重要器件之一,因其特有的工作波长和广泛的应用前景而受到广大科技工作者的重视。单环掺铒光纤激光器的混沌及其同步的研究能够为光学保密通信、光学检测等领域的应用奠定良好的理论基础,因此具有重大的基础性意义。本文主要研究了单环掺铒光纤激光器的混沌和混沌同步,同时对其在保密通信中的应用做了简单的研究,重点以实现混沌系统的同步为目的。论文主体分为三个部分:第一,单环掺铒光纤激光器的动力学特性;第二,单环掺铒光纤激光器的混沌同步;第三,单环掺铒光纤激光器混沌同步在保密通信中的应用。第一部分,在介绍单环掺铒光纤激光器基本理论的基础上,分别对泵浦调制和损耗调制的单环掺铒光纤激光器的动力学方程进行了分析,分别从吸引子、时间序列、功率谱以及Lyapunov指数等几个不同方面进行了研究,以期找到系统的混沌区域。通过计算系统最大Lyapunov指数和调制强度的关系,发现在一定参数条件下,单环掺铒光纤激光器存在混沌态,这为下一部分混沌同步的实现提供了数值依据。第二部分,主要研究了在泵浦调制和损耗调制下的单环掺铒光纤激光器的两类混沌同步。其一是混沌驱动同步;其二是延迟反馈-注入同步。首先,利用混沌驱动同步方法我们实现了单环掺铒光纤激光器驱动系统和响应系统的广义混沌同步,同时也实现了响应系统间的精确混沌同步。通过计算系统条件Lyapunov指数和驱动强度的关系,给出了两种调制下系统实现混沌同步的条件,并且进一步研究了参数不匹配对混沌同步的影响。其次,利用延迟反馈-注入混沌同步法研究了两个单环掺铒光纤激光器的混沌同步。数值模拟表明,在合适的反馈和注入条件下,两个单环掺铒光纤激光器能够达到混沌同步。即使存在一定的高斯噪声影响,两个激光器仍然能够达到较好的同步。在此基础上,对延迟反馈-注入同步的鲁棒性做了研究,发现其具有较强的鲁棒性,这为其实际的应用奠定了基础。第三部分主要对混沌同步的应用进行了初步的探讨。利用混沌驱动同步法研究了单环掺铒光纤激光器的混沌同步在保密通信中的应用,利用混沌掩盖和混沌调制法实现了模拟信号和数字信号的加密和解密,其数值模拟的结果是令人满意的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 混沌及其性质
• 1.2 光学混沌的研究进展
• 1.3 光学混沌的同步
• 1.3.1 混沌同步的分类
• 1.3.2 混沌同步的方法
• 1.3.3 广义混沌同步
• 1.4 掺铒光纤激光器混沌及其同步的研究进展
• 1.5 本论文的研究内容
• 第二章 单环掺铒光纤激光器的混沌
• 2.1 单环掺铒光纤激光器的基本理论
• 2.2 单环掺铒光纤激光器的动力学特性
• 2.2.1 吸引子分析
• 2.2.2 时间序列和功率谱
• 2.2.3 Lyapunov指数分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 单环掺铒光纤激光器的混沌同步
• 3.1 单环掺铒光纤激光器的混沌信号驱动同步
• 3.1.1 泵浦调制的单环掺铒光纤激光器混沌驱动同步
• 3.1.2 损耗调制的单环掺铒光纤激光器混沌驱动同步
• 3.2 单环掺铒光纤激光器的延迟反馈-注入同步
• 3.2.1 泵浦调制的单环掺铒光纤激光器延时反馈-注入混沌同步
• 3.2.2 损耗调制的单环掺铒光纤激光器延时反馈-注入混沌同步
• 3.3 本章小结
• 第四章 单环掺铒光纤激光器的混沌同步在保密通信中的应用
• 4.1 光学混沌保密通信原理
• 4.2 单环掺铒光纤激光器的混沌同步在保密通信中的应用
• 4.3 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢