掺铒光纤环形激光器宽带混沌的产生

论文摘要

混沌信号天然的保密性、抗干扰性、不可预测性,使混沌在保密通信和抗干扰测距中被广泛研究。混沌的带宽直接关系到信号传输的速率和测距的距离分辨率。由于掺铒光纤激光器产生的激光波长位于光纤低损耗区域,平均功率高,且属于人眼安全的波长,使掺铒光纤激光器在混沌保密通信、混沌测距等领域中具有广阔的应用前景。提高光纤激光器混沌带宽,扩展其在高速混沌保密通信和混沌测距中的应用成为研究者关注的热点。利用掺铒光纤环形腔的非线性克尔效应模型产生的混沌带宽至少能达到GHz量级。本文围绕掺铒光纤环形激光器的非线性克尔效应模型,进行了如下工作:1.对光纤激光器产生混沌的研究现状及发展趋势进行了全面的回顾和综述。总结了光纤激光器产生混沌的各种模型,对比分析了各种模型的优缺点。2.分析了掺铒光纤环形激光器利用非线性克尔效应产生混沌的基本原理,并优化了掺铒光纤环形激光器的非线性克尔效应模型,采用分步傅立叶法对该模型进行求解。3.理论分析了掺铒光纤环形激光器利用非线性克尔效应实现混沌输出的动态过程。研究了泵浦功率和非线性系数对输出的混沌带宽的影响。研究表明:在非线性系数一定的情况下,混沌带宽随着泵浦功率的增加先增大后减小;固定泵浦功率为0.1 W,当非线性系数增加到45 W-1km-1时,掺铒光纤激光器输出的混沌带宽达到最大值,为153 GHz,非线性系数继续增加,输出混沌的带宽将逐渐减小,同时对出现带宽最大值的原因进行了分析。4.实验研究了掺铒光纤环形激光器的混沌输出。其产生过程与数值模拟基本吻合,并且初步证明利用此模型产生的混沌带宽高于GHz量级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 光学混沌的研究进展
• 1.3 掺铒光纤激光器混沌的研究进展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 掺铒光纤环形激光器非线性克尔效应理论模型
• 2.1 掺铒光纤激光器工作的基本原理
• 2.2 掺铒光纤激光器产生混沌的基本原理
• 2.3 利用非线性克尔效应产生混沌的理论模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 掺铒光纤环形激光器混沌带宽特性数值研究
• 3.1 掺铒光纤环形激光器利用非线性克尔效应产生混沌的过程
• 3.1.1 混沌的产生
• 3.1.2 非线性系数对动态特性的影响
• 3.2 非线性相移对混沌带宽的影响
• 3.2.1 泵浦功率对混沌带宽的影响
• 3.2.2 非线性系数对混沌带宽的影响
• 3.2.3 泵浦功率和非线性系数对带宽的综合影响
• 3.3 混沌带宽机理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 掺铒光纤环形激光器产生混沌的实验验证
• 4.1 掺铒光纤环行激光器利用非线性克尔效应产生混沌的实验装置
• 4.2 掺铒光纤环行激光器利用非线性克尔效应产生混沌的实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 工作总结及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文