文档介绍：嘞一反馈下氦氖激光器混沌激光产生的理论及实验研究摘要本文首先概述了混沌的基本概念,系统地介绍了嗟ツ:つ始す馄愕亩ρХ匠碳捌湮榷ㄐ蕴跫缓蠼舷晗傅胤治隽朔蠢下氦氖激光器产生的动力学特征和运行规律。基于外光反馈机制,利用氦氖激光器进行了混沌激光产生的理论及实验研究,全文围绕单反馈和双反馈两种情况下激光器产生的动力学特性进行分析:单反馈:一方面在固定抽运电流和外腔长度的情况下,数值模拟分析不同反馈系数对氦氖激光器输出特性的影响,并在实验中得到了验证。理论及实验结果表明:氦氖激光器在单反馈下随着反馈系数的增大可通过周期态进入混沌,且输出的混沌带宽也随之增大;另一方面在固定抽运电流和反馈系数的情况下,理论研究不同反馈长度对氦氖激光器输出特性的影响。数值结果表明:氦氖激光器在单反馈下随着反馈长度的增大可通过周期态进入混沌,且输出的混沌带宽随之增大。另外,除反馈系数和反馈长度对氦氖激光器输出有影响外,失谐函数也对其产生影响,表现为相位因子鲆嫦辔灰蜃雍捅ズ拖辔灰蜃会影响氦氖激光器的输出。双反馈:理论模拟两个外反馈光路中的反馈系数和反馈长度对氦氖激光器输出特性的影响。理论研究表明:。
征相比,氦氖激光器在双反馈下是一个复杂的动力学系统,更容易输出混沌振荡,产生较高带宽的混沌。由于混沌信号具有天然的保密性、抗干扰性和不可预测性等特点,使得混沌在保密通信和抗干扰测距等中具有很大潜力。因氦氖激光器具有自身的特点,如相干性好,价格便宜,短的波长等,在混沌测距和混沌传感等方面有望得到更好的应用。本文的工作对研究混沌在实际中的应用具有一定的参考价值。关键词:混沌,光反馈,氦氖激光器,激光器太原理工大学硕士研究生学位论文
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第一章引言弟一早々【俊俊⒑掳亓帧】等人的卓越贡献,混沌科学不断地被完善,已成为不同学世界上第一台激光器的诞生标志着激光技术的诞生。随后第一台气体激光器つ激光器蚕嘤Χ<す馄髯魑兰托路⒚髦唬す饧际跤胗τ萌缬旰蟠核般地发展起来,遍布在通讯、医学、工业、农业、航空、军事等多个行业,在应用光学领域引起了革命性变革,并在产业化上有了飞速发展,为科技发展、经济建设和国防建设做出了积极贡献。在发展激光技术及其应用的同时,非线性科学也蓬勃地发展起来,而其中对混沌的研究和应用成为一个突出的亮点。由于混沌现象在自然社会中广泛存在,使得人们对混沌的认识不断深入,对混沌的研究不断进步,这已成为非线性科学中的重要的研究课题之一。早在上个世纪六十年代,美国气象学家【渴状未尤范ǖ姆匠讨屑扑愕贸龌沌解,但当初人们并没有对该新现象感兴趣,觉得匪夷所思。直到七十年代由库恩出版的一书《科学革命的结构》才让人们开始真正地了解和认识了混沌,从此混沌理论及混沌应用进入了科学的殿堂。混沌理论作为基础,涉及到自然社会的各个领域,它的应用直接激励着人们对混沌研究的热情和促进更深的探索。经过一大批学者如遱—、科之间互相渗透、互相交叉的一门新兴学科【.瑚】。混沌现象遍布在世界的任何角落,如地震,脑电波和经济的波动等。从电路的角度上对混沌机理进行研究和探索做出主要贡献的是美国著名电学专家蔡少棠教授【。从光路的角度上对混沌机理首先进行研究的是鰁【】,年他提出利用半经典理论推导出的激光器ツ!⑿胁ā⒕燃涌动力学方程和提出的洛伦兹方程在形式上是一样的,发现激光器可在适当的参数范围内出现混沌解。而最早将混沌理论应用于激光器的是浚晁訡激光器进行了腔损耗牡髦坪蠊鄄斓搅思す器产生的混沌振荡现象,从此拉开了将混沌理论应用于激光器中的序幕。自然界中大多数激光器都属于耗散系统,要使这类型激光器产生混沌特征,则至少要有三个自由度的连续变量。单模激光器带有三个自由度,这三个自由变量吹绯以力、电场偏振只力和粒子反转数力谑奔渖嫌哂邢嗤牧考叮す夥匠逃肼迓太原理工大学硕士研究生学位论文
而来。心热如文献菁す馄髟谙辔豢占渲芯哂胁煌奈约す馄外反馈镜倾斜度和长腔长等条件下,实现波长为衄的氦氖激光器混沌输出。兹方程是等价的。但是,对于实际中的激光器,这三个自由变量的弛豫时间或衰减时间具有不同的时间量级,激光方程主要由衰减慢的变量的方程来决定,最终使得自由度降为两个或一个自由度,由原先的自洽方程变为非自洽方程,这样混沌不稳定性也就随之进行了有效的分类,即一维、二维和三维激光器分别对应唷类和嗉す馄鳌对于嗉す馄鳎娜龀谠ヂ电场、偏振和粒子反转数哂邢嗤氖奔淞考叮在坏腔条件下可以观察到混沌输出,如对于工作波长为的氦氖激光器通过改变工作条件即可实现混沌输出,.热搜芯苛撕つ始す馄诓煌光频率下