發(fā)布時間：2020-06-02 17:57

【摘要】：混沌信號由于其類噪聲、寬頻譜特性,在光纖故障檢測、分布式光纖傳感、保密光通信、隨機(jī)數(shù)生成、遠(yuǎn)程水位檢測、混沌雷達(dá)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。半導(dǎo)體激光器作為B類激光器,易引入外部擾動產(chǎn)生混沌激光,且具有體積小、壽命長、成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成為混沌激光產(chǎn)生的重要光源。但是,由于半導(dǎo)體激光器的弛豫振蕩頻率占據(jù)了混沌激光的主要能量,現(xiàn)有的混沌激光仍存在頻譜不平坦、帶寬窄等問題,限制了其廣泛應(yīng)用。大量學(xué)者們一直致力于帶寬增強(qiáng)和頻譜整形的研究,但基于商用器件產(chǎn)生混沌激光的帶寬和平坦度仍存在限制。為了進(jìn)一步提高混沌激光的帶寬和平坦度,并實(shí)現(xiàn)寬帶混沌激光的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,本文主要進(jìn)行了以下研究:1.提出了基于半導(dǎo)體激光器的互注入結(jié)構(gòu)。當(dāng)耦合強(qiáng)度為1.635、頻率失諧量為-33.5GHz時,得到平坦度為±2.8dB、頻譜范圍超過50GHz的混沌激光。經(jīng)對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),同一反饋強(qiáng)度下,基于普通光反饋產(chǎn)生混沌激光的80%帶寬僅為6.0GHz,而互注入結(jié)構(gòu)將混沌激光的帶寬提升至38.6GHz,帶寬增強(qiáng)6.42倍左右。2.分析了帶寬增強(qiáng)和頻譜整形的影響因素。通過調(diào)節(jié)頻率失諧量和耦合強(qiáng)度,得到混沌信號頻譜帶寬和平坦度的變化曲線及光譜特性;對比研究激光器在單向注入和弱互注入狀態(tài)下的混沌特性,進(jìn)一步證明了激光器的強(qiáng)互注入結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜整形和帶寬增強(qiáng)。3.提出了放大自發(fā)輻射噪聲擾動聯(lián)合半導(dǎo)體激光器互注入結(jié)構(gòu),并研制50GHz寬帶混沌信號發(fā)生器樣機(jī)。當(dāng)反饋強(qiáng)度為9.096%、頻率失諧量為-32.75GHz、耦合強(qiáng)度為1.966時,產(chǎn)生了頻譜帶寬超過50GHz、平坦度為±2.5dB、光譜線寬為0.56nm的混沌激光。樣機(jī)具有高帶寬、高平坦度、輸出穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn),有利于促進(jìn)混沌激光的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。4.通過調(diào)節(jié)寬帶混沌信號發(fā)生器的驅(qū)動模塊,實(shí)現(xiàn)了混沌信號帶寬的有效控制。進(jìn)一步研究了混沌激光在不同頻率失諧量下輸出的光譜和頻譜狀態(tài),分析了頻率失諧量對頻譜帶寬的影響,并詳細(xì)討論了帶寬增強(qiáng)的物理機(jī)制。
【圖文】：

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文半導(dǎo)體激光器不穩(wěn)定輸出時可產(chǎn)生混沌激光，目前已經(jīng)引起研究者們的廣泛關(guān)注。混沌信號呈現(xiàn)類噪聲、寬頻譜等特征，如圖 1 所示。圖 1-1（a）為混沌信號的時序波形，呈現(xiàn)類噪聲的隨機(jī)、大幅值振蕩，峰峰值達(dá)到幾十甚至上百 mV，而激光器自由輸出的時序波形為噪聲分布，峰峰值只有 3.5mV 左右；圖 1-1（b）為混沌信號的功率譜，呈現(xiàn)平坦、高帶寬分布，頻譜帶寬達(dá)到數(shù) GHz 甚至更高。

圖 1-2 外腔光反饋示意圖Fig. 1-2 Schematic diagram of external-cavity optical feedback（2）外部光注入外部光注入方式的示意圖如圖 1-3 所示，采用兩臺半導(dǎo)體激光器，將主激光器單向注入從激光器中。通過外部光注入引入自由度擾動從激光器，控制兩臺半器的頻率失諧量、注入強(qiáng)度改變從激光器的非線性動力學(xué)狀態(tài)，，從而實(shí)現(xiàn)混沌生。另外，頻率失諧量為主從半導(dǎo)體激光器的光學(xué)頻率的差值，注入強(qiáng)度為主入從激光器的光功率和從激光器自身輸出光功率的比值。目前，研究者們?yōu)榱诉M(jìn)一步優(yōu)化混沌激光的輸出狀態(tài)，基于外部光注入方式進(jìn)。例如，將從激光器的輸出光注入外腔光反饋的混沌激光器，從而實(shí)現(xiàn)帶寬增腔主激光器、一個中間激光器和一個從激光器級聯(lián)組成，實(shí)現(xiàn)時延特征的抑制之外，還有許多基于外部光注入方式實(shí)現(xiàn)激光器的擾動[17,18]。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN248;O415.5

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 包伯成;蔣飛;朱雷;卜沛霞;胡文;;頻率混沌信號產(chǎn)生分析與實(shí)驗(yàn)研究[J];信號處理;2011年02期

2 黃進(jìn)燕;李嘉席;;混沌信號在抗干擾測量應(yīng)用中的數(shù)字化處理[J];無線電工程;2010年08期

3 李雪霞;馮久超;;一種混沌信號的盲分離方法[J];物理學(xué)報(bào);2007年02期

4 梁華強(qiáng),張麟兮,何為超;混沌信號在通信對抗中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2005年05期

5 張家樹,肖先賜;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的混沌信號源的設(shè)計(jì)及同步[J];電子與信息學(xué)報(bào);2002年01期

6 王澤,朱貽盛,李音;獨(dú)立分量分析在混沌信號分析中的應(yīng)用[J];電子學(xué)報(bào);2002年10期

7 毛雪松,王玫;混沌信號與噪聲的分離[J];桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2000年01期

8 顏森林;;混沌信號對通信系統(tǒng)攻擊方法的研究[J];南京曉莊學(xué)院學(xué)報(bào);2007年06期

9 高金峰;王俊昆;楊育霞;;混沌信號采集和處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J];河南科技;1991年09期

10 高躍清;黃進(jìn)燕;王磊;;混沌信號的主要測量特性分析[J];計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);2012年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 沈穎;顧紅;蘇衛(wèi)民;劉國歲;;基于符號動力學(xué)的混沌信號處理[A];第九屆全國信號處理學(xué)術(shù)年會（CCSP-99）論文集[C];1999年

2 張興周;田金超;;一種混沌信號噪聲的抑制方法[A];中國系統(tǒng)仿真學(xué)會第五次全國會員代表大會暨2006年全國學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

3 卜云;文光俊;賴幡;;一種混沌信號的長期預(yù)測算法[A];中國通信學(xué)會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集（下）[C];2009年

4 李宗誠;;自組織控制系統(tǒng)分析方法:分叉——混沌信號與n級分頻(f／z(n))譜變換[A];1994年中國控制會議論文集[C];1994年

5 牟靜;杜功煥;;參數(shù)可變系統(tǒng)的混沌保密語音通訊[A];中國聲學(xué)學(xué)會2001年青年學(xué)術(shù)會議[CYCA'01]論文集[C];2001年

6 姜可宇;蔡志明;;基于幾何結(jié)構(gòu)的非線性動力學(xué)信號分離方法[A];2004年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

7 丁曉蓉;宋陸州;包鑫;郭興明;;心音采集及其混沌動力學(xué)分析方法的初步研究[A];中國電子學(xué)會第十七屆信息論學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

8 陳振湘;徐慎初;鐘金水;董繼揚(yáng);蔡聰波;錢蘭英;高國強(qiáng);;混沌有助于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)[A];1999年中國神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與信號處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];1999年

9 王京;陳文蘭;卞新海;王寅生;章德;高懷;;一種新穎的微波混沌信號電路的研究[A];2011'中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2011年

10 方捻;王陸唐;黃肇明;;光混沌通信的保密性研究[A];全國第十二次光纖通信暨第十三屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 朱勝利;混沌信號處理在輻射源個體識中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 陳越;噪聲干擾下混沌信號的重構(gòu)研究[D];華南理工大學(xué);2018年

3 甘建超;混沌信號處理在雷達(dá)和通信對抗中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2004年

4 喬閃;Colpitts微波混沌及其雷達(dá)應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2007年

5 梁峰;混沌信號處理與信息加密傳輸技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

6 胡文;寬帶混沌信號產(chǎn)生、分析與處理[D];南京理工大學(xué);2008年

7 劉立東;混沌信號處理及其在雷達(dá)中的應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2012年

8 潘晶;混沌信號的隨機(jī)化處理有關(guān)研究[D];黑龍江大學(xué);2014年

9 劉文波;混沌工程應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2002年

10 胡志輝;卡爾曼濾波理論及其在混沌通信中的應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 呂天爽;寬帶混沌信號發(fā)生器的研制[D];太原理工大學(xué);2019年

2 程方;基于混沌信號的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計(jì)研究[D];電子科技大學(xué);2018年

3 王超;基于時間透鏡的激光混沌信號擴(kuò)頻研究[D];電子科技大學(xué);2018年

4 張帆;基于混沌同步的語音保密通信技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2018年

5 李雪霞;混沌信號的分離及其應(yīng)用研究[D];西南大學(xué);2007年

6 馮野;利用半導(dǎo)體激光器環(huán)產(chǎn)生寬帶平坦混沌信號的方法[D];太原理工大學(xué);2011年

7 呂善翔;混沌信號的盲分離算法及應(yīng)用研究[D];華南理工大學(xué);2014年

8 周飛;寬帶混沌信號及其在雷達(dá)中的應(yīng)用研究[D];南京理工大學(xué);2004年

9 陳懷龍;蔡氏電路混沌信號：循環(huán)平穩(wěn)特性與預(yù)測[D];南京理工大學(xué);2004年

10 周鵬;寬帶混沌信號在通信中的應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2004年

本文編號：2693550