摻鉺光纖環(huán)形激光器輸出混沌復(fù)雜度實驗研究
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【摘要】:混沌激光因其具有寬頻譜、類噪聲、強抗干擾性等特點,在保密通信、測距和傳感、快速隨機數(shù)的產(chǎn)生等領(lǐng)域有著普遍應(yīng)用。摻鉺光纖激光器由于增益譜較寬,輸出波長在第三通信窗口,并且對人眼安全,更是被作為優(yōu)質(zhì)的激光光源而廣泛使用。但通常激光器所產(chǎn)生的混沌激光都帶有與腔長或反饋延遲等有關(guān)的時延信息,這些時延信息的存在會影響混沌傳感、測距的精度以及混沌保密通信的安全性,還會造成快速隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的比特序列的隨機性惡化。而產(chǎn)生這些影響的實質(zhì)與混沌序列的復(fù)雜度密切相關(guān)。因而分析并提高混沌激光的復(fù)雜度對其在各方面的應(yīng)用具有重要的研究意義。本文基于一種損耗控制型的摻鉺光纖環(huán)形激光器系統(tǒng),對其輸出的混沌激光的復(fù)雜度進行了詳細的理論和實驗研究,主要工作如下:1、簡單介紹摻鉺光纖激光器產(chǎn)生混沌激光的研究歷程及其應(yīng)用,闡述了混沌時間序列復(fù)雜度分析方法的發(fā)展進程。2、詳細分析目前常用的幾種衡量混沌序列復(fù)雜度的計算方法及其優(yōu)缺點。3、利用損耗控制型摻鉺光纖環(huán)形激光器實現(xiàn)了不同的混沌態(tài)輸出,并利用自相關(guān)函數(shù)及排列熵函數(shù)對其進行了復(fù)雜度實驗研究。實驗結(jié)果表明隨著腔內(nèi)損耗的增大,混沌序列的時延特性逐漸被抑制,其排列熵復(fù)雜度逐漸變大,當(dāng)混沌序列的時延特性被完全隱藏,其排列熵復(fù)雜度達到最大值,并且輸出光譜由雙波長變?yōu)閱尾ㄩL。此外還研究了基于馬赫曾德爾干涉儀的摻鉺光纖環(huán)形激光器的混沌輸出特性,研究發(fā)現(xiàn)在相同的衰減情況下,該系統(tǒng)可以獲得輸出功率更高的高復(fù)雜度混沌輸出。4、利用實驗獲得的高復(fù)雜度混沌激光進行了光纖環(huán)衰蕩傳感研究。實驗分析了對光纖環(huán)中的光纖施加壓力后,光纖環(huán)衰蕩腔輸出光信號的互相關(guān)系數(shù)的變化曲線。結(jié)果表明通過互相關(guān)系數(shù)的變化曲線,可以成功獲得腔內(nèi)產(chǎn)生的總損耗,進而獲得外界環(huán)境在光纖環(huán)內(nèi)壓力傳感單元中引起的損耗,從而實現(xiàn)混沌光纖環(huán)衰蕩傳感。
【關(guān)鍵詞】:混沌激光 復(fù)雜度 時延信息 摻鉺光纖激光器 光纖環(huán)形腔衰蕩
【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】:2016
【分類號】:TN248
【目錄】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-9
- 第一章 緒論9-15
- 1.1 課題研究目的及意義9-10
- 1.2 摻鉺光纖激光器混沌激光的研究歷程10-12
- 1.3 混沌序列復(fù)雜度的研究進程12-13
- 1.4 混沌激光的應(yīng)用13-14
- 1.5 本文主要研究內(nèi)容14-15
- 第二章 摻鉺光纖環(huán)形激光器中混沌的復(fù)雜度表征15-23
- 2.1 最大李雅普諾夫指數(shù)15-16
- 2.2 近似熵16-18
- 2.3 符號熵18-19
- 2.4 模糊熵19-20
- 2.5 排列熵20-21
- 2.6 本章小結(jié)21-23
- 第三章 摻鉺光纖環(huán)形激光器混沌復(fù)雜度分析實驗研究23-31
- 3.1 摻鉺光纖環(huán)形激光器混沌復(fù)雜度分析實驗裝置23-24
- 3.2 摻鉺光纖環(huán)形激光器混沌復(fù)雜度分析實驗結(jié)果24-28
- 3.3 基于馬赫-曾德爾干涉的摻鉺光纖激光器混沌復(fù)雜度實驗研究28-30
- 3.4 小結(jié)30-31
- 第四章 基于混沌激光實現(xiàn)光纖環(huán)衰蕩技術(shù)實驗研究31-43
- 4.1 光纖環(huán)衰蕩光譜技術(shù)的發(fā)展31-32
- 4.2 光纖環(huán)衰蕩光譜技術(shù)的原理32-35
- 4.3 基于摻鉺光纖混沌激光器的光纖環(huán)衰蕩實驗研究35-42
- 4.4 本章小結(jié)42-43
- 第五章 總結(jié)與展望43-45
- 參考文獻45-51
- 致謝51-53
- 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文53
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