半导体激光器系统的动力学方程是研究混沌激光的重要理论基础，其计算精度直接决定了系统产生混沌激光的仿真可靠性。针对目前国际上普遍采用的光电场分解的两种方法，即光电场的振幅-相位分解与实部-虚部分解方法，本文分别对不同的半导体激光器系统进行了研究，并进行了对比分析。结果表明，两种数值计算方法在输出光复杂度低的情况下计算结果差异较小，但进入高复杂度时，两种方法的数值计算结果存在巨大的差异。分析表明，光电场采用实部-虚部分解的数值模拟精度更高，更适用于产生复杂度较高混沌激光的半导体激光器系统的研究。
非线性光学 混沌 半导体激光器 最大李雅普诺夫指数 复杂度 激光与光电子学进展
2023, 60(1): 0119001
1 山西机电职业技术学院 材料工程系, 长治 046000
2 九江职业技术学院 机械工程学院, 九江 332100
3 江苏科技大学 材料科学与工程学院, 镇江 212003
为了得到稳定的激光双电弧复合焊接过程, 采用空间重构技术对不同焊丝间距下焊接过程特征电流最大李雅普诺夫指数(LLE)进行了数值计算, 通过理论分析和实验验证, 取得了不同焊丝间距焊接电流的LLE和标准偏差数据。结果表明, 激光位于两弧中心, LLE小于0.61、间距为3mm~9mm时, 热源耦合良好, 焊接过程稳定;焊丝间距为7mm时最佳, 焊缝表面平整光滑且熔深最大;LLE可以作为焊接稳定性的判据, 且与电信号、电弧形态和熔滴过渡的观察结果吻合度较高。这一结果对保证焊接过程的稳定和安全是有帮助的。
激光技术 焊接过程的稳定性 最大李雅普诺夫指数 激光双电弧复合焊 熔滴过渡 高速摄影 laser technique stability of welding process the largest Lyapunov exponent hybrid laser double arc welding metal transfer high-speed photography
国网江西省电力有限公司经济技术研究院, 江西南昌 330043
随着通信技术与通信方式的快速发展, 通信信号调制方式与通信系统越来越复杂。复杂通信信号连续相位频移键控 (CPFSK)由于其频谱利用率高, 大量用于卫星通信等领域。针对复杂信号 CPFSK的参数估计问题, 提出一种基于李雅普诺夫指数的 CPFSK信号调制指数估计方法。通过 CPFSK信号李雅普诺夫指数与调制指数的数学关系模型, 提取李雅普诺夫指数估计信号调制指数。仿真验证了算法性能, 得到 CPFSK调制指数估计均方根误差随信噪比的变化曲线。此方法计算复杂度低且实现简单, 适用于 CPFSK信号与常规频移键控 (FSK)信号的调制指数估计。
连续相位频移键控 李雅普诺夫指数 调制指数估计 信号分析 Continuous-Phase Frequency Shift Keying Lyapunov exponent modulation indexestimation signal analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(3): 400
提出了一种实现非简并光学参变振荡器混沌控制的方法,用正弦信号调制非简并光学参变振荡器的驱动场和基模衰减率,使非简并光学参变振荡器从混沌态输出转化为周期态输出。基于李雅普诺夫(Lyapunov)指数谱、相图和时间序列的数值模拟结果表明,选择适当的调制幅度和调制角频率,只要满足系统最大的Lyapunov指数不大于0,即可将系统中的混沌控制到期望的周期轨道。
非线性光学 非简并光学参变振荡器(NOPO) 混沌控制 李雅普诺夫指数
通过数值模拟对两维 3×3 单模 Nd:YAG 激光网格阵列的动力学行为进行了研究。 阵列中的激光束在光场中通过空间的局部耦合产生相互作用,可以通过对激光参数设置进行调节。 数值研究表明,在一个相对较小区域的参数范围内,当任两台激光之间的空间耦合作用距离一定时,相应的激光束的强度之间可以 实现混沌同步,并且具有特点: 处于次对角线或与其平行对角线的对应位置上激光都可以实现混沌同步状态。通过对该激光阵列的功率谱和李雅普诺夫指数的计 算和分析,可以确信所研究的强度同步的激光系统处于混沌状态。
非线性光学 混沌同步 激光阵列 耦合 功率谱 李雅普诺夫指数 nonlinear optics chaotic synchronization arrays of lasers coupled power spectra Lyapunov exponent
1 中国科技大学物理系,合肥,230026
2 西北大学物理系,西安,710069
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所三室,合肥,230031
利用外周期信号对处于周期态的声光双稳态系统进行驱动,在合适的驱动强度和频率下,系统可能从周期态转换为李雅普诺夫指数意义下的混沌态.提出了这一混沌反控制方法,针对声光双稳态系统进行了计算模拟,并分析了其机理.
声光双稳态系统 混沌反控制 周期驱动 李雅普诺夫指数
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所三室,合肥,230031
2 中国科学院合肥智能机械研究所,合肥,230031
声光双稳混沌系统的参量受到进行周期扰动,在一定扰动强度下,可实现对混沌的控制.通过数值模拟,证明该方法的有效性,并计算了系统随扰动强度的状态演化和李雅普诺夫指数演化,揭示了扰动强度与系统状态的关系.在此基础上的实验研究,实验证实了对声光双稳混沌系统进行参量扰动可以有效控制混沌.
声光双稳系统 混沌控制 周期扰动 李雅普诺夫指数
中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥,230031
利用周期微扰反馈的方法，数值研究了声光双稳系统的混沌控制，通过对混沌态施加一定幅值和频率的周期微扰信号，可以将混沌态控制到不动点和周期轨道上。并用实验证明了这种方法的有效性。
声光双稳系统 李雅普诺夫指数 混沌 外部周期微扰 acousto-optic bistable system Lyapunov exponent chaos external periodic perturbation
