大功率混沌光纖激光輸出特性研究.pdf

1、混沌激光具有類(lèi)噪聲、隨機(jī)性強(qiáng)、無(wú)法預(yù)測(cè)等特點(diǎn)，在混沌加密通信、快速隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、光纖故障檢測(cè)和光纖傳感等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，由振蕩器產(chǎn)生的混沌激光器的輸出功率是比較小的，并且需要經(jīng)過(guò)功率放大來(lái)獲得更高的功率，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。光纖激光器作為一種具有特殊結(jié)構(gòu)的激光器，其諧振腔和增益介質(zhì)均可位于波導(dǎo)腔內(nèi)，因此具有轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在近幾十年得到迅速發(fā)展。同時(shí)隨著混沌學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)混沌序列的各項(xiàng)特性提出了

2、更高的要求。對(duì)于混沌光纖激光器，由于其自身的非線性、不穩(wěn)定性和不確定性，決定了混沌系統(tǒng)的復(fù)雜性。復(fù)雜度用來(lái)定量描述系統(tǒng)的復(fù)雜性。在實(shí)際應(yīng)用中，混沌序列的復(fù)雜性越大，隨機(jī)性越強(qiáng)，加密通信的安全性越高，混沌測(cè)距的準(zhǔn)確性越高。因此采用有效的方法獲得具有大功率和高復(fù)雜度的混沌激光對(duì)于實(shí)際應(yīng)用具有非常重要的意義。
　　為實(shí)現(xiàn)高復(fù)雜度的大功率混沌光纖激光輸出，擴(kuò)展混沌光纖激光器的應(yīng)用，本文研究了摻鉺光纖激光器和摻鐿光纖激光器在放大過(guò)程中的混沌

3、特性，分析了不同條件下混沌序列的復(fù)雜度。主要工作如下：
　　1、簡(jiǎn)單介紹了光纖激光器的特點(diǎn)、分類(lèi)、發(fā)展歷程及其應(yīng)用前景，闡述了光學(xué)混沌的發(fā)展進(jìn)程及前景。
　　2、詳細(xì)分析了光纖激光器中常見(jiàn)的幾種產(chǎn)生混沌的方法及原理，并介紹了混沌序列復(fù)雜度的表征及排列熵算法。
　　3、對(duì)摻鉺光纖激光器產(chǎn)生的激光混沌進(jìn)行了一級(jí)放大并對(duì)其放大過(guò)程中輸出特性的變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)控制光纖激光器環(huán)形腔內(nèi)的偏振狀態(tài)和放大器的驅(qū)動(dòng)電流，得到了不

4、同的混沌態(tài)輸出，并采用排列熵函數(shù)對(duì)其進(jìn)行了復(fù)雜度分析。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)偏振控制器的狀態(tài)和功率放大條件可以獲得較大的具有較高排列熵的范圍，并得到了一個(gè)優(yōu)化的具有較高復(fù)雜度的混沌激光器。
　　4、對(duì)摻鐿光纖環(huán)形激光器產(chǎn)生的混沌激光進(jìn)行了兩級(jí)放大并對(duì)其放大過(guò)程中混沌激光復(fù)雜度的變化進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析了不同條件下混沌序列的復(fù)雜度。實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)1069nm的混沌激光達(dá)到1.7W的輸出功率。結(jié)果表明與主放大器相比，前置放大器具有更高的復(fù)雜