互耦合半導(dǎo)體激光器的實(shí)時(shí)混沌同步特性研究.pdf

1、自Pecora和Carroll提出并驗(yàn)證混沌同步以來，實(shí)現(xiàn)混沌同步的方法不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也迅速擴(kuò)大到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、保密通信等領(lǐng)域；混沌信號(hào)由于其固有的類隨機(jī)行為、連續(xù)寬帶頻譜、類似噪聲等特性已經(jīng)被利用作為載波進(jìn)行保密通信。全外光反饋、外光注入、光電反饋等條件下，半導(dǎo)體激光器能很方便地產(chǎn)生混沌光信號(hào)，因此被廣泛采用作為激光混沌保密通信系統(tǒng)中載波發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的重要器件。互耦合半導(dǎo)體激光器混沌系統(tǒng)由于其在公共信道加密通信、陣列混沌同

2、步、多信道全光混沌同步通信等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。
　　本文以半導(dǎo)體激光器混沌系統(tǒng)的基本理論為基礎(chǔ)，首先，基于多鏈路即多延時(shí)互耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)，以雙延時(shí)和三延時(shí)互耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)為例，研究了互耦合延時(shí)和互耦合強(qiáng)度對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)混沌同步品質(zhì)的影響。給出了雙延時(shí)互耦合系統(tǒng)中可將其中一個(gè)耦合延時(shí)看作反饋延時(shí)的思想，得到了多延時(shí)互耦合半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)的實(shí)時(shí)混沌同步條件和規(guī)律。結(jié)果表明，多延時(shí)互耦合系統(tǒng)中，某兩條雙向鏈

3、路的耦合延時(shí)比值為2，是實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)實(shí)時(shí)混沌同步的基本條件；增大互耦合強(qiáng)度，可以改善實(shí)時(shí)混沌同步品質(zhì)，且在較低的等效耦合強(qiáng)度條件下，雙延時(shí)互耦合系統(tǒng)較三延時(shí)互耦合系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)良好的實(shí)時(shí)混沌同步。
　　其次，基于已有的三個(gè)串聯(lián)互耦合孤立半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)孤立的邊激光器引入外部反饋，建立了一種鏈?zhǔn)交ヱ詈习雽?dǎo)體激光器混沌同步系統(tǒng)模型，理論分析了系統(tǒng)實(shí)時(shí)同步條件和引導(dǎo)-延遲同步條件，數(shù)值研究了注入電流、互耦合強(qiáng)度及反饋強(qiáng)度對(duì)實(shí)時(shí)

4、同步品質(zhì)的影響，得到了實(shí)時(shí)同步質(zhì)量在反饋強(qiáng)度和互耦合強(qiáng)度二維參數(shù)空間的分布規(guī)律。結(jié)果表明，滿足完全相同的互耦合條件和反饋條件，系統(tǒng)所有激光器之間理論上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高品質(zhì)的實(shí)時(shí)混沌同步；隨著注入電流的增加，由于增益飽和效應(yīng)的影響，實(shí)時(shí)同步品質(zhì)將先下降再上升，并最終保持在穩(wěn)定的高品質(zhì)水平；中心激光器和邊激光器之間的穩(wěn)定實(shí)時(shí)混沌同步分布在互耦合強(qiáng)度和反饋強(qiáng)度較小的區(qū)域以及互耦合強(qiáng)度和反饋強(qiáng)度相近的區(qū)域；兩個(gè)邊激光器由于同時(shí)接收到中心激光器實(shí)