氦氖激光器混沌相位共轭反馈控制方法研究

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混沌现象揭示了自然界和人类社会中普遍存在的复杂性,有时混沌运动正是我们所追求的目标,而当混沌运动有害时,又需要抑制混沌使系统运行到正常的有序状态。由于混沌运动具有对初始条件非常敏感性以及长期行为的不可预测性,混沌控制成为混沌应用的重要环节。混沌控制的目的是通过设计控制方法,达到消灭混沌或抑制混沌,使系统进入有序的周期运动。激光器的不稳定性是一个普遍现象,而混沌是激光器不稳定性的一个重要特例,混沌激光作为激光器输出的一种特殊形式。探索激光器产生混沌的规律,利用混沌控制和反控制技术,可以达到驾驭光学混沌的目的。本文主要研究氦氖激光器的混沌控制,应用相位共轭反馈控制的方法和相位共轭的时间反演特性,建立相位共轭反馈控制模型,对系统的混沌控制进行数值模拟。论文详细介绍了光学混沌的控制方法、氦氖激光器的研究现状以及相位共轭反馈技术的研究现状及其应用;阐述了光学混沌的基础理论、相位共轭的相关知识以及相位共轭波的产生方法;将常规光反馈和相位共轭反馈进行了对比分析,提出了激光器混沌相位共轭反馈控制方法,建立了相位共轭反馈控制的模型;结合A类激光器的动力学方程,推导出氦氖激光器在相位共轭反馈控制下的动力学方程;由于相位共轭反馈控制具有时间反演的特点,通过调节反馈时间和反馈强度两个参数,将系统的混沌状态控制到周期态及多周期态上;根据相位共轭反馈控制模型和动力学方程,应用MATLAB仿真软件对氦氖激光器混沌相位共轭反馈控制过程进行了仿真分析,结果表明相位共轭反馈控制方法可以用来对氦氖激光器的混沌进行控制,通过选择适当的参数,能实时、动态、有效地控制激光混沌到稳定态和周期态。
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