激光振荡输出的分岔与混沌

近年来对含有非线性介质环形腔的双稳态与混沌行动的研究甚多。主要有:(1)入射场频率与吸收介质频率共振,输入场强度变化时透射场表现出双稳态及自脉动。(2)入射场频率与介质频率失谐,当输入场增加时,透射场呈多稳、失稳而表现出混沌行动,这些已有实验验证。     

环膜液体射流破碎模式与气-液界面的关联性

利用线性不稳定性理论研究了环膜液体射流破碎模式与气-液界面的关联关系. 通过对色散方程的推导和数值求解, 研究了环膜液体射流内外气-液界面半径与两种特殊形式的射流-空心气体射流和实心液体射流之间的关系, 以及各种射流参数对环膜液体射流不稳定性的影响. 研究结果证明了类反对称模式主要与环膜射流的内气-液界面相关联, 而类对称模式主要与外气-液界面相关联. 因此, 虽然射流参数对类反对称模式和类对称模式不稳定性的作用性质相似, 但作用效果的强烈程度不同. 与液相相关的力同时作用于内、外两个气-液界面上, 因而对两种破碎模式的影响均较为显著; 而与内气体介质相关的力主要影响类反对称模式的不稳定性, 外气体介质相关的力主要影响类对称模式的不稳定性, 各种作用力在“穿透”射流液相部分后被大大衰减.     

控制与混沌控制

混沌控制与通常意义下的控制之间有差别,通常意义下的控制常常把着眼点放在目标轨道的稳定性上,且将系统控制到一个稳定目标;而混沌控制主要利用不稳定性来实现,通常利用同一系统的混沌控制来实现多目标控制.混沌控制的概念可以用来讨论复杂系统pattern形成的起因.     

含时谐振子系统的精确波函数和压缩态

谐振子在量子场论、量子光学等许多领域有着广泛的应用.近几年来,质量随时间变化的谐振子系统的研究逐渐引起了人们的兴趣.原子、分子在固体表面吸附问题,以及Fabry-Perot空腔中的量子化电磁场等问题的研究都与质量随时间变化的谐振子系统的研究密切相关.本文用一种新的方法研究这类系统,即通过含时么正变换寻找任意两个时刻均对易的哈密顿量,从而求出系统的波函数和压缩态.     

光纤环形外腔延时光反馈自相位调制提高半导体激光器混沌载波发射机带宽方法研究

提出光纤环形外腔延时光反馈半导体激光器混沌自相位调制(SPM)提高混沌载波发射机带宽方法, 建立了有光纤环形腔传输的SPM光反馈控制下的激光动力学物理模型. 理论导出SPM作用下激光双反馈频率失谐公式, 指出SPM产生的非线性相移影响了激光器增益和线宽增强因子, 其光纤二阶非线性效应使激光振幅和相位变化更加丰富, 其产生的非线性相移进一步增加了新的频率分量并使频谱展宽. 数值结果表明, SPM确能让激光器混沌带宽增加到4倍以上, 能使激光混沌张弛振荡频率增加到2.56倍, 激光混沌带宽随光纤长度、光纤耦合比例系数、反馈系数、光纤二阶非线性系数等增加而增宽.     

混沌应用研究的动态及分析

在混沌理论深入研究的同时,人们除了认识混沌现象似乎是“捉摸不定”、像随机性态、长期不可预测、对初值极端敏感的这些特征外,还发现了下面的一些新的特征。首先,一个混沌系统的行为是许多有序行为的集合。但每个有序行为在正常条件下都不占主导地位;或者说,一个混沌吸引区是一些不稳定的周期行为的无穷集合,在正常条件下,这些周期行为由子不稳定性而不占主导地位。近年来已经证明,如果以适当的方式来扰动一个混沌系统,就能促使该系统以它许多有序行为中的一个来起作用,或者说,某一个周期行为变为稳定。其次,混沌现象中的长期不可预测是局部的,对整体而言是确定的,或者说测量一个混沌系统的轨迹并不能预测在遥远的将来某一时刻,该系统将处子吸引区的哪一点上,但是无论在什么时刻去测量它,混沌吸引区整体是保持不变的,人们可以设法将整个混沌吸引区的信号在同步化意义下,获得控制。在某种意义上来说,吸引区是一个混沌系统的本质所在,是那些固定的参数以及那些决定状态变量数值的方程的表征。人们一旦获得了关于一个系统的混沌吸引区的信息,他们就能着手利用混沌。     

随机增益介质中准态模的激发与随机激光的形成机制

随机激光是随机增益介质中的受激辐射现象, 其形成机制是理论和实验中感兴趣的问题. 通过复折射率的虚部将光学增益引入介质中, 采用时域有限差分法研究了非增益随机介质中准态模的频谱和空间分布特性, 以及增益介质中准态模的放大特性, 并用随机激光的准态模理论解释了随机激光的形成机制. 模拟结果显示, 非增益随机介质中的准态模相当于传统激光腔的腔模, 在增益介质中能被放大. 当增益大于阈值时, 一些准态模在增益介质中被放大, 形成随机激光.     

微尺度电动混合混沌反控制方法

针对被动式混沌微混合器受控性差且加工难度大等缺点,基于广义混沌同步理论,提出了一种运用混沌电场对微流控芯片有序层流流体进行主动混合的电动混沌反控制方法.该方法将Duffing混沌模型施加于微流控芯片混合室的壁面电极,结合微流控芯片微混合室建立控制模型,采用Rosenstein小数据量混沌评价法对流体混沌效果量化评价,进一步优化Duffing混沌反控制算法模型参数.对优化后的混合混沌反控制算法与传统正余弦控制算法进行性能分析.研究结果表明,优化后Duffing算法控制流体进入混沌状态的时间比传统正余弦算法提前了约27.3%,最大Lyapunov指数提高约25%,说明该方法有效地提高了微流控芯片微混合器的混沌混合效果.     

混沌保密通信的最新进展

迄今利用混沌进行秘密通信大致分为三大类：第一类是直接利用混沌进行秘密通信;第二类是利用同步的混沌进行秘密通信;第三类是混沌数字编码的异步通信,第二类是国际上研究的一大热点,正在发展为高新技术的一个新领域,混沌通信具有许多优点：（1）保秘性强,因为具有宽带特性,特别是利用时空混沌增强抗破译、抗干扰（鲁棒性）能力;（2）具有高容量的动态存储能力;（3）具有低功率和低观察性;（4）设备成本低等,现在已经提出了同步混沌通信三大保密技术;混沌遮掩、混沌调制和混沌开关技术,本文着重综述了近三年来混沌同步三大保密技术的主要进展,包括理论、设计思想、目前的研究热点、有实用价值又可能实现的十种保密通信方案,其中,混沌遮掩五种,混沌开关两种及混沌调制三种,并分析了各种方案的优缺点,最后,给出了混沌保密通信研究中保密技术的应用展望,这是一个在21世纪大有发展前景的极富挑战性的高新科技领域。     

迅速发展中的混沌控制与同步

本文简要地综述了正在发展中的混沌控制与同步的最新进展,它涉及非线性科学中一个富有挑战性及具有巨大应用前景的重大课题,文中对迄今国内外发展的现有的混沌控制的各种方法及混沌同步的类型进行了分类和评述,同时指出了研究发展趋势。     

外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法研究

提出外腔多量子阱激光器混沌双劈双反馈多参数控制方法, 建立双劈控制下激光双反馈动力学物理模型, 理论上给出控制系统稳定时频率失谐及稳定范围等. 通过平移或滑动激光器外腔光路中的光器件劈来调节控制反馈光的光程, 能够改变二反馈光的延时时间和反馈强度, 在物理上可实现二个反馈光的多参数混沌控制. 数值结果证明该方法可以控制激光混沌到稳定态、单周期态以及多周期态等, 能使激光器输出周期光脉冲平均功率增加.     

化学混沌的随机模拟研究

化学反应的完整描述包含反应物质分子数的平均值和围绕平均值的涨落两部分.在通常情况下,分子数的平均值或浓度由宏观速率方程描述,而涨落则因为很小而被忽略.然而当体系接近不稳定分支点时,涨落将变得反常地大,涨落和平均值可达到相同的量级,中心极限定理和大数定理失效.在这种情况下,宏观决定性方法失效,必须采用微观或介观方法描述.化学混沌作为一种新的化学不稳定性,其内部分子涨落如何?宏观方程是否还能真实地描述微观反应过程呢?本文用Monte Carlo随机模拟方法对Willamowski-Rossler化学混沌这一具体模型进行了数值     

从经典混沌到量子混沌

由确定性方程描绘的经典系统会呈现一种随机行为,这类现象现在被广泛地称为混沌运动。对经典系统混沌运动的研究自然导致对量子系统混沌行为的讨论。目前,在核物理、光化学等领域中量子混沌的研究已受到人们的重视。对混沌运动有兴趣的读者可详阅《从经典混沌到量子混沌》一文。     

光折变振荡器中光场的横向分布及时空不稳定

在时间域上,对于光学非线性系统中一定条件下所出现的不稳定与混沌现象人们已作了大量的工作.近几年,随着不断对光学系统横向效应的注意,这一方面的工作也有单纯研究系统的时间行为向时空方向深入.这些非线性系统不仅包括熟知的激光放大系统,还包括近年来人们越来越感兴趣的光折变振荡器 在实验中,这种振荡器同样表现出丰富的时空行为,例如光场横向空间上相位奇点的出现、横模巡游及时空混沌现象等等.而且与激光振荡器相比时空现象更容易观察,从而为研究非线性系统的时空动力学行为提供了较好的物理模型.两束光通过光折变介质时,干涉强度花样所感应出的折射率光栅,在一定条件下将引起两束光之间能量的转移,从而使得一束光在通过介质后得到放大.由此可构成以光折变材料为增益介质的振荡器,1986年这种振荡器首先在BasiO_3晶体上得到了实现.在理论方面,虽然已给出了光折变振荡器的一些输出特性,其中包括多模的竟争现象,但却未能完全反映     

基于相空间重构的预测方法及其在天气预报中的应用

混沌是近代非常引人注目的研究热点,它掀起了继相对论和量子力学以来基础科学的第三次大革命.混沌现象从表面上看是随机的、不可预报的,事实上却是按照严格的、易于表述的规则运动着.基于混沌动力学的预测和预报应用的研究已取得了长足的进步.本文介绍了基于混沌动力学的相空间重构方法及对其所作的改进,并利用安徽省淮河流域近42年的降水数据进行了预测和验证,说明改进后的方法的有效性.     

连续反馈混沌同步方式在保密通讯的中应用

利用Ｃｈｕａ混沌电路对连续反馈同步方式在保密通讯中的应用进行研究。通过对混沌同步原理的研究得出确保保密通讯得以实现的恢复同步系数Ｋｒ〉２，并利用ＰＳＰＩＣＥ软件进行仿真实验。研究为避免系统分拆，任意信躁比下的保密通讯提供了理论和实验依据。     

量子光学中的混沌

人们也许认为,“无法预言”、“不可再现”之类的性质在自然科学中是没有地位的,然而它们却正是所谓“决定论混沌”的特征。自从混沌被系统研究以来,人们对混沌的了解日益深刻、日趋广泛。混沌也频繁出现在量子光学中,大多数正如耗散系统的经典混沌一样。然而本文将要谈到的量子混沌     

水促进的叶蜡石在超高压高温下的相转变及其对技术应用的影响

叶蜡石是一种在自然界形成的矿物。它在超高压高温技术中,用作高压腔的介质,较好地解决了压力传递、固体高压密封垫、试样支承块、隔热、电绝缘等问题。因而在超高压高温技术及合成中被广泛采用。因此,对叶蜡石在超高压高温下各种变化的研究颇为重要。     

小波函数反馈法控制束晕-混沌

强流加速器中的束晕-混沌现象是强流离子束重要应用中极其关键的问题之一.不仅必须深入研究这类束晕-混沌的特性及其产生的物理机制,而且更需要研究对束晕-混沌的控制方法.从混沌控制的策略出发,我们已探讨了束晕-混沌产生的某些物理机制,并提出了非线性反馈控制方法,实现了对束晕-混沌的抑制和初步控制.本     

混沌电路

自从70年代兴起了与相对论、量子力学相提并论的混沌理论的研究以来,人们这才发现混沌现象几乎无处不在。设计用来产生周期性振荡等稳态响应的电子电路自然不例外。于是,如何设计一个电路来产生预定的混沌现象,如何避免在电路中产生不受欢迎的混沌现象,就成为电子电路理论研究中的新“热点”。