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项目年度编号
1500110102
中图分类号
TN252 TN918.8 TN929.11
成果公布年份
2014
成果简介
该项目属于电子与通信科学技术中非线性系统理论、光信息传输理论和光学信息处理理论，为交叉学科。随着光纤通信的快速发展及混沌保密通信的大量研究，以下两点成为近年来关键问题：光波导理论的研究已成为导波场论和光信息传输领域研究的新的热点；利用混沌信号和光纤通信的特点，将混沌保密通信和光纤通信结合起来。该项目正是在这样的背景下提出的，旨在研究基于光波导理论的激光器中的混沌同步，为未来超宽带高速全光混沌通信奠定基础。项目主要内容与特点如下：研究双包层光纤放大器和激光器的泵浦效率及新材料光波导的特性。项目围绕最佳双包层光纤结构、提高泵浦光吸收效率而展开，提出用波动理论分析吸收效率；计算单模掺杂纤芯在中心的普通双包层光纤的吸收效率；提出了新的梯度型折射率双包层光纤。研究结果对设计和研制双包层光纤激光器提供理论指导。对于新材料光波导，用归一化波导参数获得了波导色散方程的解析解，避免了用图解和数值方法进行求解。研究发现，左手材料平板波导中其归一化传播常数可大于1这一新的特性。获得了左手材料光纤矢量形式的场方程及导模和表面波模的特征方程，研究了其新的特性。新材料光纤特性的研究可丰富和进一步完善导波场理论，为开发新型光电子器件提供理论指导。新的混沌同步和同步方法的研究。基于完全同步，提出了多种混沌同步，如反同步、改进的投影同步以及广义延迟同步。改进的广义投影同步能够使驱动系统与响应系统的所有状态向量，都按照不同的比例因子投影同步，且相位锁定，这一特性在混沌保密通信中，可把二进制数扩展到可变的M进制以实现更快的数字通信，对改进的广义投影同步的研究具有重要的理论意义和应用前景。这种混沌同步一直被国内外同行引用。由于工程应用中时延不可避免，所以对混沌系统的延迟同步研究具有现实意义。该项目首次提出了混沌投影延迟同步，并用Lyapunov函数构造了满足误差函数渐进稳定的控制器，这一理论的研究势必将混沌同步在实际中的应用推向前进，对混沌保密通信具有更重大的应用价值和意义。项目还采取了多种控制方法，特别是间歇性状态观测器和随机参数自适应控制法，可以不定时或间歇性施加控制信号，大大减少对系统硬件的要求，适合工程实现。半导体光放大器光纤环形激光器的偏振混沌与相干性及偏振态移位键控光混沌通信系统的保密性通过重构吸引子、计算其Lyapunov指数和功率谱密度综合判定激光器的输出光为混沌光；采集激光器的输出功率和偏振度，分别得到了SFRL的输出历经自发辐射、受激辐射、到偏振态混沌激光辐射的演化过程。用M-Z干涉仪，从实验上验证了该混沌激光的零级相干性。计算SFRL输出的混沌信号最小嵌入维数，证实属于中高维混沌系统，保密性较强。从硬件与软件两方面分析系统的抗攻击性能，相比于一般的混沌掩盖方案，PolSK光混沌通信系统具有良好的保密性能。根据教育部科技查新工作站(L14)SCI收录论文共18篇，被SCI引用490次，其中他引474次，单篇最高他引频次99次。
完成单位
上海大学
完成人
李国辉 肖中银 方捻 王子华
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