行波管放大器的非线性混沌特性

以一组非线性方程为基础,从混沌动力学角度,通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱,简要分析了行波管放大器的时空混沌特性,计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明:行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统,其参数影响整个系统的行为演化,当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时,系统出现时空混沌特性,输出具有连续的宽频谱性。     

行波管放大器中的电子混沌现象

用自洽方程模拟了波-粒相互作用过程中的电子混沌行为.结果表明：随着电流的增大，电子在相空间的运动轨道将变得混沌，混沌轨道受失谐量的影响.在时间上，电子混沌比场的极限环和混沌振荡出现要早.与场出现极限环振荡的电流阈值相比,出现电子混沌的电流阈值要小；在场呈极限环状态的“软”非线性区域，电子的混沌轨道占据大部分相空间；而在场混沌的“硬”非线性区域，混沌轨道则弥漫在整个相空间.当电流一定时,电子的混沌运动图样是不变的；在一定的电流范围内， 场的极限环和混沌振荡特征是确定的， 但它们的输出功率是不确定的. 关键词： 行波管放大器 电子混沌 相空间轨道 非线性相互作用     

MILO中场不稳定性的非线性发展及混沌行为

 以磁绝缘传输线振荡器中电子运动和辐射场演化方程为基础，分析了场与电子相互作用过程中的不稳定性。这种不稳定性的发展导致场出现极限环振荡和混沌。在软非线性区域，辐射场表现为不连续的极限环振荡；在硬非线性区域，辐射场表现为连续的混沌行为。控制失谐量可加速或抑制这些不稳定态的出现。优化和调节参数可控制器件的运行状态, 获得较高的输出功率。     

行波管放大器中辐射场的极限环振荡和混沌

以行波管放大器中辐射场的非线性不稳定阈值分析为基础，对辐射场从频率分叉到混沌的演化过程和不同区域这些非线性不稳定态的时间特性和频率特性进行了研究.在“软”非线性区域，辐射场表现为极限环振荡和频率分岔，频谱是离散的且相对于载波频率是不对称的.这种不稳定是阵发性的，适当的调节控制参量，可使器件工作在所需的定态或极限环振荡态上；在“硬”非线性区域，辐射场表现为非周期的随机振荡和频率混沌，频谱连续且频带很宽，场幅值较大的成分集中在接近于零频的低频范围里.这种不稳定是连续性的，不能通过调节参量来消除. 关键词： 行波管 辐射场 分岔 极限环 混沌     

磁绝缘传输线振荡器中辐射场的非线性行为

 导出了磁绝缘传输线振荡器(MILO)中辐射场的非线性演化方程，并讨论了在临界值点附近可能出现非线性不稳定解的条件。结论是：(1)非线性增长速率与线性增长速率的比值g<1.2，且远离g+γ=1(γ为非线性相位增长率与线性相位增长率的比值)点时，出现非稳定解的失谐量临界值很小，而线性增长速率临界值临界值很大，容易出现非稳定解；(2)当g≥1.2时，任意小的失谐量都可以使场出现非稳定解；(3)线性增长速率越大，越不容易出现非稳定解。     

光注入弱谐振腔法布里-珀罗激光器非线性动力学特性的实验研究

实验研究了弱谐振腔法布里-珀罗激光器在受到光注入扰动时的非线性动力学特性.通过测定"-3模"、"0模"、"13模"三个纵模输出的时间序列,功率谱和光谱分布,对其非线性动力学状态进行了判定.研究结果表明:引入光注入后,通过改变注入强度及频率失谐,这三个纵模均可呈现出四波混频、单周期态、准周期态、混沌态以及稳定的光注入锁定态等非线性动力学特性,其动力学演化路径为经准周期分岔进入混沌态.此外,为实现对动力学状态的精确控制,绘制了这三个纵模在光注入强度0μW到450μW和频率失谐-16GHz到16GHz构成的参量空间的动力学状态分布图.结果显示:"0模"与"13模"在正、负频率失谐均可观察到混沌区域,而"-3模"在负频率失谐没有出现混沌区域;"0模"存在两个分离的稳定的光注入锁定态区,而在"-3模"和"13模"仅观测到一个稳定的光注入锁定态区.     

磁绝缘传输线振荡器中辐射场的非线性行为

导出了磁绝缘传输线振荡器 (MILO)中辐射场的非线性演化方程 ,并讨论了在临界值点附近可能出现非线性不稳定解的条件。结论是 :(1)非线性增长速率与线性增长速率的比值g <1.2 ,且远离 g γ =1(γ为非线性相位增长率与线性相位增长率的比值 )点时 ,出现非稳定解的失谐量临界值很小 ,而线性增长速率临界值临界值很大 ,容易出现非稳定解 ;(2 )当 g≥ 1.2时 ,任意小的失谐量都可以使场出现非稳定解 ;(3)线性增长速率越大 ,越不容易出现非稳定解     

二能级原子与压缩光场相互作用中的原子压缩效应

文中采用时间学业伦算符，考察到初始原子相干性及失谐量，研究了单个二能级原子与压缩真态辐射场相互作用中原子的偶极压缩。研究表明，对于各种不同的初始原子态，失谐量对双光子Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型中的原子压缩行为都将产生很大的影响。通过数值计算，还讨论了初始压缩光场的压缩参数对原子压缩的影响。     

一个新的五阶超混沌电路及其研究

提出一个新的五阶超混沌电路. 该电路由三个线性电感、两个线性电容、一个线性负电阻和二个非线性元件组成,并具有π形的电路结构. 其主要特征是,利用非线性元件的作用来切换电路中的时间常数,使其电压和电流发生急剧变化. 利用负电阻可满足电路局部发散的条件,并且这种电压和电流的急剧变化以及局部发散是该电路产生混沌与超混沌的两个前提条件. 分岔和李雅普诺夫指数计算结果表明,随着分岔参数的改变,电路的振荡机理由周期态演变为混沌态,再由混沌态演变为超混沌态. 设计了五阶超混沌电路,给出了硬件实验结果. 关键词： 超混沌电路 超混沌吸引子 电路实验     

非锁相Lorenz-Haken方程动力学研究

考虑原子的相干性和经典注入光场，利用随机微分方程给出非锁相条件下的Lorenz-Haken方程，研究失谐量、注入经典光场和原子相干性对非锁相Lorenz-Haken方程动力学特性的影响．在激光运转情形，失谐量造成光场位相的混沌，系统在不同条件下，出现四吸引子、双吸引子及单吸引子混沌状态，且体系的分数维维数较锁相条件下增加．光场失谐量、注入光场和原子相干性可抑制混沌．在双稳态运转下，光场位相为π的偶数倍或奇数倍，使光场稳定于正值和负值，故体系出现对称双稳态对，但无混沌状态． 关键词： 非锁相Lorenz-Haken方程 混沌 原子相干性 注入光场     

Passive mode locking of fiber lasers upon doubling the period of repetition of ultrashort pulses in the output radiation

The dynamics of the output radiation of fiber lasers with nonlinear losses caused by an intracavity polarizer and by nonlinear optical activity due to the Kerr nonlinearity of the fiber is studied by numerical simulation. It is shown that the model of lasing that takes into account the concentration of nonlinear losses in the intracavity polarizer describes the characteristic transient regimes of the passive mode locking, connected with a nonstationarity of the parameters of the output radiation: doubling of the period of repetition of the field structure in the output radiation, appearance of slow periodic changes of the parameters of light pulses in the regimes with the doubled period, and transitions to the regimes with chaotic change of the characteristics of ultrashort pulses.     

Semi-analytical model of Raman generation in silicon-on-insulator rib waveguide with DBR/F-P resonator

An approximate method of modelling of Raman generation in silicon-on-insulator (SOI) rib waveguide with DBR/F-P resonator including spatial field distribution and nonlinear effects such as Raman amplification and two photon absorption (TPA), is developed. In threshold analysis of steady-state Raman laser operation, an analytical formula relating threshold pump power to the system parameters is obtained. The analysis of the above threshold operation is based on an energy theorem. In exact energy conservation relation, we approximate the Stokes field distributions by that existing at the threshold, whereas the approximate pump field distributions are obtained by integrating the equations for the pump signal using the linear (threshold) pump field distributions and the threshold Stokes field distributions. An approximate, semi-analytical expression related the Raman output power to the pump power and system parameters is derived. Our calculations remain in a good agreement with the exact numerical solutions.     

94GHz基波复合腔回旋管数值模拟

通过对94 GHz基波复合腔回旋管中谐振腔结构、电子注参数以及注-波互作用过程的模拟计算研究,分析了复合腔回旋管的高频结构特性和工作参数优化问题.给出了基波H61 -H62模式对复合腔回旋管的模拟设计结果.数值模拟结果表明:在电子注电压40 kV、电流5A、电子横纵速度比1.3、工作磁场3.6T时,回旋管可获得78 k...     

半导体光放大光纤环形激光器的偏振混沌与相干性

研究了基于半导体光放大器(SOA)的光纤环形激光器的偏振混沌光的特性及其相干性。实验采集激光器的输出功率和偏振度,得到了基于半导体光放大器的光纤环形激光器的输出从自发辐射到受激辐射、再到偏振态混沌激光辐射的演化过程。利用马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪验证了混沌激光的相干性,并发现混沌干涉只有零级。测量不同光程差时干涉仪的输出功率,计算相应的干涉条纹可见度,进一步算得混沌激光的相干时间约为40 ps。这一结果与根据光谱计算的该混沌激光的相干时间43 ps基本一致。实验还测得该混沌激光的相干性与半导体光放大器的电流无关。并指出了混沌激光相干应用于低相干光源探测领域的灵敏度和分辨力优势。     

波瓣波导谐振腔太赫兹回旋管的研究

以电子回旋脉塞非线性理论为基础, 结合三维电磁仿真软件, 通过导入高频场数值解替代理论解析的方法, 对波瓣波导谐振腔高次谐波太赫兹回旋管进行了理论和模拟研究. 给出了该类回旋管的起振电流、耦合系数以及注波互作用效率等重要参数, 并在此基础上设计了一只工作频率为0.4 THz, 工作模式TE₃₃模三次谐波波瓣波导谐振腔回旋管, 其电子注参数为1.0 A, 40.5 kV, 横纵速度比1.5,互作用区引导磁场为5.09 T, 输出功率达到3.3 kW.     

连续调谐太赫兹回旋管非稳定振荡状态研究

太赫兹回旋管可实现高功率输出,并具有一定的频率调谐范围,是核磁共振波谱系统理想的高功率太赫兹辐射源。设计了263 GHz,TE_5,2基波连续调谐回旋管,通过磁场调节实现频率调谐范围为1.39 GHz,利用时域多模多频自洽非线性理论对设计的连续调谐回旋管非稳定振荡状态进行了研究。结果表明,在低次纵向谐波模式工作磁场范围内,当工作电流大于起振电流时,连续调谐回旋管先进入稳定状态,高次纵向谐波模式被抑制,工作模式TE_5,2的输出功率随时间不变;当电流增大,纵向谐波模式间的竞争引起回旋管由稳定状态进入到非稳定振荡状态,工作模式TE_5,2的输出功率随时间呈振荡变化且互作用效率大大降低;随着电流的进一步增大,回旋管又回到与低电流不同的稳定状态,互作用效率进一步降低。同时发现非稳定振荡状态的起始电流随着磁场增加而增大。本研究对需工作于稳定状态的面向DNP-NMR应用的连续调谐太赫兹回旋管的研制具有一定指导意义。