氦氖激光仪混沌相位共轭反馈控制方法概述

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1、氦氖激光仪混沌相位共轭反馈控制方法概述第1章绪论1.1研究背景及意义混沌现象是现今人类社会以及大自然中普遍存在的一种复杂的现象。近年来，混沌理论的一些典型方程，非常具有普遍性，已经渗透到各个学科和行业，如混沌运动的遍历性和随机性可以应用于保密通信。混沌运动对初始条件的细微变化有着极其敏感的特点，可以应用混沌运动来进行小信号的高精度测量；混沌运动在人的心脏搏动行业也有一定的应用。所以，在一些特定的场合中，混沌运动显得非常关键，产生和控制混沌已经成为现代社会一个非常关键的课题，我们需要进一步更深层次的对混沌的本质

2、进行讨论和研究。激光器中存在一个特别普遍的现象，就是激光器都具有不稳定的特点。近些年来，国防行业对混沌技术的研究和应用非常活跃[1]。因为混沌运动具有对初始条件极其敏感的特点以及对长时间的行为所具有的不可预知性。混沌控制从广义上讲，可以被分成两大类：第一类是如何抑制混沌的问题，即如何消除混沌行为；第二类是混沌的反控制，即怎么才能产生和强化混沌动力学。从通常的情况来看，对混沌现象进行控制大致上可以分成两类，即跟踪和镇定。进行目标的跟踪，就是对混沌吸引子的一个不稳定周期轨道进行控制，使系统因子稳定或者使系统的轨道

3、收敛。有时，控制的目的是可以实现一个特定目标的轨道或者能消除掉原始的混沌行为，而不是要将系统稳定到原系统的某个特定轨道。1.2国内外研究现状近些年来，氦氖激光器已经被人们应用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺点，激光器的效率较低，功率也不够大。所以在激光外科手术、钻孔、切割、焊接等这些行业中，人们现在大多换成采用CO2激光器、脉冲激光器或者是半导体激光器等大功率激光器。因为氦氖激光器具有工作性质稳定、使用寿命比较长的特点，因而现在对于氦氖激光器在流速和流量测量方面得到了更加普遍的开发和利用，同时在精密计量

4、方面的应用也非常广泛。1992年，刘劲松[5]等人研究了应用Ce:Fe:LiNbO3晶体材料做成相位共轭镜的氦氖外泵浦相位共轭激光器的稳态输出特点，并建立了在强泵浦条件下的理论公式。刘永洪[6]等人1993年的时候就开始研究出了波长为632.8nm，结构为全内腔式的氦氖激光器可以达到稳定态所需要的条件，同时，还详细的阐述了稳频原理，研究分析出了一种新的稳频方法，即把检测激光管温度与提取激光输出信号相结合的。1998年，高晓明[7]等人根据氦氖激光器的特有的性质，得到了光强、波动和频率在极大的程度上收到了反馈镜

5、位置的作用，当半腔长是整数倍的时候，激光有变化的光强和微小的震荡，并研究了其产生的原因。2000年，欧家鸣[8]等人认为了可以用猫眼逆向反射器(CER)来做氦氖激光器的运动腔镜，并取得了很好的效果。2009年，孙贯成[9]等人研究分析了一种氦氖激光回馈的光学研究系统，可以使从激光器输出来的功率跟随着外部谐振腔长度的变化一起变化。北京理工大学的张诚[10]等人在2011年的时候，通过研究分析，不仅总结出了激光器调腔的两种新的方法，同时还研究出应用入射光进行调整或者重合共焦球面扫描干涉仪光轴的方法。同年，罗志恒[

6、11]通过氦氖激光器发出的激光的实验中，得到了一种新的测量水的折射率的简单方法。第2章氦氖激光器动力学模型的建立2.1混沌的基本理论光学混沌的现象是混沌的方法在光学系统中的一个特殊应用，同时当非线性科学在不断的发展的过程中，光学混沌技术也取得进一步的发展。人们针对激光混沌和光学双稳态混沌两方面的相关理论知识做了非常多的研究，众多的学者都开始关注非线性光学效应。因为系统在发生混沌的时候，它本身就具有一些比较特殊的性质，例如模糊性还有复杂性，因而混沌现象在学术行业中尚无非常一致的定义对它进行解释，然而为方便人们可

7、以更清楚的针对理论或者推理进行分析解释，为了人们可以得到精确的数值结果所完成的实验，可以出现非常难以解释的动力学行为，接下来简述两种混沌的定义方式[22]：定义1：假如系统可以随着原始的条件发生变化，则称这种现象为混沌运动。这个定义了局部极不稳定的混沌运动，随着时间的演变，系统在相空间中的初始值的两个轨道非常靠近，两条轨道之间的距离以指数的形式快速的分开，当它们的距离大到可以和混沌运动的整个空间的大小进行比较的时候，轨道的运动在相空间中呈现出了近似随机的特性。可是因为全部系统的稳定性，根本就不可能因为指数的分

8、离特点而变得不稳定，甚至变得发散。..2.2氦氖激光器的特性分析气体激光器的工作原理是应用气体或者蒸汽来充当工作介质的一类特殊的激光器。因为气体激光器工作的时候大多是应用气体中存着的分子、原子或者离子的分离能级来完成工作过程的，因而气体激光器中的谱线的跃迁效应以及相应的激光的波长范围可以相对变宽很多，现在，人们可以看到的激光谱线有成千上万条，并且可以存在于介于紫外线到远红外的全部光谱区中。气体激光器