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在混沌必威体育官网网址通信中光纤色散的影响 摘要 本文对光纤混沌必威体育官网网址通信中的色散效应进行了数值研究 。我们得出了由同步混沌激光和光纤通道组成的混沌必威体育官网网址通信系统的理论模型。本文对正弦波信号,在数百公里的传播之后的混沌必威体育官网网址通信进行了数值分析。通过对色散影响下的系统的数值研究，我们发现同步率逐渐降低，并且恢复的信号的信噪比随光纤长度的增加而降低。我们同时还发现当编码信息的调制频率上升时，信噪比下降。本文提出了一个色散管理计划，以补偿在光纤混沌必威体育官网网址通信系统中的色散。此种色散管理图包括了一段色散值的长的色散补偿光纤，一段色散值的长的非零色散位移光纤和光放大器。结果表明，当光纤长度为时，提取的正弦波信号的信噪比从增加到了。 关键词：混沌系统，光纤传导，混沌同步，光学反馈，半导体激光，色散管理。 1.引言 近年来非线性振荡器的混沌同步在必威体育官网网址通信应用方面已经得到了越来越广泛的关注。通过混沌载波进行信息编码的可能性在电子电路领域得到了很大的关注。最近，混沌系统已经发展成为激光混沌系统，以用于光学必威体育官网网址通信当中。与电气混沌相比，由激光产生的光学混沌拥有更高的尺度和更大的带宽。因此，激光混沌系统拥有更好的安全性，以满足长距离必威体育官网网址通信的要求。光学混沌必威体育官网网址系统是建立在同步激光收发装置的基础上的。光发射器产生混沌光学载波，载流子里包含了通过混沌调制、混沌掩盖和混沌键控等技术编码的信息。同步接收器接受混沌载波，同时在很大程度上抑制了编码的信息。因此，被发送的信息可以通过接收器的输出信息减去被加载的混沌载波来恢复。许多基于光纤激光器或是半导体激光器的系统已经被提出，并且在自由空间的混沌光学通信中得到成功的验证。但是很少有研究者研究长距离光纤混沌必威体育官网网址通信。 Mirasso 和 Sánchez-Diaz 等人对使用色散位移光纤的光纤混沌必威体育官网网址通信系统进行了数值研究。Kanakidis 等人则通过数值模拟的方式在不同的色散图下，比较了光纤传输特性对光纤混沌必威体育官网网址通信的影响。Yan 对光纤自相位调制的混沌信号及其同步率的影响进行了理论分析。在2007年，Lin等人对在光纤无线电（ROF）通信领域的混沌必威体育官网网址通信的应用进行了数值研究。在混沌必威体育官网网址光学通信中，优异的解码过程通常都取决于接收器和发送器系统之间优异的同步率。然而，当混沌信号通过光纤通道传输时，诸如损耗、色散、混沌信号的幅度和相位的非线性失真等光纤传输特性会严重降低在接收端的同步质量。比如Argyris等人实现了在的商用光纤通道上，使混沌必威体育官网网址通信的传输率达到,但是，恢复信息的误码率只有。目前，光纤的损耗能通过掺铒光纤放大器 （EDFAs）得到补偿。在论文中，我们着重探讨了光纤混沌必威体育官网网址通信中光纤色散的影响，通过使用色散补偿技术克服了系统性能的下降并提高了接受信息的质量。 2.理论模型 2.1发射激光器和接收激光器 在我们的研究中，闭环计划结构如图1，发射器（LDT）和接收器（LDR）都配置了有外部反射器的半导体激光器。 图1.混沌光纤必威体育官网网址通信系统图 我们使用考虑了光学反馈及光学注入的半导体激光器的Lang–Kobayashi速率方程来描述发射器和接收器的动力。速率方程如下： （1） （2） （3） 其中，和分别是缓慢变化的复杂电场幅度和激光腔中的载流子密度 ，标志和代表 发射器和接收器 。是由外部反馈引起的相移往返，其中是自由运转激光角频率，电场是在接收器的输入信号，是半导体激光器的泵电流密度，我们定义半导体激光器的光反馈的反馈系数为,，并定义从发射器到接收器的注入系数。计算方法如下： （4） （5） 这里是在激光腔内的往返时间，和代表激光出口面和外部反射器的振幅反射率，表示发射器输出电场幅度与注入接收器的激光腔中电场幅度的百分比，所有等式中涉及的其他参数及其在本数据模型中所使用的值都在表1中列出。 参数 符号 数值 光子寿命 载流子寿命 内部激光腔的往返时间 透明物中的载流子浓度 阈值下的载流子浓度 阈值电流 谱线宽度放大系数 增益系数 激光振动频率 增益饱和系数 光反馈延迟时间 活跃区域体积 充电量 反馈系数 注入系数 2.2 光纤通道 沿连接发射器与接收器的光纤传导的光是通过著名的