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半导体激光器系统有效混沌带宽及偏振转换特性研究

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半导体激光器系统有效混沌带宽及偏振转换特性研究

作者：孙巍阳解放军信息工程大学

学位级别：硕士

半导体激光器作为目前主流的光源之一,通过附加自由度(光反馈、光注入和光电反馈)能够使激光器输出复杂的混沌信号。随着混沌激光在保密通信中发挥着越来越重要的作用,其有效带宽及延时特性的抑制程度直接影响保密通信的速率和安全性。... 详细信息

半导体激光器作为目前主流的光源之一,通过附加自由度(光反馈、光注入和光电反馈)能够使激光器输出复杂的混沌信号。随着混沌激光在保密通信中发挥着越来越重要的作用,其有效带宽及延时特性的抑制程度直接影响保密通信的速率和安全性。因此对混沌激光有效带宽的展宽和延时特性的抑制以及垂直腔面发射激光器的混沌信号偏振转换特性研究具有重要意义。基于此本文主要针对半导体激光器中参数对输出混沌信号的影响展开了以下两方面的研究。(1)对于边发射半导体激光器而言,以激光器混沌系统的速率方程为基础,分析四种方案(单光反馈方案、双光反馈方案、单光注入方案、双光注入方案)中各个参数与延时特性的抑制以及带宽展宽之间的关系。找出能够抑制半导体激光器输出混沌信号外腔反馈延时特性同时展宽其带宽的最佳参数区间,并且对比各个方案的优劣。研究发现反馈强度、偏置电流、注入强度以及主从激光器失谐频率等参数对激光器输出混沌信号延时特性及带宽有明显的影响。通过选择合适的参数区间能够将半导体激光器的延时特征峰值从0.4755抑制到0.07485,并且同时将输出混沌信号有效带宽从17.9GHz展宽到28.47GHz。(2)对于垂直腔面发射激光器(VCSELs)而言,利用四阶龙格库塔法对激光器速率方程求解,在固定激光器内部参数的前提下主要分析讨论了外部参数对1550nm-VCSELs在偏振保持光反馈和正交光注入下偏振转换特性的影响。研究发现1550nm-VCSELs在正交光注入并且满足一定的参数条件下,会使从激光器输出光出现偏振转换现象。对从激光器输出信号偏振转换特性有影响的参数包括偏置电流、注入强度、主从激光器外腔反馈强度以及主从激光器失谐频率。

关键词：半导体激光器混沌信号延时特性带宽正交光注入偏振转换

1550nm-VCSELs在偏振保持光反馈和正交光注入下的偏振转换特性

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物理学报 2016年第21期65卷 161-167页

作者：张晓旭张胜海吴天安孙巍阳信息工程大学理学院郑州450001

基于自旋反转模型,研究了1550 nm垂直腔面发射激光器(1550 nm-VCSELs)在偏振保持光反馈和正交光注入下的偏振转换特性.结果表明:正交光注入下的从激光器会随着注入强度的增加产生偏振转换.在归一化注入电流较小时,改变反馈强度,会使从... 详细信息

基于自旋反转模型,研究了1550 nm垂直腔面发射激光器(1550 nm-VCSELs)在偏振保持光反馈和正交光注入下的偏振转换特性.结果表明:正交光注入下的从激光器会随着注入强度的增加产生偏振转换.在归一化注入电流较小时,改变反馈强度,会使从激光器发生偏振转换的注入强度出现规律不同的变化;改变频率失谐,会使从激光器发生偏振转换的注入强度出现规律相同的变化.

关键词： 1550nm垂直腔面发射激光器偏振保持光反馈正交光注入偏振转换

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双光互注入半导体激光器混沌同步通信研究

激光与光电子学进展 2019年第21期56卷 121-125页

作者：孙巍阳胡宝洁王航中国洛阳电子信息装备试验中心

将双光互注入半导体激光器作为混沌光发射源,构建了受环境影响较小、稳定性较好的全光纤型混沌同步通信系统,并从延时特征的隐藏、接收与发射激光器的互相关性及输出混沌光带宽三方面研究该系统的同步通信能力。使用自相关函数及互信息... 详细信息

将双光互注入半导体激光器作为混沌光发射源,构建了受环境影响较小、稳定性较好的全光纤型混沌同步通信系统,并从延时特征的隐藏、接收与发射激光器的互相关性及输出混沌光带宽三方面研究该系统的同步通信能力。使用自相关函数及互信息函数等数学工具仿真计算该系统外腔反馈延时特征峰值、发射与接收激光器的互信息函数峰值及系统输出混沌光带宽。研究表明,通过适当调整参数使发射与接收激光器高度同步,双光互注入系统外腔反馈延时特征峰值可减小至0.1899,比相同条件下单光互注入的延时特征峰值降低了0.1696,接收和发射激光器最大互相关系数为0.9113。此外,21GHz的中心频率失谐能将输出光带宽展宽到3.319GHz。经实验验证,双光互注入系统产生的混沌载波能很好地隐藏实验用的正弦波信号,并且能够在接收端成功解调。

关键词：激光器双光互注入半导体激光器混沌同步通信

双光反馈双光注入混沌半导体激光器延时特征峰抑制

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激光与光电子学进展 2016年第12期53卷 180-186页

作者：孙巍阳张胜海吴天安张晓旭解放军信息工程大学理学院河南郑州450000

提出利用双光反馈(DOF)主半导体激光器(SL)双光注入(DPI)到从SL的方案来隐藏混沌激光光强和相位的延时特征峰,利用自相关函数和互信息函数对不同方案下延时特征峰的抑制情况进行了对比分析。研究结果表明,对同种类型的激光器,在相同参... 详细信息

提出利用双光反馈(DOF)主半导体激光器(SL)双光注入(DPI)到从SL的方案来隐藏混沌激光光强和相位的延时特征峰,利用自相关函数和互信息函数对不同方案下延时特征峰的抑制情况进行了对比分析。研究结果表明,对同种类型的激光器,在相同参数区间内,DOF-DPI方案与其他方案相比,具有更好的抑制效果;另外,带混沌光注入的方案对相位延时特性的抑制要比对光强延时特性的抑制效果好;在延时特征峰抑制到相同水平的前提下,DOF-DPI方案比其他方案具有更宽的参数区间。

关键词：激光技术半导体激光器混沌激光双光注入双光反馈延时特性

混沌光注入展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽

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激光与光电子学进展 2017年第6期54卷 208-214页

作者：孙巍阳张胜海吴天安张晓旭解放军信息工程大学理学院河南郑州450000

分析了一种展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽的方案,即混沌光注入的外腔反馈半导体激光混沌发生器。利用数值模拟的方法分析了主从半导体激光器中失谐频率、注入强度、主从激光器偏置电流和从激光器的反馈强度对混沌载波发射机带宽... 详细信息

分析了一种展宽半导体激光器混沌载波发射机带宽的方案,即混沌光注入的外腔反馈半导体激光混沌发生器。利用数值模拟的方法分析了主从半导体激光器中失谐频率、注入强度、主从激光器偏置电流和从激光器的反馈强度对混沌载波发射机带宽的影响以及主激光器反馈强度对混沌载波信号反馈延时特性的影响。确定了能将混沌有效带宽展宽到25.8GHz的参数组,该带宽约为半导体激光器原始混沌带宽5.1GHz的5倍。

关键词：激光器半导体激光器混沌激光光注入带宽

科技人才结构与科技产出效率相关性分析——以深圳市为例

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科学学研究 2024年

作者：孙巍王蒲生清华大学社会科学学院清华大学深圳国际研究生院

科技产出的增长从长期看相比科技要素投入增加更依赖于科技产出效率的提高，科技人才的层次结构对于科技产出效率具有重要作用。本文运用基于DEA的Malmquist指数研究方法，对深圳科技产出效率及其分解指标进行动态测算，并将测算结果与... 详细信息

科技产出的增长从长期看相比科技要素投入增加更依赖于科技产出效率的提高，科技人才的层次结构对于科技产出效率具有重要作用。本文运用基于DEA的Malmquist指数研究方法，对深圳科技产出效率及其分解指标进行动态测算，并将测算结果与深圳各层次科技人才数量变化进行相关性分析。研究认为第二层次科技人才与科技产出效率呈现较强显著性相关，而最顶层和最底层的科技人才则无显著性相关，科技和人才政策制定应参考测量结果进行分层次、有针对性的引才。

关键词：科技人才结构科技产出效率相关性

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多因素下迷宫密封泄漏分析及实验验证

清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1414-1423页

作者：孙巍伟刘跃李永健蒋杰北京信息科技大学机电工程学院北京100192 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 成都市排水有限责任公司物资设备中心成都610039

迷宫密封作为转轴密封的主要形式,被广泛应用于离心式压缩机、航空发动机和膨胀透平机等旋转机械。为提高迷宫密封的密封性能和满足现代旋转机械需求,需要从多角度开展迷宫密封的结构优化研究。该文基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿真... 详细信息

迷宫密封作为转轴密封的主要形式,被广泛应用于离心式压缩机、航空发动机和膨胀透平机等旋转机械。为提高迷宫密封的密封性能和满足现代旋转机械需求,需要从多角度开展迷宫密封的结构优化研究。该文基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿真,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法,分析了迷宫密封几何参数及齿形结构对泄漏量的影响规律;提出了占空比、深宽比2种参数定义,通过调整参数设置,可以消除空腔高度、空腔宽度、齿厚和齿距4种参数间的耦合影响,可为参数优化设计提供重要参考;建立了高转速迷宫密封实验系统,通过实验验证,仿真结果最大误差仅为3%。结果表明:在工况参数中,压差对泄漏量具有显著影响,而转速基本不会影响泄漏量;在几何参数中,密封间隙对泄漏量具有显著影响,而占空比、深宽比和齿距对泄漏量的影响较小;在齿形结构中,斜齿具有更小的泄漏量,并且减小前齿与后齿倾斜角将有益于降低泄漏量。

关键词：迷宫密封占空比深宽比齿形结构泄漏量

基于双估计强化学习结合前向预测控制的自动驾驶运动控制研究

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汽车工程 2024年第4期46卷 564-576页

作者：杜国栋邹渊张旭东孙文景孙巍北京理工大学机械与车辆学院北京100081 苏黎世联邦理工大学动态系统与控制系苏黎世8006

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以... 详细信息

运动控制研究是实现自动驾驶目标的重要组成部分,针对传统强化学习算法在求解中因单步决策局限而导致控制序列次优的问题,提出了一种基于双估计强化学习算法及前向预测控制方法结合的运动控制框架(DEQL-FPC)。在该框架中引入双估计器以解决传统强化学习方法动作值过估计问题并提高训练优化的速度,设计前向预测多步决策方法替代传统强化学习的单步决策,以有效提高全局控制策略的性能。通过虚拟驾驶环境仿真,证明了该控制框架应用在自动驾驶汽车的路径跟踪以及安全避障的优越性,保证了运动控制中的精确性、安全性、快速性以及舒适性。

关键词：自动驾驶汽车运动控制优化双估计强化学习算法前向预测控制方法

“新工科”背景下复合材料与工程专业生产实践教学探索与思考

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高分子通报 2024年第3期37卷 400-404页

作者：管清宝孙巍游正伟东华大学材料科学与工程学院上海201620

“新工科”建设是国家对高等教育的一项重大战略部署,是新形势下人才培养模式的一次新探索,对促进我国高等教育改革和发展具有重要意义。着眼于培养符合国家战略和新产业发展需求的复合材料与工程专业高水平复合型人才,本教学团队于201... 详细信息

“新工科”建设是国家对高等教育的一项重大战略部署,是新形势下人才培养模式的一次新探索,对促进我国高等教育改革和发展具有重要意义。着眼于培养符合国家战略和新产业发展需求的复合材料与工程专业高水平复合型人才,本教学团队于2016年开始筹建“生产实践”课程,作为本专业主要实践课,从“复合材料+X”产教融合交叉人才培养模式、多方协同的实践和创新能力培养平台等多方位入手,并从教学手段、教学方法、教学内容等方面对该课程进行深度优化。本专业于2019年入选复合材料与工程专业全国第一个国家级一流本科专业建设点;2021年顺利通过专业教育工程认证;学生工程实践和创新能力显著提升,2017~2022年连续6年就业率达100%,深造率连年攀升,2022年达到82%。“生产实践”课程在从无到有、从有到精的建设和教学过程中所做的探索与实践为相关新工科专业人才培养体系的构建提供了有益的参考。

关键词：生产实践复合材料课程设计教学方法