約瑟夫森結(jié)和光探測器的混沌控制與同步研究.pdf

1、混沌控制和同步是非線性動力學(xué)領(lǐng)域的重要課題之一，近年來約瑟夫森結(jié)和光探測器以其廣泛的應(yīng)用受到國內(nèi)外科技界普遍關(guān)注，因此對約瑟夫森結(jié)和光探測器混沌控制和混沌同步的研究成為前沿的熱門課題，本文的結(jié)果更為其穩(wěn)定地工作、約瑟夫森結(jié)在微波保密通訊領(lǐng)域的應(yīng)用以及更好地利用和回避光探測器中的混沌現(xiàn)象都奠定了良好的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 本文主要研究了電阻電容電感分路的約瑟夫森結(jié)(resistive-capacitive-inductive-shun

2、ted Josephson junction( RCLSJJ))的混沌控制、混沌同步以及混沌反控制；然后對光探測器的混沌特征、混沌控制和混沌反控制作了一些研究。全文分為四大部分：RCLSJJ的混沌控制、RCLSJJ的混沌同步、RCLSJJ的混沌反控制、光探測器的混沌特征和混沌控制及混沌反控制的研究。 第一部分，首先對RCLSJJ的動力學(xué)方程進(jìn)行了深入研究，對其穩(wěn)定性作了分析，通過李指數(shù)和分岔圖等手段研究了RCLSJJ混沌產(chǎn)生的方

3、式和過程，給出了系統(tǒng)處于周期狀態(tài)和混沌狀態(tài)的參數(shù)范圍。然后提出四種控制RCLSJJ混沌的方案：延時線性反饋法、延時反饋法、周期信號控制法和外部周期信號參數(shù)調(diào)制法，對每種方案都給出了詳細(xì)的數(shù)值研究過程，得到了有效的混沌控制結(jié)果，即：這些方案能將RCLSJJ中的混沌控制到不同的穩(wěn)定周期狀態(tài)。在第三種方案中首次分析了熱噪聲對RCLSJJ混沌控制的影響，并且將RCLSJJ系統(tǒng)的動力學(xué)狀態(tài)和該系統(tǒng)的I-V曲線相聯(lián)系，使得其動力學(xué)狀態(tài)更直觀。

4、 第二部分，首先通過單向耦合方法首次研究了兩個RCLSJJ間的廣義混沌同步，利用輔助系統(tǒng)的方法驗(yàn)證了這兩個RCLSJJ系統(tǒng)間廣義混沌同步的存在。然后提出兩種混沌精確同步的方案：用自治的混沌系統(tǒng)作為驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)RCLSJJ系統(tǒng)間混沌精確同步；用非自治的混沌系統(tǒng)作為驅(qū)動系統(tǒng)完成RCLSJJ系統(tǒng)間混沌精確同步。詳細(xì)分析了實(shí)現(xiàn)混沌同步的具體過程，給出了被驅(qū)動系統(tǒng)的狀態(tài)隨驅(qū)動系統(tǒng)變化的規(guī)律。這里首次用不同于響應(yīng)系統(tǒng)的系統(tǒng)作為驅(qū)動系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了RC

5、LSJJ系統(tǒng)間的混沌精確同步。 第三部分，首次提出兩種使RCLSJJ從周期狀態(tài)轉(zhuǎn)化為混沌狀態(tài)的具體方案，即：用激光脈沖調(diào)制臨界電流實(shí)現(xiàn)RCLSJJ中混沌的反控制；用附加的交變電流調(diào)制偏置電流實(shí)現(xiàn)RCLSJJ中混沌的反控制。數(shù)值結(jié)果表明：這些方案是有效的，并且通過適當(dāng)選擇調(diào)制幅值和調(diào)制頻率能實(shí)現(xiàn)不同的混沌軌道重構(gòu)。 第四部分，首先對本征光導(dǎo)體分析了其混沌產(chǎn)生的過程，研究了混沌暫態(tài)時間的間隔和相關(guān)參數(shù)值的關(guān)系，結(jié)果表明：隨陷

6、阱濃度的減小，混沌暫態(tài)時間變長；隨光激發(fā)產(chǎn)生載流子的速率的增加，混沌暫態(tài)時間也變長。然后對非本征光導(dǎo)體p-Ge討論了其產(chǎn)生混沌的方式，提出了兩種控制其混沌的方案，分別是周期信號控制法和對非自治系統(tǒng)混沌的位相控制法，數(shù)值研究證明了這兩個方案的有效性。最后通過研究混沌激光和非本征光導(dǎo)體p-Ge的作用，實(shí)現(xiàn)了該光導(dǎo)體中混沌的反控制。 最后，對本文的工作進(jìn)行了總結(jié)，并根據(jù)RCLSJJ和光探測器的結(jié)構(gòu)特性和應(yīng)用情況，提出了進(jìn)一步工作的展望