用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

黄良玉; 罗晓曙; 方锦清; 赵益波; 唐国宁

doi:10.7498/aps.54.543

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用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

黄良玉 , 罗晓曙 , 方锦清 , 赵益波 , 唐国宁

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用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

黄良玉, 罗晓曙, 方锦清, 赵益波, 唐国宁

物理学报, 2005, 54(2): 543-549.

doi: 10.7498/aps.54.543

Controlling chaotic dynamical behavior of a semiconductor laser with external optical feedback using sliding mode variable structure control scheme

Huang Liang-Yu, Luo Xiao-Shu, Fang Jin-Qing, Zhao Yi-Bo, Tang Guo-Ning

Acta Phys. Sin., 2005, 54(2): 543-549.

doi: 10.7498/aps.54.543

摘要
通过增加外腔反馈式半导体激光器的激光反馈时间，使系统处于混沌状态，再采用滑模变结构控制方法实现这种激光器的混沌控制.该方法的优点是系统既能很快地获得稳定的输出激光，又能根据工程需要实现激光输出功率强度的灵活调整.理论分析和数值计算结果表明控制结果具有很强的稳定性和鲁棒性.研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值.

关键词:
混沌 /

外腔反馈式半导体激光器 /

滑模变结构控制 /

外腔长度
Abstract
In this paper, a semiconductor laser with external optical feedback is entered into chaotic motion by increasing the time of the external optical feedback at first. And then, the sliding mode variable structure control scheme is used to control the chaotic motion of this laser system. The advantage of this method is that the stable output laser can be obtained in a short time and the output power strength of the laser can be adjusted flexibly in accordance with the engineering requirement. Theory analysis and simulation results show that the results of the control have powerful stability and robust .Our research results have many helpful values to improve the speed of stable output, flexible adjustment of laser output power as well as efficiency of energy transformation for real laser system.

Keywords:
chaos /

a semiconductor laser with external optical feedback /

sliding mode variable structure scheme /

external cavity length
作者及机构信息
黄良玉¹,

罗晓曙¹,

方锦清²,

赵益波¹,

唐国宁¹

(1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413

基金项目: 国家自然科学基金资助课题(批准号：10247005，70070147)，广西“新世纪十百千人才工程 ”人选专项资金(批准号：2002226)和广西自然科学基金(批准号：0135063)资助的课题
Authors and contacts
Huang Liang-Yu¹,

Luo Xiao-Shu¹,

Fang Jin-Qing²,

Zhao Yi-Bo¹,

Tang Guo-Ning¹

(1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413
参考文献

施引文献

[1]	苏斌斌, 陈建军, 吴正茂, 夏光琼. 混沌光注入垂直腔面发射激光器混沌输出的时延和带宽特性. 物理学报, 2017, 66(24): 244206. doi: 10.7498/aps.66.244206
[2]	起俊丰, 钟祝强, 王广娜, 夏光琼, 吴正茂. 高斯切趾型光纤布拉格光栅外腔半导体激光器的混沌输出特性. 物理学报, 2017, 66(24): 244207. doi: 10.7498/aps.66.244207
[3]	阎娟, 潘炜, 李念强, 张力月, 刘庆喜. 外光注入半导体环形激光器同时产生两路宽带混沌信号. 物理学报, 2016, 65(20): 204203. doi: 10.7498/aps.65.204203
[4]	颜森林. 半导体激光器混沌法拉第效应控制方法. 物理学报, 2015, 64(24): 240505. doi: 10.7498/aps.64.240505
[5]	杨海波, 吴正茂, 唐曦, 吴加贵, 夏光琼. 反馈强度对外腔反馈半导体激光器混沌熵源生成的随机数序列性能的影响. 物理学报, 2015, 64(8): 084204. doi: 10.7498/aps.64.084204
[6]	闵富红, 马美玲, 翟炜, 王恩荣. 基于继电特性函数的互联电力系统混沌控制. 物理学报, 2014, 63(5): 050504. doi: 10.7498/aps.63.050504
[7]	郝翔, 谢瑞良, 杨旭, 刘韬, 黄浪. 基于脉冲宽度调制的滑模变结构控制的一阶H桥逆变器的分岔和混沌行为研究. 物理学报, 2013, 62(20): 200503. doi: 10.7498/aps.62.200503
[8]	颜森林. 外部光注入空间耦合半导体激光器高维混沌系统的增频与控制研究. 物理学报, 2012, 61(16): 160505. doi: 10.7498/aps.61.160505
[9]	梁君生, 武媛, 王安帮, 王云才. 利用频谱仪提取双反馈混沌半导体激光器的外腔长度密钥. 物理学报, 2012, 61(3): 034211. doi: 10.7498/aps.61.034211
[10]	陈帝伊, 申滔, 马孝义. 参数不定的旋转圆盘在有界扰动下混沌振动的滑模变结构控制. 物理学报, 2011, 60(5): 050505. doi: 10.7498/aps.60.050505
[11]	张继兵, 张建忠, 杨毅彪, 梁君生, 王云才. 外腔半导体激光器随机数熵源的腔长分析. 物理学报, 2010, 59(11): 7679-7685. doi: 10.7498/aps.59.7679
[12]	杨国良, 李惠光. 直驱式永磁同步风力发电机中混沌运动的滑模变结构控制. 物理学报, 2009, 58(11): 7552-7557. doi: 10.7498/aps.58.7552
[13]	颜森林. 延时反馈半导体激光器双劈控制混沌方法研究. 物理学报, 2008, 57(5): 2827-2831. doi: 10.7498/aps.57.2827
[14]	颜森林. 半导体激光器混沌光电延时负反馈控制方法研究. 物理学报, 2008, 57(4): 2100-2106. doi: 10.7498/aps.57.2100
[15]	颜森林. 外腔延时反馈半导体激光器混沌偏振可调控制方法研究. 物理学报, 2008, 57(11): 6878-6882. doi: 10.7498/aps.57.6878
[16]	颜森林. 注入半导体激光器混沌相位周期控制方法研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5109-5114. doi: 10.7498/aps.55.5109
[17]	王兴元, 刘明. 用滑模控制方法实现具有扇区非线性输入的主从混沌系统同步. 物理学报, 2005, 54(6): 2584-2589. doi: 10.7498/aps.54.2584
[18]	唐国宁, 罗晓曙. 混沌系统的预测反馈控制. 物理学报, 2004, 53(1): 15-20. doi: 10.7498/aps.53.15
[19]	伍维根, 古天祥. 混沌系统的非线性反馈跟踪控制. 物理学报, 2000, 49(10): 1922-1925. doi: 10.7498/aps.49.1922
[20]	李国辉, 周世平, 徐得名, 赖建文. 间隙线性反馈控制混沌. 物理学报, 2000, 49(11): 2123-2128. doi: 10.7498/aps.49.2123

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物理学报. 2005, 54(2): 543-549.

doi: 10.7498/aps.54.543.

用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

1. (1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413

基金项目: 国家自然科学基金资助课题(批准号：10247005，70070147)，广西“新世纪十百千人才工程 ”人选专项资金(批准号：2002226)和广西自然科学基金(批准号：0135063)资助的课题

收稿日期: 2004-05-19
刊出日期: 2005-01-05

摘要: 通过增加外腔反馈式半导体激光器的激光反馈时间，使系统处于混沌状态，再采用滑模变结构控制方法实现这种激光器的混沌控制.该方法的优点是系统既能很快地获得稳定的输出激光，又能根据工程需要实现激光输出功率强度的灵活调整.理论分析和数值计算结果表明控制结果具有很强的稳定性和鲁棒性.研究结果对改善实际激光系统稳态输出的快速性、输出功率的灵活可调性和能量转换效率有较好的参考价值.

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作者及机构信息

(1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413

Authors and contacts

(1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413

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1.
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用滑模变结构控制方法实现外腔反馈式半导体激光器的混沌控制

English Abstract

Controlling chaotic dynamical behavior of a semiconductor laser with external optical feedback using sliding mode variable structure control scheme

1. (1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413

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(1)广西师范大学物理与信息工程学院,桂林 541004; (2)中国原子能科学研究院,北京 102413