Nonlinear dynamics of optical fiber laser with feedback and its applications

带反馈光纤激光器非线性动力学及其应用

• 批准号: 15560027
• 负责人: IMAI Yoh
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Ibaraki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15560027/
• 关键词: fiber laser; nonlinear dynamics; optical chaos; chaos synchronization; chaos secure communication; optical fiber ring resonator; optical chaos sensing; 光ファイバレーザ; 非線形屈折率; エルビウムドープファイバレーザ; カオスセンシング

In this research, first, a new model incorporating a feedback effect in erbium-doped fiber ring laser (EDFL) and its basic element of optical fiber ring resonator (OFRR) is proposed and is analyzed. As a result, a region of chaos state narrows, though a region off quasi-periodic state broadens as the input power increases in EDFL and OFRR with feedback. In addition, complicated dynamics in EDFL tend to appear easily with a decrease in temperature. Next, the nonlinear dynamics obtained are applied to master-slave and slave-slave chaos synchronization, and to message modulation type chaos secure communication. Here, the chaos synchronization characteristics and the decryption characteristics are clarified. Finally, the OFRR chaos is applied to optical sensing which is based on the periodic dependence of minimum input power for chaos output on temperature and pressure, and optical chaos temperature and pressure sensing is proposed. Especially, a new measurement method of nonlinear refractive index of optical fiber by using spectral ratio of nonlinear output in OFRR is proposed.

在本研究中，首先提出并分析了一种新的掺铒光纤环形激光器（EDFL）及其基本元件光纤环形腔（OFRR）的反馈效应模型。结果表明，在有反馈的EDFL和OFRR中，随着输入功率的增加，混沌态的区域变窄，而准周期态的区域变宽。此外，随着温度的降低，EDFL中的复杂动力学倾向于出现。其次，将得到的非线性动力学应用于主从和从从混沌同步，以及消息调制型混沌保密通信。在这里，混沌同步特性和解密特性进行了澄清。最后，将OFRR混沌应用于基于混沌输出的最小输入功率与温度和压力的周期关系的光学传感，提出了光学混沌温度和压力传感。特别是提出了一种利用OFRR中非线性输出的光谱比测量光纤非线性折射率的新方法。

项目成果

Synchronization characteristics of chaos in optical fiber ring resonator subsystems for secure communication

保密通信光纤环谐振子系统混沌同步特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Optics Communications 241・4-6
• 作者: K.Suzuki;Y.Imai
• 通讯作者: Y.Imai

OFRRを用いたカオス同期特性におけるコヒーレンスの影響

使用 OFRR 相干性对混沌同步特性的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第52回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 No.3
• 作者: 三室将邦;今井洋
• 通讯作者: 今井洋

Temperature monitoring based on periodic chaos synchronization in optical fiber ring resonator systems

光纤环谐振系统中基于周期性混沌同步的温度监测

• 发表时间: 2004
• 期刊: Book of Abstracts on 8th International Conference on Optics Within Life Science
• 作者: K.Suzuki;Y.Imai
• 通讯作者: Y.Imai

奥村史一, 今井洋: "戻り光EDFLのダイナミクス"Optics Japan 2003講演予稿集. 336-337 (2003)

Fumiichi Okumura、Hiroshi Imai：“返回光 EDFL 的动力学”Optics Japan 2003 讲座论文集。

光ファイバリング共振器カオスを利用した光センシングにおける入力光コヒーレンスの影響

输入光学相干性对光纤环形谐振腔混沌光学传感的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: 第35回光波センシング技術研究会講演論文集 LST35
• 作者: 三室将邦;今井洋
• 通讯作者: 今井洋