一类级联非线性切换系统的有限时间有界性

利用平均驻留时间和分段李雅普诺夫函数方法,研究了一类级联非线性切换系统的有限时间有界性,并给出了系统达到有限时间有界的充分条件.

二阶级联非线性光学效应中的最佳耦合函数

为了获得非线性光学晶体中最大的能量转化,研究了由两个二阶非线性效应实现三次谐波产生的物理过程.基于能量守恒条件,得到在能量最大转换条件下两个耦合系数比所具有的函数形式和特点.利用数值计算验证了耦合函数比为t=tanh(z),t=arctan(tz)/1.55以及t=(1-sech(1.8z))时均可获得三次谐波的最大能量输出.

基于级联线性-非线性自抗扰控制器的永磁直线同步电机速度控制策略研究

为了提升永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在负载变化、参数摄动和其他不确定因素下的抗扰性能和速度跟踪性能,提出一种基于级联线性-非线性自抗扰控制器的PMLSM速度控制策略。首先,建立考虑负载扰动和参数失配的PMLSM数学模型;其次,设计级联线性-非线性扩张状态观测器来实时估计和补偿系统所受的不确定扰动,前级线性扩张状态观测器保证系统在大扰动下保持稳定,后级非线性扩张状态观测器利用非线性机制进一步提高系统对扰动的估计精度,从而将线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制的优势相结合,以此提升系统的速度跟踪性能和抗扰动能力;并且,对所提控制器提出基于劳斯判据的稳定性分析方法,并对系统的抗扰性能和噪声抑制性能进行了频域分析;最后,对基于PI控制、级联线性自抗扰控制、非线性自抗扰控制和级联线性-非线性自抗扰控制的永磁直线同步电机系统进行仿真和实验对比,验证所提方法的优越性。

基于单块晶体级联二阶非线性的超短激光脉冲脉宽压缩

研究了基于单块偏硼酸钡(BBO)晶体的级联二阶非线性效应实现超短激光脉冲脉宽压缩的原理。采用分步傅里叶变换及四阶龙格-库塔算法对描述I类飞秒脉冲倍频过程的耦合波方程组进行了数值计算,定量分析了基频光与倍频光位相失配量、非线性晶体长度、入射基频光峰值光强和初始脉宽等因素对脉宽压缩效果的影响,并对实验参数进行了优化。采用单块BBO晶体,对中心波长为800nm、脉宽为140fs的超短激光脉冲开展了脉宽压窄的实验研究,获得了两倍以上的脉宽压缩倍率。对不同基频光峰值强度和不同初始脉宽下的实验结果与理论模拟结果进行了比较与分析,结果表明,倍频过程中的位相失配量、初始基频光峰值光强、脉冲啁啾,以及初始基频光脉宽等因素对脉冲压缩效果的影响较大。若要获得较高的压缩倍率,需要综合考虑上述多种因素。

BBO晶体中级联非线性效应的实验研究

采用800 nm和400 nm两束飞秒激光脉冲在BBO晶体中同时满足相位匹配条件,产生差频、和频及其级联效应。实验运用了中心波长800 nm、重复频率10 Hz、脉宽60 fs及光斑直径7 mm的钛蓝宝石再生放大飞秒激光,输出约为10 mJ的能量以7∶3分束。其中7 mJ光脉冲用一块非线性晶体BBO倍频至400 nm获得1.45 mJ能量,然后与另一束800 nm的3 mJ基频激光以非共线方式注入到另一块BBO中,在兼顾和频与差频的相位匹配条件下,即晶体对于和频与差频相位匹配状态同时存在少量失谐时,会同时产生267 nm与800 nm的和频与差频效应,新产生光波与原入射激光脉冲又经过进一步非线性混频作用,最终得到多达10余束可见、紫外的一维列阵。分析了此级联非线性效应的产生机理并讨论了入射光强度,啁啾,延迟等因素对级联效果的影响。

用光谱分辨的双光束耦合方法测量χ^((2)):χ^((2))级联非线性相移

针对重要的 χ( 2 ) :χ( 2 ) 级联非线性相移 ,在理论上论证了可以用光谱分辨的双光束耦合方法来测量 χ( 2 ) :χ( 2 ) 级联非线性相移 ,在实验上研究了飞秒时域级联非线性相移随波矢失配量的变化规律。这一新颖的测量方法灵敏度高、实际使用简单 ,应用低能量的飞秒激光振荡器 ,就能方便地测量微弱 χ( 2 ) 晶体的级联非线性相移。

二阶非线性晶体法-珀谐振腔内的级联非线性现象

研究了 10 6 4nm红外激光通过具有LBO二阶非线性晶体的法 珀谐振腔的级联二阶非线性。研究结果表明 ,由于法 珀谐振腔的光反馈作用提高了谐振波长在LBO晶体内的功率密度 ,当 30 0mW的 10 6 4nm连续光入射时 ,仍可观察到级联二阶非线性现象。

基于差频过程级联非线性的孤子脉冲压缩

研究了飞秒脉冲差频过程中基于级联非线性的孤子压缩效应.在相位失配量较大且抽运光与信号光之间群速度匹配的条件下,给出了耦合波方程的简化形式,揭示了该类孤子压缩的物理机制.细致的数值模拟计算表明,在等效互相位调制和材料色散的共同作用下,可以同时对抽运光和信号光脉冲进行较高倍数的压缩.

非线性级联控制系统自适应设计与应用

运用反向步进和控制李亚普诺夫函数方法来对某种带未知有界扰动的级联非线性系统进行自适应控制器设计,使之达到输入状态稳定。运用更新法则来估计未知有界扰动,它只需要较少未知扰动信息,且可作为镇定控制的一部分。通过这种设计方法,系统可获得理想的全局鲁棒稳定性。在这里,通过一个带扰动的单摆实例来验证我们的理论。

四次谐波多级级联二阶非线性效应非线性相移解析研究

给出了四次谐波产生的多级级联二阶非线性耦合方程基波相移的解析表达式,该方法实现了利用两个相位失配因子对基波相移的控制。对由该效应产生基波相移与传统级联二阶非线性产生的基波非线性相移进行了对比。

多级级联二阶非线性效应全光开关特性研究

研究了多级级联二阶非线性耦合方程组中各耦合常数之间的关系,在此基础上给出了多级级联二阶非线性耦合方程的解析解。该方法实现了基频波对三次谐波全开全关的控制,讨论了各个参数对信号光功率的影响。

Lyapunov函数方法研究非线性级联系统自适应镇定问题

讨论了一类带有不确定参数的非线性级联系统的自适应控制问题,利用Lyapunov函数的方法,采用相应的投影算子给出系统的控制律。

未知控制方向的非线性级联系统鲁棒自适应输出反馈控制

本文研究了一类具有未知控制方向的非线性级联系统的鲁棒自适应输出反馈问题.通过线性变换将有多个未知控制方向的系统转化为无未知控制方向的系统,并根据线性高增益控制观测器与Nussbaum函数,设计了一种新的鲁棒自适应输出反馈控制器,进一步证明了在该控制器下闭环系统所有信号有界且状态渐进趋于零.进而,通过构造Lyapunov函数,给出了闭环系统渐进稳定的充分条件.最后,利用仿真实例说明了控制算法的有效性.

一类多参数不确定非线性级联系统的自适应稳定控制

针对一类多参数不确定非线性级联系统,在系统具有由未知向量刻画的多参数化不确定性、执行器故障和全状态受限约束条件下,研究其自适应状态反馈稳定控制问题.通过构造合适的障碍Lyapunov函数,结合Backstepping迭代设计方法和基于投影算子的自适应设计技巧,成功地给出系统的自适应状态反馈控制设计策略,并证明所设计控制器可保证闭环系统所有状态有界,原系统状态满足指定的约束条件且渐近收敛到原点.构建两个仿真算例验证理论结果的正确性和有效性.

一种新的非线性光学现象——Cascaded二级非线性光学效应

从Maxwell方程组出发 ,研究了一种新的非线性光学效应———Cascaded二级非线性现象 ,推导了依赖于光强的折射率变化———类克尔效应 ,分析了Cascaded非线性系数依赖于基波波长及波矢失配的变化规律

基于X参数的非线性散射参数提取及应用

本文采用非线性散射参数表征器件的非线性特性,以方便系统级电磁效应分析中非线性器件的处理。首先利用ADS仿真软件提取非线性器件X参数,再根据X参数与非线性散射参数之间的转换公式,获取器件在大信号激励下的非线性散射参数。构建了二端口原理性非线性器件,并搭建实验系统进行测量。比较了基于该提取方法与实验测量获得的各端口上基波和谐波的输出功率,验证了该提取方法的正确性。

低频移拉曼模式多阶级联的1.7μm激光器

基于固体介质的拉曼频率变换是产生新波段激光的有效技术方案。利用1 572 nm KTP光参量振荡器腔内泵浦KGW晶体,实现了1 616 nm (2阶)、1 638 nm (3阶)、1 662 nm (4阶)、1 686 nm (5阶)、1 711 nm (6阶)拉曼激光输出,其中1 711 nm占据主导地位。激光器最大总平均输出功率为1.13 W,最小脉冲宽度为20 ns。该多阶级联拉曼变频对应的单阶平均拉曼频移为86 cm^(-1),与文献报道的KGW晶体低频拉曼模式相吻合。采用1 572 nm KTP光参量振荡器作为拉曼激光器的腔内泵浦源有两个优势,一方面可以有效拓展拉曼变频的输出波长,另一方面可以基于光参量振荡器的脉冲窄化特性为后续多阶拉曼转换提供高强度的泵浦光。通过引入多阶级联拉曼变频的方案,为有效利用固体介质非常规低频移拉曼模式提供了新思路。

基于级联控制器的液压机位移/压力复合控制

针对液压机的电液系统控制难题,提出非线性级联控制器,对液压机在慢速加压阶段的位移、压力进行复合控制.为了克服系统参数不确定性对压力控制带来的显著影响,该非线性级联控制器的压力控制环采用扰动观测器对油液体积弹性模量、伺服比例阀流量增益、液压缸泄漏系数等参数的不确定性所产生的集中扰动进行在线估计及补偿,利用无源性定理证明了压力控制环的稳定性;考虑到系统参数不确定性及各种外干扰对滑块位移控制带来的不利影响,该非线性级联控制器的位移控制环基于滑模控制而设计;位移控制和压力控制的切换取决于当前位移.实验结果表明,该非线性级联控制器能够使得液压机在慢速加压阶段实现高精度、平稳的位移控制及压力控制,可以实现这两者之间的平稳切换.

级联χ^(2)过程产生高量值高阶非线性相移

基于位相失配三倍频 (Δk≠ 0 )转换 ,构建了产生高阶非线性相移的 χ( 2 ) 级联非线性过程 .此过程不涉及三阶等其他非线性效应 ,仅表现为纯的五阶非线性 ,所感应的非线性相移正比于I2 .进一步的数值计算研究表明 χ( 2 ) 级联五阶非线性相移不仅符号可控 ,而且具有丰富的饱和特性 ,其量值远高于 χ( 2 )

超短光脉冲感应级联五阶非线性相移分析

由于群速度失配的影响,飞秒光脉冲在感应到FONPS(级联五阶非线性相移)的同时,将不可避免地发生脉冲畸变。通过理论分析及数值模拟,提出了使级联五阶非线性过程运行在较大相位失配条件下的解决方案,成功地消除了脉冲畸变。并且借助于该过程中倍频效率的提高,有效地补偿由于相位失配量的增大所造成的FONPS的下降,实现飞秒基频光脉冲在感应到大的FONPS的同时无脉冲畸变发生。