Principles of measurement modeling in optical nonlinear dynamical systems

Authors

  • Yu.P. Machekhin
  • Yu.S. Kurskoy
  • A.S. Gnatenko

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2018.3.194.05

Keywords:

nonlinear dynamical system, chaos, measurement model, measurement portrait

Abstract

The task of the paper consists in a creating the principles for measurement modeling in optical nonlinear dynamical systems (lasers, solitons, optical cryptography systems). The measurement model of such systems should contain: the input values, their time and noise dependencies, measurement uncertainties of input quantities and initial conditions, evolution function and forecasting time. It is suggested to use the measurement portrait for the case when the mathematical description of the systems is impossible. Analysis of measurement portrait allows us to calculate the fractal dimension, dynamics of the dynamic variables and the relationship of their values without knowledge of the analytical solutions of the system equations. Bifurcation points and Lyapunov exponents, the forecast time of the dynamics and other quantities can be calculated too. The principles of modeling the measurement process, proposed by the authors, provide theoretical, model and experimental studies of physical phenomena in the optical nonlinear dynamical systems, facilitate the solution of a wide range of problems with creation and management of optical systems, and study the processes of self-organization and dynamics in such systems.

References

Неймарк Ю. Динамические системы и управляемые процессы. – Москва : Едиториал УРСС, 2010. – 336 с.

Владимиров С. Н. Нелинейно-динамическая криптология. Радиофизические и оптические системы / С. Н. Владимиров, И. В. Измайлов, Б. Н. Пойзнер. – Москва : Физматлит, 2009. – 207 с.

Gnatenko A.S., Machekhin Yu.P., Kurskoy Yu.S., Obozna V.P., Vasianovych A.V. Ring fiber lasers for telecommunication systems // TelecomRadEng. – V. 77. – P. 541-548.

Гинзбург В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными? // УФН. – 1999. – Т. 169. – №4. – С. 419-442.

Gnatenko A.S., Machechin Y.P. Generation mode stability of a fiber ring laser // Telecommunications and Radio Engineering. – 2015. – V. 74, №7. – pp. 641-647.

JCGM 103. Evaluation of measurement data – Supple-ment 3 to the “Guide to the expression of uncertainty in measurement” – Developing and using measurement models.

Мачехин Ю.П., Курской Ю.С. Основы нелинейной метрологии // LAP Lambert Academic Publishing, 2014. – 162 с.

Machekhin Yu., Kurskoy Yu. Expression of uncertainty in measurement of nonlinear dynamic variables // Метрологія та прилади. –2017 – Вып. 03 (60). – С. 49-51.

Machekhin Yu., Kurskoy Yu. Fractal-entropy analysis of measurement results in nonlinear dynamical systems // Measuring technique. – 2014. – V. 57. № 6. – рp. 609-704.

Machekhin Yu., Kurskoy Yu., Prisich E. The measurement portrait of dynamic variables // Метрологія та прилади. – 2016 – Вып. 05 (61). – С. 48-51.

Мачехин Ю. П. Фрактальная шкала для временных рядов результатов измерений // Измерительная техника. – 2009. – №8. – С. 40–43.

Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. От диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. – Москва : Мир, 1979. – 512 с.

Лоскутов В.Ю. Очарование хаоса. // УФН . – 2007. – С. 177-189.

Г. Хакен. Синергетика. – Москва : Мир, 1980. – 405 с.

Barnes, J.A. and Allan, D.W. A Statistical Model of Flicker Noise // Proceedings of the IEEE. – 1966. – Vol. 54, No. 2.

Ю.П. Мачехин, Ю.С. Курской. Составление уравнения измерения энтропии Шеннона нелинейных динамических систем с использованием методов интервального анализа // Приборы и методы измерений. – 2015. – Т. 6, № 2. − C. 257−263.

Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Ленинград : Энергоатомиздат. 1991. – 304 с.

Published

2018-09-26

How to Cite

Machekhin, Y., Kurskoy, Y., & Gnatenko, A. (2018). Principles of measurement modeling in optical nonlinear dynamical systems. Radiotekhnika, 3(194), 29–33. https://doi.org/10.30837/rt.2018.3.194.05

Issue

Section

Articles